JP2003527816A - バキュロウイルス由来のベクター及び脊椎動物の神経細胞に核酸を導入するための該ベクターの使用 - Google Patents
バキュロウイルス由来のベクター及び脊椎動物の神経細胞に核酸を導入するための該ベクターの使用Info
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Abstract
Description
導入するための該組換えウイルスの使用に関する。本発明はまた、上記組換えウ
イルスを含む医薬組成物に関する。より特定的には本発明は、バキュロウイルス
に由来の新規なベクター、及び、脊椎動物の神経系疾患を治療するための該ベク
ターの使用に関する。
鎖DNAウイルスである。バキュロウイルスの典型であるAcNPV(auto
grapha californica核多角体病ウイルス群(multipl
e nuclear polyhedrosis virus))は133kb
のゲノムを有している。バキュロウイルスベクターは昆虫細胞中で2つの強力な
プロモーター〔polyhedrine(Ph)及びP10〕から真核細胞遺伝
子を発現させるベクターとして広く使用されている(King et Poss
ee,The baculovirus expression system
,London:Chapman&Hall,1992)。
とによってバキュロウイルスの予製液を調製し得る。タンパク質を産生させるた
めには、昆虫細胞にバキュロウイルスを感染させ、細胞培地を収集し、昆虫細胞
中でin vitro合成されたタンパク質を抽出する。
ーターのコントロール下に含むシャトルプラスミドと組換え部位の処で直鎖化さ
れたバキュロウイルスのゲノムとを昆虫細胞(一般にはSf9またはSf21)
中で相同的組換えすることによって得られるか、または、当業者に公知の別の技
術(トランスポゾン、酵母組換え、など)によって得られる。バキュロウイルス
は(昆虫体内で)エピソーム性のウイルスであり、100kbまでの組換えDN
Aを取込むことができる。バキュロウイルスは、産生が容易であること(昆虫細
胞による増殖、工業化可能な培養条件、高いウイルス価の実現)、大量クローニ
ング能力を有していること、哺乳類体内の複製及び昆虫類体内の伝播が生じない
ので伝播の危険が小さいこと、などの多くの利点を有している。しかしながらバ
キュロウイルスベクターが遺伝子治療の分野で使用されたことはない。その理由
は、一方では、バキュロウイルスが哺乳類細胞に感染しないという知見が極めて
最近まで得られなかったためであり、他方では、哺乳類体内へのバキュロウイル
スのin vivoトランスフェクションが確実でなかったからである。
03)は、リポーター遺伝子をCMVの初期プロモーターのコントロール下に含
む組換えバキュロウイルスが、ヒトの肝細胞(Huh7細胞系及びHepG2細
胞系の初代培養物)及びネズミの肝細胞(ウサギの初代培養物)に極めて優れた
効率でトランスジーンを感染させ肝細胞中で発現させ得ることを証明した。しか
しながらこの文献の著者らは、神経系細胞(マウスの神経芽腫Neuro−2a
、ヒト星状細胞腫SW1088及びラットの褐色細胞腫PC12)を含む多様な
起原に由来の一連の細胞系中の全部でトランスジーンの有意な発現を観察するこ
とができなかった。
ヒト腎臓)、A549(ヒト肺)及びPC12(ラットの褐色細胞腫)などの細
胞系において、RSVプロモーターのコントロール下に配置されたLacZ遺伝
子の有意な発現を得ることに成功した。試験したその他の細胞系では有意な発現
は全く得られなかった。
7−1945(1996))は、組換えバキュロウイルスRSV−LacZをヒ
ト及びネズミの肝細胞に感染させることを計画した。彼らは、ウイルスが補体に
感受性であること、従って肝臓にin vivo感染できないことを知見した。
しかしながら、ex vivo潅流して血清を除去したヒト肝臓の一部はバキュ
ロウイルスに感染した。
リポーター遺伝子をCAGプロモーター(CMVの初期エンハンサー及びニワト
リのβ−アクチンのプロモーター)のコントロール下に含む組換えバキュロウイ
ルスを使用し、種々の細胞系(HepG2、Huh7、CPK、Cos7、He
la、FS−L3 KATO−III)中で有意な発現を得ることに成功した。
RGM−1、PC12、IMR−32及びMT−2のような細胞系中でも低度の
発現が検出された。
2018(1997))は、RSVのLTRのコントロール下のβ−ガラクトシ
ダーゼの発現カセットを含むバキュロウイルスのウイルスエンベロープの修飾が
可能であることを証明した。その結果、エンベロープ非修飾のバキュロウイルス
に感染性であった細胞に対するバキュロウイルスの感染力が強化されて、ベクタ
ーの形質導入能力が強化される。また、エンベロープ非修飾のバキュロウイルス
に感染性でなかった細胞にもバキュロウイルスが感染し得る。しかしながら著者
らは、神経細胞に対する感染については試験しなかった。彼らはまた、マウスの
神経芽細胞腫に由来のNeuro2a(またはN2a)細胞に対する形質導入に
成功しなかった。
vivoで導入するためにバキュロウイルスベクターが使用されたことはない。
実際、特定条件下で“偽神経細胞性”表現型を有し得るPC12細胞系(ラット
の褐色細胞腫:末梢神経系)だけがバキュロウイルスに感染されることが判明し
たが、その発現レベルは対照の発現レベルを極く僅かに上回るにすぎなかった。
結局、哺乳動物体内に遺伝子をin vivo導入するためにバキュロウイルス
を使用することが現在まで記載されたことはない。
種核酸配列を含む組換えバキュロウイルスを構築すること、及び、これらの組換
えバキュロウイルスをin vivo投与することが可能であり、この投与によ
ってトランスジーンをin vivoで局在的、特に神経系局在的に安定に発現
させ得ることを証明した。実際、実施例に示した結果は、本発明のバキュロウイ
ルスが脊椎動物、好ましくはヒトの神経系の細胞にトランスジーンを感染させそ
の発現を誘発し得ることを示している。本発明の代表例を示す本明細書の実施例
は、分化したヒト終脳の初代培養物の細胞の60%以上で有益なトランスジーン
が発現していること、及び/または、終脳前駆細胞の30%以上及び成人の大脳
皮質の初代培養物のアストログリア細胞の30%以上で発現しているという驚異
的な結果を報告している。従って本発明は遺伝子治療に直接使用できるウイルス
ベクターを提供するものであり、該ベクターは、神経系において治療有効トラン
スジーンのin vivo発現を誘発するために有効であり、また、移植用の神
経系細胞またはその他の細胞(セルトリー細胞、筋肉細胞、など)の培養物に遺
伝子を導入するex vivo用途に好適である。従って本発明は、神経変性疾
患の治療及び/または予防に特に有利な新規な方法、または、治療薬が血液脳関
門を通過し難いので治療薬が神経系に到達できないという理由から特殊な治療を
要する代謝異常症の治療に特に有利な新規な方法を提供する。
酸配列を含む組換えまたは誘導バキュロウイルスを提供することである。
されることによって治療効果をもつ物質を産生する任意の遺伝子である。
のタンパク産物はターゲット細胞と同種(ホモロガス)でよい(即ち、ターゲッ
ト細胞が病気でないときにターゲット細胞中で正常に発現される物質)。この場
合、タンパク質の発現は例えば、細胞中の不十分な発現を緩和するか、または、
修飾によって生じたタンパク質発現の不活性化もしくは活性低下を緩和するか、
あるいは、このようなタンパク質を超発現させる。治療用遺伝子はまた、安定性
が強化され且つ活性が修飾されているような細胞性タンパク質の突然変異体をコ
ードしてもよい。タンパク産物はまた、ターゲット細胞に異種(ヘテロロガス)
でもよい。この場合、発現されたタンパク質は例えば、細胞に闘病能力を与える
ように細胞の欠損活性を補完もしくは付与するか、または、例えば陰性突然変異
体を使用することによって細胞中のタンパク質発現を阻害し得る。
ン:インターロイキン、インターフェロン、TNF、など(FR9203120
)、増殖因子、神経伝達物質合成酵素、栄養因子、特に神経変性疾患、神経系が
損傷された外傷または網膜変性を治療するための神経栄養因子がある。栄養因子
としては例えば、NGF、BDNF、NT3、NT4/5、NT6のようなニュ
ーロトロフィンのファミリーに属する因子及びそれらの誘導体、CNTF、アキ
ソカイン、LIFのファミリーに属する因子及びそれらの誘導体、IL6、カル
ジオトロフィン、GDNF及びそれらの誘導体、IGF−1、IFGF−2のよ
うなIGFのファミリーに属する因子、FGF1、2、3、4、5、6、7、8
、9のようなFGFのファミリーに属する因子及びそれらの誘導体、TGF−β
、などが挙げられる。
3、Rb、Rap1A、DCC、k−revなど(FR9304745)、自殺
遺伝子:チミジンキナーゼ、シトシンデスアミナーゼ、などが挙げられる。
表現は、アミノ酸、脂質及びその他の細胞構成成分の代謝に関与するタンパク質
をコードする遺伝子を包含する。
1−リン酸アルドラーゼ、フルクトース−1,6−ジホスファターゼ、グルコー
ス−6−ホスファターゼ、リソソームα−1,4−グルコシダーゼ、アミロ−1
,6−グルコシダーゼ、アミロ−(1,4:1,6)−トランスグルコシダーゼ
、筋ホスホリラーゼ、筋ホスホフルクトキナーゼ、ホスホリラーゼ−b−キナー
ゼ、ガラクトース−1−リン酸ウリジルトランスフェラーゼ、ピルビン酸デヒド
ロゲナーゼ複合体の全酵素、ピルビン酸カルボキシラーゼ、2−オキソグルタレ
ートグリオキシラーゼカルボキシラーゼ、D−グリセレートデヒドロゲナーゼな
どがある。
ロキシラーゼ、ジヒドロビオプテリンシンテターゼ、チロシンアミノトランスフ
ェラーゼ、チロシナーゼ、ヒスチジナーゼ、フマリルアセト−アセターゼ、グル
タチオンシンテターゼ、γ−グルタミルシステインシンテターゼ、オルニチン−
δ−アミノトランスフェラーゼ、カルバモイルリン酸シンテターゼ、オルニチン
カルバモイルトランスフェラーゼ、アルギニノスクシネートシンテターゼ、アル
ギニノスクシネートリアーゼ、アルギナーゼ、L−リシンデヒドロゲナーゼ、L
−リシンケトグルタレートレダクターゼ、バリントランスアミナーゼ、ロイシン
イソロイシントランスアミナーゼ、分枝鎖をもつ2−ケト酸のデカルボキシラー
ゼ、イソバレリル−CoAデヒドロゲナーゼ、アシル−CoAデヒドロゲナーゼ
、3−ヒドロキシ−3−メチルグルタリル−CoAリアーゼ、アセトアセチル−
CoA 3−ケトチオラーゼ、プロピオニル−CoAカルボキシラーゼ、メチル
マロニル−CoAムターゼ、ATP:コバラミンアデノシルトランスフェラーゼ
、ジヒドロ葉酸レダクターゼ、メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼ、シスタ
チオニンβ−シンテターゼ、サルコシンデヒドロゲナーゼ複合体、グリシン開裂
系に属するタンパク質、β−アラニントランスアミナーゼ、血清カルノシナーゼ
、脳ホモカルノシナーゼが挙げられる。
質リパーゼ、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質E、その他のア
ポリポタンパク質、レシチンコレステロールアシルトランスフェラーゼ、LDL
受容体、肝ステロールヒドロキシラーゼ、“フィタン酸”α−ヒドロキシラーゼ
がある。
ロニダーゼ、リソソームイズロネートスルファターゼ、リソソームヘパランN−
スルファターゼ、リソソームN−アセチル−α−D−グルコサミニダーゼ、リソ
ソームアセチル−CoA:α−グルコサミンN−アセチルトランスフェラーゼ、
リソソームN−アセチル−α−D−グルコサミン6−スルファターゼ、リソソー
ムガラクトサミン6−硫酸スルファターゼ、リソソームβ−ガラクトシダーゼ、
リソソームアシルスルファターゼB、リソソームβ−グルクロニダーゼ、N−ア
セチルグルコサミニル−ホスホトランスフェラーゼ、リソソームα−D−マンノ
シダーゼ、リソソームα−ノイラミニダーゼ、リソソームアスパルチルグリコサ
ミニダーゼ、リソソームα−L−フコシダーゼ、リソソーム酸性リパーゼ、リソ
ソーム酸性セラミダーゼ、リソソームスフィンゴミエリナーゼ、リソソームグル
コセレブロシダーゼ及びリソソームガラクトセレブロシダーゼ、リソソームガラ
クトシルセラミダーゼ、リソソームアリールスルファターゼA、α−ガラクトシ
ダーゼA、リソソーム酸性β−ガラクトシダーゼ、リソソームヘキソサミニダー
ゼAのα鎖がある。
代謝異常症に関与する遺伝子、プリン及びピリミジンの代謝異常症に関与する遺
伝子、ポルフィリン及びヘムの代謝異常症に関与する遺伝子を挙げることができ
る。
は細胞mRNAの転写をコントロールし得る遺伝子またはアンチセンス配列でよ
い。このような配列は例えば、ターゲット細胞中で細胞mRNAの相補的RNA
として転写され、欧州特許EP140308に記載の技術によって細胞mRNA
がタンパク質に翻訳されることを阻止することもでき、リボザイムのような自己
触媒性RNAとして転写されたり、スプライシングを修飾するRNAとしてトラ
ンス位置に転写されたりすることもできる。
を含む。考察中の遺伝子の発現を天然に担当するプロモーター領域が感染細胞中
で機能し得るときにはこのプロモーター領域が転写プロモーター領域となっても
よい。または、(別のタンパク質または合成タンパク質の発現を担当する)異な
る起原の領域が転写プロモーター領域となってもよい。特に、真核細胞遺伝子ま
たはウイルス遺伝子のプロモーター配列が転写プロモーター領域となってもよい
。例えば、感染対象細胞のゲノムに由来のプロモーター配列が転写プロモーター
領域となってもよい。有利な転写プロモーター配列は、神経細胞中または神経組
織中で活性のプロモーター、特に真核細胞プロモーターである。この観点から、
例えば遍在性プロモーター、即ち多数種類の細胞中で機能性のプロモーターが有
利である。従って、真核細胞の遍在性プロモーターが最も好ましい。プロモータ
ーは自己由来プロモーター、即ち、発現が生じる細胞と同じ種に由来のプロモー
ターでもよく、(別の種に由来の)異種(ゼノジェニック)プロモーターでもよ
い。真核細胞の遍在性プロモーターの好ましい例としては、ホスホグリセレート
キナーゼ1(PGK)の遺伝子のプロモーターのような強いプロモーターがあり
、また、必須細胞代謝遺伝子(これらの遺伝子は“ドメスティック”または“ハ
ウスキーピング”遺伝子と呼ばれており、すべての細胞に共通の機能に必要なタ
ンパク質をコードしている)の発現を誘導するプロモーターがある。ハウスキー
ピング遺伝子の例は、クレブス回路に関与する遺伝子、細胞呼吸に関与する遺伝
子、または、複製もしくは転写もしくは翻訳に関与する遺伝子(EF1−α)で
ある。この種の遺伝子のプロモーターとしては特に、α1−アンチトリプシン、
β−アクチン、ビメンチン、アルドラーゼAまたはEflα(延長因子)などの
遺伝子のプロモーターが挙げられる。
プロモーターでもよい。その例としては、NSE(ニューロン特異的エノラーゼ
)、NF(ニューロフィラメント)、TH(チロシンヒドロキシラーゼ)、DA
T(ドーパミン輸送体)、ChAT(コリンアセチルトランスフェラーゼ)、D
BH(ドーパミンβ−ヒドロキシラーゼ)、TPH(トリプトファンヒドロキシ
ラーゼ)、GAD(グルタミン酸デヒドロゲナーゼ)、GFAP(グリアフィラ
メント酸性タンパク質)の遺伝子のプロモーターがあり、より普遍的には、合成
酵素のプロモーター、ニューロメディエーターの輸送体のプロモーター、または
、所与の神経細胞またはグリア細胞のタイプまたはサブタイプに特異的に発現す
る遺伝子のプロモーターなどの他の任意のプロモーターをすべて包含する。
ーター、RSV(ラウス肉腫ウイルス)プロモーター、TK(チミジンキナーゼ
)プロモーター、SV40(サルウイルス)プロモーター、並びに、RSV、M
LV(ネズミ白血病ウイルス)もしくはHIV(ヒト免疫不全ウイルス)のLT
R(末端反復配列)の使用も検討できる。
ター)、NRSE−PGKのようなキメラプロモーター、テトラサイクリンによ
って誘導されるプロモーター(Tet−On及びTet−Off)のような誘導
プロモーター、エクジソン誘導プロモーター、あるいはその他の誘導プロモータ
ー(RU486、17β−エステラジオールなど)、及び、特に熱ショックタン
パク質(hsp70)のようなストレスタンパク質の誘導プロモーターの使用も
検討できる。
許容する配列の付加によってこれらのプロモーター領域を修飾し得る。
路または細胞の特定区画に案内するシグナル配列を含み得る。このシグナル配列
は、治療用物質の天然シグナル配列でもよいが、他の任意の機能性シグナル配列
でもよくまたは人工のシグナル配列でもよい。
る。組換えバキュロウイルスによって遺伝的に修飾された細胞を移植するex
vivoの方法は、ヒトの遺伝子治療に応用できると考えられる。これらの細胞
は例えば、神経(ヒトまたはヒト以外)、セルトリー細胞、クロマフィン細胞な
どの種々の細胞に由来し得る。移植物の固定を強化したりトランスジーンの発現
を促進したりする目的で複数の医薬(免疫抑制剤、抗補体、など)を併用するこ
とも検討できる。また、組換えバキュロウイルスによって遺伝的に修飾された細
胞を不活性の系に封入して移植する方法も検討できる。
。特に、Sf9細胞中でシャトルプラスミドとAutographa cali
fornicaのゲノムとの相同的組換えを生じさせ、Gruenwald S
.及びHeitz J.,1993(Baculovirus express
ion vector system,procedure & method
manual.Pharmingen Eds,San Diego,CA)
によって記載された方法に従って同じ細胞中で増幅させることによって本発明の
バキュロウイルスを作製し得る。増幅されたバキュロウイルスを次に、実施例に
示したような慣用の分子生物学の方法によって回収し精製する。
べての誘導体を包含する。誘導体という用語は、ゲノム内への配列挿入またはゲ
ノム内のウイルス遺伝子欠失によってそのゲノムが修飾されているすべてのバキ
ュロウイルスを包含すると理解されたい。バキュロウイルスの誘導体は特に、1
つまたは複数のウイルス遺伝子の全部または一部の欠失によって得られる。欠失
の例としては、多角体遺伝子の欠失、P10遺伝子の欠失、特に昆虫細胞中のバ
キュロウイルスの複製に必須でない任意の遺伝子の欠失、などがある。特に、バ
キュロウイルス(gutlessウイルス)の全部のウイルス遺伝子の欠失によ
って得られる誘導体は、大きいサイズの発現カセットを挿入できる誘導体である
。
ルスのエンベロープタンパク質以外のエンベロープタンパク質をバキュロウイル
スの表面に発現させ、これによってウイルスの宿主スペクトルを変更することも
可能である。このようにして、宿主スペクトルを多様な種類の細胞に拡大し得る
エンベロープを使用することもでき、または逆に、宿主スペクトルを特定種類の
神経細胞に限定することもできる。有用なエンベロープタンパク質としては特に
、VSVの糖タンパク質、MLVの両向性エンベロープタンパク質が挙げられる
。また、ラブドウイルス、特に狂犬病ウイルスの糖タンパク質、トガウイルス(
セムリキ森林熱ウイルス及びシンドビスウイルスのようなアルファウイルス及び
ルビウイルス)特に風疹ウイルス(ルビウイルス)のエンベロープ糖タンパク質
、ヘルペスウイルス(HSV)または他の任意の向神経性ウイルスの糖タンパク
質のような、特に神経細胞(CNS及び/またはPNS)へのウイルス侵入を促
進し得るエンベロープタンパク質を利用し得る。本発明の組換えバキュロウイル
スの好ましい変異体は、狂犬病のウイルス(狂犬病ウイルス)の糖タンパク質ま
たはVSV(水疱性口内炎ウイルス)の糖タンパク質によって偽型化(pseu
dotype)されたバキュロウイルスである。
voまたはin vivoで核酸を導入するために使用され得る。
または脳脊髄液を含む間隙に組換えバキュロウイルスを定位固定法で(例えば脳
室内または鞘内)注入する。この場合、トランスフェクション効率を改善するた
めに、補体のインヒビター(CVF、sCR1(Hoffmanら,Gene
therapy,1998,vol.5,pp531−536),FUT175
、など)の組合せを使用することが可能である。また、バキュロウイルス及び/
または治療用物質を逆輸送によって神経系に到達させるために、特に筋肉の処に
バキュロウイルスを投与することも計画できる。この後者の場合、注入に先立っ
てin vivoの補体系を阻害するのが有利であろう。
る医薬組成物を製造するための上記のようなバキュロウイルスの使用全般に関す
る。より特定的には本発明は、パーキンソン病、アルツハイマー病、筋委縮性側
索硬化症(ALS)、ハンチントン舞踏病、癲癇、多発性硬化症、または、その
他の髄鞘形成異常を生じる疾患、並びに、リソソーム病特にムコ多糖症VII型
もしくはスライ症候群のような代謝異常を生じる疾患の治療及び/または予防に
適用される医薬組成物を製造するためのこれらのバキュロウイルスの使用全般に
関する。
医薬組成物に関する。これらの医薬組成物は、種々の経路、特に筋肉内、皮下、
眼内、経皮、脳内、脳室内、髄内、などの経路で投与できるように製剤化され得
る。
織に直接注入できる製剤を得るために医薬的に許容されるビヒクルを含有してい
る。より特定的にはビヒクルは、無菌等張性溶液であるか、または、乾燥組成物
、特に必要に応じて滅菌水もしくは生理的血清を添加することによって注射液に
復元できる凍結乾燥組成物である。患者の神経組織内への直接注入は、治療効果
を罹患組織に集中させ得るという利点を有している。患者の中枢神経系への直接
注入は定位固定装置を用いて実施できるという利点を有している。実際、このよ
うな装置を使用すると、極めて高いターゲッティング精度で注入部位を設定し得
る。
者に投与することから成る神経系疾患、例えば神経変性疾患または代謝性疾患の
治療方法に関する。より特定的には本発明は、上記に定義のような組換えバキュ
ロウイルスの定位固定法による投与から成る神経変性疾患及び/またはリソソー
ム病の治療方法に関する。
形態、治療対象疾患、発現させる遺伝子、または、所望の治療期間に従って適宜
調節され得る。本発明の組換えバキュロウイルスは、一般的に104−1014 pfu/ml、好ましくは106−1010pfu/mlの範囲の用量の形態に
製剤化されて投与される。pfu(“プラーク形成単位”)なる用語は、ウイル
ス溶液の感染能に対応し、昆虫細胞培養物の感染によって決定される。一般には
5日後の感染細胞のプラーク数を測定するかまたは限界希釈によって滴定する。
ウイルス溶液のpfu価の測定技術は文献に十分に記載されている。
イルスに感染した任意の哺乳類細胞に関する。より特定的には本発明は、これら
のバキュロウイルスに感染したヒトの神経系の細胞の任意の集団に関する。特に
、グリア細胞(アストログリア細胞、マイクログリア細胞、オリゴデンドログリ
ア細胞、シュワン細胞)、上衣細胞、神経細胞、などに関する。
術によって採取し、次いで細胞の増殖が可能な条件下で培養する。より詳細には
、自家移植物の場合、好ましくは成人のアストログリア細胞を用いる。異種移植
物の場合、好ましくはヒトの胚細胞、または、移植に先立って任意にin vi
troで分化させ得るヒトの終脳もしくは間葉に由来の前駆細胞のような神経細
胞即ちニューロンの前駆細胞、または、胚性アストログリア細胞を用いる。これ
らの細胞は生検によって容易に得られる。また、褐色細胞腫、胚細胞、アストロ
グリア細胞に由来するか、または、セルトリー細胞のような別の種類の細胞に由
来する異種移植物も使用し得る。細胞はまた、例えば神経経路に分化したES細
胞(胚性幹細胞)、好ましくはヒトES細胞でもよい。これらの細胞をバキュロ
ウイルス感染用に直接使用してもよく、または、例えば後で使用する自家バンク
を作製するために凍結保存してもよい。本発明の細胞はまた、例えば予め作製し
たバンクから得られた継代培養物でもよい。
ロウイルスを感染させる。当業者に公知の技術を使用してin vitroで感
染させる。当業者は、特に使用される細胞の種類及び細胞あたりのウイルスの所
望コピー数に従って感染多重度及び任意に感染サイクルの実施回数を適宜調節し
得る。細胞のin vivo投与を計画するときは勿論これらの段階を無菌条件
下で行う必要がある。細胞の感染に使用される組換えバキュロウイルスの用量は
所望の目的に従って当業者が適宜調節する。上記に記載のin vivo投与条
件をin vitro感染にも応用できる。
ュロウイルスに感染したヒト細胞と細胞外マトリックスとから成る移植組織に関
する。本発明の移植組織は好ましくは104−1010個の細胞を含む。本発明
の移植組織はより好ましくは106−108個の細胞を含む。
化合物を含み、また細胞を付着させる支持体を任意に含む。
化剤は、ゲル構造をもつマトリックス中に細胞を封入するために使用され、また
必要な場合には細胞の支持体付着を促進するために使用される。従って、特にコ
ラーゲン、ゼラチン、グリコサミノグリカン、フィブロネクチン、レシチン、な
どのような種々の細胞接着剤をゲル化剤として使用し得る。本発明の範囲ではコ
ラーゲンの使用が好ましい。コラーゲンは、ヒト、ウシまたはネズミに由来のコ
ラーゲンがよい。より好ましくはコラーゲンI型を使用する。
付着という用語は、細胞を支持体に接着及び/または定着させ得る生物的及び/
または化学的及び/または物理的なすべての形態の相互作用を意味する。細胞は
また、使用された支持体を被覆してもよく、支持体の内部に侵入してもよく、そ
の双方が生じてもよい。本発明の範囲では無毒性及び/または生体適合性の固体
支持体を使用するのが好ましい。特に、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE
)繊維または生物起原の支持体を使用し得る。
枢神経系の内部または粘膜の下方に移植され得る。本発明の移植組織は特に、生
物体内で治療用物質の遊離をコントロールできるという利点を有している。治療
用物質の遊離は感染多重度及び移植細胞数によって最初に決定されている。後で
遊離をコントロールするためには、移植組織を摘出して治療を完全に停止しても
よく、または、治療用遺伝子の発現を誘発もしくは抑制し得る調節自在な発現系
を使用してもよい。
する。本発明は、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン舞踏病、A
LSまたはリソソーム病の治療に特に好適である。本発明のバキュロウイルスは
更に、バキュロウイルスのタンパク質が哺乳類細胞中で発現しないので免疫原性
が弱いことに起因する重要な利点を有している。
する非限定例であることを理解されたい。
アガロースゲルまたはアクリルアミドゲル電気泳動、電気溶出によるDNAフラ
グメントの精製、フェノールまたはフェノール−クロロホルムによるタンパク質
の抽出、エタノールまたはイソプロパノールによる生理食塩水培地中のDNA沈
降、大腸菌の形質転換、などのような分子生物学で慣用の方法は当業者に公知で
あり、文献にも十分に記載されている〔Maniatis T.ら,“Mole
cular Cloning,a Laboratory Manual”,C
old Spring Harbor Laboratory,Cold Sp
ring Harbor,N.Y.,1982;Ausubel F.M.ら(
eds),“Current Protocols in Molecular
Biology”,John Wiley & Sons,New York
,1987〕。
ゲル電気泳動によってサイズに従って分離し、フェノールまたはフェノール/ク
ロロホルム混合物で抽出し、エタノールで沈降させ、次いでファージT4(Bi
olabs)のDNAリガーゼの存在下で製造業者の指示通りにインキュベート
する。
ント(Biolabs)によって製造業者の指示通りに行う。3’付着末端の破
壊は、ファージT4のDNAポリメラーゼ(Biolabs)の存在下で製造業
者の指示通りに行う。5’付着末端の破壊は、ヌクレアーゼS1で調節的に処理
することによって行う。
mershamによって販売されているキットを使用し、Taylorら〔Nu
cleic Acids Res.13(1985)8749−8764〕によ
って開発された方法に従って行うことができる。
5)1350−1354;Mullis K.B.& Faloona F.A
.,Meth.Enzym.155(1987)335−350〕によるDNA
フラグメントの酵素的増幅は、“DNAサーマルサイクラー”(Perkin
Elmer Cetus)を製造業者の指示通りに使用することによって行う。
を使用し、Sangerらによって開発された方法〔Proc.Natl.Ac
ad.Sci.USA,74(1977)5463−5467〕で行う。
性細胞のパーセンテージをバキュロウイルスBac−CMV−GFPの量(1μ
lがMOI=5に対応する)の関数として表すグラフ。
センテージをバキュロウイルスBac−CMV−GFPの量(1μlがMOI=
5に対応する)の関数として表すグラフ。
を比較及び証明するグラフ。感染及び発現は特にCHP−212細胞で極めて顕
著である。酪酸塩を添加したCHP−212細胞では実質的に100%の細胞が
GFPを発現し得る。
前駆細胞の感染に対する酪酸塩の作用を示すグラフ。
である。感染48時間後に60%を上回る細胞がGFPを発現している。
に、酪酸塩を作用させた細胞の蛍光強度が顕著に増加している(酪酸塩使用の強
度約425に対して酪酸塩非使用の強度約100)。
GFPのin vitro発現の結果。
大多数はアストログリア細胞である。
の細胞がGFPを発現している。
lb Cマウスによる注入1週後のGFPのin vivo発現の結果。
た細胞は血管上皮細胞及び血管を包囲する幾つかの神経細胞(アストログリア細
胞)であると考えられる。
細胞である。
。
トの線状体中の注入48時間後GFPのin vivo発現の結果。実施例4に
記載の条件で注入した(1:10に希釈した9μlのウイルスを注入)。抗GF
P抗体(Clontech)を標識としてGFPの発現を検出した。
niaのゲノムとの相同的組換えを行って組換えバキュロウイルスRSV−La
cZを作製し、同じ細胞中でGruenwald S.及びHeitz J.,
(Baculovirus expression vector syste
m,procedure & method manual.Pharming
en Eds,San Diego,CA)によって記載された方法に従って増
幅した。
シダーゼの遺伝子とLacZ遺伝子の下流のSV40のポリアデニル化シグナル
とを含む発現カセットをプラスミドpVL1392(Pharmingen,S
an Diego,CA)に挿入することによって作製した。この発現カセット
を、プラスミドpVL1392に含まれていた多角体のプロモーターに対して逆
方向で多重クローニグ部位に挿入した。
8ロータを使用し、180mlの上清(力価の初期値3×107pfu/ml)
を25,000rpmで4℃で90分間超遠心することによってウイルスを濃縮
し、次いで2mlのPBSに入れ、SW41ロータを使用しショ糖勾配(PBS
中に10%から60%まで)中で25,000rpmで4℃で90分間超遠心す
る。精製されたウイルス粒子に対応する白色バンドを採取し、PBSに再懸濁さ
せ、25,000rpmで4℃で90分間超遠心する。残渣を1.5mlの低温
PBSに再懸濁させる。濃縮し精製したこのウイルス予製液を4℃または−80
℃で保存する。
1(Matsuuraら,J.of Gen.Virol.68(1987)1
233−1250)を使用することによって得られた。LacZ遺伝子の発現を
コントロールするCAGプロモーターを含む発現カセットをシャトルプラスミド
に挿入した。CAGプロモーターは、CMV IEエンハンサーと、ニワトリの
ベータ−アクチンのプロモーターと、ウサギのベータ−グロビンのポリアデニル
化シグナルとから成る複合プロモーターである。
スを作製し、次いでこれらの細胞中で(Matsuuraら,J.of Gen
.Virol.68(1987)1233−1250のプロトコルに従って)増
幅した。
使用ウイルスを作製した。ウイルス溶液は1×109pfu/mlの力価を有し
ていた。次にウイルスを100倍に濃縮し、バキュロウイルスRSV−LacZ
に関して記載した条件と同じ条件で精製した。
れた極めて活性の発現カセットを含み、且つ、CMVプロモーターのコントロー
ル下のプラスミドEGFP(Clontech)からクローニングされた緑色蛍
光タンパク質(EGFP)の遺伝子と、トランスジーンの上流に配置されたキメ
ライントロン(例えばβ−グロビンのイントロンの5’スプライシング部位とI
gGイントロンの3’スプライシング部位とを含む)と、SV40のポリAとを
含む組換えバキュロウイルスの構築を記載することである。
ニング能力を有しているCMVの初期プロモーターとSV40の後期ポリアデニ
ル化シグナルと多重クローニング部位とから成る発現カセットを含むシャトルプ
ラスミドBac−CMVを構築した。先ず、バキュロウイルスの多角体のプロモ
ーターによる転写作用を完全に防止するためにカセットを多角体のプロモーター
に対して逆方向でベクターpVL1392(Invitrogene)にクロー
ニングした。リポーター遺伝子GFPをシャトルプラスミド(Bac−CMV)
にクローニングしてプラスミドBac−CMV−GFPを作製した。
ographa california(AcNPV)の直鎖化ゲノムとの相同
的組換えを生じさせることによって組換えバキュロウイルスを作製した。ウイル
スをSf9細胞中で増幅し、GFPの発現を蛍光顕微鏡で検出した。このように
してCMVプロモーターがこれらの細胞中で活性であることを証明する。
次に濃縮し精製した。アリコートを−80℃で保存した。
vitro感染試験 2.1−成熟アストログリア細胞の初代培養物の感染 4ウェルの容器で細胞を培養する。無血清培養培地中で37℃で約2時間感染
させる。感染には漸増濃度の組換えウイルスを用いた。24時間後、細胞を固定
し(4%PFA)、X−Galで染色した。非感染対照は青色細胞を有していな
い。
スがヒトのアストログリア細胞の初代培養物の細胞(bFGF中で培養したヒト
終脳)に感染してLacZ遺伝子を発現させる能力を有している(X−Gal反
応によって観察)ことが判明する。
持される培地)中で培養する。完全培養培地中で2時間感染させた。非感染対照
は青色細胞を有していない。
胞(bFGF中で培養したヒト終脳)に感染してLacZ遺伝子を発現させる能
力を有している(X−Gal反応によって観察)ことが判明する。
が多様な種類の神経細胞の初代培養物にin vitro感染する能力を有して
いること、従って遺伝子治療でex vivo遺伝子導入用ベクターとして有用
であることが判明する。
Pのin vitro感染試験 3.1−種々の細胞系の感染 哺乳類細胞に対するベクターBac−CMV−GFPの遺伝子導入効率を評価
するために、種々の神経細胞系(CHP212)及び非神経細胞系(HuH7、
293、HeLa、Cos7)にリポーター遺伝子GFPを感染させ、該遺伝子
の発現を誘発するこのベクターの潜在的活性を測定した。このために、HuH7
(ヒト肝細胞)、293(ヒト腎臓)、HeLa(ヒト上皮)、Cos7(サル
腎臓)、N2A(ネズミの神経芽細胞腫)及びCHP212(ヒトの神経芽細胞
腫)などの細胞系にこのベクターを12.5の感染多重度で感染させた。ベクタ
ーをこの濃度で使用したときの蛍光細胞をフローサイトメトリーで分析すること
によって、HuH7細胞及び293細胞のほぼ100%、CHP212細胞のか
なりの割合に形質導入が生じており、HeLa細胞、Cos7細胞及びN2A細
胞ではもっと少ない割合(5−20%のオーダ)の細胞に形質導入が生じている
ことが確認される。
た細胞をヒストンのデアセチラーゼのインヒビター(酪酸塩)によって処理した
。実際、このインヒビターは、染色質(クロマチン)の縮合に起因する転写抑制
を排除し得る強力な因子であると記載されている。従ってどの場合にも、トラン
スジーンを発現する細胞数の有意な増加が観察された。同様にして、酪酸塩によ
る誘発後に細胞あたりの蛍光量の顕著な増加が記録された。
じさせる能力を有することを証明する。更に、このベクターがヒト神経細胞系(
CHP212)に形質導入を極めて有効に生じさせることが観察された。
導入するためにベクターBac−CMV−GFPを使用した。
上皮前駆細胞に感染させ、bFGF含有培地中で培養するか(前駆状態)または
血清の存在下で培養した(大半はグリア経路で分化した細胞)。感染2日後にフ
ローサイトメトリーで分析すると、図1及び図2にそれぞれ示すように、前駆細
胞−bFGFでは約30%、分化した前駆細胞では約60%の細胞がGFPを発
現していることが判明した。前駆細胞の場合にMOI=25で用量/応答曲線が
プラトーに到達しなかったことは注目に値する。これは、前駆細胞のほうが強力
に感染され得ることを示唆する。
ューロンのラベル)でヒトの胚性終脳細胞を二重標識したin vitro試験
は、これらの2種類の細胞が感染可能であることをはっきりと示す。実際、GF
AP/GFP及びMAP5/GFPラベルによる標識試験は、アストログリア細
胞だけでなくニューロンも感染されるという予想外の結果を示す。
リポーター遺伝子を新生(de novo)合成しなかったGFP陽性細胞の数
がGFP陽性細胞の3%未満であることが平行試験で確認された。平行試験のた
めには、GFPの遺伝子の転写及び翻訳のメカニズムによるGFPの有効な発現
が生じない期間である感染後3時間の蛍光の存在を観察した(図4A及び4B)
。更に、感染前にUV照射(UV−架橋剤を約100,000μジュールの線量
で照射)によってウイルスを失活させると、GFP陽性細胞が殆ど存在しない(
3%未満)ことが判明した。これは擬似形質導入で得られた結果を裏付ける。
よって得られたグリア細胞に対する酪酸塩の効果を試験した。この誘導物質を培
養培地に補充すると24時間後にGFP陽性細胞の数が非処理細胞の2倍に増加
していることが観察された。しかしながら処理細胞中の蛍光の平均値は非処理細
胞で観察された値のほぼ4倍であった。これらのデータは、細胞系に対する上記
同様の転写抑制メカニズムが後成的に存在することを有力に示唆する。これらの
結果は更に、本発明のベクターが、成熟したヒト一次アストログリア細胞及びラ
ットの一次松果体細胞の双方に感染し得ることを示す。
成る発現カセットを含むバキュロウイルスが、非ニューロン細胞に感染できるだ
けでなく、意外にもニューロン細胞(CHP212系)及び初代培養物(胚性ま
たは成熟)に由来の神経細胞にも感染でき、これらの細胞中で異種遺伝子を極め
て有意な割合で誘発し得ることを示す。
イルスを感染させた。1μlのウイルス(0.25μ/分)を3つの注入部位で
、各注入部位あたり3つのサブサイトにゆっくりと注入した。
4℃の4%PFA中で24時間後固定する。次いで脳をPBS中の15%ショ糖
に72時間浸漬させることによって極低温保護する。次に脳を低温(−50℃)
イソペンタン中で冷凍して−80℃で保存する。
。大腸菌のβ−ガラクトシダーゼの存在を検出するために切片の免疫組織化学試
験を行う。スライドグラスをPBSで洗浄し、メタノール+0.3%のH2O2 中で1時間インキュベートし、PBSで洗浄し、次いでPBS+10%FBS+
0.1%トリトンで2時間プレインキュベートする。次にスライドグラスを抗−
β−Gal抗体(Cappel:1:5000)で一夜インキュベートし、PB
Sで洗浄し、次いで第二抗体(Vectastainヤギ抗ウサギキット)と共
にインキュベートする。DAB+ニッケル中で検出する。この実験で、2つの脳
(注入点の周囲約2mmの厚みの約100個の切片)で多数の標識細胞が観察さ
れた。
ナル抗体とを使用してβ−Gal+GFAPの蛍光二重標識を行った。脳梁周囲
細胞と線状体細胞とにおいて顕著な形質導入及び標識が観察される。
数の神経細胞にトランスジーンを感染させトランスジーンを発現し得ることが判
明する。この試験はまた、組換えバキュロウイルスがCNS中で補体によって失
活されないことを示す。
験 この実施例の目的は、神経細胞に対するベクターBac CMV−GFPのi
n vivo感染能力を証明することである。
ネズミ及び成熟したヌードマウスまたはBalb−Cマウスの線状体に注入した
。注入の定位座標を以下に示す。
)の場合:希釈ウイルス注入のときは、0.25μl/分の割合で9μlの量を
実施例4と同じ条件で注入した。0.125μl/分の割合で2μlの量を注入
してもよい。
)の場合:0.1μl/分の割合で2μlの量を注入した。
体細胞の存在を検出した。脳梁及び上衣中では線状体以外の細胞でGFPを発現
している細胞も検出された(図6A、6B、6C及び図7)。
P陽性細胞を検出できる。これは、このベクターが脳内で極めて優先的にグリア
向性であることを示唆する。
感染能力を有することをはっきりと証明する。
のパーセンテージをバキュロウイルスBac−CMV−GFPの量(1μlがM
OI=5に対応する)の関数として表すグラフ。
ージをバキュロウイルスBac−CMV−GFPの量(1μlがMOI=5に対
応する)の関数として表すグラフ。
及び証明するグラフ。
胞の感染に対する酪酸塩の作用を示すグラフであり、酪酸塩の作用をGFP陽性
細胞のパーセンテージとして表すグラフである。感染48時間後に60%を上回
る細胞がGFPを発現している。
胞の感染に対する酪酸塩の作用を示すグラフであり、酪酸塩の作用を蛍光強度と
して表すグラフである。感染48時間後に、酪酸塩を作用させた細胞の蛍光強度
が顕著に増加している(酪酸塩使用の強度約425に対して酪酸塩非使用の強度
約100)。
のin vitro発現の結果であり、10%FBSを用いたヒト胚性終脳細胞
の培養物。これらの細胞の大多数はアストログリア細胞である。
のin vitro発現の結果であり、10%FBSと酪酸塩とを用いたヒト胚
性終脳細胞の培養物。全部の細胞がGFPを発現している。
Cマウスによる注入1週後のGFPのin vivo発現の結果であり、線状体
中のGFPの発現を示す。形態学的に判断すると、標識された細胞は血管上皮細
胞及び血管を包囲する幾つかの神経細胞(アストログリア細胞)であると考えら
れる。
Cマウスによる注入1週後のGFPのin vivo発現の結果であり、線状体
中のGFPの発現を示す。標識された細胞はアストログリア細胞である。
Cマウスによる注入1週後のGFPのin vivo発現の結果であり、側脳室
中のGFPの発現を示す。標識された細胞は上衣細胞である。
状体中の注入48時間後GFPのin vivo発現の結果。実施例4に記載の
条件で注入した(1:10に希釈した9μlのウイルスを注入した)。抗GFP
抗体(Clontech)を標識としてGFPの発現を検出する。
Claims (19)
- 【請求項1】 神経系疾患治療用の治療有効物質をコードする異種核酸配列
を含む組換えまたは誘導バキュロウイルス。 - 【請求項2】 治療有効物質をコードする異種核酸配列を含んでおり、脊椎
動物、好ましくはヒトの神経系の細胞に感染し該細胞中で前記治療有効物質を発
現させる能力を有している組換えまたは誘導バキュロウイルス。 - 【請求項3】 異種核酸配列が遺伝子またはアンチセンス配列であることを
特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】 異種核酸配列が、ホルモン、リンホカイン、増殖因子、神経
伝達物質合成酵素、栄養因子、または、アミノ酸、脂質もしくは糖質の代謝に関
与するタンパク質から選択される治療有効物質をコードする遺伝子であることを
特徴とする請求項3に記載のバキュロウイルス。 - 【請求項5】 栄養因子が、NGF、BDNF、NT3、NT4/5、NT
6のようなニューロトロフィンのファミリーに属する因子、CNTF、アキソカ
イン、LIF、IL6、カルジオトロフィン、GDNFのようなCNTFのファ
ミリーに属する因子、IGF−1、IFGF−2のようなIGFのファミリーに
属する因子、FGF1、2、3、4、5、6、7、8、9のようなFGFのファ
ミリーに属する因子及びTGF−βから選択されることを特徴とする請求項4に
記載のバキュロウイルス。 - 【請求項6】 治療有効物質をコードする遺伝子がβ−グルクロニダーゼを
コードする遺伝子であることを特徴とする請求項4に記載のバキュロウイルス。 - 【請求項7】 バキュロウイルスのエンベロープタンパク質以外のエンベロ
ープタンパク質を発現するバキュロウイルスであることを特徴とする請求項1か
ら6のいずれか一項に記載の組換えバキュロウイルス。 - 【請求項8】 エンベロープタンパク質が、狂犬病ウイルスの糖タンパク質
であるかまたはVSV(水疱性口内炎ウイルス)の糖タンパク質であることを特
徴とする請求項7に記載のバキュロウイルス。 - 【請求項9】 異種核酸配列を発現させ得るプロモーター配列を更に含むこ
とを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の組換えバキュロウイルス
。 - 【請求項10】 プロモーター配列が、NSE(ニューロン特異的エノラー
ゼ)、NF(ニューロフィラメント)、TH(チロシンヒドロキシラーゼ)、D
AT(ドーパミン輸送体)、ChAT(コリンアセチルトランスフェラーゼ)、
DBH(ドーパミンβ−ヒドロキシラーゼ)、TPH(トリプトファンヒドロキ
シラーゼ)、GAD(グルタミン酸デヒドロゲナーゼ)、GFAP(グリアフィ
ラメント酸性タンパク質)、などの遺伝子のプロモーターから選択されることを
特徴とする請求項9に記載のバキュロウイルス。 - 【請求項11】 治療有効物質の分泌または特異的区画形成を誘発し得るシ
グナル配列を更に含むことを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載
の組換えバキュロウイルス。 - 【請求項12】 神経系疾患治療用医薬組成物の製造を目的とする、治療有
効物質をコードする異種核酸配列をゲノムに含む組換えまたは誘導バキュロウイ
ルスの使用。 - 【請求項13】 異種核酸配列が遺伝子またはアンチセンス配列であること
を特徴とする請求項12に記載の組換えバキュロウイルスの使用。 - 【請求項14】 異種核酸配列が、ホルモン、リンホカイン、増殖因子、神
経伝達物質合成酵素、栄養因子、または、アミノ酸、脂質もしくは糖質の代謝に
関与するタンパク質から選択される治療有効物質をコードする遺伝子であること
を特徴とする請求項13に記載の組換えバキュロウイルスの使用。 - 【請求項15】 栄養因子が、NGF、BDNF、NT3、NT4/5、N
T6のようなニューロトロフィンのファミリーに属する因子、CNTF、アキソ
カイン、LIF、IL6、カルジオトロフィン、GDNFのようなCNTFのフ
ァミリーに属する因子、IGF−1、IFGF−2のようなIGFのファミリー
に属する因子、FGF1、2、3、4、5、6、7、8、9のようなFGFのフ
ァミリーに属する因子及びTGF−βから選択されることを特徴とする請求項1
4に記載の組換えバキュロウイルスの使用。 - 【請求項16】 治療有効物質をコードする遺伝子が、リソソーム病に関与
する治療有効物質をコードする遺伝子、特に、β−グルクロニダーゼをコードす
る遺伝子であることを特徴とする請求項14に記載の組換えバキュロウイルスの
使用。 - 【請求項17】 請求項1から11のいずれか一項に記載の1種または複数
の組換えバキュロウイルスに感染した神経系細胞(例えば、脳細胞、脊髄細胞、
神経細胞、グリア細胞、上衣細胞)の集団。 - 【請求項18】 請求項1から11のいずれか一項に記載の1種または複数
の組換えバキュロウイルスに感染したヒト細胞を含む移植組織。 - 【請求項19】 医薬として許容されるビヒクルに会合した請求項1から1
1のいずれか一項に記載の1種または複数の組換えバキュロウイルスを含む医薬
組成物。
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