JP2003527128A - Osteocalcin promoter-directed adenovirus replication for therapy - Google Patents

Osteocalcin promoter-directed adenovirus replication for therapy

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JP2003527128A
JP2003527128A JP2001568373A JP2001568373A JP2003527128A JP 2003527128 A JP2003527128 A JP 2003527128A JP 2001568373 A JP2001568373 A JP 2001568373A JP 2001568373 A JP2001568373 A JP 2001568373A JP 2003527128 A JP2003527128 A JP 2003527128A
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osteocalcin
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cell
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チュン,レランド,ダブリュ.,ケイ.
カオ,チンハイ
ガードナー,トーマス,エイ.
コ,ソン−チュ
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ザ ユニバーシティ オブ ヴァージニア パテント ファウンデーション
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、PSAまたはアンドロゲン受容体(AR)を発現しない前立腺癌細胞、前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連骨芽細胞ならびに前立腺癌および関連する骨間質細胞、等のオステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞に特異的な、複製可能なアデノウイルスベクターに関するものであり、またそのようなウイルスの使用方法が提供される。これらのウイルスは、オステオカルシン転写調節配列の制御下にあるアデノウイルス遺伝子を含む。該遺伝子は、例えば、アデノウイルス複製に必要な遺伝子でありうる。これらのウイルスはまた、少なくとも1つのさらなる組織特異的転写調節配列の制御下にある少なくとも1つのさらなるアデノウイルス遺伝子を含むことができる。その結果、ウイルス複製はオステオカルシン遺伝子発現を示す標的細胞に限定されうる。このような複製可能なアデノウイルスベクターは、前立腺癌、脳腫瘍、卵巣癌、甲状腺癌、種々の腫瘍、骨肉腫、眼黒色腫、肺癌または乳癌の治療に有用である。 (57) Abstract: The present invention relates to prostate cancer cells, prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-related osteoblasts and prostate cancer and related bone stromal cells that do not express PSA or androgen receptor (AR). The present invention relates to a replicable adenovirus vector specific to a cell, such as a cell, in which an osteocalcin transcription regulatory sequence functions, and a method for using such a virus is provided. These viruses contain an adenovirus gene under the control of osteocalcin transcriptional regulatory sequences. The gene can be, for example, a gene required for adenovirus replication. These viruses can also include at least one additional adenovirus gene under the control of at least one additional tissue-specific transcriptional regulatory sequence. As a result, viral replication can be restricted to target cells that exhibit osteocalcin gene expression. Such replicable adenovirus vectors are useful for treating prostate, brain, ovarian, thyroid, various tumors, osteosarcoma, ocular melanoma, lung or breast cancer.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】関連出願との関係 本出願は、2000年3月21日に出願された同時係属の米国仮出願第60/191,063号
の、合衆国法典第35巻第119条第e項による恩恵を主張するものである(特許請求
の範囲の一部放棄をすることなく参照によりその全文を本明細書に組み入れるこ
ととする)。 【0002】I. 序論 本発明は組換えベクター、特にアデノウイルスベクターを用いた、標的療法に
関する。特に、本発明は条件付で複製を行うアデノウイルスベクターおよびそれ
らの使用方法に関する。このようなアデノウイルスベクターは、組織特異的およ
び腫瘍限定的な様式で選択的に複製することができ、該アデノウイルスベクター
自体の存在および/または該ベクターから発現される異種遺伝子産物に由来する
治療上の利益を提供することができる。より具体的には、本発明は転移性癌(前
立腺癌、脳腫瘍、卵巣癌、甲状腺癌、種々の腫瘍、骨肉腫、眼黒色腫、肺癌およ
び乳癌を含むが、これらだけに限定されない)の治療のための治療剤として用い
ることができる新規なウイルスベクターに関連する方法および組成物に関する。
さらに本発明は、良性ではあるが深刻で生命を脅かす病態および石灰化を伴う疾
患(良性前立腺過形成(BPH)および動脈硬化を含むがこれらだけに限定されない
)の治療に用途を見いだす。本発明のこれらの用途は、第1に転移性癌の治療に
関して、そして次に他の組織の治療に関して以下に論じられる。しかしながら、
これら全ての用途に共通した1つの治療様式が存在する。すなわち、オステオカ
ルシン転写調節配列の制御下にある複製に必須な遺伝子を有するアデノウイルス
の全身投与である。 【0003】 本発明のアデノウイルスベクターと共に使用される転写調節配列は、複製に必
須なアデノウイルス遺伝子の発現を組織特異的および腫瘍限定的な様式で選択的
に導くことができる。したがって、ウイルスベクターと共に用いられる転写調節
配列の組織特異性ゆえに、本発明のウイルスベクターは標的組織への注射などに
より直接投与される場合のみでなく、静脈投与、経口投与、等により全身投与さ
れる場合にも有効な治療剤である。なぜなら、遺伝子発現が特定の細胞種に限定
され、局在化するからである。 【0004】II. 発明の背景 A. 癌療法 ティーンエージャーおよび若い成人に主として発症する骨の癌である骨肉種は
、米国において毎年約2100人を襲っている(Boring, C.C., Squires, T.S., Ton
g, T.およびMontgomery, S., Cancer Statistics, 1994, CA Cancer J. Clin.,
44; 7-26, 1994)。この悪性腫瘍は全小児期悪性腫瘍の約5%をも占め、また全
小児期悪性骨腫瘍の60%を占める[Hudson, M., Jaffe, M.R,およびJaffe, N.,小
児骨肉種:10年間の経験から引き出された治療戦略、結果および予後因子(Pedia
tric osteosarcoma: therapeutic strategies, results, and prognostic actor
s derived from a 10-year experience), J. Clin. Oncol., 8:1988-1997, 1990
]。原発性腫瘍の徹底的な外科的切除および積極的なアジュバント化学療法を行
っても、全般的な2年間無転移生存率は66%にすぎない。この疾患を有する患者
の30%以上は1年以内に肺転移を発症する[Link, M.P., Goorin, A.M., Mixer, A
.W., Link, M.P., Goorin, A.M., Miser, A.W., Green, A.A., Pratt, C.H., Be
lasco, J.B., Pritchard, J., Malpas, J.S., Baker, A.R., Kirkpatrick, J.A.
, Ayala, A.O., Schuster, J.J., Abelson, H.T., Simone, J.V.およびVietti,
T.J., 「手足に骨肉種を有する患者における再発を伴わない生存に対するアジュ
バント化学療法の効果」(The effect of adjuvant chemotherapy on relapse-fr
ee survival in patients with osteosarcoma of the extremeity), N. Engl. J
. Med, 314: 1600-1602, 1991; Goorin, A.M., Perez-Atayde, A., Gebbhardt,
M. ら、骨肉種に対する高い週用量のメトトレキセートおよびドキソルビシン:th
e Dunn-Farber Cancer Institute/The Children’s Hospotal 研究III (Weekly
high-dose methotrexate and doxorubicin:the Dunn-Farber Cancer Institute/
The Children’s Hospotal-Study III), J. Clin. Oncol., 5: 1178-1184, 1987
]。アジュバント化学療法における変化[Kane, M.J.,「進行した軟組織および骨
肉種の化学療法」(Chemotherapy of advanced soft tissue and osteosarcoma),
Semin. Oncol., 16:297-304, 1989]にもかかわらず、骨肉種に冒された患者に
おける生存率は過去10年間で大きくは変わっていない。 【0005】 前立腺癌は多くはリンパ節および骨に転移し、北米男性における癌死亡の第2
の主要原因となっている(Landis, S.H., Murray, T., Bolden, S.およびWingo,
P.A., Cancer Statistics 1998. CA Cancer J. Clin., 48: 6, 1998)。前立腺癌
転移に対する標準的な最前線の治療は、いずれ化学療法に対する限られた応答の
ため再発が必ず起こるが、疾患の進行を遅らせるアンドロゲン除去療法である[K
antoff, P.W., Halabi, S., Conaway, M., Picus, J., Kirshner, J., Hars, V.
, Trump, D., Winer, E.P.およびVogelzang, N.J.,「ホルモン不応性前立腺癌を
有する男性におけるミトザントロンの存在下または不存在下におけるヒドロコル
チゾン:癌および白血球グループB 9182研究の結果」(Hydrocortizone with or
without mitoxantrone in men with hormone-refractory prostate cancer: res
ults of the Cancer and Leukemia Group B 9182 study), J. Clin. Oncol., 17
: 2506, 1999]。アンドロゲン非依存性の進行を示す患者はこの疾患により約12
ヶ月以内に死亡する[Kantoff, P.W., Halabi, S., Conaway, M., Picus, J., Ki
rshner, J., Hars, V., Trump, D., Winer, E.P.およびVogelzang, N.J., 「ホ
ルモン不応性前立腺癌を有する男性におけるミトザントロンの存在下または不存
在下におけるヒドロコルチゾン:癌および白血球グループB 9182研究の結果」 (
Hydrocortizone with or without mitoxantrone in men with hormone-refracto
ry prostate cancer: results of the Cancer and Leukemia Group B 9182 stud
y), J. Clin. Oncol., 17: 2506, 1999]。アンドロゲン不応性前立腺癌治療のた
めの種々の療法の選択肢の中には、以下のものを用いる遺伝子療法がある。すな
わち、腫瘍サプレッサー[Ko, S.C., Gotoh, A., Thalmann, G.N., Zhau, H.E.,
Johnston, D.A., Zhang, W.W., Kao, C.およびChung, L.W.K.,「アンドロゲン非
依存性転移性ヒト前立腺癌モデルにおける組換えp53アデノウイルスを用いた分
子療法」(Molecular therapy with recombinant p53 adenovirus in an androge
n-independent, metastatic human prostate cancer model), Hum. Gene Ther.,
7:1683, 1996]、免疫モジュレーター[Sanda, M.G., Ayyagari, S.R., Jaffee,
E.M., Epstein, J.I., Clift, S.L., Cohen, L.K., Dranoff, G., Pardoll, D.M
., Mulligan, R.C.およびSimons, J.W., 「ヒト前立腺癌遺伝子療法のための合
理的戦略の例証」(Demonstration of a rational strategy for human prostate
cancer gene therapy), J. Urol., 151: 622, 1994]、および毒性遺伝子[Gotoh
, A., Ko, S.C., Shirakawa, T., Cheon, J., Kao, C., Miyamoto, T., Gardner
, T.A., Ho, L.J., Cleutjens, C.B., Trapman, J., Graham, F.L.およびChung,
L.W.K., 「アンドロゲン非依存性ヒト前立腺癌のための前立腺特異的抗原プロ
モーターに基づく遺伝子療養の開発」(Development of prostate-specific anti
gen promoter-based gene therapy for androgen-independent human prostate
cancer), J. Urol., 160: 220, 1998; Eastham, J.A., Chen, S.H., Sehgel, L.
, Yang, G., Timme, T.L., Hall, S.J., Woo, S.L.およびThompson, T.C.,「前
立腺癌遺伝子療法:マウスおよびヒト前立腺癌モデルにおける単純ペルペスウイ
ルス・チミジンキナーゼ遺伝子導入およびそれに続くガンシクロビル」(Prostat
e cancer gene therapy: herpes simplex virus thymidine kinase gene transd
uction followed by ganciclovir in mouse and human prostate cancer models
), Hum. Gene Ther., 7:515, 1996; Koeneman, K.S., Kao, C., Ko, S.C., Yang
, L., Wada Y., Kallmes, D.A., Gillenwater, J.Y., Zhau, H.E., Chung, L.W.
K.およびGardner, T.A.,「前立腺癌骨転移に対する、オステオカルシンによって
導かれる遺伝子療法」(Osteocalcin directed gene therapy for prostate canc
er born metastasis), World J. Urol., 18:102, 2000; Gardner, T.A., Ko, S.
C., Kao, C., Shirakawa, S., Cheon, J. Gotoh, A., Wu, T.T., Sikes, R.A.,
Zhau, H.E., Cui, Q., Balian, G.およびChung, L.W.K.,「モデル開発のための
間質-上皮相互作用の利用、ならびに前立腺癌および骨肉種転移のための遺伝子
治療における新しい戦略」(Exploiting stromal-epithelial interaction for m
odel development and new strategies of gene therapy for prostate cancer
and osteosarcoma metastasis), Gene Ther. Mol. Biol., 2:41, 1998]を用いる
治療である。 【0006】 毒性遺伝子を用いる治療に関しては、p53および単純ヘルペスウイルスチミジ
ンキナーゼ等の数個の治療遺伝子が癌遺伝子治療に適用されたが、限られた成功
しかおさめていない。主要な問題点は、現行のウイルスベクターおよび送達方法
によって達成されうる非効率的な遺伝子導入率に関連している。この困難は、送
達ビヒクルであるウイルスベクターに増殖する能力、また他の標的細胞に感染す
る能力を付与することよって克服できる。その結果、ウイルスベクターの増殖に
よって、所望の組換え遺伝子構築物は、限られた形質導入細胞から近隣の細胞に
送達されるであろう。理論的には、腫瘍小結節内の1個の細胞が感染していれば
、ウイルスは該細胞中で複製して、近隣の腫瘍細胞に感染するさらに多くのウイ
ルスを生成するであろう。この増殖は全腫瘍小結節が根絶されるまで続くであろ
う。しかし、ウイルスの複製は正常な組織が損なわれないように制御する必要が
ある。 【0007】 組織特異的プロモーターの使用によって治療用の毒性遺伝子を腫瘍細胞に送達
して発現させるという概念は、よく認識されている。このアプローチは、ウイル
スに媒介される遺伝子送達が近隣の正常細胞の感染をもたらす場合は、その正常
細胞に及ぼす治療遺伝子の毒性作用を減少させることができた。例としては、ヘ
パトーム細胞を標的とするためのアルブミンまたはα-フェトプロテインの使用[
Kuriyama, S., Yoshikawa, M, Ishizaka, S., Taujli, T., Ikenaka, K., Kagaw
a, T., Morita, N.およびMikoshiba, K.「レトロウイルスベクターに担持させた
肝特異的プロモーターを用いた、ヘパトームを標的とする遺伝子治療のための可
能なアプローチ」(A potential approach for gene therapy targeting hepatom
a using a liver-specific promoter on a retroviral vector), Cell Struct.
Punct., 16: 503-510, 1991]、神経膠腫細胞を標的とするための脳に対する骨形
態形成タンパク質プロモーターの使用[Shimizu, K.「脳特異的プロモーターを用
いた悪性神経膠腫の選択的遺伝子療法:その効果および基礎研究」(Selective g
ene therapy of malignant glioma using brain-specific promoters; its effi
cacy and basic investigation), Nippon Rinsho 52: 3053-3058, 1994]、黒色
腫細胞を殺すためのチロシナーゼプロモーターの使用[Vile, R.G., Nelson, J.A
., Castleden, S., Chong, H.およびHart, I.R.,「HSVtk遺伝子の組織特異的発
現を用いたマウス黒色腫の全身遺伝子療法は免疫成分が関与する」(Systemic ge
ne therapy of murine melanoma using tissue specific expression of the HS
Vkt gene involves an immune component), Cancer Res., 54: 6228-6234, 1994
]、および胃癌細胞に対する癌胎児性抗原プロモーターの使用[Tanaka, T., Kana
i, F., Okabe, S., Yoshida, Y., Wakimoto, H., Hamada, H., Shiratori, Y.,
Lan, K-H., Ishitobi, M.およびOmata, M.「癌胎児性抗原を産生するヒト胃癌細
胞に対するin vitroアデノウイルス媒介プロドラッグ遺伝子療法」(Adenovirus-
mediated prodrug gene therapy for carcinoembryonic antigen-producing hum
an gastric carcinoma cells in vitro), Cancer Res., 46: 1341-1345, 1996]
が含まれる。今日までに最もよく研究されている治療遺伝子は単純ペルペスウイ
ルスTK遺伝子である。単純ペルペスウイルスTKは、プロドラッグACVを、分裂中
の細胞にとって傷害性であるリン酸化形態に変換する[Moolten, F.L.「挿入され
たヘルペスチミジンキナーゼ遺伝子によって付与される腫瘍の化学的感受性:将
来の癌制御戦略のための例」(Tumor chemosensitivity conferred by inserted
herpes thymidine kinase genes; paradigm for a prospective cancer control
strategy), Cancer Res., 46: 5276-5281, 1986]。治療の成功に欠かせないの
は、近隣の非形質導入細胞に細胞毒性を付与する「バイスタンダー(bystander)
」効果である;生体内のあらゆる腫瘍細胞に自殺遺伝子を送達して発現させるこ
となく、効果的に腫瘍細胞を殺すことが達成できるのである。最近、このアプロ
ーチは多くの固形腫瘍に後退を引き起こすのに有効であることが示された。それ
らの固形腫瘍には、ラット肝臓における転移性結腸癌[Chen, S.II., Chen, X.H.
L., Wang, Y., Kosal, K.E., Finegold, J.J., Rich, S.S.およびWoo, S.L.C.,
「結腸癌の肝転移に対するin vivo組合わせ遺伝子療法」(Combination gene the
rapy for liver metastasis of colon carcinoma in vivo), Proc.Natl.Acad
.Sci.USA 92:2577-2581, 1995]、胃癌[Tanaka, T., Kanai, F., Okabe, S., Y
oshida, Y., Wakimoto, H., Hamada, H., Shiratori, Y., Lan, K-H., Ishitobi
, M.およびOmata, M.「癌胎児性抗原を産生するヒト胃癌細胞のためのin vitro
アデノウイルス媒介プロドラッグ遺伝子療法」(Adenovirus-mediated prodrug g
ene therapy for carcinoembryonic antigen-producing human gastric carcino
ma cells in vitro), Cancer Res., 46: 1341-1345, 1996]、および悪性中皮腫[
Smythe, W.R., Hwang, B.S., Elshami, A.A., Amin, K.M., Eck, S., Davidson,
B.L., Wilson, J.M., Kaiser, L.R.およびAlbelda, S.M.,「単純ヘルペス・チ
ミジンキナーゼ遺伝子のアデノウイルスによる導入を用いた実験的ヒト中皮腫の
治療」(Treatment of experimental human mesothelioma using adenovirus tra
nsfer of the herpes simplex thymidine kinase gene), Ann. Surg., 222:78-8
6, 1995]が含まれる。 【0008】 複製可能なベクターに関しては、遺伝子治療においては正常な組織が損なわれ
ないようウイルス複製を制御する必要があるという前提に基づいて、条件付で複
製可能ないくつかのアデノウイルスが開発されている。例えば、アデノウイルス
ONYX-015はp53欠損腫瘍細胞中でのみ複製する(Heise, C.C.ら, Cancer Gene The
r. 6:499-504 (1999)、この文献の開示全体を参照により本明細書に組み入れる)
。そこで、アンドロゲン不応性前立腺癌の治療に対する最近の別の療法は、前立
腺特異的抗原(PSA)等の組織特異的プロモーターによってその複製が条件づけら
れている複製可能なアデノウイルス(Ad)を用いた遺伝子療法である[Rodrigez, R
., Schuur, E.R., Lim, H.Y., Henderson, G.A., Simons, J.W.およびHenderson
, D.R,「前立腺用弱毒化複製可能アデノウイルス(ARCA) CN706:前立腺特異的抗
原陽性の前立腺癌細胞に対する選択細胞傷害」(Prostate attenuated replicati
on competent adenovirus (ARCA) CN706: a selective cytotoxic for prostate
specific antigen-positive prostate cancer cells), Cancer Res., 57: 2559
, 1997; Yu, D-.C., Sakamoto, G.T.およびHenderson, D.R.「ヒト・カリクレイ
ン2の転写調節配列の同定、および前立腺癌治療用の弱毒化複製可能アデノウイ
ルスであるカリドン(calydon)ウイルス764の構築におけるそれらの使用」(Ident
ification of the transcriptional regulatory sequences of human kallikrei
n 2 and their use in the construction of calydon virus 764, an attenuate
d replication competent adenovirus for prostate cancer therapy), Cancer
Res., 59: 1948, 1999; Yu, D-.C., Chen, Y., Seng, M., Dilley, J.およびHer
derson, D.R.「アデノウイルス5型E3領域の付加は、カリドンウイルス787が遠く
の前立腺腫瘍異種移植片を消去するのを可能とする」(The addition of adenovi
rus type 5 region E3 enables calydon virus 787 to eliminate distant pros
tate tumor xenografts), Cancer Res., 59:4200, 1999](各文献の開示全体を
参照により本明細書に組み入れる)。しかし、これらの複製可能なアデノウイル
スはPSAを発現する細胞中でしか複製できない。 【0009】 骨芽細胞で特異的に産生される非膠原性Glaタンパク質であるオステオカルシ
ン(OC)は、骨石灰化の際に合成され、分泌され、沈積される[Price, P.A.「骨GL
Aタンパク質(オステオカルシン)のビタミンK依存性形成およびその機能」(Vit
amin-K dependent formation of bone GLA protein (osteocalcin) and its fun
ction), Vitam. Horm., 42:65-108, 1985]。最近の研究は、OCの免疫組織の化学
染色が、原発性骨芽細胞性骨肉腫および軟骨芽細胞性骨肉腫の試験片ならびに7
つの繊維芽細胞性骨肉腫のうちの5つの試験片において陽性であったことを示し
た[Park, Y.K., Yung, M.H., Kim, Y.W.およびPark, H.R.「原発性骨腫瘍におけ
るオステオカルシンの発現:in situハイブリダイゼーションおよび免疫組織化
学的研究」(Osteocalcin expression in primary bone tumors: in situ hybrid
ization and immunohistochemical study), J. Korean Med. Sci., 10:268-273,
1995]。さらに、広範なヒト腫瘍においてOC活性が検出された。これは、多数の
ヒト腫瘍が原発および遠方転移の両方において石灰化の特徴を示したという臨床
観察と一致している。また、オステオカルシン発現はカルシウム沈積を伴う疾患
組織、例えば、これらだけに限定されないが良性前立腺過形成(BPH)、癌および
動脈硬化、等にも観察される(刊行された国際出願第WO 98/313376号を参照され
たい。この出願の開示全体を参照により本明細書に組み入れる)。 【0010】 オステオカルシン(OC)プロモーターは、ラットおよびヒトの両方の骨肉腫細胞
株においてリポーター遺伝子の転写を導くのに非常に効果的であることが示され
た(Ward, W.ら, J. Clin. Oncol. 1994, 12:1849-1858; Ducy P.ら, Molecular
and Cellular Biology, 1995, 15:1858-1869;これらの文献の開示全体を参照に
より本明細書に組み入れる)。トランスジェニックマウスの研究において、オス
テオカルシンプロモーターの活性が骨芽細胞特異的であることも示された。OCプ
ロモーターはいくつかの種特異的であり、かつ相互にオーバーラップする調節エ
レメントを含む[Heinrichs, A.A., Banerjee, C., Bortell, R., Owen, T.A., S
tein, J.L., Stein, G.S.およびLian, J.B.「ラット・オステオカルシン遺伝子
プロモーターにおける、種特異的調節を付与する可能性のある2つの近接エレメ
ントの同定および特徴づけ」(Identification and characterization of two pr
oximal elements in the rat osteocalcin gene promoter that may confer spe
cies-specific regulation), J. Cell. Biochem., 53:240, 1993]。「オステオ
カルシンボックス」は、ホメオボックスMSXタンパク質、AP1、AP2、NF-1、ウイ
ルスコアエンハンサー、c-AMP等の因子、ならびにビタミンDおよびグルココルチ
コイド受容体と結合するための部位を含む[Heinrichs, A.A., Banerjee, C., Bo
rtell, R., Owen, T.A., Stein, J.L., Stein, G.S.およびLian, J.B.,「ラット
・オステオカルシン遺伝子プロモーターにおける、種特異的調節を付与する可能
性のある2つの近接エレメントの同定および特徴づけ」(Identification and cha
racterization of two proximal elements in the rat osteocalci n gene promoter that may confer species-specific regulation), J. Cell. B
iochem., 53:240, 1993; Hoffmann, H.M., Beumer, T.L., Rahman, S., McCabe,
L.R., Benerjee, C., Aslam, F., Tiro, J.A., Wijnen, A.F.V., Stein, J.L.,
Stein, G.S.およびLian, J.B.,「オステオカルシン遺伝子の骨組織特異的転写
:アクチベーター骨芽細胞特異的複合体およびOCボックスに結合するサプレッサ
ーHoxタンパク質の役割」(Bone tissue specific transcription of the osteoc
alcin gene: role of an activator osteoblast-specific complex, and suppre
ssor Hox proteins that bind the OC box), J. Cell Biochem., 61:310, 1996;
Towler, D.A., Rutledge, S.J.およびRodan, G.A.,「Msx-2/Hox 8.1:ラット・
オステオカルシンプロモーターの転写調節因子」(Msx-2/Hox 8.1: a transcript
ional regulator of the rat osteocalcin promoter), Mol. Endocrinol., 8:14
84, 1994; Liu, M.およびFreedman, L.P.「ビタミンD3受容体と他の非受容体転
写因子との間の転写相乗作用」(Transcriptional synergism between the vitam
in D3 receptor and other nonreceptor transcription factors), Mol. Endocr
inol., 8:1593, 1994; Sneddon, W.B., Bogado, C.E., Kiernan, M.S.およびDem
ay, M.B.,「ラットオステオカルシン遺伝子のビタミンD応答エレメントより下流
のDNA配列はリガンド依存性転写活性に必要である」(DNA sequences downstream
from the vitamin D response element of the rat osteocalcin gene are req
uired for ligand-dependent transactivation), Mol. Endocrinol., 11:210, 1
997; Sneddon, W.B.およびDemay, M.B.,「ラットオステオカルシン遺伝子の1,25
-ジヒドロキシビタミンD3依存性転写活性に必要とされるエンハンサーの特徴づ
け」(Characterization of an enhancer required for 1,25-dihydroxyvitamin
D3-dependent transactivation of the rat osteocalcin gene), J. Cell Bioch
em., 73:400, 1999]。骨芽細胞特異的シス作用性エレメントOSE2は、骨芽細胞分
化の転写アクチベーターであるOsf2/Cbfa1に結合する[Ducy, P., Zhang, R., Ge
offroy, V., Ridall, A.L.およびKarsenty, G.,「Osf2/Cbfa1: 骨芽細胞分化の
転写アクチベーター」(Osf2/Cbfa1: a transcriptional activation of osteobl
ast differentiation), Cell, 89:747,1997]。Li YPらはヒト・オステオカルシ
ン遺伝子の第1エキソンに位置する配列が分化関連オステオカルシンサイレンサ
ーエレメント(OSE)を有することを示した。-3から+51までの領域を削除した後、
オステオカルシンをUMR-106細胞および増殖している正常な骨芽細胞中で転写可
能にした。この領域の部位特異的突然変異誘発は、7 bpの配列(TGGCCCT)(+29か
ら+35)がサイレンサー機能にとって決定的であることを明らかにした(Li YPら,
Nucleic Acids Res. 1995年12月25日; 23(24):5064-72;この文献の内容全体を
参照により本明細書に組み入れる)。 【0011】 マウスOCプロモーターはさらなるOSE1シス作用性エレメントを有するが[Ducy,
P.およびKarsenty, G.,「2つの別個の骨芽細胞特異的シス作用性エレメントは
マウス・オステオカルシン遺伝子の発現を制御する」(Two distinct osteoblast
-specific cis-acting elements control expression of a mouse osteocalcin
gene), Mol. Cell. Biol., 15:1858, 1995]、非機能性のビタミンD応答性エレメ
ントを有する[Heinrichs, A.A., Banerjee, C., Bortell, R., Owen, T.A., Ste
in, J.L., Stein, G.S.およびLian, J.B.,「ラット・オステオカルシン遺伝子プ
ロモーターにおける、種特異的調節を付与する可能性のある2つの近接エレメン
トの同定および特徴づけ」(Identification and characterization of two prox
imal elements in the rat osteocalcin gene promoter that may confer speci
es-specific regulation), J. Cell. Biochem., 53:240, 1993]。ラット・オス
テオカルシン調節配列に関しては、以前の研究が、イントロン配列TTTCTTT (+11
8から+124)は、特定の核タンパク質と相互作用することによって、骨芽細胞系統
の細胞におけるオステオカルシン-CAT融合遺伝子の転写抑制を媒介できることを
示している。イントロン配列のさらなる分析は、この領域内で第2のサイレンサ
ーモチーフを同定した。CCTCCTモチーフの2個のコピーがラット・オステオカル
シン遺伝子の第1イントロン内に存在し(+106から+111および+135から+140)、こ
れらはラット骨肉種細胞においてオステオカルシン-CAT融合遺伝子の転写抑制を
媒介することができる(Kearns, A.E.ら, Endocrinology 1999年 9月:140(9):412
0-6;この文献の内容全体を参照により本明細書に組み入れる)。ラット・オステ
オカルシン遺伝子中のビタミンD応答エレメント(VDRE)の3’側に存在する配列は
、1,25(OH)2D3によるオステオカルシン-CAT (OC-CAT)融合遺伝子の転写活性化に
必須のGGTTTGGモチーフ(-420から-414)を含む。Sneddon, W.B.らは、ラット・オ
ステオカルシン遺伝子のVDR依存性転写活性は、VDRE (-456から-442)のみでなく
、-430から-414までの間の配列も必要とすることを示した。これらの配列と相互
作用するタンパク質は、位置および方向の両方に依存しない様式で転写を促進す
ることができる(Sheddon, W.B.ら, J. Cell Biochem. 1999年6月1日: 73(3):400
-7;この文献の内容全体を参照により本明細書に組み入れる)。 【0012】 動脈硬化の場合には、この石灰化疾患プロセスは、有効血管の回りを取り囲む
動脈硬化性プラークの形成を伴うが、オステオカルシン発現はこれらのプラーク
において増大する。しばしば、これらの組織におけるOCの過剰発現はカルシウム
沈着の増加を伴う。Jieら, Calcified Tissue Intl. 59:352-356 (1996)およびJ
ieら, Atherosclerosis 116:117-123 (1995)。Balicaら, Circulation 95:1954-
1960 (1997)も参照されたい。 【0013】 米国特許第5,772,993号(その内容全体を参照により本明細書に組み入れる)
および同時刊行物において、OCプロモーターの制御下にあるTK遺伝子を含む組換
えアデノウイルスは、プロドラッグACVを補った場合、ラットおよびヒト骨肉種
モデルの両方において病巣内注射により骨肉種増殖を抑制できることが示された
(Cheon, J.ら, Cancer Gene Therapy, 1997; 4:359-365およびKo., S.C.ら,Canc
er Research, 1996; 56:4614-4619)。OCプロモーターによって導かれる毒性遺伝
子、すなわち単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(HSV-TK)は、患者の前立腺
および前立腺癌骨格転移部位で腫瘍内に注射されると、ヒト前立腺癌細胞中で発
現されることが見出された(未発表の観察)[Koeneman, K.S., Kao, C., Ko, S.
C., Yang, L., Wada Y., Kallmes, D.A., Gillenwater, J.Y., Zhau, H.E., Chu
ng, L.W.K.およびGardner, T.A.,「前立腺癌骨転移に対する、オステオカルシン
によって導かれる遺伝子療法」(Osteocalcin directed gene therapy for prost
ate cancer born metastasis), World J. Urol., 18:102, 2000]。さらに、動脈
硬化の治療に関しては、形成された動脈硬化性プラークの周りにおけるOCの過剰
発現およびそれに伴う石灰化は、Ad-OC-TK媒介遺伝子療法の役に立つ。場合によ
りACVの投与と組合わせたこの治療剤の投与は、動脈硬化性プラークを実際に後
退させる遺伝子治療および動脈硬化の効果的な治療を提供する。Ad-OC-TKは骨肉
種肺転移の治療のために静脈内投与経路によって動物に[Shirakawa, T., Ko, S.
C., Gardner, T.A., Cheon, J., Miyamoto, T., Gotoh, A., Chung, L.W.K.およ
びKao, C.「静注用オステオカルシンプロモーターに基づく毒性遺伝子療法を用
いた骨肉種肺転移のin vivo抑制」(In vivo suppression of osteosarcoma pulm
onary metastasis with intravenous osteocalcin promoter-based toxic gene
therapy), Cancer Gene Ther., 5:274, 1998]、および治療を受けた患者の血清
中にアデノウイルスが検出されるにもかかわらず、原発性および転移性前立腺癌
(例:骨およびリンパ節)に腫瘍内投与によって[Koeneman, K.S., Kao, C., Ko
, S.C., Yang, L., Wada Y., Kallmes, D.A., Gillenwater, J.Y., Zhau, H.E.,
Chung, L.W.K.およびGardner, T.A.,「前立腺癌骨転移に対する、オステオカル
シンによって導かれる遺伝子療法」(Osteocalcin directed gene therapy for p
rostate cancer bone metastasis), World J. Urol., 18:102, 2000]安全に投与
することができる。実際、Ad-OC-TKの安全性は、OCの代わりに汎用プロモーター
であるサイトメガロウイルス(CMV)が使われている別のアデノウイルス毒性遺伝
子Ad-CMV-TKの安全性よりはるかに優れている。Ad-CMV-TKおよびプロドラッグで
あるガンシクロビル(GCV)の静脈内投与によって動物の75%が死亡したが、Ad-OC-
TK/GCVで治療した動物はその治療によって1匹も死亡しなかった[Shirakawa, T.
, Ko, S.C., Gardner, T.A., Cheon, J., Miyamoto, T., Gotoh, A., Chung, L.
W.K.およびKao, C.「静注用オステオカルシンプロモーターに基づく毒性遺伝子
療法を用いた骨肉種肺転移のin vivo抑制」(In vivo suppression of osteosarc
oma pulmonary metastasis with intravenous osteocalcin promoter-based tox
ic gene therapy), Cancer Gene Ther., 5:274, 1998; Brand, K., Arnold, W.,
Bartels, T., Lieber, A., Kay, M.A., Strauss, M.およびDorken, B.,「HSV-t
k/GCVアプローチおよびアデノウイルスベクターの肝臓関連の毒性」(Liver-asso
ciated toxicity of the HSV-tk/GCV approach and adenoviral vectors), Canc
er Gene Ther., 4:9, 1997]。Ad-CMV-TKに対するAd-OC-TKの優位性にもかかわら
ず、癌療法のための治療上より効果的なアデノウイルスベクターが必要とされて
いる。 【0014】 したがって、上記に鑑みて、前立腺腫瘍細胞中でアンドロゲン受容体およびPS
A状態に関わりなく複製可能である、癌治療のための新規な組織特異的かつ腫瘍
限定的アデノウイルスベクターの開発は、癌治療の領域における重大な進歩を意
味するであろう。本発明は、オステオカルシンプロモーターの活性およびE1a遺
伝子産物に基づく、もう1つの条件付で複製可能なアデノウイルスAd-OC-E1aに
向けられている。このAd-OC-E1aアデノウイルスは、オステオカルシンプロモー
ター活性を支持する細胞中でのみ複製可能であり、そしてそれらの細胞のみを破
壊することができる。そのような細胞としては、前立腺癌、脳腫瘍、卵巣癌、甲
状腺癌、骨肉種、眼黒色腫、肺癌、乳癌の癌性細胞、等があげられる。本発明は
また、良性前立腺過形成(BPH)および動脈硬化を含むが、それらだけに限定され
ない石灰化を伴う疾患の治療に用途を見いだす。 【0015】III. 発明の概要 本発明は、転移性癌(前立腺癌、脳腫瘍、卵巣癌、甲状腺癌、種々の腫瘍、骨
肉種、眼黒色腫、肺癌、乳癌を含むが、これらだけに限定されない)を治療する
ための治療剤として用いることができる新規なウイルスベクターに関連する組成
物に関する。さらに、本発明は良性ではあるが深刻で生命を脅かす病態および石
灰化を伴う疾患(良性前立腺過形成(BPH)および動脈硬化を含むがこれらだけに
限定されない)の治療にも用途を見いだす。本発明はさらに上記治療組成物を用
いる新規な方法に関する。 【0016】 本発明は、本明細書に記述するオステオカルシン転写調節配列を用いて構築さ
れたアデノウイルスベクターは、複製に必須なアデノウイルス遺伝子の発現を組
織特異的かつ腫瘍限定的な様式で選択的に引き出すことができるという事実に部
分的に基づいている。本発明はさらに、このようなアデノウイルスベクターは前
立腺癌、脳腫瘍、卵巣癌、甲状腺癌、骨肉種、眼黒色腫、肺癌、乳癌、ならびに
良性前立腺過形成(BPH)および動脈硬化を含むが、それらだけに限定されない石
灰化を伴う疾患を治療するための治療剤として使用できるという発見に部分的に
基づいている。このように、アデノウイルスベクターと共に使用されるオステオ
カルシン転写調節配列の組織特異性および腫瘍限定性のゆえに、該アデノウイル
スは複製に必須なアデノウイルス遺伝子および/または異種ヌクレオチド配列の
組織特異的発現を可能とするオステオカルシン転写調節配列の使用によって腫瘍
限定的でかつ組織特異的な様式で投与することができる。そのようなオステオカ
ルシン転写調節配列の例は、骨芽細胞細胞系統および石灰化を伴う疾患組織(例
えば、良性前立腺過形成(BPH)および動脈硬化、等)の細胞内でのみ活性化され
るオステオカルシンプロモーターである。したがって、オステオカルシン転写調
節配列の制御下にある必須遺伝子を用いて構築されたアデノウイルスベクターは
、標的とされた細胞および組織内で効果的かつ特異的に発現されることが可能で
、それによって非骨芽細胞および非癌性もしくは非動脈硬化性細胞におけるアデ
ノウイルス発現の副作用を最小限にすることができる。 【0017】 さらに、アデノウイルスベクターと共に使用されるオステオカルシン転写調節
配列の組織特異性ゆえに、本発明のウイルスベクターは注射等によって直接適用
される場合のみならず、静脈内投与、経口投与、等により全身的に投与される場
合にも効果的な治療剤である。なぜなら、遺伝子発現が特定の骨芽細胞および石
灰化を伴う疾患組織(例えば、良性前立腺過形成(BPH)、癌および動脈硬化、等
)に限定され、限局化されるからである。 【0018】 1つの実施形態において、本発明はオステオカルシン転写調節配列の転写制御
下にある必須遺伝子を有するアデノウイルスを含むアデノウイルスベクターを提
供する。このオステオカルシン転写調節配列は、オステオカルシン転写調節配列
を機能させる細胞(例えば、前立腺癌細胞、前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増
殖性癌関連骨芽細胞、ならびにPSAまたはアンドロゲン受容体(AR)を発現しない
前立腺癌および関連する骨間質細胞、等)に特異的な遺伝子発現を媒介すること
ができる。上記オステオカルシン転写調節配列は、該配列がオステオカルシンを
発現する細胞に特異的な遺伝子発現を媒介できるならば、オステオカルシン遺伝
子由来のプロモーターおよび/またはエンハンサーまたはエンハンサーに類似し
た配列を含むことができる。1つの実施形態においては、オステオカルシン転写
調節配列はオステオカルシン遺伝子由来のプロモーターを含む。1つの実施形態
においては、オステオカルシン転写調節配列はオステオカルシン遺伝子由来のエ
ンハンサーまたはエンハンサーに類似した配列を含む。1つの実施形態において
は、オステオカルシン転写調節配列はオステオカルシン遺伝子由来のプロモータ
ーおよびオステオカルシン遺伝子由来のエンハンサーまたはエンハンサーに類似
した配列を含む。1つの実施形態において、該オステオカルシン転写調節配列は
オステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞(例えば、オステオカルシンを
発現する細胞、等)中で転写的に活性である。 【0019】 特定の実施形態においては、オステオカルシン転写調節配列は図21に示す配列
番号1の1,370 bpの塩基配列を含む。特定の実施形態においては、オステオカル
シン転写調節配列は、オステオカルシン産生細胞(例えば、PSAまたはアンドロ
ゲン受容体(AR)を発現しない前立腺癌細胞、前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増
殖性癌関連骨芽細胞、ならびに前立腺癌および関連する骨間質細胞、等)におい
て細胞特異的転写を媒介することができる配列番号1の一部分を含む。別の実施
形態においては、オステオカルシン転写調節配列はオステオカルシン遺伝子の転
写開始部位を基準として約-290から約+30までの配列(配列番号1の約141番目か
ら約454番目までのヌクレオチド)を含む。別の実施形態においては、オステオ
カルシン転写調節配列はオステオカルシン遺伝子の転写開始部位を基準として約
-250から約+30までの配列(配列番号1の約1番目から約454番目までのヌクレオチ
ド)を含む。別の実施形態においては、オステオカルシン転写調節配列は非オス
テオカルシンプロモーターによって連結された、オステオカルシン遺伝子の転写
開始部位を基準として約-236から約-223までの配列および/または約-140から約
-117までの配列(それぞれ配列番号1の約191番目から約204番目まで、および/
または約286番目から約310番目までのヌクレオチド)を含む。さらに別の実施形
態においては、オステオカルシン転写調節配列は配列番号1のそれぞれ約1番目か
ら約100番目まで、約1番目から約150番目まで、約1番目から約200番目まで、約1
番目から約250番目まで、約1番目から約300番目まで、約1番目から約350番目ま
で、約1番目から約400番目まで、約1番目から約450番目まで、約1番目から約500
番目まで、約1番目から約550番目まで、約1番目から約600番目まで、約1番目か
ら約650番目まで、約1番目から約700番目まで、約1番目から約750番目まで、約1
番目から約800番目まで、約1番目から約850番目まで、約1番目から約900番目ま
で、約1番目から約950番目まで、約1番目から約1000番目まで、約1番目から約10
50番目まで、約1番目から約1100番目まで、約1番目から約1150番目まで、約1番
目から約1200番目まで、約1番目から約1250番目まで、約1番目から約1300番目ま
で、約1番目から約1350番目まで、および約1番目から約1370番目までのヌクレオ
チドからなる塩基配列を含む。各実施形態において、オステオカルシン転写調節
配列とは転写調節配列、すなわちオステオカルシン転写調節配列を機能させる細
胞(例えば、PSAまたはアンドロゲン受容体(AR)を発現しない前立腺癌細胞、前
立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連骨芽細胞、ならびに前立腺癌および
関連する骨間質細胞、等)中で転写をもたらすことができる転写調節配列と規定
される。 【0020】 いくつかの実施形態においては、オステオカルシン転写調節配列はヒト、マウ
スまたはラット起源の配列である。いくつかの実施形態においては、上記マウス
またはラットのオステオカルシン転写調節配列はヒトにおいて前立腺特異的遺伝
子発現を媒介することが可能である。 【0021】 いくつかの実施形態においては、オステオカルシン転写調節配列の制御下にあ
るアデノウイルス遺伝子、例えばウイルス複製に必須の遺伝子、等は細胞傷害性
に直接的または間接的に寄与する。1つの実施形態においては、該アデノウイル
ス遺伝子は初期遺伝子である。別の実施形態においては、該初期遺伝子はE1Aで
ある。別の実施形態においては、該初期遺伝子はE1Bである。さらに別の実施形
態においては、E1AおよびE1Bの両方がオステオカルシン転写調節配列の転写制御
下にある。他の実施形態においては、複製に必須のアデノウイルス遺伝子は後期
遺伝子である。種々の実施形態においては、該後期遺伝子はL1、L2、L3、L4また
はL5である。 【0022】 別の実施形態においては、オステオカルシン転写調節配列の転写制御下にある
アデノウイルス遺伝子を含むアデノウイルスベクターは、少なくとも1つのさら
なるオステオカルシン特異的転写調節配列の転写制御下にある少なくとも1つの
さらなるアデノウイルス遺伝子を含む。1つの実施形態においては、組成物がこ
のアデノウイルスを含む。1つの実施形態においては、この組成物は製薬上許容
される賦形剤をさらに含む。1つの実施形態においては、上記少なくとも1つのさ
らなるオステオカルシン特異的転写調節配列は第2のオステオカルシン転写調節
配列である。1つの実施形態においては、上記少なくとも1つのさらなるオステオ
カルシン転写調節配列は、第1のオステオカルシン転写調節配列の配列とは異な
る配列をもつことができる。1つの実施形態においては、上記少なくとも1つのさ
らなるオステオカルシン特異的転写調節配列はオステオカルシン転写調節配列を
含む。 【0023】 他の実施形態においては、アデノウイルスベクターは異種遺伝子またはトラン
スジーンをさらに含むことができ、ここで該異種遺伝子またはトランスジーンは
オステオカルシン転写調節配列の転写制御下にある。1つの実施形態においては
、該異種遺伝子は例えばルシフェラーゼリポーター遺伝子またはβガラクトシダ
ーゼリポーター遺伝子、等のリポーター遺伝子である。1つの実施形態において
は、該異種遺伝子は細胞生存に条件付で必要とされる遺伝子である。いくつかの
実施形態においては、該トランスジーンは細胞傷害性遺伝子である。 【0024】 別の実施形態においては、個体における転移性癌を治療する方法が提供される
。この方法は、アデノウイルス遺伝子がオステオカルシン転写調節配列の転写制
御下にあるアデノウイルスベクターの有効量を個体に投与するステップを含み、
ここで上記転移性癌は前立腺癌、脳腫瘍、卵巣癌、甲状腺癌、骨肉腫、眼黒色腫
、肺癌または乳癌である。別の実施形態においては、個体における転移性癌を治
療する方法が提供され、この方法はアデノウイルス遺伝子がオステオカルシン転
写調節配列の転写制御下にあるアデノウイルスベクターの有効量を個体に投与す
るステップを含み、ここで上記転移性癌は前立腺癌であり、該前立腺癌細胞、前
立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連骨芽細胞、および関連する骨間質細
胞はPSAまたはアンドロゲン受容体(AR)を発現しない。 【0025】 1つの実施形態においては、上記アデノウイルス遺伝子はウイルス複製に必須
の遺伝子である。1つの実施形態においては、該アデノウイルス遺伝子は初期遺
伝子である。1つの実施形態においては、該アデノウイルス遺伝子はE1Aである。
1つの実施形態においては、該アデノウイルス遺伝子はE1Bである。1つの実施形
態においては、上記オステオカルシン転写調節配列はオステオカルシン遺伝子由
来のエンハンサーまたはエンハンサーに類似した配列を含む。1つの実施形態に
おいては、上記オステオカルシン転写調節配列はオステオカルシン遺伝子由来の
プロモーターを含む。1つの実施形態においては、上記オステオカルシン転写調
節配列はオステオカルシン遺伝子由来のプロモーターおよびオステオカルシン遺
伝子由来のエンハンサーまたはエンハンサーに類似した配列を含む。1つの実施
形態においては、該アデノウイルスは少なくとも1つのさらなる転写調節配列の
転写制御下にあるさらなるアデノウイルス遺伝子を含む。1つの実施形態におい
ては、該第2の転写調節配列はオステオカルシン転写調節配列を含む。1つの実施
形態においては、該さらなるアデノウイルス遺伝子はウイルス複製に必須の遺伝
子である。1つの実施形態においては、該さらなるアデノウイルス遺伝子は初期
遺伝子である。1つの実施形態においては、該さらなるアデノウイルス遺伝子はE
1Aである。1つの実施形態においては、該さらなるアデノウイルス遺伝子はE1Bで
ある。1つの実施形態においては、該さらなるアデノウイルス遺伝子は後期遺伝
子である。種々の実施形態において、該後期遺伝子はL1、L2、L3、L4またはL5で
ありうる。 【0026】 別の態様において、本発明は本明細書に記述する任意のアデノウイルスベクタ
ーによって形質転換された宿主細胞を提供する。 【0027】 別の態様において、本発明はオステオカルシン転写調節配列の転写制御下にあ
るアデノウイルス遺伝子を含むアデノウイルスベクターを含む組成物を提供する
。1つの実施形態においては、該組成物は製薬上許容される賦形剤をさらに含む
。 【0028】 別の態様において、本発明は本明細書に記述するアデノウイルスベクターを含
むキットを提供する。 【0029】 別の態様においては、オステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞に特異
的なアデノウイルスベクターを増殖させる方法が提供される。そのような細胞と
しては、例えば、オステオカルシンを発現し、かつPSAまたはアンドロゲン受容
体(AR)を発現しない前立腺癌細胞、前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関
連骨芽細胞および関連する骨間質細胞、等が含まれる。この方法はオステオカル
シン転写調節配列を機能させるそのような細胞を本明細書に記述される任意のア
デノウイルスベクターに感染させることを含み、それによって該アデノウイルス
ベクターを増殖させることを特徴とする。 【0030】 別の態様においては、標的細胞の遺伝子型を改変する方法が提供される。この
方法は、オステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞を本明細書に記述する
任意のアデノウイルスと接触させることを含み、それによって該アデノウイルス
が該細胞に入ることを特徴とする。そのような細胞としては、例えば、PSAまた
はアンドロゲン受容体(AR)を発現しない前立腺癌細胞、前立腺間質細胞、血管周
囲細胞、増殖性癌関連骨芽細胞および関連する骨間質細胞が含まれる。 【0031】 別の態様においては、生物学的サンプル中でオステオカルシンを発現している
細胞を検出する方法であって、生物学的サンプル中の細胞を本明細書に記述する
アデノウイルスベクターと接触させ、そして該アデノウイルスベクターの複製を
(もし起こっているならば)検出することを含む該方法が提供される。 【0032】 1つの実施形態においては、生物学的サンプル中のオステオカルシン転写調節
配列を機能させる細胞(例えば、PSAまたはアンドロゲン受容体(AR)を発現しな
い前立腺癌細胞、前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連骨芽細胞および
関連する骨間質細胞、等)を検出する方法が提供される。この方法は、オステオ
カルシン転写調節配列を機能させる細胞中におけるオステオカルシン転写調節配
列媒介遺伝子発現に適切な条件下で、生物学的サンプルをオステオカルシン転写
調節配列の転写制御下にある必須のアデノウイルス前記または後期遺伝子を含む
アデノウイルスベクターと接触させ;そして該オステオカルシン転写調節配列が
該生物学的サンプル中で遺伝子発現を媒介するかどうかを確認するステップを含
み、オステオカルシン転写調節配列媒介遺伝子発現はオステオカルシン転写調節
配列を機能させる細胞の存在を示す。1つの実施形態においては、該遺伝子は異
種(非アデノウイルス)遺伝子である。1つの実施形態においては、該異種遺伝
子はリポーター遺伝子であり、そしてこのリポーター遺伝子の産物の産生が検出
される。 【0033】 別の実施形態においては、選択毒性または細胞傷害性を標的細胞に付与する方
法が提供される。この方法は、オステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞
(例えば、オステオカルシンを発現し、かつPSAまたはアンドロゲン受容体(AR)
を発現しない前立腺癌細胞、前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連骨芽
細胞および関連する骨間質細胞、等)を本明細書に開示する任意のアデノウイル
スと接触させることを含み、それによってアデノウイルスが細胞に入ることを特
徴とする方法である。 【0034】 さらに別の実施形態においては、オステオカルシン転写調節配列の転写制御下
にある異種遺伝子を含むアデノウイルスが提供される。1つの実施形態において
は、該異種遺伝子はリポーター遺伝子である。1つの実施形態においては、該異
種遺伝子は細胞生存に条件付で必要とされる遺伝子である。1つの実施形態にお
いては、サンプル中のオステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞(例えば
、オステオカルシンを発現し、かつPSAまたはアンドロゲン受容体(AR)を発現し
ない前立腺癌細胞、前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連骨芽細胞およ
び関連する骨間質細胞、等)を検出する方法が提供される。この方法は、オステ
オカルシン転写調節配列を機能させる細胞中におけるオステオカルシン転写調節
配列媒介遺伝子発現に適切な条件下で、生物学的サンプルをオステオカルシン転
写調節配列の転写制御下にある遺伝子を含むアデノウイルスベクターと接触させ
;そしてオステオカルシン転写調節配列が該生物学的サンプル中で遺伝子発現を
媒介するかどうかを確認するステップを含み、オステオカルシン転写調節配列媒
介遺伝子発現はオステオカルシンを発現している細胞の存在を示す。 【0035】 本明細書により詳細に記述するように、オステオカルシン転写調節配列は多く
の構成(configuration)をとることができる。これらの構成には、例えば、1個の
OCプロモーター;1個のOCエンハンサーまたはOCエンハンサーに類似した配列;1
個のOCサイレンサー;1個のOCプロモーターおよび1個のOCエンハンサーまたはOC
エンハンサーに類似した配列;1個のOCプロモーターおよび1個の非OC(異種)エン
ハンサー;1個の非OC(異種)プロモーターおよび1個のOCエンハンサーまたはOCエ
ンハンサーに類似した配列;1個の非0Cプロモーターおよび多数コピーのエンハ
ンサー;および上記の多量体が含まれるが、それらだけに限定されない。オステ
オカルシン転写調節配列の活性を測定し、そしてその結果特定の細胞がオステオ
カルシン転写調節配列を機能させるかどうかを決定する方法が本明細書に記述さ
れている。オステオカルシン転写調節配列のプロモーターおよびエンハンサーま
たはOCエンハンサーに類似した配列は、所望のOC細胞特異的転写活性が得られる
限り、任意の方向に配置されていてよく、および/または目的のコード配列から
任意の距離にあってよく、そして上記構成の多量体の形であってもよい。転写活
性は当技術分野で公知であって、本明細書で後に詳述する多数の方法によって測
定することができるが、一般には、オステオカルシン転写調節配列の制御下にあ
る(すなわち、機能しうる形でそこに連結されている)コード配列のmRNAまたは
タンパク質産物の検出および/または定量によって測定される。本明細書で論じ
るように、オステオカルシン転写調節配列は種々の長さおよび種々の配列構成を
とることができる。 【0036】 「転写活性化」または「転写の増加」という用語によって、転写が標的細胞(
すなわち、オステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞、例えば、オステオ
カルシンを発現し、かつPSAまたはアンドロゲン受容体(AR)を発現しない前立腺
癌細胞、前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連骨芽細胞および関連する
骨間質細胞、等)中で基底レベルよりも少なくとも約20倍、好ましくは少なくと
も約50倍、より好ましくは少なくとも約100倍、さらに一層好ましくは少なくと
も約200倍、さらに一層好ましくは少なくとも約400から約500倍、さらに一層好
ましくは少なくとも約1000倍増加することが意図されている。基底レベルとは、
一般に、非オステオカルシン産生細胞における活性(もし存在するならば)のレ
ベル、またはオステオカルシン産生細胞中で試験された、オステオカルシン転写
調節配列を欠くリポーター構築物の活性(もし存在するならば)のレベルである
。場合により、転写ターミネーターまたは転写「サイレンサー」をオステオカル
シン転写調節配列の上流に置き、それによってオステオカルシン転写調節配列の
転写制御下にあるコードセグメントの望ましくないリードスルー(read-through,
読みとばし)転写を阻止することができる。また、場合により、オステオカルシ
ン転写調節配列の転写制御下に置かれるべきコードセグメントの内因性プロモー
ターを削除することができる。 【0037】 本発明の別の実施形態は、オステオカルシンを発現する哺乳動物細胞中で優先
的に複製するアデノウイルスである。 【0038】IV. 図面の簡単な説明 以下の図面は本明細書の一部を形成するもので、本発明の特定の態様をさらに
説明するために含まれている。本発明は、これらの図面の1つまたは2つ以上を特
定の実施形態の詳細な説明と合わせて参照することにより一層よく理解すること
ができる。 (図面の簡単な説明については、本明細書の最後を参照のこと。) 【0039】V. 定義 便宜をはかるため、本明細書、実施例、および添付の特許請求の範囲に使用し
た特定の用語および句の意味を以下に示す。 【0040】 「組織特異的」という用語は、ウイルス複製に必須の遺伝子が機能しうる形で
そこに連結されている転写調節配列が、当該組織中で複製が進行するように当該
組織中で機能することを意味するものである。 【0041】 「転写調節配列」という用語は、当技術分野で承認された意味にしたがって使用
されている。この用語は特定の細胞中で、その配列によって、連結された遺伝子
にアップレギュレーションまたはダウンレギュレーションを引き起こすことがで
きる任意のDNA配列を意味するものである。本発明の1つの実施形態においては、
天然の転写調節配列がベクターから完全に削除され、異種転写調節配列によって
置換される。転写調節配列は複製に必須な遺伝子のコード領域の近くに位置して
もよいし、またはそれから離れていてもよい。したがって、プロモーターの場合
、プロモーターは一般にコード領域の近くに位置するであろう。しかし、エンハ
ンサーまたはエンハンサーに類似した配列の場合、エンハンサーまたはエンハン
サーに類似した配列とコード領域との間に介在するDNA配列が存在するように、
エンハンサーまたはエンハンサーに類似した配列はコード領域から若干離れたと
ころに見いだされる場合がある。ある場合には、天然の転写調節配列がベクター
上に残っているが、複製に必須な遺伝子の転写に関して非機能性である。ある場
合には、天然の転写調節配列がベクター上に残っており、そして複製に必須な遺
伝子が機能しうる形でそこに連結されている組織特異的、腫瘍限定的転写調節配
列を置くことによって増強される。 【0042】 「アデノウイルスベクター」または「アデノウイルス性ベクター」という用語
は(相互交換可能に用いられているが)、当技術分野でよく理解されている用語
で、一般にアデノウイルスゲノムの全部または一部を含むポリヌクレオチド(本
明細書に定義する)を含む。本発明の目的のため、アデノウイルスベクターはポ
リヌクレオチドに機能しうる形で連結されたオステオカルシン転写調節配列を含
む。機能しうる形で連結されたポリヌクレオチドは、アデノウイルス性であるか
、または異種ポリヌクレオチドである。本発明のアデノウイルス性ベクター構築
物は、数個の形態のうち任意のものをとることができる。これらの形態には、裸
のDNA、アデノウイルスコートに包まれたDNA、リポソームに包まれたDNA、ポリ
リシンと複合体化したDNA、合成ポリカチオン性分子と複合体化したDNA、トラン
スフェリンとコンジュゲート化したDNA、免疫学的に分子を「マスクし」、およ
び/または半減期を延ばすためにPEG等の化合物と複合体化したDNA、または非ウ
イルス性タンパク質とコンジュゲート化したDNAが含まれるが、それらだけに限
定されない。好ましくは上記ポリヌクレオチドはDNAである。本明細書に用いる
「DNA」という用語は、塩基A、T、CおよびGのみでなく、それらの類似体の任意
のもの、またはこれらの塩基の改変された形態、例えば、メチル化ヌクレオチド
等、インターヌクレオチド改変(非荷電結合およびチオエート等)、糖類似体の
使用、ならびに改変されたおよび/または代替的な主鎖構造(ポリアミド等)を
も含む。本発明の目的のため、アデノウイルスベクターは腫瘍細胞等の標的細胞
中で複製可能である。 【0043】 本明細書に用いる「ポリヌクレオチド」または「核酸」という用語は、任意の長
さのヌクレオチド(リボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチドのどちら
でもよい)のポリマー形態をさす。したがって、この用語は限定するものではな
いが、1本鎖、2本鎖、または多重鎖DNAもしくはRNA、ゲノムDNA、cDNA、DNA-RNA
ハイブリッド、またはプリンおよびピリミジン塩基もしくは他の天然の、化学的
もしくは生化学的に改変された、非天然の、もしくは誘導体化されたヌクレオチ
ド塩基を含むポリマーを含む。ポリヌクレオチドの主鎖は糖およびリン酸基(典
型的にはRNAまたはDNAに見いだされる)、または改変された、もしくは置換され
た糖またはリン酸基を含むことができる。または、ポリヌクレオチドの主鎖はホ
スホルアミデート等の合成サブユニットからなるポリマーを含むことができ、し
たがってオリゴデオシキヌクレオシドホスホルアミデート(P--NH2)または混合ホ
スホルアミデート-ホスホジエステルオリゴマーであることができる。Peyrottes
ら,(1996) Nucleic Acids Res. 24:1841-8; Chaturvediら,(1996) Nucleic Acid
s Res. 24:2318-23; Schultzら, (1996) Nucleic Acids Res. 24:2966-73。ホス
ホジエステル結合の替わりにホスホロチエート結合を用いることができる。Brau
nら,(1998) J. Immunol. 141:2084-9; Latimerら,(1995) Mol. Immunol. 32: 10
57-1064。さらに、化学的に合成した1本鎖ポリヌクレオチド産物から、相補鎖を
合成し2つの鎖を適切な条件下でアニーリングすることによって、またはDNAポリ
メラーゼを適切なプライマーと共に用いて相補鎖を新たに合成することによって
、2本鎖ポリヌクレオチドを得ることができる。 【0044】 以下はポリヌクレオチドの非限定的な例である:遺伝子または遺伝子断片、エ
クソン、イントロン、mRNA、tRNA、rRNA、リボザイム、cDNA、組換えポリヌクレ
オチド、分枝ポリヌクレオチド、プラスミド、ベクター、任意の配列の単離され
たDNA、任意の配列の単離されたRNA、核酸プローブ、およびプライマー。ポリヌ
クレオチドはメチル化ヌクレオチドおよびヌクレオチド類似体等の改変ヌクレオ
チド、ウラシル、フルオロリボースおよびチオエート等の他の糖および結合基、
およびヌクレオチド分枝を含んでいてもよい。ヌクレオチドの配列は非ヌクレオ
チド成分によって中断されていてもよい。ポリヌクレオチドは標識成分とコンジ
ュゲートを形成させる等によって、ポリマー化の後でさらに改変することができ
る。この定義に含まれる他の種類の改変は、キャップ、天然に存在するヌクレオ
チドの1個または2個以上の類似体との置換、およびポリヌクレオチドをタンパク
質、金属イオン、標識成分、他のポリヌクレオチドまたは固相支持体と結合させ
るための手段の導入である。 【0045】 ポリヌクレオチドまたはポリヌクレオチド領域が他の配列に対して特定の百分
率(例えば、80%、85%、90%、95%、98%または99%)の「配列同一性」を有すると
は、アラインさせて2つの配列を比較した時に上記百分率の塩基が同一であるこ
とを意味する。このアライメントおよび相同性もしくは配列同一性パーセントは
、当技術分野で公知のソフトウエアプログラム、例えば、Current Protocols in
Molecular Biology (Ausubelら、編、1987)補遺30, セクション7.7.18, 表7.7.
1に記述されているプログラムを用いて決定することができる。好ましいアライ
メントプログラムはALIGN Plus (Scientific and Educational Software, Penns
ylvania)である。 【0046】 本明細書に用いる「オステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞」、オス
テオカルシン転写調節配列の機能が「十分保存されている」細胞、または「オステ
オカルシン転写調節配列が機能している細胞」とは、オステオカルシン転写調節
配列が例えばリポーター遺伝子に機能しうる形で連結されている場合に、オステ
オカルシン転写調節配列に機能しうる形で連結されていない場合の該リポーター
遺伝子の発現と比較して、該リポーター遺伝子の発現を少なくとも約20倍、好ま
しくは少なくとも約50倍、より好ましくは少なくとも約100倍、さらに一層好ま
しくは少なくとも約200倍、さらに一層好ましくは少なくとも約400から500倍、
さらに一層好ましくは少なくとも約1000倍増加させる細胞である。相対であれ絶
対であれ、発現レベルの測定方法は当技術分野で公知であり、また本明細書に記
述されている。 【0047】 「転写制御下」という用語は当技術分野でよく理解されており、ポリヌクレオ
チド配列(通常はDNA配列)の転写が、転写の開始に寄与する、または転写を促
進するエレメントすなわち転写調節配列に該ポリヌクレオチド配列が機能しうる
形で連結されているかどうかに依存していることを示す。以下に記述するように
、「機能しうる形で連結される」とは、上記エレメントすなわち転写調節配列が
それらを機能させる配置になっている並列をいう。 【0048】 本明細書に用いる「細胞傷害性」または「細胞毒性」という用語は当技術分野
でよく理解されており、細胞の通常の生化学的または生物学的機能の1つまたは2
つ以上が異常に危うくされる(すなわち、抑制または増進される)状態をいう。
これらの活性には、限定するものではないが、代謝、細胞複製、DNA複製、転写
、翻訳、および分子の取り込みが含まれる。「細胞傷害性」は細胞死および/また
は細胞溶解を含む。色素排除法、3H-チミジン取り込み法、およびプラークアッ
セイ等の細胞傷害性を示すアッセイが当技術分野で公知である。本明細書に用い
る「選択的細胞傷害性」という用語は、オステオカルシン転写調節配列を機能さ
せない細胞に対して本発明のアデノウイルスにより付与される細胞傷害性と比較
して、オステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞に対して本発明のアデノ
ウイルスベクターにより付与される細胞傷害性を指していう。このような細胞傷
害性は、例えば、プラークアッセイ、腫瘍を含む標的細胞の大きさの減少または
安定化、または腫瘍細胞に特徴的なマーカーもしくは組織特異的マーカー(例え
ば、前立腺特異抗原等の癌マーカー)の血清レベルの低下または安定化によって
測定することができる。 【0049】 「複製」および「増殖」という用語は相互交換可能に用いられており、本発明の
アデノウイルスベクターの繁殖または増殖する能力をさしている。この用語は当
技術分野でよく理解されている。本発明の目的のため、複製はアデノウイルスタ
ンパク質の産生を包含し、そして全体としてはアデノウイルスの繁殖に向けられ
ている。複製は当技術分野で標準的なアッセイで、本明細書に記述されているも
の(バーストアッセイまたはプラークアッセイ、等)を用いて測定することがで
きる。「複製」および「増殖」は、ウイルス製造のプロセスに直接的または間接的
に関与する任意の活性を包含する。それらには、限定するものではないが、ウイ
ルス遺伝子の発現;ウイルスタンパク質,核酸または他の成分の産生;ウイルス
成分の完全なウイルスへのパッケージング;および細胞溶解が含まれる。 【0050】 「異種」という用語は、天然のベクターゲノム中には見いだされないDNA配列
を意味する。「異種転写調節配列」という表現に関しては、「異種」は当該転写調
節配列が天然においてはベクターの複製に必須な遺伝子のDNA配列に連結してい
ないことを示す。 【0051】 「異種遺伝子」または「トランスジーン」とは、野生型アデノウイルスに存在
しない任意の遺伝子である。好ましくは、トランスジーンもまた、アデノウイル
スベクターによって導入される前には標的細胞中で発現されていないか、または
該細胞中に存在しない。好ましいトランスジーンの例を以下に示す。 【0052】 「プロモーター」という用語は、当技術分野で認められた意味にしたがって使
用されている。これは、通常は遺伝子のコード配列またはオペロンの上流に位置
していて、RNAポリメラーゼと結合して該酵素を正しい転写開始部位に導くDNA領
域を意味するものである。 【0053】 「エンハンサー」という用語は、当技術分野で認められた意味にしたがって使用
されている。これは、真核生物および特定の真核生物性ウイルスに見出される配
列であって、試験対象である遺伝子から数キロベースまでのところに配置された
場合(方向はどちらでもよい)、遺伝子からの転写を増大させることができる配
列を意味するものである。これらの配列は通常、対象遺伝子の5’側(上流)に
配置した場合にエンハンサーとして作用する。しかし、いくつかのエンハンサー
は該遺伝子の3’側(下流)に配置した場合に活性である。このエンハンサーは
エンハンサーに類似した配列であってもよい。 【0054】 当技術分野で認められた意味で用いられている「サイレンサー」という用語は
、真核生物性ウイルスおよび真核生物に見いだされる配列であって、遺伝子から
数キロベース以内に配置した場合に該遺伝子の転写を低下させる、すなわち沈黙
させることができる配列を意味する。 【0055】 「異種」プロモーターまたはエンハンサーとは、オステオカルシン遺伝子5’
フランキング配列と関連していない、または該配列に由来していないプロモータ
ーまたはエンハンサーである。異種プロモーターの例としては、α-フェトプロ
テイン、PSA、DF3、チロシナーゼ、CEA、界面活性剤タンパク質およびErbB2プロ
モーターが挙げられる。異種エンハンサーの例としては、α-フェトプロテイン
、PSA、DF3、チロシナーゼ、CEA、界面活性剤タンパク質、ErbB2およびSV40エン
ハンサーが挙げられる。 【0056】 「内因性」プロモーター、エンハンサーまたは転写調節配列は、アデノウイル
ス本来の、またはアデノウイルスに由来するものである。 【0057】 「機能しうる形で連結された」という表現は、機能的な関係にある複数のポリ
ヌクレオチドエレメントの配置方向に関する。転写調節配列は、もし該転写調節
配列がコード配列の転写を促進するならば、コードセグメントに機能しうる形で
連結されている。機能しうる形で連結されるとは、連結されている複数のDNA配
列が一般的には連続していること、そして2個のタンパク質コード領域を連結す
る必要がある場合には、連続していてかつ同一の読み枠を有することを意味する
。しかし、エンハンサーは一般にプロモーターから数キロベース離れた場合に機
能し、またイントロン配列は種々の長さをもちうるので、あるポリヌクレオチド
エレメントは機能しうる形で連結されているが連続していないという場合もある
。 【0058】 「宿主細胞」という用語は、本発明の任意のベクターの受容体であることがで
きる、または該ベクターを受容した個々の細胞または細胞培養物を含む。宿主細
胞は1つの宿主細胞の子孫を包含し、そして該子孫は自然の、偶発的な、または
故意の突然変異および/または変化によって元の親細胞と必ずしも完全に同一(
形態において、または全DNA総体(complement)において)でなくてよい。宿主細
胞は、本発明のアデノウイルスベクターによってin vivoまたはin vitroでトラ
ンスフェクトされた、または感染した細胞を含む。 【0059】 「標的細胞」とはオステオカルシン転写調節配列を機能させる任意の細胞であ
る。好ましくは、標的細胞はオステオカルシン転写調節配列を機能させる哺乳動
物細胞、例えば、オステオカルシンを発現する細胞、好ましくは内因的にオステ
オカルシンを発現する哺乳動物細胞、より好ましくはヒト細胞、そしてさらに好
ましくはオステオカルシン転写調節配列を機能させうるヒト細胞であってPSAま
たはアンドロゲン受容体(AR)を発現しない細胞である。 【0060】 本明細書に用いる「腫瘍性細胞」、「腫瘍形成」、「腫瘍」、「腫瘍細胞」、「
癌」および「癌細胞」という用語は、比較的自律性の増殖を示し、その結果、細
胞増殖制御の重大な低下によって特徴づけられる異常な増殖表現型を示す細胞を
さす。腫瘍性細胞は良性または悪性でありうる。 【0061】 「生物学的サンプル」は個体から得る種々の種類のサンプルを包含し、そして診
断アッセイまたはモニタリングアッセイに用いることができる。この用語の定義
は、血液および生物学的起源の他の液体サンプル、生検標本等の固形腫瘍サンプ
ルまたは腫瘍培養物またはそれに由来する細胞およびその子孫を包含する。この
用語の定義はまた、獲得後に試薬による処理、可溶化、または特定成分(タンパ
ク質、ポリヌクレオチド等)の富化、等によって何らかの操作を受けたサンプル
をも包含する。「生物学的サンプル」という用語は臨床サンプルを包含し、また
培養下の細胞、細胞上清、細胞溶解物、血清、血漿、体液および組織サンプルを
も含む。 【0062】 「個体」とは脊椎動物、好ましくは哺乳動物、より好ましくはヒトである。哺乳
動物としては、家畜、競技/狩猟動物およびペットが含まれるが、それらだけに
限定されない。 【0063】 「有効量」とは、有益な又は所望の臨床成果をもたらすに十分な量である。有
効量は1回で、または数回に分けて投与することができる。本発明の目的のため
、アデノウイルスベクターの有効量とは病態の進行を緩和する、改善する、安定
化させる、逆向きにする、ゆっくりにする、または遅らせるに十分な量である。 【0064】 本明細書に用いる「治療」という用語は、有益な又は所望の臨床成果を得るた
めのアプローチをいう。本発明の目的のため、有益な又は所望の臨床成果には、
限定するものではないが、症状の軽減、疾患の広がりの減少、安定化された(す
なわち、悪化しない)病態、疾患の拡大(すなわち、転移)の阻止、疾患進行の
速度低下または遅延、病態の改善又は緩和、および(一部であれ全体であれ)検
出可能であれ不可能であれ寛解(remission)を含む。「治療」はまた、治療を受
けなかった場合に予測される生存と比較して生存を延ばすことをも意味する。 【0065】 疾患の「緩和(palliating)」とは、本発明のアデノウイルスベクターを投与しな
かった場合と比較して、病態の広がりおよび/または望ましくない臨床的症状発
現が少なくなること、および/または進行の経過が遅くなる又は延びることを意
味する。 【0066】 転写調節配列の種々の組み合わせがベクターに含まれうる。それらの1つ又は2
つ以上が異種配列でありうる。さらに、それらの1つ又は2つ以上が組織特異性を
もちうる。転写調節配列の1つ又は2つ以上は誘導性でありうる。例えば、1つの
転写調節配列を用いて、複製に必須の2個以上の遺伝子による複製を導くことが
可能であろう。例えば、複数遺伝子のうち1個の遺伝子の産物がさらなる遺伝子
の転写を導く場合がこれにあたる。1つの例は、E1aコード配列(E1aプロモータ
ーは削除されている)および全E1b遺伝子を含むカセットに機能しうる形で連結
された異種プロモーターである。この場合、異種転写調節配列が1つだけ必要と
されるであろう。しかし、複数の遺伝子が個別に制御されている場合、それら遺
伝子のうち2個以上が複製を制御することが望まれるならば、2つ以上の転写調節
配列を用いることが可能である。 【0067】 「複製に必須の遺伝子」という用語は、標的細胞中でウイルスベクターが複製
するためにその転写が必要とされる遺伝子配列をいう。 【0068】 したがって本発明のベクターは、2つ以上の異種転写調節配列を含むが、その
うち1つ以上は組織特異的または腫瘍限定的でない、転写調節配列の組み合わせ
をも含む。例えば、1つの転写調節配列は基底レベルの構成性転写調節配列であ
ることができる。例えば、組織特異的エンハンサーまたはプロモーターを基底レ
ベルの構成性プロモーターと組み合わせることができる。別の例においては、組
織特異的エンハンサーまたはプロモーターを誘導性プロモーターと組み合わせる
ことができる。 【0069】VI. 本発明の詳細な説明 本発明はアデノウイルス細胞療法のための方法および組成物に関する。特に、
本発明の組成物は、ウイルス複製に必要なアデノウイルス初期遺伝子の調節によ
ってウイルス複製を導くためにオステオカルシン転写調節配列を用いたアデノウ
イルスベクターを含む。本発明の方法は、転移性癌(前立腺癌、脳腫瘍、卵巣癌
、甲状腺癌、種々の腫瘍、骨肉腫、眼黒色腫、肺癌および乳癌を含むが、これら
だけに限定されない)を治療するための、ウイルス複製に必要なアデノウイルス
初期遺伝子の調節によってウイルス複製を導くオステオカルシン転写調節配列を
用いたアデノウイルスベクターの使用を包含する。さらに、本発明は良性ではあ
るが深刻で生命を脅かす病態および石灰化を伴う疾患(良性前立腺過形成(BPH)
および動脈硬化を含むがこれらだけに限定されない)の治療にも用途を見いだす
。 【0070】 3種類の証拠が、本発明らに前立腺癌骨格転移に対する有望な新規療法として
のAd-OC-E1aの開発を促した。第1に、オステオカルシン(OC)タンパク質はヒト前
立腺癌骨格転移において一様にかつ高度に発現されることが見いだされた。Ad-O
C-E1aを用いて前立腺癌細胞および増殖性癌関連骨芽細胞の両方を共に標的とす
ることによって、この形の療法は前立腺癌細胞の増殖を抑制するばかりでなく、
直接ターゲッティングおよび増殖性骨芽細胞の破壊によって前立腺腫瘍-骨間質
相互作用をも妨げるであろう。第2に、OCプロモーターによって調節されるアデ
ノウイルス複製は、PSAまたはアンドロゲン受容体(AR)を発現しない前立腺癌お
よびそれに関連する骨間質細胞においてはるかに有効である可能性がある。した
がって、OCを発現し、そして腫瘍上皮増殖および進行を支持することが示された
前立腺間質細胞 [Koeneman, K.S., Kao, C., Ko, S.C., Yang, L., Wada Y., Ka
llmes, D.A., Gillenwater, J.Y., Zhau, H.E., Chung, L.W.K.およびGardner,
T.A.,「前立腺癌骨転移に対する、オステオカルシンによって導かれる遺伝子療
法」(Osteocalcin directed gene therapy for prostate cancer born metastas
is), World J. Urol., 18:102, 2000; Gardner, T.A., Ko, S.C., Kao, C., Shi
rakawa, S., Cheon, J. Gotoh, A., Wu, T.T., Sikes, R.A., Zhau, H.E., Cui,
Q., Balian, G.およびChung, L.W.K.,「モデル開発のための間質-上皮相互作用
の利用、ならびに前立腺癌および骨肉種転移のための遺伝子治療における新しい
戦略」(Exploiting stromal-epithelial interaction for model development a
nd new strategies of gene therapy for prostate cancer and osteosarcoma m
etastasis), Gene Ther. Mol. Biol., 2:41, 1998; Koeneman, K.S., Yeung, F.
およびChung, L.W.K.「前立腺癌細胞の骨模倣特性:骨環境における前立腺癌転
移および増殖の偏好を支持する仮説」(Osteomimetic properties of prostate c
ancer cells: a hypothesis supporting the predilection of prostate cancer
metastasis and growth in the bone environment), Prostate, 39:246, 1999]
および血管周囲細胞[Doherty, M.J., Ashton, B.A., Walsh, S., Beresford, J.
N., Grant, M.E.および Ganfield, A.E.,「血管周囲細胞はin vitroおよびin vi
voにおいて骨形成の可能性を示す」(Vascular pericytes express osteogenic p
otential in vivo and in vitro), J. Bone Miner. Res., 13:828, 1998]におい
てOCプロモーターを用いてアデノウイルス複製を導くことが可能である。第3に
、本研究の結果は、静脈内に投与した時、Ad-OC-E1aは前から存在していたヒト
前立腺癌骨異種移植片の退行を誘導することを初めて示した。この研究は、Ad-O
C-E1aがヒト前立腺癌骨格転移を治療するための魅力的な静脈注射用Adベクター
となることを立証した。 【0071】 本発明の好ましいベクターはアデノウイルスベクターである。1つの好ましい
実施形態においては、アデノウイルスベクターはヒトアデノウイルスである。Ad
2、Ad5およびAd40等、多数の異なる種類のアデノウイルスがあり、それらは些細
な程度から重大な程度まで異なっている。特にAd5とAd40は宿主細胞への親和性
について、および該ウイルスによって誘導される疾患の性質について異なってい
る。 【0072】 別の実施形態においては、本発明の組成物および方法に用いるアデノウイルス
ベクターはイヌアデノウイルス1型またはイヌアデノウイルス2型である。限定と
してではなく例としては、本発明に使用できるイヌアデノウイルスの例は国際特
許出願第WO 91/11525号および第WO 94/26914号(各出願の内容全体を参照により
本明細書に組み入れる)に記述されているものである。 【0073】 別の実施形態においては、本発明の組成物および方法に用いるアデノウイルス
ベクターはウシアデノウイルスである。限定としてではなく例としては、ウシア
デノウイルスの1例が国際特許出願第WO 96/16048号(この出願の内容全体を参照
により本明細書に組み入れる)に記述されている。 【0074】 別の実施形態においては、本発明の組成物および方法に用いるアデノウイルス
ベクターはヒツジアデノウイルスである。限定としてではなく例としては、本発
明における使用に適したヒツジアデノウイルスの1例は米国特許第6,020,172号(
この特許の内容全体を参照により本明細書に組み入れる)に記述されているOAV2
87である。 【0075】 本発明の目的のために、Ad5を例示する。以下の記述はアデノウイルスに基づ
くベクター全般、および特に複製可能なアデノウイルスベクターについての簡単
な説明である。 【0076】A. アデノウイルスに基づくベクター アデノウイルスは密度の高いタンパク質キャプシドおよび大きい (36 kb) 線
状2本鎖ゲノムからなる大きい非エンベロープウイルスである。アデノウイルス
は種々の分裂性および非分裂性細胞の両方に感染し、受容体に媒介されるエンド
ソームへの取り込みによって細胞内へ入り、その後、インターナリゼーションが
起こる。脱外被の後、アデノウイルスゲノムはウイルス複製、宿主細胞代謝の改
変および子孫ウイルス粒子のパッケージングに関与する多数の異なる遺伝子産物
を発現する。3つのアデノウイルス遺伝子産物がウイルスゲノムの複製に必須で
ある:すなわち、(1)DNA複製をプライミングする末端結合タンパク質、(2)ウイル
スDNAポリメラーゼおよび(3)DNA結合タンパク質である(TamanoiおよびStillman,
1983, Immunol. 109:75-87に総論されている)。さらに、後続の回の再感染を可
能とするため(Stillmanら, 1981, Cell, 23:497-508)、ならびにアデノウイルス
構造タンパク質をプロセシングしてキャプシドの自己集合を完成させるために(B
hattiおよびWeber, 1979, Virology, 96:478-485)、アデノウイルス23kDa L3プ
ロテアーゼによる上記末端結合タンパク質のプロセシングが必要とされる。 【0077】 生成しつつあるアデノウイルス粒子のパッケージングは核で起こり、シス作用
性DNAエレメントおよびトランス作用性ウイルス因子の両方を必要とする。後者
は一般にいくつかのウイルス構造ポリペプチドであると解釈されている。アデノ
ウイルスキャプシドへのアデノウイルスDNA配列のパッケージングは、ウイルス
ゲノムが機能性のアデノウイルス包膜シグナルをもつことを必要とし、これらの
シグナルは線状ウイルスゲノムの左右の末端に位置している(Hearingら, 1987,
J. Virol. 61:2555-2558)。さらに、パッケージング配列は機能するためにはウ
イルスゲノムの末端付近に存在していなければならない(Hearingら, 1987, J. V
irol. 61:2555-2558; GrableおよびHearing, 1992, J. Virol., 66:723-731)。E
1aエンハンサー、ウイルス複製起点および包膜シグナルはアデノウイルスゲノム
DNAの両末端に位置する二重の逆方向末端反復(ITR)配列を構成する。複製起点は
ITR中の一連の保存されたヌクレオチド配列によってばらばらに規定される。こ
れらの配列は複製プライミングエレメントとして機能するためにはゲノムの末端
付近に配置される必要がある(ChallbergおよびKelly, 1989, Biochem., 58:671-
717; TamanoiおよびStillman, 1983, Immunol. 109:75-87に総論されている)。
いくつかのグループが示したように、ITRsは補完性アデノウイルス機能の存在下
で異種DNAに複製を付与するに十分である。末端ITRsおよびそれらの両側を囲む
短い線状DNA断片(ある場合には非ウイルス性DNA)からなるアデノウイルス「ミ
ニ染色体」は、感染性野生型アデノウイルスの存在下でin vivoで低レベルで、
または感染細胞から調製された抽出物中でin vitroで低レベルで複製することが
見いだされた(例えば、Hayら, 1984, J. Mol. Biol. 175:493-510; Tamanoiお
よびStillman, 1983, Immunol. 109:75-87)。 【0078】 「複製欠陥」アデノウイルス(E1領域欠損)における外来遺伝子の発現は多く
の研究所で多年にわたって利用されてきた。そして刊行された種々の報告書がこ
れらのベクターを構築する際にしばしば用いられるいくつかの異なるアプローチ
を記述している(Vernonら, 1991, J. Gen. Virol., 72:1243-1251; Wilkinsonお
よびAkrigg, 1992, Nuc. Acids Res., 20:2233-2239; Eliotら, 1990, J. Gen.
Virol., 71:2425-2431; Johnson, 1991; Prevecら, 1990, J. Infect. Dis., 16
1:27-30; Haj-AhmadおよびGraham, 1986, J. Virol., 57:267-274; Lucitoおよ
びSchneider, 1992, J. Virol., 66:983-991;総論がGrahamおよびPrevec, 1992,
Butterworth-Heinemann, 363-393にある)。一般に、複製欠陥ウイルスは必須E1
の一部または全部を、ウイルスゲノムへのin vitro直接連結または細胞内のin v
ivo相同組換え組換えにより興味のある異種遺伝子で置き換えることによって作
製される(それらの方法はBerkner, 1992, Curr. Topics Micro. Immunol., 158
: 39-66に総論されている)。これらの方法はすべて、E1遺伝子産物をトランス
に提供する293細胞などの補完性細胞株中で複製するアデノウイルスベクターを
もたらす。非必須領域E3の代わりに(例えば、Haj-AhmadおよびGraham, 1986, J
. Virol., 57:267-274)、または右ITRと領域E4の間に(Saito, 1985, J. Virol.
, 54:711-719)挿入された興味のある異種遺伝子を有する複製可能なアデノウイ
ルスベクターもまた記述されている。複製欠陥ウイルスおよび複製可能ウイルス
のどちらの場合にも、興味のある異種遺伝子は組換えアデノウイルスゲノムのパ
ッケージングによってウイルス粒子中に組み込まれる。 【0079】 E1A遺伝子はウイルス感染の直後(0-2時間)に、他のウイルス遺伝子のいずれに
も先だって発現される。E1Aタンパク質はトランス作用性の正に作用する転写調
節因子として働き、そして他の初期ウイルス遺伝子E1B、E2、E3、E4、およびプ
ロモーター近位の主要後期遺伝子の発現に必要とされる。その命名法にもかかわ
らず、主要後期プロモーターによって導かれるプロモーター近位遺伝子は、Ad5
感染後の早い時期に発現される。Flint (1982) Biochem. Biophys. Acta 651: 1
75-208; Flint (1986) Advances Virus Research 31: 169-228; Grand (1987) B
iochem. J. 241:25-38。機能性E1A遺伝子の不存在下ではウイルス感染は進行し
ない。なぜなら、ウイルスDNA複製に必要な遺伝子産物が産生されないからであ
る。Nevins (1989) Adv. Virus Res. 31:35-81。Ad5 E1Aの転写開始部位はウイ
ルスゲノムのヌクレオチド498に、そしてE1Aタンパク質のATG開始部位はウイル
スゲノムのヌクレオチド560に存在する。 【0080】 E1Bタンパク質はトランスに機能し、そして後期mRNAを核から細胞質に輸送す
るのに必要とされる。E1B発現の欠陥は、後期ウイルスタンパク質の貧弱な発現
および宿主細胞タンパク質合成の遮断不能をもたらす。E1BのプロモーターはAd4
0とAd5の宿主範囲の相違を明確にするエレメントとして使用されてきた:臨床的
にはAd40は腸内ウイルスであり、他方Ad5は急性結膜炎を引き起こす。Baileyら
(1993) Virology 193:631; Baileyら(1994) Virology 202:695-706。E1Bタンパ
ク質は、宿主細胞周期によってウイルス複製に課された制限をウイルスが克服す
るため、およびE1Aのアポトーシス作用をウイルスが減少させるためにも必要で
ある。Goodrumら (1997) J. Virology 71:548-561。Ad5のE1BプロモーターはSp1
およびTATAボックスに対する単一の高親和性認識部位からなる。 【0081】 アデノウイルスのE2領域は、72-kDa DNA結合タンパク質、80-kDa前駆体末端タ
ンパク質およびウイルスDNAポリメラーゼを含む、アデノウイルスゲノムの複製
に関連するタンパク質をコードする。Ad5のE2領域は、E2初期およびE2後期と称
する、それぞれ76.0および72.0マップ単位に位置する2つのプロモーターから右
向きに転写される。E2後期プロモーターは感染の後期に一過性に活性であり、そ
してE1Aトランスアクチベータータンパク質から独立しているが、E2初期プロモ
ーターはウイルス複製の初期にきわめて重要である。 【0082】 Ad5の27050-27150に位置するE2初期プロモーターは、主要転写開始部位および
小転写開始部位(後者はE2転写産物の約5%を占める)、2個の非規範的TATAボッ
クス、2個のE2F転写因子結合部位および1個のATF転写因子結合部位からなる。E2
プロモーター構造の詳細な総論については、Swaminathanら, Curr. Topics in M
icro. and Imm. (1995) 199 第3部:177-194を参照されたい。 【0083】 E2後期プロモーターは対抗鎖(counterstrand)によってコードされる遺伝子の
コード配列とオーバーラップし、そのため遺伝子操作が不可能である。しかし、
E2初期プロモーターは対抗鎖上で33 kDaタンパク質をコードしている配列と2〜3
塩基対がオーバーラップするのみである。注目すべきことに、SpeI制限部位(Ad5
、位置27082)は上記33 kDaタンパク質の停止コドンの一部であり、そして主要E2
初期転写開始部位およびTATA結合タンパク質部位を上流の転写因子結合部位E2F
およびATFから好都合に分離している。したがって、SpeI末端を有するオステオ
カルシン転写調節配列を第1鎖のSpeI制限部位に挿入することは、Ad5の内因性E2
初期プロモーターを破壊することになり、その結果E2転写産物のオステオカルシ
ンによって制限される発現を可能とするに相違ない。 【0084】 E4遺伝子は複数の転写産物を生じる。E4領域は、ウイルスゲノムDNAの複製を
刺激すること、および後期遺伝子発現を刺激することに関与する2つのポリペプ
チドをコードする。オープンリーディングフレーム(ORF)3および6のタンパク質
産物は両方とも、E1B由来の55-kDaタンパク質およびヘテロ二量体E2F-1およびDP
-1に結合することによってこれらの機能を達成することができる。ORF 6タンパ
ク質は活性になるためにはE1B由来55-kDaタンパク質との相互作用を必要とする
が、他方、ORF 3タンパク質はそれを必要としない。ORF 3およびORF 6由来の機
能性タンパク質の不存在下では、野生型ウイルスの10-6未満の効率でプラークが
生成される。ウイルスの複製をオステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞
(オステオカルシン産生細胞等)にさらに限定するため、E4のORF 1〜3を削除し
、ウイルスDNA複製および後期遺伝子合成をE4のORF 6タンパク質に依存させるこ
とができる。このようなベクターをオステオカルシン転写調節配列によってE1B
領域が調節されている配列と組合わせることにより、E1B機能およびE4機能の両
方がE1Bを導くオステオカルシン転写調節配列に依存するウイルスを得ることが
できる。 【0085】 本発明に関係する主要後期遺伝子はL1、L2、L3、L4およびL5で、これらはAd5
ウイルスビリオンのタンパク質をコードしている。これらの遺伝子(典型的には
構造タンパク質をコードしている)の全てがアデノウイルス複製に恐らく必要と
される。これらの後期遺伝子は全て、Ad5の約+5986から約+6048に位置する主要
後期プロモーター(MLP)の制御下にある。 【0086】 いくつかの実施形態においては、オステオカルシン転写調節配列を機能させる
標的細胞(オステオカルシン発現細胞等)中で複製能が優先的に達成されうるよ
うに、オステオカルシン転写調節配列は増殖に必須のアデノウイルス遺伝子と共
に用いられる。好ましくは、上記遺伝子はE1A、E1B、E2またはE4、等の初期遺伝
子である。(上に記述したように、E3はウイルス複製に必須ではない。)より好
ましくは、オステオカルシン転写調節配列の制御下にある初期遺伝子はE1Aおよ
び/またはE1Bである。2つ以上の初期遺伝子を1つのオステオカルシン転写調節配
列の制御下に置くことができる。実施例1はそのような構築物のより詳しい説明
を提供する。 【0087】 他の実施形態においては、オステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞(
オステオカルシン発現細胞等)における優先的複製能によって選択的細胞傷害性
および/または細胞溶解活性を付与することに加えて、本発明のアデノウイルス
ベクターはオステオカルシン転写調節配列の制御下にある異種遺伝子(トランス
ジーン)をさらに含むことができる。このようにして、種々の遺伝的能力を、オ
ステオカルシン転写調節配列を機能させる標的細胞に導入することができる。そ
のような細胞としては、オステオカルシンを発現する細胞、特に前立腺癌、脳腫
瘍、卵巣癌、甲状腺癌、種々の腫瘍、骨肉腫、眼黒色腫、肺癌または乳癌の癌細
胞、ならびにPSAまたはアンドロゲン受容体(AR)を発現しない前立腺癌細胞、前
立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連骨芽細胞および関連する骨間質細胞
、等が挙げられる。例えば、特定の場合においては、オステオカルシン産生標的
細胞の比較的不応性の性質、または特別な攻撃性、等のために細胞傷害活性の程
度および/または速度を高めることが望ましいかもしれない。これは上記の細胞
特異的な複製による細胞傷害活性を、例えば、HSV-tkおよび/またはシトシンデ
アミナーゼ(cd) [これらは細胞が5-フルオロシトシン(5-FC)を化学治療剤5-フル
オロウラシル(5-FU)に代謝できるようにする]の細胞特異的発現と組み合わせる
ことによって達成できるであろう。これらの種類の異種遺伝子すなわちトランス
ジーンの使用は傍観者効果をも付与しうる。 【0088】 アデノウイルスベクターにより導入することができる他の望ましいトランスジ
ーンには、ジフテリア毒素、リシンまたはアブリンのA鎖、等の細胞傷害性タン
パク質をコードする遺伝子[Palmiterら(1987) Cell 50:435; Maxwellら (1987)
Mol. Cell. Biol. 7:1576; Behringerら(1988) Genes Dev. 2:453; Messingら(1
992) Neuron 8:507; Piatakら(1988) J. Biol. Chem. 263:4937; Lambら(1985)
Eur. J. Biochem. 148:265; Frankelら(1989) Mo. Cell. Biol. 9:415]、アポト
ーシスを開始することができる因子をコードする遺伝子、アンチセンス転写産物
またはリボザイムをコードする配列であって、とりわけ構造タンパク質などの増
殖に必須のタンパク質または転写因子をコードするmRNAに向けられているもの、
ウイルス性または他の病原性タンパク質をコードする遺伝子であって、該病原体
が細胞内で増殖するもの、クレアーゼ(例:RNase A)またはプロテアーゼ(例:
オーシン(awsin)、パパイン、プロテイナーゼK、カルボキシペプチダーゼ、等)
の遺伝子操作された細胞質性変異型をコードする遺伝子、またはFas遺伝子、等
をコードする遺伝子が含まれる。他の興味のある遺伝子としては、IL-1、-2、-6
、-12、GM-CSF、G-CSF、M-CFS、IFN-α、-β、-γ、TNF-α、-β、NGF、等のサ
イトカイン、抗原、膜貫通タンパク質、等が含まれる。初期の段階に正のエフェ
クター遺伝子を用いて、その後複製によって細胞傷害活性をもたらすことができ
るであろう。別の実施形態においては、アデノウイルスベクターは異種転写調節
配列の制御下にある複製に必須の他の遺伝子のうち任意のもの(例えば、E2また
はE4、等)と共に提供される。 【0089】 本発明のアデノウイルスベクターのパッケージング能力に関しては、アデノウ
イルス配列が全く削除されなかった場合、アデノウイルスベクターは合計でゲノ
ムサイズの約5%まで、すなわち約1.8 kbまでの挿入された配列と共にパッケージ
ングされうる。非必須配列がウイルスゲノムから削除されている場合、さらに4.
6 kbのインサートを収容することができる(すなわち、約1.8 kbと4.6 kbの合計
で、約6.4 kb)。削除することができる非必須アデノウイルス配列の例は、(E4
ORF6が維持されている限り)E3およびE4である。 【0090】 本明細書に記述するアデノウイルスベクターの任意のものを、裸のポリヌクレ
オチド(通常はDNA)構築物を含むがそれだけに限定されない種々の形で用いる
ことができる。または、アデノウイルスベクターは細胞への侵入を容易にする作
用物質(カチオン性リポソーム、またはポリリシン等の他の化合物、等)と複合
体化したポリヌクレオチド構築物;感染性アデノウイルス粒子にパッケージング
されたポリヌクレオチド構築物(これはアデノウイルスベクターをより免疫原性
としうる);免疫応答を増強または低下させる作用物質と複合体化したポリヌク
レオチド構築物;またはin vivoトランスフェクションを容易にする作用物質(DO
TMA、DOTAPTMおよびポリアミン、等)と複合体化したポリヌクレオチド構築物を構
成することができる。 【0091】 アデノウイルスベクターを種々の方法で標的細胞に送達することができる。そ
れらの方法には、限定するものではないが、リポソーム、当技術分野で周知の一
般的トランスフェクション法、例えばリン酸カルシウム沈降法、エレクトロポレ
ーション、直接インジェクション、および静脈内注入が含まれる。送達手段は特
定のアデノウイルスベクター(その形態を含む)、ならびに標的細胞の種類およ
び存在する場所(すなわち、該細胞がin vitroであるかin vivoであるか)に大
いに依存する。 【0092】 パッケージングされたアデノウイルスの形で用いる場合、適切な生理学的に許
容されるキャリアーを用いてアデノウイルスベクターを約104 PFUから約1014 PF
Uの用量で投与することができる。感染多重度は一般に約0.001 PFUから100 PFU
の範囲内であろう。ポリヌクレオチド構築物(すなわち、ウイルスとしてパッケ
ージングされていない)として投与する場合は、約0.01μgから1000μgのアデノ
ウイルスベクターを投与することができる。アデノウイルスベクターは意図され
た用途および宿主の潜在的な免疫応答能力に応じて1回でまたは数回に分けて投
与することができる。または、多重同時注射として投与することができる。免疫
応答が望ましくない場合、強い免疫応答なしに反復投与を可能とするように、種
々の免疫抑制剤を用いることによって免疫応答を低下させることができる。 【0093】 本発明はまた、本明細書に記述するアデノウイルスベクターを含有する組成物
(医薬組成物を含む)を包含する。そのような組成物は、例えば、個体における
形質導入の程度および/または細胞殺害の効果を測定する場合のin vivo投与に有
用である。好ましくは、これらの組成物は製薬上許容される賦形剤をさらに含む
。製薬上許容される賦形剤中に本発明のアデノウイルスベクターの有効量を含む
ことができるこれらの組成物は、単位剤形、滅菌腸管外溶液または懸濁液、滅菌
非腸管外溶液または経口溶液または懸濁液、水中油型または油中水型エマルジョ
ン、等の形で個体へ全身投与するのに適している。腸管外または非腸管外薬物送
達のための製剤は当技術分野で公知であり、Remington’s Pharmaceutical Scie
nces, 18版, Mack Publishing (1990)に記述されている。組成物はまた、凍結融
解した、および/または再構成した形の本発明のアデノウイルスベクター(アデ
ノウイルス等のウイルスとしてパッケージングされたものを含む)を含む。 【0094】 本発明はまた、本発明のアデノウイルスベクターを含むキットを包含する。こ
れらのキットは診断および/またはモニタリングの目的に使用でき、好ましくは
モニタリングに使用される。これらのキットを用いる方法は臨床ラボ、実験ラボ
、開業医、または個人によって実施されうる。本発明により具体化されたキット
は、生検標本等の適切な生物学的サンプル中におけるオステオカルシン転写調節
配列を機能させる細胞(オステオカルシン産生細胞、等)の存在を検出すること
を可能とする。 【0095】 本発明のキットは、適切にパッケージングされた、本明細書に記述するアデノ
ウイルスベクターを含む。このキットは場合によりバッファー、現像試薬、標識
、反応性表面、検出手段、対照サンプル、指示書、および解釈に役立つ情報を含
むがそれらだけに限定されない、処理に有用な付加的構成要素を提供することが
できる。 【0096】VII. 本発明のアデノウイルスベクターの使用方法 主題のベクターは多種多様な目的に使用することができ、所望の、または意図
する結果に応じて異なる。したがって、本発明は、上記のアデノウイルスベクタ
ーの使用方法を包含する。 【0097】 1つの実施形態において、オステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞(
例えばオステオカルシンを発現する細胞)における選択的細胞傷害性を付与する
方法であって、該細胞を本明細書に記載されているアデノウイルスベクターと接
触させることを含む上記方法が提供される。細胞傷害性は、色素排除、H-チミジ
ン取込みおよび/または溶解などの当業界における標準的なアッセイを用いて測
定できる。 【0098】 別の実施形態において、オステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞(例
えばオステオカルシンを発現する細胞)に特異的なアデノウイルスの増殖方法が
提供される。これらの方法は、細胞をアデノウイルスベクターに感染させること
を含み、そうすることによって該アデノウイルスが増殖する。 【0099】 別の実施形態は、細胞の混合物中でオステオカルシン転写調節配列を機能させ
る細胞(例えばオステオカルシンを発現する細胞)を殺傷する方法であって、細
胞の混合物を本発明のアデノウイルスベクターに感染させることを含む上記方法
が提供される。細胞の混合物とは、通常、正常細胞とオステオカルシンを産生す
る癌細胞との混合物であり、in vivo混合物であってもin vitro混合物であって
もよい。 【0100】 本発明はまた、生物学的サンプルにおけるオステオカルシン転写調節配列を機
能させる細胞(例えばオステオカルシンを発現する細胞)の検出方法を包含する
。これらの方法は、(実験的状況であっても臨床的状況であっても)個体(すな
わち哺乳動物)の臨床的および/または生理学的症状のモニタリングに特に有用
である。1つの方法では、生物学的サンプルの細胞をアデノウイルスベクターに
接触させ、そのアデノウイルスベクターの複製を検出する。あるいはまた、その
サンプルを、リポーター遺伝子がオステオカルシン転写調節配列の制御下にある
アデノウイルスに接触させることができる。リポーター遺伝子が発現されれば、
オステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞(例えばオステオカルシン産生
細胞)が存在することが示される。本発明の方法で使用するためのリポーター遺
伝子の非限定的な例としては、ルシフェラーゼおよびβ-ガラクトシダーゼが挙
げられる。 【0101】 このようなオステオカルシン産生細胞において見られる転写の活性化または転
写の増大とは、標的細胞(すなわち、オステオカルシン転写調節配列を機能させ
る細胞、例えば前立腺癌細胞、前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連骨
芽細胞、およびオステオカルシンは発現するがPSAもしくはアンドロゲン受容体
(AR)は発現しない関連骨間質細胞)において、基底レベルよりも少なくとも約
20倍、さらに好ましくは少なくとも約50倍、さらに好ましくは少なくとも約100
倍、さらに一層好ましくは少なくとも約200倍、さらに一層好ましくは少なくと
も約400〜約500倍、さらに一層好ましくは少なくとも約1000倍ほど上回って増大
する転写のことである。いくつかの場合においては、転写の増大は、標的細胞に
おける基底レベルよりも約2倍、約5倍または約10倍ほど上回っていればよい。 【0102】 あるいはまた、細胞の生存に条件付で必要とされる遺伝子がオステオカルシン
転写調節配列の制御下に置かれているアデノウイルスを構築することができる。
この遺伝子は、例えば抗生物質耐性をコードするものであってもよい。このアデ
ノウイルスを生物学的サンプルに導入し、その後ある時間間隔をおいて該サンプ
ルを抗生物質で処理する。抗生物質耐性を発現する生存細胞が存在すれば、オス
テオカルシン転写調節配列を機能させる細胞が存在することが示される。好適な
生物学的サンプルとは、その中にオステオカルシン産生細胞が存在する可能性が
ある、あるいは存在していると思われるものである。通常、哺乳動物において、
好適な臨床サンプルとは、その中にオステオカルシンを産生する癌細胞(例えば
前立腺癌細胞)が存在すると思われるものである。そのような細胞は、例えば、
針生検または任意の他の適切な外科的処置によって得ることができる。接触させ
ようとする細胞は、アッセイ条件(例えば選択的濃化および/または可溶化)を
促進するように処理することができる。これらの方法において、オステオカルシ
ン産生細胞は、増殖を検出するin vitroアッセイを用いて検出でき、それらは当
業界で標準的である。そのような標準的アッセイの例としては、限定するもので
はないが、バーストアッセイ(burst assay)(ウイルスの産生量を測定)およ
びプラークアッセイ(細胞当たりの感染粒子を測定)が挙げられる。また、増殖
は、特定のアデノウイルスDNA複製を測定することによっても検出でき、それら
もまた標準的なアッセイである。 【0103】 本発明はまた、標的細胞を本明細書に記載のアデノウイルスベクターと接触さ
せることを含んでなる該標的細胞の遺伝子型の改変方法であって、アデノウイル
スベクターが該細胞に侵入する、上記方法を提供する。 【0104】 本発明はさらに、腫瘍細胞(好ましくはオステオカルシンを発現する腫瘍細胞
)の増殖の抑制方法であって、腫瘍細胞および非腫瘍細胞を本発明のアデノウイ
ルスベクターと接触させて、アデノウイルスベクターが腫瘍細胞に侵入し該腫瘍
細胞に対して選択的細胞傷害性を示すようにすることを含む、上記方法を提供す
る。腫瘍細胞の増殖は、当業界で公知であるいずれの手段によっても評価でき、
例えば、限定するものではないが、腫瘍の大きさを測定すること、3H-チミジン
取込みアッセイを用いて腫瘍細胞が増殖しているか否かを判定すること、または
腫瘍細胞を計数することが挙げられる。腫瘍細胞の増殖を「抑制する」とは、次
の状態のいずれか1つまたは全てを意味する:腫瘍の増殖を緩慢化、遅延および
停止させること、ならびに腫瘍の縮小。腫瘍の増殖を「抑制する」とは、本明細
書に記載のアデノウイルスベクターと接触させていない(すなわち該アデノウイ
ルスベクターでトランスフェクトしていない)場合の増殖と比較して低下してい
る増殖状態を示す。 【0105】 本発明はまた、個体における腫瘍細胞マーカーのレベルを低下させる方法であ
って、該個体に本発明のアデノウイルスベクターを投与することを含む上記方法
を提供するものであり、この場合、アデノウイルスベクターは、腫瘍細胞マーカ
ー産生細胞に対して選択的に細胞傷害性である。腫瘍細胞マーカーとしては、限
定するものではないが、PSA、hK2および癌胎児性抗原が挙げられる。腫瘍細胞マ
ーカーレベルの測定方法は当業者には公知であり、限定するものではないが、腫
瘍細胞マーカーに特異的な抗体を用いる免疫学的アッセイ(例えば、固相酵素免
疫アッセイ(ELISA))が挙げられる。一般に、生物学的サンプルは試験しよう
とする個体から得られ、その生物学的サンプルについて適切なアッセイ(例えば
ELISA)を行う。 【0106】 本発明はまた、本明細書に記載のアデノウイルスベクターの有効量が個体に投
与される、治療方法を提供する。アデノウイルスベクターを用いる治療は、前立
腺癌、脳癌、卵巣癌、甲状腺癌、種々の腫瘍、骨肉腫、眼性黒色腫、肺癌または
乳癌(しかしそれらに限定されない)などの転移性癌に罹患している個体におけ
るものである。また、前立腺癌、脳癌、卵巣癌、甲状腺癌、種々の腫瘍、骨肉腫
、眼性黒色腫、肺癌および乳癌(しかしそれらに限定されない)などの転移性癌
に関連する疾患を発症する危険性があると考えられる個体におけるものでもあり
、そのような個体としては、前立腺癌、脳癌、卵巣癌、甲状腺癌、種々の腫瘍、
骨肉腫、眼性黒色腫、肺癌または乳癌(しかしそれらに限定されない)などの転
移性癌に関連する疾患で切除を受けている個体、およびそれらの疾患の家族歴が
ある個体が挙げられる。本発明のアデノウイルスベクターを投与することの適合
性の判定は、特に、評価可能な臨床的パラメーター、例えば血清学的指標や組織
生検の組織学的実験などによって決まる。一般に、製薬上許容される賦形剤中に
アデノウイルスベクターを含む医薬組成物が投与される。医薬組成物は上記され
ている。 【0107】 アデノウイルスベクターの投与量は、投与経路、個体の症状、疾患の侵襲性の
程度、使用する特定のオステオカルシン転写調節配列、および特定のベクター構
築物(すなわち、アデノウイルス遺伝子がオステオカルシン転写調節配列の制御
下に置かれているもの)などの、幾つかの要因に応じて異なる。 【0108】 封入されたアデノウイルスとして投与される場合は、約104 PFU〜約1014 PFU
、好ましくは約104 PFU〜約1012 PFU、さらに好ましくは約104 PFU〜約1010 PFU
である。ポリヌクレオチド構築物(すなわち、ウイルスとして封入されていない
もの)として投与される場合は、約0.01μg〜約100μgが投与可能であり、好ま
しくは0.1μg〜約500μg、さらに好ましくは約0.5μg〜約200μgである。2種以
上のアデノウイルスベクターを同時または逐次に投与してもよい。投与は、典型
的には、あらゆる応答をモニタリングしながら一定間隔をあけて行われる。投与
は、例えば腫瘍内、静脈内または腹腔内に行うことができる。 【0109】 本発明のアデノウイルスベクターは、単独で、または所望の目的を促進する他
の活性物質(例えば化学療法薬)と組み合せて使用できる。 【0110】 したがって、本発明によれば、発現されると標的組織または腫瘍細胞の増殖の
抑制、阻止または破壊をもたらし得る物質はまた、異種遺伝子もしくはトランス
ジーンとして提供される負の選択マーカー、すなわち化学療法剤または相互作用
剤(interaction agent)と組み合わて標的細胞の増殖を抑制、阻止または破壊
する物質とすることもできる。 【0111】 つまり、上記の負の選択マーカーがその細胞に導入される時に、相互作用剤が
宿主に投与される。相互作用剤は、負の選択マーカーと相互作用して、標的細胞
の増殖を阻止、抑制または破壊する。 【0112】 本発明の方法において使用可能な負の選択マーカーとしては、限定するもので
はないが、チミジンキナーゼおよびシトシンデアミナーゼが挙げられる。1つの
実施形態において、負の選択マーカーは、単純ヘルペスウイルス・チミジンキナ
ーゼ、サイトメガロウイルス・チミジンキナーゼおよび水痘帯状ヘルペスウイル
ス・チミジンキナーゼからなる群から選ばれるウイルス性チミジンキナーゼであ
る。ウイルス性チミジンキナーゼを用いる場合、相互作用剤または化学療法剤は
、好ましくはヌクレオシド類似体であり、例えば、ガンシクロビル、アシクロビ
ルおよび1-2-デオキシ-2-フルオロ-β-D-アラビノフラノシル-5-ヨードウラシル
(FIAU)からなる群から選ばれるものが挙げられる。そのような相互作用剤は、
ウイルス性チミジンキナーゼにより基質として効率的に利用され、そのため、そ
のような相互作用剤は、ウイルス性チミジンキナーゼを発現する腫瘍細胞のDNA
に致死的に取り込まれて、その標的細胞の殺傷を引き起こす。 【0113】 シトシンデアミナーゼが負の選択マーカーである場合、好ましい相互作用剤は
5-フルオロシトシンである。シトシンデアミナーゼは、5-フルオロシトシンを5-
フルオロウラシルに転換し、これが高い細胞傷害性を示す。したがって、シトシ
ンデアミナーゼ遺伝子を発現する標的細胞は、5-フルオロシトシンを5-フルオロ
ウラシルに転換し、殺傷される。 【0114】 相互作用剤は、標的細胞の増殖を抑制、阻止または破壊するのに有効な量で投
与される。例えば、相互作用剤は、患者の体重および患者に対する総合的な毒性
に基づく量で投与される。相互作用剤は、好ましくは、例えば静脈内投与、非経
口投与、腹腔内投与または筋肉内投与などにより全身投与される。 【0115】 本発明のベクターが負の選択マーカーを誘導するものであり、組織または腫瘍
にin vivoで投与される場合は、「バイスタンダー効果」、すなわち、元々は負
の選択マーカーをコードする核酸配列で形質導入されていなかった細胞が、相互
作用剤を投与すると殺傷される、という効果が生じる場合がある。本発明の範囲
はいかなる理論的理由によっても限定されるものではないが、形質導入された細
胞は、細胞外で相互作用剤に作用するか隣接する標的以外の細胞によって取り込
まれる拡散性形態の負の選択マーカーを産生していることがあり、そうして相互
作用剤の作用を受け易くなる。また、負の選択マーカーおよび相互作用剤の一方
または双方を標的細胞間で伝達させることも可能である。 【0116】 1つの実施形態において、腫瘍細胞の増殖の抑制、阻止または破壊をもたらす
物質はサイトカインである。1つの実施形態において、サイトカインはインター
ロイキンである。使用可能な他のサイトカインとしてはインターフェロンおよび
コロニー刺激因子(例えばGM-CSF)が挙げられる。インターロイキンとしては、
限定するものではないが、インターロイキン-1、インターロイキン-1βおよびイ
ンターロイキン-2〜15が挙げられる。1つの実施形態において、インターロイキ
ンはインターロイキン-2である。 【0117】 本発明の1つの好ましい実施形態において、標的組織は、転移性癌の組織、例
えば、限定するものではないが、前立腺癌、脳癌、卵巣癌、甲状腺癌、種々の腫
瘍、骨肉腫、眼性黒色腫、肺癌、乳癌の組織である。上記ウイルスは、組織また
は腫瘍の塊全体にわたって分散される。別の好ましい実施形態において、標的組
織は、オステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞、例えば、限定するもの
ではないが、前立腺癌細胞、前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連の骨
芽細胞、ならびにPSAまたはアンドロゲン受容体(AR)を発現しない前立腺癌お
よび関連する骨間質細胞などを含む。該ウイルスは、組織または腫瘍の塊全体に
わたって分散される。 【0118】VIII. 本発明のその他の実施形態 別の実施形態において、本発明はさらに、前立腺癌、脳癌、卵巣癌、甲状腺癌
、種々の腫瘍、骨肉腫、肺癌、乳癌および石灰化を伴う疾患(例えば、限定する
ものではないが、良性前立腺過形成(BPH)および動脈硬化)の治療のために、
本発明のアデノウイルス組成物および方法を遺伝子治療と併用して用いることを
含む。組織特異的かつ腫瘍限定的であるプロモーター、例えば配列番号1に示す
オステオカルシンプロモーター配列または上記に示した任意の他の組織特異的プ
ロモーターが治療用分子の組織特異的かつ腫瘍限定的な発現を駆動するのに用い
られ、癌細胞に導入される。この方法は、組織特異的プロモーター(例えば配列
番号1に示すオステオカルシンプロモーター配列)の制御下に必須の遺伝子と共
に構築されたアデノウイルスベクター(このアデノウイルスベクターはさらに、
治療用分子をコードする核酸に機能しうる形で連結された別の組織特異的プロモ
ーターを含む)を癌(例えば、限定するものではないが、前立腺癌、脳癌、卵巣
癌、甲状腺癌、種々の腫瘍、骨肉腫、肺癌、および乳癌)の細胞、ならびに、石
灰化を伴う疾患(例えば、限定するものではないが、良性前立腺過形成(BPH)
および動脈硬化)などの細胞に導入することを含む。 【0119】 具体的には、異種リポーター遺伝子(例えばLacZ)に機能しうる形で連結され
たオステオカルシン転写調節配列およびその転写活性断片を含む発現ベクター、
ならびにそのようなベクターを含む宿主細胞およびトランスジェニック動物が提
供される。本発明はまた、前立腺関連障害および石灰化を伴う疾患(例えば、限
定するものではないが、良性前立腺過形成(BPH)、癌および動脈硬化)のアゴ
ニストおよびアンタゴニストの候補分子をスクリーニングするための、そのよう
なベクター、細胞および動物の使用方法を提供する。また、このスクリーニング
アッセイにより同定された分子および化合物の、治療処置のための使用方法も提
供される。 【0120】 例えば、限定するものではないが、リポーター遺伝子を含む組成物は、オステ
オカルシン転写調節配列に機能しうる形で連結される。オステオカルシンプロモ
ーター駆動型リポーター遺伝子などの組織特異的プロモーターは、動物内でトラ
ンスジーンとして発現される。上記のトランスジェニック動物およびそのような
トランスジェニック動物の前立腺由来の細胞は、前立腺関連の障害および石灰化
を伴う疾患をモジュレートするのに有用な候補について化合物をスクリーニング
するのに使用できる。いずれの特定の理論に拘束されるものではないが、そうし
た化合物は、トランス作用性因子(例えば転写因子)、シス作用性エレメント(
例えばプロモーターおよびエンハンサー)、ならびに前立腺関連の障害および石
灰化を伴う疾患に関わるあらゆるクラスの転写後、翻訳および翻訳後化合物の機
能を妨害すると思われる。そうした理由から、それらはそのような癌および障害
の治療のための有力な候補である。 【0121】 1つの実施形態において、本発明は、前立腺癌、脳癌、卵巣癌、甲状腺癌、種
々の腫瘍、骨肉腫、肺癌、乳癌および石灰化を伴う疾患(例えば、限定するもの
ではないが、良性前立腺過形成(BPH)および動脈硬化)の細胞内の遺伝子の特
定の発現をモジュレートする化合物のハイスループットスクリーニング方法を提
供する。本発明のこの態様において、前立腺癌、脳癌、卵巣癌、甲状腺癌、種々
の腫瘍、骨肉腫、肺癌、乳癌および石灰化を伴う疾患(例えば、限定するもので
はないが、良性前立腺過形成(BPH)および動脈硬化)からの細胞は、トランス
ジェニック動物から取り出し、in vitroで培養する。リポーター遺伝子の発現は
、オステオカルシン特異的遺伝子の活性をモニターするのに用いられる。1つの
特定の実施形態では、LacZがリポーター遺伝子である。別の特定の実施形態では
、ルシフェラーゼがリポーター遺伝子である。この方法により同定された化合物
は、さらに、前立腺癌、脳癌、卵巣癌、甲状腺癌、種々の腫瘍、骨肉腫、肺癌、
乳癌および正常な動物における石灰化を伴う疾患(例えば、限定するものではな
いが、良性前立腺過形成(BPH)および動脈硬化)に対するそれらの作用につい
て試験できる。 【0122】 別の実施形態において、本発明のトランスジェニック動物モデルは、前立腺癌
、脳癌、卵巣癌、甲状腺癌、種々の腫瘍、骨肉腫、肺癌、乳癌および石灰化を伴
う疾患(例えば、限定するものではないが、良性前立腺過形成(BPH)および動
脈硬化)に対する候補薬剤の効果についての作用機構を調べるためのin vivoス
クリーニングに使用できる。 【0123】 具体的に述べると、前立腺癌、脳癌、卵巣癌、甲状腺癌、種々の腫瘍、骨肉腫
、肺癌、乳癌および石灰化を伴う疾患(例えば、限定するものではないが、良性
前立腺過形成(BPH)および動脈硬化)に対する薬剤の効果がアッセイできる。 【0124】A. 本発明のポリヌクレオチドおよび核酸 本発明は、オステオカルシン転写調節配列の5’調節領域およびその転写活性
断片を含むポリヌクレオチド配列を包含する。特に、本発明は、配列番号1に示
すオステオカルシンプロモーター配列およびその転写活性断片を含むポリヌクレ
オチドを提供する。 【0125】 本発明はさらに、組織特異的プロモーター(例えば配列番号1に示すオステオ
カルシンプロモーター配列)のプローブ、プライマーおよび断片を提供する。1
つの実施形態において、組織特異的プロモーター(例えばオステオカルシン調節
配列)の少なくとも8個のヌクレオチド(すなわちハイブリダイズ可能な部分)
からなる精製された核酸が提供される。別の実施形態において、この核酸は、組
織特異的プロモーター(例えば配列番号1に示すオステオカルシンプロモーター
配列)の少なくとも20の(隣接している)ヌクレオチド、25ヌクレオチド、50ヌ
クレオチド、100ヌクレオチド、200ヌクレオチドまたは500ヌクレオチドからな
る。当業者に公知の方法を用いて、これらの配列を(単離した形態で、または発
現ベクターに含ませて)構築することができる。これらの方法としては、例えば
、in vitro組換えDNA法、合成法、およびin vivo遺伝子組換えが挙げられる。例
えば、Sambrookら, 1989(前掲)およびAusabelら, 1989(前掲)に記載されて
いる技法を参照されたい。また、「Oligonucleotide Synthesis(オリゴヌクレ
オチド合成)」, 1984, Gait M.J.編, IRL Press, Oxford(これは参照によりそ
の全体が本明細書に組み入れられる)に記載されている技法も参照されたい。 【0126】 別の実施形態において、上記核酸は、長さが20、25、35、200または500ヌクレ
オチドよりも小さいものである。核酸は一本鎖であっても二本鎖であってもよい
。本発明はまた、上記の配列にハイブリダイズ可能なまたは相補的な核酸を包含
する。特定の態様において、組織特異的プロモーター(例えば配列番号1に示す
オステオカルシンプロモーター配列)の少なくとも10、20、25、50、100、200、
500ヌクレオチドまたは調節領域全体に相補的な配列を含む核酸が提供される。 【0127】 本発明により提供される組織特異的プロモーター(例えば配列番号1に示すオ
ステオカルシンプロモーター配列)のプローブ、プライマーおよび断片は、種々
の目的の研究機関により使用され得る。それらは、サザンゲルでの分子量マーカ
ーとして;染色体を同定するためまたは関連する遺伝子の位置をマッピングする
ための染色体マーカーもしくはタグ(適切に標識された場合)として;患者の内
因性DNA配列同士を比較して、可能性のある遺伝性障害を同定するために;ハイ
ブリダイズさせることによって新規な関連のあるDNA配列を見出すためのプロー
ブとして;遺伝子フィンガープリントのためのPCRプライマーを誘導するための
情報源として;そして他の新規なポリヌクレオチドを見出すプロセスにおいて既
知の配列を「除外(subtract-out)」するためのプローブとして使用できる。上
記に述べた使用の実施方法は当業者には公知である。そのような方法を開示して
いる参考文献としては、限定するものではないが、「Molecular Cloning: A Lab
oratory Manual」第2版, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Sambrook, J.
, E.F. FritschおよびT. Maniatis編, 1989および「Methods in Enzymology: Gu
ide to Molecular Cloning Techniques」, Academic Press, Berger, S. L.およ
びA.R. Kimmel編, 1987が挙げられる。 【0128】 本発明のヌクレオチド配列はまた、配列番号1に示すオステオカルシンプロモ
ーター配列に対して少なくとも65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、98
%、99%またはそれ以上のヌクレオチド配列同一性を有するヌクレオチド配列、
および/またはその転写活性断片も含む。 【0129】 2つのアミノ酸配列間または2つの核酸間の%同一性を求めるためには、最適
比較を目的としたそれらの配列のアライメントをとる(例えば、第1のアミノ酸
または核酸の配列には、第2のアミノ酸または核酸の配列との最適アライメント
のために、ギャップを導入できる)。次に、対応するアミノ酸の位置またはヌク
レオチドの位置にあるアミノ酸残基またはヌクレオチドを比較する。第1の配列
の或る位置が第2の配列の対応位置にあるものと同じアミノ酸残基またはヌクレ
チドで占められている場合、それら分子はその位置において同一であるという。
2つの配列間の%同一性は、それらの配列同士に共通する同一である位置の数の
関数である(すなわち、%同一性=同一である重複位置の数/位置の総数×100
)。1つの実施形態において、2つの配列は同じ長さである。 【0130】 また、2つの配列間の%同一性の決定は、数理的アルゴリズムを用いても達成
できる。2つの配列の比較に用いられる数理的アルゴリズムの1つの好ましい非
限定的な例は、KarlinおよびAltschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:
2264-2268のアルゴリズムを、KarlinおよびAltschul (1993) Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 90:5873-5877にあるように変更を加えたものである。そのようなアル
ゴリズムは、Altschulら, (1990) J. Mol. Biol. 215:403-410のNBLASTおよびXB
LASTプログラムに組み込まれている。BLASTヌクレオチド検索をNBLASTプログラ
ム、スコア=100、語長=12を用いて実行すれば、本発明の核酸分子に相同なヌ
クレオチド配列を得ることができる。BLASTタンパク質検索をXBLASTプログラム
、スコア=50、語長=3を用いて実行すれば、本発明のタンパク質分子に相同な
アミノ酸配列を得ることができる。比較目的でのギャップ付きアライメントを得
るためには、Altschulら (1997) Nucleic Acids Res. 25:3389-3402に記載され
ているようなGapped BLASTを利用することができる。あるいはまた、PSI-Blast
を用いて、分子間の距離関係を検出する反復検索(iterated search)を行うこ
とができる(同書)。BLAST、Gapped BLASTおよびPSI-Blastプログラムを利用す
る場合、それぞれのプログラムのデフォルトパラメーター(例えばXBLASTおよび
NBLAST)を用いることができる(http://www.ncbi.nlm.nih.govを参照)。配列
同士の比較に用いられる数理的アルゴリズムの別の好ましい非限定的な例は、My
ersおよびMiller, (1988) CABIOS 4:11-17のアルゴリズムである。そのようなア
ルゴリズムは、ALIGNプログラム(バージョン2.0)(GCG配列アライメントソフ
トウェアパッケージの一部)に組み込まれている。アミノ酸配列同士の比較にAL
IGNプログラムを利用する場合、PAM120重量残基表(weight residue table)、1
2のギャップ長ペナルティおよび4のギャップペナルティが使用できる。別の実
施形態において、アライメントは、NA-MULTIPLE-ALIGNMENT 1.0プログラムを使
用し、5のギャップ重量(Gap Weight)および1のギャップ長重量(Gap Length
Weight)を用いて得ることができる。 【0131】 2つの配列間の%同一性は、上記したものに類似する方法(ギャップは付けて
もよいし付けなくてもよい)を使用して求めることができる。%同一性の算出で
は、典型的には完全に一致するものだけをカウントする。 【0132】 本発明はまた、以下のものを包含する: (a)上記の組織特異的プロモーター(例えば配列番号1に示すオステオカル
シンプロモーター配列)および/またはその相補体(すなわちアンチセンス)の
いずれかを含むDNAベクター; (b)異種遺伝子(例えばリポーター遺伝子)に機能しうる形で連結された上
記の組織特異的プロモーター(例えば配列番号1に示すオステオカルシンプロモ
ーター配列)のいずれかを含むDNA発現ベクター;ならびに (c)遺伝子工学的に作製された宿主細胞であって、異種遺伝子に機能しうる
形で連結された上記の組織特異的プロモーター(例えば配列番号1に示すオステ
オカルシンプロモーター配列)のいずれかを、該組織特異的プロモーター(例え
ばオステオカルシンプロモーターエレメント)が該宿主細胞における該異種遺伝
子の発現を指令するように含んでいる上記宿主細胞。 【0133】 また、本発明の範囲には、この調節領域の種々の転写活性断片も包含される。
本発明による組織特異的プロモーター(例えば配列番号1に示すオステオカルシ
ン調節配列)の「転写活性な(転写的に活性な)」または「転写機能性の(転写
的に機能性である)」断片とは、組換え宿主細胞内で組換えポリペプチドまたは
組換えポリヌクレオチドを発現するための調節領域として機能性である上記ポリ
ヌクレオチドの断片を含むポリヌクレオチドをいう。本発明の目的のために、核
酸またはポリヌクレオチドが組換えポリペプチドまたは組換えポリヌクレオチド
を発現するための調節領域として「転写活性」であると言えるのは、その調節ポ
リヌクレオチドが転写情報を含むヌクレオチド配列を含んでおり、そのような配
列が目的とするポリペプチドをコードするヌクレオチド配列または目的とするポ
リヌクレオチドに機能しうる形で連結されている場合である。 【0134】 特に、本発明の組織特異的プロモーター(例えば配列番号1に示すオステオカ
ルシン調節配列)の転写活性断片は、組織特異的プロモーター(例えば配列番号
1に示すオステオカルシン調節配列)に機能しうる形で連結されて前立腺癌細胞
株にトランスフェクトされた場合に、異種遺伝子(例えばリポーター遺伝子)の
転写を促進するのに十分な長さの断片を包含する。典型的には、この調節領域は
、コード配列の5’の真近に配置され、該コード遺伝子に機能しうる形で連結さ
れる。本明細書において用いられる「機能しうる形で連結される」なる用語は、
調節配列をリポーター遺伝子の5’の真近(上流)に配置して、転写開始に必要
なトランス作用性因子(例えば転写因子、ポリメラーゼサブユニットおよびアク
セサリータンパク質)がこの領域でアセンブリされてリポーター遺伝子のRNAポ
リメラーゼ依存的転写が開始できるようにすることをいう。 【0135】 1つの実施形態において、組織特異的転写調節配列として役立つように選ばれ
るポリヌクレオチド配列は、配列番号1に示すオステオカルシン調節配列のヌク
レオチド配列に加えて、他のヌクレオチド配列をさらに含むことができる。その
ような組織特異的転写調節配列としては、例えば、限定するものではないが、α
-フェトプロテイン、PSA、DF3、チロシナーゼ、CEA、サーファクタントタンパク
質およびErbB2プロモーターを挙げることができる。特に好ましい実施形態にお
いて、さらなる組織特異的転写調節配列としては、例えば、限定するものではな
いが、PSAプロモーター、前立腺特異的エンハンサー(PSE)、superPSEプロモー
ター、米国特許第5,998,205号(参照によりその全内容が本明細書に組み入れら
れる)に記載されている改変型の人工α-フェトプロテインプロモーター配列、H
allebbeckら(Hallenbeckら, 1999, Human Gene Therapy 10:1721-1733;参照に
よりその全内容が本明細書に組み入れられる)に記載されている改変型の人工α
-フェトプロテインプロモーター配列、およびNakabayashiら(Mol. Cell. Biol.
1991 11(12):5885-93;参照によりその全内容が本明細書に組み入れられる)に
記載されている改変型の人工α-フェトプロテインプロモーターを挙げることが
できる。 【0136】 さらに別の実施形態において、配列番号1に示すオステオカルシンプロモータ
ー配列またはその断片の複数のコピーを互いに連結させることができる。例えば
、配列番号1に示すオステオカルシンプロモーター配列またはその断片は、該プ
ロモーター配列の別のコピーまたは別のその断片に、頭−尾、頭−頭または尾−
尾の向きで連結できる。したがって、別の実施形態では、一例として(しかし限
定するものではないが)、前立腺細胞特異的エンハンサーは、組織特異的プロモ
ーター(例えば配列番号1に示すオステオカルシンプロモーター配列)またはそ
の断片と機能しうる形で連結させ、配列番号1に示す組織特異的オステオカルシ
ンプロモーター配列を含む構築物からの転写を促進するのに使用できる。 【0137】 また、本発明の範囲には、配列番号1に示すオステオカルシンプロモーター配
列の、その転写活性には実質的に影響を及ぼさない改変体も包含される。そのよ
うな改変としては、付加体、欠失体および置換体が含まれる。さらに、ストリン
ジェントな条件下で配列番号1に示すオステオカルシンプロモーター配列の相補
体に選択的にハイブリダイズし、かつアデノウイルスの複製に必須である遺伝子
の発現を活性化できるあらゆるヌクレオチド配列が本発明に包含される。代表的
な、中程度にストリンジェントなハイブリダイゼーション条件は次のとおりであ
る:DNAを含むフィルターのプレハイブリダイゼーションを8時間〜一夜にわた
り65℃にて、6×SSC、50mM Tris-HCl(pH 7.5)、1mM EDTA、0.02% PVP、0.0
2% Ficoll、0.02% BSAおよび500μg/ml変性サケ精子DNAからなる緩衝液中で行
う。フィルターを48時間にわたり65℃にて、100μg/mlの変性サケ精子DNAおよび
5〜20×106cpmの32P標識プローブを含むプレハイブリダイゼーション混合物中
でハイブリダイズさせる。フィルターの洗浄は、37℃にて1時間にわたり、2×
SSC、0.01% PVP、0.01% Ficollおよび0.01% BSAを含む溶液中で行う。続いて
、0.1×SSC中で50℃にて45分間洗浄を行った後、オートラジオグラフィーにかけ
る。あるいはまた、高ストリンジェンシーの代表的な条件は次のとおりである:
例えば、フィルター結合DNAへのハイブリダイゼーションを0.5M NaHPO4、7%
ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、1mM EDTA中で65℃にて行い、0.1×SSC/0.1
%SDS中で68℃にて洗浄する(Ausubel F.M.ら編, 1989, Current Protocols in
Molecular Biology, 第I巻, Green Publishing Associates, Inc.、およびJohn
Wiley & sons, Inc., New York、2.10.3頁)。用い得る他の高ストリンジェン
シーの条件は当業界では公知である。一般に、長さが14〜70ヌクレオチドのプロ
ーブの場合、融解温度(TM)は次の式を用いて算出される:Tm(℃)=81.5+16.6
(log[一価カチオン(モル)])+0.41(%G+C)−(500/N)(式中、Nはプローブの長さ
である)。ハイブリダイゼーションがホルムアミドを含む溶液中で行われる場合
、融解温度は次の式を用いて算出される:Tm(℃)=81.5+16.6(log[一価カチオ
ン(モル)])+0.41(%G+C)−(0.61%ホルムアミド)−(500/N)(式中、Nはプローブ
の長さである)。一般に、ハイブリダイゼーションは、Tmよりも約20〜25℃低い
温度(DNA−DNAハイブリッドの場合)またはTmよりも10〜15℃低い温度(RNA−D
NAハイブリッドの場合)で行われる。 【0138】 配列番号1に示すオステオカルシンプロモーター配列のような組織特異的プロ
モーター、またはその転写機能性である断片は、好ましくは哺乳動物生物に由来
する。1つの実施形態において、オステオカルシンプロモーター配列は、ヒト、
マウスまたはラット由来である。別の実施形態において、オステオカルシンプロ
モーター配列は、配列番号1に示されるもの、またはその転写機能性な断片であ
る。核酸ハイブリダイゼーションに基づくスクリーニング方法により、種々の生
物から遺伝子配列を単離することが可能になる。本明細書に開示される単離され
たポリヌクレオチド配列またはその断片は、標識し、対象となる生物由来の適当
な細胞もしくは組織(例えば前立腺組織)から得たmRNAから構築されるcDNAライ
ブラリーをスクリーニングするのに使用できる。用いられるハイブリダイゼーシ
ョン条件は、cDNAライブラリーが、標識配列が由来する生物の種類とは異なる生
物由来である場合には、低めのストリンジェンシーのものとすべきである。低ス
トリンジェンシー条件は当業者には公知であり、ライブラリーおよび標識配列が
由来する特定の生物種によって異なる。そのような条件に関する手引としては、
例えば、Sambrookら, 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 第2版,
Cold Spring Harbor Press, N.Y.およびAusabelら, 1989, Current Protocols
in Molecular Biology, Green Publishing Associates and Wiley Interscience
, N.Y.を参照されたい(それらの各々は参照によりその全体が本明細書に組み入
れられる)。 【0139】 さらに、哺乳動物のオステオカルシン転写調節配列相同体は、例えば、ウシま
たは他のヒト以外の核酸から、本明細書に開示されている配列番号1に示すオス
テオカルシンプロモーター配列のヌクレオチド配列に基づいて設計された2種の
プライマープールを用いるポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅を行うことにより
単離できる。この反応のための鋳型には、例えばオステオカルシンを発現するこ
とが判っているウシまたは他のヒト以外の細胞株または組織から調製されたmRNA
の逆転写により得られるcDNAを用いることができる。そのような条件についての
手引としては、例えば、Innisら(編), 1995, PCR Strategies, Academic Pres
s Inc., San Diego;およびErlich(編), 1992, PCR Technology, Oxford Univ
ersity Press, New Yorkを参照されたい(それらの各々は参照によりその全体が
本明細書に組み入れられる)。 【0140】 組織特異的プロモーター(例えばオステオカルシンプロモーター配列)の5’
非コード領域内にあるプロモーター配列は、配列番号1に示すものとすることが
でき、エキソヌクレアーゼIIIまたは適切な制限エンドヌクレアーゼによる消化
などの慣用の技法を用いてネスティド5’および/または3’欠失体を構築するこ
とによりさらに規定され得る。得られた欠失断片は、プロモーターリポーターベ
クターに挿入して、例えばColesら(Hum. Mol. Genet., 7:791-800, 1998)によ
り記載されているようにして、その欠失がプロモーター活性を低下または喪失さ
せているか否かを判定することができる。このようにして、プロモーターの境界
を規定することができる。所望により、プロモーター内の可能性のある個々の調
節部位を部位指定突然変異誘発またはリンカースキャニングを用いて同定して、
プロモーター内の可能性のある転写因子結合部位を個々に、または組み合せて取
り除いてもよい。転写レベルに及ぼすこれらの突然変異の影響は、プロモーター
リポーターベクターのクローニング部位に該突然変異を挿入することにより調べ
ることができる。これらのタイプのアッセイは当業者には公知である(WO97/173
59、米国特許第5,374,544号、欧州特許第582796号、米国特許第5,698,389号、米
国特許第5,643,746号、米国特許第5,502,176号および米国特許第5,266,488号)
。 【0141】 オステオカルシンプロモーター配列のような組織特異的プロモーターは、配列
番号1に示されるもの、およびその転写機能性断片とすることができ、オステオ
カルシンプロモーター配列のような組織特異的プロモーターを同定するのに役立
つ、本明細書に記載の断片およびプローブは、配列番号1に示されるもの、およ
びその断片とすることができ、当業界で公知の技法を用いた組換えDNA法により
作製できる。当業者に公知の方法を用いて、これらの配列を単離された形態また
は発現ベクターに含ませて構築できる。これらの方法としては、例えば、in vit
ro組換えDNA法、合成法およびin vivo遺伝子組換えが挙げられる。例えば、Samb
rookら, 1989, 前掲、およびAusabelら, 1989, 前掲に記載されている技法を参
照されたい。また、「Oligonucleotide Synthesis」, 1984, Gait M.J.編, IRL
Press, Oxford(参照によりその全体が本明細書に組み入れられる)に記載され
ている技法も参照されたい。 【0142】 上記調節配列の変異体は、当業者には公知である種々の化学的および酵素的方
法を用いて作製できる。例えば、制限部位により規定される配列の領域を欠失さ
せることができる。オリゴヌクレオチド指定突然変異誘発を用いて、規定の様式
で配列を改変し、かつ/または配列内部にある特定の領域に制限部位を導入する
ことができる。さらに、欠失突然変異体は、Bal31、ExoIIIまたはS1ヌクレアー
ゼなどのDNAヌクレアーゼを用いて作製できる。そのDNAをヌクレアーゼと共にイ
ンキュベートする時間を長くすれば、調節配列内により大きな欠失を作製するこ
とができる(例えば、Ausubelら, 1989,前掲を参照)。 【0143】 改変した配列は、適切な宿主内で異種コード配列の発現を指令するそれらの能
力について評価する。コード配列の発現を指令する能力を保持しているあらゆる
改変型調節配列が、更なる使用のために、組換え発現ベクターに組み込まれるこ
とは、本発明の範囲内である。 【0144】IX. オステオカルシン特異的プロモーター活性の分析 配列番号1に示すオステオカルシンプロモーター配列のような組織特異的プロ
モーターは、選択的な組織特異性および細胞型特異性を示す。すなわち、それは
、前立腺癌細胞、前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連骨芽細胞、およ
びPSAもしくはアンドロゲン受容体(AR)を発現しない関連の骨間質細胞におい
て遺伝子発現を誘導する。したがって、本発明の配列番号1に示すオステオカル
シンプロモーター配列およびその転写活性断片を用いて、前立腺癌細胞、前立腺
間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連骨芽細胞、およびPSAもしくはアンドロ
ゲン受容体(AR)を発現しない関連の骨間質細胞において異種コード配列の発現
を誘導することができる。1つの実施形態において、本発明は、標的遺伝子の組
織特異的発現を達成するための、組織特異的プロモーター(例えば配列番号1に
示すオステオカルシンプロモーター配列)の使用を提供する。配列番号1に示す
オステオカルシンプロモーター配列などの組織特異的プロモーターの活性および
特異性は、様々なタイプの細胞および組織において、該組織特異的プロモーター
(例えば配列番号1に示すオステオカルシンプロモーター配列)に機能しうる形
で連結された、検出可能なポリヌクレオチドの発現レベルをモニターすることに
より、さらに評価できる。後述するように、この検出可能なポリヌクレオチドと
は、所定のオリゴヌクレオチドプローブと特異的にハイブリダイズするポリヌク
レオチドであってもよいし、または検出可能なタンパク質をコードするポリヌク
レオチドであってもよい。 【0145】X. オステオカルシン転写調節配列駆動型リポーター構築物 本発明によるオステオカルシン転写調節配列は、有利なことに、所望の宿主細
胞内または宿主生物内でコード配列またはリポーター遺伝子を発現させるのに使
用可能な組換え発現ベクターの一部とすることもできる。本発明のオステオカル
シン転写調節配列およびその転写活性断片は、異種コード配列の発現を指令する
のに使用できる。特に、本発明は、哺乳動物のオステオカルシン転写調節配列を
包含する。本発明によれば、オステオカルシン転写調節配列の転写活性断片は、
該断片が機能しうる形で連結されているリポーターコード配列の転写を促進する
のに十分な長さを有する領域の断片を含む。 【0146】 当業者に公知である種々のリポーター遺伝子配列が利用でき、例えば、限定す
るものではないが、緑色蛍光タンパク質(GFP)などの蛍光タンパク質、酵素(
例えばCAT、β-ガラクトシダーゼ、ルシフェラーゼ)または抗原性マーカーをコ
ードする遺伝子が含まれる。便宜上、本発明のスクリーニングアッセイには、比
色定量アッセイまたは蛍光定量アッセイにより分析される酵素化学的リポーター
および光放射性リポーターが好ましい。 【0147】 1つの実施形態において、例えば、生物発光性、化学発光性または蛍光発光性
のタンパク質が、本発明における光放射性リポーターとして使用できる。基質や
補因子を必要としない光放射性リポーターのタイプとしては、限定するものでは
ないが、オワンクラゲ(Victoria aequoria)の野生型緑色蛍光タンパク質(GFP
)(Chalfieら, 1994, Science 263:802-805)および改変型GFP(Heimら, 1995,
Nature 373:663-4;PCT公報WO96/23810)が挙げられる。このタイプのリポータ
ー遺伝子を転写および翻訳すると、蛍光性タンパク質が試験細胞内に蓄積され、
それを蛍光分析装置またはフローサイトメーターにより、例えば当業界で公知の
方法(例えば、Lackowicz, 1983, Principles of Fluorescence Spectroscopy,
Plenum Press, New Yorkを参照)によって測定すればよい。 【0148】 使用可能な別のタイプのリポーター遺伝子は、光を放射するのに補因子を必要
とする酵素であり、例えば、限定するものではないが、ウミシイタケ(Renilla
)のルシフェラーゼが挙げられる。ルシフェラーゼの他の供給源も当業界では公
知であり、限定するものではないが、ビブリオ・ハーベイ(Vibrio harveyi)の
細菌性ルシフェラーゼ(luxAB遺伝子産物)(Karp, 1989, Biochim. Biophys. A
cta 1007:84-90;Stewartら, 1992, J. Gen. Microbiol., 138:1289-1300)およ
びホタル(Photinus pyralis)由来のルシフェラーゼ(De Wetら, 1987, Mol. C
ell. Biol. 7:725-737)が挙げられ、これらを光の発生についてアッセイすれば
よい(Miyamotoら, 1987, J. Bacteriol. 169:247-253;Loessnerら, 1996, Env
iron, Microbiol. 62:1133-1140;およびSchultz & Yarus, 1990, J. Bacteriol
. 172:595-602)。 【0149】 比色定量分析を用いて分析可能なリポーター遺伝子としては、限定するもので
はないが、β-ガラクトシダーゼ(Nolanら, 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA
85:2603-07)、β-グルクロニダーゼ(Robertsら, 1989, Curr. Genet. 15:177
-180)、ルシフェラーゼ(Miyamotoら, 1987, J. Bacteriol. 169:247-253)ま
たはβ-ラクタマーゼが挙げられる。1つの実施形態において、リポーター遺伝
子配列は、LacZ遺伝子産物であるβ-ガラクトシダーゼをコードするヌクレオチ
ド配列を含む。この酵素は非常に安定であり、広範な特異性を有しているので、
異なる組織化学的、色素形成性または蛍光形成性の基質の使用が可能になってお
り、そうした基質の例としては、限定するものではないが、5-ブロモ-4-クロロ-
3-インドイル-β-D-ガラクトシド(X-gal)、ラクトース2,3,5-トリフェニル-2H
-テトラゾリウム(ラクトース-テトラゾリウム)およびフルオレセインガラクト
ピラノシドが挙げられる(Nolanら, 1988, 前掲を参照)。 【0150】 別の実施形態では、大腸菌のβ-グルクロニダーゼ遺伝子(GUS)の産物がリポ
ーター遺伝子として使用できる(Robertsら, 1989, Curr. Genet. 15:177-180)
。GUSの活性は、X-グルクロニド(Xgluc)および4-メチルウンベリフェリルグル
クロニドなどの種々の組織化学的および蛍光形成性基質により検出できる。 【0151】 上記のようなリポーター遺伝子配列(これらは簡便な比色応答をもたらす)に
加えて、他のリポーター遺伝子配列、例えば選択可能なリポーター遺伝子配列が
ルーチンに使用できる。例えば、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラ
ーゼ(CAT)のコード配列が使用可能であり、オステオカルシン転写調節配列依
存性のクロラムフェニコール耐性の細胞の増殖を起こす。CATの使用および選択
可能なリポーター遺伝子の利点は当業者には公知である(Eikmannsら, 1991, Ge
ne 102:93-98)。他の選択可能なリポーター遺伝子配列も使用可能であり、限定
するものではないが、ゼオシン耐性(Hegedusら, 1998, gene 207:241-249)ま
たはカナマイシン耐性(Friedrich & Soriano, 1991, Genes. Dev. 5:1513-1523
)を付与するポリペプチドをコードする遺伝子配列が挙げられる。 【0152】 他のリポーター遺伝子、例えば毒性の遺伝子産物、毒性である可能性のある遺
伝子産物ならびに抗増殖性もしくは増殖抑制性の遺伝子産物も使用できる。別の
実施形態において、検出可能なリポーターポリヌクレオチドは、所与のオリゴヌ
クレオチドプローブと特異的にハイブリダイズするポリヌクレオチドであっても
よく、または検出可能なタンパク質をコードするポリヌクレオチドであってもよ
い。このタイプのアッセイは当業者には公知である(米国特許第5,502,176号お
よび米国特許第5,266,488号)。 【0153】 オステオカルシン転写調節配列駆動型リポーター構築物は、標準的な組換えDN
A法に従って構築できる[例えば、Methods in Enzymology, 1987, 第154巻, Aca
demic Press;Sambrookら, 1989, Molecular Cloning - A Laboratory Manual,
第2版, Cold Spring Harbor Press, New York;およびAusubelら, Current Pro
tocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associates and Wiley Inte
rscience, New York(これらの各々は参照によりその全体が本明細書に組み入れ
られる)を参照]。 【0154】 プロモーター活性のアッセイ方法は当業者には公知である(例えば、Sambrook
ら, Molecular Cloning A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory
, Cold Spring Harbor, NY, 1989を参照)。用い得る典型的な方法の一例として
は、リポーター遺伝子およびオステオカルシン転写調節配列に由来する配列を保
有する組換えベクターが挙げられる。簡単に述べると、リポーター遺伝子(例え
ば緑色蛍光タンパク質、ルシフェラーゼ、β-ガラクトシダーゼまたはクロラム
フェニコールアセチルトランスフェラーゼ)の発現は、生物学的に活性なポリヌ
クレオチド断片の制御下に置かれた場合に検出される。オステオカルシン遺伝子
の第1エキソンの上流に位置するゲノム配列は、いずれの適切なプロモーターリ
ポーターベクターにもクローニングできる。例えば、多くの市販のベクターを操
作して、哺乳動物宿主細胞内で発現させるために、本発明のオステオカルシン転
写調節配列を挿入するようにすることができる。そのようなベクターの非限定的
な例は、pSAPBasic、pSEAP-Enhancer、pβgal-Basic、pβgal-Enhancerもしくは
pEGFP-1 Promoter Reporterベクター(Clontech, Palo Alto, CA)、またはpGL2
-basicもしくはpGL3-basicプローモーターレスルシフェラーゼリポーター遺伝子
ベクター(Promega, Madison, WI)である。これらのプロモーターリポーターベ
クターの各々は、容易にアッセイ可能なタンパク質(例えば分泌型アルカリホス
ファターゼ、緑色蛍光タンパク質、ルシフェラーゼまたはβ-ガラクトシダーゼ
)をコードするリポーター遺伝子の上流に位置するマルチクローニング部位を含
んでいる。オステオカルシン遺伝子のオステオカルシン転写調節配列は、リポー
ター遺伝子の上流にあるクローニング部位に両方の向きで挿入され、適切な宿主
細胞に導入される。リポータータンパク質のレベルをアッセイし、クローニング
部位にインサートを含まないベクターにおいて得られるレベルと比較する。イン
サートを含むベクターにおける発現レベルが対照ベクターと比較して上昇してい
れば、該インサート内にプロモーターまたはその機能性断片が存在することが示
唆される。 【0155】 オステオカルシン転写調節配列を含む発現ベクターは、さらに、選択マーカー
をコードする遺伝子を含むことができる。多くの選択系が使用可能であり、限定
するものではないが、単純ヘルペスウイルス・チミジンキナーゼ(Wiglerら, 19
77, Cell 11:223)、ヒポキサンチン−グアニンホスホリボシルトランスフェラ
ーゼ(Szybalska & Szybalski, 1962, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 48:2026)
およびアデニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(Lowyら, 1980, Cell 22:81
7)の遺伝子が挙げられ、これらはそれぞれtk、hgprtまたはaprtの細胞に
おいて使用できる。また、代謝拮抗耐性は、dhfr(メトトレキセートに対する耐
性を付与する)(Wiglerら, 1980, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77:3567;O’H
areら, 1981, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78:1527);gpr(ミコフェノール酸
に対する耐性を付与する)(Mulligan & Berg, 1981, Proc. Natl. Acad. Sci. U
SA 78:2072);neo(アミノグリコシドG-418に対する耐性を付与する)(Colberr
e-Garapinら, 1981, J. Mol. Biol. 150:1);およびhygro(ハイグロマイシン
に対する耐性を付与する)(Santerreら, 1984,Gene 30:147)の遺伝子について
の選択の基準として用い得る。さらに別の選択可能な遺伝子としては、trpB(細
胞がトリプトファンの代わりにインドールを利用できるようにする);hisD(細
胞がヒスチジンの代わりにヒスチノールを利用できるようにする)(Hartman &
Mulligan, 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:8047);ODC(オルニチンデ
カルボキシラーゼ)(オルチニンデカルボキシラーゼインヒビターである2-(ジ
フルオロメチル)-DL-オルニチン(DFMO)に対する耐性を付与する)(McConlogu
e L., 1987, Current Communications in Molecular Biology, Cold Spring Har
bor Laboratory編中)およびグルタミンシンセターゼ(Bebbingtonら, 1992, Bi
otech 10:169)が挙げられる。 【0156】XI. オステオカルシン転写調節配列の転写活性調節断片の特性決定 オステオカルシン転写調節配列またはその断片を含む融合構築物は、転写活性
についてアッセイできる。オステオカルシン転写調節配列のプロモーター分析に
おける第1のステップとして、対象のオステオカルシン転写調節配列の転写開始
点(+1位)を、標準的な方法(Sambrookら, 1989, Molecular Cloning: A Lab
oratory Manual, Cold Spring Harbor, Cold Spring Harbor Press)に従って、
プライマー伸長アッセイおよび/またはRNAase保護アッセイを用いて決定しなけ
ればならない。この+1位の上流にあるDNA配列が、遺伝子の調節に関与するプ
ロモーター領域であると一般に考えられている。しかし、下流の配列(イントロ
ン内の配列を含む)もまた、遺伝子調節に関与する可能性がある。プロモーター
活性についての試験を行うにあたって、−3kb〜+3kbの領域(+1が転写開始
点)をリポーター遺伝子コード領域の上流にクローニングすることができる。前
立腺特異的発現に関与する領域の同定を容易にするために該調節領域の5’およ
び/または3’末端切断型改変体を含む2以上の別のリポーター遺伝子構築物を
作製してもよい。リポーター遺伝子のタイプの選択は、用途に応じて行われる。 【0157】 1つの好ましい実施形態では、GFPリポーター遺伝子構築物が用いられる。前
立腺特異的遺伝子プロモーターの研究では、リポーターとして緑色蛍光タンパク
質(GFP)を用いることが特に有用である。GFPをリポーターとして用いることの
主な利点は、GFPが基質を必要とせずに、単離したばかりの前立腺細胞において
検出できる、という事実にある。 【0158】 本発明の別の実施形態では、LacZリポーター構築物が用いられる。LacZ遺伝子
産物であるβ-ガラクトシダーゼは非常に安定であり、広範な特性を有するので
、各種の組織化学的、色素形成性または蛍光形成性基質、例えば、限定するもの
ではないが、5-ブロモ-4-クロロ-3-インドイル-β-D-ガラクトシド(X-gal)、
ラクトース2,3,5-トリフェニル-2H-テトラゾリウム(ラクトース-テトラゾリウ
ム)およびフルオレセインガラクトピラノシドなどの使用が可能になっている(
Nolanら, 1988, 1988,前掲を参照)。 【0159】 トランスジェニックマウスにおけるプロモーター分析の場合、哺乳動物細胞に
おける発現が最適化されているGFPが好ましい。プロモーターレスクローニング
ベクターpEGFP1(Clontech, Palo Alto, CA)は、野生型GFPの長波長シフト変異
体(哺乳動物細胞において、より明るい蛍光およびより高い発現をもたらすよう
に最適化されている)をコードする(Cormackら, 1996, Gene 173:33;Haasら,
1996, Curr. Biol. 6:315)。さらに、この増強型GFP(EGFP)の最大励起ピーク
は488nmにあり、フルオレセインイソチオシアナート(FITC)光学装置(450〜50
0nmにて照光)などの一般的に用いられているフィルターセットを用いてGFP蛍光
を可視化できる。pEGFP1は、トランスジェニックマウスにおけるプロモーター分
析のためのリポーターベクターとして有用であることが判明した(Okabeら, 199
7, FEBS Lett. 407:313)。別の実施形態では、オステオカルシン転写調節配列
がLacZまたはルシフェラーゼリポーター遺伝子の上流にあるトランスジーンを含
む、トランスジェニックマウスが用いられる。 【0160】 推定プロモーター断片は、クローニングのために当業界で公知である方法を用
いて(通常はプロモーター領域を含む8〜10kbのゲノムDNAを含んでいる親ファ
ージクローンから)調製できる。しかし、この方法の実現可能性は、調節断片内
の適切な制限エンドヌクレアーゼ部位が利用できるかどうかに依存する。1つの
好ましい実施形態において、必要とされるプロモーター断片は、ポリメラーゼ連
鎖反応(PCR;Saikiら, 1988, Science 239:487)により、制限エンドヌクレア
ーゼ切断のための適切な部位を含むオリゴヌクレオチドプライマーを用いて増幅
される。制限切断に必要な配列は、増幅させようとする調節断片に隣接している
フォワードプライマーおよびリバースプライマーの5’末端に含まれる。PCR増幅
の後、PCR産物の制限消化により、適切な末端が得られる。いずれかの方法によ
り作製されたプロモーター断片は、次に、標準的なクローニング手順(Sambrook
ら, 1989, 前掲)に従って、リポーターベクターのマルチクローニング部位に連
結される。トランスジェニック動物作製の前には、構築物内の、PCRにより作製
されたプロモーター断片のDNA配列を確認することが推奨される。こうして得ら
れるリポーター遺伝子構築物は、例えばGFPまたはlacZ cDNAなどのリポーター遺
伝子のオープンリーディングフレームの上流に位置する推定プロモーター断片を
含んでいる。 【0161】XII. トランスジェニックマウスを用いたオステオカルシン転写調節配列の分析 哺乳動物のオステオカルシン転写調節配列を用いて、トランスジェニック動物
における発現、特にリポーターコード配列、相同遺伝子または異種遺伝子の発現
、を指令することができる。トランスジェニック動物の作製には、いずれの種の
動物も使用でき、例えば、限定するものではないが、マウス、ラット、ウサギ、
モルモット、ブタ、ミニブタ、ヤギ、ヒツジ、ならびにヒト以外の霊長類(例え
ばヒヒ、サルおよびチンパンジー)が挙げられる。本明細書において用いられる
「トランスジェニック」なる用語は、異種由来のオステオカルシン転写調節配列
を発現するヒト以外の動物(例えば、ラットまたはヒトのオステオカルシン遺伝
子由来のオステオカルシン転写調節配列を発現するマウス)、ならびに内因性(
すなわち同種由来)のオステオカルシン転写調節配列を過剰発現するように遺伝
子工学的に作製されている動物、または特定の配列をノックアウトするように遺
伝子工学的に作製されている動物をいう。 【0162】 1つの実施形態において、本発明は、オステオカルシン転写調節配列またはそ
の転写活性断片の制御下にあるトランスジーン(リポーター遺伝子など)を(全
ての細胞に)含んでいるトランスジェニック動物、ならびに(全部の細胞にでは
なく)幾つかの細胞にトランスジーンを含んでいる動物、すなわちモザイク動物
を提供する。トランスジーンは、単一のトランスジーンとしてまたはコンカテマ
ー(例えば頭−頭の連結もしくは頭−尾の連結)で組み込まれ得る。トランスジ
ーンはまた、次のように、例えばLaskoら(1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA
89:6232-6236)の教示に従って、特定の細胞型に選択的に導入されて活性化され
得る。トランスジーンが内因性の対応する遺伝子の染色体部位に組み込まれるこ
とが望まれる場合、遺伝子ターゲッティングが行われる。簡単に述べると、その
ような技法が用いられる場合、内因性遺伝子のヌクレオチド配列に(染色体配列
との相同組換えにより)組み込んで該ヌクレオチド配列の機能を破壊する目的で
、内因性遺伝子に相同な幾つかのヌクレオチド配列を含むベクターが設計される
。 【0163】 当業界で公知のあらゆる技法を用いて、オステオカルシン転写調節配列の制御
下でトランスジーンを動物に導入して、トランスジェニック動物のファウンダー
系統を作出することができる。そのような技法としては、限定するものではない
が、前核マイクロインジェクション(Hoppe & Wagner, 1989, 米国特許第4,873,
191号);静止期へ誘導した培養胚性細胞、胎児細胞もしくは成体細胞由来の脱
核卵母細胞への核移植(Campbellら, 1996, Nature 380:64-66;Wilmutら, Natu
re 385:810-813);生殖系へのレトロウイルス遺伝子導入(Van der Puttenら,
1985, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:6148-6152);胚幹細胞への遺伝子ター
ゲッティング(Thompsonら, 1989, Cell 65:313-321);胚のエレクトロポレー
ション(Lo, 1983, Mol. Cell. Biol. 31:1803-1814);ならびに精子媒介遺伝
子導入(Lavitranoら, 1989, Cell 57:717-723;Gordon, 1989, Transgenic Ani
mals, Intl. Rev. Cytol. 115:171-229を参照)が挙げられる。 【0164】XIII. スクリーニングアッセイ 前立腺癌細胞、前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連骨芽細胞、およ
びPSAもしくはアンドロゲン受容体(AR)を発現できない関連の骨間質細胞の異
常な機能および/または増殖を妨害する化合物は、前立腺関連障害における異常
を標的とした治療法を提供する。そうした化合物は、前立腺関連障害、前立腺癌
、脳癌、卵巣癌、甲状腺癌、種々の腫瘍、骨肉腫、眼性黒色腫、肺癌または乳癌
の発症または進行を妨害するのに使用できる。プロモーター活性を刺激または抑
制する化合物は、前立腺関連障害の症状を改善するのに使用できる。 【0165】 リポーター遺伝子に機能しうる形で連結されたオステオカルシン転写調節配列
もしくはその断片を含むトランスジェニック動物または細胞は、オステオカルシ
ン転写調節配列の活性をモジュレートする物質をスクリーニングするための系と
して使用できる。そこで、オステオカルシン転写調節配列の活性をモジュレート
するそのような物質は、前立腺癌細胞、前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性
癌関連骨芽細胞、ならびにPSAもしくはアンドロゲン受容体(AR)を発現しない
前立腺癌および関連の骨間質細胞の新しい治療方法を開発するのに使用できる。
さらに、オステオカルシン転写調節配列を含むトランスジェニックマウスは、前
立腺関連障害、前立腺癌、脳癌、卵巣癌、甲状腺癌、種々の腫瘍、骨肉腫、眼性
黒色腫、肺癌または乳癌の進行を停止させるように薬剤をターゲッティングする
ことにより、そのような障害の新しい治療方法を開発するためのin vivoおよびi
n vitroでの実験モデルとなる。 【0166】 本発明は、オステオカルシン転写調節配列の活性をモジュレートする化合物を
同定するように設計されたスクリーニングアッセイを包含する。本発明は、in v
itroアッセイおよび細胞ベースのアッセイ、ならびにトランスジェニック動物に
おけるin vivoアッセイを包含する。以下に記載されるように、試験しようとす
る化合物としては、限定するものではないが、オリゴヌクレオチド、ペプチド、
タンパク質、低分子の有機もしくは無機化合物、抗体などを挙げることができる
。 【0167】 化合物の例としては、限定するものではないが、例えば可溶性ペプチド(限定
するものではないがIg-末端付加融合ペプチドを含む)およびランダムペプチド
ライブラリーのメンバー(例えば、Lamら, 1991, Nature 354:82-84;Houghten
ら, 1991, Nature 354:84-86を参照)、ならびにD-および/もしくはL-立体配置
アミノ酸からなるコンビナトリアルケミストリー由来の分子ライブラリー、リン
酸化ペプチド(限定するものではないが、ランダムもしくは部分的に縮重した指
令型(directed)リン酸化ペプチドライブラリーなど;例えばSongyangら, 1993
, Cell 72:767-778を参照)、抗体(限定するものではないが、ポリクローナル
、モノクローナル、ヒト化、抗イディオタイプ、キメラもしくは一本鎖の抗体、
ならびにそれらのFAb、F(ab’)2およびFAb発現ライブラリー断片およびエピトー
プ結合断片を含む)、ならびに低分子の有機もしくは無機分子が挙げられる。 【0168】 そのような化合物はさらに、前立腺関連障害の症状を改善することが知られて
いる化合物(特に薬剤または薬剤のクラスもしくはファミリーのメンバー)を含
み得る。 【0169】 そのような化合物としては、限定するものではないが、リチウム塩、カルバマ
ゼピン、バルプロ酸、リセルグ酸ジエチルアミド(LSD)、p-クロロフェニルア
ラニン、ジチオカルバミン酸p-プロピルドーパセトアミド誘導体(例えばFLA 63
)などの抗うつ薬;ジアゼパムなどの抗不安薬;イプロニアジド、クロルギリン
、フェネルジンおよびイソカルボキサジドなどのモノアミンオキシダーゼ(MAO
)阻害剤;三環系抗うつ薬(例えばデシプラミン、イミプラミンおよびアミトリ
プチリン)などの生体アミン取込み遮断剤;フルオキセチンなどのセロトニン再
取込み阻害剤;フェノチアジン誘導体(例えばクロルプロマジン(トラジン)お
よびトリフルオプロマジン)、ブチロフェノン類(例えばハロペリドール(Hald
ol))、チオキサンテン誘導体(例えばクロルプロチキセン)およびジベンゾジ
アゼピン(例えばクロザピン)などの抗精神病薬;ベンゾジアゼピン;ドーパミ
ン作用性アゴニストおよびアンタゴニスト(例えばL-DOPA、コカイン、アンフェ
タミン、α-メチル-チロシン、レセルピン、テトラベナジン、ベンゾトロピン、
パルジリン);ノルアドレナリン作用性アゴニストおよびアンタゴニスト(例え
ばクロニジン、フェノキシベンザミン、フェントラミン、トロポロン);一酸化
窒素発生剤(nitrovasodilators)(例えばニトログリセリン、ニトロプルシド
、ならびにNOシンターゼ酵素);ならびに増殖因子(例えばVEGF、FGF、アンジ
オポエチンおよびエンドスタチン)のファミリーが挙げられる。 【0170】 1つの好ましい実施形態において、異種遺伝子に機能しうる形で連結された哺
乳動物オステオカルシン転写調節配列を含む生殖細胞の初代培養物を用いて、配
列特異的DNA−タンパク質相互作用を抑制または増強できる化合物についてスク
リーニングするためのアッセイ系を開発する。そのような方法は、オステオカル
シン転写調節配列またはその転写活性断片の制御下で遺伝子を発現する細胞に化
合物を接触させ、遺伝子発現もしくは遺伝子産物活性のレベルを測定し、このレ
ベルを、該化合物の不在下で該細胞によりもたらされる遺伝子発現もしくは遺伝
子産物活性のレベルと比較することを含み、もし化合物の存在下で得られるレベ
ルがその不在下で得られるものと異なるならば、哺乳動物オステオカルシン転写
調節配列の発現をモジュレートできる化合物が同定されたことになる。遺伝子発
現レベルの変化は、当業者に公知であるいかなる方法によるものであってもよく
、例えば、リポーター遺伝子の活性をアッセイすること、細胞溶解物についてmR
NA転写産物を例えばノーザン分析によりアッセイすること、、または細胞により
発現される遺伝産物についてアッセイするための当業界で公知の他の方法を用い
ることによるものであり得る。 【0171】 オステオカルシン転写調節配列の活性を抑制または増強する化合物が同定され
たら、次にそれを動物ベースのアッセイで試験して、その化合物が、薬剤として
、前立腺癌、脳癌、卵巣癌、甲状腺癌、種々の腫瘍、骨肉腫、眼性黒色腫、肺癌
または乳癌の症状を改善かつ/もしくは抑制し、そして/または前立腺癌細胞、
前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連骨芽細胞、ならびにPSAもしくは
アンドロゲン受容体(AR)を発現しない前立腺癌および関連する骨間質細胞の増
殖を抑制するよう作用する能力を示すか否かを判定できる。 【0172】 本発明を、以下の非限定的な実施例により説明する。 【0173】XIV. 実施例1: アンドロゲン非依存性前立腺癌骨転移の治療のための全身的
オステオカルシン(OC)プロモーター駆動型複製可能アデノウイルス 概要 オステオカルシン(OC)は非コラーゲン性の骨基質タンパク質であり、骨芽細
胞、石灰化を起こしている良性および悪性の腫瘍により高レベルで発現される。
この研究では、OCプロモーターの制御下で条件付OC複製可能アデノウイルス(Ad
)ベクターを用いて、ホルモン不応性前立腺癌骨転移の治療のための有効な全身
治療を開発した。OCプロモーター駆動型E1a遺伝子を含む組換えAdベクターAd-OC
-E1aを構築した。ヒト前立腺癌細胞株(LNCaP、C4-2、PC-3、DU145、ARCaP)な
らびにヒト骨細胞株(MG-63)および前立腺線維芽細胞株(9096F)の増殖の抑制
におけるAd-OC-E1aの有効性をin vitroで評価した。また、Ad-OC-E1aは、それぞ
れ無胸腺およびSCID/bgマウスの皮下PC-3および骨内C4-2ヒト前立腺癌異種移植
モデルへの腫瘍内投与および全身投与によっても評価した。免疫組織化学的研究
から、OCが原発性および転移性の両者の前立腺癌において広く発現され、その場
合、陽性のOC株は腫瘍上皮細胞区画と前立腺もしくは骨の間質細胞区画との双方
において見られることが示された。前立腺癌細胞株であるPSA-分泌型(LNCaP、C
4-2、ARCaP)もしくは非分泌型(PC-3、DU145)のいずれか、ならびに骨(MG-63
)および前立腺(9096F)の間質細胞株の増殖は、Ad-OC-E1aによって、ウイルス
溶解活性により著しく抑制された。皮下アンドロゲン受容体-陰性PC-3異種移植
片を保有する無胸腺ヌードマウスでは、Ad-OC-E1aの1回の腫瘍内注射(2×109 PFU)により腫瘍の増殖が抑制された。骨内アンドロゲン受容体-陽性C4-2異種移
植片を保有するSCID/bgマウスでは、Ad-OC-E1aの1回の静脈内投与(2×109PFU
)により、処置マウスの100%においてPSAが上昇しなくなった。続いてAd-OC-E1
aを全身投与することにより、マウスの80%(4/5)において血清PSAリバウンド
が抑制された。マウスの40%(2/5)は、その後でPSAリバウンドなく骨格に腫瘍
細胞が見い出されることもなく、「治癒」したと見なした。したがって、全身的
OCプロモーター駆動型条件付複製可能アデノウイルスは、実験モデルにおいて、
腫瘍上皮およびそれを支える間質の両者における細胞溶解により、先に樹立され
ているホルモン不応性原発性前立腺癌およびその骨格転移において腫瘍の後退を
誘導するのに非常に有効である。 【0174】材料および方法 細胞および細胞培養 LNCaP、すなわちアンドロゲン応答性でアンドロゲン受容体について陽性であ
るPSA-分泌型ヒト前立腺癌細胞株は、Horosewiczら26により頚部リンパ節転移物
から誘導した。この親細胞株から、一連のアンドロゲン非依存性(支持する間質
細胞または細胞外マトリックスを持たない虚勢済み無胸腺雄性マウスに接種した
場合にPSA-分泌型固形腫瘍を形成できる細胞として定義される)および系統関連
のLNCaP亜株27,28を誘導した。亜株の1つであるC4-2はアンドロゲン受容体およ
びPSAについて陽性のままであり、皮下移植または同所移植のいずれかで接種さ
れると骨転移能を獲得する27,28。ARCaPは、本発明者らの研究室により樹立され
た、アンドロゲン抑制型でアンドロゲン受容体およびPSAが低発現性のヒト前立
腺癌細胞株である。この細胞株は、腫瘍形成性および転移性が高く、進行した形
態のヒト前立腺癌モデルである29。PC-3は、Kaighnら[Kaighn, M.E., Narayan,
K.S., Ohnuki, Y., Lechner, J.F.およびJones, L.W. Establishment and char
acterization of a human prostatic carcinoma cell line (PC-3)(ヒト前立腺
癌細胞株(PC-3)の樹立および特性決定). Invest. Urol., 17:16, 1979]によ
り転移性疾患が確認されている患者の骨髄吸引液から樹立された、アンドロゲン
非依存性でアンドロゲン受容体およびPSAについて陰性であるヒト前立腺癌細胞
株である。DU-145は、Stoneら[Stone, K.R., Mickey, D.D., Wunderli, H., Mi
ckey, G.H.およびPaulson, D.F. Isolation of a human prostate carcinoma ce
ll line (DU145) (ヒト前立腺癌細胞株(DU145)の単離). Int. J. Cancer, 2
1:274, 1978]により前立腺癌が脳転移している患者から樹立された、アンドロ
ゲン非依存性でアンドロゲン受容体およびPSAについて陰性であるヒト前立腺癌
細胞株である。Lovoは結腸癌細胞株であり、Drewinkoらにより、限局性結腸腫瘍
組織検体から樹立され、テキサス大学, M.D. アンダーソン癌センター(Univers
ity of Texas M.D. Anderson Cancer Center)(Huston, TX)のL. Y. Yang博士
から恵贈されたものであった[Drewinko, B., Romsdahl, M.M., Yang, L.Y., Ah
earn, M.J.およびTrujillo, J.M. Establishmen of human carcinoembryonic an
tigen-producing colon adenocarcinoma cell line(ヒト胎児性癌抗原産生性結
腸腺癌細胞株の樹立). Cancer Res., 36:467, 1976]。WHはヒト膀胱移行細胞
癌検体から誘導された細胞株であり、Zhauら[Zhau, H.E., Hong, S.J.およびCh
ung, L.W.K. A fetal rat urogenital sinus mesenchymal cell line (rUGM): a
ccelerated growth and conferral of androgen-induced growth responsivenes
s upon a human bladder cancer epithelial cell line in vivo(胎仔ラット尿
生殖洞間葉細胞株(rUGM):in vivoでのヒト膀胱癌上皮細胞株におけるアンド
ロゲン誘導増殖応答性の増殖促進および付与). Int. J, Cancer., 56:706, 199
4]により樹立された。293は、Grahamらにより、アデノウイルス複製を支援する
補完アデノウイルスE1領域を有するものとして樹立された、形質転換型のヒト胚
性腎細胞株である[Graham, F.L. Growth of 293 cells in suspension culture
(懸濁培養物における293細胞の増殖). J. Gen. Virol., 68:937, 1987]。ヒ
ト前立腺線維芽細胞株である9096Fは、本発明者らの研究室により外科的前立腺
生検検体から樹立された[Ozen, M., Multani, A.S., Kuniyasu, H., Chung, L.
W.K., von Eschenbach, A.C.およびPathak, S. Specific histologic and cytog
enetic evidence for in vivo malignant transformation of murine host cell
s by three human prostate cancer cell lines(3種のヒト前立腺癌細胞株に
よるマウス宿主細胞のin vivo における悪性転換についての特異的な組織学的お
よび細胞遺伝学的証拠). Oncol. Res., 9:433, 1997]。ヒト骨間質細胞株であ
るMG-63は、骨肉腫の検体から樹立されたものであり、アメリカン・タイプ・カ
ルチャー・コレクション(American Type Culture Collection)(ATCC, Rockvi
lle, MD)から入手した。PC-3、DU-145および293細胞株もATCCから入手した。こ
の研究において、C4-2および9096F細胞は、10%FBSを含有するT培地(Life Tec
hnologies, Inc.)中で先に記載されているようにして維持した[Gotoh, A., Ko
, S.C., Shirakawa, T., Cheon, J., Kao, C., Miyamoto, T., Gardner, T.A.,
Ho, L.J., Cleutjens, C.B., Trapman, J., Graham, F.L.およびChung, L.W.K.
Development of prostate-specific antigen promoter-based gene therapy for
androgen-independent human prostate cancer (アンドロゲン非依存性ヒト前
立腺癌の前立腺特異的抗原プロモーターに基づく遺伝子治療の開発). Urol., 1
60:220, 1998;Ozen, M., Multani, A.S., Kuniyasu, H., Chung, L.W.K., von
Eschenbach, A.C.およびPathak, S. Specific histologic and cytogenetic evi
dence for in vivo malignant transformation of murine host cells by three
human prostate cancer cell lines (3種のヒト前立腺癌細胞株によるマウス
宿主細胞のin vivoにおける悪性転換についての特異的な組織学的および細胞遺
伝学的証拠). Oncol. Res., 9:433, 1997]。LNCaP、PC-3、DU-145、ARCaP、WH
およびMG-63細胞は全て、5%FBSを含有するT培地(Life Technologies, Inc.
)中で維持した[Gotoh, A., Ko, S.C., Shirakawa, T., Cheon, J., Kao, C.,
Miyamoto, T., Gardner, T.A., Ho, L.J., Cleutjens, C.B., Trapman, J., Gra
ham, F.L.およびChung, L.W.K. Development of prostate-specific antigen pr
omoter-based gene therapy for androgen-independent human prostate cancer
(アンドロゲン非依存性ヒト前立腺癌の前立腺特異的抗原プロモーターに基づ
く遺伝子治療の開発). J. Urol., 160:220, 1998;Zhau, H.Y., Chang, S.M.,
Chen, B.Q., Wang, Y., Zhang, H., Kao, C., Sang, Q.A., Pathak, S.J.および
Chung, L.W.K. Androgen-repressed phenotype in human prostate cancer(ヒ
ト前立腺癌におけるアンドロゲン抑制表現型). Proc. Natl. Acad. Sci. USA.,
93:15152, 1996;Ko, S.C., Cheon, J., Kao, C., Gotoh, A., Shirakawa, T.,
Sikes, R.A., Karsenty, G.およびChung, L.W.K. Osteocalcin promoter-based
toxic gene therapy for the treatment of osteosarcoma in experimental mo
dels(実験モデルにおける骨肉腫治療のためのオステオカルシンプロモーターに
基づく毒素遺伝子治療). Cancer Res., 56:4614, 1996]。Lovo細胞は、10%FB
Sを含有するF-12 栄養素混合物(Life Technologies, Inc.)中で維持した。293
細胞は、10%FBSを含有するMEM(Life Technologies, Inc.)中で維持した。こ
れらの細胞は、新しい増殖培地を週に3回供給し、5%CO2中で37℃にて維持し
た。 【0175】 複製可能Ad-OC-E1aの構築および産生 全てのプラスミドは、標準的な公開済のプロトコール[Bett, A.J., Haddara,
W., Prevec, L.およびGraham, F.L. An efficient and flexible system for c
onstruction of adenovirus vectors with inserts or deletions in early rea
gions 1and 3(初期領域1および3に挿入または欠失を有するアデノウイルスベ
クターを構築するための有効で適応性のある系). Proc. Natl. Acad. Sci. USA
., 91:8802-1994]に従って構築した。簡単に述べると、Ad5ベクターの549番目
〜5792番目の塩基のバックボーンを含むBamHI−Xca I断片を、プラスミドpXC1の
誘導体であるpXC548C[McKinnon, R.D., Bacchetti, S.およびGraham, F.L. Tn5
mutagenesis of the transforming genes of human adenovirus type 5(ヒト
アデノウイルス5型のトランスフォーミング遺伝子のTn5突然変異誘発). Gene,
19:33, 1982]から消化し、pyE1sp1B[Frank Graham博士(Mac Master Universi
ty, Hamilton, Ontario, Canada)からの恵贈物として入手]のBamHI部位とXcaI
部位との間に挿入して、pyBPAEIIシャトルベクターを作製した。pOCE1aは、Ad5
E1a遺伝子を駆動するためにマウスOCプロモーターの1370bpの断片(pII1.5TKか
らXhoIおよびSalI酵素を用いて切断したもの)をpyBPAEIIのXhoI部位に挿入する
ことによって構築した。シャトルpOCE1aベクターを、図1に示すように、複製欠
損組換えAdベクターpJM17と共に、硫酸N-[1-(2,3-ジオレオイルオキシル)プロピ
ル]-N,N,N-トリメチルアンモニウムメチル(Boehringer Mannheim Biochemicals
)仲介トランスフェクション法[Zhang, W-W., Fang, X., Branch, C.D., Mazur
, W., French, B.A.およびRoth, J.A. Generation and identification of reco
mbinant adenovirus by liposome-mediated transfection and PCR analysis(
リポソーム媒介トランスフェクションおよびPCR分析による組換えアデノウイル
スの作製および同定). Biotechniques, 15:868, 1993]により293細胞に共トラ
ンスフェクトして、部分的にE3を欠失している複製可能アデノウイルスAd-OC-E1
aを作製した。こうして得られたAd-OC-E1aは、OCプロモーター活性を発現する細
胞においてのみ限定された様式で複製することが示された。完全な細胞傷害作用
を示す293細胞の培養培地を回収し、1,000×gで10分間遠心分離した。プールし
た上清のアリコートをとり、一次ウイルスストックとして−80℃で保存した。ウ
イルスストックを293細胞で増殖させ、選択したAd-OC-E1aウイルスのクローンを
、GrahamおよびPervecの方法[Graham, F.L.およびPrevec, L. Manipulation of
adenovirus vectors(アデノウイルスベクターの操作). 第7巻, 109-128頁,
Clifton, NJ: The Humana Press, Inc., 1991]に従ってプラーク精製により得
た。ウイルスクローンの1つを選び、293細胞内で増殖させ、感染の36〜40時間
後に回収し、ペレット化し、PBSに再懸濁し、溶解させた。細胞を遠心分離にか
けることにより細胞破砕物を取り除き、細胞溶解物中のウイルスをCsCl2勾配遠
心分離により精製した。濃化したウイルスを透析し、アリコートをとり、−80℃
で保存した。ウイルス力価を、先に記載されているようなプラークアッセイ[Go
toh, A., Ko, S.C., Shirakawa, T., Cheon, J., Kao, C., Miyamoto, T., Gard
ner, T.A., Ho., L.J., Cleutjens, C.B., Trapman, J., Graham, F.L.およびCh
ung, L.W.K. Development of prostate-specific antigen promoter-based gene
therapy for androgen-independent human prostate cancer(アンドロゲン非
依存性ヒト前立腺癌の前立腺特異的抗原プロモーターに基づく遺伝子治療の開発
). J. Urol., 160:220, 1998]により求めた。この研究において用いた対照ウ
イルスであるAd-CMV-pAおよびAd-CMV-β-galは、先に記載されているのと同様の
手順[Ko, S.C., Gothoh, A., Thalmann, G.N., Zhau, H.E., Johnston, D.A.,
Zhang, W.W., Kao, C.およびChung, L.W.K. Molecular therapy with recombina
nt p53 adenovirus in an androgen-independent, metastatic human prostate
cancer model(アンドロゲン非依存性転移性ヒト前立腺癌モデルにおける組換え
p53アデノウイルスを用いた分子治療). Hum. Gene Ther., 7:1683, 1996]を用
いて構築し、プラーク精製し、そして293細胞内で増殖させた。 【0176】 原発性および転移性ヒト前立腺癌検体の免疫組織化学的染色 脱パラフィン化した原発性ヒト前立腺癌検体ならびにリンパ節および骨の転移
検体は、バージニア医科大学(the University of Virginia School of Medicin
e, Charlottesville, VA)の泌尿器および病理学科ならびにマックギル大学(Mc
Gill University, Montreal, Quebec, Canada)から入手した。組織を3%H2O2
で処理し、SuperBlock(Scytek Laboratories, Logan, Utah)でブロッキングし
、モノクローナルOC抗体(OC4-30:Takara Shuzo, Otsu, Japan)と反応させ、
抗体染色シグナルをビオチン化ペルオキシダーゼコンジュゲート化ストレプトア
ビジン系(Bio-Genex Laboratories, San Ramen, CA)により増幅した。OC染色
は、コンジュゲート化ペルオキシダーゼをAEC色素原(3-アミノ-9-エチルカルバ
ゾール)と反応させた後で可視化した。 【0177】 in vitro細胞増殖アッセイ 5×103個のLNCaP、C4-2、PC-3、DU-145、ARCaP、293、WH、Lovo、MG-63また
は9096F細胞を24ウェルプレートにプレーティングした。24時間後、細胞にAd-OC
-E1aを0.01〜5MOI(またはpfu/細胞:これはウイルス粒子0.2〜100個/細胞と
見積もられた)の濃度範囲で2時間かけて感染させた。Ad-CMV-pAまたはAd-CMV-
β-galを感染させた細胞を、陰性対照とした(図17A〜D)。3日後、細胞数を、
クリスタルバイオレットアッセイにより自動化Eマックス分光光度プレートリー
ダー(Molecular Devices Corp., Sunnyvale, CA)を用いて、先に記載されてい
るようにして[Ko, S.C., Cheon, J., Kao, C., Gotoh, A., Shirakawa, T., Si
kes, R.A., Karsenty, G.およびChung, L.W.K. Osteocalcin promoter-based to
xic gene therapy for the treatment of osteosarcoma in experimental model
s(実験モデルにおける骨肉腫治療のためのオステオカルシンプロモーターに基
づく毒素遺伝子治療). Cancer Res., 56:4614, 1996]測定した。 【0178】 Ad-OC-Ea1を感染させた前立腺癌および膀胱癌の細胞株におけるウイルス収量
の評価 2×105個のC4-2または293細胞を6ウェルプレートに二連でプレーティングし
た。24時間後、培地を吸引し、Ad-OC-E1a、Ad-CMV-pAまたは野生型Adベクターの
いずれかを2pfu/細胞のMOIで含むT培地またはMEM培地0.5mlと交換した。陰性
対照として、T培地中で培養したWH細胞に同様に試験ウイルスを感染させた。37
℃でAdベクターを感染させた2時間後、細胞をPBSで2回洗浄し、ウェル当たり
2mlの培地を添加した。細胞培地を回収し、希釈し、293細胞に添加して、プラ
ークアッセイを三連にて0〜72時間の間隔で行った。このアッセイには、100μl
の希釈培養細胞培地を、0.75%半固形アガロース培地と共に上層されているコン
フルエントな293細胞培養物に添加することが含まれる。5日後、0.5%クリスタ
ルバイオレットで染色することによりプラークの数を可視化して計数した[Good
rum, F.D.およびOrnelles, D.A. p53 status does not determine outcome of E
1B 55-kilodalton mutant adenovirus lytic infection(p53の状態はE1B 55キ
ロダルトン突然変異アデノウイルス溶解感染の結果を決定しない). J. Viol.,
72:9479, 1998]。 【0179】 マウスおよびヒトの骨におけるアデノウイルス感染性の評価 正常なマウスまたは健常なヒトの骨がAd感染を受け易いか否かを判定するため
に、2つの研究を行った。まず第1に、Ad-CMV-β-gal(1×109 pfu)を成体マ
ウスの大腿骨に注射し、3日後に骨を採取して、先に確立されている方法[Ko,
S.C., Choen, J., Kao, C., Gotoh, A., Shirakawa, T., Sikes, R.A., Karsent
y, GおよびChung, L.W.K. Osteocalcin promoter-based toxic gene therapy fo
r the treatment of osteosarcoma in experimental models(実験モデルにおけ
る骨肉腫治療のためのオステオカルシンプロモーターに基づく毒素遺伝子治療)
. Cancer Res., 56:4614, 1996]を用いてβ-gal活性の組織化学的分析を行った
。第2に、骨折している69才の老人男性から採取した正常な骨検体を、0.6%軟寒
天を含有するT培地中で培養した。ヒト前立腺癌PC-3異種移植片を並行して感染
させ、対照として確保した。組織検体をAd-CMV-β-gal(1×109 pfu)に曝露し
、感染3日後に処理した。骨および前立腺癌の検体を取り出した後、組織をまず
PBS中で洗浄し、0.05%グルタルアルデヒド中で4℃にて24時間固定した。骨の
検体を、固定後24時間にわたりPBSに入れ、EDTAの0.25M PBS溶液(pH 7.4)で
4℃にて5日間脱灰化した。脱灰化後、その検体を、1mg/ml X-gal(5-ブロモ-
4-クロロ-3-インドリル-β-D-ガラクトピラノシド)、5mM K3Fe(CN)6、5mM K4 Fe(CN)6および2mM MgCl2をPBSに加えた溶液中で一夜染色した。前立腺癌の検体
は、先に記載されているようにして処理し、β-ガラクトシダーゼ活性について
上記に記載されているのと同様にして染色した[Ko, S.C., Cheon, J., Kao, C.
, Gotoh, A., Shirakawa, T., Sikes, R.A., Karsenty, G.およびChung, L.W.K.
Osteocalcin promoter-based toxic gene therapy for the treatment of oste
osarcoma in experimental models(実験モデルにおける骨肉腫治療のためのオ
ステオカルシンプロモーターに基づく毒素遺伝子治療). Cancer Res., 56:4614
, 1996]。 【0180】 in vivo動物実験 Ad-OC-E1a溶解活性の腫瘍特異性を調べるために、無胸腺マウス(20〜25g)
に、5%FBSを含有するT培地100μlに懸濁した1×106個のPC-3細胞もしくはLo
vo細胞を皮下接種した。腫瘍が触知できるようになったら(直径が4〜5mm)、
これらの動物を無作為に2つの実験群に分けた:第1群、Ad-OC-E1a;第2群、Ad-
CMV-β-gal。単回用量のウイルス(2×109 pfu)をマウスに腫瘍内注射した。
試験ウイルスの投与の4週間後、腫瘍の大きさを測定し、記録した。 【0181】 骨内前立腺癌モデルにおけるAd-OC-E1aの評価には、1×106個のC4-2細胞を、
先に公表されている手順[Wu, T.T., Sikes, R.A., Cui, Q., Thalmann, G.N.,
Kao, C., Murphy, C.F., Yang, H., Zhau, H.E., Balian, G.およびChung, L.W.
K. Establishing human prostate cancer cell xenografts in bone: induction
of ostaoblastic reaction by prostate-specific antigen-producing tumors
in athymic and SCID/bg mice using LNCaP and lineage-derived metastatic s
ublines(骨におけるヒト前立腺癌細胞異種移植片の樹立:LNCaPおよび系統由来
の転移性亜株を用いた無胸腺およびSCID/bgマウスにおける前立腺特異的抗原産
生腫瘍による骨芽細胞反応の誘導). Int. J. Cancer, 77:887, 1998]に従い、
去勢済みの雄性SCID/bgマウスの右脛骨の骨髄腔に注射した。PSAアッセイ用に、
血液検体(約100μl)を尾静脈から週に1回採血した。血清PSAは微粒子固相酵
素免疫アッセイ(MEIA)によりAbbott Imx装置(Abbott Park,IL)を用いて測定
した。血清PSAの上昇が検出された後、単回用量の25μlのAd-OC-E1a[動物1匹
当たり2×109 pfu(すなわち4×1010個のウイルス粒子)]をマウスに静脈内
投与した。血清PSAリバウンドが起こったら、動物を、指定された特定の時点で
同用量の試験ウイルスの2回目または3回目の静脈内注射を行うことにより処理
した。血清PSAを週1回モニターし、動物を犠牲にした時に腫瘍の組織病理学お
よびX線をルーチンに評価した。 【0182】結果 原発性および転移性の前立腺癌検体におけるOCの免疫組織化学的染色 OCは、骨芽細胞直系細胞の分化の特異的なマーカー指標であることが示されて
いる[Hoffmann, H.M., Catron, K.M., Wijnen, A.F.V., McCabe, L.R., Lian,
J.B., Stein, G.S.およびStein, J.L. Transcriptional control of the tissue
-specific, developmentally regulated osteocalcin gene requires a binding
motif for the Msx family of homeodomain proteins(組織特異的で発生過程
で調節されるオステオカルシン遺伝子の転写調節はホメオドメインタンパク質の
Msxファミリーの結合モチーフを必要とする). Proc. Natl. Acad. Sci. USA.,
91:12887, 1994]。また、OCは、石灰化した正常組織[Bini, A., Mann, K.G.,
Kudryk, B.J.およびSchoen, F.J. Noncollagenous bone matrix proteins, calc
ification, and thrombosis in carotid artery atherosclerosis(頚動脈アテ
ローム硬化症における非コラーゲン性骨基質タンパク質、石灰化および血栓症)
. Arterioscler Thromb. Vasc. Biol., 19:1852, 1999]、血管周囲細胞[Reill
y, T.M., Seldes, R., Luchetti, W.およびBrighton, C.T. Similarities in th
e phenotypic expression of pericytes and bone cells(血管周囲細胞および
骨細胞の表現型発現の類似性). Clin. Orthop., 346:95, 1998]および良性腫
瘍[Lantuejous, S., Issac, S., Pinel, N., Negoescu, A., Guibert, B.およ
びBrambilla, E. Clear cell tumor of the lung: an immunohistochemical and
ultrastructural study supporting a pericytic differentiation(肺の明細
胞腫瘍:血管周囲細胞の分化をサポートする免疫組織化学的および超微細構造研
究). Mod. Pathol., 10:1001, 1997]においても検出された。免疫組織化学的
方法を用いて、原発性前立腺癌基質(図2a)ならびに腫瘍上皮および間質(図2b
)によりOCの発現を観察した。陽性OC株は、原発性前立腺癌検体の85%(23/27
)ならびにリンパ節および骨の転移性検体の100%(リンパ節は12/12、骨は10
/10)において見られた。リンパ節および骨の代表的な免疫組織化学的染色プロ
フィールをそれぞれ図2dおよび2eに示す。原発性前立腺癌および骨転移における
OCのバックグラウンド免疫組織化学的染色を、それぞれ図2cおよび2fに示す。 【0183】 in vitroでの前立腺癌細胞株に対するAd-OC-E1aの細胞傷害性:内因性PSAおよ びARの状態の非依存性 Ad-OC-E1aの細胞傷害性を評価するために、幾つかのヒト前立腺癌細胞株、LNC
aP、C4-2、PC-3、DU-145およびARCaPをin vitroで0.01〜5MOIの広範囲なAd-OC-
E1aベクターに曝露した。ヒト293細胞、またはWHおよびLovo細胞を、それぞれ陽
性対照または陰性対照として用いた[Graham, F.L. Growth of 293 cells in su
spension culture(懸濁培養物における293細胞の増殖). J. Gen. Virol., 68:
937, 1987;Ko, S.C., Cheon, J., Kao, C., Gotoh, A., Shirakawa, T., Sikes
, R.A., Karsenty, G.およびChung, L.W.K. Osteocalcin promoter-based toxic
gene therapy for the treatment of osteosarcoma in experimental models(
実験モデルにおける骨肉腫治療のためのオステオカルシンプロモーターに基づく
毒素遺伝子治療). Cancer Res., 56:4614, 1996]。LNCaP細胞およびC4-2細胞
を5MOIのAd-OC-E1aへ曝露すると、これらの細胞の増殖が70%抑制されたのに対
し、これと同じ用量のAd-OC-E1aは、WH細胞およびLovo細胞(これらは低いOCプ
ロモーター活性を示すかまたは全く示さない)の増殖の妨害には有効ではないこ
とが判明したことが観察された(図3a)。対照ウイルス(インサート(Ad-CMV-P
A)またはAd-CMV-β-galのいずれかを欠くもの)と同様に感染させた細胞もまた
、5MOIの上記ウイルスに曝露しても影響を受けないことが判明した(図3a)。
次に、Ad-OC-E1aの効力を、非常に低いレベル(例えばARCaP)または検出不能な
レベル(例えばPC-3およびDU-145)でしかPSAおよびARを発現しない幾つかの他
のヒト前立腺癌細胞株において評価した。図3bから、試験した全てのヒト前立腺
癌細胞株が、それらの本来のPSAおよびARの発現レベルに関係なく、in vitroで
のAd-OC-E1a誘導細胞溶解を受け易いことが示された。加えて、in vitroでのヒ
ト前立腺および骨の線維芽細胞株の増殖に対するAd-OC-E1aの作用も評価した。
図3cに示すように、Ad-OC-E1aの感染は、培養したヒト前立腺の線維芽細胞(例
えば9096F)および骨の線維芽細胞(MG-63)の両者において有意な細胞溶解を引
き起こした。 【0184】 アンドロゲン非依存性ヒト前立腺癌細胞株におけるAd-OC-E1aの複製 OCプロモーターがE1aトランスジーンの発現を駆動する(結果として、コンピ
テントヒト前立腺癌細胞株におけるアデノウイルスの複製を起こしうる)か否か
を判定するために、Ad-OC-E1aまたはAd-CMV-PAのいずれかに感染させた後のC4-2
細胞株(アンドロゲン非依存性ヒト前立腺癌細胞株)の上清におけるウイルス力
価を評価した。293細胞およびWH細胞を、それぞれ陽性対照および陰性対照とし
た[Graham, F.L. Growth of 293 cells in suspension culture(懸濁培養物に
おける293細胞の増殖). J. Gen. Virol., 68:937, 1987;Ko, S.C., Cheon, J.
, Kao, C., Gotoh, A., Shirakawa, T., Sikes, R.A., Karsenty, G.およびChun
g, L.W.K. Osteocalcin promoter-based toxic gene therapy for the treatmen
t of osteosarcoma in experimental models(実験モデルにおける骨肉腫治療の
ためのオステオカルシンプロモーターに基づく毒素遺伝子治療). Cancer Res.,
56:4614, 1996]。これらの研究の結果から、試験した全ての細胞株の上清にお
けるウイルス力価は、Ad-CMV-PAに感染させた場合、C4-2細胞、WH細胞および293
細胞についてそれぞれ0pfu/細胞、0pfu/細胞および170±60pfu/細胞である
ことが示された。Ad-OC-E1aを感染させた場合、アデノウイルスの複製は、C4-2
細胞と293細胞に限られ(それぞれ15±8および7.7±3.2pfu/細胞)、WH細胞で
は有意なレベルの複製は検出されなかった(0.047±0.021pfu/細胞)。Ad-OC-E
1aは非常に効力が高く、C4-2細胞における複製では、感染粒子の個数がウイルス
複製可能293細胞株において見られたものと同様であることが判明した。 【0185】 in vivoでの皮下PC-3腫瘍の増殖の破壊における腫瘍内Ad-OC-E1aの特異性 前立腺癌のin vivoでの増殖の抑制におけるAd-OC-E1aの特異性を評価するため
に、先に樹立されている皮下PC-3ヒト前立腺癌の増殖に対するこのウイルスの活
性を、対照であるLovoヒト結腸癌のものと比較した。図4から、Ad-OC-E1aは、
腫瘍内注射した場合、PC-3腫瘍の増殖は有効に抑制するがLovo腫瘍の増殖は抑制
しないことが示される。これらのデータは、OCプロモーター活性がPC-3には存在
するがLovo細胞には存在しないという観察結果(データは示さず)と一致してい
る。 【0186】 先に樹立されているC4-2ヒト前立腺癌を骨格内に有するマウスへのAd-OC-E1a
の静脈内投与 先に樹立されている骨格内の前立腺癌異種移植片における全身的Ad-OC-E1aの
効力を評価するためのモデルとして、アンドロゲン非依存性でPSA分泌型であるC
4-2ヒト前立腺癌細胞株を選んだ[Wu, T.T., Sikes, R.A., Cui, Q., Thalmann,
G.N., Kao, C., Murphy, C.F., Yang, H., Zhau, H.E., Balian, G.およびChun
g, L.W.K. Establishing human prostate cancer cell xenografts in bone: in
duction of osteoblastic reaction by prostate-specific antigen-producing
tumors in athymic and SCID/bg mice using LNCaP and lineage-derived metas
tatic sublines(骨におけるヒト前立腺癌細胞異種移植片の樹立:LNCaPおよび
直系由来の転移性亜株を用いた無胸腺マウスおよびSCID/bgマウスにおける前立
腺特異的抗原産生腫瘍による骨芽細胞の反応の誘導). Int. J. Cancer, 77:887
, 1998]。標準的なプロトコールは、脛骨における腫瘍の増殖が、血清PSAの上
昇により明確に示されるものとして認められたら、静脈内Ad-OC-E1a治療を開始
する、というものとした。血清PSAを週に一度調べ、PSAリバウンドが起こったら
、動物をAd-OC-E1a処置に繰り返し供した。この研究では、全部で6匹の動物を
評価した。図5aから、1匹の対照未処置マウス(#1)では、血清PSAは6週間
以内に基底レベルから10ng/mlを上回って著しく上昇し、15週間目には630ng/ml
まで指数対数的に増大したことが示される。この急速なPSA上昇のプロフィール
は、本発明者らの先の報告と一致した[Wu, H.C., Hsieh, J.T., Gleave, M.E.,
Brown, N.M., Pathak, S.およびChung, L.W.K. Delivetion of andgrogen-inde
pendent human LNCaP prostatic cancer cell subline: role of bone stromal
cells(アンドロゲン非依存性ヒトLNCaP前立腺癌細胞亜株の誘導:骨間質細胞の
役割). Int. J. Cancer, 57:406, 1994;Thalmann, G.N., Anezinis, P.E., Ch
ang, S.M., Zhau, H.E., Kin, E.E., Hopwood, V.L., Pathak, S., von Eschenb
ach, A.C.およびChung, L.W.K. Androgen-independent cancer progression and
bone metastasis in the LNCaP model of human prostate cancer(ヒト前立腺
癌のLNCaPモデルにおけるアンドロゲン非依存性癌の進行と骨転移). Cancer Re
s., 54:2577, 1994;Wu, T.T., Sikes, R.A., Cui, Q., Thalmann, G.N., Kao,
C., Murphy, C.F., Yang, H., Zhau, H.E., Balian, G.およびChung, L.W.K. Es
tablishing human prostate cancer cell xenografts in bone: induction of o
steoblastic reaction by prostate-specific antigen-producing tumors in at
hymic and SCID/bg mize using LNCaP and lineage-derived metastatic sublin
es(骨におけるヒト前立腺癌細胞異種移植片の樹立:LNCaPおよび直系由来の転
移性亜株を用いた無胸腺マウスおよびSCID/bgマウスにおける前立腺特異的抗原
産生腫瘍による骨芽細胞の反応の誘導). Int. J. Cancer, 77:887, 1998]。Ad
-OC-E1a処置マウスの血清PSAプロフィールを図5b〜5fに示す。PSA応答の幾つか
の違ったパターン(variant)に注目した:1)マウス#2および#3は、2回
の静脈内Ad-OC-E1a処置に反応を示し、骨格腫瘍は完全に後退し(図6a、6b)、1
5週間を過ぎるとPSA最低値となった(図5b、5c)。これらの2匹のマウスは、全
身的Ad-OC-E1aにより「治癒」したと見なされる。2)マウス#4および#5は
、全身的Ad-OC-E1aに反応を示し、顕著で急速なPSA低下を示した。これらのマウ
スにおいて、PSA最低値は、1〜6週間の範囲で様々な期間にわたって維持され
た(図5d、5e)。3)マウス#6は、全身的Ad-OC-E1aに対して初期には好反応
を示したが(PSA底値は5週間継続した)、2回目および3回目の全身的Ad-OC-E
1a投与処置時には、全身的Ad-OC-E1a増殖抑制作用は徐々に損なわれていった(
図5f)。 【0187】 マウス脛骨における前立腺癌異種移植片の増殖の肉眼形態学、組織病理学およ び免疫組織化学:Ad-OC-E1aの効果 図6aに、対照マウスとAd-OC-E1a治療応答マウスとの肉眼解剖学的な差異を示
した。X線および肉眼解剖学により示されるように、未処置の対照と比較すると
、全身的Ad-OC-E1aは、脛骨において前立腺癌増殖の著しい後退を示した。この
改善は、対照動物およびAd-OC-E1a処置動物から得た腫瘍の組織病理学的切片を
調べることにより確認された(図6b、パネルAとCとを比較されたい)。対照検
体では陽性PSA染色が認められたが(図6b、パネルB)、Ad-OC-E1a処置検体では
PSA染色は検出されなかった(データは示さず)。アデノウイルス感染性はまた
、マウスの骨においてin situで、そしてヒト骨およびヒト前立腺PC-3異種移植
片においてin vitroで比較した。この研究の結果から、Ad-CMV-β-galの1回の
注射によりマウスの骨細胞に効率的に感染し、皮質骨に影響を及ぼすことはなか
ったことが示された(図6c、パネルA)。In vitroでAd-CMV-β-galはPC-3腫瘍
に効率的に感染したが、軟寒天中に外植片として維持されるヒト骨には感染しな
かった(図6c、パネルBとCをそれぞれ比較されたい)。 【0188】考察 アデノウイルスベクターを用いる癌治療は、2つの広義のカテゴリー、すなわ
ち複製欠損型と複製可能型とに分類できる[Heise, C.およびKirn, D.H. Replic
ation-selective adenoviruses as oncolytic agents(腫瘍崩壊剤としての複製
選択的アデノウイルス). J. Clin. Invest., 105:847, 2000]。全ての癌細胞
にアデノウイルスベクターを感染させることは困難なので、多くの研究室が、正
常な組織に損傷を与えずにコンピテント腫瘍細胞におけるウイルス遺伝子の発現
/複製の効率を増大させることを主な最終目的として、様々な形態のウイルス構
築物を設計している。そのような手法の1つは、複製欠損アデノウイルスベクタ
ーに組み込まれた「バイスタンダー」遺伝子(例えば、HSV-TKまたはシトシンデ
アミナーゼ)の能力に基づくものであり、そのバイスタンダー遺伝子はプロドラ
ッグを生物学的に活性な増殖抑制産物へと変換し、ウイルス媒介性遺伝子で形質
導入されていない細胞においてさえも効率的な細胞殺傷を誘導する[Gotoh, A.,
Ko, S.C., Shirakawa, T., Cheon, J., Kao, C., Miyamoto, T., Gardner, T.A
., Ho, L.J., Cleutjens, C.B., Trapman, J., Graham, F.L.およびChung, L.W.
K. Development of prostate-specific antigen promoter-based gene therapy
for androgen-independent human prostate cancer (アンドロゲン非依存性ヒ
ト前立腺癌の前立腺特異的抗原プロモーターに基づく遺伝子治療の開発). J. U
rol., 160:220, 1998;Eastham, J.A., Chen, S.H., Sehgal, I., Yang, G., Ti
mme, T.L., Hall, S.J., Woo, S.L.およびThompson, T.C. Prostate cancer gen
e therapy: herpes simplex virus thymidine kinase gene transduction follo
wed by ganciclovir in mouse and human prostate cancer models(前立腺癌の
遺伝治療:マウスおよびヒト前立腺癌モデルにおける単純ヘルペスウイルス・チ
ミジンキナーゼ遺伝子導入に続くガンシクロビル). Hum. Gene Ther., 7:515,
1996;Koeneman, K.S., Kao, C., Ko, S.C., Yang, L., Wada, Y., Kallmes, D.
A., Gillenwater, J.Y., Zhau, H.E., Chung, L.W.KおよびGardner, T.A. Osteo
calcin directed gene therapy for prostate cancer bone metastasis(前立腺
癌の骨転移のオステオカルシン指令遺伝子治療). World J. Urol., 18:102, 20
00;Gardner, T.A., Ko, S.C., Kao, C., Shirakawa, S., Cheon, J., Gotoh, A
., Wu, T.T., Sikes, R.A., Zhau, H.E., Cui, Q., Balian, G. およびChung, L
.W.K. Exploiting stromal-epithelial interaction for model development an
d new strategies of gene therapy for prostate cancer and osteosarcoma me
tastasis(前立腺癌および骨肉腫の転移のモデルの開発および新規な遺伝子治療
の戦略のための間質−上皮相互作用の利用). Gene Ther. Mol. Biol., 2:41, 1
998;Blackburn, R.V., Galoforo, S.S., Corry, P.MおよびLee, Y.J. Adenovir
al-mediated transfer of a heat-inducible double suicide gene into prosta
te carcinoma cells(前立腺癌細胞への熱誘導性二重自殺遺伝子のアデノウイル
ス媒介導入). Cancer Res., 58:1358, 1998]。E1b(55kDaのタンパク質)を欠
く複製可能ONYX-015の構築は、概念上、機能性p53タンパク質を欠く腫瘍細胞に
おいて再現される[Heise, C., Williams, A., Xue, S., Propst, M.およびKirn
, D. Intravenous administration of ONYX-015, a selectively-replicating a
denovirus, induces antitumoral efficiency(選択的複製性アデノウイルスONY
X-015の静脈内投与は抗腫瘍効率を誘導する). Cancer Res., 59:2623, 1999]
。ウイルス遺伝子の発現および複製の条件的活性化は、組織特異的プロモーター
を用いて達成されており、例えば前立腺癌の場合のPSA9-11および肝臓癌の場合
のα-胎児性タンパク質が挙げられる[Kanai, F., Lan, K.H., Shiratori, Y.,
Tanaka, T., Ohashi, M., Okudaira, T., Yoshida, Y., Wakimoto, H., Hamada
, H., Nakabayashi, H., Tamaoki, T.およびOmata, M. In vivo gene therapy f
or alpha-fetoprotein-producing hepatocellular carcinoma by adenovirus-me
diated transfer of cytosine deaminase gene(シトシンデアミナーゼ遺伝子の
アデノウイルス媒介導入によるα-フェトプロテイン産生肝細胞癌のin vivo遺伝
子治療). Cancer Res., 57:461, 1997]。アデノウイルスベクターのウイルス
遺伝子構造の改変により、アデノウイルス殺傷タンパク質(adenoviral death p
rotein)を導入するとウイルス複製の効率が著しく増大することが示されている
[Doronin, K., Toth, K., Kuppuswamy, M., Ward, P., Tollefson, A.E.および
Wold, W.S. Tumor-specific, replication-competent adenovirus vectors over
expressing the adenovirus death protein(アデノウイルス殺傷タンパク質を
過剰発現する腫瘍特異的複製可能アデノウイルスベクター). J. Virol., 74:61
47, 2000]。本研究では、OCプロモーター活性を含む細胞において、アデノウイ
ルスの複製を駆動するのに、組織特異的(すなわち骨芽細胞特異的)で腫瘍限定
的(すなわち石灰化を起こしている良性および悪性の腫瘍に限定的な発現)なOC
プロモーターを用いる可能性を調べた。この形態のアデノウイルスベクターは、
腫瘍上皮およびそれを支持する間質細胞、例えばOCを発現する線維筋性間質細胞
[Gardner, T.A., Ko, S.C., Kao, C., Shirakawa, S., Cheon, J., Gotoh, A.,
Wu, T.T., Sikes, R.A., Zhau, H.E., Cui, Q., Balian, G. およびChung, L.W
.K. Exploiting stromal-epithelial interaction for model development and
new strategies of gene therapy for prostate cancer and osteosarcoma meta
stasis(前立腺癌および骨肉腫の転移のモデルの開発および新規な遺伝子治療の
戦略のための間質−上皮相互作用の利用). Gene Ther. Mol. Biol., 2:41, 199
8;Koeneman, K.S., Yeung, F.およびChung, L.W.K. Osteomimetic properties
of prostate cancer cell: a hypothesis supporting the predilection of pro
state cancer metastasis and growth in the bone environment(前立腺癌細胞
の骨様(osteomimetic)特性:骨環境における前立腺癌の転移および増殖の予測
を支持する仮説). Prostate, 39:246, 1999]および血管周囲細胞[Doherty, M
.J., Ashton, B.A., Walsh, S., Beresford, J.N., Grant, M.E.およびCanfield
, A.E. Vascular pericytes express osteogenic potential in vitro and in v
ivo(血管周囲細胞はin vitroおよびin vivoで造骨能力を発現する). J. Bone
Miner. Res., 13:828, 1998]の両者においてウイルス複製を可能にすることを
目的としている。したがって、Ad-OC-E1aは、第1には腫瘍上皮におけるウイルス
複製により、第2には前立腺線維芽細胞および血管周囲細胞において細胞溶解を
誘発することによって腫瘍と支質との間の細胞内連絡を破壊することにより、最
大の細胞殺傷をもたらし得るものと思われる。in vitroでの実験的な共培養研究
およびin vivoでのキメラ腫瘍モデルにおいて、HSV-TK/アシクロビル(ACV)に
よる骨芽細胞死の誘導により、前立腺癌細胞の増殖は著しく抑制された(未公表
の知見)。OCの発現は、成熟中の骨芽細胞に非常に限定されているので[Hoffma
nn, H.M., Catron, K.M., Wijnen, A.F.V., McCabe, L.R., Lian, J.B., Stein,
G.S.およびStein, J.L. Transcriptional control of the tissue-specific, d
evelopmentally regulated osteocalcin gene requires a binding motif for t
he Msx family of homeodomain proteins(組織特異的な発生過程で調節される
オステオカルシン遺伝子の転写調節はホメオドメインタンパク質のMsxファミリ
ーの結合モチーフを必要とする). Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 91:12887, 1
994]、43のAd-OC-E1aが骨に損傷を与え、骨の再吸収および沈着の速度を変化さ
せる可能性があると思われる。この問題に取り組んできたが、知見を以下にまと
める。まず第1に、マウスおよびヒトの双方の皮質骨がアデノウイルス感染に限
定的である。マウスの骨髄がアデノウイルス感染を非常に受け易いのに対して、
ヒトの骨(成熟中の骨芽細胞を含む)はアデノウイルス感染に対してより抵抗性
が高いと思われることが観察された。したがって、Ad-OC-E1aの複製は、ヒトに
おいては、OCプロモーター活性を発現する増殖中および成熟中の骨芽細胞に限ら
れる可能性がある。第2に、去勢されていない成体マウスにAd-OC-HSVTKを骨内投
与しかつACVを腹腔内投与しても、骨格には何の異常も起こらなかった[Gardner
, T.A., Ko, S.C., Kao, C., Shirakawa, S., Cheon, J., Gotoh, A., Wu, T.T.
, Sikes, R.A., Zhau, H.E., Cui, Q., Balian, G. およびChung, L.W.K. Explo
iting stromal-epithelial interaction for model development and new strat
egies of gene therapy for prostate cancer and osteosarcoma metastasis(
前立腺癌および骨肉腫の転移のモデルの開発および新規な遺伝子治療の戦略のた
めの間質−上皮相互作用の利用). Gene Ther. Mol. Biol., 2:41, 1998]。事
実、OCは、in vitroアッセイにおいて、鉱質結晶成長の成長を阻止することによ
る骨鉱化作用の抑制物質として示されている[Romberg, R.W., Werness, P.G.,
Riggs, B.L.およびMann, K.G. Inhibition of hydroxyapatite crystal growth
by bone-specific and other calcium-binding proteins(骨特異的および他の
カルシウム結合性タンパク質によるハイドロキシアパタイト結晶成長の抑制).
Biochemistry, 25:1176, 1986]。OCのこの役割は、HSV-TKによりOC発現細胞が
破壊されることによって骨量および骨形成の増大が起こったトランスジェニック
OC「ノックアウト」マウスモデルと一致している[Ducy, P., Desbois, C., Boy
ce, B., Pinero, G., Story, B., Dunstan, C., Smith, E., Bonadio, J., Gold
stein, S., Gundberg, C., Bradley, A.およびKarsenty, G. Increased bone fo
rmation in osteocalcin-deficient mice(オステオカルシン欠損マウスにおけ
る骨形成の増大). Nature, 382:448, 1996]。 【0189】 OCが、PSAエンハンサー[Rodrigez, R., Schuur, E.R., Lim, H.Y., Henderso
n, G.A., Simons, J.W.およびHenderson, D.R. Prostate attenuated replicati
on competent adenovirus (ARCA) CN706: a selective cytotoxic for prostate
-specific antigen-positive prostate cancer cells(前立腺弱毒化複製可能ア
デノウイルス(ARCA)CN706:前立腺特異的抗原陽性の前立腺癌に対する選択的細
胞傷害性). Cancer Res., 57:2559, 1997;Yu, D-.C., Chen, Y., Seng, M., D
illey, J.およびHenderson, D.R. The addition of adenovirus type 5 region
E3 enables calydon virus 787 to eliminate distant prostate tumor xenogra
fts(アデノウイルス5型のE3領域の付加によりカリドンウイルス787が遠隔前立
腺癌異種移植片を消失させる). Cancer Res., 59:4200, 1999]、ヒト・カリク
レイン2(hK2)[Yu, D-.C., Sakamoto, G.T.およびHenderson, D.R. Identifi
cation of the transcriptional regulatory sequences of human kallikrein 2
and their use in the construction of calydon virus 764, an attenuated r
eplication competent adenovirus for prostate cancer therapy(ヒト・カリ
クレイン2の転写調節配列の同定、および前立腺癌治療のためのカリドンウイル
ス764(弱毒化複製可能アデノウイルス)の構築におけるそれらの使用). Cance
r Res., 59:1498, 1999]または前立腺特異膜抗原(PSMA)などの他の前立腺特
異的プロモーターよりも有利な可能性を有する、組織特異的かつ腫瘍限定的なプ
ロモーターである、という概念を以下に述べる。OCはヒトの原発性および転移性
の前立腺癌において広く発現され、その発現は、腫瘍上皮およびそれを取り巻く
間質区画の双方において見られる(図2を参照)[Gardner, T.A., Ko, S.C., K
ao, C., Shirakawa, S., Cheon, J., Gotoh, A., Wu, T.T., Sikes, R.A., Zhau
, H.E., Cui, Q., Balian, G. およびChung, L.W.K. Exploiting stromal-epith
elial interaction for model development and new strategies of gene thera
py for prostate cancer and osteosarcoma metastasis(前立腺癌および骨肉腫
の転移のモデルの開発および新規な遺伝子治療の戦略のための間質−上皮相互作
用の利用). Gene Ther. Mol. Biol., 2:41, 1998;Koeneman, K.S., Yeung, F.
およびChung, L.W.K. Osteomimetic properties of prostate cancer cell: a h
ypothesis supporting the predilection of prostate cancer metastasis and
growth in the bone environment(前立腺癌細胞の骨様特性:骨環境における前
立腺癌の転移および増殖の予測を支持する仮説). Prostate, 39:246, 1999]。
OCの発現は、前立腺癌に限定されず、他の石灰化が起こっている良性および悪性
の組織、例えば心臓弁および血管に関連する平滑筋プラーク[Doherty, M.J., A
shton, B.A., Walsh, S., Beresford, J.N., Grant, M.E.およびCanfield, A.E.
Vascular pericytes express osteogenic potential in vitro and in vivo(
血管周囲細胞はin vitroおよびin vivoで造骨能力を発現する). J. Bone Miner
. Res., 13:828, 1998]、骨肉腫、脳腫瘍、甲状腺癌、乳癌、肺癌および卵巣癌
(未公表の結果)によっても、それらのPSAおよびARの状態とは無関係に発現さ
れることが判った。このことは重要である。何故ならば、前立腺癌患者の約20%
では、この疾患が検出され進行しているにもかかわらず、PSAの上昇が起こって
いないと判断されたからである[Carter, H.B., Pearson, J.D., Metter, E.J.,
Brant, L.J., Chan, D.W., Andres, R., Fozard, J.L.およびWalsh, P.C. Long
itudinal evaluation of prostate-specific antigen levels in men with and
without prostate disease(前立腺疾患に罹患または非罹患のヒトにおける前立
腺特異的抗原レベルの縦断的評価). JAMA, 267:2215, 1992]。さらに、AR遺伝
子の増幅および過剰発現は臨床的前立腺癌検体のほぼ30%において検出されたが
[Visakorpi, T., Hyytinen, E., Koivisto, P., Tanner, M., Keinanen, R., P
almberg, C., Palotie, A., Tammela, T., Isola, J.およびKallioniemi, O.P.
In vivo amplification of the androgen receptor gene and progression of h
uman prostate cancer(アンドロゲン受容体遺伝子のin vivo増幅およびヒト前
立腺癌の進行). Nat. Genet., 9:401, 1995]、それにもかかわらずAR-突然変
異型またはAR-ヌル型前立腺癌の細胞および組織が通常見られた[Gaddipati, J.
P., McLeod, D.G., Heidenberg, H.B., Sesterhenn, I.A., Finger, M.J., Moul
, J.W.およびSrivastava, S. Frequent detection of codon 877 mutation in t
he androgen receptor gene in advanced prostate cancers(進行した前立腺癌
におけるアンドロゲン受容体遺伝子内のコドン877の変異の頻繁な検出). Cance
r Res., 54:2861, 1994]。これらの知見に基づけば、PSAおよび/またはARにつ
いて陰性である腫瘍はAd-OC-E1a誘導細胞溶解に関与するが、Ad-PSA-E1a誘導細
胞溶解には関与しない可能性がある。幾つかの先の刊行物では、Adベクターが毒
素遺伝子HSV-TK(その発現はOCプロモーターにより駆動される)を仲介し、骨肉
腫の増殖[Gardner, T.A., Ko, S.C., Kao, C., Shirakawa, S., Cheon, J., Go
toh, A., Wu, T.T., Sikes, R.A., Zhau, H.E., Cui, Q., Balian, G. およびCh
ung, L.W.K. Exploiting stromal-epithelial interaction for model developm
ent and new strategies of gene therapy for prostate cancer and osteosarc
oma metastasis(前立腺癌および骨肉腫の転移のモデルの開発および新規な遺伝
子治療の戦略のための間質−上皮相互作用の利用). Gene Ther. Mol. Biol., 2
:41, 1998;Ko, S.C., Cheon, J., Kao, C., Gotoh, A., Shirakawa, T., Sikes
, R.A., Karsenty, G.およびChung, L.W.K. Osteocalcin promoter-based toxic
gene therapy for the treatment of osteosarcoma in experimental models(
実験モデルにおける骨肉腫治療のためのオステオカルシンプロモーターに基づく
毒素遺伝子治療). Cancer Res., 56:4614, 1996;Cheon, J., Ko, S.C., Gardn
er, T.A., Shirakawa, T., Gotoh, T., Kao, C.およびChung, L.W.K. Chemogene
therapy: Osteocalcin promote-based suicide gene therapy in combination
with methotrexate in a murine osteosarcoma model(化学遺伝子治療:マウス
骨肉腫モデルにおけるメトトレキサートと併用したオステオカルシンプロモータ
ーに基づく自殺遺伝子治療). Cancer Gene Ther. 4:359, 1997]およびその転
移[Shirakawa, T., Ko, S.C., Gardner, T.A., Cheon, J., Miyamoto, T., Got
oh, A., Chung, L.W.K.およびKao, C. In vivo suppression of osteosarcoma p
ulmonary metastasis with intravenous osteocalcin promoter-based toxic ge
ne therapy(静脈内へのオステオカルシンプロモーターに基づく毒素遺伝子治療
による骨肉腫肺転移のin vivo抑制). Cancer Gene Ther., 5:274, 1998]を抑
制し、前立腺癌の増殖をin vivoおよびin vitroの双方において抑制すること[G
ardner, T.A., Ko, S.C., Kao, C., Shirakawa, S., Cheon, J., Gotoh, A., Wu
, T.T., Sikes, R.A., Zhau, H.E., Cui, Q., Balian, G. およびChung, L.W.K.
Exploiting stromal-epithelial interaction for model development and new
strategies of gene therapy for prostate cancer and osteosarcoma metasta
sis(前立腺癌および骨肉腫の転移のモデルの開発および新規な遺伝子治療の戦
略のための間質−上皮相互作用の利用). Gene Ther. Mol. Biol., 2:41, 1998
]が示された。これらの初期の研究の大半ではAd-OC-TKの腫瘍内投与が用いられ
たが、本発明者らは、Ad-OC-TKの静脈内投与により骨肉腫の肺転移の有意な寛解
および生存率の改善が起こることを観察した[Shirakawa, T., Ko, S.C., Gardn
er, T.A., Cheon, J., Miyamoto, T., Gotoh, A., Chung, L.W.K.およびKao, C.
In vivo suppression of osteosarcoma pulmonary metastasis with intraveno
us osteocalcin promoter-based toxic gene therapy(静脈内オステオカルシン
プロモーターに基づく毒素遺伝子治療による骨肉腫肺転移のin vivo抑制). Can
cer Gene Ther., 5:274, 1998]。静脈内Ad-OC-TKが肝臓毒性を起こすことなし
に骨肉腫肺転移に対して抗腫瘍作用を示す能力を有することから、癌治療のため
の治療用遺伝子の発現またはウイルス複製を駆動させるために、腫瘍特異的もし
くは組織特異的なプロモーターの選択を考慮することが重要であることが示され
た。これに関して、複製選択的アデノウイルスが、腫瘍崩壊性ウイルスの投入を
拡大し、隣接細胞へ薬剤を分散させるのに役立つ、という利点を有する可能性が
あることは明らかである[Rodrigez, R., Schuur, E.R., Lim, H.Y., Henderson
, G.A., Simons, J.W.およびHenderson, D.R. Prostate attenuated replicatio
n competent adenovirus (ARCA) CN706: a selective cytotoxic for prostate-
specific antigen-positive prostate cancer cells(前立腺弱毒化複製可能ア
デノウイルス(ARCA)CN706:前立腺特異的抗原陽性の前立腺癌細胞の選択的細
胞傷害性). Cancer Res., 57:2559, 1997;Yu, D-.C., Sakamoto, G.T.およびH
enderson, D.R. Identification of the transcriptional regulatory sequence
s of human kallikrein 2 and their use in the construction of calydon vir
us 764, an attenuated replication competent adenovirus for prostate canc
er therapy(ヒト・カリクレイン2の転写調節配列の同定、および前立腺癌治療
のためのカリドンウイルス764(弱毒化複製可能アデノウイルス)の構築におけ
るそれらの使用). Cancer Res., 59:1498, 1999;Yu, D-.C., Chen, Y., Seng,
M., Dilley, J.およびHenderson, D.R. The addition of adenovirus type 5 r
egion E3 enables calydon virus 787 to eliminate distant prostate tumor x
enografts(アデノウイルス5型のE3領域の付加によりカリドンウイルス787が遠
隔前立腺癌異種移植片を消失させる). Cancer Res., 59:4200, 1999;Heise, C
.およびKirn, D.H. Replication-selective adenoviruses as oncolytic agents
(腫瘍崩壊剤としての複製選択的アデノウイルス). J. Clin. Invest., 105:84
7, 2000;Heise, C., Williams, A., Xue, S., Propst, M.およびKirn, D. Intr
avenous administration of ONYX-015, a selectively-replicating adenovirus
, induces antitumoral efficiency(選択的複製性アデノウイルスONYX-015の静
脈内投与は抗腫瘍効率を誘導する). Cancer Res., 59:2623, 1999]。この研究
では、アンドロゲン非依存性前立腺癌骨格異種移植片の処置について、全身的Ad
-OC-E1aの実質的な有効性が実証された。骨において予め存在しているヒト前立
腺癌の異種移植片を消失させるためには、Ad-OC-E1aの投与を反復する必要があ
ることが示された。全てのマウスが初期にはAd-OC-E1a治療に反応を示し(血清P
SA応答により判定した場合)、1匹(20%)のマウスだけがAd-OC-E1aの効果を
徐々に失ってAd-OC-E1a非応答性になった、という証拠が得られた。40%(2/5)
のAd-OC-E1a処置マウスでは完全な腫瘍後退が起こり、この本発明のプロトコー
ルにより「治癒」したと見なされる。マウスがAd-OC-E1aに対するそれらの応答
性を失った理由は現在のところ不明であるが、妥当なところとしては、これらの
耐性腫瘍では、腫瘍細胞表面のアデノウイルス受容体CARの減少、または全身循
環もしくは腫瘍部位からのAdベクターの急速なクリアランスによってAd-OC-E12a
の感染性が低下したのではないかと示唆される。現行のプロトコールは、臨床的
前立腺癌骨格転移の治療に適用可能であると思われるが、観察が必要な留意事項
がある:1)正常なヒト組織におけるAd-OC-E1aの複製を一層広範に調べること
が必要である。皮下で増殖させたヒト骨およびヒト前立腺癌キメラ異種移植片は
この評価に理想的であると思われる。2)血清PSA応答は、腫瘍の後退の尺度に
はなり得るが、それを証明するものではない[Thalmann, G.N., Siles, R.A., C
hang, S-M., Johnston, D.A., von Eschenbach, A.S.,およびChung, L.W.K. Sur
amin-induced decrease in prostate-specific antigen expression with no ef
fect on tumor growth in the LNCaP model of human prostate cancer(ヒト前
立腺癌のLNCaPモデルにおける腫瘍増殖に影響を及ぼさない前立腺特異的抗原発
現のスラミン誘導による低下). J.Natl. Cancer Inst., 88:794, 1996]。もし
これが血清PSAの変化を抗腫瘍作用の尺度として用いることの落とし穴である可
能性があるとしても、血清PSA応答が、生存率の向上、疼痛の改善、ヘモグロビ
ンレベルの増大、骨由来のアルカリホスファターゼの正常化(normalization)
、体重増加および挙動状態の改善とまさに相関することは確固として認められて
いる[Millikan, R.E., Chemotherapy of advanced prostate carcinoma.(進行
した前立腺癌の化学療法). Semin. Oncol., 26:185, 1999]。Smithらは、8週
間目に血清PSAレベルが少なくとも50%低下することが生存率の有意な増大と相
関したことを見出した[Smith, D.C., Dunn, R.L., Strawderman, M.S.およびPi
enta, K.J. Change in serum prostate-specific antigen as a marker of resp
onse to cytotoxic therapy for hormone-refractory prostate cancer(ホルモ
ン不応性前立腺癌の細胞傷害的治療に対する応答のマーカーとしての血清前立腺
特異的抗原の変化). J. Clin. Oncol., 16:1835, 1998]。そのようなデータか
ら、血清PSAレベルの変化を前立腺癌の治療の治験における応答パラメーターと
して使用することが有効であると認められる。この研究において、このPSA応答
パラメーターは、全身的OCプロモーター駆動型複製可能遺伝子治療の有効性を実
証している。 【0190】 以上をまとめると、本発明者らは、アデノウイルスの複製を駆動するのに組織
特異的で腫瘍限定的なOCプロモーターを用いて、実験的なヒト前立腺癌骨格異種
移植片モデルにおける前立腺癌転移を治療するための新規な複製可能アデノウイ
ルス治療法を確立した。Ad-OC-E1aは、ヒトの骨に副作用を及ぼすことなく、骨
において予め存在しているアンドロゲン非依存性前立腺癌を消失させるのに有効
であることが示された。この研究から、前立腺癌と骨間質とを同時にターゲッテ
ィングすることが、骨においてヒト前立腺癌を破壊するのに有効な手段であるこ
とが示された。 【0191】XV. 実施例3: 腎癌RCC52細胞、PC3細胞、C4-2細胞およびDU145細胞に及ぼす
複製可能Ad-hOC-E1+ビタミンDの作用 材料および方法 ビタミンD受容体(VDR)の発現に対するビタミンDの作用を調べるために、
正常前立腺癌細胞株(C4-2およびPC3)並びに腎癌細胞株(RC52)から全RNAを単
離した。VDR(1.3KB)を標的としたRT-PCRを25サイクル行った。VDRの発現に対
するビタミンDの作用も評価した。種々の細胞株におけるヒトOC(hOC)の発現
に対するビタミンDの作用も調べた。 【0192】 ヒト前立腺癌細胞株(C4-2、PC3)、ヒト腎癌細胞株(RCC52)、ヒト骨肉腫細
胞株(MG-63)においてビタミンD受容体(VDR)のウエスタンブロット分析を行
った。ゲルの左のトラックに、基準マーカータンパク質をローディングした(分
子量は20.6〜122kDaの範囲)。 【0193】 in vitroでのヒト腎癌RCC52細胞株に対する複製可能Ad-hOC-E1+ビタミンDの
細胞傷害性を評価するために、次の手順を用いた。細胞をAd-hOC-E1感染に曝露
した(用量は0.01〜5MOIまたはpfu/細胞の範囲とした;これはウイルス粒子0.
2〜100個/細胞と推計された)。細胞をAd-hOC-E1に2時間曝露し、ウイルスを
含む培地を取り出し、ビタミンDの存在下もしくは不在下で5%ウシ胎児血清を
含むT培地と交換した。標準的なプロトコールがこの研究では用いられ、それ以
外は以下に記載する[すなわち、5nM(C4-2細胞)〜10nM(DU145、PC3およびRC
C52細胞)の範囲のビタミンDの濃度を用い、3日目に新たなビタミンDを含む
培地と交換した]。1日目、3日目、5日目および7日目に、細胞数を、クリス
タルバイオレットアッセイにより、自動化Eマックス分光光度プレートリーダー
を用いて測定した。データは、Ad-hOC-E1およびビタミンDに曝露後1日目、3
日目、5日目および7日目における相対的細胞数(未感染の対照検体=1.0)と
して表わす。ビタミンDが5MOIのAd-OC-E1にてRCC52細胞殺傷を増大させたこと
に注目されたい。PC3細胞についての複製可能Ad-sPSA-E1+ビタミンDの細胞傷
害性の測定、DU145細胞についての複製可能Ad-sPSA-E1+ビタミンDの細胞傷害
性の測定、C4-2細胞についての複製可能Ad-sPSA-E1+ビタミンDの細胞傷害性の
測定、PC-3細胞についての複製可能Ad-hOC-E1+ビタミンDの細胞傷害性の測定
、DU145細胞についての複製可能Ad-hOC-E1の細胞傷害性の測定、およびC4-2細胞
についてのAd-hOC-E1+ビタミンDの細胞傷害性の測定には、同じ手順を用いた
。 【0194】結果および考察 この実験では、OCおよびPSAの活性化に対するPSAプロモーターおよびオステオ
カルシンプロモーターおよびビタミンDの作用を比較的に調べた。PC3細胞株お
よびDU145細胞株はPSAもアンドロゲン受容体も発現しないが、C4-2細胞はPSAと
アンドロゲン受容体の双方を発現する。図1に示すように、ビタミンDは前立腺
癌細胞株ではVDR mRNA発現を抑制するが腎癌細胞株では抑制しないと思われる。
ヒト前立腺癌細胞株(C4-2、PC3)、ヒト腎癌細胞株(RCC52)、ヒト骨肉腫細胞
株(MG-63)におけるビタミンD受容体(VDR)のウエスタンブロット分析から、
前立腺癌細胞株におけるビタミンD処理によるmRNAの減少と一致して、VDRタン
パク質の発現もビタミンDでの処理によってわずかに低下することが判明した(
図2)。 【0195】 hOC発現に対するビタミンDの作用を培養ヒト前立腺癌細胞株(C4-2およびPC3
)、ヒト腎癌細胞株(RC52)、ヒト骨肉腫細胞株(MG-63)およびヒト移行上皮
癌細胞株(WH)において調べたところ、ビタミンD処理は、PC3、RC52、MG-63お
よびWHの細胞株ではhOC mRNA発現を増大させたが、C4-2細胞株では増大させなか
った。 【0196】 種々の細胞株に対する複製可能Ad-hOC-E1+ビタミンDまたは複製可能Ad-sPSA
-E1+ビタミンDの細胞傷害性の作用を調べたところ、以下の結果が得られた。i
n vitroでのヒト腎癌RCC52細胞株に対する複製可能Ad-hOC-E1+ビタミンDの細
胞傷害性については、ビタミンDは、5MOIのAd-OC-E1においてRCC52細胞の殺傷
を増大させた(図4)。PC3細胞に対する複製可能Ad-sPSA-E1+ビタミンDの細
胞傷害性については、ビタミンDは、PC3細胞の増殖に対して最も低い作用を有
することが示された(図5)。DU145細胞に対する複製可能Ad-sPSA-E1+ビタミ
ンDの細胞傷害性については、最高濃度(1MOI)でのビタミンDはin vitroで
のDU145細胞の増殖を抑制することが観察された(図6)。C4-2細胞に対する複
製可能Ad-sPSA-E1+ビタミンDの細胞傷害性については、ビタミンDは、0.01MO
Iより高い用量において、in vitroでC4-2細胞に対して顕著な増殖抑制作用を示
すことが観察された(図7)。PC-3細胞に対する複製可能Ad-hOC-E1+ビタミン
Dの細胞傷害性については、ビタミンDは、Ad-sPSA-E1と比較して、in vitroで
のPC3細胞に対するAd-OC-E1細胞傷害性を増大させる上でより高い刺激作用を示
し、明らかな増殖抑制は1MOIよりも高い濃度のAd-hOC-E1にて検出されることが
観察された(図8)。DU-145細胞に対する複製可能Ad-hOC-E1の細胞傷害性につ
いては、Ad-sPSA-E1はビタミンDの不在下ではDU145細胞の増殖を抑制しないが
(データは示さず)、Ad-hOC-E1は、ビタミンDの存在下でDU145細胞に添加した
場合、in vitroでDU145細胞に対して、Ad-sPSA-E1よりも高い増殖抑制を示すこ
とが観察された(図9)。最後に、C4-2細胞に対するAd-hOC-E1+ビタミンDの細
胞傷害性については、Ad-hOC-E1は、ビタミンDの存在下では、0.01MOIにおいて
さえも、C4-2細胞の増殖の抑制において非常に高い効力を有することが観察され
た(図10)。 【0197】 これらの結果から、結論として、PSAでアンドロゲン受容体陽性の細胞集団
ならびにPSAでアンドロゲン受容体陰性の細胞集団を有するヒト前立腺癌の多
くでは、Ad-OC-E1a+ビタミンDは、種々の癌細胞に対して、同じ細胞について
試験した場合のAd-sPSA-E1+ビタミンDの場合と比較して、その細胞傷害性が優
れていたことが明らかに判る。 【0198】 対照は次の結果となった:インサートを含まないAd-CMV-PA対照ウイルスはin
vitroでのRCC52細胞の増殖を抑制しなかった(図11A)。予想どおり、インサー
トを含まないAd-CMV-PA対照ウイルスは、PC-3細胞の増殖を抑制しなかった(図1
1B)。予想どおり、インサートを含まないAd-CMV-PA対照ウイルス+ビタミンDは
、DU145細胞の増殖を抑制しなかった(図11C)。予想どおり、インサートを含ま
ないAd-CMV-PA対照ウイルスは、C4-2細胞の増殖を抑制しなかった(図11D)。予
想どおり、0.1MOIよりも高い野生型Adベクターは、in vitroでのPC-3細胞の増殖
を抑制した(図11E)。予想どおり、最低投与量の野生型Adベクターでさえも、i
n vitroでのRCC52細胞の増殖を抑制した(図11F)。予想どおり、野生型Adベク
ターは、in vitroでのC4-2細胞の増殖を抑制するのに非常に高い効力を有する(
図11G)。 【0199】XVI. 実施例4: 骨形成性D1間質細胞を共接種した際の複製可能Ad-MOC-E1のC4 -2細胞の細胞傷害性を誘導する能力 材料および方法 プロドラッグであるガンシクロビル(GCV)の存在下で、単純ヘルペス・チミ
ジンキナーゼ(TK)遺伝子を形質導入したマウス多能性骨原性D1間質細胞株と共
培養した場合の、C4-2細胞(アンドロゲン受容体およびPSAについて陽性の前立
腺癌細胞)の細胞傷害性に対する作用を調べるために、ルシフェラーゼタグを付
加したC4-2細胞株(C4-2 luc)においてC4-2細胞殺傷を測定した。ルシフェラー
ゼ比活性は、C4-2細胞数と一次的に相関した。C4-2luc細胞を、組織培養皿内でD
1またはD1-TKのいずれかと共に共培養した(総細胞数=4×104/ウェル)。 【0200】 in vivoでマウス多能性骨原性D1間質細胞株と共接種した場合のC4-2細胞の細
胞傷害性に対する作用を調べるために、C4-2細胞を単独で、またはD1-TKと共に
注射し(2×106個/部位)、固形腫瘍を皮下に形成させた。 【0201】 C4-2腫瘍を骨内に保有するSCID/bgマウスにおいて、腫瘍後退に対するAd-マ
ウスOC-E1a(Ad-mOC-E1a)の静脈内投与の作用も調べた。 【0202】結果および考察 プロドラッグであるガンシクロビル(GCV)の存在下で単純ヘルペス・チミジ
ンキナーゼ(TK)遺伝子を形質導入したマウス多能性骨原性D1間質細胞株と共に
C4-2細胞を共培養した場合、D1またはD1-TK細胞がin vitroにおいてC4-2細胞の
増殖を刺激することが観察された。GCVを添加すると、C4-2細胞数(上部パネル
)および総細胞性タンパク質(下部パネル)の著しい抑制が見られた(図X)。
これらの結果から、C4-2前立腺癌細胞がそれら自体の生存に間質細胞を必要とす
ることが示される。 【0203】 骨形成性細胞株として、D1-TKを単独でまたはC4-2細胞と共に接種し、ヒト前
立腺癌骨格転移に類似するキメラ骨原性前立腺癌を形成した(図XのパネルAおよ
びBを参照:これら図は、それぞれ、無胸腺マウスにおける皮下腫瘍のX線画像
、およびC4-2/D1-TKキメラ腫瘍の代表的な組織形態観察である)。ACVを腹腔内
投与すると、腫瘍の大きさの著しい減少が認められ(図XのパネルAを参照)、
血清PSAの急激な低下が起こった(図XのパネルCを参照)。 【0204】 さらに、Ad-マウスOC-E1aを静脈内投与した場合、骨内にC4-2腫瘍を保有する
SCID/bgマウスにおいて、X線写真および肉眼形態観察の双方による腫瘍後退の
証拠が得られた。図X(パネルA)には、骨内C4-2腫瘍を保有するSCID/bgマウ
スに対する、Ad-マウスOC-E1aアデノウイルス複製可能ベクターの作用が示され
ている。図X(パネルB)には、Ad-マウスOC-E1aアデノウイルス複製可能ベク
ターの不在下での、骨内C4-2腫瘍を保有する対照のSCID/bgマウスが示されてい
る。 【0205】 したがって、複製可能Ad-マウスOC-E1aアデノウイルスベクターは、C4-2腫瘍
を骨内に保有するマウスにおいて、骨間質細胞(例えば、限定するものではない
が、MG-63細胞)およびヒト前立腺C4-2癌細胞の両者を殺傷させる能力において
非常に有効であった。 【0206】 したがって、上記で記載した実験から、前立腺癌細胞株である、PSA分泌型(
限定するものではないが、LNCaP、C4-2、ARCaPなど)または非分泌型(限定する
ものではないが、PC-3、DU145など)のいずれか、ならびに骨(MG-63)および前
立腺(9096F)間質細胞株の増殖が、Ad-OC-E1aによって、ウイルス溶解活性によ
り著しく抑制されることが実証される。 【0207】 本明細書中で述べられている全ての刊行物、特許および特許出願は、参照によ
り、それぞれの刊行物、特許または特許出願がそれぞれ参照により本明細書に組
み入れられると明確に示されているのと同程度に、本明細書に組み入れられる。 【0208】均等物 当業者であれば、ルーチンな実験を用いる程度で、本明細書に記載されている
発明の特定の実施形態の多くの均等物を理解するであろうし、あるいは確認でき
る。そのような等価物は特許請求の範囲により包含されるものとする。 【図面の簡単な説明】 【図1】 293細胞中におけるシャトルベクターpOC-E1aと組換えベクターpJM17の相同組
換えによる、複製可能な5型アデノウイルスAd-OC-E1aの構築。 【図2】 原発性および転移性ヒト前立腺癌検体におけるOCの存在の免疫組織化学的立証
。陽性OC染色が原発性癌関連間質(パネルA)ならびに間質および腫瘍上皮の両
方に(パネルB)検出されたことに注意されたい。陽性免疫染色はリンパ節(パネル
D)および骨(パネルE)転移においても見いだされた。バックグラウンド免疫染色
が対照原発性(パネルC)および骨転移性(パネルF)前立腺癌に見いだされた。 【図3】 複製可能なAd-OC-E1aによるヒト前立腺癌ならびに骨および前立腺の間質細胞
増殖のin vitro抑制。細胞増殖はin vitroでAd-OC-E1a、Ad-CMV-β-galまたはAd
-CMV-PAの存在下で評価した。細胞生存率(%)は試験ウイルス(0.01から5 MOIま
たはpfu/細胞)への感染後3日目に測定した。これらの試験の結果は以下のこと
を示した:(A) Ad-CMV-PAまたはAd-CMV-β-galはC4-2の増殖に影響を及ぼさなか
ったが、Ad-OC-E1aはウイルス濃度依存的にC4-2および293の細胞増殖を抑制した
。Ad-OC-E1aはWHおよびLovo細胞の細胞増殖を抑制するのに効果的でなかった。
なぜなら、WHおよびLovo細胞はOCプロモーター活性およびOC発現を欠くからであ
る。(b) C4-2、LNCaP、PC-3、ARCaPおよびDU-145ヒト前立腺癌細胞株におけるAd
-OC-E1aによって誘導された細胞溶解の効果の比較。強くPSAおよびAR陽性(LNCa
P、C4-2)および陰性(PC-3、DU-145)およびかろうじてPSAおよびAR陽性(ARCaP)
のヒト前立腺癌細胞株がAd-OC-E1aによって誘導される細胞溶解に感受性である
ことに注意されたい。ヒト前立腺および骨繊維芽細胞の両者もまたAd-OC-E1aに
よって誘導される細胞溶解に感受性である。データは平均値の15%以内で標準偏
差を用いて決定された、3回の実験の平均を表わす。 【図4】 Ad-OC-E1aの腫瘍内注射後のPC-3およびLovo腫瘍増殖のin vivoにおける示差的
抑制。1x106個のPC-3またはLovo細胞を無胸腺症ヌードマウスに皮下注射し、4週
間後に腫瘍を担持するマウスに2x109 pfuのAd-OC-E1aまたはAd-CMV-β-galを1回
腫瘍内に投与した。尾静脈からAd-OC-E1a(2x109 pfu)をはPC-3細胞増殖の有意
な抑制を示さなかった。Ad-OC-E1aはPC-3の腫瘍増殖をin vivoで抑制したが、Lo
voのそれは抑制しなかった。 【図5】 骨内にC4-2細胞を注射されたSCID/bgマウスの血清PSA濃度に対する静脈内Ad-O
C-E1aの効果の立証。(a) 1x106個のC4-2細胞を骨内注射された後の治療されてい
ない対照マウスの血清PSA濃度。治療されていないマウス(マウス#1)における血
清PSAの指数関数的な上昇に注意されたい。(b)-(f)(すなわち、マウス#2から#6)
1x106個のC4-2細胞を骨内注射されたマウスにおいて血清PSAの上昇を検出した
後に、尾静脈からAd-OC-E1a(2x109 pfu)を注射されたマウスの血清PSA濃度。
矢印はAd-OC-E1aを静脈内投与した時(何週目か)を示す。全身性Ad-OC-E1aは血
清PSAの急速な減少をもたらし、そして動物の4/5 (80%)が反復されるAd-OC-E1a
治療に顕著に応答した。 【図6】 骨内ヒト前立腺腫瘍異種移植片の増殖を根絶するAd-OC-E1aの全形態的、X線的
および組織病理学的証拠。(a)このパネルは尾静脈からのAd-OC-E1a(2x109 pfu
)の1回の投与が治療したマウスに顕著な腫瘍退行を誘導したことを示している
(左のパネル参照)。(b)Ad-OC-E1aによる前立腺腫瘍退行は、骨格内の前立腺腫瘍
細胞(パネルA)およびPSAを発現するこれらの細胞(パネルB)の外観という組織
病理学的証拠によって支持される。治療した検体においては、いかなる腫瘍細胞
も(パネルC)PSAも(データは掲載していない)骨格中に観察されない。(c)正
常マウスおよびAd-CMV-β-gal(1x109 pfu)に感染したヒト骨のX-gal染色。マ
ウス骨髄腫細胞はAd-CMV-β-gal感染に感受性であるが、マウスの皮質骨はAd感
染に耐性であることに注意されたい(パネルA)。パネルBは、やわらかい寒天上に
外植片として維持された場合、ヒトPC-3前立腺腫瘍はAd-CMV-β-gal感染に感受
性であることを示す。このウイルスに暴露された正常なヒト骨は検出可能なβ-g
al活性をもたらさず、正常なヒト骨細胞はAdベクター感染に耐性であるかもしれ
ないことを示唆している(パネルC)。 【図7】 正常細胞株および腫瘍性ヒト癌細胞株中のビタミンD受容体(VDR)のRT-PCR。図
の左側のレーンはマーカーRNAを表わす。 【図8】 ヒト前立腺癌(C4-2、PC3)、ヒト腎癌(RCC52)、およびヒト骨肉種(MG-63
)細胞株中のビタミンD受容体(VDR)のウエスタンブロット。 【図9】 ヒト・オステオカルシン(hOC) mRNAのRT-PCR。hOC発現に及ぼすビタミンDの効
果を、培養したヒト前立腺癌(C4-2、PC3)、ヒト腎癌(RC52)、ヒト骨肉種(M
G-63)およびヒト移行上皮細胞癌(WH)細胞株を用いて試験した。 【図10】 ヒト腎癌RCC52細胞株に対する複製可能なAd-hOC-E1+ビタミンDのin vitro細
胞傷害性。 【図11】 PC3細胞に対する複製可能なAd-sPSA-E1+ビタミンDの細胞傷害性。 【図12】 DU145細胞に対する複製可能なAd-sPSA-E1+ビタミンDの細胞傷害性。 【図13】 C4-2細胞に対する複製可能なAd-sPSA-E1+ビタミンDの細胞傷害性。 【図14】 PC-3細胞に対する複製可能なAd-hOC-E1+ビタミンDの細胞傷害性。 【図15】 DU-145細胞に対する複製可能なAd-hOC-E1+ビタミンDの細胞傷害性。 【図16】 C4-2細胞に対するAd-hOC-E1+ビタミンDの細胞傷害性。 【図17】 (A) Ad-CMV-PAのRCC52細胞に対する細胞傷害性。(B) Ad-CMV-PAのPC-3細胞に
対する細胞傷害性。(C) Ad-CMV-PAのDU145細胞に対する細胞傷害性。(D) Ad-CMV
-PAのC4-2細胞に対する細胞傷害性。(E)野生型AdベクターのPC-3細胞の増殖に対
する細胞傷害性。(F)野生型AdベクターのRCC52細胞の増殖に対する細胞傷害性。
(G) 野生型AdベクターのC4-2細胞の増殖に対する細胞傷害性。 【図18】 プロドラッグであるガンシクロビル(GCV)の存在下で、単純ヘルペスチミジ
ンキナーゼ(TK)遺伝子によって形質導入したマウス多能性骨原性D1間質細胞株と
共培養したときのC4-2細胞の細胞傷害性。 【図19】 マウス多能性骨原性D1間質細胞株をin vivoで共接種したC4-2細胞の細胞傷害
性。 【図20】 骨内にC4-2腫瘍を担持するSCID/bgマウスにおける腫瘍退行のラジオグラフィ
ー的および全形態的証拠。 【図21】 1370 bpマウス・オステオカルシンプロモーターのヌクレオチド配列(配列番号
1)。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION       [0001]Relationship with related applications   This application is related to co-pending U.S. Provisional Application No. 60 / 191,063, filed March 21, 2000.
Claims the benefit of 35 U.S.C. 119 (e).
The entire text of which is incorporated herein by reference without disclaimer.
And).       [0002]I. Introduction   The present invention relates to targeted therapy using a recombinant vector, particularly an adenovirus vector.
Related. In particular, the present invention relates to adenovirus vectors that conditionally replicate and
About their use. Such adenovirus vectors are tissue-specific and
And the adenoviral vector is capable of selectively replicating in a tumor-restricted manner.
Derived from its own presence and / or a heterologous gene product expressed from the vector
It can provide a therapeutic benefit. More specifically, the invention relates to metastatic cancer (previously
Prostate cancer, brain tumor, ovarian cancer, thyroid cancer, various tumors, osteosarcoma, ocular melanoma, lung cancer and
And breast cancer (including but not limited to)
Methods and compositions related to novel viral vectors that can be used.
In addition, the present invention relates to benign but severe, life-threatening conditions and diseases with calcification.
Disease (including but not limited to benign prostatic hyperplasia (BPH) and atherosclerosis)
) Find use in treatment. These uses of the present invention are primarily for the treatment of metastatic cancer.
In relation to, and then with respect to, treatment of other tissues. However,
There is one treatment modality common to all these uses. That is, osteoca
An adenovirus with a gene essential for replication under the control of a rucine transcription regulatory sequence
Is a systemic administration of       [0003]   Transcription regulatory sequences used with the adenovirus vectors of the invention are essential for replication.
Selective adenovirus gene expression in a tissue-specific and tumor-specific manner
Can be led to. Thus, transcriptional regulation used with viral vectors
Due to the tissue specificity of the sequence, the viral vector of the present invention is suitable for injection into target tissues, etc.
Not only when administered more directly, but also systemically by intravenous administration, oral administration, etc.
It is also an effective therapeutic agent when used. Because gene expression is restricted to specific cell types
Because it is localized.       [0004]II. Background of the Invention A. Cancer therapy   Bone carcinoma, a bone cancer that mainly affects teenagers and young adults,
Hit about 2100 people each year in the United States (Boring, C.C., Squires, T.S., Ton
g, T. and Montgomery, S., Cancer Statistics, 1994, CA Cancer J. Clin.,
44; 7-26, 1994). This malignancy accounts for about 5% of all childhood malignancies and
Accounts for 60% of childhood malignant bone tumors [Hudson, M., Jaffe, M.R., and Jaffe, N.,
Bone bone meat type: treatment strategies, outcomes and prognostic factors derived from 10 years of experience (Pedia
tric osteosarcoma: therapeutic strategies, results, and prognostic actor
s derived from a 10-year experience), J. Clin.Oncol., 8: 1988-1997, 1990
]. Thorough surgical resection of the primary tumor and aggressive adjuvant chemotherapy
Even so, the overall 2-year metastasis-free survival rate is only 66%. Patients with this disease
More than 30% of patients develop lung metastases within one year [Link, M.P., Goorin, A.M., Mixer, A
.W., Link, M.P., Goorin, A.M., Miser, A.W., Green, A.A., Pratt, C.H., Be
lasco, J.B., Pritchard, J., Malpas, J.S., Baker, A.R., Kirkpatrick, J.A.
, Ayala, A.O., Schuster, J.J., Abelson, H.T., Simone, J.V. and Vietti,
T.J., "Adjuvant for relapse-free survival in patients with osteosarcoma in the limbs.
The effect of adjuvant chemotherapy on relapse-fr
ee survival in patients with osteosarcoma of the extremeity), N. Engl. J
Med, 314: 1600-1602, 1991; Goorin, A.M., Perez-Atayde, A., Gebbhardt,
M. et al., High weekly doses of methotrexate and doxorubicin for bone and meat species: th
e Dunn-Farber Cancer Institute / The Children's Hospotal Study III (Weekly
high-dose methotrexate and doxorubicin: the Dunn-Farber Cancer Institute /
The Children's Hospotal-Study III), J. Clin. Oncol., 5: 1178-1184, 1987
]. Changes in adjuvant chemotherapy [Kane, M.J., "Advanced soft tissue and bone
Chemotherapy of advanced soft tissue and osteosarcoma,
 Semin. Oncol., 16: 297-304, 1989]
Survival rates have not changed significantly over the past decade.       [0005]   Prostate cancer often metastasizes to lymph nodes and bones and is the second leading cause of cancer death in North American men.
(Landis, S.H., Murray, T., Bolden, S. and Wingo,
P.A., Cancer Statistics 1998. CA Cancer J. Clin., 48: 6, 1998). Prostate cancer
Standard front-line treatment for metastases will eventually result in limited response to chemotherapy
Therefore, recurrence always occurs, but it is androgen deprivation therapy that slows the progression of the disease [K
antoff, P.W., Halabi, S., Conaway, M., Picus, J., Kirshner, J., Hars, V.
, Trump, D., Winer, E.P. and Vogelzang, N.J.
In the presence or absence of mitozantrone in men with
Thizon: Results of the Cancer and Leukocyte Group B 9182 Study "(Hydrocortizone with or
without mitoxantrone in men with hormone-refractory prostate cancer: res
ults of the Cancer and Leukemia Group B 9182 study), J. Clin.Oncol., 17
: 2506, 1999]. About 12 patients with androgen-independent progression
Died within months [Kantoff, P.W., Halabi, S., Conaway, M., Picus, J., Ki
rshner, J., Hars, V., Trump, D., Winer, E.P. and Vogelzang, N.J.
Presence or absence of mitozantrone in men with lemon-refractory prostate cancer
Hydrocortisone in the Presence: Results of the Cancer and Leukocyte Group B 9182 Study "(
Hydrocortizone with or without mitoxantrone in men with hormone-refracto
ry prostate cancer: results of the Cancer and Leukemia Group B 9182 stud
y), J. Clin. Oncol., 17: 2506, 1999]. Androgen refractory prostate cancer
Among the various treatment options for therapy are gene therapies that use: sand
In other words, tumor suppressors [Ko, S.C., Gotoh, A., Thalmann, G.N., Zhau, H.E.,
Johnston, D.A., Zhang, W.W., Kao, C. and Chung, L.W.K., "Androgen Non-
Using recombinant p53 adenovirus in a dependent metastatic human prostate cancer model
Child therapy '' (Molecular therapy with recombinant p53 adenovirus in an androge
n-independent, metastatic human prostate cancer model), Hum. Gene Ther.,
 7: 1683, 1996], immunomodulators [Sanda, M.G., Ayyagari, S.R., Jaffee,
E.M., Epstein, J.I., Clift, S.L., Cohen, L.K., Dranoff, G., Pardoll, D.M
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Demonstration of a rational strategy for human prostate
 cancer gene therapy), J. Urol., 151: 622, 1994], and a toxic gene [Gotoh
, A., Ko, S.C., Shirakawa, T., Cheon, J., Kao, C., Miyamoto, T., Gardner
, T.A., Ho, L.J., Cleutjens, C.B., Trapman, J., Graham, F.L. and Chung,
 L.W.K., "Prostate specific antigen pro for androgen-independent human prostate cancer.
Development of prostate-specific anti-motor
gen promoter-based gene therapy for androgen-independent human prostate
cancer), J. Urol., 160: 220, 1998; Eastham, J.A., Chen, S.H., Sehgel, L.
, Yang, G., Timme, T.L., Hall, S.J., Woo, S.L. and Thompson, T.C., "Previous
Prostate cancer gene therapy: simple perpesui in mouse and human prostate cancer models
Ruth thymidine kinase gene transfer followed by ganciclovir '' (Prostat
e cancer gene therapy: herpes simplex virus thymidine kinase gene transd
auction followed by ganciclovir in mouse and human prostate cancer models
), Hum. Gene Ther., 7: 515, 1996; Koeneman, K.S., Kao, C., Ko, S.C., Yang.
, L., Wada Y., Kallmes, D.A., Gillenwater, J.Y., Zhau, H.E., Chung, L.W.
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C., Kao, C., Shirakawa, S., Cheon, J. Gotoh, A., Wu, T.T., Sikes, R.A.,
Zhau, H.E., Cui, Q., Balian, G. and Chung, L.W.K., "
Use of stromal-epithelial interactions and genes for prostate cancer and osteosarcoma metastasis
Exploiting stromal-epithelial interaction for m
odel development and new strategies of gene therapy for prostate cancer
and osteosarcoma metastasis), Gene Ther. Mol. Biol., 2:41, 1998].
Treatment.       [0006]   For treatment with virulence genes, p53 and herpes simplex virus thymidine
Several therapeutic genes, including kinases, have been applied to cancer gene therapy with limited success
I only keep it. The main problem is the current viral vectors and delivery methods
Associated with inefficient gene transfer rates that can be achieved by This difficulty
Ability to propagate into viral vector, which is a target vehicle, and to infect other target cells
Can be overcome by giving them the ability to As a result, virus vector propagation
Thus, the desired recombinant gene construct can be transferred from a limited number of transduced cells to neighboring cells.
Will be delivered. Theoretically, if one cell in a tumor nodule is infected
The virus replicates in the cells to infect more nearby tumor cells.
Will produce a luz. This growth will continue until all tumor nodules are eradicated
U. However, virus replication needs to be controlled so that normal tissue is not compromised.
is there.       [0007]   Use of tissue-specific promoters to deliver therapeutic toxic genes to tumor cells
The concept of being expressed is well-recognized. This approach is
If mediated gene delivery results in infection of nearby normal cells,
The toxic effects of therapeutic genes on cells could be reduced. For example,
Use of albumin or α-fetoprotein to target patome cells [
Kuriyama, S., Yoshikawa, M, Ishizaka, S., Taujli, T., Ikenaka, K., Kagaw
a, T., Morita, N. and Mikoshiba, K.
Useful for gene therapy targeting hepatome using liver-specific promoter
A potential approach for gene therapy targeting hepatom
a using a liver-specific promoter on a retroviral vector), Cell Struct.
Punct., 16: 503-510, 1991], Bone morphology on the brain to target glioma cells
Use of metamorphic protein promoters [Shimizu, K. "Using brain-specific promoters"
Gene Therapy for Malignant Gliomas: Its Effectiveness and Basic Research "(Selective g
ene therapy of malignant glioma using brain-specific promoters; its effi
cacy and basic investigation), Nippon Rinsho 52: 3053-3058, 1994], black
Use of the tyrosinase promoter to kill tumor cells [Vile, R.G., Nelson, J.A.
., Castleden, S., Chong, H. and Hart, I.R., "Tissue-specific expression of the HSVtk gene.
`` Immune components are involved in systemic gene therapy for melanoma in mice using the present '' (Systemic ge
ne therapy of murine melanoma using tissue specific expression of the HS
Vkt gene involves an immune component), Cancer Res., 54: 6228-6234, 1994
], And use of the carcinoembryonic antigen promoter on gastric cancer cells [Tanaka, T., Kana
i, F., Okabe, S., Yoshida, Y., Wakimoto, H., Hamada, H., Shiratori, Y.,
Lan, K-H., Ishitobi, M. and Omata, M. "Human gastric cancer cells producing carcinoembryonic antigen.
Adenovirus-mediated prodrug gene therapy for vesicles in vitro "(Adenovirus-
mediated prodrug gene therapy for carcinoembryonic antigen-producing hum
an gastric carcinoma cells in vitro), Cancer Res., 46: 1341-1345, 1996]
Is included. The most studied therapeutic gene to date is simple perpesui
Lus TK gene. Herpes simplex virus TK is dividing the prodrug ACV,
Transforms into a phosphorylated form that is toxic to the cells of the cell [Moolten, F.L.
Tumor Chemosensitivity Conferred by the Herpes Thymidine Kinase Gene: General
Tumor chemosensitivity conferred by inserted
herpes thymidine kinase genes; paradigm for a prospective cancer control
 strategy), Cancer Res., 46: 5276-5281, 1986]. Essential for successful treatment
Confer cytotoxicity to nearby non-transduced cells by the `` bystander ''
Effect; delivering and expressing a suicide gene to any tumor cell in the body.
Instead, it can achieve effective killing of tumor cells. Recently, this appro
Has been shown to be effective in causing regression in many solid tumors. It
These solid tumors include metastatic colon cancer in rat liver [Chen, S.II., Chen, X.H.
L., Wang, Y., Kosal, K.E., Finegold, J.J., Rich, S.S. and Woo, S.L.C.,
`` In vivo combination gene therapy for liver metastasis of colon cancer ''
rapy for liver metastasis of colon carcinoma in vivo), Proc. Natl. Acad
. Sci. USA 92: 2577-2581, 1995], gastric cancer [Tanaka, T., Kanai, F., Okabe, S., Y
oshida, Y., Wakimoto, H., Hamada, H., Shiratori, Y., Lan, K-H., Ishitobi
, M. and Omata, M. "In vitro for human gastric cancer cells producing carcinoembryonic antigen"
Adenovirus-mediated prodrug g
ene therapy for carcinoembryonic antigen-producing human gastric carcino
ma cells in vitro), Cancer Res., 46: 1341-1345, 1996], and malignant mesothelioma [
Smythe, W.R., Hwang, B.S., Elshami, A.A., Amin, K.M., Eck, S., Davidson,
 B.L., Wilson, J.M., Kaiser, L.R. and Albelda, S.M.
Experimental human mesothelioma using adenovirus transfer of the midin kinase gene.
Treatment '' (Treatment of experimental human mesothelioma using adenovirus tra
nsfer of the herpes simplex thymidine kinase gene), Ann.Surg., 222: 78-8
6, 1995].       [0008]   For replicable vectors, normal tissue is compromised during gene therapy
Conditionally based on the assumption that virus replication must be controlled
Several adenoviruses that can be produced have been developed. For example, adenovirus
ONYX-015 replicates only in p53-deficient tumor cells (Heise, C.C. et al., Cancer Gene The
r. 6: 499-504 (1999), the entire disclosure of which is incorporated herein by reference).
. Thus, another recent therapy for the treatment of androgen-refractory prostate cancer is
Its replication is conditioned by tissue-specific promoters such as gland-specific antigen (PSA)
Gene therapy using a replicable adenovirus (Ad) [Rodrigez, R
., Schuur, E.R., Lim, H.Y., Henderson, G.A., Simons, J.W. and Henderson
, D.R., "Attenuated Replicatable Adenovirus for Prostate (ARCA) CN706: Prostate-Specific Antigen
Prostate attenuated replicati
on competent adenovirus (ARCA) CN706: a selective cytotoxic for prostate
 specific antigen-positive prostate cancer cells), Cancer Res., 57: 2559
, 1997; Yu, D-.C., Sakamoto, G.T. and Henderson, D.R.
Of transcriptional regulatory sequences for adenosine 2 and attenuated replicable adenovirus for the treatment of prostate cancer
Lus their use in the construction of the calydon virus 764 '' (Ident
ification of the transcriptional regulatory sequences of human kallikrei
n 2 and their use in the construction of calydon virus 764, an attenuate
d replication competent adenovirus for prostate cancer therapy), Cancer
Res., 59: 1948, 1999; Yu, D-.C., Chen, Y., Seng, M., Dilley, J. and Her.
derson, D.R. "Addition of the adenovirus type 5 E3 region is due to the
To eliminate the prostate tumor xenograft. '' (The addition of adenovi
rus type 5 region E3 enables calydon virus 787 to eliminate distant pros
tate tumor xenografts), Cancer Res., 59: 4200, 1999].
Incorporated herein by reference). But these replicable adenoviruses
Can only replicate in cells that express PSA.       [0009]   Osteocalci, a non-collagenous Gla protein specifically produced in osteoblasts
(OC) is synthesized, secreted, and deposited during bone calcification [Price, P.A.
Vitamin K-dependent formation of A protein (osteocalcin) and its function "(Vit
amin-K dependent formation of bone GLA protein (osteocalcin) and its fun
ction), Vitam. Horm., 42: 65-108, 1985]. Recent studies have focused on OC immune system chemistry
Staining was performed on primary and chondroblastic osteosarcoma specimens and 7
Shows that 5 of 5 fibroblastic osteosarcomas were positive
[Park, Y.K., Yung, M.H., Kim, Y.W. and Park, H.R.
Osteocalcin expression: in situ hybridization and immune organization
`` Osteocalcin expression in primary bone tumors: in situ hybrid
ization and immunohistochemical study), J. Korean Med.Sci., 10: 268-273,
 1995]. In addition, OC activity was detected in a wide range of human tumors. This is
Clinical evidence that human tumors showed calcification characteristics in both primary and distant metastases
Consistent with observation. Osteocalcin expression is a disease associated with calcium deposition.
Tissues such as, but not limited to, benign prostatic hyperplasia (BPH), cancer and
Atherosclerosis, etc. (see published International Application No. WO 98/313376).
I want to. The entire disclosure of this application is incorporated herein by reference).       [0010]   The osteocalcin (OC) promoter is used in both rat and human osteosarcoma cells.
Has been shown to be very effective in directing reporter gene transcription in strains
(Ward, W. et al., J. Clin.Oncol. 1994, 12: 1849-1858; Ducy P. et al., Molecular
and Cellular Biology, 1995, 15: 1858-1869; see entire disclosure of these references.
Which is incorporated herein by reference). In the study of transgenic mice, males
The activity of the theocalcin promoter was also shown to be osteoblast-specific. OC
Motors are several species-specific and mutually overlapping regulatory elements.
Heinrichs, A.A., Banerjee, C., Bortell, R., Owen, T.A., S
tein, J.L., Stein, G.S. and Lian, J.B.
Two contiguous elements in the promoter that may confer species-specific regulation
Identification and characterization of two pr
oximal elements in the rat osteocalcin gene promoter that may confer spe
cies-specific regulation), J. Cell. Biochem., 53: 240, 1993]. "Osteo
Calcine box '' is homeobox MSX protein, AP1, AP2, NF-1,
Factors such as ruscor enhancer, c-AMP, and vitamin D and glucocorti
Contains sites for binding to the coid receptor [Heinrichs, A.A., Banerjee, C., Bo
rtell, R., Owen, T.A., Stein, J.L., Stein, G.S. and Lian, J.B.
・ Can provide species-specific regulation of osteocalcin gene promoter
Identification and Characterization of Two Neighboring Neighboring Elements ''
racterization of two proximal elements in the rat osteocalci n gene promoter that may confer species-specific regulation), J. Cell. B
iochem., 53: 240, 1993; Hoffmann, H.M., Beumer, T.L., Rahman, S., McCabe,
 L.R., Benerjee, C., Aslam, F., Tiro, J.A., Wijnen, A.F.V., Stein, J.L.,
 Stein, G.S. and Lian, J.B., "Bone tissue-specific transcription of the osteocalcin gene.
: Activator osteoblast-specific complex and suppressor binding to OC box
-The role of Hox protein '' (Bone tissue specific transcription of the osteoc
alcin gene: role of an activator osteoblast-specific complex, and suppre
ssor Hox proteins that bind the OC box), J. Cell Biochem., 61: 310, 1996;
 Towler, D.A., Rutledge, S.J. and Rodan, G.A., "Msx-2 / Hox 8.1: Rat
Transcriptional regulator of osteocalcin promoter '' (Msx-2 / Hox 8.1: a transcript
ional regulator of the rat osteocalcin promoter), Mol.Endocrinol., 8:14
84, 1994; Liu, M. and Freedman, L.P. "Vitamin D3 receptors and other non-receptor translocations.
Transcriptional synergism between the vitam
in D3 receptor and other nonreceptor transcription factors), Mol.Endocr
inol., 8: 1593, 1994; Sneddon, W.B., Bogado, C.E., Kiernan, M.S. and Dem.
ay, M.B., "Downstream from the vitamin D response element of the rat osteocalcin gene.
Are required for ligand-dependent transcriptional activity "(DNA sequences downstream
 from the vitamin D response element of the rat osteocalcin gene are req
uired for ligand-dependent transactivation), Mol.Endocrinol., 11: 210, 1
997; Sneddon, W.B. and Demay, M.B., `` 1,25 of the rat osteocalcin gene.
Of enhancers required for D-dihydroxyvitamin D3-dependent transcriptional activity
Ke '' (Characterization of an enhancer required for 1,25-dihydroxyvitamin
D3-dependent transactivation of the rat osteocalcin gene), J. Cell Bioch
em., 73: 400, 1999]. The osteoblast-specific cis-acting element OSE2 is
Binds to the transcriptional activator Osf2 / Cbfa1 [Ducy, P., Zhang, R., Ge
offroy, V., Ridall, A.L. and Karsenty, G., "Osf2 / Cbfa1: Osteoblast differentiation
Transcriptional activator '' (Osf2 / Cbfa1: a transcriptional activation of osteobl
ast differentiation), Cell, 89: 747,1997]. Li YP are human osteocalci
A sequence located in the first exon of an inducible gene has a differentiation-related
-Element (OSE). After deleting the area from -3 to +51,
Osteocalcin can be transcribed in UMR-106 cells and growing normal osteoblasts
Functioned. Site-directed mutagenesis of this region resulted in a 7 bp sequence (TGGCCCT) (+29
(+35) were critical for silencer function (Li YP et al.,
Nucleic Acids Res. December 25, 1995; 23 (24): 5064-72;
Incorporated herein by reference).       [0011]   The mouse OC promoter has an additional OSE1 cis-acting element but [Ducy,
 P. and Karsenty, G., "Two distinct osteoblast-specific cis-acting elements
Regulates mouse osteocalcin gene expression '' (Two distinct osteoblast
-specific cis-acting elements control expression of a mouse osteocalcin
gene), Mol. Cell. Biol., 15: 1858, 1995], a non-functional vitamin D-responsive element.
[Heinrichs, A.A., Banerjee, C., Bortell, R., Owen, T.A., Ste.
in, J.L., Stein, G.S. and Lian, J.B., "The Rat Osteocalcin Gene Map.
Two adjacent elements in the lomomotor that may confer species-specific regulation
Identification and characterization of two prox
imal elements in the rat osteocalcin gene promoter that may confer speci
es-specific regulation), J. Cell. Biochem., 53: 240, 1993]. Rat male
For the theeocalcin regulatory sequence, previous studies have shown that the intron sequence TTTCTTT (+11
8 to +124) is an osteoblast cell lineage that interacts with
Mediates transcriptional repression of osteocalcin-CAT fusion gene in human cells
Is shown. Further analysis of the intron sequence will require a second silencer within this region.
-The motif was identified. Two copies of the CCTCCT motif are rat osteocal
Located in the first intron of the syngene (+106 to +111 and +135 to +140)
They inhibited the transcription of the osteocalcin-CAT fusion gene in rat osteosarcoma cells.
(Kearns, A.E. et al., Endocrinology 1999 Sep: 140 (9): 412
0-6; the entire contents of this document are incorporated herein by reference). Rat Oste
The sequence located 3 'to the vitamin D response element (VDRE) in the ocarcin gene is
Activates osteocalcin-CAT (OC-CAT) fusion gene transcription by 1,25 (OH) 2D3
Contains the essential GGTTTGG motif (-420 to -414). Sneddon, W.B.
The VDR-dependent transcriptional activity of the steocalcin gene is not only VDRE (-456 to -442)
, -430 to -414 were also required. Interact with these arrays
Acting proteins promote transcription in a manner that is independent of both position and orientation
(Sheddon, W.B. et al., J. Cell Biochem. Jun. 1, 1999: 73 (3): 400
-7; the entire contents of this document are incorporated herein by reference).       [0012]   In the case of atherosclerosis, this calcification disease process surrounds the active blood vessels
Although osteocalcin expression is associated with the formation of atherosclerotic plaques,
Increase. Often, overexpression of OC in these tissues
With increased deposition. Jie et al., Calcified Tissue Intl. 59: 352-356 (1996) and J.
ie et al., Atherosclerosis 116: 117-123 (1995). Balica et al., Circulation 95: 1954-
See also 1960 (1997).       [0013]   US Patent No. 5,772,993, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
And in a co-published publication, a recombination involving the TK gene under the control of the OC promoter
Adenoviruses, when supplemented with the prodrug ACV,
Intralesional injection was shown to be able to suppress bone meat growth in both models
(Cheon, J. et al., Cancer Gene Therapy, 1997; 4: 359-365 and Ko., S.C. et al., Canc.
er Research, 1996; 56: 4614-4619). Toxic inheritance driven by the OC promoter
Offspring, or herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-TK),
And in human prostate cancer cells when injected intratumorally at the site of skeletal metastasis of prostate cancer
(Unpublished observations) [Koeneman, K.S., Kao, C., Ko, S.
C., Yang, L., Wada Y., Kallmes, D.A., Gillenwater, J.Y., Zhau, H.E., Chu
ng, L.W.K. and Gardner, T.A., "Osteocalcin for prostate cancer bone metastasis.
Osteocalcin directed gene therapy for prost
ate cancer born metastasis), World J. Urol., 18: 102, 2000]. In addition, arteries
For the treatment of sclerosis, an excess of OC around the formed atherosclerotic plaque
Expression and concomitant calcification is useful for Ad-OC-TK-mediated gene therapy. Depending on the case
Administration of this therapeutic agent in combination with administration of ACV
It provides gene therapy to regress and effective treatment of arteriosclerosis. Ad-OC-TK is bone meat
Animals are administered by intravenous route of administration for the treatment of seed lung metastases [Shirakawa, T., Ko, S.
C., Gardner, T.A., Cheon, J., Miyamoto, T., Gotoh, A., Chung, L.W.K.
And Kao, C. "Using toxic gene therapy based on the osteocalcin promoter for intravenous injection.
In vivo suppression of osteosarcoma pulm
onary metastasis with intravenous osteocalcin promoter-based toxic gene
therapy), Cancer Gene Ther., 5: 274, 1998], and the sera of treated patients.
Primary and metastatic prostate cancer despite adenovirus detection in
(Eg bone and lymph nodes) by intratumoral administration [Koeneman, K.S., Kao, C., Ko
, S.C., Yang, L., Wada Y., Kallmes, D.A., Gillenwater, J.Y., Zhau, H.E.,
 Chung, L.W.K. and Gardner, T.A., "Osteocal for prostate cancer bone metastasis.
Osteocalcin directed gene therapy for p
rostate cancer bone metastasis), World J. Urol., 18: 102, 2000] Safe administration
can do. In fact, the safety of Ad-OC-TK is that general-purpose promoters
Another Adenovirus Virulence Inheritance Where Cytomegalovirus (CMV) Is Used
Much better than the security of child Ad-CMV-TK. Ad-CMV-TK and prodrug
75% of animals died from an intravenous ganciclovir (GCV), but Ad-OC-
None of the animals treated with TK / GCV died from the treatment [Shirakawa, T. et al.
, Ko, S.C., Gardner, T.A., Cheon, J., Miyamoto, T., Gotoh, A., Chung, L.
W.K. and Kao, C. "Toxic genes based on the osteocalcin promoter for intravenous injection.
In vivo suppression of osteosarcoma lung metastasis using therapy ''
oma pulmonary metastasis with intravenous osteocalcin promoter-based tox
ic gene therapy), Cancer Gene Ther., 5: 274, 1998; Brand, K., Arnold, W.,
 Bartels, T., Lieber, A., Kay, M.A., Strauss, M. and Dorken, B., `` HSV-t
k / GCV Approach and Liver-Related Toxicity of Adenovirus Vectors "(Liver-asso
ciated toxicity of the HSV-tk / GCV approach and adenoviral vectors), Canc
er Gene Ther., 4: 9, 1997]. Despite the advantage of Ad-OC-TK over Ad-CMV-TK
Need for more therapeutically effective adenovirus vectors for cancer therapy
I have.       [0014]   Thus, in view of the above, androgen receptor and PS in prostate tumor cells
Novel tissue-specific and tumors for cancer treatment that can replicate regardless of A status
The development of limited adenovirus vectors represents a significant advance in the area of cancer treatment
Will taste. The present invention relates to osteocalcin promoter activity and E1a
Ad-OC-E1a, another conditionally replicable adenovirus based on the gene product
Is pointed. This Ad-OC-E1a adenovirus is osteocalcin promoter
Can replicate only in cells that support
Can be broken. Such cells include prostate cancer, brain tumor, ovarian cancer,
Cancerous cells of thyroid cancer, osteosarcoma, ocular melanoma, lung cancer, breast cancer, and the like. The present invention
Also includes, but is not limited to, benign prostate hyperplasia (BPH) and atherosclerosis
Find use in the treatment of diseases with no calcification.       [0015]III. Summary of the Invention   The present invention relates to metastatic cancer (prostate cancer, brain tumor, ovarian cancer, thyroid cancer, various tumors, bone tumors,
Treats flesh, ocular melanoma, lung cancer, and breast cancer)
Related to novel viral vectors that can be used as therapeutics for cancer
About things. In addition, the present invention relates to benign but severe and life-threatening conditions and stones.
Diseases associated with ash (including but not limited to benign prostatic hyperplasia (BPH) and atherosclerosis)
It finds use in (but not limited to) treatment. The present invention further provides the use of the above therapeutic composition.
About new ways.       [0016]   The present invention has been constructed using the osteocalcin transcription regulatory sequences described herein.
Adenovirus vectors integrate the expression of adenovirus genes essential for replication.
The fact that it can be selectively extracted in a tissue-specific and tumor-limited manner
Based on the division. The present invention further provides that such adenoviral vectors
Prostate cancer, brain tumor, ovarian cancer, thyroid cancer, osteosarcoma, ocular melanoma, lung cancer, breast cancer, and
Stones including but not limited to benign prostatic hyperplasia (BPH) and atherosclerosis
Partially due to the discovery that it can be used as a therapeutic to treat diseases associated with incineration
Is based on Thus, the osteotype used with the adenovirus vector
Due to the tissue specificity and tumor specificity of the calcine transcription regulatory sequence, the adenovirus
Of the adenovirus gene and / or heterologous nucleotide sequence essential for replication
Tumors by using osteocalcin transcriptional regulatory sequences to allow tissue-specific expression
It can be administered in a limited and tissue-specific manner. Such osteooka
Examples of rucine transcription regulatory sequences are osteoblast cell lines and diseased tissue with calcification (eg,
(Eg, benign prostatic hyperplasia (BPH) and atherosclerosis)
Osteocalcin promoter. Therefore, osteocalcin transcriptional tone
Adenovirus vectors constructed using essential genes under the control of knot sequences
Can be expressed effectively and specifically in targeted cells and tissues
, Which results in non-osteoblasts and non-cancerous or non-atherosclerotic cells
Side effects of virus expression can be minimized.       [0017]   Additionally, osteocalcin transcription regulation used with adenovirus vectors
Due to the tissue specificity of the sequence, the viral vector of the present invention can be directly applied by injection, etc.
If administered systemically by intravenous administration, oral administration, etc.
In any case, it is an effective therapeutic agent. Because gene expression is specific to osteoblasts and stones
Diseased tissue with ash (eg, benign prostatic hyperplasia (BPH), cancer and atherosclerosis, etc.
), And is localized.       [0018]   In one embodiment, the invention provides transcription control of an osteocalcin transcription regulatory sequence.
Adenovirus vectors containing adenoviruses with underlying essential genes
Offer. This osteocalcin transcription regulatory sequence is an osteocalcin transcription regulatory sequence.
Cells that function (eg, prostate cancer cells, prostate stromal cells, pericytes,
Refractory cancer-related osteoblasts and do not express PSA or androgen receptor (AR)
Mediate gene expression specific to prostate cancer and related bone stromal cells)
Can be. The osteocalcin transcription regulatory sequence, wherein the sequence is osteocalcin
Osteocalcin inheritance should be able to mediate gene expression specific to expressing cells
A promoter and / or enhancer or enhancer from a child
Sequence can be included. In one embodiment, osteocalcin transcription
The regulatory sequences include a promoter from the osteocalcin gene. One embodiment
In, the osteocalcin transcription control sequence is an element derived from the osteocalcin gene.
Includes sequences similar to enhancers or enhancers. In one embodiment
Indicates that the osteocalcin transcription regulatory sequence is a promoter derived from the osteocalcin gene.
-And enhancers from osteocalcin gene or similar to enhancers
Included sequence. In one embodiment, the osteocalcin transcription regulatory sequence is
Cells that allow osteocalcin transcription regulatory sequences to function (eg, osteocalcin
Transcriptionally active in expressing cells, etc.).       [0019]   In certain embodiments, the osteocalcin transcription regulatory sequence is the sequence shown in FIG.
Contains the 1,370 bp nucleotide sequence of No. 1. In certain embodiments, osteocal
Syn transcription regulatory sequences can be found in osteocalcin-producing cells (eg, PSA or andro).
Prostate cancer cells, prostate stromal cells, perivascular cells,
Cancer-related osteoblasts, and prostate cancer and related bone stromal cells, etc.)
A portion of SEQ ID NO: 1 capable of mediating cell-specific transcription. Another implementation
In some embodiments, the osteocalcin transcriptional regulatory sequence is a osteocalcin gene inversion.
A sequence from about -290 to about +30 based on the transcription start site (approximately 141
454 to about 454th nucleotide). In another embodiment, osteo
The calsin transcription regulatory sequence is based on the osteocalcin gene transcription start site.
A sequence from -250 to about +30 (nucleotides from about 1 to about 454 of SEQ ID NO: 1)
C). In another embodiment, the osteocalcin transcription regulatory sequence is non-male.
Transcription of the osteocalcin gene linked by the theocalcin promoter
About -236 to about -223 sequences and / or about -140 to about
-117 (from about position 191 to about position 204 of SEQ ID NO: 1, and / or
Or about nucleotides 286 to 310). Yet another implementation
In some embodiments, the osteocalcin transcription control sequence is about the first of each of SEQ ID NO: 1.
From about 1 to about 150, from about 1 to about 200, about 1
From the 250th, from the 1st to the 300th, from the 1st to the 350th
From about 1 to about 400, from about 1 to about 450, from about 1 to about 500
, From about 1 to about 550, from about 1 to about 600, about 1
From about 1 to about 700, from about 1 to about 750, about 1
From the 1st to the 900th, from the 1st to the 850th, from the 1st to the 900th
From about 1 to about 950, from about 1 to about 1000, from about 1 to about 10
Up to 50th, from about 1st to about 1100th, from about 1st to about 1150th, about 1st
From the eyes to the 1200th, from the 1st to the 1250th, from the 1st to the 1300th
, From about 1 to about 1350, and from about 1 to about 1370
Includes nucleotide sequence consisting of tide. In each embodiment, osteocalcin transcription regulation
A sequence is a transcription regulatory sequence, i.e., an element that allows the osteocalcin transcription regulatory sequence to function.
Vesicles (eg, prostate cancer cells that do not express PSA or the androgen receptor (AR),
Prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-associated osteoblasts, and prostate cancer and
Transcription regulatory sequences capable of effecting transcription in associated bone stromal cells, etc.)
Is done.       [0020]   In some embodiments, the osteocalcin transcription regulatory sequence is human, mouse,
Sequence of rat or rat origin. In some embodiments, the mouse
Or rat osteocalcin transcriptional regulatory sequence is prostate-specific in humans
It is possible to mediate offspring expression.       [0021]   In some embodiments, under the control of an osteocalcin transcription regulatory sequence.
Adenovirus genes, such as those essential for viral replication, are cytotoxic
Directly or indirectly. In one embodiment, the adenovirus
Genes are early genes. In another embodiment, the early gene is E1A.
is there. In another embodiment, the early gene is E1B. Yet another implementation
In one embodiment, both E1A and E1B regulate transcription of the osteocalcin transcription regulatory sequence.
Below. In another embodiment, the adenovirus gene essential for replication is late.
Is a gene. In various embodiments, the late gene is L1, L2, L3, L4 or
Is L5.       [0022]   In another embodiment, the osteocalcin transcription regulatory sequence is under transcriptional control
An adenovirus vector containing an adenovirus gene contains at least one additional
At least one osteocalcin-specific transcription regulatory sequence under the transcriptional control of
Contains additional adenovirus genes. In one embodiment, the composition is
Of adenovirus. In one embodiment, the composition is pharmaceutically acceptable
Further comprising an excipient. In one embodiment, the at least one
Consists of a second osteocalcin-specific transcription regulatory sequence
Is an array. In one embodiment, the at least one additional osteo
The calcine transcription regulatory sequence is different from the sequence of the first osteocalcin transcription regulatory sequence.
You can have an array that In one embodiment, the at least one
Osteocalcin-specific transcription regulatory sequence consists of an osteocalcin transcription regulatory sequence.
Including.       [0023]   In other embodiments, the adenovirus vector contains a heterologous gene or a transgene.
The gene may further comprise a gene, wherein the heterologous gene or transgene is
It is under the transcriptional control of an osteocalcin transcription regulatory sequence. In one embodiment,
The heterologous gene is, for example, a luciferase reporter gene or β-galactosida.
Reporter genes, such as a reporter gene. In one embodiment
Is a gene that is conditionally required for cell survival. Several
In embodiments, the transgene is a cytotoxic gene.       [0024]   In another embodiment, a method for treating metastatic cancer in an individual is provided.
. In this method, the adenovirus gene regulates the transcription of the osteocalcin transcription regulatory sequence.
Administering to the individual an effective amount of the adenovirus vector under control,
Here, the above metastatic cancer is prostate cancer, brain tumor, ovarian cancer, thyroid cancer, osteosarcoma, ocular melanoma
, Lung cancer or breast cancer. In another embodiment, treating metastatic cancer in an individual
A method is provided for treating osteocalcin conversion of an adenovirus gene.
Administer an effective amount of an adenovirus vector under transcriptional control of a transcript regulatory sequence to an individual
Wherein said metastatic cancer is prostate cancer, wherein said prostate cancer cells,
Prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-associated osteoblasts, and related bone stromal cells
The vesicle does not express PSA or the androgen receptor (AR).       [0025]   In one embodiment, the adenovirus gene is essential for virus replication
Is the gene. In one embodiment, the adenovirus gene is in the early stage.
It is a messenger. In one embodiment, the adenovirus gene is E1A.
In one embodiment, the adenovirus gene is E1B. One implementation
In one embodiment, the osteocalcin transcription regulatory sequence is derived from an osteocalcin gene.
Includes native enhancers or sequences similar to enhancers. In one embodiment
In the above, the osteocalcin transcription regulatory sequence is derived from the osteocalcin gene.
Includes promoter. In one embodiment, the osteocalcin transcription control
The knot sequence is a promoter derived from the osteocalcin gene and the osteocalcin gene.
Includes enhancers or sequences similar to enhancers from the gene. One implementation
In an embodiment, the adenovirus has at least one additional transcription regulatory sequence.
Includes additional adenovirus genes under transcriptional control. In one embodiment
In some embodiments, the second transcription control sequence comprises an osteocalcin transcription control sequence. One implementation
In a form, the additional adenovirus gene is a gene essential for viral replication.
I am a child. In one embodiment, the additional adenovirus gene is an early adenovirus gene.
Is a gene. In one embodiment, the additional adenovirus gene is E
1A. In one embodiment, the additional adenovirus gene is E1B.
is there. In one embodiment, the additional adenovirus gene is a late inherited gene.
I am a child. In various embodiments, the late gene is L1, L2, L3, L4 or L5.
It is possible.       [0026]   In another aspect, the invention relates to any of the adenoviral vectors described herein.
To provide a host cell transformed with       [0027]   In another embodiment, the present invention provides for the transcriptional control of an osteocalcin transcriptional regulatory sequence.
A composition comprising an adenovirus vector comprising an adenovirus gene
. In one embodiment, the composition further comprises a pharmaceutically acceptable excipient
.       [0028]   In another aspect, the invention includes an adenovirus vector described herein.
To provide a kit.       [0029]   In another embodiment, the osteocalcin transcription regulatory sequence is specific to a cell that functions.
Methods for propagating a specific adenovirus vector are provided. With such cells
For example, osteocalcin is expressed and PSA or androgen receptor is expressed.
Prostate cancer cells that do not express the body (AR), prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer
Osteoblasts and related bone stromal cells, and the like. This method is osteocal
Such cells in which a syn-transcription regulatory sequence is functioning can be prepared by any of the methods described herein.
Infecting the adenovirus with the adenovirus vector
The method is characterized in that the vector is propagated.       [0030]   In another aspect, a method is provided for altering the genotype of a target cell. this
The method describes cells that function osteocalcin transcriptional regulatory sequences herein.
Contacting with any adenovirus, whereby said adenovirus
Enter the cell. Such cells include, for example, PSA and
Indicates prostate cancer cells that do not express androgen receptor (AR), prostate stromal cells,
Includes pericytes, proliferative cancer-related osteoblasts and related bone stromal cells.       [0031]   In another embodiment, osteocalcin is expressed in a biological sample
A method of detecting cells, wherein the cells in a biological sample are described herein.
Contacting with an adenovirus vector and replicating the adenovirus vector
The method is provided that includes detecting (if occurring).       [0032]   In one embodiment, osteocalcin transcription regulation in a biological sample
Cells that allow the sequence to function (eg, do not express PSA or the androgen receptor (AR)).
Prostate cancer cells, prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-related osteoblasts and
Associated bone stromal cells, etc.). This method is osteo
Osteocalcin transcription regulatory sequences in cells that function calcine transcription regulatory sequences
Osteocalcin transcription of biological samples under conditions appropriate for row-mediated gene expression
Contains essential adenovirus previously or late genes under the transcriptional control of regulatory sequences
Contacting with an adenovirus vector; and wherein the osteocalcin transcription regulatory sequence is
Confirming whether to mediate gene expression in the biological sample.
Osteocalcin transcription regulatory sequence-mediated gene expression
Indicates the presence of cells that make the sequence work. In one embodiment, the gene is a different gene.
Species (non-adenovirus) gene. In one embodiment, the heterologous genetic
The offspring is a reporter gene, and production of this reporter gene product is detected
Is done.       [0033]   In another embodiment, the method of imparting selective toxicity or cytotoxicity to target cells
A law is provided. This method is used for cells in which osteocalcin transcription regulatory sequences function.
(Eg, expressing osteocalcin and PSA or androgen receptor (AR)
Prostate cancer cells, prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-related osteoblasts that do not express
Cells and associated bone stromal cells, etc.)
The adenovirus to enter the cell.
It is a way to sign.       [0034]   In yet another embodiment, the osteocalcin transcription regulatory sequence is under transcriptional control.
An adenovirus comprising a heterologous gene is provided. In one embodiment
, The heterologous gene is a reporter gene. In one embodiment, the difference
A seed gene is a gene that is conditionally required for cell survival. In one embodiment
In addition, cells that function osteocalcin transcription regulatory sequence in a sample (eg,
Expresses osteocalcin and expresses PSA or androgen receptor (AR)
Prostate cancer cells, prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-related osteoblasts and
And related bone stromal cells, etc.). This method is
Regulation of osteocalcin transcription in cells functioning ocarcin transcription regulatory sequences
Biological samples are converted to osteocalcin under conditions appropriate for sequence-mediated gene expression.
Contacting with an adenovirus vector containing a gene under the transcriptional control of a transcript regulatory sequence
And osteocalcin transcriptional regulatory sequences regulate gene expression in the biological sample.
Osteocalcin transcription regulatory sequence medium
Transgene expression indicates the presence of cells expressing osteocalcin.       [0035]   As described in more detail herein, osteocalcin transcription regulatory sequences are numerous.
Can be configured. These configurations include, for example, one
OC promoter; one OC enhancer or a sequence similar to the OC enhancer; 1
1 OC silencer; 1 OC promoter and 1 OC enhancer or OC
Sequence similar to enhancer; one OC promoter and one non-OC (heterologous) enhancer
Hansers; one non-OC (heterologous) promoter and one OC enhancer or OC enhancer
Sequence similar to enhancer; one non-OC promoter and multiple copies of enhancer
And multimers described above, but is not limited thereto. Oste
The activity of the ocarcin transcription regulatory sequence is measured, and as a result, certain cells
Methods for determining whether a calcine transcription regulatory sequence is functional are described herein.
Have been. Osteocalcin transcriptional regulatory sequence promoter and enhancer
Or a sequence similar to the OC enhancer can provide the desired OC cell-specific transcriptional activity
As long as they are located in any orientation, and / or
It may be at any distance and may be in the form of a multimer of the above composition. Transcription activity
Is known in the art and is measured by a number of methods detailed later in this specification.
In general, this is under the control of the osteocalcin transcription regulatory sequence.
Coding sequence mRNA or (ie, operably linked thereto)
It is measured by detecting and / or quantifying the protein product. Discussed herein
As such, osteocalcin transcription regulatory sequences have different lengths and different sequence configurations.
Can be taken.       [0036]   By the terms "transcriptional activation" or "increased transcription", transcription is carried out in the target cell (
That is, cells that function osteocalcin transcription regulatory sequence, such as osteocalcin
Prostate that does not express calcin and does not express PSA or androgen receptor (AR)
Cancer cells, prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-related osteoblasts and related
Bone stromal cells, etc.) at least about 20 times, preferably at least about
Also about 50 times, more preferably at least about 100 times, even more preferably at least
About 200 times, even more preferably at least about 400 to about 500 times, even more preferably
Preferably it is intended to increase by at least about 1000 times. The base level is
Generally, the level of activity (if present) in non-osteocalcin producing cells is increased.
Osteocalcin transcription tested in bell or osteocalcin producing cells
The level of activity (if any) of the reporter construct lacking regulatory sequences
. Optionally, use a transcription terminator or transcription "silencer"
Placed upstream of the syn transcript regulatory sequence, thereby
Undesirable read-through of code segments under transcriptional control
It is possible to prevent transcription. In some cases, osteocalci
Endogenous promoter of a coding segment to be placed under the transcriptional control of a transcription regulatory sequence
Can be deleted.       [0037]   Another embodiment of the present invention is directed to mammalian cells expressing osteocalcin.
Is an adenovirus that replicates specifically.       [0038]IV. Brief description of drawings   The following drawings form part of the present specification and further illustrate certain aspects of the present invention.
Included to illustrate. The invention features one or more of these drawings.
Better understanding by reference to the detailed description of certain embodiments
Can be. (See end of this specification for a brief description of the drawings.)       [0039]V. Definition   For convenience, reference to the specification, examples, and appended claims are made.
The meanings of certain terms and phrases are set forth below.       [0040]   The term “tissue-specific” refers to a gene in which genes essential for viral replication can function.
The transcriptional regulatory sequence linked thereto is used to promote replication in the tissue.
It means functioning in the organization.       [0041]   The term "transcription regulatory sequence" is used according to its art-recognized meaning.
Have been. The term refers to a gene linked by its sequence in a particular cell.
Can cause up-regulation or down-regulation
It means any DNA sequence that can be used. In one embodiment of the present invention,
The native transcription regulatory sequence is completely deleted from the vector and
Will be replaced. Transcriptional regulatory sequences are located near the coding region of genes essential for replication.
Or away from it. Therefore, in the case of a promoter
The promoter will generally be located near the coding region. But Enha
If the sequence is similar to an enhancer or enhancer, the enhancer or enhancer
As there is a DNA sequence intervening between the coding region and a sequence similar to sir,
Enhancers or enhancer-like sequences may be slightly distant from the coding region
May be found at the time. In some cases, the natural transcriptional regulatory sequences are
Remains above, but is non-functional for transcription of genes essential for replication. A place
In that case, the native transcriptional regulatory sequence remains on the vector and is essential for replication.
A tissue-specific, tumor-restricted transcriptional regulatory element to which the gene is operably linked
Augmented by placing rows.       [0042]   The term "adenoviral vector" or "adenoviral vector"
Is used interchangeably, but is a term well understood in the art.
In general, a polynucleotide containing all or part of the adenovirus genome (this book)
(As defined in the specification). For the purposes of the present invention, adenovirus vectors are
Osteocalcin transcription regulatory sequence operably linked to the oligonucleotide
No. Is the operably linked polynucleotide adenoviral?
Or a heterologous polynucleotide. Construction of Adenoviral Vector of the Invention
An object can take any of several forms. These forms include naked
DNA, DNA wrapped in adenovirus coat, DNA wrapped in liposome,
DNA complexed with lysine, DNA complexed with synthetic polycationic molecules,
DNA conjugated to spherin, immunologically "masks" the molecule, and
DNA conjugated with a compound such as PEG to increase the half-life
Includes, but is not limited to, DNA conjugated to
Not determined. Preferably, the polynucleotide is DNA. Used in this specification
The term "DNA" refers to any of the bases A, T, C, and G, as well as their analogs.
Or modified forms of these bases, such as methylated nucleotides
Etc., internucleotide modification (uncharged bond and thioate etc.), sugar analog
Use, and modified and / or alternative backbone structures (such as polyamides)
Including. For the purposes of the present invention, adenovirus vectors are used to target cells, such as tumor cells.
Can be replicated in.       [0043]   As used herein, the term “polynucleotide” or “nucleic acid” refers to any length
Nucleotide (either ribonucleotide or deoxyribonucleotide)
May be used). Therefore, the term is not limiting.
However, single-stranded, double-stranded or multi-stranded DNA or RNA, genomic DNA, cDNA, DNA-RNA
Hybrid, or purine and pyrimidine bases or other natural, chemical
Or a biochemically modified, non-natural or derivatized nucleotid
Includes polymers containing a base. The backbone of the polynucleotide is composed of sugar and phosphate groups (reference
(Typically found in RNA or DNA), or modified or substituted
Sugar or phosphate groups. Alternatively, the backbone of the polynucleotide is
Can comprise a polymer consisting of synthetic subunits, such as suformamidate,
Thus oligodeoxynucleoside phosphoramidate (P--NHTwo) Or mixed
It can be a suformamidate-phosphodiester oligomer. Peyrottes
Et al., (1996) Nucleic Acids Res. 24: 1841-8; Chaturvedi et al., (1996) Nucleic Acid.
s Res. 24: 2318-23; Schultz et al., (1996) Nucleic Acids Res. 24: 2966-73. Hos
Phosphorothiate linkages can be used in place of the homodiester linkages. Brau
n et al., (1998) J. Immunol. 141: 2084-9; Latimer et al., (1995) Mol. Immunol. 32: 10
57-1064. Furthermore, a complementary strand is synthesized from the chemically synthesized single-stranded polynucleotide product.
By synthesizing and annealing the two strands under appropriate conditions, or
By synthesizing a new complementary strand using merase with appropriate primers
And a double-stranded polynucleotide can be obtained.       [0044]   The following are non-limiting examples of polynucleotides: genes or gene fragments,
Exon, intron, mRNA, tRNA, rRNA, ribozyme, cDNA, recombinant polynucleotide
Otide, branched polynucleotides, plasmids, vectors, any sequence isolated
DNA, isolated RNA of any sequence, nucleic acid probes, and primers. Polinu
Nucleotides are modified nucleosides such as methylated nucleotides and nucleotide analogs.
Other sugars and linking groups such as tide, uracil, fluororibose and thioate,
And nucleotide branches. Nucleotide sequence is non-nucleotide
It may be interrupted by a tide component. The polynucleotide is combined with the labeling component.
Can be further modified after polymerization, such as by forming
You. Other types of modifications included in this definition include caps, naturally occurring nucleo
Substitution of one or more analogs of the tide and the polynucleotide for the protein
Bound to the substrate, metal ions, labeling components, other polynucleotides or solid supports.
It is the introduction of the means for.       [0045]   A polynucleotide or polynucleotide region is a specified percentage of another sequence
Having a "sequence identity" at a rate (eg, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% or 99%)
Indicates that the above percentages of bases are identical when the two sequences are aligned and compared.
Means This alignment and percent homology or sequence identity
Software programs known in the art, for example, Current Protocols in
 Molecular Biology (Ausubel et al., Eds., 1987) Addendum 30, Section 7.7.18, Table 7.7.
It can be determined using the program described in 1. Preferred Arai
ALIGN Plus (Scientific and Educational Software, Penns
ylvania).       [0046]   As used herein, “cells that function osteocalcin transcription regulatory sequence”, male
In cells where the function of the theeocalcin transcription regulatory sequence is “well conserved”, or
`` Cells in which the ocarcin transcription regulatory sequence is functioning ''
If the sequence is operably linked to a reporter gene, for example,
The reporter when not operably linked to an ocarcin transcription regulatory sequence
Preferably, the expression of the reporter gene is at least about 20-fold greater than the expression of the gene.
Or at least about 50 times, more preferably at least about 100 times, even more preferably
Or at least about 200 times, even more preferably at least about 400 to 500 times,
Even more preferred are cells that increase at least about 1000-fold. Absolutely relative
Methods for measuring expression levels, whether in pairs, are known in the art and are described herein.
Has been described.       [0047]   The term "under transcriptional control" is well understood in the art and refers to polynucleotides.
Transcription of the peptide sequence (usually a DNA sequence) contributes to or promotes transcription.
The polynucleotide sequence can function as a translating element, ie, a transcriptional regulatory sequence
Depends on whether they are connected in a shape. As described below
"Operably linked" means that the above-mentioned element, ie, a transcription regulatory sequence,
It refers to a parallel arrangement in which they function.       [0048]   As used herein, the terms "cytotoxic" or "cytotoxic" are used in the art.
One or two of the normal biochemical or biological functions of a cell
A condition in which one or more are abnormally compromised (ie, suppressed or enhanced).
These activities include, but are not limited to, metabolism, cell replication, DNA replication, transcription
, Translation, and incorporation of molecules. “Cytotoxicity” refers to cell death and / or
Includes cell lysis. Dye exclusion method,ThreeH-thymidine incorporation and plaque uptake
Assays that show cytotoxicity, such as Sasay, are known in the art. As used herein
The term “selective cytotoxicity” refers to the function of the osteocalcin transcription regulatory sequence.
Of the cytotoxicity conferred by the adenovirus of the invention on uninfected cells
As a result, the adenovirus of the present invention can
It refers to the cytotoxicity conferred by a viral vector. Such cell wounds
The harm may be, for example, a plaque assay, a reduction in the size of target cells, including tumors, or
Stabilization, or markers characteristic of tumor cells or tissue-specific markers (eg,
For example, by lowering or stabilizing serum levels of cancer markers such as prostate specific antigen)
Can be measured.       [0049]   The terms "replication" and "proliferation" are used interchangeably and are used in the present invention.
Refers to the ability of an adenovirus vector to propagate or propagate. This term is
Well understood in the technical field. For the purposes of the present invention, replication is adenoviral
Involves the production of protein and is generally directed to the reproduction of adenovirus
ing. Replication is a standard assay in the art and is described herein.
(Burst assay or plaque assay, etc.)
Wear. "Replication" and "propagation" are direct or indirect
Includes any activity involved in These include, but are not limited to,
Expression of the viral gene; production of viral proteins, nucleic acids or other components; virus
Packaging of the components into complete virus; and cell lysis.       [0050]   The term "heterologous" refers to a DNA sequence not found in the natural vector genome
Means With respect to the expression "heterologous transcription control sequence", "heterologous"
The knot sequence is naturally linked to the DNA sequence of a gene essential for vector replication.
Indicates no.       [0051]   “Heterologous gene” or “transgene” is present in wild-type adenovirus
Not any gene. Preferably, the transgene is also an adenovirus
Not expressed in the target cell prior to introduction by the transfer vector, or
Not present in the cell. Examples of preferred transgenes are shown below.       [0052]   The term "promoter" is used according to its art-recognized meaning.
Have been used. It is usually located upstream of the coding sequence or operon of the gene.
DNA region that binds RNA polymerase and directs the enzyme to the correct transcription start site
Means the area.       [0053]   The term "enhancer" is used according to its art-recognized meaning.
Have been. It is a variant found in eukaryotes and certain eukaryotic viruses.
Rows, located several kilobases from the gene being tested
In some cases (either direction), a sequence that can increase transcription from the gene
It means a column. These sequences are usually located on the 5 'side (upstream) of the gene of interest.
Acts as an enhancer when placed. But some enhancers
Is active when placed on the 3 'side (downstream) of the gene. This enhancer
It may be a sequence similar to an enhancer.       [0054]   The term "silencer" used in its art-recognized meaning,
, A sequence found in eukaryotic viruses and eukaryotes,
Reduces transcription of the gene when placed within a few kilobases, ie silence
Means an array that can be       [0055]   A "heterologous" promoter or enhancer is defined as the osteocalcin gene 5 '.
A promoter not associated with or derived from a flanking sequence
Or enhancer. Examples of heterologous promoters include α-fetopro
Thein, PSA, DF3, tyrosinase, CEA, detergent protein and ErbB2
Motor. Examples of heterologous enhancers include α-fetoprotein
, PSA, DF3, tyrosinase, CEA, detergent protein, ErbB2 and SV40
Hansers.       [0056]   An "endogenous" promoter, enhancer or transcription regulatory sequence
Or derived from adenovirus.       [0057]   The phrase “operably linked” refers to multiple functionally related
Regarding the arrangement direction of nucleotide elements. The transcriptional regulatory sequence is
If the sequence promotes transcription of the coding sequence, it can function in the coding segment.
Are linked. The term “operably linked” refers to a plurality of linked DNA sequences.
The rows are generally contiguous and link the two protein coding regions
Means that they have to be contiguous and have the same reading frame
. However, enhancers generally take advantage of a few kilobases away from the promoter.
Work, and the intron sequences can be of various lengths,
Elements may be functionally linked but not contiguous
.       [0058]   The term "host cell" can be a receptor for any of the vectors of the invention.
Or individual cells or cell cultures that have received or received the vector. Host details
The vesicle contains the progeny of one host cell, and the progeny is natural, incidental, or
Deliberate mutations and / or changes are not necessarily completely identical to the original parent cell (
In the form or in the total DNA complement). Host details
Vesicles can be traversed in vivo or in vitro by the adenovirus vector of the invention.
Includes transfected or infected cells.       [0059]   A “target cell” is any cell in which an osteocalcin transcription regulatory sequence functions.
You. Preferably, the target cell is a mammalian cell in which the osteocalcin transcription regulatory sequence functions.
Cells, e.g., cells expressing osteocalcin, preferably endogenously osteocalcin
Mammalian cells expressing ocarcin, more preferably human cells, and even more preferably
Preferably, a human cell capable of functioning the osteocalcin transcription regulatory sequence,
Or cells that do not express the androgen receptor (AR).       [0060]   As used herein, “neoplastic cell”, “tumorigenesis”, “tumor”, “tumor cell”, “
The terms "cancer" and "cancer cell" indicate relatively autonomous growth and, as a result,
Cells exhibiting an abnormal growth phenotype characterized by a severe decrease in cell growth control
As expected. Neoplastic cells can be benign or malignant.       [0061]   "Biological sample" encompasses various types of samples obtained from an individual, and
It can be used for cleavage or monitoring assays. Definition of this term
Are solid tumor samples such as blood and other liquid samples of biological origin, biopsy specimens, etc.
Or tumor cultures or cells derived therefrom and progeny thereof. this
The definition of terms also includes post-acquisition treatment with reagents, solubilization, or
Samples that have undergone some manipulation due to enrichment of proteins, polynucleotides, etc.)
Is also included. The term "biological sample" encompasses clinical samples, and
Cells in culture, cell supernatants, cell lysates, serum, plasma, body fluids and tissue samples
Including.       [0062]   An "individual" is a vertebrate, preferably a mammal, more preferably a human. Feeding
Animals include, but are not limited to, livestock, sports / hunting animals and pets.
Not limited.       [0063]   An "effective amount" is an amount sufficient to effect beneficial or desired clinical results. Yes
The effective dose can be administered once or in several divided doses. For the purposes of the present invention
What is the effective amount of adenovirus vector?
The amount is sufficient to cause the compound to reverse, reverse, slow or delay.       [0064]   As used herein, the term “treatment” is used to refer to a treatment that achieves a beneficial or desired clinical outcome.
Approach. For the purposes of the present invention, beneficial or desired clinical outcomes include:
In a non-limiting manner, symptoms are reduced, disease spread is reduced, and
That is, the condition does not worsen), the spread of the disease (ie, metastasis),
Slowing or slowing, amelioration or alleviation of pathology, and (partially or wholly)
Includes remissions, whether available or not. “Treatment” also refers to receiving treatment.
It also means prolonging survival compared to expected survival if not.       [0065]   “Palliating” of a disease refers to the absence of administration of the adenoviral vector of the present invention.
Spread and / or undesired clinical symptoms as compared to
Meaning that the reality is less and / or the course of progress is slower or longer
To taste.       [0066]   Various combinations of transcription control sequences can be included in the vector. One or two of them
One or more can be a heterologous sequence. Furthermore, one or more of them may
May have. One or more of the transcription regulatory sequences can be inducible. For example, one
Using transcriptional regulatory sequences to direct replication by two or more genes essential for replication
Would be possible. For example, the product of one gene among multiple genes
This is the case that leads to the transcription of One example is the E1a coding sequence (E1a promoter
Operably linked to a cassette containing the entire E1b gene
Heterologous promoter. In this case, only one heterologous transcription regulatory sequence is required.
Will be done. However, if multiple genes are individually controlled,
If it is desired that two or more of the genes control replication, two or more transcriptional regulators
Arrays can be used.       [0067]   The term "gene essential for replication" refers to the replication of a viral vector in a target cell.
A gene sequence whose transcription is required to perform       [0068]   Thus, the vectors of the present invention comprise two or more heterologous transcriptional regulatory sequences,
Combinations of transcriptional regulatory sequences, one or more of which are not tissue-specific or tumor-specific
Including. For example, one transcription regulatory sequence is a basal level constitutive transcription regulatory sequence.
Can be For example, a tissue-specific enhancer or promoter
Can be combined with Bell constitutive promoters. In another example, the pair
Combining a tissue-specific enhancer or promoter with an inducible promoter
be able to.       [0069]VI. Detailed Description of the Invention   The present invention relates to methods and compositions for adenovirus cell therapy. In particular,
The compositions of the present invention provide for the regulation of the adenovirus early genes required for viral replication.
Using osteocalcin transcriptional regulatory sequences to direct viral replication
Includes ills vector. The method of the present invention relates to metastatic cancer (prostate cancer, brain tumor, ovarian cancer).
, Thyroid cancer, various tumors, osteosarcoma, ocular melanoma, lung cancer and breast cancer
Adenovirus required for viral replication to treat (but not limited to)
Osteocalcin transcriptional regulatory sequences direct viral replication by regulating early genes
The use of the adenovirus vector used. Furthermore, the present invention is not benign.
Severe but life-threatening conditions and calcifications (benign prostate hyperplasia (BPH)
Also find use in the treatment of (including but not limited to atherosclerosis)
.       [0070]   Three types of evidence suggest that we have promising new therapies for prostate cancer skeletal metastases
Prompted the development of Ad-OC-E1a. First, osteocalcin (OC) protein is pre-human
It was found to be uniformly and highly expressed in skeletal metastases of prostate cancer. Ad-O
Targeting both prostate and proliferative cancer-associated osteoblasts using C-E1a
This form of therapy not only suppresses the growth of prostate cancer cells,
Prostate tumor-bone stroma by direct targeting and destruction of proliferating osteoblasts
It will also hinder the interaction. Second, the ad promoter regulated by the OC promoter
Virus replication is associated with prostate cancer and non-PSA or androgen receptor (AR) expression.
And may be much more effective on bone stromal cells associated therewith. did
Thus, it was shown to express OC and support tumor epithelial growth and progression
Prostate stromal cells [Koeneman, K.S., Kao, C., Ko, S.C., Yang, L., Wada Y., Ka
llmes, D.A., Gillenwater, J.Y., Zhau, H.E., Chung, L.W.K. and Gardner,
T.A., "Geotherapy guided by osteocalcin for prostate cancer bone metastases.
Act '' (Osteocalcin directed gene therapy for prostate cancer born metastas
is), World J. Urol., 18: 102, 2000; Gardner, T.A., Ko, S.C., Kao, C., Shi.
rakawa, S., Cheon, J. Gotoh, A., Wu, T.T., Sikes, R.A., Zhau, H.E., Cui,
 Q., Balian, G. and Chung, L.W.K., "Stromal-epithelial interactions for model development.
In the use of gene therapy and gene therapy for prostate cancer and osteosarcoma metastasis
Exploiting stromal-epithelial interaction for model development a
nd new strategies of gene therapy for prostate cancer and osteosarcoma m
etastasis), Gene Ther. Mol. Biol., 2:41, 1998; Koeneman, K.S., Yeung, F.
And Chung, L.W.K. "Bone mimetic properties of prostate cancer cells: prostate cancer conversion in the bone environment.
Hypothesis Supporting Transfer and Proliferation Preferences "(Osteomimetic properties of prostate c
ancer cells: a hypothesis supporting the predilection of prostate cancer
 metastasis and growth in the bone environment), Prostate, 39: 246, 1999]
And perivascular cells [Doherty, M.J., Ashton, B.A., Walsh, S., Beresford, J.
N., Grant, M.E. and Ganfield, A.E., "Perivascular cells are used in vitro and in vi.
Indicate bone formation potential in vo '' (Vascular pericytes express osteogenic p
otential in vivo and in vitro), J. Bone Miner. Res., 13: 828, 1998].
It is possible to direct adenovirus replication using the OC promoter. Third
The results of this study show that Ad-OC-E1a was previously present in humans when administered intravenously.
It was shown for the first time to induce regression of prostate cancer bone xenografts. This study is based on Ad-O
C-E1a is an attractive intravenous Ad vector for treating human prostate cancer skeletal metastases
It was proved that.       [0071]   Preferred vectors of the present invention are adenovirus vectors. One preferred
In embodiments, the adenovirus vector is a human adenovirus. Ad
There are many different types of adenovirus, such as 2, Ad5 and Ad40, which are trivial.
To varying degrees of significance. Ad5 and Ad40 in particular have affinity for host cells
And the nature of the disease induced by the virus
You.       [0072]   In another embodiment, the adenovirus used in the compositions and methods of the invention
The vector is canine adenovirus type 1 or canine adenovirus type 2. Limited
By way of example, and not by way of illustration, canine adenoviruses that can be used in the present invention are international patents.
Nos. WO 91/11525 and WO 94/26914 (the entire contents of each application being referenced
(Incorporated herein).       [0073]   In another embodiment, the adenovirus used in the compositions and methods of the invention
The vector is a bovine adenovirus. By way of example but not limitation,
One example of a denovirus is described in International Patent Application No. WO 96/16048 (see the entire contents of this application).
, Incorporated herein by reference).       [0074]   In another embodiment, the adenovirus used in the compositions and methods of the invention
The vector is a sheep adenovirus. As an example and not as a limitation,
One example of a sheep adenovirus suitable for use in Ming is described in US Pat. No. 6,020,172 (
OAV2 as described in the entire contents of this patent, which is incorporated herein by reference).
87.       [0075]   For the purpose of the present invention, Ad5 is exemplified. The following description is based on adenovirus
Brief about vectors in general, and especially for replicable adenovirus vectors
It is a simple explanation.       [0076]A. Adenovirus-based vectors   Adenovirus has a dense protein capsid and a large (36 kb) line
It is a large non-enveloped virus consisting of a stranded double-stranded genome. Adenovirus
Is a receptor-mediated endothelium that infects both dividing and non-dividing cells.
Incorporation into the cell enters the cell, after which internalization
Occur. After encapsulation, the adenovirus genome alters viral replication and host cell metabolism.
Many different gene products involved in packaging of variant and progeny virions
Is expressed. Three adenovirus gene products are essential for viral genome replication
There are: (1) end-binding proteins that prime DNA replication, (2) viruses
DNA polymerase and (3) a DNA binding protein (Tamanoi and Stillman,
 1983, Immunol. 109: 75-87). In addition, subsequent rounds of reinfection are possible.
(Stillman et al., 1981, Cell, 23: 497-508), and adenovirus
To complete the self-assembly of the capsid by processing the structural proteins (B
hatti and Weber, 1979, Virology, 96: 478-485), adenovirus 23 kDa L3
Processing of the terminal binding protein by a Rotase is required.       [0077]   Packaging of the developing adenovirus particles occurs in the nucleus and is cis-acting
Requires both sex DNA elements and trans-acting viral factors. the latter
Is generally understood to be some viral structural polypeptide. Adeno
Packaging of adenovirus DNA sequences into viral capsids
The genome needs to have a functional adenovirus envelope signal, and these
The signals are located at the left and right ends of the linear viral genome (Hearing et al., 1987,
J. Virol. 61: 2555-2558). In addition, packaging arrays are not
Must be present near the end of the irs genome (Hearing et al., 1987, J. V.
irol. 61: 2555-2558; Grable and Hearing, 1992, J. Virol., 66: 723-731). E
1a enhancer, viral origin of replication and envelope signal are adenovirus genome
It constitutes a double inverted terminal repeat (ITR) sequence located at both ends of the DNA. The replication origin is
It is disjointly defined by a series of conserved nucleotide sequences in the ITR. This
These sequences must be at the ends of the genome to function as replication priming elements.
(Challberg and Kelly, 1989, Biochem., 58: 671-
717; Tamanoi and Stillman, 1983, Immunol. 109: 75-87).
As several groups have shown, ITRs can be expressed in the presence of complementary adenovirus function.
Is sufficient to confer replication on the heterologous DNA. Surround the terminal ITRs and their sides
Adenovirus "mi" consisting of short linear DNA fragments (in some cases, non-viral DNA)
`` Chromosomes '' are low levels in vivo in the presence of infectious wild-type adenovirus,
Or replicate at low levels in vitro in extracts prepared from infected cells
(Eg, Hay et al., 1984, J. Mol. Biol. 175: 493-510; Tamanoi et al.
And Stillman, 1983, Immunol. 109: 75-87).       [0078]   High expression of foreign genes in "replication defective" adenovirus (E1 region deleted)
Has been used for many years in laboratories. And various published reports are
Several different approaches often used in constructing these vectors
(Vernon et al., 1991, J. Gen. Virol., 72: 1243-1251; Wilkinson et al.
And Akrigg, 1992, Nuc. Acids Res., 20: 2233-2239; Eliot et al., 1990, J. Gen.
Virol., 71: 2425-2431; Johnson, 1991; Prevec et al., 1990, J. Infect. Dis., 16
1: 27-30; Haj-Ahmad and Graham, 1986, J. Virol., 57: 267-274; Lucito and
And Schneider, 1992, J. Virol., 66: 983-991; review by Graham and Prevec, 1992,
 Butterworth-Heinemann, 363-393). Generally, replication defective virus is required E1
For some or all of the in vitro direct ligation to the viral genome or intracellular in v
ivo by homologous recombination
(The methods are described in Berkner, 1992, Curr. Topics Micro. Immunol., 158
: 39-66). All of these methods transduce the E1 gene product.
Adenovirus vector that replicates in complementing cell lines such as 293 cells
Bring. Instead of the non-essential region E3 (eg, Haj-Ahmad and Graham, 1986, J
Virol., 57: 267-274), or between the right ITR and region E4 (Saito, 1985, J. Virol.
, 54: 711-719) Replicable adenovirus with inserted heterologous gene of interest.
Lus vectors have also been described. Replication defective and replicable viruses
In both cases, the heterologous gene of interest is the one in the recombinant adenovirus genome.
Incorporation into viral particles by packaging.       [0079]   The E1A gene is linked to any of the other viral genes immediately after viral infection (0-2 hours).
Is also expressed earlier. E1A protein is a trans-acting positive-acting transcriptional regulator
Acts as a nodal factor, and serves as a control for other early viral genes E1B, E2, E3, E4,
Required for expression of major late genes proximal to the lomotor. I'm also concerned with the nomenclature
However, the promoter proximal gene driven by the major late promoter is Ad5
It is expressed early after infection. Flint (1982) Biochem. Biophys. Acta 651: 1
75-208; Flint (1986) Advances Virus Research 31: 169-228; Grand (1987) B
iochem. J. 241: 25-38. Viral infection progresses in the absence of a functional E1A gene
Absent. This is because gene products required for viral DNA replication are not produced.
You. Nevins (1989) Adv. Virus Res. 31: 35-81. Ad5 E1A transcription initiation site
At nucleotide 498 of the lus genome, and the ATG start site of the E1A protein is
At nucleotide 560 of the genome.       [0080]   E1B protein functions in trans and transports late mRNA from the nucleus to the cytoplasm
Needed to work. Deficiency in E1B expression results in poor expression of late viral proteins
And an inability to block host cell protein synthesis. E1B promoter is Ad4
Has been used as an element to clarify the host range difference between 0 and Ad5: clinical
Ad40 is an enteric virus, while Ad5 causes acute conjunctivitis. Bailey et al.
(1993) Virology 193: 631; Bailey et al. (1994) Virology 202: 695-706. E1B Tampa
The virus overcomes the limitations imposed on viral replication by the host cell cycle
Also required for viruses to reduce the apoptotic effect of E1A
is there. Goodrum et al. (1997) J. Virology 71: 548-561. Ad5 E1B promoter is Sp1
And a single high affinity recognition site for the TATA box.       [0081]   The E2 region of adenovirus is a 72-kDa DNA binding protein, 80-kDa precursor terminal tag.
Adenovirus genome replication, including protein and viral DNA polymerase
Encodes a protein associated with The E2 region of Ad5 is called early E2 and late E2
Right from the two promoters located at 76.0 and 72.0 map units, respectively.
It is transferred in the direction. The late E2 promoter is transiently active late in infection and
And independent of the E1A transactivator protein, but
Is critical in the early stages of viral replication.       [0082]   The E2 early promoter, located at 27050-27150 of Ad5, has a major transcription start site and
Small transcription initiation site (the latter accounts for about 5% of E2 transcripts), two non-canonical TATA boxes
And two A2 transcription factor binding sites and one ATF transcription factor binding site. E2
For a detailed review of promoter structures, see Swaminathan et al., Curr. Topics in M.
icro. and Imm. (1995) 199 Part 3: 177-194.       [0083]   The E2 late promoter is the promoter of the gene encoded by the counterstrand.
It overlaps with the coding sequence, so that genetic manipulation is not possible. But,
The E2 early promoter contains a 33 kDa protein-encoding sequence
The base pairs only overlap. Notably, the SpeI restriction site (Ad5
, Position 27082) is part of the stop codon of the 33 kDa protein and has a major E2
Transcription factor binding site E2F upstream from the initial transcription initiation site and TATA binding protein site
And is conveniently separated from ATF. Therefore, Osteo with SpeI end
Insertion of the calcine transcriptional regulatory sequence into the SpeI restriction site of the first strand is responsible for the endogenous E2 of Ad5.
Disruption of the early promoter, resulting in osteocalcin
Must allow expression restricted by the protein.       [0084]   The E4 gene produces multiple transcripts. The E4 region is responsible for the replication of viral genomic DNA.
Two polypep involved in stimulating and stimulating late gene expression
Code the tide. Open reading frame (ORF) 3 and 6 proteins
Both products are 55-kDa protein from E1B and heterodimers E2F-1 and DP
These functions can be achieved by binding to -1. ORF 6 Tampa
Proteins require interaction with 55-kDa protein from E1B to become active
However, the ORF3 protein, on the other hand, does not need it. Machines from ORF 3 and ORF 6
In the absence of functional proteins, 10-6Plaque with less efficiency
Generated. Cells that make osteocalcin transcription regulatory sequences function for viral replication
(Or osteocalcin-producing cells) by deleting ORFs 1-3 of E4
Makes viral DNA replication and late gene synthesis dependent on the E4 ORF6 protein
Can be. Such a vector is transformed into E1B by the osteocalcin transcription regulatory sequence.
By combining with sequences whose regions are regulated, both E1B and E4 functions
Can obtain viruses that depend on osteocalcin transcriptional regulatory sequences leading to E1B
it can.       [0085]   The major late genes involved in the present invention are L1, L2, L3, L4 and L5, which are Ad5
Encodes a viral virion protein. These genes (typically
All encoding structural proteins) are probably required for adenovirus replication
Is done. All of these late genes are major, located from about +5986 to about +6048 of Ad5
Under the control of the late promoter (MLP).       [0086]   In some embodiments, the osteocalcin transcription regulatory sequence functions
Replication ability can be achieved preferentially in target cells (osteocalcin-expressing cells, etc.)
Thus, the osteocalcin transcription regulatory sequence is associated with an adenovirus gene essential for growth.
Used for Preferably, the gene is an early gene such as E1A, E1B, E2 or E4.
I am a child. (As noted above, E3 is not essential for viral replication.)
Preferably, the early genes under the control of the osteocalcin transcription regulatory sequence are E1A and
And / or E1B. Combining two or more early genes into one osteocalcin transcription regulatory
Can be under column control. Example 1 provides a more detailed description of such a construct
I will provide a.       [0087]   In other embodiments, the cells that function osteocalcin transcriptional regulatory sequences (
Selective cytotoxicity due to preferential replication ability in osteocalcin expressing cells
And / or in addition to conferring cytolytic activity, the adenovirus of the invention
The vector contains a heterologous gene (trans) under the control of osteocalcin transcription regulatory sequences.
Gene). In this way, various genetic capabilities can be
The steocalcin transcription regulatory sequence can be introduced into target cells that function. So
Such cells include osteocalcin-expressing cells, particularly prostate cancer and cerebral tumors.
Tumors, ovarian cancer, thyroid cancer, various tumors, osteosarcoma, ocular melanoma, lung cancer or breast cancer
Vesicles and prostate cancer cells that do not express PSA or androgen receptor (AR),
Prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-related osteoblasts and related bone stromal cells
And the like. For example, in certain cases, osteocalcin production targets
Due to the relatively refractory nature of the cells or special aggression, etc.
It may be desirable to increase the degree and / or speed. This is the above cell
Cytotoxic activity by specific replication can be assessed, for example, by HSV-tk and / or cytosine
Aminase (cd) [These cells express 5-fluorocytosine (5-FC)
Enables metabolism to Olouracil (5-FU)] in combination with cell-specific expression
Could be achieved by: These types of heterologous genes or trans
The use of genes can also provide a bystander effect.       [0088]   Other desirable transgenes that can be introduced by adenovirus vectors
May include cytotoxic proteins such as diphtheria toxin, ricin, or the A-chain of abrin.
Gene encoding protein [Palmiter et al. (1987) Cell 50: 435; Maxwell et al. (1987)
Mol. Cell. Biol. 7: 1576; Behringer et al. (1988) Genes Dev. 2: 453; Messing et al. (1
992) Neuron 8: 507; Piatak et al. (1988) J. Biol. Chem. 263: 4937; Lamb et al. (1985)
Eur. J. Biochem. 148: 265; Frankel et al. (1989) Mo. Cell. Biol. 9: 415], Apot.
Antisense transcript, a gene encoding a factor capable of initiating lysis
Or, it is a ribozyme-encoding sequence, especially for structural proteins.
Those directed to mRNAs encoding proteins or transcription factors essential for propagation,
A gene encoding a viral or other pathogenic protein, said gene comprising
That grows in cells, creatase (eg, RNase A) or protease (eg,
Ausin, papain, proteinase K, carboxypeptidase, etc.)
A gene encoding a genetically engineered cytoplasmic variant, or a Fas gene, etc.
Is included. Other genes of interest include IL-1, -2, -6
, -12, GM-CSF, G-CSF, M-CFS, IFN-α, -β, -γ, TNF-α, -β, NGF, etc.
It includes intrakines, antigens, transmembrane proteins, and the like. Positive effe in the early stages
Gene can be used to subsequently produce cytotoxic activity by replication.
Will be. In another embodiment, the adenovirus vector regulates heterologous transcription.
Any of the other genes essential for replication under sequence control (eg, E2 or
Are provided with E4, etc.).       [0089]   With respect to the packaging capacity of the adenovirus vector of the present invention,
If no virus sequence was deleted, the adenovirus vector would have
Package with inserted sequence up to about 5% of the program size, ie, up to about 1.8 kb
Can be performed. If non-essential sequences have been deleted from the viral genome, then 4.
6 kb insert can be accommodated (ie, a total of about 1.8 kb and 4.6 kb)
About 6.4 kb). Examples of non-essential adenovirus sequences that can be deleted include (E4
 E3 and E4 (as long as ORF6 is maintained).       [0090]   Any of the adenovirus vectors described herein can be replaced with a naked polynucleotide.
Used in a variety of forms, including but not limited to otide (usually DNA) constructs
be able to. Alternatively, adenovirus vectors can be used to facilitate cell entry.
Complex with other substances (cationic liposomes or other compounds such as polylysine, etc.)
Integrated polynucleotide construct; packaging into infectious adenovirus particles
Polynucleotide construct (which makes adenovirus vectors more immunogenic)
A polynucleate complexed with an agent that enhances or reduces the immune response
Reotide constructs; or agents that facilitate in vivo transfection (DO
TMA, DOTAPTMAnd polyamines).
Can be achieved.       [0091]   Adenovirus vectors can be delivered to target cells in a variety of ways. So
These methods include, but are not limited to, liposomes, one of those well known in the art.
General transfection methods such as calcium phosphate precipitation, electroporation
Injection, direct injection, and intravenous infusion. Delivery means
Certain adenovirus vectors (including their morphology), as well as target cell types and
And where they are present (ie, whether the cells are in vitro or in vivo).
Depends on       [0092]   When used in the form of a packaged adenovirus, it must be
About 10 adenovirus vectors using the carrierFour About 10 from PFU14 PF
It can be administered in U doses. Multiplicity of infection is generally about 0.001 PFU to 100 PFU
Will be within the range. Polynucleotide constructs (ie, packaged as a virus)
If not administered, approximately 0.01 μg to 1000 μg of adeno
A viral vector can be administered. Adenovirus vectors are intended
One or several doses, depending on the intended use and the host's potential for immune response.
Can be given. Alternatively, they can be administered as multiple simultaneous injections. Immunity
If a response is not desired, the species should be used to allow multiple doses without a strong immune response.
The use of various immunosuppressants can reduce the immune response.       [0093]   The present invention also provides a composition comprising an adenovirus vector described herein.
(Including pharmaceutical compositions). Such compositions can be used, for example, in an individual.
Useful for in vivo administration when measuring the degree of transduction and / or the effect of cell killing.
It is for. Preferably, these compositions further comprise a pharmaceutically acceptable excipient
. An effective amount of the adenovirus vector of the present invention is contained in a pharmaceutically acceptable excipient.
These compositions can be in unit dosage form, sterile parenteral solution or suspension, sterile
Non-parenteral solution or oral solution or suspension, oil-in-water or water-in-oil emulsion
It is suitable for systemic administration to individuals in the form of Parenteral or non-parenteral drug delivery
Formulations are known in the art and include those described in Remington's Pharmaceutical Scie
nces, 18th Edition, Mack Publishing (1990). The composition may also be freeze-thawed.
The adenovirus vector of the invention in unraveled and / or reconstituted form (additional
(Including those packaged as viruses).       [0094]   The present invention also includes a kit containing the adenovirus vector of the present invention. This
These kits can be used for diagnostic and / or monitoring purposes, preferably
Used for monitoring. Methods using these kits are available in clinical and experimental laboratories.
, A practitioner, or an individual. Kit embodied by the present invention
Regulates osteocalcin transcription in appropriate biological samples, such as biopsy specimens
Detecting the presence of cells that function the sequence (osteocalcin-producing cells, etc.)
Is possible.       [0095]   The kits of the present invention can be suitably packaged, as described in
Includes viral vectors. This kit may optionally include buffers, development reagents, and labels
Including reactive surfaces, detection means, control samples, instructions, and interpretive information.
Provide additional components useful for processing, including but not limited to
it can.       [0096]VII. Method of using the adenovirus vector of the present invention   The subject vectors can be used for a wide variety of purposes, and
It depends on the result. Therefore, the present invention provides the above-described adenovirus vector
The method of use is included.       [0097]   In one embodiment, the cells that function the osteocalcin transcription regulatory sequence (
Confer selective cytotoxicity in cells expressing, for example, osteocalcin
A method comprising contacting said cells with an adenovirus vector described herein.
A method is provided that includes touching. Cytotoxicity, dye exclusion, H-thymidine
Measured using standard assays in the industry, such as uptake and / or lysis.
Can be determined.       [0098]   In another embodiment, a cell that allows the osteocalcin transcription regulatory sequence to function (eg,
For example, adenovirus propagation method specific to osteocalcin-expressing cells)
Provided. These methods involve infecting cells with an adenovirus vector.
And the adenovirus multiplies by doing so.       [0099]   Another embodiment is to allow osteocalcin transcription regulatory sequences to function in a mixture of cells.
Cells that kill germ cells (eg, cells that express osteocalcin).
A method as described above comprising infecting a mixture of vesicles with an adenovirus vector of the invention
Is provided. A mixture of cells usually produces normal cells and osteocalcin
A mixture with cancer cells, which may be an in vivo mixture or an in vitro mixture.
Is also good.       [0100]   The invention also provides for osteocalcin transcription regulatory sequences in biological samples.
Includes a method for detecting cells to be activated (eg, cells expressing osteocalcin)
. These methods (in both experimental and clinical situations) can
Particularly useful for monitoring clinical and / or physiological symptoms of mammals)
It is. In one method, cells from a biological sample are transformed into an adenovirus vector.
Contact and detect replication of the adenovirus vector. Or, alternatively,
If the sample is reporter gene is under the control of osteocalcin transcription regulatory sequence
It can be contacted with an adenovirus. If the reporter gene is expressed,
Cells that function osteocalcin transcription regulatory sequences (eg, osteocalcin production)
Cells) are present. Reporter remains for use in the method of the invention
Non-limiting examples of genes include luciferase and β-galactosidase.
I can do it.       [0101]   Activation or reversal of transcription found in such osteocalcin producing cells
Increased transcription is defined as the function of the target cell (ie, osteocalcin transcription regulatory sequence
Cells such as prostate cancer cells, prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-related bone
Blasts and osteocalcin are expressed but PSA or androgen receptor
(AR) does not express related bone stromal cells)
20-fold, more preferably at least about 50-fold, more preferably at least about 100
Times, even more preferably at least about 200 times, even more preferably at least
Also increases by about 400 to about 500 times, even more preferably at least about 1000 times more
Transfer. In some cases, increased transcription is
About 2 times, about 5 times, or about 10 times above the basal level in the body.       [0102]   Alternatively, the gene conditionally required for cell survival is osteocalcin.
Adenoviruses that are under the control of transcriptional regulatory sequences can be constructed.
This gene may for example code for antibiotic resistance. This Ade
Virus into a biological sample and then at certain time intervals,
And treat it with antibiotics. If viable cells expressing antibiotic resistance are present,
This indicates that there are cells in which the theocalcin transcription regulatory sequence functions. Suitable
A biological sample may contain osteocalcin-producing cells.
Something that seems to exist or exists. Usually, in mammals,
Suitable clinical samples include cancer cells that produce osteocalcin therein (eg,
Prostate cancer cells). Such cells are, for example,
It can be obtained by needle biopsy or any other suitable surgical procedure. Contact
The cells to be tested can be assay conditions (eg, selective enrichment and / or solubilization).
Can be treated to facilitate. In these methods, osteocalcic
Producer cells can be detected using in vitro assays to detect proliferation, and
Standard in the industry. Examples of such standard assays include, without limitation,
There is no, but a burst assay (measures virus production) and
And plaque assay (measuring infectious particles per cell). Also multiply
Can also be detected by measuring specific adenovirus DNA replication,
Is also a standard assay.       [0103]   The present invention also provides for contacting a target cell with an adenovirus vector described herein.
A method of altering the genotype of said target cell, said method comprising:
The above-described method is provided, wherein the sub-vector enters the cell.       [0104]   The invention further relates to a tumor cell (preferably a tumor cell expressing osteocalcin).
), Wherein the tumor cells and the non-tumor cells are treated with the adenovirus of the present invention.
The adenovirus vector into tumor cells upon contact with
Providing the above method, wherein the method comprises displaying selective cytotoxicity to cells.
You. Tumor cell growth can be assessed by any means known in the art,
For example, but not limited to, measuring the size of a tumor,ThreeH-thymidine
Using an uptake assay to determine if the tumor cells are growing, or
Counting tumor cells. To “suppress” the growth of tumor cells means:
Means any one or all of the following conditions: slowing, delaying tumor growth, and
Stopping, as well as tumor shrinkage. "Inhibiting" tumor growth is defined herein as
Not contacted with the adenovirus vector described in the
(Not transfected with the Lus vector).
The growth state.       [0105]   The present invention also provides a method of reducing the level of a tumor cell marker in an individual.
And administering the adenovirus vector of the present invention to the individual.
Wherein the adenovirus vector is a tumor cell marker
-Selectively cytotoxic to producer cells. Limited tumor cell markers
Although not specified, includes PSA, hK2 and carcinoembryonic antigen. Tumor cells
The method of measuring the marker level is known to those of skill in the art and is not limited to
Immunological assays using antibodies specific for tumor cell markers (eg, enzyme
Epidemiological Assay (ELISA)). In general, test biological samples
Suitable assays (e.g.,
ELISA).       [0106]   The present invention also provides that an effective amount of an adenoviral vector described herein is administered to an individual.
Provided a method of treatment. Treatment with adenovirus vectors is promising
Adenocarcinoma, brain cancer, ovarian cancer, thyroid cancer, various tumors, osteosarcoma, ocular melanoma, lung cancer or
In individuals suffering from metastatic cancer, such as, but not limited to, breast cancer
Things. In addition, prostate cancer, brain cancer, ovarian cancer, thyroid cancer, various tumors, osteosarcoma
Metastatic cancers such as, but not limited to, ocular melanoma, lung cancer and breast cancer
In individuals considered to be at risk of developing a disease associated with
, Such individuals include prostate cancer, brain cancer, ovarian cancer, thyroid cancer, various tumors,
Involvement of, but not limited to, osteosarcoma, ocular melanoma, lung cancer or breast cancer
Individuals undergoing resection for metastatic cancer-related disease and family history of those diseases
Certain individuals are mentioned. Adaptation of administering the adenovirus vector of the invention
Sex determination is particularly based on evaluable clinical parameters such as serologic indicators and tissue
Determined by biopsy histological experiments. Generally, in a pharmaceutically acceptable excipient
A pharmaceutical composition comprising the adenovirus vector is administered. The pharmaceutical composition is described above.
ing.       [0107]   The dose of the adenovirus vector will depend on the route of administration, the condition of the individual, and the invasiveness of the disease.
To the extent, the particular osteocalcin transcription regulatory sequence used, and the particular vector construction
(Ie, the adenovirus gene regulates osteocalcin transcriptional regulatory sequences)
Depending on a number of factors, such as the one below.       [0108]   When administered as an encapsulated adenovirus, approximately 10FourPFU ~ 1014 PFU
, Preferably about 10FourPFU ~ 1012 PFU, more preferably about 10FourPFU ~ 10TenPFU
It is. The polynucleotide construct (ie, not encapsulated as a virus
) Can be administered at about 0.01 μg to about 100 μg, preferably
Preferably, it is 0.1 μg to about 500 μg, more preferably about 0.5 μg to about 200 μg. 2 or more
The above adenovirus vectors may be administered simultaneously or sequentially. Administration is typical
Typically, this is done at regular intervals while monitoring all responses. Administration
Can be performed, for example, intratumorally, intravenously or intraperitoneally.       [0109]   The adenoviral vectors of the present invention can be used alone or in other forms to enhance a desired purpose.
(Eg, chemotherapeutic agents).       [0110]   Thus, according to the present invention, when expressed, the growth of target tissue or tumor cells
Substances that can cause suppression, inhibition or destruction also include heterologous genes or transgenes.
Negative selectable marker provided as a gene, ie chemotherapeutic agent or interaction
Inhibits, blocks or destroys target cell growth in combination with an interaction agent
Substance.       [0111]   That is, when the negative selectable marker is introduced into the cell,
Administered to the host. The interacting agent interacts with the negative selectable marker to
Inhibits, suppresses, or destroys the growth of       [0112]   Negative selectable markers that can be used in the methods of the invention include, but are not limited to:
But not thymidine kinase and cytosine deaminase. One
In embodiments, the negative selectable marker is herpes simplex virus thymidine quina.
, Cytomegalovirus thymidine kinase and varicella-zoster virus
A viral thymidine kinase selected from the group consisting of
You. When using viral thymidine kinase, the interacting or chemotherapeutic agent
, Preferably nucleoside analogues, such as ganciclovir, acyclovir
And 1-2-deoxy-2-fluoro-β-D-arabinofuranosyl-5-iodouracil
(FIAU). Such interacting agents include
It is efficiently used as a substrate by viral thymidine kinase, and
An interacting agent such as the DNA of a tumor cell that expresses viral thymidine kinase
Lethal incorporation into the cell, causing its target cells to be killed.       [0113]   When cytosine deaminase is a negative selectable marker, a preferred interactant is
5-fluorocytosine. Cytosine deaminase converts 5-fluorocytosine to 5-
Converts to fluorouracil, which shows high cytotoxicity. Therefore,
The target cells expressing the endoaminase gene can be obtained by converting 5-fluorocytosine to 5-fluorocytosine.
Converted to uracil and killed.       [0114]   The interacting agent is administered in an amount effective to inhibit, arrest or destroy the growth of the target cell.
Given. For example, the interacting agent may affect the patient's weight and overall toxicity to the patient.
Is administered in an amount based on Interaction agents are preferably administered, e.g.
It is administered systemically by oral, intraperitoneal or intramuscular administration.       [0115]   The vector of the present invention induces a negative selection marker, and is used for tissue or tumor.
When administered in vivo to a patient, it has a "bystander effect", i.e.,
Cells that have not been transduced with the nucleic acid sequence encoding the
Administration of the agent may have the effect of causing killing. Scope of the invention
Is not limited for any theoretical reason, but is not
Vesicles act extracellularly on interacting agents or are taken up by neighboring non-target cells
May produce a diffusible form of a negative selectable marker, and
It becomes more susceptible to the action of an agent. In addition, one of the negative selectable marker and interactor
Alternatively, both can be transmitted between target cells.       [0116]   In one embodiment, results in inhibition, arrest or destruction of tumor cell growth
The substance is a cytokine. In one embodiment, the cytokine is
Leukin. Other cytokines that can be used include interferon and
Colony stimulating factors (eg, GM-CSF). As an interleukin,
Without limitation, interleukin-1, interleukin-1β and
Interleukin-2 to 15. In one embodiment, the interleak
Is interleukin-2.       [0117]   In one preferred embodiment of the invention, the target tissue is a metastatic cancer tissue, e.g.
For example, but not limited to, prostate cancer, brain cancer, ovarian cancer, thyroid cancer, various tumors
Tumor, osteosarcoma, ocular melanoma, lung cancer, breast cancer. The virus can be found in tissues or
Are dispersed throughout the tumor mass. In another preferred embodiment, the target set
Weave is a cell that allows the osteocalcin transcription regulatory sequence to function, e.g.,
But not prostate cancer cells, prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-related bone
Blasts and prostate cancer and non-PSA or androgen receptor (AR)
And related bone stromal cells. The virus spreads throughout a tissue or tumor mass
Distributed throughout.       [0118]VIII. Other embodiments of the present invention   In another embodiment, the invention further comprises a prostate, brain, ovarian, thyroid cancer
, Various tumors, osteosarcoma, lung cancer, breast cancer and diseases involving calcification (eg, limited
But not for the treatment of benign prostate hyperplasia (BPH) and atherosclerosis)
Use of the adenovirus compositions and methods of the present invention in conjunction with gene therapy
Including. A tissue-specific and tumor-specific promoter, such as shown in SEQ ID NO: 1
Osteocalcin promoter sequence or any other tissue-specific
Used to drive tissue-specific and tumor-specific expression of therapeutic molecules
And introduced into cancer cells. This method uses a tissue-specific promoter (eg, a sequence
Osteocalcin promoter sequence shown in No. 1)
Adenovirus vector constructed in
Another tissue-specific promoter operably linked to a nucleic acid encoding a therapeutic molecule
Cancer (including but not limited to prostate cancer, brain cancer, ovary)
Cancer, thyroid cancer, various tumors, osteosarcoma, lung cancer, and breast cancer) cells and stones
Diseases associated with incineration (eg, but not limited to benign prostatic hyperplasia (BPH)
And arteriosclerosis).       [0119]   Specifically, it is operably linked to a heterologous reporter gene (eg, LacZ).
Expression vector containing osteocalcin transcription regulatory sequence and its transcriptionally active fragment,
And host cells and transgenic animals containing such vectors are provided.
Provided. The invention also relates to prostate-related disorders and diseases associated with calcification (eg,
Jaw of benign prostate hyperplasia (BPH), cancer and atherosclerosis
Such a method for screening candidate molecules for nysts and antagonists
The present invention provides methods for using various vectors, cells and animals. Also this screening
Methods of using molecules and compounds identified by the assay for therapeutic treatment are also provided.
Provided.       [0120]   For example, but not limited to, compositions containing a reporter gene may be
It is operably linked to an ocarcin transcription regulatory sequence. Osteocalcin Promo
Tissue-specific promoters, such as reporter-driven reporter genes,
Expressed as a transgene. Transgenic animals as described above and such
Cells from the prostate of the transgenic animal have prostate-related damage and calcification
Compounds for Candidates Useful for Modulating Diseases Associated with
Can be used to Without being bound by any particular theory,
The compound may be a trans-acting factor (eg, a transcription factor), a cis-acting element (eg,
E.g. promoters and enhancers), and prostate related disorders and stones
The role of post-transcriptional, translational and post-translational compounds of all classes in diseases involving incineration
It seems to interfere with Noh. For that reason, they are such cancers and disorders
Is a promising candidate for the treatment of       [0121]   In one embodiment, the invention relates to prostate cancer, brain cancer, ovarian cancer, thyroid cancer, species
Various tumors, osteosarcoma, lung cancer, breast cancer and diseases associated with calcification (eg, but not limited to
But not the characteristics of genes in cells of benign prostate hyperplasia (BPH) and atherosclerosis)
High-throughput screening method for compounds that modulate constant expression
Offer. In this aspect of the invention, prostate cancer, brain cancer, ovarian cancer, thyroid cancer, various
Tumors, osteosarcoma, lung cancer, breast cancer and diseases associated with calcifications (eg, but not limited to
Cells from benign prostate hyperplasia (BPH) and atherosclerosis)
Removed from the transgenic animal and cultured in vitro. Reporter gene expression
Used to monitor the activity of osteocalcin-specific genes. One
In certain embodiments, LacZ is a reporter gene. In another specific embodiment,
Luciferase is a reporter gene. Compound identified by this method
Further includes prostate cancer, brain cancer, ovarian cancer, thyroid cancer, various tumors, osteosarcoma, lung cancer,
Diseases associated with breast cancer and calcification in normal animals (eg, but not limited to
But their effects on benign prostatic hyperplasia (BPH) and atherosclerosis)
Can be tested.       [0122]   In another embodiment, the transgenic animal model of the invention comprises prostate cancer
Associated with brain cancer, ovarian cancer, thyroid cancer, various tumors, osteosarcoma, lung cancer, breast cancer and calcification
Diseases such as, but not limited to, benign prostatic hyperplasia (BPH) and
In vivo studies to determine the mechanism of action of candidate drugs on pulse sclerosis
Can be used for cleaning.       [0123]   Specifically, prostate cancer, brain cancer, ovarian cancer, thyroid cancer, various tumors, osteosarcoma
, Lung cancer, breast cancer and diseases associated with calcification (eg, but not limited to benign
The effect of the drug on prostate hyperplasia (BPH) and atherosclerosis can be assayed.       [0124]A. Polynucleotides and nucleic acids of the invention   The present invention relates to a 5 'regulatory region of an osteocalcin transcription regulatory sequence and its transcriptional activity.
Includes polynucleotide sequences including fragments. In particular, the present invention relates to SEQ ID NO: 1.
Polynucleotide containing osteocalcin promoter sequence and its transcriptionally active fragment
Provide Otide.       [0125]   The present invention further relates to a tissue-specific promoter (eg, the osteo-
Probes, primers and fragments of the calcine promoter sequence). 1
In one embodiment, the tissue-specific promoter (eg, osteocalcin regulation)
Sequence) of at least 8 nucleotides (ie, a hybridizable portion)
A purified nucleic acid comprising: In another embodiment, the nucleic acid is
A tissue-specific promoter (eg, the osteocalcin promoter shown in SEQ ID NO: 1)
Sequence) at least 20 (adjacent) nucleotides, 25 nucleotides, 50 nucleotides
Nucleotide, 100 nucleotides, 200 nucleotides or 500 nucleotides.
You. Using sequences known to those skilled in the art, these sequences can be isolated (in isolated form or generated).
(Contained in the current vector). These methods include, for example,
, In vitro recombinant DNA methods, synthetic methods, and in vivo genetic recombination. An example
See, for example, Sambrook et al., 1989 (supra) and Ausabel et al., 1989 (supra).
Please refer to the techniques that are available. In addition, “Oligonucleotide Synthesis”
Otide Synthesis) ”, 1984, edited by Gait M.J., IRL Press, Oxford (this is incorporated by reference.
, Incorporated herein in its entirety).       [0126]   In another embodiment, the nucleic acid is 20, 25, 35, 200 or 500 nucleotides in length.
It is smaller than Ochide. Nucleic acids can be single-stranded or double-stranded
. The invention also encompasses nucleic acids that are hybridizable or complementary to the above sequences.
I do. In certain embodiments, a tissue-specific promoter (eg, as set forth in SEQ ID NO: 1)
Osteocalcin promoter sequence) of at least 10, 20, 25, 50, 100, 200,
Nucleic acids are provided that comprise a sequence complementary to 500 nucleotides or the entire regulatory region.       [0127]   The tissue-specific promoter provided by the present invention (for example,
Probes, primers and fragments of the steocalcin promoter sequence
Can be used by a research institution. They are molecular weight markers in Southern gels.
-To identify chromosomes or map the location of related genes
As a chromosome marker or tag (if appropriately labeled) for
To compare potential DNA sequences to identify potential hereditary disorders;
A probe for finding new related DNA sequences by bridging
To derive PCR primers for gene fingerprinting
As a source of information; and in the process of finding other novel polynucleotides.
It can be used as a probe to "subtract-out" a known sequence. Up
The manner of carrying out the uses mentioned above is known to those skilled in the art. Disclosure such a method
References include, but are not limited to, "Molecular Cloning: A Lab
oratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Sambrook, J.
, E.F.Fritsch and T. Maniatis, eds., 1989 and Methods in Enzymology: Gu
ide to Molecular Cloning Techniques, '' Academic Press, Berger, S.L.
And A.R. Kimmel, 1987.       [0128]   The nucleotide sequence of the present invention also comprises the osteocalcin promoter set forth in SEQ ID NO: 1.
At least 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98
%, A nucleotide sequence having 99% or more nucleotide sequence identity,
And / or transcriptionally active fragments thereof.       [0129]   Optimal for determining% identity between two amino acid sequences or between two nucleic acids
Align those sequences for comparison purposes (eg, the first amino acid
Or for nucleic acid sequences, optimal alignment with the second amino acid or nucleic acid sequence
Can introduce a gap). Next, the corresponding amino acid position or
Compare the amino acid residue or nucleotide at the position of the leotide. First array
The position of the same amino acid residue or nucleotide as the corresponding position in the second sequence
When occupied by a tide, the molecules are said to be identical at that position.
The% identity between two sequences is the number of identical positions common to the sequences.
Function (ie,% identity = number of duplicate locations that are identical / total number of locations × 100)
). In one embodiment, the two sequences are the same length.       [0130]   The determination of% identity between two sequences can also be achieved using a mathematical algorithm.
it can. One preferred non-linear algorithm of the mathematical algorithm used to compare two sequences
Non-limiting examples are described in Karlin and Altschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:
The algorithm of 2264-2268 is described in Karlin and Altschul (1993) Proc.
 Sci. USA 90: 5873-5877 with modifications. Such al
The algorithm is described in NBLAST and XB in Altschul et al., (1990) J. Mol. Biol. 215: 403-410.
Built into the LAST program. BLAST nucleotide search using NBLAST program
, A score of 100 and a word length of 12 yields a sequence homologous to the nucleic acid molecule of the present invention.
A nucleotide sequence can be obtained. XBLAST program for BLAST protein search
, Score = 50, wordlength = 3, homologous to the protein molecule of the present invention.
An amino acid sequence can be obtained. Obtain gapped alignments for comparison purposes
For this, see Altschul et al. (1997) Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402.
Gapped BLAST can be used. Alternatively, PSI-Blast
Can be used to perform an iterated search to detect distance relationships between molecules.
And can be (ibid.). Use BLAST, Gapped BLAST and PSI-Blast programs
Default parameters for each program (for example, XBLAST and
NBLAST) can be used (see http://www.ncbi.nlm.nih.gov). Array
Another preferred, non-limiting example of a mathematical algorithm used to compare one another is My
ers and Miller, (1988) CABIOS 4: 11-17 algorithm. Such a
The algorithm uses the ALIGN program (version 2.0) (GCG sequence alignment software).
Software package). AL for comparing amino acid sequences
When utilizing the IGN program, PAM120 weight residue table, 1
A gap length penalty of 2 and a gap penalty of 4 can be used. Another fruit
In an embodiment, the alignment uses the NA-MULTIPLE-ALIGNMENT 1.0 program.
Gap Weight of 5 and Gap Length of 1
 Weight).       [0131]   The% identity between the two sequences can be determined in a manner similar to that described above (gap
May or may not be attached). By calculating% identity
Typically only counts exact matches.       [0132]   The invention also includes:   (A) the above-described tissue-specific promoter (for example, osteocalcin represented by SEQ ID NO: 1)
Syn promoter sequence) and / or its complement (ie, antisense)
A DNA vector containing any of the above;   (B) operably linked to a heterologous gene (eg, a reporter gene)
The tissue-specific promoter (for example, osteocalcin promoter shown in SEQ ID NO: 1)
A DNA expression vector comprising any of the following:   (C) a host cell engineered by genetic engineering, which can function for a heterologous gene;
The tissue-specific promoter (for example, the osteotype
Any of the tissue-specific promoters (eg,
Osteocalcin promoter element) in the host cell.
Such a host cell, wherein the host cell comprises to direct expression of the offspring.       [0133]   Also, various transcriptionally active fragments of this regulatory region are included in the scope of the present invention.
The tissue-specific promoter according to the present invention (for example, osteocalcin
Transcriptional activity (transcriptionally active) or transcriptionally functional (transcriptionally
A fragment) is a recombinant polypeptide or recombinant polypeptide in a recombinant host cell.
Such a polynucleotide, which is functional as a regulatory region for expressing a recombinant polynucleotide,
Refers to a polynucleotide containing a fragment of a nucleotide. For the purposes of the present invention, the core
The acid or polynucleotide is a recombinant polypeptide or a polynucleotide.
It can be said that “transcriptional activity” is a regulatory region for expressing
The oligonucleotide contains a nucleotide sequence containing transcriptional information, and
The nucleotide sequence encoding the polypeptide of interest or the polynucleotide of interest.
This is the case where it is operably linked to the oligonucleotide.       [0134]   In particular, the tissue-specific promoter of the present invention (for example, osteoca shown in SEQ ID NO: 1)
A transcriptionally active fragment of a rucine regulatory sequence may be a tissue-specific promoter (eg, SEQ ID NO:
Prostate cancer cells operably linked to the osteocalcin regulatory sequence shown in 1)
When transfected into a strain, a heterologous gene (eg, a reporter gene)
Includes fragments long enough to promote transcription. Typically, this regulatory region is
Located 5 'of the coding sequence and operably linked to the coding gene.
It is. The term "operably linked" as used herein,
Placing regulatory sequences 5 'of the reporter gene (upstream) and required for transcription initiation
Trans-acting factors such as transcription factors, polymerase subunits and
Sesary protein) is assembled in this region to form the RNA
Refers to enabling the initiation of remelase-dependent transcription.       [0135]   In one embodiment, selected to serve as a tissue-specific transcriptional regulatory sequence
The polynucleotide sequence is the nucleotide sequence of the osteocalcin regulatory sequence shown in SEQ ID NO: 1.
In addition to the reotide sequence, it can further include other nucleotide sequences. That
Such tissue-specific transcription regulatory sequences include, but are not limited to, α
-Fetoprotein, PSA, DF3, Tyrosinase, CEA, Surfactant protein
Quality and the ErbB2 promoter. In a particularly preferred embodiment
However, additional tissue-specific transcription regulatory sequences include, but are not limited to, for example,
However, PSA promoter, prostate specific enhancer (PSE), superPSE promoter
No. 5,998,205, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
Modified artificial α-fetoprotein promoter sequence described in
allebbeck et al. (Hallenbeck et al., 1999, Human Gene Therapy 10: 1721-1733; see
The entire contents of which are incorporated herein by reference).
-Fetoprotein promoter sequence, and Nakabayashi et al. (Mol. Cell. Biol.
 1991 11 (12): 5885-93; the entire contents of which are incorporated herein by reference).
Mention may be made of the modified artificial α-fetoprotein promoter described.
it can.       [0136]   In yet another embodiment, the osteocalcin promoter set forth in SEQ ID NO: 1
-Multiple copies of the sequence or a fragment thereof can be linked together. For example
The osteocalcin promoter sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a fragment thereof
Locomotor sequence, or another fragment thereof, with a head-to-tail, head-to-head or tail-
Can be connected in the direction of the tail. Thus, in another embodiment, as an example (but not limited)
Prostate cell-specific enhancer is a tissue-specific promoter.
(For example, the osteocalcin promoter sequence shown in SEQ ID NO: 1) or its
And a tissue-specific osteocalcin shown in SEQ ID NO: 1
Can be used to promote transcription from constructs containing the promoter sequence.       [0137]   The scope of the present invention also includes the osteocalcin promoter sequence shown in SEQ ID NO: 1.
Also included are variants of a row that do not substantially affect its transcriptional activity. That's it
Such modifications include adducts, deletions and substitutions. In addition, the string
Complementation of the osteocalcin promoter sequence shown in SEQ ID NO: 1 under gentle conditions
Genes that selectively hybridize to the body and are essential for adenovirus replication
Any nucleotide sequence capable of activating the expression of is encompassed by the present invention. Typical
Moderately stringent hybridization conditions are as follows:
: Pre-hybridization of the filter containing DNA for 8 hours to overnight
6 × SSC, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA, 0.02% PVP, 0.02%
Run in a buffer consisting of 2% Ficoll, 0.02% BSA and 500 μg / ml denatured salmon sperm DNA.
U. The filters were filtered at 65 ° C. for 48 hours at 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA and
5-20 × 106cpm32In a prehybridization mixture containing a P-labeled probe
To hybridize. Washing of filters was carried out at 37 ° C. for 1 hour with 2 ×
Performed in a solution containing SSC, 0.01% PVP, 0.01% Ficoll and 0.01% BSA. continue
After washing in 0.1 × SSC at 50 ° C. for 45 minutes, autoradiography was performed.
You. Alternatively, representative conditions for high stringency are as follows:
For example, hybridization to filter-bound DNA is performed using 0.5M NaHPO.Four, 7%
Performed in sodium dodecyl sulfate (SDS), 1 mM EDTA at 65 ° C, 0.1 x SSC / 0.1
Wash at 68 ° C. in% SDS (Ausubel F.M. et al., Eds., 1989, Current Protocols in
Molecular Biology, Volume I, Green Publishing Associates, Inc., and John
 Wiley & sons, Inc., New York, page 2.10.3). Other high stringency available
Sea conditions are well known in the art. Generally, pros of 14-70 nucleotides in length
For tubes, the melting temperature (TM) is calculated using the following equation: Tm (° C.) = 81.5 + 16.6
(log [monovalent cation (mol)]) + 0.41 (% G + C) − (500 / N) (where N is the length of the probe
Is). When hybridization is performed in a solution containing formamide
The melting temperature is calculated using the following formula: Tm (° C.) = 81.5 + 16.6 (log [monovalent cation
(Mol)] + 0.41 (% G + C) − (0.61% formamide) − (500 / N) (where N is a probe
Length). Generally, hybridization is about 20-25 ° C. below Tm
Temperature (for DNA-DNA hybrids) or 10-15 ° C below Tm (RNA-D
In the case of NA hybrid).       [0138]   A tissue-specific promoter such as the osteocalcin promoter sequence shown in SEQ ID NO: 1.
The motor, or a transcriptionally functional fragment thereof, is preferably derived from a mammalian organism
I do. In one embodiment, the osteocalcin promoter sequence is human,
It is derived from mouse or rat. In another embodiment, osteocalcin pro
The motor sequence is that shown in SEQ ID NO: 1 or a transcriptionally functional fragment thereof.
You. Various screening methods based on nucleic acid hybridization
To isolate the gene sequence from the product. The isolated as disclosed herein
The polynucleotide sequence or a fragment thereof is labeled, and
CDNA line constructed from mRNA obtained from various cells or tissues (eg, prostate tissue)
Can be used to screen a library. Hybridization used
The conditions for the cDNA library production are different from the type of organism from which the labeled sequence is derived.
If derived from a product, it should be of lower stringency. Low
Stringency conditions are known to those of skill in the art, and libraries and
It depends on the specific species from which it is derived. Guidance on such conditions includes:
For example, Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd edition,
 Cold Spring Harbor Press, N.Y. and Ausabel et al., 1989, Current Protocols
in Molecular Biology, Green Publishing Associates and Wiley Interscience
, N.Y., each of which is incorporated herein by reference in its entirety.
Can be done).       [0139]   In addition, mammalian osteocalcin transcription regulatory sequence homologs can be found, for example, in bovine
Or from another non-human nucleic acid, the male of SEQ ID NO: 1 disclosed herein.
Two kinds of designed based on the nucleotide sequence of the theeocalcin promoter sequence
By performing polymerase chain reaction (PCR) amplification using a primer pool
Can be isolated. For example, osteocalcin can be expressed as a template for this reaction.
MRNA prepared from a known bovine or other non-human cell line or tissue
Can be used. About such conditions
For guidance, see, for example, Innis et al. (Eds.), 1995, PCR Strategies, Academic Pres.
s Inc., San Diego; and Erlich (eds.), 1992, PCR Technology, Oxford Univ.
ersity Press, New York (each of which is incorporated by reference in its entirety)
Incorporated herein).       [0140]   5 'of a tissue-specific promoter (e.g., osteocalcin promoter sequence)
The promoter sequence in the non-coding region may be as shown in SEQ ID NO: 1.
Yes, digestion with exonuclease III or appropriate restriction endonuclease
Nested 5 'and / or 3' deletions may be constructed using conventional techniques such as
And may be further defined by: The resulting deletion fragment is used as a promoter reporter vector.
Into the cell, for example according to Coles et al. (Hum. Mol. Genet., 7: 791-800, 1998).
As described, the deletion reduces or abolishes promoter activity.
Can be determined. In this way, the boundaries of the promoter
Can be defined. If desired, individual controls within the promoter
Nodal sites are identified using site-directed mutagenesis or linker scanning,
Take the potential transcription factor binding sites within the promoter individually or in combination.
May be removed. The effect of these mutations on transcription levels is
Checked by inserting the mutation into the cloning site of the reporter vector
Can be These types of assays are known to those skilled in the art (WO 97/173
59, U.S. Patent No.5,374,544, European Patent No.582796, U.S. Patent No.5,698,389, U.S.A.
(US Pat. No. 5,643,746, US Pat. No. 5,502,176 and US Pat. No. 5,266,488)
.       [0141]   Tissue-specific promoters, such as the osteocalcin promoter sequence,
No. 1 or a transcriptionally functional fragment thereof.
Helps identify tissue-specific promoters such as the calcine promoter sequence
The fragments and probes described herein include those shown in SEQ ID NO: 1 and
And fragments thereof, and can be made by recombinant DNA methods using techniques known in the art.
Can be made. These sequences can be isolated in isolated form or using methods known to those of skill in the art.
Can be constructed by being included in an expression vector. These methods include, for example, in vit
ro recombinant DNA methods, synthetic methods and in vivo genetic recombination. For example, Samb
See the techniques described in rook et al., 1989, supra, and Ausabel et al., 1989, supra.
I want to be illuminated. Also, Oligonucleotide Synthesis, 1984, edited by Gait M.J., IRL
Press, Oxford, which is incorporated herein by reference in its entirety.
See also the techniques used.       [0142]   Variants of the above regulatory sequences can be obtained by various chemical and enzymatic methods known to those skilled in the art.
It can be manufactured using a method. For example, the region of the sequence defined by the restriction site may be deleted.
Can be made. Defined formats using oligonucleotide-directed mutagenesis
Modify the sequence and / or introduce a restriction site in a specific region within the sequence
be able to. In addition, deletion mutants can be Bal31, ExoIII or S1 nuclei.
It can be prepared using a DNA nuclease such as zeolites. Insert the DNA with nuclease
Increasing the incubation time may create larger deletions in the regulatory sequences.
(See, eg, Ausubel et al., 1989, supra).       [0143]   The modified sequences will have their ability to direct expression of the heterologous coding sequence in a suitable host.
Evaluate power. Any that retains the ability to direct the expression of a coding sequence
The modified regulatory sequence may be incorporated into a recombinant expression vector for further use.
Is within the scope of the present invention.       [0144]IX. Analysis of osteocalcin-specific promoter activity   A tissue-specific promoter such as the osteocalcin promoter sequence shown in SEQ ID NO: 1.
The motor exhibits selective tissue and cell type specificity. That is, it
, Prostate cancer cells, prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-related osteoblasts, and
And related bone stromal cells that do not express PSA or androgen receptor (AR)
To induce gene expression. Therefore, the osteocal according to the present invention shown in SEQ ID NO: 1
Prostate cancer cells, prostate
Stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-associated osteoblasts, and PSA or andro
Expression of heterologous coding sequences in related bone stromal cells that do not express the gen receptor (AR)
Can be induced. In one embodiment, the invention relates to a set of target genes.
A tissue-specific promoter (eg, SEQ ID NO: 1) to achieve tissue-specific expression
Osteocalcin promoter sequence shown). Shown in SEQ ID NO: 1
The activity of tissue-specific promoters such as the osteocalcin promoter sequence and
Specificity depends on the tissue-specific promoter in various types of cells and tissues.
(Eg, osteocalcin promoter sequence shown in SEQ ID NO: 1)
Monitoring the expression level of the detectable polynucleotide linked by
More can be evaluated. As described below, this detectable polynucleotide and
Is a polynucleotide that specifically hybridizes with a given oligonucleotide probe.
Polynucleotides which may be leotide or encode a detectable protein
It may be leotide.       [0145]X. Osteocalcin transcription regulatory sequence driven reporter construct   The osteocalcin transcription regulatory sequence according to the present invention is advantageously used to provide the desired host cells.
Used to express the coding sequence or reporter gene in the vesicle or host organism.
It can be part of a usable recombinant expression vector. Osteocal of the present invention
Syn transcription regulatory sequences and their transcriptionally active fragments direct the expression of heterologous coding sequences
Can be used for In particular, the present invention provides a mammalian osteocalcin transcription regulatory sequence.
Include. According to the present invention, the transcriptionally active fragment of the osteocalcin transcription regulatory sequence,
Promotes transcription of a reporter coding sequence to which the fragment is operably linked
A fragment of a region that is long enough to       [0146]   Various reporter gene sequences known to those of skill in the art are available, for example,
However, fluorescent proteins such as green fluorescent protein (GFP), enzymes (
CAT, β-galactosidase, luciferase) or antigenic markers
Genes to be loaded. For convenience, the screening assays of the present invention include
Enzymatic reporter analyzed by colorimetric or fluorometric assay
And light emitting reporters are preferred.       [0147]   In one embodiment, for example, bioluminescent, chemiluminescent or fluorescent
Can be used as the light-emitting reporter in the present invention. Substrates and
Types of light-emitting reporters that do not require cofactors include, but are not limited to:
Not available, but the wild-type green fluorescent protein (GFP) of O jellyfish (Victoria aequoria)
) (Chalfie et al., 1994, Science 263: 802-805) and modified GFP (Heim et al., 1995,
 Nature 373: 663-4; PCT Publication WO96 / 23810). This type of reporter
-When the gene is transcribed and translated, the fluorescent protein accumulates in the test cells,
It is analyzed by a fluorescence analyzer or flow cytometer, for example, as is known in the art.
Methods (e.g., Lackowicz, 1983, Principles of Fluorescence Spectroscopy,
Plenum Press, New York).       [0148]   Another type of reporter gene that can be used requires a cofactor to emit light
For example, but not limited to, Renilla mushroom (Renilla
) Luciferase. Other sources of luciferase are publicly available in the industry.
Knowledge, but not limited to, of Vibrio harveyi
Bacterial luciferase (luxAB gene product) (Karp, 1989, Biochim. Biophys. A
cta 1007: 84-90; Stewart et al., 1992, J. Gen. Microbiol., 138: 1289-1300) and
Luciferase from Photinus pyralis (De Wet et al., 1987, Mol. C)
ell. Biol. 7: 725-737), which can be assayed for light generation.
Good (Miyamoto et al., 1987, J. Bacteriol. 169: 247-253; Loessner et al., 1996, Env
iron, Microbiol.62: 1133-1140; and Schultz & Yarus, 1990, J. Bacteriol
172: 595-602).       [0149]   Reporter genes that can be analyzed using colorimetric analysis are limited.
But not β-galactosidase (Nolan et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA
85: 2603-07), β-glucuronidase (Roberts et al., 1989, Curr. Genet.Fifteen: 177
-180), luciferase (Miyamoto et al., 1987, J. Bacteriol. 169: 247-253)
Or β-lactamase. In one embodiment, the reporter genetics
The nucleotide sequence is a nucleotide sequence encoding β-galactosidase, a product of the LacZ gene.
Includes code array. Because this enzyme is very stable and has a wide range of specificities,
It allows the use of different histochemical, chromogenic or fluorescent substrates.
Examples of such substrates include, but are not limited to, 5-bromo-4-chloro-
3-Indoyl-β-D-galactoside (X-gal), lactose 2,3,5-triphenyl-2H
-Tetrazolium (lactose-tetrazolium) and fluorescein galacto
Pyranoside (see Nolan et al., 1988, supra).       [0150]   In another embodiment, the product of the E. coli β-glucuronidase gene (GUS) is liposome
(Roberts et al., 1989, Curr. Genet.Fifteen: 177-180)
. GUS activity is determined by X-glucuronide (Xgluc) and 4-methylumbelliferyl glu
It can be detected by various histochemical and fluorescent forming substrates such as clonides.       [0151]   Reporter gene sequences as described above, which provide a simple colorimetric response
In addition, other reporter gene sequences, such as a selectable reporter gene sequence,
Can be used for routines. For example, chloramphenicol acetyl transferase
(CAT) coding sequence is available and is dependent on the osteocalcin transcription regulatory sequence.
Causes the proliferation of cells that are resistant to chloramphenicol. Use and selection of CAT
The advantages of possible reporter genes are known to those skilled in the art (Eikmanns et al., 1991, Ge
ne 102: 93-98). Other selectable reporter gene sequences are also available and limited
But not zeocin resistance (Hegedus et al., 1998, gene 207: 241-249).
Or kanamycin resistance (Friedrich & Soriano, 1991, Genes. Dev. 5: 1513-1523
)).       [0152]   Other reporter genes, such as toxic gene products, potentially toxic genes
Gene products as well as antiproliferative or antiproliferative gene products can also be used. another
In embodiments, the detectable reporter polynucleotide is a given oligonucleotide.
Even for polynucleotides that specifically hybridize with nucleotide probes
Or a polynucleotide encoding a detectable protein.
No. This type of assay is known to those skilled in the art (US Pat. No. 5,502,176).
And U.S. Patent No. 5,266,488).       [0153]   The osteocalcin transcription regulatory sequence driven reporter construct is a standard recombinant DN
A [Methods in Enzymology, 1987, Vol. 154, Aca
demic Press; Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning-A Laboratory Manual,
Second Edition, Cold Spring Harbor Press, New York; and Ausubel et al., Current Pro.
tocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associates and Wiley Inte
rscience, New York (each of which is incorporated herein by reference in its entirety.
See).       [0154]   Assays for promoter activity are known to those of skill in the art (eg, Sambrook
Et al., Molecular Cloning A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory
, Cold Spring Harbor, NY, 1989). As an example of a typical method that can be used
Preserves sequences derived from the reporter gene and osteocalcin transcription regulatory sequence.
And a recombinant vector having the same. Briefly, reporter genes (eg,
Green fluorescent protein, luciferase, β-galactosidase or chloram
Phenicol acetyltransferase) is expressed in biologically active polynucleotides.
Detected when placed under control of a nucleotide fragment. Osteocalcin gene
The genomic sequence located upstream of exon 1 of any suitable promoter
It can also be cloned into a porter vector. For example, manipulating many commercially available vectors
Osteocalcin conversion of the present invention to produce and express in a mammalian host cell.
Photoregulatory sequences can be inserted. Non-limiting of such vectors
Examples are pSAPBasic, pSEAP-Enhancer, pβgal-Basic, pβgal-Enhancer or
pEGFP-1 Promoter Reporter vector (Clontech, Palo Alto, CA) or pGL2
-basic or pGL3-basic promoterless luciferase reporter gene
Vector (Promega, Madison, WI). These promoter reporters
Each of the proteins contains a readily assayable protein (eg, a secreted alkaline host).
Phatase, green fluorescent protein, luciferase or β-galactosidase
) Contains a multiple cloning site upstream of the reporter gene
It is. The osteocalcin transcription regulatory sequence of the osteocalcin gene is
Inserted in both orientations into the cloning site upstream of the
Introduced into cells. Assay and clone reporter protein levels
Compare to the level obtained in the vector without insert at the site. Inn
The expression level in the vector containing the salt is increased compared to the control vector.
Indicates that a promoter or a functional fragment thereof is present in the insert.
Be inspired.       [0155]   An expression vector containing the osteocalcin transcription regulatory sequence may further comprise a selection marker.
May be included. Many selection systems are available and limited
Although not required, herpes simplex virus thymidine kinase (Wigler et al., 19
77, Cell 11: 223), hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase
(Szybalska & Szybalski, 1962, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 48: 2026)
And adenine phosphoribosyltransferase (Lowy et al., 1980, Cell 22:81
7) genes, each of which is tk, HgprtOr aprtThe cells
Can be used in In addition, anti-metabolite resistance is dhfr (resistance to methotrexate).
(Wigler et al., 1980, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77: 3567; O'H.
are et al., 1981, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78: 1527); gpr (mycophenolic acid)
(Mulligan & Berg, 1981, Proc. Natl. Acad. Sci. U
SA 78: 2072); neo (conferring resistance to aminoglycoside G-418) (Colberr
e-Garapin et al., 1981, J. Mol. Biol. 150: 1); and hygro (hygromycin).
(Stererre et al., 1984, Gene 30: 147)
Can be used as a basis for selection. Yet another selectable gene is trpB (fine
HisD (allows cells to use indole instead of tryptophan);
Histidine can be used instead of histidine) (Hartman &
Mulligan, 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 8047); ODC (ornithine
Carboxylase) (2- (di-ortinine decarboxylase inhibitor)
(Confers resistance to fluoromethyl) -DL-ornithine (DFMO)) (McConlogu
e L., 1987, Current Communications in Molecular Biology, Cold Spring Har
bor Laboratory) and glutamine synthetase (Bebbington et al., 1992, Bi
otech 10: 169).       [0156]XI. Characterization of the transcriptional activity regulatory fragment of the osteocalcin transcription regulatory sequence   Fusion constructs containing osteocalcin transcriptional regulatory sequences or fragments thereof will
Can be assayed for For promoter analysis of osteocalcin transcriptional regulatory sequences
The first step in the process is to initiate transcription of the target osteocalcin transcriptional regulatory sequence
The point (+1 position) is determined by standard methods (Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning: A Lab
oratory Manual, Cold Spring Harbor, Cold Spring Harbor Press)
Must be determined using a primer extension assay and / or an RNAase protection assay
I have to. The DNA sequence upstream of the +1 position is a gene involved in gene regulation.
It is generally considered to be the motor domain. However, the downstream sequence (intro
(Including sequences within the sequence) may also be involved in gene regulation. promoter
In conducting an activity test, a region of -3 kb to +3 kb (+1 is the transcription initiation
Dot) can be cloned upstream of the reporter gene coding region. Previous
To facilitate the identification of the regions involved in gonad-specific expression, 5 '
And / or two or more alternative reporter gene constructs containing 3 'truncated variants.
It may be produced. The type of the reporter gene is selected depending on the use.       [0157]   In one preferred embodiment, a GFP reporter gene construct is used. Previous
In studies of gonad-specific gene promoters, green fluorescent protein was used as a reporter.
It is particularly useful to use quality (GFP). Of using GFP as a reporter
The main advantage is that GFP does not require a substrate, and in newly isolated prostate cells
Lies in the fact that it can be detected.       [0158]   In another embodiment of the invention, a LacZ reporter construct is used. LacZ gene
The product β-galactosidase is very stable and has a wide range of properties.
, Various histochemical, chromogenic or fluorescent substrates, such as, but not limited to
But not 5-bromo-4-chloro-3-indoyl-β-D-galactoside (X-gal),
Lactose 2,3,5-triphenyl-2H-tetrazolium (lactose-tetrazolium
) And fluorescein galactopyranoside are available (
Nolan et al., 1988, 1988, supra).       [0159]   In the case of promoter analysis in transgenic mice,
GFP whose expression in the cell is optimized is preferred. Promoterless cloning
The vector pEGFP1 (Clontech, Palo Alto, CA) has a long wavelength shift mutation of wild-type GFP.
Body (to provide brighter fluorescence and higher expression in mammalian cells)
(Cormack et al., 1996, Gene 173: 33; Haas et al.,
1996, Curr. Biol. 6: 315). Furthermore, the maximum excitation peak of this enhanced GFP (EGFP)
Is at 488 nm and has fluorescein isothiocyanate (FITC) optics (450-50
GFP fluorescence using commonly used filter sets (illuminated at 0 nm)
Can be visualized. pEGFP1 is a promoter component in transgenic mice.
Has been found to be useful as a reporter vector for analysis (Okabe et al., 199).
7, FEBS Lett. 407: 313). In another embodiment, the osteocalcin transcription regulatory sequence
Contains a transgene upstream of the LacZ or luciferase reporter gene.
For example, transgenic mice are used.       [0160]   Putative promoter fragments can be obtained using methods known in the art for cloning.
(Usually a parent file containing 8 to 10 kb of genomic DNA including the promoter region).
Prepared from a large clone). However, the feasibility of this method is within the regulatory fragment
Depends on the availability of appropriate restriction endonuclease sites. One
In a preferred embodiment, the required promoter fragment is a polymerase chain.
Restriction endonuclease by strand reaction (PCR; Saiki et al., 1988, Science 239: 487)
Amplification using oligonucleotide primers containing appropriate sites for cleavage
Is done. The sequence required for restriction cleavage is adjacent to the regulatory fragment to be amplified
Included at the 5 'end of the forward and reverse primers. PCR amplification
Afterwards, restriction digestion of the PCR product gives the appropriate termini. Either way
The generated promoter fragment is then subjected to standard cloning procedures (Sambrook
1989, supra)) and linked to the multiple cloning site of the reporter vector.
Is tied. Prior to transgenic animal production, PCR
It is recommended to confirm the DNA sequence of the promoter fragment obtained. Thus obtained
The reporter gene construct to be generated is a reporter gene such as GFP or lacZ cDNA.
Putative promoter fragment located upstream of the gene's open reading frame
Contains.       [0161]XII. Analysis of osteocalcin transcription regulatory sequence using transgenic mouse   Transgenic animals using mammalian osteocalcin transcriptional regulatory sequences
Expression, especially reporter coding sequence, homologous or heterologous gene expression
, Can be ordered. For the production of transgenic animals,
Animals can also be used, including, but not limited to, mice, rats, rabbits,
Guinea pigs, pigs, mini-pigs, goats, sheep, and non-human primates (eg,
Baboons, monkeys and chimpanzees). As used herein
The term "transgenic" refers to a heterologous osteocalcin transcription regulatory sequence.
Non-human animals that express (eg, rat or human osteocalcin genetics)
Mouse expressing osteocalcin transcription regulatory sequence from offspring), and endogenous (
Osteocalcin transcription regulatory sequence
Animals that have been engineered or that have knocked out certain sequences
An animal that has been genetically engineered.       [0162]   In one embodiment, the present invention relates to an osteocalcin transcription regulatory sequence or the same.
Transgenes (such as reporter genes) under the control of
Transgenic animals containing (in all cells) and (in all cells)
Animals that contain the transgene in some cells, ie, mosaic animals
I will provide a. Transgenes can be single transgenes or concatenations.
(Eg, head-to-head or head-to-tail). Transge
Also described, for example, in Lasko et al. (1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA
89: 6232-6236) and selectively introduced and activated in specific cell types.
obtain. Ensure that the transgene integrates into the chromosomal site of the corresponding endogenous gene.
If is desired, gene targeting is performed. Simply put,
When such techniques are used, the nucleotide sequence of the endogenous gene (chromosome sequence
(By homologous recombination with) to disrupt the function of the nucleotide sequence
, A vector containing several nucleotide sequences homologous to an endogenous gene is designed
.       [0163]   Control of osteocalcin transcriptional regulatory sequences using any technique known in the art
Introduce the transgene into the animal below and find the transgenic animal founder
Lineage can be created. Such techniques are not limiting
Is a pronuclear microinjection (Hoppe & Wagner, 1989, US Patent No. 4,873,
No. 191); Derivation from cultured embryonic cells, fetal cells or adult cells induced to the stationary phase
Nuclear transfer to nuclear oocytes (Campbell et al., 1996, Nature 380: 64-66; Wilmut et al., Natu
re 385: 810-813); Retroviral gene transfer into the germ line (Van der Putten et al.,
1985, Proc. Natl. Acad. Sci. USA82: 6148-6152); Gene targeting to embryonic stem cells
Getting (Thompson et al., 1989, Cell 65: 313-321); Electroporation of embryos
(Lo, 1983, Mol. Cell. Biol. 31: 1803-1814); and sperm-mediated inheritance
Transgenic Ani (Lavitrano et al., 1989, Cell 57: 717-723; Gordon, 1989, Transgenic Ani
mals, Intl. Rev. Cytol. 115: 171-229).       [0164]XIII. Screening Assay   Prostate cancer cells, prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-related osteoblasts, and
Of bone and stromal cells that cannot express PSA and androgen receptor (AR)
Compounds that interfere with normal function and / or proliferation may be abnormal in prostate related disorders
Therapeutic methods targeted at are provided. Such compounds are used in prostate-related disorders, prostate cancer
, Brain cancer, ovarian cancer, thyroid cancer, various tumors, osteosarcoma, ocular melanoma, lung cancer or breast cancer
Can be used to prevent the onset or progression of Stimulates or suppresses promoter activity
The controlling compound can be used to ameliorate the symptoms of a prostate-related disorder.       [0165]   Osteocalcin transcription regulatory sequence operably linked to a reporter gene
Or a transgenic animal or cell containing a fragment thereof
For screening substances that modulate the activity of transcriptional regulatory sequences
Can be used. Therefore, it modulates the activity of the osteocalcin transcription regulatory sequence.
Such substances include prostate cancer cells, prostate stromal cells, perivascular cells,
Does not express cancer-associated osteoblasts and PSA or androgen receptor (AR)
It can be used to develop new treatments for prostate cancer and related bone stromal cells.
In addition, transgenic mice containing osteocalcin transcriptional regulatory sequences
Prostate cancer, brain cancer, ovarian cancer, thyroid cancer, various tumors, osteosarcoma, ocular
Target drugs to stop melanoma, lung or breast cancer progression
In vivo and i.v. to develop new treatments for such disorders
It becomes an experimental model in vitro.       [0166]   The present invention provides compounds that modulate the activity of osteocalcin transcription regulatory sequences.
Includes screening assays designed to identify. The present invention provides
Itro and cell-based assays and for transgenic animals
In vivo assays. Try to test as described below
Such compounds include, but are not limited to, oligonucleotides, peptides,
Examples include proteins, low-molecular organic or inorganic compounds, and antibodies.
.       [0167]   Examples of compounds include, but are not limited to, soluble peptides (limited
(Including Ig-terminal addition fusion peptides) and random peptides
Library members (eg, Lam et al., 1991, Nature 354: 82-84; Houghten
Et al., 1991, Nature 354: 84-86), and the D- and / or L-configuration.
Combinatorial chemistry-derived molecular library consisting of amino acids, phosphorus
Oxidized peptides (including but not limited to random or partially degenerated fingers
Directed phosphorylated peptide libraries and the like; eg, Songyang et al., 1993
, Cell 72: 767-778), antibodies (but not limited to, polyclonal)
, Monoclonal, humanized, anti-idiotype, chimeric or single-chain antibodies,
And their FAb, F (ab ')TwoAnd FAb expression library fragments and epitopes
And small organic or inorganic molecules.       [0168]   Such compounds are further known to improve the symptoms of prostate related disorders
Compounds (especially drugs or members of drug classes or families)
I can see.       [0169]   Such compounds include, but are not limited to, lithium salts, carbama
Zepine, valproic acid, lysergic acid diethylamide (LSD), p-chlorophenyla
Lanine, dithiocarbamic acid p-propyl dopasetamide derivative (eg, FLA 63
)); Anxiolytics such as diazepam; iproniazide, clorgyline
Monoamine oxidases (MAO, phenelzine and isocarboxazide)
) Inhibitors; tricyclic antidepressants (eg, desipramine, imipramine and amitri
Bitin amine uptake blocking agent such as petitin); serotonin reversal such as fluoxetine
Uptake inhibitors; phenothiazine derivatives (eg, chlorpromazine (trazine) and
And trifluoropromazine), butyrophenones (eg, haloperidol (Hald
ol)), thioxanthene derivatives (eg, chlorprothixene) and dibenzodi
Antipsychotics such as azepines (eg clozapine); benzodiazepines; dopami
Agonists and antagonists (eg, L-DOPA, cocaine, amp
Tamine, α-methyl-tyrosine, reserpine, tetrabenazine, benzotropine,
Pargyline); noradrenergic agonists and antagonists (eg,
(Eg clonidine, phenoxybenzamine, phentolamine, tropolone); monoxide
Nitrovasodilators (eg nitroglycerin, nitroprusside)
And NO synthase enzymes); and growth factors (eg, VEGF, FGF,
Opoetin and endostatin).       [0170]   In one preferred embodiment, a female operably linked to a heterologous gene.
Using primary cultures of germ cells containing the mammalian osteocalcin transcriptional regulatory sequence,
Screen for compounds that can suppress or enhance column-specific DNA-protein interactions.
Develop an assay system for leaning. Such a method is osteocal
Transforms into a cell that expresses a gene under the control of a thin transcription regulatory sequence or its transcriptionally active fragment
Contact with the mixture and measure the level of gene expression or gene product activity.
The bell is used to determine the gene expression or inheritance provided by the cell in the absence of the compound.
Comparing the level of product activity with the level of product obtained in the presence of the compound.
If osteocalcin transcription is different from that obtained in its absence, mammalian osteocalcin transcription
Compounds that can modulate the expression of regulatory sequences have been identified. Genetic
The change in the current level may be by any method known to those skilled in the art.
For example, assaying the activity of a reporter gene, mR on cell lysates
Assaying NA transcripts, e.g., by Northern analysis, or
Using other methods known in the art to assay for the expressed genetic product
May be due to       [0171]   Compounds that suppress or enhance the activity of osteocalcin transcription regulatory sequences have been identified
Once it has been tested in an animal-based assay, the compound is
, Prostate cancer, brain cancer, ovarian cancer, thyroid cancer, various tumors, osteosarcoma, ocular melanoma, lung cancer
Or ameliorate and / or suppress breast cancer symptoms and / or prostate cancer cells,
Prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-related osteoblasts, and PSA or
Prostate cancer not expressing androgen receptor (AR) and associated bone stromal cell proliferation
It can be determined whether or not it shows the ability to act to suppress multiplication.       [0172]   The present invention is illustrated by the following non-limiting examples.       [0173]XIV. Example 1: Systemic for the Treatment of Androgen-Independent Prostate Cancer Bone Metastasis
Osteocalcin (OC) promoter-driven replicable adenovirus Overview   Osteocalcin (OC) is a non-collagenous bone matrix protein,
It is expressed at high levels by alveoli, calcifying benign and malignant tumors.
In this study, a conditional OC replication-competent adenovirus (Ad
) Efficient systemic therapy for the treatment of hormone refractory prostate cancer bone metastases using vectors
Developed treatment. Recombinant Ad vector containing OC promoter-driven E1a gene Ad-OC
-E1a was built. Human prostate cancer cell lines (LNCaP, C4-2, PC-3, DU145, ARCaP)
Inhibition of growth of human bone cell line (MG-63) and prostate fibroblast cell line (9096F)
Was evaluated in vitro for the efficacy of Ad-OC-E1a. Ad-OC-E1a
Subcutaneous PC-3 and intraosseous C4-2 human prostate cancer xenograft in athymic and SCID / bg mice
Evaluation was also made by intratumoral and systemic administration to the model. Immunohistochemical research
Indicate that OC is widely expressed in both primary and metastatic prostate cancer
If the OC strain is positive, both the tumor epithelial cell compartment and the prostate or bone stromal cell compartment
It was shown to be found in. Prostate cancer cell line PSA-secreted (LNCaP, C
4-2, ARCaP) or non-secretory (PC-3, DU145) and bone (MG-63
) And prostate (9096F) stromal cell line growth was caused by Ad-OC-E1a
It was significantly suppressed by the lytic activity. Subcutaneous androgen receptor-negative PC-3 xenograft
In athymic nude mice bearing a piece, a single intratumoral injection of Ad-OC-E1a (2 × 109 PFU) suppressed tumor growth. Intraosseous androgen receptor-positive C4-2 xenotransfer
In SCID / bg mice harboring the implant, a single intravenous administration of Ad-OC-E1a (2 × 109PFU
) Resulted in no increase in PSA in 100% of the treated mice. Then Ad-OC-E1
Serum PSA rebound in 80% (4/5) of mice by systemic administration of a
Was suppressed. 40% (2/5) of the mice subsequently had tumors in the skeleton without PSA rebound
Cells were considered "healed" without being found. Therefore, systemic
OC promoter-driven conditionally replicable adenovirus has been tested in experimental models
Established earlier by cell lysis in both the tumor epithelium and the stroma that supports it
Tumor regression in hormonally refractory primary prostate cancer and its skeletal metastases
Very effective for guiding.       [0174]Materials and methods Cells and cell culture   LNCaP, an androgen responsive and positive for the androgen receptor
PSA-secreting human prostate cancer cell line is available from Horosewicz et al.26Cervical lymph node metastasis
Derived from From this parental cell line, a series of androgen-independent (supporting stroma)
Inoculated into ischemic athymic male mice without cells or extracellular matrix
Defined as cells that can form PSA-secreting solid tumors) and lineage-related
LNCaP substrain27,28Was induced. One of the substrains, C4-2, is an androgen receptor and
And PSA remain positive for either subcutaneous or orthotopic transplantation.
Acquired bone metastatic ability27,28. ARCaP was established by our laboratory
Human progenitor with androgen-repressed androgen receptor and PSA low expression
Adenocarcinoma cell line. This cell line is highly tumorigenic and metastatic and has an advanced form
Human prostate cancer model29. PC-3 is described in Kaighn et al. [Kaighn, M.E., Narayan,
 K.S., Ohnuki, Y., Lechner, J.F. and Jones, L.W.
acterization of a human prostatic carcinoma cell line (PC-3)
Establishment and Characterization of a Cancer Cell Line (PC-3). Invest. Urol., 17:16, 1979]
Androgen established from bone marrow aspirate from patients with confirmed metastatic disease
Human prostate cancer cells are independent and negative for androgen receptor and PSA
Is a stock. DU-145 has been developed by Stone et al. [Stone, K.R., Mickey, D.D., Wunderli, H., Mi
ckey, G.H. and Paulson, D.F.Isolation of a human prostate carcinoma ce
ll line (DU145) (Isolation of human prostate cancer cell line (DU145)). Int. J. Cancer, 2
1: 274, 1978] and was established from a patient with prostate cancer who has metastasized to the brain, Andro
Gen-independent human prostate cancer negative for androgen receptor and PSA
Cell line. Lovo is a colon carcinoma cell line that has been localized by Drewinko et al.
Established from tissue samples, the University of Texas, M.D. Anderson Cancer Center (Univers
and L. Y. Yang of the University of Texas M.D.Anderson Cancer Center (Huston, TX)
[Drewinko, B., Romsdahl, M.M., Yang, L.Y., Ah
earn, M.J. and Trujillo, J.M.Establishmen of human carcinoembryonic an
tigen-producing colon adenocarcinoma cell line
Establishment of intestinal adenocarcinoma cell line). Cancer Res., 36: 467, 1976]. WH is a human bladder transitional cell
A cell line derived from a cancer specimen, Zhau et al. [Zhau, H.E., Hong, S.J. and Ch.
ung, L.W.K.A fetal rat urogenital sinus mesenchymal cell line (rUGM): a
ccelerated growth and conferral of androgen-induced growth responsivenes
s upon a human bladder cancer epithelial cell line in vivo (fetal rat urine
Reproductive sinus mesenchymal cell line (rUGM): In vivo in human bladder cancer epithelial cell line
Int. J, Cancer., 56: 706, 199.
4]. 293 supports adenovirus replication by Graham et al.
A transformed human embryo established as having a complementing adenovirus E1 region
[Graham, F.L.Growth of 293 cells in suspension culture]
(Proliferation of 293 cells in suspension culture). J. Gen. Virol., 68: 937, 1987]. Hi
9096F, a prostate fibroblast cell line, has been approved by our lab for surgical prostate
Ozen, M., Multani, A.S., Kuniyasu, H., Chung, L.
W.K., von Eschenbach, A.C. and Pathak, S. Specific histologic and cytog
enetic evidence for in vivo malignant transformation of murine host cell
s by three human prostate cancer cell lines
Specific histological and in vivo transformation of mouse host cells in vivo
Oncol. Res., 9: 433, 1997]. Human bone stromal cell line
MG-63 was established from a sample of osteosarcoma and
Lucher Collection (American Type Culture Collection) (ATCC, Rockvi
lle, MD). PC-3, DU-145 and 293 cell lines were also obtained from ATCC. This
In the study of C4-2 and 9096F cells, T medium (Life Tec) containing 10% FBS was used.
hnologies, Inc.) [Gotoh, A., Ko
, S.C., Shirakawa, T., Cheon, J., Kao, C., Miyamoto, T., Gardner, T.A.,
Ho, L.J., Cleutjens, C.B., Trapman, J., Graham, F.L. and Chung, L.W.K.
Development of prostate-specific antigen promoter-based gene therapy for
 androgen-independent human prostate cancer
Development of gene therapy based on prostate specific antigen promoter for prostate cancer). Urol., 1
60: 220, 1998; Ozen, M., Multani, A.S., Kuniyasu, H., Chung, L.W.K., von
Eschenbach, A.C. and Pathak, S. Specific histologic and cytogenetic evi
dence for in vivo malignant transformation of murine host cells by three
 human prostate cancer cell lines
Specific histological and cellular regressions for in vivo malignant transformation of host cells
Oncol. Res., 9: 433, 1997]. LNCaP, PC-3, DU-145, ARCaP, WH
And MG-63 cells were all T medium containing 5% FBS (Life Technologies, Inc.
[Gotoh, A., Ko, S.C., Shirakawa, T., Cheon, J., Kao, C.,
Miyamoto, T., Gardner, T.A., Ho, L.J., Cleutjens, C.B., Trapman, J., Gra
ham, F.L. and Chung, L.W.K.Development of prostate-specific antigen pr
omoter-based gene therapy for androgen-independent human prostate cancer
 (Based on prostate-specific antigen promoter in androgen-independent human prostate cancer
J. Urol., 160: 220, 1998; Zhau, H.Y., Chang, S.M.,
Chen, B.Q., Wang, Y., Zhang, H., Kao, C., Sang, Q.A., Pathak, S.J. and
Chung, L.W.K.Androgen-repressed phenotype in human prostate cancer
Proc. Natl. Acad. Sci. USA.,
 93: 15152, 1996; Ko, S.C., Cheon, J., Kao, C., Gotoh, A., Shirakawa, T.,
 Sikes, R.A., Karsenty, G. and Chung, L.W.K.Osteocalcin promoter-based
 toxic gene therapy for the treatment of osteosarcoma in experimental mo
dels (as an osteocalcin promoter for the treatment of osteosarcoma in experimental models)
Cancer Res., 56: 4614, 1996]. Lovo cells, 10% FB
Maintained in a F-12 nutrient mixture containing S (Life Technologies, Inc.). 293
Cells were maintained in MEM (Life Technologies, Inc.) containing 10% FBS. This
These cells were supplied with fresh growth medium three times a week and 5% CO 2TwoMaintained at 37 ° C in
Was.       [0175]   Construction and production of replicable Ad-OC-E1a   All plasmids were prepared using standard published protocols [Bett, A.J., Haddara,
 W., Prevec, L. and Graham, F.L.An efficient and flexible system for c
onstruction of adenovirus vectors with inserts or deletions in early rea
gions 1 and 3 (adenovirus vectors with insertions or deletions in early regions 1 and 3)
Natl. Acad. Sci. USA Proc. Natl. Acad. Sci. USA
., 91: 8802-1994]. Simply put, the 549th of Ad5 vector
The BamHI-XcaI fragment containing the backbone of the 5795792 base was ligated into plasmid pXC1.
The derivative pXC548C [McKinnon, R.D., Bacchetti, S. and Graham, F.L.
 mutagenesis of the transforming genes of human adenovirus type 5 (human
Tn5 mutagenesis of the transforming gene of adenovirus type 5).
 19:33, 1982] and digest pyE1sp1B [Dr. Frank Graham (Mac Master Universi
ty, Hamilton, Ontario, Canada). BamHI site and XcaI
A pyBPAEII shuttle vector was created by inserting between the sites. pOCE1a is Ad5
To drive the E1a gene, a 1370 bp fragment of the mouse OC promoter (pII1.5TK or
Cleaved with XhoI and SalI enzymes) into the XhoI site of pyBPAEII
Built by that. The shuttle pOCE1a vector was cloned as shown in FIG.
N- [1- (2,3-dioleoyloxyl) propyl sulfate together with the damaged recombinant Ad vector pJM17
Ru] -N, N, N-trimethylammonium methyl (Boehringer Mannheim Biochemicals
) Mediated transfection method [Zhang, W-W., Fang, X., Branch, C.D., Mazur
, W., French, B.A. and Roth, J.A.Generation and identification of reco
mbinant adenovirus by liposome-mediated transfection and PCR analysis (
Recombinant adenovirus by liposome-mediated transfection and PCR analysis
Biotechniques, 15: 868, 1993].
Transfectable Adenovirus Ad-OC-E1 transfected and partially deleted for E3
a was prepared. Ad-OC-E1a thus obtained is a cell expressing OC promoter activity.
It was shown to replicate in a restricted manner only in the vesicles. Complete cytotoxicity
The culture medium of 293 cells showing was recovered and centrifuged at 1,000 × g for 10 minutes. Pool
An aliquot of the supernatant was taken and stored at -80 ° C as the primary virus stock. C
The ills stock is grown in 293 cells and the selected Ad-OC-E1a virus clone is
, Graham and Pervec [Graham, F.L. and Prevec, L. Manipulation of
 adenovirus vectors. Volume 7, pages 109-128,
Clifton, NJ: The Humana Press, Inc., 1991].
Was. Pick one of the virus clones, grow in 293 cells, 36-40 hours after infection
Later collected, pelleted, resuspended in PBS and dissolved. Centrifuge cells
To remove the cell debris and remove the virus in the cell lysate by CsClTwoGradient
Purified by centrifugation. Dialyze the concentrated virus, take an aliquot, and
Saved in. Virus titers were determined by plaque assay as described previously [Go
toh, A., Ko, S.C., Shirakawa, T., Cheon, J., Kao, C., Miyamoto, T., Gard
ner, T.A., Ho., L.J., Cleutjens, C.B., Trapman, J., Graham, F.L. and Ch.
ung, L.W.K.Development of prostate-specific antigen promoter-based gene
 therapy for androgen-independent human prostate cancer
Of gene therapy based on prostate-specific antigen promoter for dependent human prostate cancer
J. Urol., 160: 220, 1998]. Controls used in this study
The ils Ad-CMV-pA and Ad-CMV-β-gal are similar to those described above.
Procedure [Ko, S.C., Gothoh, A., Thalmann, G.N., Zhau, H.E., Johnston, D.A.,
Zhang, W.W., Kao, C. and Chung, L.W.K.Molecular therapy with recombina
nt p53 adenovirus in an androgen-independent, metastatic human prostate
cancer model (recombination in androgen-independent metastatic human prostate cancer model)
Molecular therapy using p53 adenovirus). Hum. Gene Ther., 7: 1683, 1996]
Were constructed, plaque purified, and grown in 293 cells.       [0176]   Immunohistochemical staining of primary and metastatic human prostate cancer specimens   Deparaffinized primary human prostate cancer specimen and lymph node and bone metastasis
Samples were from the University of Virginia School of Medicin
e, Charlottesville, VA), Department of Urology and Pathology and McGill University (Mc
Gill University, Montreal, Quebec, Canada). 3% H tissueTwoOTwo
And block with SuperBlock (Scytek Laboratories, Logan, Utah)
And a monoclonal OC antibody (OC4-30: Takara Shuzo, Otsu, Japan)
Antibody staining signal is converted to biotinylated peroxidase-conjugated
Amplification was performed using a vidin system (Bio-Genex Laboratories, San Ramen, CA). OC staining
Converts conjugated peroxidase to AEC chromogen (3-amino-9-ethylcarbamate).
Sol) and visualized.       [0177]   In vitro cell proliferation assay   5 × 10ThreeLNCaP, C4-2, PC-3, DU-145, ARCaP, 293, WH, Lovo, MG-63 or
Plated 9096F cells into 24-well plates. 24 hours later, the cells were ad-OC
-E1a at 0.01-5 MOI (or pfu / cell: this is 0.2-100 virus particles / cell)
(Estimated) for 2 hours. Ad-CMV-pA or Ad-CMV-
Cells infected with β-gal served as negative controls (FIGS. 17A-D). Three days later, the cell count was
Automated E-Max spectrophotometric platelet with crystal violet assay
(Molecular Devices Corp., Sunnyvale, CA).
[Ko, S.C., Cheon, J., Kao, C., Gotoh, A., Shirakawa, T., Si
kes, R.A., Karsenty, G. and Chung, L.W.K.Osteocalcin promoter-based to
xic gene therapy for the treatment of osteosarcoma in experimental model
s (based on osteocalcin promoter for treatment of osteosarcoma in experimental models
Cancer Res., 56: 4614, 1996].       [0178]   Virus yield in prostate and bladder cancer cell lines infected with Ad-OC-Ea1
Evaluation of   2 × 10FiveIndividual C4-2 or 293 cells were plated in duplicate in 6-well plates.
Was. Twenty-four hours later, the medium is aspirated and Ad-OC-E1a, Ad-CMV-pA or wild-type Ad vector
Either was replaced with 0.5 ml of T or MEM medium containing a MOI of 2 pfu / cell. negative
As a control, WH cells cultured in T medium were similarly infected with the test virus. 37
Two hours after infection with the Ad vector at 0 ° C, the cells are washed twice with PBS and
2 ml of medium was added. The cell culture medium is collected, diluted, added to 293 cells, and plated.
Workout assays were performed in triplicate at intervals of 0-72 hours. 100 μl for this assay
The diluted cell culture medium with 0.75% semi-solid agarose medium.
Addition to fluent 293 cell cultures. 5 days later, 0.5% crystal
The number of plaques was visualized and counted by staining with violet
rum, F.D. and Ornelles, D.A. p53 status does not determine outcome of E
1B 55-kilodalton mutant adenovirus lytic infection (p53 status is E1B 55
The results of a Rodalton mutant adenovirus lytic infection are not determined). J. Viol.,
72: 9479, 1998].       [0179]   Evaluation of adenovirus infectivity in mouse and human bone   To determine if normal mouse or healthy human bone is susceptible to Ad infection
In addition, two studies were conducted. First, Ad-CMV-β-gal (1 × 109 pfu) adult ma
Injected into the femur of a mouse, and three days later the bone was harvested and the method established previously [Ko,
S.C., Choen, J., Kao, C., Gotoh, A., Shirakawa, T., Sikes, R.A., Karsent
y, G and Chung, L.W.K.Osteocalcin promoter-based toxic gene therapy fo
r the treatment of osteosarcoma in experimental models
Osteocalcin promoter-based toxin gene therapy for the treatment of osteosarcoma
Cancer Res., 56: 4614, 1996] was used for histochemical analysis of β-gal activity.
. Second, a normal bone specimen taken from a broken 69-year-old man was 0.6% cold
Cultured in T medium containing heavens. Infection of human prostate cancer PC-3 xenograft in parallel
And reserved as a control. Tissue samples were collected from Ad-CMV-β-gal (1 × 109 pfu)
3 days after infection. After removing the bone and prostate cancer specimens, the tissue is first
Washed in PBS and fixed in 0.05% glutaraldehyde at 4 ° C. for 24 hours. Bone
Specimens were placed in PBS for 24 hours after fixation, and 0.25 M EDTA in PBS (pH 7.4) was used.
Decalcification was performed at 4 ° C. for 5 days. After decalcification, the sample was reconstituted at 1 mg / ml X-gal (5-bromo-
4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside), 5 mM KThreeFe (CN)6, 5mM KFour Fe (CN)6And 2mM MgClTwoWas stained overnight in a solution of PBS. Prostate cancer specimen
Was treated as described above and tested for β-galactosidase activity.
Stained as described above [Ko, S.C., Cheon, J., Kao, C.
, Gotoh, A., Shirakawa, T., Sikes, R.A., Karsenty, G. and Chung, L.W.K.
 Osteocalcin promoter-based toxic gene therapy for the treatment of oste
osarcoma in experimental models
Toxin gene therapy based on the steocalcin promoter). Cancer Res., 56: 4614
, 1996].       [0180]   In vivo animal experiments   Athymic mice (20-25g) to determine tumor specificity of Ad-OC-E1a lytic activity
1 × 10 6 suspended in 100 μl of T medium containing 5% FBS6PC-3 cells or Lo
vo cells were inoculated subcutaneously. Once the tumor is palpable (4-5mm in diameter)
These animals were randomly divided into two experimental groups: Group 1, Ad-OC-E1a; Group 2, Ad-OC-E1a.
CMV-β-gal. Single dose of virus (2 x 109 pfu) was injected intratumorally into mice.
Four weeks after administration of the test virus, tumor size was measured and recorded.       [0181]   For the evaluation of Ad-OC-E1a in an intraosseous prostate cancer model, 1 × 106C4-2 cells,
Previously published procedures [Wu, T.T., Sikes, R.A., Cui, Q., Thalmann, G.N.,
Kao, C., Murphy, C.F., Yang, H., Zhau, H.E., Balian, G. and Chung, L.W.
K. Establishing human prostate cancer cell xenografts in bone: induction
 of ostaoblastic reaction by prostate-specific antigen-producing tumors
in athymic and SCID / bg mice using LNCaP and lineage-derived metastatic s
ublines (Establishment of human prostate cancer cell xenografts in bone: LNCaP and lineage derived
Prostate-Specific Antigen Production in Athymic and SCID / bg Mice Using Metastatic Sublines
Induction of osteoblast response by live tumor). Int. J. Cancer, 77: 887, 1998].
Castrated male SCID / bg mice were injected into the medullary cavity of the right tibia. For the PSA assay,
A blood sample (about 100 μl) was collected from the tail vein once a week. Serum PSA is a fine-particle solid-phase yeast
Immunoassay (MEIA) using Abbott Imx instrument (Abbott Park, IL)
did. After an increase in serum PSA was detected, a single dose of 25 μl of Ad-OC-E1a [1 animal
2 × 10 per9 pfu (ie 4 × 10TenVirus particles)] into mice intravenously
Was administered. When serum PSA rebound occurs, animals are
Treated by giving a second or third intravenous injection of the same dose of test virus
did. Serum PSA was monitored weekly and tumors were sacrificed at the time of animal sacrifice.
And X-rays were routinely evaluated.       [0182]result Immunohistochemical staining of OC in primary and metastatic prostate cancer specimens   OC has been shown to be a specific marker indicator of osteoblast lineage cell differentiation
[Hoffmann, H.M., Catron, K.M., Wijnen, A.F.V., McCabe, L.R., Lian,
J.B., Stein, G.S. and Stein, J.L.Transcriptional control of the tissue
-specific, developmentally regulated osteocalcin gene requires a binding
 motif for the Msx family of homeodomain proteins
Regulation of the osteocalcin gene is regulated by homeodomain proteins
Requires the binding motif of the Msx family). Proc. Natl. Acad. Sci. USA.,
91: 12887, 1994]. In addition, OC is composed of calcified normal tissue [Bini, A., Mann, K.G.,
Kudryk, B.J. and Schoen, F.J.Noncollagenous bone matrix proteins, calc
ification, and thrombosis in carotid artery atherosclerosis
Non-collagenous bone matrix protein in sclerosis, calcification and thrombosis)
Arterioscler Thromb. Vasc. Biol., 19: 1852, 1999], perivascular cells [Reill
y, T.M., Seldes, R., Luchetti, W. and Brighton, C.T.
e phenotypic expression of pericytes and bone cells
Similarity of osteocyte phenotypic expression). Clin. Orthop., 346: 95, 1998] and benign tumors
Ulcers [Lantuejous, S., Issac, S., Pinel, N., Negoescu, A., Guibert, B. and
And Brambilla, E. Clear cell tumor of the lung: an immunohistochemical and
 ultrastructural study supporting a pericytic differentiation
Alveolar tumors: immunohistochemical and ultrastructural studies supporting differentiation of perivascular cells
Mod. Pathol., 10: 1001, 1997]. Immunohistochemical
Using the method, primary prostate cancer matrix (FIG. 2a) and tumor epithelium and stroma (FIG. 2b)
), The expression of OC was observed. Positive OC strains account for 85% of primary prostate cancer specimens (23/27
) And 100% of metastatic lymph node and bone specimens (12/12 lymph nodes, 10
/ 10). Representative immunohistochemical staining of lymph nodes and bone
The feel is shown in FIGS. 2d and 2e, respectively. In primary prostate cancer and bone metastases
Background immunohistochemical staining of OC is shown in FIGS. 2c and 2f, respectively.       [0183]   Ad-OC-E1a cytotoxicity against prostate cancer cell lines in vitro: endogenous PSA and And AR state independence   To evaluate the cytotoxicity of Ad-OC-E1a, several human prostate cancer cell lines, LNC
aP, C4-2, PC-3, DU-145 and ARCaP were converted to a wide range of Ad-OC-
Exposure to E1a vector. Human 293 cells or WH and Lovo cells
[Graham, F.L.Growth of 293 cells in su
spension culture (growth of 293 cells in suspension culture). J. Gen. Virol., 68:
937, 1987; Ko, S.C., Cheon, J., Kao, C., Gotoh, A., Shirakawa, T., Sikes
, R.A., Karsenty, G. and Chung, L.W.K.Osteocalcin promoter-based toxic
 gene therapy for the treatment of osteosarcoma in experimental models (
Based on osteocalcin promoter for treatment of osteosarcoma in experimental model
Cancer Res., 56: 4614, 1996]. LNCaP cells and C4-2 cells
Exposure to 5 MOI of Ad-OC-E1a inhibited the growth of these cells by 70%.
However, the same dose of Ad-OC-E1a was used in WH cells and Lovo cells (these were
(Showing no or no motor activity).
(Fig. 3a). Control virus (insert (Ad-CMV-P
A) or cells lacking either Ad-CMV-β-gal)
Exposure to the virus at 5 MOI was found to be unaffected (FIG. 3a).
Second, the potency of Ad-OC-E1a is reduced to very low levels (eg, ARCaP) or to undetectable
Some others express PSA and AR only at levels (eg, PC-3 and DU-145)
Of human prostate cancer cell lines. From Figure 3b, all human prostates tested
Cancer cell lines are tested in vitro, regardless of their native PSA and AR expression levels.
Were susceptible to Ad-OC-E1a-induced cell lysis. In addition, in vitro
The effect of Ad-OC-E1a on the growth of prostate and bone fibroblast cell lines was also evaluated.
As shown in FIG. 3c, Ad-OC-E1a infection resulted in cultured human prostate fibroblasts (eg,
For example, 9096F) and bone fibroblasts (MG-63).
Upset.       [0184]   Ad-OC-E1a replication in androgen-independent human prostate cancer cell lines   The OC promoter drives the expression of the E1a transgene (as a result,
May cause adenovirus replication in tent human prostate cancer cell lines)
C4-2 after infection with either Ad-OC-E1a or Ad-CMV-PA to determine
Viral activity in the supernatant of a cell line (androgen-independent human prostate cancer cell line)
The value was evaluated. 293 cells and WH cells were used as positive and negative controls, respectively.
[Graham, F.L.Growth of 293 cells in suspension culture
J. Gen. Virol., 68: 937, 1987; Ko, S.C., Cheon, J.
, Kao, C., Gotoh, A., Shirakawa, T., Sikes, R.A., Karsenty, G. and Chun
g, L.W.K.Osteocalcin promoter-based toxic gene therapy for the treatmen
t of osteosarcoma in experimental models
Toxin Gene Therapy Based on the Osteocalcin Promoter for Cancer Res.,
 56: 4614, 1996]. From the results of these studies, the supernatants of all tested cell lines were
The virus titer in infected cells was C4-2 cells, WH cells and 293 cells when infected with Ad-CMV-PA.
0 pfu / cell, 0 pfu / cell and 170 ± 60 pfu / cell for cells, respectively
It was shown that. When infected with Ad-OC-E1a, the replication of adenovirus is C4-2
Cells and 293 cells (15 ± 8 and 7.7 ± 3.2 pfu / cell, respectively).
No significant level of replication was detected (0.047 ± 0.021 pfu / cell). Ad-OC-E
1a is very potent and in replication in C4-2 cells, the number of infectious
It turned out to be similar to that seen in the replicable 293 cell line.       [0185]   Specificity of intratumoral Ad-OC-E1a in disrupting subcutaneous PC-3 tumor growth in vivo   To evaluate the specificity of Ad-OC-E1a in inhibiting the growth of prostate cancer in vivo
In addition, the activity of this virus against the growth of the previously established subcutaneous PC-3 human prostate cancer
Sex was compared to that of a control, Lovo human colon cancer. From FIG. 4, Ad-OC-E1a is
Intratumoral injection effectively suppresses PC-3 tumor growth but suppresses Lovo tumor growth
Not shown. These data show that OC promoter activity is present in PC-3
But not in Lovo cells (data not shown).
You.       [0186]   Ad-OC-E1a to mice with previously established C4-2 human prostate cancer in the skeleton
Intravenous administration of   Systemic Ad-OC-E1a in previously established intraskeletal prostate cancer xenografts
As a model to evaluate efficacy, androgen-independent and PSA-secreting C
4-2 Human prostate cancer cell line was selected [Wu, T.T., Sikes, R.A., Cui, Q., Thalmann,
 G.N., Kao, C., Murphy, C.F., Yang, H., Zhau, H.E., Balian, G. and Chun
g, L.W.K.Establishing human prostate cancer cell xenografts in bone: in
duction of osteoblastic reaction by prostate-specific antigen-producing
tumors in athymic and SCID / bg mice using LNCaP and lineage-derived metas
Establishment of human prostate cancer cell xenografts in bone: LNCaP and
Prostate in athymic and SCID / bg mice using a lineage-derived metastatic substrain
Induction of osteoblast response by gland-specific antigen-producing tumors). Int. J. Cancer, 77: 887.
, 1998]. The standard protocol is for tumor growth in the tibia to increase over serum PSA.
Start intravenous Ad-OC-E1a treatment if positively indicated
To do it. Check serum PSA once a week and if PSA rebound occurs
Animals were repeatedly subjected to Ad-OC-E1a treatment. In this study, a total of six animals
evaluated. From FIG. 5a, in one control untreated mouse (# 1), serum PSA was 6 weeks
Within 10 ng / ml significantly above basal level within 630 ng / ml at 15 weeks
The exponential logarithm is shown to increase. Profile of this rapid PSA rise
Are consistent with our earlier report [Wu, H.C., Hsieh, J.T., Gleave, M.E.,
 Brown, N.M., Pathak, S. and Chung, L.W.K.Delivetion of andgrogen-inde
pendent human LNCaP prostatic cancer cell subline: role of bone stromal
Induction of androgen-independent human LNCaP prostate cancer cell line: bone stromal cells
Role). Int. J. Cancer, 57: 406, 1994; Thalmann, G.N., Anezinis, P.E., Ch.
ang, S.M., Zhau, H.E., Kin, E.E., Hopwood, V.L., Pathak, S., von Eschenb
ach, A.C. and Chung, L.W.K.Androgen-independent cancer progression and
 bone metastasis in the LNCaP model of human prostate cancer
Androgen-independent cancer progression and bone metastasis in the LNCaP model of cancer). Cancer Re
s., 54: 2577, 1994; Wu, T.T., Sikes, R.A., Cui, Q., Thalmann, G.N., Kao,
C., Murphy, C.F., Yang, H., Zhau, H.E., Balian, G. and Chung, L.W.K.Es
tablishing human prostate cancer cell xenografts in bone: induction of o
steoblastic reaction by prostate-specific antigen-producing tumors in at
hymic and SCID / bg mize using LNCaP and lineage-derived metastatic sublin
es (Establishment of human prostate cancer cell xenografts in bone: LNCaP and lineage-derived translocations
Prostate-specific antigen in athymic and SCID / bg mice using transgenic sublines
Induction of Osteoblast Response by Producing Tumor). Int. J. Cancer, 77: 887, 1998]. Ad
Serum PSA profiles of -OC-E1a treated mice are shown in FIGS. Some PSA responses
1) Mouse # 2 and # 3 were twice
Responded to intravenous Ad-OC-E1a treatment, the skeletal tumors completely regressed (FIGS. 6a, 6b), and 1
After 5 weeks, the PSA reached the lowest level (Figs. 5b and 5c). These two mice are all
Considered "healed" by physical Ad-OC-E1a. 2) Mouse # 4 and # 5
Responded to systemic Ad-OC-E1a and showed a marked and rapid decrease in PSA. These mau
The PSA minimum is maintained for various periods of time, ranging from 1 to 6 weeks.
(FIGS. 5d and 5e). 3) Mouse # 6 initially responds favorably to systemic Ad-OC-E1a
(PSA bottoms lasted 5 weeks), but the second and third systemic Ad-OC-E
At the time of 1a administration treatment, systemic Ad-OC-E1a growth inhibitory effect was gradually impaired (
Figure 5f).       [0187]   Macroscopic morphology, histopathology and growth of prostate cancer xenografts in mouse tibia And immunohistochemistry: Effect of Ad-OC-E1a   Figure 6a shows macroscopic anatomical differences between control and Ad-OC-E1a-treated mice
did. As shown by X-ray and gross anatomy, when compared to untreated controls
Systemic Ad-OC-E1a showed a marked regression of prostate cancer growth in the tibia. this
Improvements were achieved using histopathological sections of tumors from control and Ad-OC-E1a treated animals.
This was confirmed by inspection (FIG. 6b, compare panels A and C). Control test
Positive PSA staining was observed in the body (FIG. 6b, panel B), whereas the Ad-OC-E1a treated specimen
No PSA staining was detected (data not shown). Adenovirus infectivity is also
, In situ in mouse bone, and human bone and human prostate PC-3 xenograft
The pieces were compared in vitro. From the results of this study, it was found that Ad-CMV-β-gal
Injection efficiently infects bone cells in mice and does not affect cortical bone
(FIG. 6c, panel A). Ad-CMV-β-gal is a PC-3 tumor in vitro
But it does not infect human bone that is maintained as an explant in soft agar.
(FIG. 6c, compare panels B and C, respectively).       [0188]Consideration   Cancer treatment using adenovirus vectors is divided into two broad categories:
Heise, C. and Kirn, D.H. Replic
ation-selective adenoviruses as oncolytic agents (replication as an oncolytic agent)
Selective adenovirus). J. Clin. Invest., 105: 847, 2000]. All cancer cells
Since it is difficult to infect adenovirus vectors into
Viral gene expression in competent tumor cells without damaging normal tissues
/ Various forms of viral architecture with the primary goal of increasing the efficiency of replication
I'm designing a structure. One such approach is to use replication defective adenovirus vectors.
"Bystander" genes (eg, HSV-TK or cytosine
Aminase) and its bystander gene is prodola.
Transforming the egg into a biologically active anti-proliferative product and characterizing it with a virus-borne gene
Induces efficient cell killing even in untransfected cells [Gotoh, A.,
 Ko, S.C., Shirakawa, T., Cheon, J., Kao, C., Miyamoto, T., Gardner, T.A
., Ho, L.J., Cleutjens, C.B., Trapman, J., Graham, F.L. and Chung, L.W.
K. Development of prostate-specific antigen promoter-based gene therapy
for androgen-independent human prostate cancer
Development of gene therapy based on prostate-specific antigen promoter for prostate cancer). J. U
rol., 160: 220, 1998; Eastham, J.A., Chen, S.H., Sehgal, I., Yang, G., Ti
mme, T.L., Hall, S.J., Woo, S.L. and Thompson, T.C.Prostate cancer gen
e therapy: herpes simplex virus thymidine kinase gene transduction follo
wed by ganciclovir in mouse and human prostate cancer models
Genetic Therapy: Herpes Simplex Virus Chi in Mouse and Human Prostate Cancer Models
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1996; Koeneman, K.S., Kao, C., Ko, S.C., Yang, L., Wada, Y., Kallmes, D.
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calcin directed gene therapy for prostate cancer bone metastasis
Osteocalcin-directed gene therapy for bone metastasis of cancer). World J. Urol., 18: 102, 20
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d new strategies of gene therapy for prostate cancer and osteosarcoma me
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Utilization of stromal-epithelial interaction for the strategy of Gene). Gene Ther. Mol. Biol., 2:41, 1
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te carcinoma cells (Adenovirus, a heat-induced double suicide gene for prostate cancer cells)
Cancer Res., 58: 1358, 1998]. E1b (55 kDa protein) missing
The construction of highly replicable ONYX-015 is conceptually useful for tumor cells that lack functional p53 protein.
[Heise, C., Williams, A., Xue, S., Propst, M. and Kirn
, D. Intravenous administration of ONYX-015, a selectively-replicating a
denovirus, induces antitumoral efficiency (selective replicating adenovirus ONY
Intravenous administration of X-015 induces antitumor efficiency). Cancer Res., 59: 2623, 1999].
. Conditional activation of viral gene expression and replication is controlled by a tissue-specific promoter
Has been achieved using e.g. PSA in the case of prostate cancer9-11And liver cancer
Α-fetal protein [Kanai, F., Lan, K.H., Shiratori, Y.,
Tanaka, T., Ohashi, M., Okudaira, T., Yoshida, Y., Wakimoto, H., Hamada
, H., Nakabayashi, H., Tamaoki, T. and Omata, M. In vivo gene therapy f
or alpha-fetoprotein-producing hepatocellular carcinoma by adenovirus-me
diated transfer of cytosine deaminase gene
In vivo inheritance of α-fetoprotein producing hepatocellular carcinoma by adenovirus-mediated transfer
Child Res.). Cancer Res., 57: 461, 1997]. Adenovirus vector virus
The adenoviral killing protein (adenoviral death p
rotein) has been shown to significantly increase virus replication efficiency
[Doronin, K., Toth, K., Kuppuswamy, M., Ward, P., Tollefson, A.E. and
Wold, W.S.Tumor-specific, replication-competent adenovirus vectors over
expressing the adenovirus death protein
Overexpressing tumor-specific replicable adenovirus vector). J. Virol., 74:61
47, 2000]. In this study, we investigated adenovirus expression in cells containing OC promoter activity.
Tissue-specific (ie, osteoblast-specific) and tumor-specific to drive lupus replication
OC (ie, limited expression in calcified benign and malignant tumors)
The possibility of using a promoter was investigated. This form of the adenovirus vector comprises
Tumor epithelium and stromal cells supporting it, such as fibromuscular stromal cells expressing OC
[Gardner, T.A., Ko, S.C., Kao, C., Shirakawa, S., Cheon, J., Gotoh, A.,
 Wu, T.T., Sikes, R.A., Zhau, H.E., Cui, Q., Balian, G. and Chung, L.W
.K. Exploiting stromal-epithelial interaction for model development and
new strategies of gene therapy for prostate cancer and osteosarcoma meta
stasis (Development of a model for metastasis of prostate cancer and osteosarcoma and the development of novel gene therapy
Utilization of stromal-epithelial interaction for strategy). Gene Ther. Mol. Biol., 2:41, 199.
8; Koeneman, K.S., Yeung, F. and Chung, L.W.K. Osteomimetic properties
of prostate cancer cell: a hypothesis supporting the predilection of pro
state cancer metastasis and growth in the bone environment
Osteomimetic properties of bone: prediction of metastasis and growth of prostate cancer in bone environment
Prostate, 39: 246, 1999] and perivascular cells [Doherty, M.
.J., Ashton, B.A., Walsh, S., Beresford, J.N., Grant, M.E. and Canfield
, A.E.Vascular pericytes express osteogenic potential in vitro and in v
ivo (perivascular cells express osteoblastic potential in vitro and in vivo). J. Bone
Miner. Res., 13: 828, 1998] to enable virus replication.
The purpose is. Thus, Ad-OC-E1a is primarily a virus in tumor epithelium
Secondly, replication leads to cytolysis in prostate fibroblasts and perivascular cells.
By disrupting the intracellular communication between the tumor and stroma by inducing
It is believed that it can result in significant cell killing. In vitro experimental co-culture studies
And HSV-TK / acyclovir (ACV) in chimeric tumor models in vivo
Induced osteoblast death significantly suppressed prostate cancer cell growth (unpublished)
Findings). OC expression is very restricted to osteoblasts during maturation [Hoffma
nn, H.M., Catron, K.M., Wijnen, A.F.V., McCabe, L.R., Lian, J.B., Stein,
 G.S. and Stein, J.L.Transcriptional control of the tissue-specific, d
evelopmentally regulated osteocalcin gene requires a binding motif for t
he Msx family of homeodomain proteins (regulated during tissue-specific development
Regulation of osteocalcin gene transcription is the Msx family of homeodomain proteins
Natl. Acad. Sci. USA., 91: 12887, 1
994], 43 Ad-OC-E1a damages bone and alters the rate of bone resorption and deposition
It seems to be possible. We have addressed this issue, but we have summarized our findings below.
I will. First, both mouse and human cortical bone are restricted to adenovirus infection.
It is constant. Mouse bone marrow is very susceptible to adenovirus infection,
Human bone (including mature osteoblasts) is more resistant to adenovirus infection
Seemed to be high. Therefore, replication of Ad-OC-E1a is
Is restricted to proliferating and mature osteoblasts expressing OC promoter activity
Could be Second, intraosseous administration of Ad-OC-HSVTK to non-castrated adult mice
And ACV administered intraperitoneally did not cause any skeletal abnormalities [Gardner
, T.A., Ko, S.C., Kao, C., Shirakawa, S., Cheon, J., Gotoh, A., Wu, T.T.
, Sikes, R.A., Zhau, H.E., Cui, Q., Balian, G. and Chung, L.W.K.Explo
iting stromal-epithelial interaction for model development and new strat
egies of gene therapy for prostate cancer and osteosarcoma metastasis (
Development of models for metastasis of prostate cancer and osteosarcoma and development of novel gene therapy strategies
Utilization of stromal-epithelial interaction). Gene Ther. Mol. Biol., 2:41, 1998]. Thing
In fact, OC inhibits the growth of mineral crystal growth in in vitro assays.
[Romberg, R.W., Werness, P.G.,
Riggs, B.L. and Mann, K.G.Inhibition of hydroxyapatite crystal growth
by bone-specific and other calcium-binding proteins
Inhibition of hydroxyapatite crystal growth by calcium-binding protein).
Biochemistry, 25: 1176, 1986]. This role of OC plays a role in the expression of OC-expressing cells by HSV-TK.
Transgenics whose destruction results in increased bone mass and bone formation
It is consistent with the OC "knockout" mouse model [Ducy, P., Desbois, C., Boy
ce, B., Pinero, G., Story, B., Dunstan, C., Smith, E., Bonadio, J., Gold
Stein, S., Gundberg, C., Bradley, A. and Karsenty, G. Increased bone fo
rmation in osteocalcin-deficient mice
Nature, 382: 448, 1996].       [0189]   OC is PSA enhancer [Rodrigez, R., Schuur, E.R., Lim, H.Y., Henderso
n, G.A., Simons, J.W. and Henderson, D.R.Prostate attenuated replicati
on competent adenovirus (ARCA) CN706: a selective cytotoxic for prostate
-specific antigen-positive prostate cancer cells
Denovirus (ARCA) CN706: selective for prostate-specific antigen-positive prostate cancer
Cell Residue). Cancer Res., 57: 2559, 1997; Yu, D-.C., Chen, Y., Seng, M., D
illey, J. and Henderson, D.R.The addition of adenovirus type 5 region
E3 enables calydon virus 787 to eliminate distant prostate tumor xenogra
fts (calidone virus 787 is distantly established by the addition of the E3 region of adenovirus type 5
Adenocarcinoma xenografts disappear). Cancer Res., 59: 4200, 1999], human calik
Rain 2 (hK2) [Yu, D-.C., Sakamoto, G.T. and Henderson, D.R. Identifi
cation of the transcriptional regulatory sequences of human kallikrein 2
 and their use in the construction of calydon virus 764, an attenuated r
eplication competent adenovirus for prostate cancer therapy (human and potassium)
Identification of transcriptional regulatory sequences for crane 2 and calidone virus for the treatment of prostate cancer
764 (attenuated replication-competent adenovirus) and their use in the construction). Cance
r Res., 59: 1498, 1999] or other prostate features such as prostate specific membrane antigen (PSMA).
Tissue-specific and tumor-specific promoters with potential advantages over heterologous promoters
The concept of being a motor is described below. OC is primary and metastatic in humans
Is widely expressed in prostate cancer and its expression is associated with the tumor epithelium and its surroundings
It is found in both interstitial compartments (see Figure 2) [Gardner, T.A., Ko, S.C., K
ao, C., Shirakawa, S., Cheon, J., Gotoh, A., Wu, T.T., Sikes, R.A., Zhau
, H.E., Cui, Q., Balian, G. and Chung, L.W.K.Exploiting stromal-epith
elial interaction for model development and new strategies of gene thera
py for prostate cancer and osteosarcoma metastasis
-Epithelial interaction for the development of metastasis models and novel gene therapy strategies
Gene Ther. Mol. Biol., 2:41, 1998; Koeneman, K.S., Yeung, F.
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ypothesis supporting the predilection of prostate cancer metastasis and
growth in the bone environment
A Hypothesis Supporting Prediction of Metastasis and Growth of Prostate Cancer. Prostate, 39: 246, 1999].
OC expression is not limited to prostate cancer and is benign and malignant with other calcifications.
Plaques associated with various tissues, such as heart valves and blood vessels [Doherty, M.J., A
shton, B.A., Walsh, S., Beresford, J.N., Grant, M.E. and Canfield, A.E.
 Vascular pericytes express osteogenic potential in vitro and in vivo (
Perivascular cells express osteoblastic potential in vitro and in vivo.). J. Bone Miner
Res., 13: 828, 1998], osteosarcoma, brain tumor, thyroid, breast, lung and ovarian cancer.
(Unpublished results) also expressed independently of their PSA and AR status
Turned out to be. This is important. Because about 20% of prostate cancer patients
Now, despite this disease being detected and progressing, the rise in PSA
[Carter, H.B., Pearson, J.D., Metter, E.J.,
 Brant, L.J., Chan, D.W., Andres, R., Fozard, J.L. and Walsh, P.C.Long
itudinal evaluation of prostate-specific antigen levels in men with and
without prostate disease (prostate in humans with or without prostate disease)
Longitudinal assessment of gland-specific antigen levels). JAMA, 267: 2215, 1992]. In addition, AR genetics
Offspring amplification and overexpression were detected in nearly 30% of clinical prostate cancer specimens
[Visakorpi, T., Hyytinen, E., Koivisto, P., Tanner, M., Keinanen, R., P
almberg, C., Palotie, A., Tammela, T., Isola, J. and Kallioniemi, O.P.
In vivo amplification of the androgen receptor gene and progression of h
uman prostate cancer (in vivo amplification of androgen receptor gene and pre-human
Nat. Genet., 9: 401, 1995], nevertheless AR-sudden changes
Atypical or AR-null prostate cancer cells and tissues were usually seen [Gaddipati, J. et al.
P., McLeod, D.G., Heidenberg, H.B., Sesterhenn, I.A., Finger, M.J., Moul
, J.W. and Srivastava, S. Frequent detection of codon 877 mutation in t
he androgen receptor gene in advanced prostate cancers
Frequency of mutation at codon 877 in the androgen receptor gene in the rat)
r Res., 54: 2861, 1994]. Based on these findings, PSA and / or AR
Negative tumors are involved in Ad-OC-E1a-induced cell lysis, but not in Ad-PSA-E1a-induced cells.
May not be involved in vesicle lysis. In some earlier publications, Ad vectors were poisonous
Mediates the HSV-TK gene (the expression of which is driven by the OC promoter)
Tumor growth [Gardner, T.A., Ko, S.C., Kao, C., Shirakawa, S., Cheon, J., Go
toh, A., Wu, T.T., Sikes, R.A., Zhau, H.E., Cui, Q., Balian, G. and Ch.
ung, L.W.K.Exploiting stromal-epithelial interaction for model developm
ent and new strategies of gene therapy for prostate cancer and osteosarc
oma metastasis (Development of a model for metastasis of prostate cancer and osteosarcoma and novel inheritance
Utilization of stromal-epithelial interaction for strategies of child therapy). Gene Ther. Mol. Biol., 2
: 41, 1998; Ko, S.C., Cheon, J., Kao, C., Gotoh, A., Shirakawa, T., Sikes
, R.A., Karsenty, G. and Chung, L.W.K.Osteocalcin promoter-based toxic
 gene therapy for the treatment of osteosarcoma in experimental models (
Based on osteocalcin promoter for treatment of osteosarcoma in experimental model
Cancer Res., 56: 4614, 1996; Cheon, J., Ko, S.C., Gardn.
er, T.A., Shirakawa, T., Gotoh, T., Kao, C. and Chung, L.W.K.Chemogene
 therapy: Osteocalcin promote-based suicide gene therapy in combination
with methotrexate in a murine osteosarcoma model (chemical gene therapy: mouse
Osteocalcin promoter combined with methotrexate in an osteosarcoma model
Cancer Gene Ther. 4: 359, 1997] and its transformation.
[Shirakawa, T., Ko, S.C., Gardner, T.A., Cheon, J., Miyamoto, T., Got
oh, A., Chung, L.W.K. and Kao, C. In vivo suppression of osteosarcoma p
ulmonary metastasis with intravenous osteocalcin promoter-based toxic ge
ne therapy (intravenous osteocalcin promoter-based toxin gene therapy
In vivo suppression of osteosarcoma pulmonary metastasis by cancer). Cancer Gene Ther., 5: 274, 1998]
Control the growth of prostate cancer both in vivo and in vitro [G
ardner, T.A., Ko, S.C., Kao, C., Shirakawa, S., Cheon, J., Gotoh, A., Wu
, T.T., Sikes, R.A., Zhau, H.E., Cui, Q., Balian, G. and Chung, L.W.K.
 Exploiting stromal-epithelial interaction for model development and new
 strategies of gene therapy for prostate cancer and osteosarcoma metasta
sis (prostate cancer and osteosarcoma metastasis model development and novel gene therapy warfare
Utilization of stromal-epithelial interaction for abbreviation). Gene Ther. Mol. Biol., 2:41, 1998.
]It has been shown. Most of these early studies used intratumoral Ad-OC-TK.
However, we found that intravenous administration of Ad-OC-TK resulted in significant remission of pulmonary metastasis of osteosarcoma.
And improved survival rates were observed [Shirakawa, T., Ko, S.C., Gardn
er, T.A., Cheon, J., Miyamoto, T., Gotoh, A., Chung, L.W.K. and Kao, C.
 In vivo suppression of osteosarcoma pulmonary metastasis with intraveno
us osteocalcin promoter-based toxic gene therapy (intravenous osteocalcin
In vivo suppression of lung metastasis of osteosarcoma by promoter-based toxin gene therapy.
cer Gene Ther., 5: 274, 1998]. Intravenous Ad-OC-TK does not cause liver toxicity
Because of its ability to show antitumor activity against osteosarcoma lung metastasis,
Tumor-specific to drive the expression of therapeutic genes or viral replication in
Or tissue-specific promoter selection.
Was. In this regard, replication-selective adenoviruses have introduced oncolytic virus
May have the advantage of expanding and helping to spread the drug to neighboring cells
It is clear [Rodrigez, R., Schuur, E.R., Lim, H.Y., Henderson
, G.A., Simons, J.W. and Henderson, D.R.Prostate attenuated replicatio
n competent adenovirus (ARCA) CN706: a selective cytotoxic for prostate-
specific antigen-positive prostate cancer cells
Denovirus (ARCA) CN706: Selective screening of prostate-specific antigen-positive prostate cancer cells
Vesicle injury). Cancer Res., 57: 2559, 1997; Yu, D-.C., Sakamoto, G.T. and H.
enderson, D.R.Identification of the transcriptional regulatory sequence
s of human kallikrein 2 and their use in the construction of calydon vir
us 764, an attenuated replication competent adenovirus for prostate canc
er therapy (Identification of transcriptional regulatory sequences of human kallikrein 2 and treatment of prostate cancer
Virus 764 (attenuated replication-competent adenovirus) for construction
Cancer Res., 59: 1498, 1999; Yu, D-.C., Chen, Y., Seng,
 M., Dilley, J. and Henderson, D.R.The addition of adenovirus type 5 r
egion E3 enables calydon virus 787 to eliminate distant prostate tumor x
enografts (addition of adenovirus type 5 E3 region causes calidone virus 787
Cancer Res., 59: 4200, 1999; Heise, C
And Kirn, D.H.Replication-selective adenoviruses as oncolytic agents
(Replication-selective adenovirus as an oncolytic). J. Clin. Invest., 105: 84.
7, 2000; Heise, C., Williams, A., Xue, S., Propst, M. and Kirn, D. Intr.
avenous administration of ONYX-015, a selectively-replicating adenovirus
, induces antitumoral efficiency (selectivity of the selective replicating adenovirus ONYX-015)
Intravenous administration induces antitumor efficiency). Cancer Res., 59: 2623, 1999]. This study
Now, systemic Ad for the treatment of androgen-independent prostate cancer skeletal xenografts
-Substantial efficacy of -OC-E1a was demonstrated. Pre-existing human prostate in bone
Repeated administration of Ad-OC-E1a is required to eliminate adenocarcinoma xenografts.
Rukoto has been shown. All mice initially responded to Ad-OC-E1a treatment (serum P
Only one mouse (20%) showed the effect of Ad-OC-E1a when judged by SA response)
Evidence was obtained that it gradually became non-responsive to Ad-OC-E1a. 40% (2/5)
In Ad-OC-E1a-treated mice, complete tumor regression occurred, indicating that
Deemed "healed" by Le. Mouse responds to Ad-OC-E1a
The reason for the loss of sex is currently unknown, but it is reasonable that these
In resistant tumors, decreased adenovirus receptor CAR on the tumor cell surface or systemic circulation
Ad-OC-E12a by rapid clearance of the Ad vector from the ring or tumor site
This suggests that the infectivity of the virus may have decreased. Current protocols are clinical
Considerations that may be applicable to the treatment of skeletal metastases of prostate cancer, but require observation
There are: 1) more extensive investigation of Ad-OC-E1a replication in normal human tissues
is necessary. Human bone and human prostate cancer chimeric xenografts grown subcutaneously
Seems to be ideal for this assessment. 2) Serum PSA response is a measure of tumor regression
Can be, but do not prove, [Thalmann, G.N., Siles, R.A., C
hang, S-M., Johnston, D.A., von Eschenbach, A.S., and Chung, L.W.K.Sur
amin-induced decrease in prostate-specific antigen expression with no ef
fect on tumor growth in the LNCaP model of human prostate cancer
Prostate-specific antigen release does not affect tumor growth in the LNCaP model of prostate cancer
J. Natl. Cancer Inst., 88: 794, 1996]. if
This may be a pitfall in using changes in serum PSA as a measure of antitumor activity.
If effective, serum PSA responses can improve survival, improve pain,
Level of normalization, normalization of bone-derived alkaline phosphatase
It is firmly recognized that there is a direct correlation with weight gain and improved behavioral status
[Millikan, R.E., Chemotherapy of advanced prostate carcinoma.
Chemontherapy for Prostate Cancer). Semin. Oncol., 26: 185, 1999]. Smith et al. For 8 weeks
A decrease in serum PSA levels by at least 50% in the meantime is associated with a significant increase in survival
[Smith, D.C., Dunn, R.L., Strawderman, M.S. and Pi.
enta, K.J.Change in serum prostate-specific antigen as a marker of resp
onse to cytotoxic therapy for hormone-refractory prostate cancer
Serum Prostate as a Marker of Response to Cytotoxic Therapy for Non-Refractory Prostate Cancer
Changes in specific antigens). J. Clin. Oncol., 16: 1835, 1998]. Such data
Change serum PSA levels with response parameters in trials of treatment of prostate cancer.
It is recognized that it is effective to use it. In this study, this PSA response
Parameters demonstrate the efficacy of systemic OC promoter-driven replicable gene therapy
Testify.       [0190]   In summary, the present inventors have determined that tissue-driven replication of adenovirus
Experimental human prostate cancer scaffold heterologous using specific, tumor-restricted OC promoter
Novel replicable adenowis for treating prostate cancer metastasis in a graft model
Lus treatment was established. Ad-OC-E1a can be used in human bone without side effects.
Effective in eliminating pre-existing androgen-independent prostate cancer in mice
It was shown to be. This study shows that prostate cancer and bone
Is that it is an effective means of destroying human prostate cancer in bone.
Was shown.       [0191]XV. Example 3: Effects on renal cancer RCC52 cells, PC3 cells, C4-2 cells and DU145 cells
Action of replicable Ad-hOC-E1 + vitamin D Materials and methods   To investigate the effect of vitamin D on the expression of vitamin D receptor (VDR)
Total RNA from normal prostate cancer cell lines (C4-2 and PC3) and kidney cancer cell line (RC52)
Released. RT-PCR targeting VDR (1.3 KB) was performed for 25 cycles. VDR expression
The effect of vitamin D was also evaluated. Expression of human OC (hOC) in various cell lines
The effect of vitamin D on cholesterol was also investigated.       [0192]   Human prostate cancer cell line (C4-2, PC3), human renal cancer cell line (RCC52), human osteosarcoma
Western blot analysis of vitamin D receptor (VDR) in blastocyst strain (MG-63)
Was. The reference track protein was loaded on the left track of the gel (min.
Quantities range from 20.6 to 122 kDa).       [0193]   Replication of Ad-hOC-E1 + Vitamin D against human renal carcinoma RCC52 cell line in vitro
The following procedure was used to assess cytotoxicity. Exposing cells to Ad-hOC-E1 infection
(Dose ranged from 0.01 to 5 MOI or pfu / cell;
2-100 cells / cell were estimated). Expose cells to Ad-hOC-E1 for 2 hours to remove virus
Remove the medium containing 5% fetal bovine serum in the presence or absence of vitamin D.
The medium was replaced with T medium. Standard protocols were used in this study, and
Are described below [ie, 5 nM (C4-2 cells) to 10 nM (DU145, PC3 and RC
C52 cells), containing new vitamin D on day 3 using vitamin D concentrations in the range
Medium was replaced). On days 1, 3, 5, and 7, cell numbers were determined by Chris.
Automated E-Max spectrophotometric plate reader with tall violet assay
It measured using. Data are as of Day 1, 3 after exposure to Ad-hOC-E1 and Vitamin D.
The relative cell numbers on days 5, 5 and 7 (uninfected control samples = 1.0) and
To represent. Vitamin D increased RCC52 cell killing with 5 MOI of Ad-OC-E1
Please pay attention to. Replicable Ad-sPSA-E1 + Vitamin D cytotoxicity on PC3 cells
Toxicity measurement, cytotoxicity of replicable Ad-sPSA-E1 + vitamin D on DU145 cells
Measurement, cytotoxicity of replicable Ad-sPSA-E1 + vitamin D on C4-2 cells
Measurement, determination of cytotoxicity of replicable Ad-hOC-E1 + vitamin D on PC-3 cells
Of cytotoxicity of replicable Ad-hOC-E1 on DU145 cells, and C4-2 cells
The same procedure was used to determine the cytotoxicity of Ad-hOC-E1 + vitamin D for
.       [0194]Results and Discussion   In this experiment, the PSA promoter and osteo-
The effects of the calcine promoter and vitamin D were relatively investigated. PC3 cell line
And DU145 cell lines do not express PSA or androgen receptor, whereas C4-2 cells express PSA.
Expresses both androgen receptors. As shown in Figure 1, vitamin D
It appears to suppress VDR mRNA expression in cancer cell lines but not renal cancer cell lines.
Human prostate cancer cell lines (C4-2, PC3), human renal cancer cell lines (RCC52), human osteosarcoma cells
From Western blot analysis of vitamin D receptor (VDR) in strain (MG-63),
Consistent with the reduction of mRNA due to vitamin D treatment in prostate cancer cell lines, VDR
It was also found that the expression of parkin was slightly reduced by the treatment with vitamin D (
(Fig. 2).       [0195]   The effect of vitamin D on hOC expression was determined using cultured human prostate cancer cell lines (C4-2 and PC3).
), Human renal cancer cell line (RC52), human osteosarcoma cell line (MG-63) and human transitional epithelium
When examined in cancer cell lines (WH), treatment with vitamin D showed PC3, RC52, MG-63 and
And WH cell lines increased hOC mRNA expression, but not C4-2 cell line
Was.       [0196]   Replicable Ad-hOC-E1 + Vitamin D or Replicatable Ad-sPSA for various cell lines
When the cytotoxic effect of -E1 + vitamin D was examined, the following results were obtained. i
Replication of Ad-hOC-E1 + Vitamin D on human renal cancer RCC52 cell line in vitro
For vesicle injury, vitamin D kills RCC52 cells at 5 MOI of Ad-OC-E1
Was increased (FIG. 4). Ad-sPSA-E1 + Vitamin D
With respect to vesicle injury, vitamin D has the lowest effect on PC3 cell proliferation.
(FIG. 5). Replicative Ad-sPSA-E1 + Vitamins for DU145 cells
Regarding the cytotoxicity of vitamin D, vitamin D at the highest concentration (1 MOI)
Was observed to suppress the growth of DU145 cells (FIG. 6). C4-2 cells
As for the cytotoxicity of Ad-sPSA-E1 + vitamin D, vitamin D is 0.01MO
At doses higher than I, it has a significant growth inhibitory effect on C4-2 cells in vitro
(Fig. 7). Replicatable Ad-hOC-E1 + vitamin for PC-3 cells
Regarding the cytotoxicity of D, vitamin D was compared with Ad-sPSA-E1 in vitro.
Shows higher stimulatory effect on increasing Ad-OC-E1 cytotoxicity against PC3 cells
However, apparent growth inhibition was detected at Ad-hOC-E1 at a concentration higher than 1 MOI.
Observed (FIG. 8). About the cytotoxicity of replicable Ad-hOC-E1 on DU-145 cells
Although Ad-sPSA-E1 does not suppress the growth of DU145 cells in the absence of vitamin D,
(Data not shown), Ad-hOC-E1 was added to DU145 cells in the presence of vitamin D
If DU145 cells show in vitro a higher growth inhibition than Ad-sPSA-E1,
Was observed (FIG. 9). Finally, the details of Ad-hOC-E1 + vitamin D on C4-2 cells
For alveolar injury, Ad-hOC-E1 was expressed at 0.01 MOI in the presence of vitamin D.
Even observed to have very high efficacy in inhibiting the growth of C4-2 cells
(Fig. 10).       [0197]   From these results, in conclusion, PSA+Cell population positive for androgen receptor
And PSAOf human prostate cancer with androgen receptor negative cell population
In particular, Ad-OC-E1a + vitamin D can be
Excellent cytotoxicity compared to Ad-sPSA-E1 + vitamin D when tested
You can see clearly that it was.       [0198]   The control resulted in the following: Ad-CMV-PA control virus without insert was in
It did not inhibit the growth of RCC52 cells in vitro (FIG. 11A). As expected, the inserter
Ad-CMV-PA control virus, which did not contain PCT cells, did not inhibit PC-3 cell growth (FIG. 1).
1B). As expected, the Ad-CMV-PA control virus without insert + vitamin D
Did not inhibit the growth of DU145 cells (FIG. 11C). Includes inserts as expected
No Ad-CMV-PA control virus did not suppress the growth of C4-2 cells (FIG. 11D). Forecast
As expected, wild-type Ad vectors higher than 0.1 MOI can be used to grow PC-3 cells in vitro.
Was suppressed (FIG. 11E). As expected, even the lowest dose of wild-type Ad
It inhibited the growth of RCC52 cells in vitro (FIG. 11F). As expected, wild type Ad vector
Has a very high potency in inhibiting the growth of C4-2 cells in vitro (
(Figure 11G).       [0199]XVI. Example 4: C4 of replicable Ad-MOC-E1 upon co-inoculation of osteogenic D1 stromal cells -2 Ability to induce cell cytotoxicity Materials and methods   Herpes simplex thimi in the presence of the prodrug ganciclovir (GCV)
In combination with a mouse pluripotent osteogenic D1 stromal cell line transduced with the gin kinase (TK) gene
When cultured, C4-2 cells (progenitors positive for androgen receptor and PSA)
Luciferase tag to determine its effect on the cytotoxicity of adenocarcinoma cells).
C4-2 cell killing was measured in the added C4-2 cell line (C4-2 luc). Luciferer
Ze specific activity was primarily correlated with C4-2 cell number. C4-2luc cells were placed in tissue culture dishes
Co-cultured with either 1 or D1-TK (total cell number = 4 × 10Four/ Well).       [0200]   Fineness of C4-2 cells when co-inoculated with mouse pluripotent osteogenic D1 stromal cell line in vivo
C4-2 cells alone or together with D1-TK to determine their effect on cytotoxicity
Inject (2 × 106) / Solid tumors were formed subcutaneously.       [0201]   In SCID / bg mice bearing C4-2 tumors in bone, Ad-ma
The effect of intravenous administration of mouse OC-E1a (Ad-mOC-E1a) was also examined.       [0202]Results and Discussion   Herpes simplex thymidine in the presence of the prodrug ganciclovir (GCV)
With mouse pluripotent osteogenic D1 stromal cell line transduced with TK kinase
When C4-2 cells are co-cultured, D1 or D1-TK cells
Stimulation of proliferation was observed. When GCV was added, the number of C4-2 cells (upper panel
) And a marked suppression of total cellular proteins (lower panel) (FIG. X).
These results indicate that C4-2 prostate cancer cells require stromal cells for their own survival.
Is shown.       [0203]   Inoculated with D1-TK alone or with C4-2 cells as an osteogenic cell line
Chimeric osteogenic prostate cancers similar to skeletal metastases of prostate cancer were formed (Panels A and
And B: X-ray images of subcutaneous tumors in athymic mice, respectively.
, And C4-2 / D1-TK chimeric tumors. ACV intraperitoneally
Upon administration, a significant reduction in tumor size was observed (see FIG. X, panel A),
A sharp drop in serum PSA occurred (see FIG. X, panel C).       [0204]    Furthermore, when Ad-mouse OC-E1a is administered intravenously, it carries C4-2 tumor in bone
In SCID / bg mice, tumor regression was observed by both radiography and macroscopic morphology.
Evidence has been obtained. FIG. X (Panel A) shows SCID / bg mouse bearing intraosseous C4-2 tumor.
The effect of the Ad-mouse OC-E1a adenovirus replicable vector on
ing. FIG. X (panel B) shows the Ad-mouse OC-E1a adenovirus replicable vector.
Control SCID / bg mice bearing intraosseous C4-2 tumors in the absence of
You.       [0205]   Therefore, the replication-competent Ad-mouse OC-E1a adenovirus vector is compatible with C4-2 tumor
In mice bearing bone in bone, such as, but not limited to, bone stromal cells
Has the ability to kill both MG-63 cells) and human prostate C4-2 cancer cells
It was very effective.       [0206]   Thus, from the experiments described above, the prostate cancer cell line, PSA secretory (
Without limitation, LNCaP, C4-2, ARCaP, etc. or non-secreted (limited)
(But not PC-3, DU145, etc.), and bone (MG-63) and anterior
Proliferation of stromal cell line (9096F) is induced by Ad-OC-E1a by viruolytic activity.
This is demonstrated to be significantly suppressed.       [0207]   All publications, patents and patent applications mentioned herein are hereby incorporated by reference.
Each publication, patent or patent application is hereby incorporated by reference.
To the same extent as is expressly stated to be incorporated herein.       [0208]Equivalent   Those skilled in the art will use only routine experimentation to
Many equivalents of particular embodiments of the invention will be understood or ascertainable.
You. Such equivalents are intended to be encompassed by the following claims. [Brief description of the drawings]     FIG.   Homologous pair of shuttle vector pOC-E1a and recombinant vector pJM17 in 293 cells
Construction of replicable adenovirus type 5 Ad-OC-E1a by recombination.     FIG. 2   Immunohistochemical demonstration of the presence of OC in primary and metastatic human prostate cancer specimens
. Positive OC staining indicates primary cancer-associated stroma (panel A) and both stroma and tumor epithelium
Note that this was detected (panel B). Positive immunostaining was performed in lymph nodes (panel
D) and bone (panel E) metastases were also found. Background immunostaining
Were found in control primary (panel C) and bone metastatic (panel F) prostate cancer.     FIG. 3   Human prostate cancer and stromal cells of bone and prostate by replicable Ad-OC-E1a
In vitro inhibition of proliferation. Cell growth is in vitro with Ad-OC-E1a, Ad-CMV-β-gal or Ad
-Evaluated in the presence of CMV-PA. The cell viability (%) is between the test virus (0.01 to 5 MOI).
Or pfu / cell) on day 3 after infection. The results of these tests are:
Showed: (A) Does Ad-CMV-PA or Ad-CMV-β-gal affect C4-2 proliferation?
However, Ad-OC-E1a suppressed cell growth of C4-2 and 293 in a virus concentration-dependent manner
. Ad-OC-E1a was not effective in suppressing cell proliferation of WH and Lovo cells.
This is because WH and Lovo cells lack OC promoter activity and OC expression.
You. (b) Ad in C4-2, LNCaP, PC-3, ARCaP and DU-145 human prostate cancer cell lines
Comparison of the effects of cell lysis induced by -OC-E1a. Strongly PSA and AR positive (LNCa
P, C4-2) and negative (PC-3, DU-145) and barely PSA and AR positive (ARCaP)
Human prostate cancer cell lines are sensitive to cell lysis induced by Ad-OC-E1a
Note that Both human prostate and osteofibroblasts are also Ad-OC-E1a
It is therefore sensitive to induced cell lysis. Data are standard deviation within 15% of average
Represents the average of three experiments, determined using differences.     FIG. 4   Differential in vivo differentiation of PC-3 and Lovo tumor growth after intratumoral injection of Ad-OC-E1a
Suppression. 1x106PC-3 or Lovo cells were injected subcutaneously into athymic nude mice for 4 weeks
2x10 later in mice bearing tumors9 Ad-OC-E1a or Ad-CMV-β-gal of pfu once
Administered intratumorally. Ad-OC-E1a (2x109 pfu) is significant for PC-3 cell proliferation
Did not show any significant suppression. Ad-OC-E1a suppressed tumor growth of PC-3 in vivo,
Vo, it did not curb.     FIG. 5   Intravenous Ad-O versus serum PSA concentration in SCID / bg mice injected with C4-2 cells intraosseously
Proof of the effect of C-E1a. (a) 1x106Treated after intraosseous injection of C4-2 cells
Serum PSA concentration in no control mice. Blood in untreated mice (mouse # 1)
Note the exponential rise of Qing PSA. (b)-(f) (i.e., mouse # 2 to # 6)
 1x106Serum PSA elevation was detected in mice injected intraosseously with C4-2 cells
Later, Ad-OC-E1a (2x109 pfu) Serum PSA concentration in mice injected.
Arrows indicate when Ad-OC-E1a was administered intravenously (week). Systemic Ad-OC-E1a is blood
Ad-OC-E1a leads to a rapid decrease in Qing PSA and 4/5 (80%) of the animals are repeated
Significant response to treatment.     FIG. 6   All-morphological and X-ray of Ad-OC-E1a eradicates the growth of intraosseous human prostate tumor xenografts
And histopathological evidence. (a) This panel shows Ad-OC-E1a (2 × 109 pfu
Shows that a single administration of) induced significant tumor regression in treated mice
(See left panel). (b) Prostate tumor regression due to Ad-OC-E1a
Tissues that look like cells (panel A) and those cells expressing PSA (panel B)
Supported by pathological evidence. In the treated sample, any tumor cells
Neither (panel C) nor PSA is observed in the skeleton (data not shown). (c) positive
Normal mouse and Ad-CMV-β-gal (1x109 X-gal staining of human bone infected with pfu). Ma
Mouse myeloma cells are susceptible to Ad-CMV-β-gal infection, whereas mouse cortical bone is
Note that it is resistant to staining (Panel A). Panel B is on soft agar
Human PC-3 prostate tumors are susceptible to Ad-CMV-β-gal infection when maintained as explants
Sexuality. Normal human bone exposed to this virus has detectable β-g
normal human bone cells that do not result in al activity may be resistant to Ad vector infection
Suggests none (Panel C).     FIG. 7   RT-PCR of vitamin D receptor (VDR) in normal and neoplastic human cancer cell lines. Figure
Lane to the left represents marker RNA.     FIG. 8   Human prostate cancer (C4-2, PC3), human renal cancer (RCC52), and human osteosarcoma (MG-63
) Western blot of vitamin D receptor (VDR) in cell lines.     FIG. 9   RT-PCR of human osteocalcin (hOC) mRNA. Effect of vitamin D on hOC expression
Fruits were cultured from human prostate cancer (C4-2, PC3), human renal carcinoma (RC52), human osteosarcoma (M
G-63) and a human transitional cell carcinoma (WH) cell line.     FIG. 10   In vitro replication of Ad-hOC-E1 + vitamin D in human renal cancer RCC52 cell line
Vesicle injury.     FIG. 11   Cytotoxicity of replicable Ad-sPSA-E1 + vitamin D on PC3 cells.     FIG.   Cytotoxicity of replicable Ad-sPSA-E1 + vitamin D on DU145 cells.     FIG. 13   Cytotoxicity of replicable Ad-sPSA-E1 + vitamin D on C4-2 cells.     FIG. 14   Cytotoxicity of replicable Ad-hOC-E1 + vitamin D on PC-3 cells.     FIG.   Cytotoxicity of replicable Ad-hOC-E1 + vitamin D on DU-145 cells.     FIG. 16   Cytotoxicity of Ad-hOC-E1 + vitamin D on C4-2 cells.     FIG.   (A) Cytotoxicity of Ad-CMV-PA on RCC52 cells. (B) Ad-CMV-PA on PC-3 cells
Cytotoxicity. (C) Cytotoxicity of Ad-CMV-PA to DU145 cells. (D) Ad-CMV
-Cytotoxicity of PA to C4-2 cells. (E) Wild-type Ad vector inhibits PC-3 cell growth
Cytotoxicity. (F) Cytotoxicity of wild-type Ad vector on proliferation of RCC52 cells.
(G) Cytotoxicity of wild-type Ad vector on proliferation of C4-2 cells.     FIG.   Herpes simplex thymidine in the presence of the prodrug ganciclovir (GCV)
Murine pluripotent osteogenic D1 stromal cell line transduced with the kinase (TK) gene
Cytotoxicity of C4-2 cells when co-cultured.     FIG.   Cytotoxicity of C4-2 cells co-inoculated in vivo with a murine pluripotent osteogenic D1 stromal cell line
sex.     FIG.   Radiography of tumor regression in SCID / bg mice bearing C4-2 tumor in bone
-And full morphological evidence.     FIG. 21   1370 bp mouse osteocalcin promoter nucleotide sequence (SEQ ID NO:
1).

───────────────────────────────────────────────────── 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 35/00 A61P 35/04 35/04 43/00 105 43/00 105 C12N 1/15 C12N 1/15 1/19 1/19 1/21 1/21 7/00 5/10 C12Q 1/02 7/00 1/68 A C12Q 1/02 C12N 15/00 ZNAA 1/68 5/00 A (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,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,B Z,CA,CH,CN,CO,CR,CU,CZ,DE ,DK,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD, GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,I S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK ,LR,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG, MK,MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,P T,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL ,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US, UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ガードナー,トーマス,エイ. アメリカ合衆国 46077 インディアナ州 ザイオンズビル,ウッズ エッジ ドラ イブ 4626 (72)発明者 コ,ソン−チュ アメリカ合衆国 22901 ヴァージニア州 シャーロッツビル,グリーン タートル レーン 141 6番 Fターム(参考) 4B024 AA01 AA12 BA32 BA36 CA04 CA05 DA02 EA02 FA02 GA11 HA14 HA17 4B063 QA18 QQ43 QR32 QR55 QS34 4B065 AA90X AA99Y AB01 AC14 AC20 BA02 CA44 4C084 AA13 MA01 MA66 NA06 NA13 NA14 ZA811 ZB261 4C087 AA01 AA02 BC83 CA12 MA01 NA06 NA13 NA14 ZA81 ZB26──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) A61P 35/00 A61P 35/04 35/04 43/00 105 43/00 105 C12N 1/15 C12N 1/15 1/19 1/19 1/21 1/21 7/00 5/10 C12Q 1/02 7/00 1/68 A C12Q 1/02 C12N 15/00 ZNAA 1/68 5/00 A (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP (GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, K , MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, 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, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI , SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventors Gardner, Thomas, A. United States 46077 Woods Edge Drive, Zion'sville, Indiana 4626 (72) Inventor Ko, Song-chu United States 22901 Charlottesville, Virginia Green Turtle Lane 141 6th F Term (Reference) 4B024 AA01 AA12 BA32 BA36 CA04 CA05 CA02 DA02 EA02 FA02 GA11 HA14 HA17 4B063 QA18 QQ43 QR32 QR55 QS34 4B065 AA90X AA99Y AB01 AC14 AC20 BA02 CA44 4C084 AA13 MA01 MA66 NA06 NA13 NA14 ZA811 ZB261 4C087 AA01 AA02 BC83 CA12 MA01 NA06 NA13 NA14 ZA81 ZABZ

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 オステオカルシン転写調節配列の転写制御下にあるアデノウ
イルス遺伝子を含む、複製可能なアデノウイルスベクター。 【請求項2】 前記アデノウイルス遺伝子がウイルス複製に必須の遺伝子で
ある、請求項1に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項3】 前記オステオカルシン転写調節配列がオステオカルシン遺伝
子由来のエンハンサーを含む、請求項1に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項4】 前記オステオカルシン転写調節配列がオステオカルシン遺伝
子由来のプロモーターを含む、請求項1に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項5】 前記オステオカルシン転写調節配列がオステオカルシン遺伝
子由来のプロモーターおよびオステオカルシン遺伝子由来のエンハンサーを含む
、請求項1に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項6】 前記オステオカルシン転写調節配列が配列番号1の配列を含
む、請求項1に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項7】 請求項1に記載のアデノウイルスベクターおよび製薬上許容
される賦形剤を含む組成物。 【請求項8】 少なくとも1つのさらなる前立腺特異的転写調節配列の転写
制御下にある少なくとも1つのさらなるアデノウイルス遺伝子をさらに含む、請
求項1に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項9】 オステオカルシン転写調節配列の転写制御下にある異種遺伝
子をさらに含む、請求項1に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項10】 請求項1に記載のアデノウイルスベクターによって形質転
換された宿主細胞。 【請求項11】 生物学的サンプル中でオステオカルシン転写調節配列を機
能させる細胞を検出する方法であって、オステオカルシン転写調節配列を機能さ
せる細胞中におけるオステオカルシン転写調節配列介在型の遺伝子発現に適切な
条件下で、生物学的サンプルを請求項1に記載のアデノウイルスベクターと接触
させ、そして該生物学的サンプル中でオステオカルシン転写調節配列が遺伝子発
現を媒介するかどうかを確認するステップを含んでなり、ここでオステオカルシ
ン転写調節配列介在型の遺伝子発現がオステオカルシン転写調節配列を機能させ
る細胞の存在を示す、上記方法。 【請求項12】 オステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞に特異的
なアデノウイルスを増殖させる方法であって、請求項1に記載のアデノウイルス
ベクターとオステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞とを合わせることを
含み、それによって該アデノウイルスを増殖させることを特徴とする、上記方法
。 【請求項13】 標的細胞の遺伝子型を改変する方法であって、オステオカ
ルシン転写調節配列を機能させる細胞を請求項1に記載のアデノウイルスと接触
させることを含み、それによって該アデノウイルスが該細胞に入ることを特徴と
する、上記方法。 【請求項14】 腫瘍細胞の増殖を抑制する方法であって、腫瘍細胞および
非腫瘍細胞を請求項1に記載のアデノウイルスベクターと接触させ、結果的に該
アデノウイルスベクターが腫瘍細胞に入って該腫瘍細胞に対して選択的細胞傷害
性を示すようにすることを含む、上記方法。 【請求項15】 請求項1に記載のアデノウイルスベクターを含むキット。 【請求項16】 請求項1に記載のアデノウイルスベクターおよびバッファ
ーを含む組成物。 【請求項17】 前記アデノウイルス遺伝子が初期遺伝子である、請求項2
に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項18】 前記アデノウイルス遺伝子が後期遺伝子である、請求項2
に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項19】 前記アデノウイルス初期遺伝子がE1Aである、請求項17
に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項20】 前記アデノウイルス初期遺伝子がE1Bである、請求項17
に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項21】 前記少なくとも1つのさらなる前立腺特異的転写調節配列
がオステオカルシン転写調節配列を含む、請求項8に記載のアデノウイルスベク
ター。 【請求項22】 前記少なくとも1つのさらなる前立腺特異的転写調節配列
が配列番号1に記載のオステオカルシンプロモーター配列を含む、請求項21に
記載のアデノウイルスベクター。 【請求項23】 前記少なくとも1つのさらなる前立腺特異的転写調節配列
が前立腺特異抗原(PSA)転写調節配列を含む、請求項8に記載のアデノウイルス
ベクター。 【請求項26】 請求項8に記載のアデノウイルスベクターおよび製薬上許
容される賦形剤を含む組成物。 【請求項27】 オステオカルシン転写調節配列を機能させる哺乳動物細胞
に特異的なアデノウイルスを増殖させる方法であって、請求項8に記載のアデノ
ウイルスベクターとオステオカルシン転写調節配列を機能させる哺乳動物細胞と
を合わせることを含み、それによって該アデノウイルスを増殖させることを特徴
とする、上記方法。 【請求項28】 標的細胞の遺伝子型を改変する方法であって、オステオカ
ルシン転写調節配列を機能させる細胞を請求項8に記載のアデノウイルスと接触
させることを含み、それによって該アデノウイルスが該細胞に入ることを特徴と
する、上記方法。 【請求項29】 腫瘍細胞の増殖を抑制する方法であって、腫瘍細胞を請求
項8に記載のアデノウイルスベクターと接触させ、結果的に該アデノウイルスベ
クターが腫瘍細胞に入って該腫瘍細胞に対して選択的細胞傷害性を示すようにす
ることを含む、上記方法。 【請求項30】 請求項8に記載のアデノウイルスベクターを含むキット。 【請求項31】 請求項8に記載のアデノウイルスベクターおよびバッファ
ーを含む組成物。 【請求項32】 前記さらなるアデノウイルス遺伝子がウイルス複製に必須
の遺伝子である、請求項8に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項33】 請求項8に記載のアデノウイルスベクターによって形質転
換された宿主細胞。 【請求項34】 前記異種遺伝子がリポーター遺伝子である、請求項9に記
載のアデノウイルスベクター。 【請求項35】 前記異種遺伝子が細胞生存に条件付で必要とされる遺伝子
である、請求項9に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項36】 前記細胞がオステオカルシン転写調節配列を機能させ、か
つPSAまたはアンドロゲン受容体を発現しない、請求項11に記載の方法。 【請求項37】 前記さらなるアデノウイルス遺伝子が初期遺伝子である、
請求項35に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項38】 前記さらなるアデノウイルス遺伝子が後期遺伝子である、
請求項35に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項39】 前記初期遺伝子がE1Aである、請求項37に記載のアデノ
ウイルスベクター。 【請求項40】 前記初期遺伝子がE1Bである、請求項37に記載のアデノ
ウイルスベクター。 【請求項41】 標的細胞に選択毒性を付与する方法であって、オステオカ
ルシン転写調節配列を機能させる細胞を、オステオカルシン転写調節配列の転写
制御下にあるアデノウイルス遺伝子を含むアデノウイルスベクターと接触させる
ことを含み、それによってオステオカルシン転写調節配列の転写制御下にある該
遺伝子の発現が細胞毒性に寄与すること特徴とする、上記方法。 【請求項42】 前記アデノウイルス遺伝子が初期遺伝子である、請求項4
1に記載の方法。 【請求項43】 前記アデノウイルス遺伝子が複製に必須の遺伝子である、
請求項41に記載の方法。 【請求項44】 前記初期遺伝子がE1Aである、請求項41に記載の方法。 【請求項45】 前記初期遺伝子がE1Bである、請求項42に記載の方法。 【請求項46】 前記アデノウイルス遺伝子が初期遺伝子である、請求項1
に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項47】 前記さらなるアデノウイルス遺伝子が初期遺伝子である、
請求項14に記載のアデノウイルスベクター。 【請求項48】 前記アデノウイルスベクターが少なくとも1つのさらなる
前立腺特異的転写調節配列の転写制御下にある少なくとも1つのさらなるアデノ
ウイルス遺伝子をさらに含む、請求項41に記載の方法。 【請求項49】 前記アデノウイルス遺伝子がウイルス複製に必須の遺伝子
である、請求項14に記載の方法。 【請求項50】 前記アデノウイルス遺伝子が初期遺伝子である、請求項1
4に記載の方法。 【請求項51】 前記アデノウイルス遺伝子が後期遺伝子である、請求項1
4に記載の方法。 【請求項52】 個体の癌を治療する方法であって、条件付で複製可能なア
デノウイルスAd-OC-E1aを該個体に投与するステップを含む、上記方法。 【請求項53】 前記癌が固形腫瘍の形態である、請求項52に記載の方法
。 【請求項54】 Ad-OC-E1aが腫瘍内への注射によって投与される、請求項
52に記載の方法。 【請求項55】 前記投与が静脈経路、または条件付で複製可能なアデノウ
イルスAd-OC-E1aの直接注射によるものである、請求項52に記載の方法。 【請求項56】 個体の癌を治療する方法であって、条件付で組織特異的お
よび腫瘍限定的に複製可能なアデノウイルスAd-OC-E1aを該個体に投与するステ
ップを含み、ここで該条件付で組織特異的および腫瘍限定的に複製可能なアデノ
ウイルスAd-OC-E1aベクターがオステオカルシン転写調節配列を機能させる細胞
に特異的であり、そして該細胞がPSAまたはアンドロゲン受容体(AR)を発現しな
い前立腺癌細胞、前立腺間質細胞、血管周囲細胞、増殖性癌関連骨芽細胞、なら
びに前立腺癌および関連する骨間質細胞である、上記方法。 【請求項57】 Ad-OC-E1aが腫瘍内への注射によって投与される、請求項
56に記載の方法。 【請求項58】 前記投与が静脈経路、または条件付で複製可能アデノウイ
ルスAd-OC-E1aの直接注射によるものである、請求項56に記載の方法。 【請求項59】 個体における石灰化を伴う疾患の治療方法であって、条件
付で組織特異的および腫瘍限定的に複製可能なアデノウイルスAd-OC-E1aを該個
体に投与するステップを含み、ここで該条件付で組織特異的および腫瘍限定的に
複製可能なアデノウイルスAd-OC-E1aベクターがオステオカルシン転写調節配列
を機能させる細胞に特異的であり、そして該疾患が良性前立腺過形成(BPH)また
は動脈硬化を含む、上記方法。
Claims 1. A replicable adenovirus vector comprising an adenovirus gene under the transcriptional control of an osteocalcin transcription regulatory sequence. 2. The adenovirus vector according to claim 1, wherein the adenovirus gene is a gene essential for virus replication. 3. The adenovirus vector according to claim 1, wherein the osteocalcin transcription regulatory sequence includes an osteocalcin gene-derived enhancer. 4. The adenovirus vector according to claim 1, wherein the osteocalcin transcription control sequence includes a promoter derived from an osteocalcin gene. 5. The adenovirus vector according to claim 1, wherein the osteocalcin transcription regulatory sequence includes a promoter derived from the osteocalcin gene and an enhancer derived from the osteocalcin gene. 6. The adenovirus vector according to claim 1, wherein the osteocalcin transcription control sequence comprises the sequence of SEQ ID NO: 1. 7. A composition comprising the adenovirus vector according to claim 1 and a pharmaceutically acceptable excipient. 8. The adenovirus vector of claim 1, further comprising at least one additional adenovirus gene under the transcriptional control of at least one additional prostate-specific transcription regulatory sequence. 9. The adenovirus vector according to claim 1, further comprising a heterologous gene under the transcriptional control of an osteocalcin transcription control sequence. 10. A host cell transformed with the adenovirus vector according to claim 1. 11. A method for detecting a cell in which a osteocalcin transcription regulatory sequence functions in a biological sample, which comprises conditions suitable for osteocalcin transcription regulatory sequence-mediated gene expression in a cell in which the osteocalcin transcription regulatory sequence functions. Contacting a biological sample with the adenovirus vector of claim 1 and determining whether an osteocalcin transcription regulatory sequence mediates gene expression in said biological sample, The above method, wherein the osteocalcin transcription regulatory sequence-mediated gene expression indicates the presence of a cell in which the osteocalcin transcription regulatory sequence functions. 12. A method for propagating an adenovirus specific to a cell that functions with an osteocalcin transcription regulatory sequence, comprising combining the adenovirus vector according to claim 1 with a cell that functions with an osteocalcin transcription regulatory sequence. The above method, wherein the method comprises growing the adenovirus. 13. A method of altering the genotype of a target cell, comprising contacting a cell that functions with an osteocalcin transcriptional regulatory sequence with the adenovirus of claim 1, whereby the adenovirus is transformed into the cell. The method as described above. 14. A method for inhibiting the growth of tumor cells, comprising contacting tumor cells and non-tumor cells with the adenovirus vector according to claim 1, so that the adenovirus vector enters the tumor cells. The above-described method, comprising displaying selective cytotoxicity against said tumor cells. A kit comprising the adenovirus vector according to claim 1. 16. A composition comprising the adenovirus vector according to claim 1 and a buffer. 17. The method of claim 2, wherein the adenovirus gene is an early gene.
2. The adenovirus vector according to item 1. 18. The adenovirus gene of claim 2, wherein the adenovirus gene is a late gene.
2. The adenovirus vector according to item 1. 19. The adenovirus early gene is E1A.
2. The adenovirus vector according to item 1. 20. The adenovirus early gene is E1B.
2. The adenovirus vector according to item 1. 21. The adenovirus vector of claim 8, wherein said at least one additional prostate-specific transcription control sequence comprises an osteocalcin transcription control sequence. 22. The adenoviral vector of claim 21, wherein said at least one additional prostate-specific transcription regulatory sequence comprises an osteocalcin promoter sequence as set forth in SEQ ID NO: 1. 23. The adenovirus vector of claim 8, wherein said at least one additional prostate-specific transcription regulatory sequence comprises a prostate-specific antigen (PSA) transcription regulatory sequence. 26. A composition comprising the adenovirus vector of claim 8 and a pharmaceutically acceptable excipient. 27. A method for propagating an adenovirus specific to a mammalian cell in which the osteocalcin transcription regulatory sequence functions, wherein the adenovirus vector according to claim 8 and a mammalian cell in which the osteocalcin transcription regulatory sequence functions. Combining the adenovirus, thereby growing the adenovirus. 28. A method of altering the genotype of a target cell, comprising contacting a cell that functions with an osteocalcin transcriptional regulatory sequence with the adenovirus of claim 8, whereby the adenovirus is transformed into the cell. The method as described above. 29. A method for inhibiting the growth of a tumor cell, comprising contacting the tumor cell with the adenovirus vector according to claim 8, and consequently, the adenovirus vector enters the tumor cell and binds to the tumor cell. The above method, which comprises causing the cell to show selective cytotoxicity. A kit comprising the adenovirus vector according to claim 8. 31. A composition comprising the adenovirus vector of claim 8 and a buffer. 32. The adenovirus vector of claim 8, wherein said additional adenovirus gene is a gene essential for virus replication. 33. A host cell transformed by the adenovirus vector according to claim 8. 34. The adenovirus vector according to claim 9, wherein said heterologous gene is a reporter gene. 35. The adenovirus vector of claim 9, wherein said heterologous gene is a conditionally required gene for cell survival. 36. The method of claim 11, wherein said cells function osteocalcin transcriptional regulatory sequences and do not express PSA or androgen receptor. 37. The additional adenovirus gene is an early gene.
An adenovirus vector according to claim 35. 38. The additional adenovirus gene is a late gene.
An adenovirus vector according to claim 35. 39. The adenovirus vector according to claim 37, wherein the early gene is E1A. 40. The adenovirus vector according to claim 37, wherein the early gene is E1B. 41. A method for imparting selective toxicity to a target cell, comprising contacting a cell that functions with an osteocalcin transcription regulatory sequence with an adenovirus vector containing an adenovirus gene that is under transcriptional control of the osteocalcin transcription regulatory sequence. Wherein the expression of the gene under the transcriptional control of an osteocalcin transcription regulatory sequence contributes to cytotoxicity. 42. The adenovirus gene is an early gene.
2. The method according to 1. 43. The adenovirus gene is a gene essential for replication.
42. The method of claim 41. 44. The method of claim 41, wherein said early gene is E1A. 45. The method of claim 42, wherein said early gene is E1B. 46. The adenovirus gene is an early gene.
2. The adenovirus vector according to item 1. 47. The additional adenovirus gene is an early gene.
An adenovirus vector according to claim 14. 48. The method of claim 41, wherein said adenovirus vector further comprises at least one additional adenovirus gene under the transcriptional control of at least one additional prostate-specific transcription regulatory sequence. 49. The method according to claim 14, wherein the adenovirus gene is a gene essential for virus replication. 50. The adenovirus gene is an early gene.
4. The method according to 4. 51. The adenovirus gene is a late gene.
4. The method according to 4. 52. A method of treating cancer in an individual, comprising administering to the individual a conditionally replicable adenovirus, Ad-OC-E1a. 53. The method of claim 52, wherein said cancer is in the form of a solid tumor. 54. The method of claim 52, wherein Ad-OC-E1a is administered by injection into a tumor. 55. The method of claim 52, wherein said administration is by an intravenous route or by direct injection of a conditionally replicable adenovirus Ad-OC-E1a. 56. A method of treating cancer in an individual, the method comprising conditionally administering to the individual an adenovirus Ad-OC-E1a capable of tissue-specific and tumor-replicating replication. An adenovirus Ad-OC-E1a vector that is conditionally tissue-specific and tumor-replicatable is specific for cells that function osteocalcin transcriptional regulatory sequences, and that the cells express PSA or androgen receptor (AR). Such a method, wherein the method is prostate cancer cells, prostate stromal cells, perivascular cells, proliferative cancer-related osteoblasts, and prostate cancer and related bone stromal cells that do not express. 57. The method of claim 56, wherein Ad-OC-E1a is administered by injection into a tumor. 58. The method of claim 56, wherein said administering is by an intravenous route or by direct injection of a conditionally replicable adenovirus Ad-OC-E1a. 59. A method for treating a disease associated with calcification in an individual, comprising conditionally administering to the individual an adenovirus Ad-OC-E1a capable of tissue-specific and tumor-replicating replication. Here, the adenovirus Ad-OC-E1a vector, which is conditionally tissue-specific and tumor-replicatable, is specific for cells that function osteocalcin transcription regulatory sequences, and the disease is benign prostate hyperplasia (BPH ) Or arteriosclerosis.
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