JP2005239721A - Composition containing genetically modified donor cell and used for treating cell having defect, disease, or injury in central nervous system, and method for preparing the same - Google Patents

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Jon A Wolff
エイ. ウォルフ ジョン
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デー. カワジャ マイケル
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a composition for treating a defect, a disease, or an injury of the central nervous system, by transplanting a genetically modified cell, and to provide a method for preparing the same. <P>SOLUTION: The modified donor cell which produces a functional molecule having an effect of recovering or improving a function of a cell in the central nervous system is formed by gene manipulation. The formed donor cell is injected into and transplanted to the system for the purpose of treating the defect, the disease, or the injury of the central nervous system. The transplanted cell expresses the functional molecules in an enough amount for restoring the cell in the system. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、検体の中枢神経系(CNS)に移植することによって、CNSの欠陥、疾病、あるいは損傷を治療するために、ドナー細胞の遺伝子的修飾を行う組換え技術を用いることに関する。より具体的には、この発明は、CNS中の細胞に対して改善効果を有する分子をコードしている遺伝子をドナー細胞に挿入することに関し、それには、神経細胞ををドナー細胞に挿入して、当該ドナー細胞がCNSに移植された場合に、前記分子が発現して、疾病に罹りまたは損傷を受けている細胞に対してそれらの分子の効果を作用させるようにすることが含まれる。   The present invention relates to the use of recombinant techniques for genetic modification of donor cells to treat CNS defects, diseases or injuries by transplantation into the central nervous system (CNS) of a specimen. More specifically, this invention relates to inserting into a donor cell a gene encoding a molecule that has an improving effect on cells in the CNS, which involves inserting a neuronal cell into the donor cell. , When the donor cells are transplanted into the CNS, the molecules are expressed so that the effect of those molecules on the diseased or damaged cells is exerted.

この発明は、米国海軍研究局(the Office of Naval Research)から認可された第N00014−86−K−0347号助成委託契約、並びにNIHから認可された第HD−20034号、第NIA−06088号、第HD−00699号及び米国保健福祉省(the Department of Health and Human Services)から認可された第NIA R01 AG08514号助成委託契約の下に、米国政府の援助を受けてなされたものである。米国政府は、この発明について一定の権利を有する。   This invention includes N00014-86-K-0347 grant contract approved by the Office of Naval Research, as well as HD-20034 and NIA-06088 approved by NIH. It was made with the support of the US government under HD-00699 and the NIA R01 AG08514 grant subcontract approved by the Department of Health and Human Services. The US government has certain rights in this invention.

CNSの欠陥に起因し、または疾病もしくは傷害の結果として起きる哺乳動物の脳の修復またはCNS機能の取り替えに対する試みは、CNSにおける複雑な構造と機能の関係の不十分な理解によって妨げられている。近年になって脳における細胞機能のいくつかの基本的原理の知識は大いに前進したが、脳の異なった領域における細胞のクラスターまたはシステムと細胞回路との間の相互作用および行動と神経学的機能の外への表れのこれらとの関係に関する理解は、ずっと遅れている。これらの問題へのアプローチの困難は、一部は哺乳動物CNSにおける多数の異なった細胞タイプとその連結の数と複雑性によってひき起されている。これに加えて、血液-脳関門が、診断、処置および新規な治療の設計に対し脳へのアクセスをさらに困難にしている。   Attempts to repair mammalian brain or replace CNS function due to CNS deficiencies or as a result of disease or injury have been hampered by a poor understanding of the complex structure-function relationship in the CNS. In recent years, knowledge of some basic principles of cell function in the brain has greatly advanced, but the interaction and behavioral and neurological functions between cell clusters or systems and cell circuits in different regions of the brain Understanding of the relationship of these outward manifestations to these has been far behind. The difficulty in approaching these problems is caused in part by the many different cell types and the number and complexity of their connections in the mammalian CNS. In addition, the blood-brain barrier makes access to the brain more difficult for diagnosis, treatment, and design of new therapies.

たいていの正常または異常な脳機能に関する病理生理学の高度の知識がないのにもかかわらず、CNS機能障害に対する薬理学的治療へのいくつかの試みがすでに有用かつ有効となってきている。これらには、精神医学的障害、例えば精神分裂病に対する精神に作用する薬剤の使用や、CNS障害の生化学的細胞的基礎が比較的よく理解されている例えばパーキンソン病のようなまれなケースにおける特異的取り換え治療が含まれる。たいていの治療上のアプローチの中心にあるのは、疾病または傷害の結果として失われた脳の特異的化学的機能の取り替え、または復活という目的である。   Despite the lack of advanced knowledge of pathophysiology regarding most normal or abnormal brain functions, several attempts to pharmacological treatment for CNS dysfunction have already become useful and effective. These include the use of drugs that affect the psychiatric disorders, such as schizophrenia, and in rare cases such as Parkinson's disease where the biochemical cellular basis of CNS disorders is relatively well understood. Specific replacement therapy is included. At the heart of most therapeutic approaches is the purpose of replacing, or restoring, specific chemical functions of the brain that are lost as a result of disease or injury.

脳内神経の移植は、最近になってCNS治療への付加的な可能性のあるアプローチとして浮かび上がった。治療上有用な代謝物を産生し分泌することができる細胞の取り替えまたはCNSへの付加は、反復した投薬を避け、また血液-脳関門による薬剤供給合併症(drug delivery complication)を避けるという利点を提供できる(Rosenstein, Science 235:772-774 (1987))。脳内移植の概念と基礎的手法については数十年来知られているが、移植された細胞の生存を最高にするための因子の大部分は、最近になって研究され部分的に理解されるようになったばかりである(Bjorklund et al., in Neural Grafting in the Mammalian CNS, p. 709, Elsevier, Amsterdam (1985); Sladek et al., in Neural Transplants: Development and Fuction, Plenum Press, NY (1984))。信頼でき、かつ有効な移植生存に対して決定的ないくつかの因子が確認されているが、このなかには次のものが含まれる。   Intracranial nerve transplantation has recently emerged as an additional potential approach to CNS treatment. Replacement or addition to the CNS of cells that can produce and secrete therapeutically useful metabolites has the advantage of avoiding repeated dosing and avoiding drug delivery complications by the blood-brain barrier. (Rosenstein, Science 235: 772-774 (1987)). The concept of brain transplantation and basic techniques have been known for decades, but most of the factors for maximizing the survival of transplanted cells have recently been studied and partially understood (Bjorklund et al., In Neural Grafting in the Mammalian CNS, p. 709, Elsevier, Amsterdam (1985); Sladek et al., In Neural Transplants: Development and Fuction, Plenum Press, NY (1984 )). Several factors have been identified that are decisive for reliable and effective transplant survival, including:

すなわち、
(1)ドナーの年齢:移植の効率はドナー細胞の年齢が増加するほど減少する。
(2)ホストの年齢:若い受容体は年とったものよりもよりたやすく移植を受け入れる。
(3)ホストおよびドナー組織における神経栄養因子の利用可能性:創傷誘発神経栄養因子は移植生存を高める。
(4)免疫学的応答:脳は全く免疫学的に特権のある部位であるということではない。
(5)標的-ドナーマッチングの重要性:ニューロンはそれらが正常に分布するような部位に移植されたときによりよく生存する。
(6)血管新生:移植は迅速に血管新生されるべきであり、または周囲から十分によく栄養を与えることが重要である。
That is,
(1) Donor age: The efficiency of transplantation decreases with increasing donor cell age.
(2) Host age: Younger recipients accept transplants more easily than older ones.
(3) Availability of neurotrophic factors in host and donor tissues: Wound-induced neurotrophic factors enhance transplant survival.
(4) Immunological response: The brain is not at all an immunologically privileged site.
(5) Importance of target-donor matching: Neurons survive better when transplanted to sites where they are normally distributed.
(6) Angiogenesis: The transplant should be rapidly vascularized or it is important that the surroundings be well-fed.

これらの決定的な因子が認識され、完全になるにつれて、脳内移植は、神経生理学者に対してCNS機能の研究に、また可能性として臨床医にはCNS疾病の治療の設計に対して有効で信頼性のある道具となってきた。このアプローチは、パーキンソン病においては実験的臨床的適用の水準まで到達している。   As these critical factors are recognized and complete, brain transplantation is effective for neurophysiologists to study CNS function and possibly for clinicians to design treatments for CNS diseases. And has become a reliable tool. This approach has reached the level of experimental clinical application in Parkinson's disease.

パーキンソン病は、年齢関連の傷害であって、主要な標的器官としての基底神経節を有する中脳の黒質中におけるドーパミンニューロンの欠失によって特徴付けられる。症状としては、震え、硬縮および運動失調を含む。この疾病は進行性であるが、ドーパミンに対する前駆体であるL−ドーパの薬理学的用量の投与を介しドーパミンの取り替えによって処置することができるが(Marsden, Trends Neurosci. 9:512 (1986); Vinken et al., in Handbook of Clinical Neurologyp. 185, Elsevier, Amsterdam (1986))、薬物療法の慢性使用によって患者はしばしばL−ドーパの継続的効果に対して無反応になる。この無反応状態の進展に対しては多くのメカニズムが示唆されているが、最も簡単なものは患者が細胞欠失の閾値に達するということで、この場合には残った細胞は前駆体から十分なドーパミンを合成することができない。パーキンソン病は、治療的脳内移植がヒトに使用された脳の最初の疾病である。患者の脳へ副腎髄質細胞を同種移植することによって、パーキンソン患者の病んだ基底神経節細胞へ神経伝達物質ドーパミンを供給するためにいくつかの試みが行われた(Backlund et al., J. Neurosurg. 62:169-173 (1985); Madrazo et al. New Eng. J. Med. 316:831-836 (1987))。   Parkinson's disease is an age-related injury and is characterized by a loss of dopamine neurons in the substantia nigra of the midbrain with the basal ganglia as the main target organ. Symptoms include tremors, stiffness and ataxia. Although the disease is progressive, it can be treated by replacement of dopamine via administration of a pharmacological dose of L-dopa, a precursor to dopamine (Marsden, Trends Neurosci. 9: 512 (1986); Vinken et al., In Handbook of Clinical Neurology p. 185, Elsevier, Amsterdam (1986)), chronic use of pharmacotherapy often renders patients unresponsive to the continuous effects of L-dopa. Many mechanisms have been suggested for the development of this unresponsive state, but the simplest is that the patient reaches the threshold for cell deletion, in which case the remaining cells are sufficiently removed from the precursor. Dopamine cannot be synthesized. Parkinson's disease is the first brain disease for which therapeutic intracerebral transplantation has been used in humans. Several attempts have been made to supply the neurotransmitter dopamine to the diseased basal ganglion cells of Parkinson's patients by allogeneic transplantation of adrenal medullary cells into the patient's brain (Backlund et al., J. Neurosurg. 62: 169-173 (1985); Madrazo et al. New Eng. J. Med. 316: 831-836 (1987)).

他のドナー細胞、例えば黒質からの胎児脳細胞、これはドーパミン含有細胞体に富む脳の領域であり、またパーキンソン病において最も冒される脳の領域であるが、この細胞の移植によって、選択的ドーパミン神経毒によって誘発された行動的欠損を戻すのに効果的であることが示された(Bjorklund et al., Ann. N.Y.Acad. Sci. 457:53-81 (1986); Dunnett et al., Trends Neurosci. 6:266-270(1983))。これらの実験は、シナプス連接度は機能的移植に対する要件ではないこと、および欠陥細胞の近傍においてドーパミンを構成的に産生し分泌する細胞を有することで十分であることを示唆している。   Other donor cells, such as fetal brain cells from the substantia nigra, which is a region of the brain rich in dopamine-containing cell bodies and the most affected brain region in Parkinson's disease, but selected by transplantation of this cell Have been shown to be effective in reversing behavioral deficits induced by experimental dopamine neurotoxin (Bjorklund et al., Ann. NYAcad. Sci. 457: 53-81 (1986); Dunnett et al. , Trends Neurosci. 6: 266-270 (1983)). These experiments suggest that synaptic connectivity is not a requirement for functional transplantation, and having cells that constitutively produce and secrete dopamine in the vicinity of defective cells is sufficient.

この背景において、パーキンソン病は、遺伝子工学的に加工された細胞の移植に対して候補となる疾病である、というのは、(1)化学的欠損がよく知られている(ドーパミン)、(2)ドーパミン産生における速度制限酵素に対するヒトおよびラット遺伝子がクローニングされている(チロジン ヒドロキシラーゼ)、(3)冒されている領域の解剖学的位置が確認されている(基底神経節)、(4)完全な機能的修復に対してシナプス連接度は要求されていないように思われるからである。   In this background, Parkinson's disease is a candidate disease for transplantation of genetically engineered cells because (1) chemical defects are well known (dopamine), (2 ) Human and rat genes for rate-limiting enzymes in dopamine production have been cloned (tyrosin hydroxylase), (3) anatomical location of affected areas has been confirmed (basal ganglia), (4) This is because it seems that synaptic connectivity is not required for complete functional repair.

他のCNS疾病、このなかにはハンチングトン病(Gusella et al., Nature 306:234-238 (1983))、アルツハイマー病(Delabar et al., Science, N.Y. 235, 1390-1392 (1987); Goldgaber et al., Science, N.Y. 235:877-880 (1987); St.George-Hyslop et al., Science, N.Y. 235:885-890 (1987); Tanzi et al., Science, N.Y. 235:880-884 (1987)、バイポーラ(bipolar)病(Baron et al., Nature 326:289-292 (1987))、精神分裂症(Sherrington et al., Nature 336:164-167 (1988))、およびその他多くのヒトの疾病が含まれるが、これらの疾病の急速に増しているリスト中における遺伝子成分の最近の実証によれば、遺伝子治療はこれらのCNS疾病を取り扱う有用なアプローチであることを示唆している。   Other CNS diseases, including Huntington's disease (Gusella et al., Nature 306: 234-238 (1983)), Alzheimer's disease (Delabar et al., Science, NY 235, 1390-1392 (1987); Goldgaber et al ., Science, NY 235: 877-880 (1987); St. George-Hyslop et al., Science, NY 235: 885-890 (1987); Tanzi et al., Science, NY 235: 880-884 (1987) ), Bipolar disease (Baron et al., Nature 326: 289-292 (1987)), schizophrenia (Sherrington et al., Nature 336: 164-167 (1988)), and many other human Although disease is included, recent demonstration of genetic components in the rapidly growing list of these diseases suggests that gene therapy is a useful approach to address these CNS diseases.

過去数十年間の精神生物学の進歩と平行して、分子生物学の理解における進歩と、高度の分子遺伝子手法の発展は、ヒトの疾病一般への新規な洞察を提供している。結果として、医学者と遺伝学者は生化学と遺伝子レベルにおいて多くのヒトの疾病の深遠な理解を発展させた。多くのヒトの遺伝子的疾患の正常および異常な生化学的特徴が理解され、関連した遺伝子が単離され特徴付けられ、また早期のモデルシステムが機能的野生型遺伝子を突然変異細胞中へ導入して疾病表現型を修正するために開発された(Anderson, Science 226:401-409 (1984))。このアプローチの全動物への拡張、すなわち機能遺伝子の薬理学的薬剤としての使用を介してのインビボでの疾病表現型の修正は、”遺伝子療法”と呼ばれるようになった(Friedmann et al., Science 175:949-955 (1972); Friedmann, Gene Therapy Fact and Fiction, Cold Spring Harbor Laboratory, New York (1983))。遺伝子療法は、疾病表現型の修正は内在する突然変異遺伝子の表現型の修飾により、またはインビボの欠陥のある、もしくは傷害を受けた細胞への新規な遺伝子情報の導入によって達成できるという仮定に基づいている。   In parallel with advances in psychobiology over the past few decades, advances in understanding molecular biology and the development of advanced molecular genetic techniques have provided new insights into human disease in general. As a result, medical scientists and geneticists have developed a profound understanding of many human diseases at the biochemical and genetic levels. The normal and abnormal biochemical characteristics of many human genetic diseases are understood, related genes are isolated and characterized, and early model systems introduce functional wild-type genes into mutant cells. Developed to correct disease phenotypes (Anderson, Science 226: 401-409 (1984)). The extension of this approach to all animals, ie the modification of the disease phenotype in vivo through the use of functional genes as pharmacological agents, has come to be referred to as “gene therapy” (Friedmann et al., Science 175: 949-955 (1972); Friedmann, Gene Therapy Fact and Fiction, Cold Spring Harbor Laboratory, New York (1983)). Gene therapy is based on the assumption that disease phenotype correction can be achieved by modifying the phenotype of the underlying mutant gene or by introducing new genetic information into defective or damaged cells in vivo. ing.

現在においては、遺伝子療法の理想的なバージョンに対する技術、すなわち部位特異的遺伝子配列を介してのインビボでの修正または取り替えは、ちょうど考え始められたところで、まだよく発展していない。したがって、遺伝子療法の現在のモデルの多くは、取り替えモデルよりも実際には遺伝子の増量であり、効率的な遺伝子トランスファーシステムの開発に依存して、機能的野生型遺伝子情報をインビトロおよびインビボで遺伝子的に欠陥のある細胞内に導入することである。臨床的に有用とするためには、機能的DNA配列(トランスジーン)に対する効率的なデリバリーベクターの利用可能性は、適当な疾病関連標的細胞または器官に近づきやすいこと、およびこれらの標的細胞へ安定かつ安全にベクターを導入するための技術の開発と結合されなければならない。   At present, techniques for the ideal version of gene therapy, ie in vivo modification or replacement via site-specific gene sequences, have just begun to be considered and are not well developed. Thus, many current models of gene therapy are actually gene augmentations over replacement models, and functional wild-type gene information can be transferred in vitro and in vivo, depending on the development of an efficient gene transfer system. It is to introduce into a defective cell. In order to be clinically useful, the availability of efficient delivery vectors for functional DNA sequences (transgenes) is easy to access and stable to appropriate disease-related target cells or organs. And it must be combined with the development of technology for safe vector introduction.

単純な酵素欠損の遺伝子的表現型的修正に対するモデルシステムが、特異的な代謝的遺伝子的疾病と関連した適当な可能性のある受容細胞および器官の確認と同様に現在開発研究の途上にある。授精したマウスの卵子へ導入された異種遺伝子が疾病表現型を修正できるということを示す証拠が最近得られた(Constantiniet al., Science 233:1192-1394 (1986); Mason et al.,Science 234:1372-1378 (1986); and Readhead et al., Cell 48:703-712 (1987))。   A model system for the genetic phenotypic correction of simple enzyme deficiencies is currently under development, as well as the identification of appropriate potential recipient cells and organs associated with specific metabolic genetic diseases. Evidence has recently been shown that heterologous genes introduced into the fertilized mouse ovum can correct the disease phenotype (Constantini et al., Science 233: 1192-1394 (1986); Mason et al., Science 234 : 1372-1378 (1986); and Readhead et al., Cell 48: 703-712 (1987)).

最近多大の注意が、遺伝子トランスファーに対するネズミ科レトロウイルスから誘導された遺伝子デリバリーベクターの使用に注がれてきている(Anderson, Science 226:401-409 (1984); Gilboa et al., Biotechniques 4:504-512 (1986))。このようなレトロウイルスベクターを使用するインビトロのトランスファーは広範囲の受容細胞に対して極めて効率的であり、このベクターは加えられる遺伝子に対して適当に大きな容量を有し、またこれらによる感染は受容細胞に対して僅かな代謝的または遺伝子的損害を与えるにすぎない(Shimotohno et al., Cell 26:67-77 (1981); Wei et al., J. Virol. 39:934-944 (1981); Tabin et al., Molec. Cell. Biol. 2:426-436 (1982))。いくつかの有用なシステムによって、レトロウイルスベクターによって細胞内へ導入された遺伝子の発現は、単一遺伝子酵素欠乏と関連したいくつかのヒト遺伝子疾病において代謝異常をインビトロで修正できることを証明した(Willis et al., J. Biol. Chem. 259:7842-7849 (1984); Kantoff et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:6563-6567 (1986))。遺伝子療法へのこのアプローチに対して可能性のある標的器官として骨髄に特に興味が持たれている。これは、地中海貧血、鎌状赤血球性貧血、ゴーシェー病、慢性肉芽腫病(CGD)、ならびにプリン経路酵素、アデノシン デアミナーゼ(ADA)およびプリン ヌクレオシド ホスホリラーゼ(PNP)欠乏の結果である免疫欠乏病を含む種々の主要なヒトの疾病における骨髄誘導細胞系の傷害の普及と重要性のためである(Kantoff, supra; McIvor et al., Molec. Cell. Biol.7:838-846 (1987); Soriano et al., Science 234:1409-1413 (1986); Willis et al., supra))。その他の代謝的に重要な標的器官、例えば肝臓もまた最近これらの器官からの細胞のウイルス性ベクターによる感染の証明を介して遺伝子的処置に対して理論的に受け入れられるようになった(Wolff et al., Proc. Natl.Acad. Sci. USA 84:3344-3348 (1987))。さらに、多くの細胞特異的調整シグナル、例えばシス-アクティング エンハンサー、組織特異的プロモーター、およびその他の配列の発見は、インビボでの一般的非特異的感染および遺伝子トランスファーの後でさえも、他の多くの器官において組織特異的遺伝子発現を提供できるであろう(Khoury et al., Cell 33:313-314 (1983); Serflin et al., TrendsGenet. 1:224-230 (1985))。   Much attention has been focused recently on the use of gene delivery vectors derived from murine retroviruses for gene transfer (Anderson, Science 226: 401-409 (1984); Gilboa et al., Biotechniques 4: 504-512 (1986)). In vitro transfer using such retroviral vectors is extremely efficient for a wide range of recipient cells, and this vector has a reasonably large capacity for the gene being added, and infection by these vectors is susceptible to recipient cells. Causes only minor metabolic or genetic damage (Shimotohno et al., Cell 26: 67-77 (1981); Wei et al., J. Virol. 39: 934-944 (1981); Tabin et al., Molec. Cell. Biol. 2: 426-436 (1982)). Several useful systems have demonstrated that expression of genes introduced into cells by retroviral vectors can correct metabolic abnormalities in vitro in several human genetic diseases associated with single gene enzyme deficiency (Willis et al., J. Biol. Chem. 259: 7842-7849 (1984); Kantoff et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 6563-6567 (1986)). Of particular interest is the bone marrow as a potential target organ for this approach to gene therapy. This includes Mediterranean anemia, sickle cell anemia, Gaucher disease, chronic granulomatous disease (CGD), and immune deficiency as a result of purine pathway enzymes, adenosine deaminase (ADA) and purine nucleoside phosphorylase (PNP) deficiencies Because of the prevalence and importance of bone marrow-derived cell line injury in various major human diseases (Kantoff, supra; McIvor et al., Molec. Cell. Biol. 7: 838-846 (1987); Soriano et al. al., Science 234: 1409-1413 (1986); Willis et al., supra)). Other metabolically important target organs, such as the liver, have also recently become theoretically accepted for genetic treatment through the demonstration of viral vector infection of cells from these organs (Wolff et al. al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 3344-3348 (1987)). In addition, the discovery of many cell-specific regulatory signals, such as cis-acting enhancers, tissue-specific promoters, and other sequences, can be found in other, even after general non-specific infection and gene transfer in vivo. It may be possible to provide tissue specific gene expression in many organs (Khoury et al., Cell 33: 313-314 (1983); Serflin et al., Trends Genet. 1: 224-230 (1985)).

遺伝子療法の最近開発されたモデルは、患者から採った標的細胞を用い、これを培養し、インビトロで遺伝子的に修飾してから患者に再移植する(Wolff et al., Rheumatic Dis. Clin. N. Amer. 14(2) 459-477 (1988); Eglitis et al., Biotechniques 6:608-614 (1988))。標的細胞には、骨髄幹細胞(Joyner et al.,Nature 305:556-558 (1983); Miller et al., Science 225:630-632 (1984); Williams et al., Nature 310:476-480 (1984))、線維芽細胞(Selden et al., Science 236:714-718 (1982); Garver et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:1050-1054 (1987) and St. Louis et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:3150-3154 (1988))、ケラチン細胞(Morgan et al., Science 237:1476-1479 (1987))、および肝細胞(Wolff et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:3344-3348 (1987))が含まれる。このインビボ遺伝子トランスファーの間接アプローチは、遺伝子を細胞へインビボで効率よく直接にトランスファーできないことによって必要とされている。ニューロンを培養によって遺伝子的に修飾することに向けての最近の進歩はいくらか見られるが(Geller et al., Science 241:1667-1669 (1988))、インビボ遺伝子トランスファーのこの間接的アプローチはCNSにはまだ適用されていない。   A recently developed model of gene therapy uses target cells taken from a patient, which is cultured, genetically modified in vitro and then reimplanted into the patient (Wolff et al., Rheumatic Dis. Clin. N Amer. 14 (2) 459-477 (1988); Eglitis et al., Biotechniques 6: 608-614 (1988)). Target cells include bone marrow stem cells (Joyner et al., Nature 305: 556-558 (1983); Miller et al., Science 225: 630-632 (1984); Williams et al., Nature 310: 476-480 ( 1984)), fibroblasts (Selden et al., Science 236: 714-718 (1982); Garver et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 1050-1054 (1987) and St. Louis et al. al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 3150-3154 (1988)), keratinocytes (Morgan et al., Science 237: 1476-1479 (1987)), and hepatocytes (Wolff et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 3344-3348 (1987)). This indirect approach of in vivo gene transfer is required by the inability to efficiently transfer genes directly to cells in vivo. Although some recent progress towards genetic modification of neurons by culture is seen (Geller et al., Science 241: 1667-1669 (1988)), this indirect approach of in vivo gene transfer has been introduced to the CNS. Has not been applied yet.

新しい機能をCNS中の標的細胞に表現型的に有用なやり方で導入する、すなわち、欠陥、疾病、または機能障害を処置するためにはいくつかの方法がある(図1)。最も直接的なアプローチ、これは細胞移植に対する必要を全く回避するものであるが、機能が発育的または遺伝子的欠陥の結果として異常な細胞、すなわちテー-ザックス病、またおそらくレッシュ-ニハン病、およびパーキンソン病の場合においては神経細胞内へのトランスジーンの直接的導入である(図1中の1)。あるいは、標的細胞とギャップ結合またはその他の接触を築くことができる遺伝子的に修飾されたドナー細胞を導入することによって、欠陥のある標的細胞において新しい機能が発現される(図1中の2)。このような接触のいくつかは、代謝的に重要な小さな分子の1つの細胞から他の細胞への効率的な拡散を許して、受容細胞における表現型的変化へ導くことが知られている(Lowenstein, Biochem. Biophys. Acta. 560:1-66 (1979))。このプロセスは”代謝協同”と呼ばれ、線維芽細胞と神経膠細胞の間で起こることが知られているが(Gruber et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:6662-6666 (1985))、結論的にニューロンにおいてはまだ証明されていない。なおその他のドナー細胞が、近傍の欠陥のある標的細胞に取り上げられ使用されるような拡散可能な遺伝子産生物を発現し分泌することができる(図1中の3)。ドナー細胞はインビトロで遺伝子的に修飾され、または直接的にインビボで感染させられる(図1中の4)。このタイプの”協同性”は、CNS傷害に続くコリン作動性神経死のNGF-仲介保護の場合のようにCNS細胞について証明された。(Hefti, J. Neurosci. 6:2155 (1986); Williams et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:9231-9235 (1986)) 最後に、複製-欠陥ベクターばかりでなく複製-コンピテント ヘルパー ウイルスによっても感染させられた導入されたドナー細胞は、局所的に高い力価の子孫ウイルスを産生し、これが順に近傍の標的細胞に感染して、機能的な新しいトランスジーンを産生することが可能となるであろう(図1中の5)。   There are several ways to introduce new functions into target cells in the CNS in a phenotypically useful manner, ie to treat defects, diseases or dysfunctions (FIG. 1). The most direct approach, which altogether avoids the need for cell transplantation, but cells that are abnormal in function as a result of developmental or genetic defects, i.e., Taes-Sachs disease, and possibly Lesch-Nihan disease, and In the case of Parkinson's disease, this is the direct introduction of the transgene into nerve cells (1 in FIG. 1). Alternatively, new functions are expressed in defective target cells by introducing genetically modified donor cells that can make gap junctions or other contacts with the target cells (2 in FIG. 1). Some of these contacts are known to allow efficient diffusion of metabolically important small molecules from one cell to another, leading to phenotypic changes in recipient cells ( Lowenstein, Biochem. Biophys. Acta. 560: 1-66 (1979)). This process is called “metabolic cooperation” and is known to occur between fibroblasts and glial cells (Gruber et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 6662-6666 ( 1985)), in conclusion, has not been proven in neurons yet. Still other donor cells can express and secrete diffusible gene products that are taken up and used by nearby defective target cells (3 in FIG. 1). Donor cells are genetically modified in vitro or directly infected in vivo (4 in FIG. 1). This type of “cooperativity” has been demonstrated for CNS cells as in the case of NGF-mediated protection of cholinergic neuronal death following CNS injury. (Hefti, J. Neurosci. 6: 2155 (1986); Williams et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 9231-9235 (1986)) Introduced donor cells that are also infected with a tent helper virus locally produce high-titer progeny virus that in turn infects nearby target cells to produce a functional new transgene. Will be possible (5 in FIG. 1).

哺乳動物の脳内にはいくつかのタイプのニューロンがある。コリン作動性ニューロンは、哺乳動物の脳内に見出され、ブローカの対角帯の中間隔膜(medial septum)と垂直肢から基底前脳の海馬体に突出している。対角帯の中間隔膜および垂直肢と海馬体とを結ぶ脳の短い神経様部分は”フィンブリエの円蓋(fimbria fornix)”と呼ばれている。脳弓采は中間隔膜と対角帯に位置するニューロンの軸索を含む。インビボでのニューロン生存の一般的に認められたモデルは、脳弓采のトランセクション(transection)または病変(”アクソトミ(axotomy)”とも呼ばれる)後における隔膜のコリン作動性ニューロンの生存である。アクソトミは隔膜と対角帯中のコリン作動性ニューロンを切断し、結果としてコリン作動性ニューロンの半分までを死なせる(Gage et al., Neuroscience 19:241-256 (1986))。この退行的応答は、神経成長因子(NGF)からの栄養的支持の欠失に帰せられるが、このNGFは正常では海馬から隔膜コリン作動性細胞体へと無傷の脳に逆行的に運ばれる(Korsching et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80:3513(1983); Whittemore et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:817 (1986); Shelton et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:2714 (1986); Larkfors et al.,J. Neurosci. Res. 18:525 (1987); and Seilor et al., Brain Res. 300:33 (1984))。   There are several types of neurons in the mammalian brain. Cholinergic neurons are found in the mammalian brain and project from the medial septum and vertical limbs of the broker's diagonal band into the hippocampus of the basal forebrain. The medial membrane of the diagonal band and the short nerve-like part of the brain that connects the vertical limb and the hippocampus are called "fimbria fornix". The foramen fold includes the axons of neurons located in the interstitial membrane and the diagonal zone. A commonly accepted model of neuronal survival in vivo is the survival of cholinergic neurons in the diaphragm following a transection or lesion (also referred to as an “axotomy”) of the arch. Axotomi cuts cholinergic neurons in the diaphragm and diagonal zone, resulting in death of up to half of the cholinergic neurons (Gage et al., Neuroscience 19: 241-256 (1986)). This degenerative response is attributed to a lack of nutritional support from nerve growth factor (NGF), which is normally carried retrogradely from the hippocampus to the diaphragm cholinergic cell body to the intact brain ( Korsching et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80: 3513 (1983); Whittemore et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 817 (1986); Shelton et al., Proc. Natl Acad. Sci. USA 83: 2714 (1986); Larkfors et al., J. Neurosci. Res. 18: 525 (1987); and Seilor et al., Brain Res. 300: 33 (1984)).

研究によって、アクソトミ前のNGFの慢性的室内投与が隔膜におけるコリン作動性ニューロンの死を防止するであろうということが示された(Hefti, J. Neurosci. 8:2155-2162 (1986); Williams et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:9231 (1986); Kromer, Science 235:214 (1987); Gage et al., J. Comp. Neurol. 269:147 (1988))。このように、アクソトミは逆行的ニューロン死を防止するために時間の種々の点において種々の療法の能力を決定するための一つのインビボモデルを提供する。   Studies have shown that chronic indoor administration of NGF prior to Axotomi will prevent cholinergic neuron death in the diaphragm (Hefti, J. Neurosci. 8: 2155-2162 (1986); Williams et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 9231 (1986); Kromer, Science 235: 214 (1987); Gage et al., J. Comp. Neurol. 269: 147 (1988)). Thus, Axotomi provides one in vivo model for determining the ability of various therapies at various points in time to prevent retrograde neuronal death.

成体哺乳動物CNSの特性の一つは、摂動に続いて生成される新しい軸索は脳内において比較的短い距離だけ成長できるということである(Cajal, in Degeneration and Regeneration of the Nervous System, Oxford University Press, London, England, (1928))。成体ニューロンの傷害に対応した再生がこのように不可能なことは、次のような理由によるであろう。1)星状細胞の活性化であって、これはCNS全体に見出される支持、栄養的細胞で、傷害に続いて結果として瘢痕組織を形成し、これが軸索の再生に対して物理的関門として作用し、線維は瘢痕組織を横切ることができない、かくして星状細胞による瘢痕は軸索の伸長に対して助けとなる基質を提供することができない(Cajal, supra; Brown, J. Comp. Neurol. 87:131 (1947); Clemente, in Regeneration in the Central Nervous System, ed. Windle, pp. 147-161, Thomas, Springfield, (1955); Windle, Physiol. Rev. 36:426 (1956); and Reier et al., in Spinal Cord Reconstruction, eds. Kao et al., pp. 163-195, Raven, New York, (1983))。他方において、未熟なCNS中の星状細胞は軸索伸長の先導において重要な役割を演じる(Silver et al., J. Comp. Neurol. 210:10-29 (1982))。2)脳への傷害に続いて放出されるミエリン-関連の物質が軸索の成長をインビトロで抑制することが示された(Schwab and Croni, J. Neurosci. 8:2381-2393 (1988))。3)成体CNSにおける軸索再生の欠如は一部はそれぞれニューロンの再生を誘発し、軸索の成長を促進する栄養性分子の不適当な水準によるであろう(Reier et al., in Neural Regeneration and Transplantation, pp. 183-209, Alan R. Liss, New York, (1989) and Schwartz et al., FASEB J. 3:2371-2378 (1989))。   One characteristic of the adult mammalian CNS is that new axons generated following perturbation can grow a relatively short distance in the brain (Cajal, in Degeneration and Regeneration of the Nervous System, Oxford University Press, London, England, (1928)). The reason why regeneration in response to the injury of adult neurons is impossible is as follows. 1) Activation of astrocytes, a supportive, nutrient cell found throughout the CNS that results in the formation of scar tissue following injury, as a physical barrier to axonal regeneration Acts and the fibers cannot cross the scar tissue, and thus scars from astrocytes cannot provide a substrate that aids in axonal elongation (Cajal, supra; Brown, J. Comp. Neurol. 87: 131 (1947); Clemente, in Regeneration in the Central Nervous System, ed. Windle, pp. 147-161, Thomas, Springfield, (1955); Windle, Physiol. Rev. 36: 426 (1956); and Reier et al., in Spinal Cord Reconstruction, eds. Kao et al., pp. 163-195, Raven, New York, (1983)). On the other hand, astrocytes in the immature CNS play an important role in leading axonal outgrowth (Silver et al., J. Comp. Neurol. 210: 10-29 (1982)). 2) Myelin-related substances released following brain injury have been shown to inhibit axon growth in vitro (Schwab and Croni, J. Neurosci. 8: 2381-2393 (1988)) . 3) The lack of axonal regeneration in the adult CNS may be due in part to inappropriate levels of trophic molecules that induce neuron regeneration and promote axonal growth (Reier et al., In Neural Regeneration). and Transplantation, pp. 183-209, Alan R. Liss, New York, (1989) and Schwartz et al., FASEB J. 3: 2371-2378 (1989)).

成体脳中での軸索再成長を妨げる多くの因子にもかかわらず、ラットCNS中のあるニューロン、特に網膜神経節ニューロンおよび隔膜コリン作動性ニューロンは、種々のタイプの基質への新しい軸索の伸長に対して顕著な可能性を発揮する。これらはいわゆる”神経橋(neural bridge)”であって、オートローガス(autologous)末梢神経のセグメント(David and Aguayo, Science 214:931 (1981);Benfry and Aguayo, Nature 296:150 (1982); Wendt et al., Exp. Neurol. 79:452 (1983); and Hagg et al., Exp. Neurol. 109:153 (1990))、コラーゲン マトリックス中の培養シュワン細胞(Kromer and Cornbrooks, Proc. Natl. Acad.Sci. USA 82:6330 (1985))、胚ラット海馬(Kromer et al., Brain Res. 210:153(1981))、およびヒト羊膜(Gage et al., Exp. Brain Res. 72:371 (1988))が含まれる。脳の隔膜と海馬との連結度もニューロンの末梢ホモジネートの移植組織片を用いて証明された(Wendt, Brain Res. Bull. 15:13-18 (1985))。
Rosenstein, Science 235:772-774 (1987) Bjorklund et al., in Neural Grafting in the Mammalian CNS, p. 709, Elsevier, Amsterdam (1985) Sladek et al., in Neural Transplants: Development and Fuction, Plenum Press, NY (1984) Marsden, Trends Neurosci. 9:512 (1986) Vinken et al., in Handbook of Clinical Neurologyp. 185, Elsevier, Amsterdam (1986) Backlund et al., J. Neurosurg. 62:169-173 (1985) Madrazo et al. New Eng. J. Med. 316:831-836 (1987) Bjorklund et al., Ann. N.Y.Acad. Sci. 457:53-81 (1986) Dunnett et al., Trends Neurosci. 6:266-270(1983) Gusella et al., Nature 306:234-238 (1983) Delabar et al., Science, N.Y. 235, 1390-1392 (1987) Goldgaber et al., Science, N.Y. 235:877-880 (1987) St.George-Hyslop et al., Science, N.Y. 235:885-890 (1987) Tanzi et al., Science, N.Y. 235:880-884 (1987) Baron et al., Nature 326:289-292 (1987) Sherrington et al., Nature 336:164-167 (1988) Anderson, Science 226:401-409 (1984) Friedmann et al., Science 175:949-955 (1972) Friedmann, Gene Therapy Fact and Fiction, Cold Spring Harbor Laboratory, New York (1983) Constantiniet al., Science 233:1192-1394 (1986) Mason et al.,Science 234:1372-1378 (1986) Readhead et al., Cell 48:703-712 (1987) Anderson, Science 226:401-409 (1984) Gilboa et al., Biotechniques 4:504-512 (1986) Shimotohno et al., Cell 26:67-77 (1981) Wei et al., J. Virol. 39:934-944 (1981) Tabin et al., Molec. Cell. Biol. 2:426-436 (1982) Willis et al., J. Biol. Chem. 259:7842-7849 (1984) Kantoff et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:6563-6567 (1986) McIvor et al., Molec. Cell. Biol.7:838-846 (1987) Soriano et al., Science 234:1409-1413 (1986) Wolff et al., Proc. Natl.Acad. Sci. USA 84:3344-3348 (1987) Khoury et al., Cell 33:313-314 (1983) Serflin et al., TrendsGenet. 1:224-230 (1985) Wolff et al., Rheumatic Dis. Clin. N. Amer. 14(2) 459-477 (1988) Eglitis et al., Biotechniques 6:608-614 (1988) Joyner et al.,Nature 305:556-558 (1983) Miller et al., Science 225:630-632 (1984) Williams et al., Nature 310:476-480 (1984) Selden et al., Science 236:714-718 (1982) Garver et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:1050-1054 (1987) St. Louis et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:3150-3154 (1988) Morgan et al., Science 237:1476-1479 (1987) Wolff et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:3344-3348 (1987) Geller et al., Science 241:1667-1669 (1988) Lowenstein, Biochem. Biophys. Acta. 560:1-66 (1979) Gruber et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:6662-6666 (1985) Hefti, J. Neurosci. 6:2155 (1986) Williams et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:9231-9235 (1986) Gage et al., Neuroscience 19:241-256 (1986) Korsching et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80:3513(1983) Whittemore et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:817 (1986) Shelton et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:2714 (1986) Larkfors et al.,J. Neurosci. Res. 18:525 (1987) Seilor et al., Brain Res. 300:33 (1984) Hefti, J. Neurosci. 8:2155-2162 (1986) Williams et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:9231 (1986) Kromer, Science 235:214 (1987) Gage et al., J. Comp. Neurol. 269:147 (1988) Cajal, in Degeneration and Regeneration of the Nervous System, Oxford University Press, London, England, (1928) Brown, J. Comp. Neurol. 87:131 (1947) Clemente, in Regeneration in the Central Nervous System, ed. Windle, pp. 147-161, Thomas, Springfield, (1955) Windle, Physiol. Rev. 36:426 (1956) Reier et al., in Spinal Cord Reconstruction, eds. Kao et al., pp. 163-195, Raven, New York, (1983) Silver et al., J. Comp. Neurol. 210:10-29 (1982) Schwab and Croni, J. Neurosci. 8:2381-2393 (1988) Reier et al., in Neural Regeneration and Transplantation, pp. 183-209, Alan R. Liss, New York, (1989) Schwartz et al., FASEB J. 3:2371-2378 (1989) David and Aguayo, Science 214:931 (1981) Benfry and Aguayo, Nature 296:150 (1982) Wendt et al., Exp. Neurol. 79:452 (1983) Hagg et al., Exp. Neurol. 109:153 (1990) Kromer and Cornbrooks, Proc. Natl. Acad.Sci. USA 82:6330 (1985) Kromer et al., Brain Res. 210:153(1981) Gage et al., Exp. Brain Res. 72:371 (1988) Wendt, Brain Res. Bull. 15:13-18 (1985)
Despite many factors that prevent axonal regrowth in the adult brain, certain neurons in the rat CNS, particularly retinal ganglion neurons and septal cholinergic neurons, are responsible for the new axon to various types of substrates. Shows remarkable potential for elongation. These are so-called “neural bridges”, segments of autologous peripheral nerves (David and Aguayo, Science 214: 931 (1981); Benfry and Aguayo, Nature 296: 150 (1982); Wendt et al., Exp. Neurol. 79: 452 (1983); and Hagg et al., Exp. Neurol. 109: 153 (1990)), cultured Schwann cells in a collagen matrix (Kromer and Cornbrooks, Proc. Natl. Acad Sci. USA 82: 6330 (1985)), embryonic rat hippocampus (Kromer et al., Brain Res. 210: 153 (1981)), and human amniotic membrane (Gage et al., Exp. Brain Res. 72: 371 ( 1988)). The degree of connectivity between the brain diaphragm and the hippocampus has also been demonstrated using a peripheral homogenate graft of neurons (Wendt, Brain Res. Bull. 15: 13-18 (1985)).
Rosenstein, Science 235: 772-774 (1987) Bjorklund et al., In Neural Grafting in the Mammalian CNS, p. 709, Elsevier, Amsterdam (1985) Sladek et al., In Neural Transplants: Development and Fuction, Plenum Press, NY (1984) Marsden, Trends Neurosci. 9: 512 (1986) Vinken et al., In Handbook of Clinical Neurologyp. 185, Elsevier, Amsterdam (1986) Backlund et al., J. Neurosurg. 62: 169-173 (1985) Madrazo et al. New Eng. J. Med. 316: 831-836 (1987) Bjorklund et al., Ann. NYAcad. Sci. 457: 53-81 (1986) Dunnett et al., Trends Neurosci. 6: 266-270 (1983) Gusella et al., Nature 306: 234-238 (1983) Delabar et al., Science, NY 235, 1390-1392 (1987) Goldgaber et al., Science, NY 235: 877-880 (1987) St. George-Hyslop et al., Science, NY 235: 885-890 (1987) Tanzi et al., Science, NY 235: 880-884 (1987) Baron et al., Nature 326: 289-292 (1987) Sherrington et al., Nature 336: 164-167 (1988) Anderson, Science 226: 401-409 (1984) Friedmann et al., Science 175: 949-955 (1972) Friedmann, Gene Therapy Fact and Fiction, Cold Spring Harbor Laboratory, New York (1983) Constantiniet al., Science 233: 1192-1394 (1986) Mason et al., Science 234: 1372-1378 (1986) Readhead et al., Cell 48: 703-712 (1987) Anderson, Science 226: 401-409 (1984) Gilboa et al., Biotechniques 4: 504-512 (1986) Shimotohno et al., Cell 26: 67-77 (1981) Wei et al., J. Virol. 39: 934-944 (1981) Tabin et al., Molec. Cell. Biol. 2: 426-436 (1982) Willis et al., J. Biol. Chem. 259: 7842-7849 (1984) Kantoff et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 6563-6567 (1986) McIvor et al., Molec. Cell. Biol. 7: 838-846 (1987) Soriano et al., Science 234: 1409-1413 (1986) Wolff et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 3344-3348 (1987) Khoury et al., Cell 33: 313-314 (1983) Serflin et al., TrendsGenet. 1: 224-230 (1985) Wolff et al., Rheumatic Dis. Clin. N. Amer. 14 (2) 459-477 (1988) Eglitis et al., Biotechniques 6: 608-614 (1988) Joyner et al., Nature 305: 556-558 (1983) Miller et al., Science 225: 630-632 (1984) Williams et al., Nature 310: 476-480 (1984) Selden et al., Science 236: 714-718 (1982) Garver et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 1050-1054 (1987) St. Louis et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 3150-3154 (1988) Morgan et al., Science 237: 1476-1479 (1987) Wolff et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 3344-3348 (1987) Geller et al., Science 241: 1667-1669 (1988) Lowenstein, Biochem. Biophys. Acta. 560: 1-66 (1979) Gruber et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 6662-6666 (1985) Hefti, J. Neurosci. 6: 2155 (1986) Williams et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 9231-9235 (1986) Gage et al., Neuroscience 19: 241-256 (1986) Korsching et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80: 3513 (1983) Whittemore et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 817 (1986) Shelton et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 2714 (1986) Larkfors et al., J. Neurosci. Res. 18: 525 (1987) Seilor et al., Brain Res. 300: 33 (1984) Hefti, J. Neurosci. 8: 2155-2162 (1986) Williams et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 9231 (1986) Kromer, Science 235: 214 (1987) Gage et al., J. Comp. Neurol. 269: 147 (1988) Cajal, in Degeneration and Regeneration of the Nervous System, Oxford University Press, London, England, (1928) Brown, J. Comp. Neurol. 87: 131 (1947) Clemente, in Regeneration in the Central Nervous System, ed. Windle, pp. 147-161, Thomas, Springfield, (1955) Windle, Physiol. Rev. 36: 426 (1956) Reier et al., In Spinal Cord Reconstruction, eds.Kao et al., Pp. 163-195, Raven, New York, (1983) Silver et al., J. Comp. Neurol. 210: 10-29 (1982) Schwab and Croni, J. Neurosci. 8: 2381-2393 (1988) Reier et al., In Neural Regeneration and Transplantation, pp. 183-209, Alan R. Liss, New York, (1989) Schwartz et al., FASEB J. 3: 2371-2378 (1989) David and Aguayo, Science 214: 931 (1981) Benfry and Aguayo, Nature 296: 150 (1982) Wendt et al., Exp. Neurol. 79: 452 (1983) Hagg et al., Exp. Neurol. 109: 153 (1990) Kromer and Cornbrooks, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 6330 (1985) Kromer et al., Brain Res. 210: 153 (1981) Gage et al., Exp. Brain Res. 72: 371 (1988) Wendt, Brain Res. Bull. 15: 13-18 (1985)

したがって、効率的なベクターを介して遺伝子をトランスファーし、続いて遺伝子的に修飾された細胞をインビボで脳内移植する療法を開発し、これによって神経細胞の疾病、欠陥または機能異常を改善し、もって軸索の再生を促進して、CNSの傷害、たとえばアルツハイマー病、パーキンソン病およびハンチングトン病を治療することは有益であるであろう。   Therefore, we developed a therapy that transfers genes through efficient vectors and subsequently transplants genetically modified cells into the brain in vivo, thereby improving neuronal diseases, defects or dysfunction, Thus, it would be beneficial to promote axonal regeneration to treat CNS injuries such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease and Huntington's disease.

この発明は、哺乳動物の中枢神経系における欠陥、疾病、あるいは損傷を被っている細胞を治療するための方法を提供するものであり、その方法は、中枢神経系に遺伝子的に修飾されたドナー細胞を移植することによって、中枢神経系における前記欠陥、疾病、あるいは損傷をこうむっている細胞を修復するのに充分量の機能性分子を生産することができるようにするものである。この細胞は、pLN.8RNL及びpLThRNLを含むウイルス性あるいはレトロウイルス性のベクター、すなわち、その細胞に直接的あるいは非直接的に作用する一個あるいはそれ以上の生産物をエンコードしている挿入された治療性の一個またはそれ以上のトランス遺伝子を含んでいるベクターを用いて操作されるか、あるいは細胞に機能性DNAを導入する他の方法によって操作される。その細胞は、培養されて、中枢神経系に懸濁液として注入される。また、中枢神経系における欠陥、疾病、あるいは損傷を受けている細胞を治療するための治療薬とともに投与される。この発明の方法は、ドナー細胞の選択と調整、トランスフェクション、及び移植を行うものである。   The present invention provides a method for treating cells suffering from a defect, disease, or injury in a mammalian central nervous system, the method comprising a genetically modified donor in the central nervous system By transplanting the cells, it is possible to produce a sufficient amount of functional molecules to repair the cells suffering from the aforementioned defects, diseases or injuries in the central nervous system. The cells are pLN. Viral or retroviral vectors containing 8RNL and pLThRNL, ie, one or more of the inserted therapeutics encoding one or more products that act directly or indirectly on the cell Or by other methods of introducing functional DNA into cells. The cells are cultured and injected as a suspension into the central nervous system. It is also administered with a therapeutic agent to treat cells that are damaged, diseased, or damaged in the central nervous system. The method of the present invention involves selection and preparation of donor cells, transfection, and transplantation.

この発明のドナー細胞は、異なる解剖学的構造領域から得られる細胞タイプの混合細胞であり、また、プライマリー細胞あるいは不滅化された細胞であることができる。   The donor cells of the present invention are mixed cells of a cell type obtained from different anatomical structures, and can be primary cells or immortalized cells.

ドナー細胞の移植は、哺乳動物のCNS内における数種の異なる部位に、ドナー細胞を複合的に移植することによって行われる。複合的に移植するための細胞は、異なるタイプのドナー細胞の混合物であってもよいし、また、同一のトランス遺伝子あるいは異なるトランス遺伝子を含有する同一タイプの細胞あるいは異なるタイプの細胞であってもよい。   Donor cell transplantation is performed by multiple transplantation of donor cells at several different sites within the mammalian CNS. The cells to be transplanted in combination may be a mixture of different types of donor cells, the same type of cells containing the same transgene or different transgenes, or different types of cells. Good.

移植は、例えばコラーゲンマトリックスのような基質物質内に細胞を植え付けて移植種を生存させることによって行うことができるし、あるいはそのような材料を用いることによって損傷した神経間の連結あるいは相互関係の改善を容易にすることができる。   Transplantation can be done by implanting cells in a matrix material such as a collagen matrix and allowing the transplant species to survive, or by using such materials, improving the connectivity or interrelationship between damaged nerves. Can be made easier.

この発明に用いられるベクターは、一個のトランス遺伝子あるいはそれ以上のトランス遺伝子の発現を高めることのできる例えばコラーゲンプロモーターのようなプロモーターを運搬するベクターを含む。   Vectors used in this invention include vectors that carry a promoter, such as a collagen promoter, that can enhance the expression of one or more transgenes.

機能性分子の分泌は、前記分子に対する前駆体を用いることによって調節される。この発明の方法では、アセチルコリンを発現するように修飾された繊維芽細胞をCNSに移植する段階と、移植された繊維芽細胞からアセチルコリンの分泌を維持しかつ高めるためのコリンクロライドの経口投与段階とを含む。   The secretion of functional molecules is regulated by using precursors to the molecules. In the method of the present invention, a step of transplanting fibroblasts modified to express acetylcholine into the CNS, a step of oral administration of choline chloride for maintaining and enhancing secretion of acetylcholine from the transplanted fibroblasts, including.

この発明は、哺乳動物の中枢神経系に移植された休止しているドナー細胞からの治療性のトランス遺伝子生産物の発現を高めることを含む。それは遺伝子的にドナー細胞を修飾するのに用いられるベクターに、休止しているプロモーターを挿入することによって行われる。そのプロモーターは、例えばコラーゲンプロモーター等の非−ウイルス性のプロモーターであることができる。サイトカイン(Cytokines)は、トランス遺伝子の発現を高めるためのプロモーターの活性を調節するために投与することができる。   This invention involves enhancing expression of a therapeutic transgene product from resting donor cells transplanted into the mammalian central nervous system. It is done by inserting a resting promoter into the vector that is used to genetically modify the donor cell. The promoter can be a non-viral promoter such as, for example, a collagen promoter. Cytokines can be administered to regulate the activity of promoters to enhance transgene expression.

免疫抑制剤は、インターフェロン−γの生産を抑制して、トランス遺伝子の発現を高めるために用いられるであろう。別法として、抗−炎症性の薬物は、治療性のトランス遺伝子の発現を高めるためにサイトカインの生産を減少させる目的で用いられる。また、成長因子をCNSに移植されたドナー細胞の生存を維持するために用いることができる。   Immunosuppressants will be used to suppress the production of interferon-γ and increase transgene expression. Alternatively, anti-inflammatory drugs are used for the purpose of reducing cytokine production to increase the expression of therapeutic transgenes. Growth factors can also be used to maintain the survival of donor cells transplanted into the CNS.

この発明は、哺乳動物の中枢神経系(CNS)に遺伝子的に修飾されたドナー細胞を移植することによって、CNSに生じた疾病あるいは損傷を治療することができる方法に関する。更に特定するとこの発明は、欠陥、疾病あるいは障害部分からから得られる細胞によって被る損傷を修復するために、CNS内にある細胞に対する直接的あるいは非直接的な効果を有する分子を生産できるように修飾されたドナー細胞に挿入されている機能的遺伝子(トランス遺伝子)を運搬するベクターを使用することに関する。好ましくは、CNSにおける細胞の欠陥、疾病あるいは損傷を治療するために、例えば繊維芽細胞等のドナー細胞が、例えば神経成長因子(NGF)をコードする遺伝子等の一種のトランス遺伝子またはそれ以上のトランス遺伝子を含有するレトロウイルスベクターを導入することによって修飾される。遺伝子的に修飾された繊維芽細胞は、例えば脳等の中枢神経系に移植され、その結果、欠陥やアルツハイマー病やパーキンソン病などの疾病、あるいは身体的な障害から生じる損傷を治療することができる。この治療は、その遺伝子的に修飾されたドナー細胞から発現することのできるトランス遺伝子生産物を発現させた結果として、損傷を受けている神経内における機能の回復、改善がなされることによるものである。ドナー細胞はまた、CNS内に一個またはそれ以上のトランス遺伝子生産物を導入するのに用いられるものであり、そのトランス遺伝子生産物はインビボで改善された効果を有するような内生の分子の生産を高めるものである。   The present invention relates to a method capable of treating a disease or injury caused in the CNS by transplanting genetically modified donor cells into the mammalian central nervous system (CNS). More specifically, the invention is modified to produce molecules that have a direct or indirect effect on cells within the CNS to repair damage incurred by cells derived from a defect, disease or disorder. It relates to the use of a vector carrying a functional gene (transgene) inserted into a given donor cell. Preferably, in order to treat a cell defect, disease or injury in the CNS, a donor cell such as a fibroblast, for example, is a transgene or a transgene such as a gene encoding nerve growth factor (NGF). It is modified by introducing a retroviral vector containing the gene. Genetically modified fibroblasts can be transplanted into the central nervous system such as the brain, for example, so that they can treat defects, diseases such as Alzheimer's disease and Parkinson's disease, or damage resulting from physical disorders . This treatment is due to the restoration and improvement of function in the damaged nerve as a result of expressing a transgene product that can be expressed from the genetically modified donor cell. is there. Donor cells are also used to introduce one or more transgene products into the CNS, which transgene products produce endogenous molecules that have improved effects in vivo. Is to increase.

ここで用いられているように、「トランス遺伝子」または「治療生のトランス遺伝子」という用語は、機能性プロテインに対応するアミノ酸配列をコードしているドナー細胞に挿入されたDNAを意味する。この機能性プロテインは、CNSの細胞に対して治療上の効果を発揮することができ、かつCNSの細胞における機能の発現に対して調節できる効果を有している。   As used herein, the term “transgene” or “therapeutic transgene” refers to DNA inserted into a donor cell that encodes an amino acid sequence corresponding to a functional protein. This functional protein can exert a therapeutic effect on CNS cells and has an effect capable of regulating the expression of functions in CNS cells.

(ドナー細胞インビトロでの遺伝子導入)
ドナー細胞インビトロでの導入する遺伝子の戦略は、図2に概略されており、以下の基本的な段階を含んでいる。(1)適切なトランス遺伝子またはCNS病や機能不全に関連して発現するトランス遺伝子の選択する段階。(2)遺伝子導入のための適当、効率的なベクターの選択と発展の段階。(3)プライマリー培養または確立された細胞培養系からのドナー細胞の調整する段階。(4)新しい機能を発現する移植されたドナー細胞が生存能力があり、安定的かつ効率的にトランス遺伝子産物を生産することができることの証明する段階。(5)移植が心身に有害な影響を引き起こさないことを証明し、(6)ホスト(host)内での望ましい表現系の効果が現れること。
(Donor cell in vitro gene transfer)
The donor cell in vitro gene strategy is outlined in FIG. 2 and includes the following basic steps: (1) A step of selecting an appropriate transgene or a transgene expressed in association with CNS disease or dysfunction. (2) Stages of selection and development of appropriate and efficient vectors for gene transfer. (3) preparing donor cells from a primary culture or an established cell culture system. (4) Proving that transplanted donor cells expressing new functions are viable and can stably and efficiently produce transgene products. (5) Prove that transplantation does not cause harmful effects on the mind and body, and (6) Appearance of desirable expression system within the host.

この発明中で有用なトランス遺伝子によって生産された機能的な分子は、限定されたものではなく、成長因子、酵素、ガングリオシド、抗生物質、神経伝達物質、神経ホルモン、毒素、神経突起成長促進分子、代謝拮抗物質、これらの分子のプリカーサーを含む。特に、ドナー細胞に挿入したトランス遺伝子は、限定されたものではなく、チロシン水酸化酵素、トリプトファン水酸化酵素、NGF,ChAT、GABA−脱炭酸酵素、ドーパ脱炭酸酵素(AADC)、エンケファリン、毛様体神経・栄養因子(CNTF)、脳由来神経・栄養因子、ニューロトロフィン(NT)−3、NT−4、塩基性繊維芽細胞成長因子(bFGF)を含む。   Functional molecules produced by the transgene useful in this invention are not limited, but include growth factors, enzymes, gangliosides, antibiotics, neurotransmitters, neurohormones, toxins, neurite growth promoting molecules, Including antimetabolites, precursors of these molecules. In particular, transgenes inserted into donor cells are not limited to tyrosine hydroxylase, tryptophan hydroxylase, NGF, ChAT, GABA-decarboxylase, dopa decarboxylase (AADC), enkephalin, hair-like It includes somatic nerve / nutrient factor (CNTF), brain-derived nerve / nutrient factor, neurotrophin (NT) -3, NT-4, and basic fibroblast growth factor (bFGF).

(ドナー細胞の遺伝学的な修飾)
レトロウイルスベクターを用い、CNSに融合させることでドナー細胞を修飾する以下に書かれた方法は、単に実例の目的と既に用いられてきた典型例でしかない。しかしながら、他の手順もその技術として理解され、用いられてきたものである。
(Genetic modification of donor cells)
The methods described below for modifying donor cells by using retroviral vectors and fusing to the CNS are merely illustrative and typical examples that have already been used. However, other procedures have been understood and used as the technology.

細胞をトランスフォーメーションし、ベクターや類似の物を作ることに用いられてきた技術のほとんどは、技術として広く実行されており、多くの従業者は、特別な状態と手順を記述するような標準的な原料について熟知している。しかし、便宜上、以下に続く段落は指標として役立つであろう。   Most of the techniques that have been used to transform cells and make vectors and the like are widely practiced as techniques, and many practitioners use standardized techniques to describe special conditions and procedures. I am familiar with new ingredients. However, for convenience, the following paragraphs will serve as indicators.

(ドナー細胞の選択)
移植に用いるドナー細胞の選択は、発現される遺伝子、ベクターの特色、望まれる表現系の結果の特性にかなり依存する。レトロウイルスベクターが効率的な感染、組込み、遺伝子発現に関して、細胞分裂とDNA合成を必要とするので(Weiss et al., RNA Tumor viruses, 2nd Ed., Weiss et al., eds., Cold SpringHarbor Press, New York (1985))、もしそのようなベクターを用いるなら、ドナー細胞は、プライマリー繊維芽細胞系か確立された培養細胞系のように、嗅粘膜や発生中や再活動しているグリアのような選ばれた領域から初期の神経細胞を複製したり、成長した神経細胞を複製する、かなり活動的に成長する細胞系である。
(Selection of donor cells)
The choice of donor cells used for transplantation is highly dependent on the gene being expressed, the characteristics of the vector, and the characteristics of the desired phenotypic result. Retroviral vectors require cell division and DNA synthesis for efficient infection, integration, and gene expression (Weiss et al., RNA Tumor viruses, 2nd Ed., Weiss et al., Eds., Cold Spring Harbor Press , New York (1985)), if such a vector is used, the donor cell can be the olfactory mucosa or the developing or reactivating glia, such as the primary fibroblast or established cell line. It is a fairly actively growing cell line that replicates early neurons from selected areas or replicates grown neurons.

プライマリー細胞、すなわち繊維芽細胞のような生体から新鮮に得られるような細胞や、トランスフォーメーションされた状態にない細胞は、現在の発明に用いるのに適している。他の適当なドナー細胞は、不死化した(細胞分裂を繰り返すトランスフォーメーションした細胞)繊維芽細胞、グリア細胞、副腎の細胞、海馬の細胞、ケラチン生成細胞、肝細胞、結合組織細胞、上衣の細胞、骨髄の細胞、幹細胞、白血球、クロム親和性細胞、遺伝学的手法や現在発明されている方法でつなぐことが可能な他の哺乳類細胞を含んでいる。   Primary cells, ie cells that are freshly obtained from a living body such as fibroblasts, or cells that are not in a transformed state are suitable for use in the present invention. Other suitable donor cells are immortalized (transformed cells that repeat cell division) fibroblasts, glial cells, adrenal cells, hippocampal cells, keratinocytes, hepatocytes, connective tissue cells, lining cells , Bone marrow cells, stem cells, leukocytes, chromaffin cells, and other mammalian cells that can be connected by genetic techniques and methods currently invented.

停止し、複製を行わない標的細胞の感染性を誘導する方法の応用は、他の多くの細胞型をウイルスによる形質導入に適した状態に変える。例えば、そのようなベクター感染に通常免疫性があるラットの成体肝細胞のプライマリー培養に完全なレトロウイルスベクターを感染させる方法が発達してきた。類似の方法が他の多くの細胞に役立つかも知れない(Wolff et al., Proc. Natl. Acad/ Sci. USA84:3344-3348 (1987))。付け加えるならば、エレクトロポレーション(electroporation)(Toneguezzo et al., Molec. Cell. Biol. 6:703-706 (1986))やリポフェクション(lipofection)、直接的に遺伝子を挿入するような、ドナー細胞にDNAを導入する効率的な非ウイルス的方法と同様に、ヘルペス(herpes)、種痘疹、アデノウイルス由来の他の多くのベクターの発達が、現在のところレトロウイルス感染に感染性が無い他の多くの細胞に遺伝子を導入するために用いられるであろう。   Application of methods to induce infectivity of target cells that stop and do not replicate will transform many other cell types into a state suitable for viral transduction. For example, methods have been developed for infecting primary cultures of adult rat hepatocytes that are normally immunized to such vector infections with complete retroviral vectors. Similar methods may be useful for many other cells (Wolff et al., Proc. Natl. Acad / Sci. USA 84: 3344-3348 (1987)). In addition, donor cells, such as electroporation (Toneguezzo et al., Molec. Cell. Biol. 6: 703-706 (1986)), lipofection, or direct gene insertion, Similar to efficient non-viral methods of introducing DNA, the development of many other vectors derived from herpes, varicella, adenovirus, and many others not currently infectious to retroviral infections Will be used to introduce genes into cells.

移植の成功、不成功に関連するドナー細胞のもう一つの特徴は、ドナー細胞の継代数である。ここに現れた結果は、継代培養を重ねたヒトの細胞が移植に関してトランス遺伝子を伴うトランスフェクションに用いられる可能性を示している。   Another characteristic of donor cells related to the success or failure of transplantation is the number of passages of donor cells. The results presented here indicate the possibility that human cells that have been subcultured will be used for transfection with transgenes for transplantation.

(ベクターの選択)
他のベクターが用いられるのだけれども、現在発明された方法に用いられる最適のベクターは、レトロウイルスを含むウイルスベクターである。選ばれたウイルスベクターは以下の基準に当てはまるべきである。1)ベクターはドナー細胞に感染できなくてはならない。すなわち、適切なホスト(host)を持つウイルスベクターが選ばれなければならない。2)導入される遺伝子は、細胞内での安定的な維持と発現の点で、細胞内にとどまる能力があり、細胞死が起きない限り細胞内で発現される。3)ベクターは、できることなら、標的細胞にほとんど損傷を与えないべきである。ネズミのレトロウイルスベクターは、哺乳類の細胞の効率的な外来遺伝子の導入と発現にとっては最良の手法となっている。これらのベクターは、非常に広いホストと細胞型の範囲を持ち、充分理解されたメカニズムでホストゲノムのランダムな部位に結合し、遺伝子を安定的にかつ効率的に発現させ、ほとんどの環境下でホスト細胞を殺したり、損傷を与えない。
(Select vector)
Although other vectors are used, the optimal vector used in the presently invented method is a viral vector including a retrovirus. The chosen viral vector should meet the following criteria: 1) The vector must be able to infect donor cells. That is, a virus vector with an appropriate host must be selected. 2) The introduced gene has the ability to remain in the cell in terms of stable maintenance and expression in the cell, and is expressed in the cell unless cell death occurs. 3) The vector should do little damage to the target cell if possible. Murine retroviral vectors have become the best method for efficient foreign gene transfer and expression in mammalian cells. These vectors have a very broad host and cell type range, bind to random sites in the host genome with a well-understood mechanism, and allow stable and efficient expression of genes, under most circumstances. Does not kill or damage host cells.

(ベクター構築の一般的手法)
望ましい治療上の遺伝子コードと制御配列を含む適切なベクターの構築には、技術的には充分理解されている(Maniatis et al., in Molecular Cloning:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, New york (1982) を参照)標準的な結合と再構築の技術を用いる。単離されたプラスミド、DNA配列、合成されたオリゴヌクレオチドは、望ましい形態に切断され、調整され、再結合される。
(General method of vector construction)
The construction of a suitable vector containing the desired therapeutic genetic code and regulatory sequences is well understood in the art (Maniatis et al., In Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, New york ( (1982) use standard combining and reconstruction techniques. Isolated plasmids, DNA sequences, synthesized oligonucleotides are cleaved, trimmed and recombined into the desired form.

部位特異性DNA切断は、技術的には広く理解されている条件下で適切な制限酵素、または商業的に利用できるように制限酵素の製造者によって特殊化された特別なもの(例えば、New England Biolabs Product Catalog を参照)によって執り行われる。一般に、およそ1μgのプラスミドやDNA配列は、およそ20μlの緩衝液中に1ユニットの酵素によって切断される。典型的には、超過の制限酵素を用いると、DNA基質の完全な切断を保障される。   Site-specific DNA cleavage is a suitable restriction enzyme under conditions that are widely understood in the art, or a special one specialized by the manufacturer of the restriction enzyme to make it commercially available (eg New England (See Biolabs Product Catalog). In general, approximately 1 μg of plasmid or DNA sequence is cleaved by 1 unit of enzyme in approximately 20 μl of buffer. Typically, use of excess restriction enzyme ensures complete cleavage of the DNA substrate.

変異を大目にみるならば、切断は37℃で1〜2時間インキュベートすることでなされる。インキュベートの後、蛋白はフェノール/クロロホルム抽出液で抽出され、エーテル抽出液により再度抽出される。核酸は、エーテルにより沈澱にされ水層に保護される。もし望むのなら、標準的なテクニックだが、切断されたフラグメントの大きさによる分離をポリアクリルアミドゲルまたはアガロースゲル電気泳動により行う。大きさによる分離の一般的な記述は、Methods of Enzymology 65:499-560 (1980) に見られる。   If the mutation is prominent, the cleavage is done by incubating at 37 ° C for 1-2 hours. After incubation, the protein is extracted with a phenol / chloroform extract and extracted again with an ether extract. The nucleic acid is precipitated with ether and protected in the aqueous layer. If desired, the standard technique is to separate by size of the cleaved fragments by polyacrylamide gel or agarose gel electrophoresis. A general description of size separation can be found in Methods of Enzymology 65: 499-560 (1980).

制限酵素によるフラグメントは、4種類のデオキシヌクレオチド三燐酸(dNTPs)存在下で、50mM Tris (pH7.6) 50mM NaCl、6mM MgCl2、6mM DTT,5−10μM dNTPs、20℃−25℃で15−20分のインキュベート時間で扱われ、大腸菌DNAポリメラーゼI(Klenow)の大きなフラグメントによって扱われる平滑断片であるかもしれない。Klenowのフラグメントは5’末端が付着末端ばかりであり、たとえ4種類のdNTP存在下でも1本鎖が突き出ている3’末端と噛み合う。もし望むのなら、選択的な対合はdNTPsが一つだけ、付着末端の性質に見つけられない制限内で選択されたdNTPsを与えられることでなされる。Klenow処理後、混合液はフェノール/クロロホルムで抽出され、エタノール沈澱される。S1ヌクレアーゼやBal−31で適切な環境下で処理すると、どの1本鎖の部分も加水分解される。 Fragments by restriction enzymes were prepared in the presence of 4 types of deoxynucleotide triphosphates (dNTPs), 50 mM Tris (pH 7.6) 50 mM NaCl, 6 mM MgCl 2 , 6 mM DTT, 5-10 μM dNTPs, 15 ° C. at 20 ° C.-25 ° C. It may be a blunt fragment treated with a large fragment of E. coli DNA polymerase I (Klenow), treated with an incubation time of 20 minutes. The Klenow fragment has only a sticky end at the 5 ′ end and meshes with the 3 ′ end from which a single strand protrudes even in the presence of four types of dNTPs. If desired, selective pairing is done by giving only one dNTPs selected within the limits that are not found in the nature of the sticky ends. After Klenow treatment, the mixture is extracted with phenol / chloroform and ethanol precipitated. When treated with S1 nuclease or Bal-31 in an appropriate environment, any single-stranded portion is hydrolyzed.

結合は、以下に示される標準的な条件または温度で、15−50μlの容積でなされる。20mM Tris−Cl pH7.5、10mM MgCl2、10mM DTT、33mg/ml BSA、10mM−50mM NaClの反応液の他、40μM ATP,0.01−0.02(Weiss)ユニット T4 DNA リガーゼを15℃で反応させるか(付着末端を結合するとき)、1mM ATP,0.3−0.6(Weiss)ユニット T4 DNA リガーゼを25℃で反応させる(平滑末端を結合するとき)。分子間の付着末端結合は、通常全DNA濃度が33−100μg/ml(5−100nM全末端濃度)で行われる。分子間の平滑末端結合は、(通常リンカーの10−30倍)全末端濃度が1μMでなされる。 Binding is done in a 15-50 μl volume at the standard conditions or temperatures indicated below. In addition to the reaction solution of 20 mM Tris-Cl pH 7.5, 10 mM MgCl 2 , 10 mM DTT, 33 mg / ml BSA, 10 mM-50 mM NaCl, 40 μM ATP, 0.01-0.02 (Weiss) unit T4 DNA ligase at 15 ° C. (When binding sticky ends) or 1 mM ATP, 0.3-0.6 (Weiss) unit T4 DNA ligase at 25 ° C. (when binding blunt ends). Intermolecular sticky end bonding is usually performed at a total DNA concentration of 33-100 μg / ml (5-100 nM total end concentration). Intermolecular blunt end bonding (usually 10-30 times the linker) is done at a total end concentration of 1 μM.

ベクターフラグメントを用いるベクター構築で、ベクターフラグメントは、通常5’末端の燐酸を取り去り、ベクターの再結合を阻害するために、バクテリア由来のアルカリフォスファターゼ(alkaline phosphatase)(BAP)かコウシの腸由来のアルカリフォスファターゼ(CIP)で処理される。切断は、pH8、Na+,Mg+2の存在下で、ベクター1mg当りおよそ1ユニットのBAPかCIP、37℃、約1時間でなされる。核酸フラグメントを回収するために、フェノール/クロロホルム混合液での抽出と、エタノール沈澱によって調整される。代わりに、ベクターの再結合は、必要としないフラグメントを切断するために付加した制限酵素の切断によって阻害されうる。   In vector construction using vector fragments, the vector fragment usually removes the 5'-terminal phosphate and inhibits the recombination of the vector to prevent bacterial alkaline phosphatase (BAP) or calf intestine-derived alkali. Treated with phosphatase (CIP). Cleavage is done in the presence of pH 8, Na +, Mg + 2, approximately 1 unit of BAP or CIP per mg of vector at 37 ° C. for about 1 hour. To recover the nucleic acid fragment, it is prepared by extraction with a phenol / chloroform mixture and ethanol precipitation. Alternatively, vector recombination can be inhibited by cleavage of restriction enzymes added to cleave fragments that are not needed.

レトロウイルスベクターの調整の方法は、既に記述されている(Yee et al., Cold Spring Harbor Symp. on Quant. Biol. Vol. LI, pp. 1021-1026 (1986); Wolff et al., Proc. Natl. Sci. USA 84:3344-3348 (1987); Jolly et al., Meth. in Enzymol. 149:10-25 (1987); Miller et al., Mol. Cell. Biol. 5:431-437 (1985); and Miller et al., Mol. Cell. Biol. 6:2895-2902 (1986), and Eglitis et al., Biotechniques 6:608-614 (1988))し、今や多くの研究室で広く利用されている。レトロウイルスは、バクテリアの複製のためのプラスミド配列を含むのと同様に、レトロウイルスの長い終末反復配列(LTRs)とパッケージング(プサイ、Ψ)配列を含んでおり、真核細胞の複製のためのSV40の早期プロモーターやエンハンサーのような他の配列も含んでいる。ベクターは、ウイルス内にRNAとして収納されており、細胞系の中にDNA構成物をトランスフェクションする。これらは、げっし類の細胞に感染できるウイルスの外膜を作るプサイ(Ψ)2、広範囲の種に感染できる外膜を作るプサイAMとPA12を含む。   Methods for retroviral vector preparation have been described (Yee et al., Cold Spring Harbor Symp. On Quant. Biol. Vol. LI, pp. 1021-1026 (1986); Wolff et al., Proc. Natl. Sci. USA 84: 3344-3348 (1987); Jolly et al., Meth. In Enzymol. 149: 10-25 (1987); Miller et al., Mol. Cell. Biol. 5: 431-437 ( 1985); and Miller et al., Mol. Cell. Biol. 6: 2895-2902 (1986), and Eglitis et al., Biotechniques 6: 608-614 (1988)) and now widely used in many laboratories. Has been. Retroviruses contain long terminal repeats (LTRs) and packaging (psi, Ψ) sequences of retroviruses, as well as plasmid sequences for bacterial replication, for replication of eukaryotic cells. Other sequences such as the early promoter and enhancer of SV40 are also included. Vectors are housed as RNA in viruses and transfect DNA constructs into cell lines. These include psi (2), which produces the outer membrane of viruses that can infect rodent cells, and psi AM and PA 12, which produce the outer membrane that can infect a wide range of species.

好まれるウイルスベクターにおいて、トランス遺伝子は、ウイルスのLTRプロモーター−エンハンサーシグナルか、内部のプロモーターの制御下で扱われる。そして、レトロウイルスのLTR内で保持されたシグナルはホスト細胞のゲノムに効率よく結合される。遺伝性のウイルスを調整するために、不完全なベクターの組替えDNA分子が、ウイルスの転写産物を遺伝性のウイルス外膜に包むために必要なレトロウイルスの機能の全てを発現するが、しかしRNA転写産物を成熟したウイルス外膜で包み込むために必要な決定的なシグナルを欠いているようなプロウイルス(provirus)を含む「プロデューサー」細胞系にトランスフェクションされる。これらは、グループ特異性抗体(GAG)と、キャップシド(capsid)蛋白と逆転写酵素(POL)をコードするエンベロープ(ENV)遺伝子を含む。この欠如のために、ヘルパーからの転写産物は、ウイルス外膜に包まれることができず、それゆえプロデューサー細胞は空のウイルスのみを作り出す。しかし、GAG,ENVやPOL遺伝子が完全なプサイ配列を伴うトランス遺伝子によって移動させられた方法である、カルシウム燐酸調整トランスフェクションを用いて同じ細胞内に導入された、結合された欠陥のあるレトロウイルスベクターは、それらがパッケージング配列を持つので、トランスに包まれた転写産物を生産する。その細胞は、ホスト細胞ゲノムの別の部位で結合された2つのプロウイルス配列を含む。新しく導入されたプロウイルスからのRNA転写産物がパッケージング配列を持つので、それらは、トランスで作られたウイルス機能によってウイルス外膜に効率よく包み込まれた。理想的には、その結果は、トランス遺伝子を複製拮抗形の野性株ヘルパーウイルスから自由にする感染性した細胞による生産である。たいていの場合、遺伝子治療の全てのモデルに必要と言うわけでもないが、ヘルパーウイルスの生産は、とうてい望まれたものではない。なぜならば、ホスト動物のリンパ球やほかの組織への感染や病気を広げることに通じるかもしれないからである。   In the preferred viral vector, the transgene is handled under the control of the viral LTR promoter-enhancer signal or an internal promoter. The signal retained in the retroviral LTR is then efficiently bound to the genome of the host cell. To regulate hereditary viruses, the incomplete vector recombinant DNA molecule expresses all of the retroviral functions necessary to wrap viral transcripts in the hereditary viral outer membrane, but RNA transcription It is transfected into a “producer” cell line containing a provirus that lacks the critical signal necessary to encapsulate the product with the mature viral outer membrane. These include a group specific antibody (GAG) and an envelope (ENV) gene encoding a capsid protein and reverse transcriptase (POL). Due to this lack, transcripts from the helper cannot be encased in the viral outer membrane, so the producer cell produces only an empty virus. However, a combined defective retrovirus introduced into the same cell using calcium phosphate-regulated transfection, in which the GAG, ENV and POL genes are transferred by a transgene with a complete psi sequence Vectors produce transcripts wrapped in trans because they have packaging sequences. The cell contains two proviral sequences joined at different sites in the host cell genome. Since RNA transcripts from newly introduced proviruses have packaging sequences, they were efficiently encapsulated in the viral outer membrane by viral functions made in trans. Ideally, the result is production by infectious cells that liberate the transgene from the replication-competent wild-type helper virus. In most cases it is not necessary for all models of gene therapy, but the production of helper viruses is far from desirable. This is because it may lead to the spread of infection and disease to the lymphocytes and other tissues of the host animal.

ヘルペスウイルスは潜在的な感染と、ある神経細胞との間に明らかに発病しない関係を確立させる能力を持つことから、ヘルペス由来のベクター、すなわち、HSV−HSV−1が用いられる。よく似たことだが、有用な輸送、発現ベクターをかいりょうすることは、狂犬病ウイルス、麻疹、他のパラミクソウイルス、ヒトの免疫不全レトロウイルス(HIV)のような、CNSの細胞に効率的に感染する、他の人や動物ウイルスを最終的に理解する上で利点を得ることになるだろう。ほとんどの場合、狂犬病ウイルスを例外とするが、これらのウイルスの感染は真の意味での神経・栄養性ではない。むしろ、ホスト細胞の感染性がかなり高いことによる。それらは、感染の代謝的、生理学的効果が,CNSの細胞中で表れるので、神経・栄養性のようである。それ故、これらのウイルス由来の多くのベクターが細胞領域で様々な細胞と関係を結ぶようであり、発現に対するCNS特異性は、JCウイルスのオリゴデンドログリア(oligodendroglia)特異性発現、脂質蛋白複合体とグリア細胞繊維酸性蛋白(GFAP)遺伝子のグリア細胞特異性発現、マウスの他のCNS特異的機能を制御するような、適切な細胞特異性のエンハンサー、プロモーター、他の配列を与えられなければならない。   Since herpesviruses have the ability to establish a potential infection and a clear pathogenic relationship between certain neurons, herpes-derived vectors, ie HSV-HSV-1, are used. Similar, but useful transport and expression vectors can be efficiently applied to CNS cells such as rabies virus, measles, other paramyxoviruses, and human immunodeficiency retroviruses (HIV). You will gain benefits in the ultimate understanding of other human and animal viruses that are infected. In most cases, with the exception of rabies viruses, infection with these viruses is not truly neurotrophic. Rather, it is due to the fairly high infectivity of host cells. They appear to be neurotrophic because the metabolic and physiological effects of infection appear in the cells of the CNS. Therefore, it seems that many vectors derived from these viruses are related to various cells in the cell domain, and the CNS specificity for expression depends on the oligodendrologlia specific expression of JC virus, lipid protein complex Appropriate cell-specific enhancers, promoters, and other sequences must be provided to control glial cell-specific acid protein (GFAP) gene glial cell-specific expression and other CNS-specific functions in mice .

CNS疾患を修飾するために細胞に遺伝子導入するのに用いられる他のウイルスベクターは、モロニー(Moloney)マウス白血病ウイルス(MoMuLV)のようなレトロウイルス,JC、SV40、ポリオーマウイルス(polyoma)、アデノウイルスのようなパポーバウイルス(papovavirus)、エスプタイン−バールウイルス(Esptein-Barr)(EBV)、乳頭腫ウイルス、すなわちウシのウイルスtype I(BPV)、種痘疹やポリオウイルス、他のヒトや動物ウイルスを含む。   Other viral vectors used to transfect cells to modify CNS disease are retroviruses such as Moloney murine leukemia virus (MoMuLV), JC, SV40, polyoma virus, adeno Includes papovaviruses such as viruses, Esptein-Barr (EBV), papilloma viruses, ie bovine virus type I (BPV), varicella and poliovirus, and other human and animal viruses .

欠陥のあるウイルスベクターを用いることで生まれてきた問題は、細胞内のウイルス様または他の配列の再配列によって、発病性、複製拮抗性、野性株ウイルスの最終的な出現や「救済」の可能性である。この可能性は、ベクターの感染、安定化、発現に必要でない全てのウイルス制御配列の除去により減少される。   Problems arising from the use of defective viral vectors are the possibility of pathogenicity, anti-replication, the final appearance of wild-type virus and “rescue” by rearranging virus-like or other sequences in the cell It is sex. This possibility is reduced by the removal of all viral control sequences that are not necessary for vector infection, stabilization and expression.

ドナー細胞に機能のあるDNAトランス遺伝子を導入する以上述べてきた方法に付け加えるならば、他の方法も使えるであろう。例えば、ベクターを用いない方法は、非ウイルス的に細胞にDNAを物理的にトランスフェクションする方法を含んでいる。例えば、マイクロインジェクション(microinjection)(DePamphilis et al., BioTechnique 6:662-680 (1988))、エレクトロポレーション(Toneguzzo et al., Molec. Cell. Biol. 6:703-706 (1986)、 Potter, Anal. Biochem. 174:361-373 (1988))、カルシウム燐酸トランスフェクション法(Graham and van der EB, 同上、Chen and Okayama, Mol. Cell. Biol. 7:2745-2752 (1987)、 Chen and Okayama, Biotechnique. 6:632-638 (1988))、DEAE−デキストラン修整転移(McCutchan and Pagano, J. Natl. Cancer Inst. 41:351-357 (1968))など、化学的に修整してトランスフェクションする方法、陽イオンでリポソーム修整することによるトランスフェクション(Felgner et al., Proc. Natl. Acad.Sci. USA, 84:7413-7417 (1987)、Felgner and Holm, Focus 11:21-25 (1989)、 および Felgner et al., Proc. West. Pharmacol. Soc. 32:115-121 (1989))、他にも技術的に知られている方法がある。   In addition to the methods described above for introducing functional DNA transgenes into donor cells, other methods could be used. For example, methods that do not use vectors include methods that physically transfect DNA into cells non-virally. For example, microinjection (DePamphilis et al., BioTechnique 6: 662-680 (1988)), electroporation (Toneguzzo et al., Molec. Cell. Biol. 6: 703-706 (1986), Potter, Anal. Biochem. 174: 361-373 (1988)), calcium phosphate transfection (Graham and van der EB, ibid., Chen and Okayama, Mol. Cell. Biol. 7: 2745-2752 (1987), Chen and Okayama Biotechnique. 6: 632-638 (1988)), DEAE-dextran modified transition (McCutchan and Pagano, J. Natl. Cancer Inst. 41: 351-357 (1968)) Methods, Transfection by modifying liposomes with cations (Felgner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84: 7413-7417 (1987), Felgner and Holm, Focus 11: 21-25 (1989) And Felgner et al., Proc. West. Pharmacol. Soc. 32: 115-121 (1989)), and other methods known in the art.

(ドナー細胞による表現型修正のメカニズム)
(ドナー細胞の調整)
ドナー細胞は移植のために適正な処理をせねばならない。例えば、この発明による遺伝的に修飾されたドナー細胞の注入のために、皮膚サンプルより得た繊維芽細胞の様な細胞は細胞の増殖や保存のために適した培養培地、例えば接触したまま増殖できるように牛胎児血清(FCS)、中に置く。0.05%トリプシンを含む、リン酸で緩衝した食塩水(PBS)のような培養基培養することにより細胞を遊離させ、グルコース1mg/ml;MgCl0.1mg/ml;CaCl2 0.1mg/mlとトリプシンを不活性化するための5%の血清を加えたPBSのような緩衝液で保存する。細胞をPBSを用いて遠心分離によって洗浄し、その後トリプシンを除いたPBSだけで再懸濁して注入に適した濃度にする。PBSに加えて、宿主の持つ物質に対して生理的に不活性な浸透圧平衡溶液を、懸濁や宿主へのドナー細胞の注入に用いてもよい。
(Mechanism of phenotypic correction by donor cells)
(Donor cell preparation)
Donor cells must be properly processed for transplantation. For example, for the injection of genetically modified donor cells according to the present invention, cells such as fibroblasts obtained from skin samples are grown in a culture medium suitable for cell growth and storage, eg in contact. Place in fetal calf serum (FCS), as possible. Cells are released by culture medium culture such as phosphate buffered saline (PBS) containing 0.05% trypsin, glucose 1 mg / ml; MgCl 0.1 mg / ml; CaCl 2 0.1 mg / ml Store in a buffer such as PBS plus 5% serum to inactivate trypsin. Cells are washed by centrifugation with PBS and then resuspended in PBS without trypsin to a concentration suitable for injection. In addition to PBS, an osmotic equilibrium solution that is physiologically inert to the substance of the host may be used for suspension or injection of donor cells into the host.

移植細胞の長期生存は、細胞へのウイルスの感染、培養条件によって起こる細胞の損傷、細胞の移植や適切な血管新生(vascularization)の定着の方法、外来の細胞や導入遺伝子の生成物に対する免疫応答の効果、に依存する。哺乳動物の脳は伝統的に免疫学的に特別な器官と考えられてきたが、最近の研究によりラットの脳における外来の抗原に対する免疫反応が最終的に分かってきた。拒絶反応や移植細胞による移植細胞と宿主との反応の可能性を、表現型修正に関係する以上には細胞表面の抗原を変化させないベクターの使用や、胎児期のような、宿主細胞が免疫的に耐性のある時期の細胞を導入することが可能な場合にも、自己由来の細胞の使用により最小限にすることが重要である。   The long-term survival of the transplanted cells is the infection of the cells with the virus, the damage of the cells caused by the culture conditions, the method of cell transplantation and proper vascularization, the immune response to foreign cells and transgene products Depends on the effect. Although the mammalian brain has traditionally been considered an immunologically special organ, recent studies have finally revealed the immune response to foreign antigens in the rat brain. Use of vectors that do not change the antigen on the cell surface beyond the phenotypic correction, or the host cells are immune to the possibility of rejection and the reaction of the transplanted cells with the host by the transplanted cells. Even if it is possible to introduce cells at a time that are resistant to, it is important to minimize by using autologous cells.

この発明における、患者のCNS中の疾病や外傷や損傷を処理するための、変異遺伝子をもつドナー細胞の移植における最も効果的な方法と時期は、CNS中の神経単位のような細胞に対する損傷のひどさや疾病や外傷のひどさや経過、患者の健康と処理に対する応答、そして処理をする健康の専門家による判断に依存する。   In the present invention, the most effective method and timing for transplanting donor cells having a mutated gene to treat disease, trauma or injury in a patient's CNS is the damage of cells such as neurons in the CNS. It depends on the severity and course of the severity, illness and trauma, the patient's health and response to treatment, and the judgment of the treating health professional.

もちろん、他の全ての遺伝子移植システムと同様に、正確な遺伝子発現は、遺伝子発現の程度が期待された表現型の効果を達成するに充分で、細胞に毒性を示すほど高くないことが確実となることに決定される。   Of course, as with all other gene transplant systems, accurate gene expression is guaranteed to be sufficient to achieve the expected phenotypic effect and not so high as to be toxic to the cells. To be determined.

遺伝子治療のために移植されるような遺伝子的強化(engineered)細胞を用いることに関連する問題は、細胞が静止期(分裂しない)になることによって遺伝子の発現(遺伝子転移を含む)が減少することが観察されることである(「ダウンレギュレーション」)(Palmer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88:1330-1334 (1991))。最初に脳に移植された繊維芽細胞は、それらが形質転換を受けて腫瘍形成性になっていないまま移植された場合には、分裂を続けない。だから、それらは脳内で静止期のまま存在する。従って、変異遺伝子の維持または発現を増加させるための手段を提供することは、細胞分裂することなく、遺伝子治療のための繊維芽細胞中の治療遺伝子の長期間安定した発現を促進するために有用である。   A problem associated with using genetically engineered cells, such as those that are transplanted for gene therapy, is that gene expression (including gene transfer) is reduced when the cells are in quiescence (not dividing). This is observed ("down-regulation") (Palmer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 1330-1334 (1991)). Fibroblasts initially transplanted into the brain do not continue to divide if they are transformed and become non-tumorigenic. So they exist in the resting state in the brain. Therefore, providing a means to increase the maintenance or expression of mutated genes is useful to promote long-term stable expression of therapeutic genes in fibroblasts for gene therapy without cell division It is.

遺伝子の発現は、転写、翻訳、転写後の段階で調節される。転写開始は、遺伝子発現において初期の重要な出来事である。これはプロモーターとエンハンサーの配列に依存し、これらの配列と相互作用する細胞の特別な因子に影響を受ける。多くの原核遺伝子の転写単位は、プロモーターと、ある場合にはエンハンサーやレギュレーターといった成分とからなる(Banerji et al., Cell 27:299 (1981); Corden et al., Science 209:1406(1980); and Breathnach and Chambon, Ann.Rev.Biochem.50:349(1981))。レトロウイルスの場合は、レトロウイルスのゲノムの複製に必要な調節因子は、長い範囲の反復(LTR)に存在する(Weiss et al., eds., In: The molecular biology of tumor viruses: RNA tumor viruses, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York(1982))。モロニー(Molony)ネズミ白血病ウイルス(MLV)とルー(Rous)肉腫ウイルス(RSV)は、プロモーターとエンハンサーの配列を含む(Jolly et al. Nucleic Asid Res. 11:1855 (1983); Capecchi et al., In :Enhancer and eukaryotic geneexpression, Gulzman and Shenk,eds., pp.101-102, Cold Spring Harbor Laboratories, Cold Spring Harbor, New York)。いくつかの非ウイルス性のプロモーターのプロモーターとエンハンサー領域も記載されている(Schmidt et al., Nature 314:285(1985)、Rossi and de Crombrugghe, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:5590-5594(1987))。   Gene expression is regulated at the transcription, translation and post-transcriptional stages. Transcription initiation is an important early event in gene expression. This depends on the promoter and enhancer sequences and is influenced by specific factors in the cell that interact with these sequences. Many prokaryotic transcription units consist of a promoter and, in some cases, components such as enhancers and regulators (Banerji et al., Cell 27: 299 (1981); Corden et al., Science 209: 1406 (1980) and Breathnach and Chambon, Ann. Rev. Biochem. 50: 349 (1981)). In the case of retroviruses, regulatory factors required for retroviral genome replication are present in long-range repeats (LTRs) (Weiss et al., Eds., In: The molecular biology of tumor viruses: RNA tumor viruses). Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York (1982)). Molony murine leukemia virus (MLV) and Rous sarcoma virus (RSV) contain promoter and enhancer sequences (Jolly et al. Nucleic Asid Res. 11: 1855 (1983); Capecchi et al., In: Enhancer and eukaryotic gene expression, Gulzman and Shenk, eds., Pp. 101-102, Cold Spring Harbor Laboratories, Cold Spring Harbor, New York). Promoters and enhancer regions of several non-viral promoters have also been described (Schmidt et al., Nature 314: 285 (1985), Rossi and de Crombrugghe, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 5590- 5594 (1987)).

この発明は、コラーゲン・タイプI(α1とα2)(Prockop and Kivirikko, N.Eng. J. Med. 311:376 (1984); Smith and Niles,Biochem. 19:1820 (1980); deWet et al.,J.Biol.Chem. 258:14385 (1983))、SV40およびLTRプロモーターを含むプロモーターを用いて、静止期細胞中のトランス遺伝子の発現を維持し、増加させるための方法を提案した。   This invention relates to collagen type I (α1 and α2) (Prockop and Kivirikko, N. Eng. J. Med. 311: 376 (1984); Smith and Niles, Biochem. 19: 1820 (1980); deWet et al. , J. Biol. Chem. 258: 14385 (1983)), proposed a method for maintaining and increasing the expression of transgenes in quiescent cells using promoters including the SV40 and LTR promoters.

プライマリーな繊維芽細胞のようなドナー細胞中での、トランス遺伝子の発現を調節するためのウイルス及び非ウイルスプロモーター使用に加えて、エンハンサー配列トランス遺伝子発現のレベルを上げるために用いられてきた。エンハンサーは、それら本来の遺伝子だけでなく、いくつかの外来遺伝子の転写活性をも増加することができる(Armelor, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70:2702 (1973))。たとえば、この発明において、コラーゲンのエンハンサー配列は、トランス遺伝子の発現を増加させるために、コラーゲンプロモーターα2(I)とともに用いられた。   In addition to the use of viral and non-viral promoters to regulate transgene expression in donor cells such as primary fibroblasts, it has been used to increase the level of enhancer sequence transgene expression. Enhancers can increase the transcriptional activity of some foreign genes as well as their native genes (Armelor, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70: 2702 (1973)). For example, in this invention, a collagen enhancer sequence was used with a collagen promoter α2 (I) to increase transgene expression.

加えて、SV40ウイルスに見いだされるエンハンサー配列要素は、トランス遺伝子の発現を増加させるために用いられてきた。このエンハンサー配列は、Grusset al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78:943 (1981)、Benoist and Chambon, Nature 290:304 (1981)、そして Fromm and Berg, J. Mol. Appl/Genetics, 1:457 (1982) に記載されたように反復する72塩基対から成り、それらのすべてはこのリファレンスに入っている。この反復配列は、いろいろなプロモーターと連続して存在する場合に、多くの異なるウイルスや細胞性の遺伝子の転写を増加することができる(Moreau et al., Nucleic Asid Res. 9:6047 (1981))。ほとんどの場合に、SV40エンハンサー要素は、プラスミドDNA中に、配向していてもいろいろな方向を向いていても、または、配向しているかいろいろな方向を向いているかどちらかで存在する場合に、完全に機能する(上記 Fromm and Berg)。SV40エンハンサーが、α2(I)コラーゲンプロモーター(Coll)からの転写をアップレギュレーションする能力は、ニワトリ繊維芽細胞とサル腎臓CV−1細胞において確認されている(Xu et al., In Enhancer and Eukaryotic Gene Expression, Gulzman and Shenk, eds., Cold Spring Harbor Laboratories, Cold Spring Harbor, New York, pp. 51-54 (1983))。これらの細胞では、α2(I)コラーゲンプロモーターの下流にあるSV40エンハンサー領域を含むベクターは、クロラムフェニコールのアセチル基転移酵素の活性を、レポーター遺伝子を用いて、CV−1とCEF細胞においてそれぞれ64倍と18倍に増加した。   In addition, enhancer sequence elements found in SV40 virus have been used to increase transgene expression. This enhancer sequence is described in Grusset al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78: 943 (1981), Benoist and Chambon, Nature 290: 304 (1981), and Fromm and Berg, J. Mol. Appl / Genetics, It consists of 72 base pairs that repeat as described in 1: 457 (1982), all of which are in this reference. This repetitive sequence can increase transcription of many different viral and cellular genes when present in sequence with various promoters (Moreau et al., Nucleic Asid Res. 9: 6047 (1981) ). In most cases, the SV40 enhancer element is present in the plasmid DNA, either oriented or oriented in various directions, or present either oriented or oriented in various directions. Fully functional (Fromm and Berg above). The ability of the SV40 enhancer to up-regulate transcription from the α2 (I) collagen promoter (Col) has been confirmed in chicken fibroblasts and monkey kidney CV-1 cells (Xu et al., In Enhancer and Eukaryotic Gene). Expression, Gulzman and Shenk, eds., Cold Spring Harbor Laboratories, Cold Spring Harbor, New York, pp. 51-54 (1983)). In these cells, vectors containing the SV40 enhancer region downstream of the α2 (I) collagen promoter show chloramphenicol acetyltransferase activity in CV-1 and CEF cells, respectively, using a reporter gene. It increased to 64 times and 18 times.

トランス遺伝子の発現も、プロモーター活性を調節するためにサイトカインを用いた場合、移植後の長期間安定な発現が増進されるようである。数種のサイトカインが、コラーゲンα2(I)とLTRプロモーターからのトランス遺伝子の発現を調節すると報告されている(Chua et al., Connective Tissue Res. 25:161-170 (1990)、Elias et al., Annals N.Y. Acad. Sci. 580:233-244 (1990)、Seliger et al., J.Immunol. 141:2138-2144 (1988) および Seliger et al., J.Virology 62:619-621 (1988))。例えば、形質転換成長因子(TGF)β、インターロイキン(IL)−1β、インターフェロン(Inf)αまたはγは、LTRのようなウイルスプロモーターによって制御されるトランス遺伝子の発現をダウンレギュレートする。α2(I)コラーゲンプロモーター(Coll)により制御されるトランス遺伝子の発現を、腫瘍壊死因子(TNF)α、TGFβ1、そしてIF−1βがアップレギュレートする。ここに登場した結果は、TNFα,TGFβ、そしてIL−1βのようないくつかのサイトカインが、繊維芽細胞のようなドナー細胞中のプロモーターによって制御されるトランス遺伝子の発現を調節するために用いられてきたことを示す。有用性が証明されている他のサイトカインには、塩基性繊維芽細胞増殖因子(bFGF)や表皮増殖因子(EGF)がある。   Transgene expression also appears to enhance long-term stable expression after transplantation when cytokines are used to regulate promoter activity. Several cytokines have been reported to regulate the expression of transgenes from collagen α2 (I) and the LTR promoter (Chua et al., Connective Tissue Res. 25: 161-170 (1990), Elias et al. , Annals NY Acad. Sci. 580: 233-244 (1990), Seliger et al., J. Immunol. 141: 2138-2144 (1988) and Seliger et al., J. Virology 62: 619-621 (1988) ). For example, transforming growth factor (TGF) β, interleukin (IL) -1β, interferon (Inf) α or γ down-regulates the expression of transgenes controlled by viral promoters such as LTR. Tumor necrosis factor (TNF) α, TGFβ1, and IF-1β up-regulate the expression of transgenes controlled by the α2 (I) collagen promoter (Coll). The results presented here show that several cytokines such as TNFα, TGFβ, and IL-1β are used to regulate the expression of transgenes controlled by promoters in donor cells such as fibroblasts. It shows that it has come. Other cytokines that have proven useful include basic fibroblast growth factor (bFGF) and epidermal growth factor (EGF).

コラーゲンエンハンサー配列を伴ったコラーゲンプロモーター(Coll(E))は、移植後に脳内に存在する、修飾されたドナー細胞においてトランス遺伝子の発現を増加するための高濃度のサイトカインを利用するために用いることができる。加えて、デクサメタゾーンのような、ステロイドを含む抗炎症剤を、繊維芽細胞の移植後すぐに、そして引き続いて、サイトカインによって炎症反応が治まるまで、移植された患者に投与してよい。ある場合には、シクロスポリンのような免疫抑制剤を、LTRプロモーターやColl(E)プロモーター−エンハンサーをダウンレギュレートしてトランス遺伝子の発現を抑えるインターフェロン−γの生成を減少させるために投与してもよい。   A collagen promoter with a collagen enhancer sequence (Coll (E)) should be used to utilize high levels of cytokines to increase transgene expression in the modified donor cells present in the brain after transplantation Can do. In addition, anti-inflammatory agents, including steroids, such as dexamethasone, may be administered to transplanted patients immediately after fibroblast transplantation and subsequently until the inflammatory response is subsided by cytokines. In some cases, an immunosuppressant such as cyclosporine may be administered to reduce the production of interferon-γ that down-regulates the LTR promoter and Coll (E) promoter-enhancer to suppress transgene expression. Good.

インビボでの使用においては、コラーゲンプロモーターによって制御されるトランス遺伝子は、細胞に導入してその後直接脳に移植し、他からの影響を受けないようにする。患者の自然な応答として移植後に放出されたサイトカインは、選択されたトランス遺伝子の転写によって制御されるコラーゲンプロモーターを刺激する。   For in vivo use, a transgene controlled by a collagen promoter is introduced into a cell and then transplanted directly into the brain so that it is not affected by others. Cytokines released after transplantation as a natural response of the patient stimulate the collagen promoter controlled by transcription of the selected transgene.

成長因子bFGFとEGFを含むサイトカインもまた、CNS中に移植されたドナー細胞の生存を高めるために、移植前、移植中又は移植後に投与してよい。   Cytokines including growth factors bFGF and EGF may also be administered before, during or after transplantation to increase the survival of donor cells transplanted into the CNS.

移植後の遺伝的に高められた遺伝子の産物の分泌を調節できることは有用である。ここで示した具体例と同様に、伝達物質アセチルコリン(Ach)のような遺伝子産物の放出は、アルツハイマー病では非常に少ない。MLVベクターに感染した培養細胞コリンのアセチル基転移酵素cDNAの発現は、アセチルコリンの前駆体コリンを用いて増加できた。このことは、大脳内の遺伝子療法の食事制限の方法を示唆する。   It would be useful to be able to regulate the secretion of genetically enhanced gene products after transplantation. Similar to the specific example shown here, the release of gene products such as the transmitter acetylcholine (Ach) is very low in Alzheimer's disease. Expression of acetyltransferase cDNA in cultured cell choline infected with MLV vector could be increased using acetylcholine precursor choline. This suggests a method for dietary restriction of gene therapy in the cerebrum.

いくつかの、あるいは多くのCNS疾患遺伝的修正は、正しい細胞間のシナプス連結の構成または再構成を必要とするようだ。これらの可能性を研究するためのモデル系はまだ開発されていない。複製して(replicating)形質転換されていない細胞培養系が少なく、複製しない神経細胞でもレトロウイルスの感染に対して応答がないためである。しかし、最近の研究によれば、胚の海馬神経細胞の永続性を必要とするものを含むが、複製する神経細胞培養系は、インビボでの遺伝子転移やさらにインビボでの移植のためにすぐに利用できるようになるようである(Caettano and MacKay, Nature 347:762-765 (1990))。   Some or many CNS disease genetic modifications appear to require the proper organization or reconfiguration of synaptic connections between cells. No model system has been developed to study these possibilities. This is because there are few cell culture systems that have not been replicated and transformed, and even neurons that do not replicate do not respond to retroviral infection. However, according to recent studies, including those that require the persistence of embryonic hippocampal neurons, replicating neuronal cell culture systems are readily available for in vivo gene transfer and even in vivo transplantation. It seems to be available (Caettano and MacKay, Nature 347: 762-765 (1990)).

そのようなニューロンは、レトロウイルスや他のウイルスからのベクターによる有効な導入を可能にし、またもしそれらが神経細胞としての特徴を保持できるなら、それらは脳内に移植された後他の細胞とシナプス接合を形成できるであろう。代わりになるものとして、CNS中に存在する細胞で、海馬の歯状回腹葉のように発達の遅いものや 、嗅覚粘膜や歯状回のように生体においても分裂を続けるものがある。   Such neurons allow efficient introduction by vectors from retroviruses and other viruses, and if they can retain their neuronal characteristics, they can be transferred to other cells after transplantation into the brain. A synaptic junction could be formed. As an alternative, there are cells existing in the CNS that are slow-growing like the dentate gyrus lobe of the hippocampus and those that continue to divide in the living body like the olfactory mucosa and the dentate gyrus.

移植に非神経細胞を用いることは、宿主内部の標的細胞との特異的な神経接合の発達を妨げる。だから、繊維芽細胞や他の非神経性のドナー細胞や、インビボの標的細胞の表現型に及ぼす効果は、必要とされる遺伝子産物や代謝産物の拡散か、、ギャップ結合(「代謝的共同作用」)か、ドナー細胞から分泌された遺伝産物や代謝産物の標的細胞による取り込みか、による。ドナー細胞はまた、新しい遺伝子産物や代謝産物が発現することによって、毒物の「シンク」となって神経毒を除去する。   The use of non-neuronal cells for transplantation prevents the development of specific neural junctions with target cells inside the host. So, the effect on fibroblasts and other non-neural donor cells and the target cell phenotype in vivo is either the diffusion of required gene products and metabolites, or gap junctions ("metabolic co-operation" ") Or uptake by target cells of genetic products and metabolites secreted from donor cells. Donor cells also remove neurotoxins as “sinks” of poisons by the expression of new gene products and metabolites.

代わりとして、神経ブリッジは、損傷を受けたCNS組織中のニューロン間の再結合を促進する。上部に記したように、コラーゲンマトリクスのような培養基物質に懸濁して移植されたドナー細胞は神経ブリッジとして軸索の再生や損傷したニューロンの再接合を促進し、合成または生体内物質、例えば神経細胞や胎盤の破砕懸濁液あるいは神経突起を伸長させる細胞外マトリクス、から形成される神経ブリッジとの連絡に用いられるようだ。   Instead, neural bridges promote reconnection between neurons in damaged CNS tissue. As noted above, donor cells suspended and transplanted in a culture medium such as a collagen matrix can act as nerve bridges to promote axonal regeneration and rejoining damaged neurons, and to produce synthetic or in vivo substances such as nerves. It seems to be used to communicate with nerve bridges formed from disrupted suspensions of cells and placenta or extracellular matrix that extends neurites.

(移植)
この発明の方法は、欠陥、疾病及び外傷を受けたCNSの領域に挿入するトランス遺伝子を含有するドナー細胞の脳内移植を企図するものである。
(Transplant)
The method of the invention contemplates transplantation of donor cells containing a transgene for insertion into a region of the CNS that has undergone defects, disease, and trauma into the brain.

神経トランス植え付け、または「移植」は、中枢神経系内への細胞植え付け、または脳室腔内への細胞植え付けや宿主脳の表面の硬膜下への細胞植え付けを含むものである。好結果を得る植え付けに対する条件は(1)移植の生存率(2)植え付け部位における移植片の保持力(3)植え付け部位における病理学的な反応の最小量、である。   Nerve transplantation, or “transplantation”, includes cell implantation into the central nervous system, or cell implantation into the ventricular cavity or subdura on the surface of the host brain. Conditions for successful planting are (1) transplant survival (2) graft retention at the site of implantation (3) minimum amount of pathological response at the site of implantation.

例えば、胎児の脳組織のような多種の神経組織を宿主脳へ植え付ける方法は、Neural Grafting in the Mammalian CNS の中に記述されてきた。Bjorklund and Stenevi,eds.,(1985) Das,Ch.3 pp.23-30;Freed ,Ch.4,pp.31-40;Stenevi et al.,Ch.5,pp.41-50;Brundin et al.,Ch.6,pp.51-60;David et al.,Ch.7 ,pp.61-70;Seiger,Ch.8,pp.71-77(1985)これらはここで参照文献として編入されている。これらの手順は内実質(intraparenchymal)の植え付けを含んでいる。つまり、植え付けの時に脳実質へ置くために、宿主脳内へ注入したり置換したりすることによって達せられる宿主脳内のことである(これは、脳外または外実質(extraparenchymal)植え付けと比較される)(Das,同上文献参照)。   For example, methods for implanting various neural tissues, such as fetal brain tissue, into the host brain have been described in Neural Grafting in the Mammalian CNS. Bjorklund and Stenevi, eds., (1985) Das, Ch. 3 pp. 23-30; Freed, Ch. 4, pp. 31-40; Stenevi et al., Ch. 5, pp. 41-50; Brundin et al., Ch. 6, pp. 51-60; David et al., Ch. 7, pp. 61-70; Seiger, Ch. 8, pp. 71-77 (1985), which are hereby incorporated by reference. Has been. These procedures include intraparenchymal planting. That is, in the host brain that is achieved by injection or replacement into the host brain to be placed in the brain parenchyma at the time of implantation (this is compared to extraparenchymal implantation). (See Das, ibid.).

内実質植え付けの主要な2つの手順は、(1)宿主脳実質内へドナー細胞を注入すること、(2)宿主脳実質を露出するために外科的手段で腔を準備し、腔内へ移植片を置換することである(Das,同上文献参照)。両方法によって、移植の時に移植片と宿主脳組織間の実質並置がなされ、また、両方法は移植片と宿主脳組織間の解剖的統合を容易にする。移植片が宿主脳の統合的部分になることが必要なときや、宿主の生命を生きのばすためには、これが重要である。   The two main procedures of endothelium implantation are (1) injecting donor cells into the host brain parenchyma, (2) preparing a cavity with surgical means to expose the host brain parenchyma, and transplanting into the cavity Replacing a piece (see Das, ibid.). Both methods provide substantial juxtaposition between the graft and host brain tissue at the time of transplantation, and both methods facilitate anatomical integration between the graft and host brain tissue. This is important when it is necessary for the graft to become an integral part of the host brain and for the survival of the host's life.

代わりに、移植片は脳室内に設置されるであろう。例えば、大脳脳室や硬膜へ設けられたり、軟膜及び蜘蛛膜と軟膜とを組み込ませることによって宿主脳から離されたところの宿主脳の表面へ設けられる。脳室への移植は、ドナー細胞の注入によって達せられたり、また、固形組織の栓を形成するために3%コラーゲンのような培養基で細胞を成長させることによって達成させられる。この、固形組織栓は移植片の転移を防ぐために脳室内に移植される。軟膜下の移植に対しては、細胞は、硬膜内にスリットを作成後に脳表面の周囲に注入される。宿主脳の選択された領域への注入は、挿入されるマイクロシリンジの針を許容するために穴を開け、硬膜に突き通すことによってなされる。このマイクロシリンジは好適に定位の枠にのせられており、3次元的な定位(stereotaxic)座標は、脳の望ましい位置及び脊髄の中に針を設置するように選ばれている。   Instead, the graft will be placed in the ventricle. For example, it is provided in the cerebral ventricle or the dura mater, or provided on the surface of the host brain that is separated from the host brain by incorporating the buffy coat, the capsule and the buffy coat. Transplantation into the ventricle can be accomplished by infusion of donor cells or can be accomplished by growing the cells in a culture medium such as 3% collagen to form a solid tissue plug. This solid tissue plug is implanted into the ventricle to prevent graft metastasis. For subdural implantation, cells are injected around the surface of the brain after creating a slit in the dura mater. Injection into selected areas of the host brain is done by piercing through the dura to allow the needle of the microsyringe to be inserted. The microsyringe is preferably placed in a stereotaxic frame and the three-dimensional stereotaxic coordinates are chosen to place the needle in the desired location of the brain and spinal cord.

ドナー細胞は、また、脊髄だけでなく脳の核、核質、海馬皮質、線条体、及び尾形領域内に供給される。   Donor cells are also fed into the nucleus, nucleoplasm, hippocampal cortex, striatum, and caudate region of the brain as well as the spinal cord.

継代接種されたドナー細胞に対しては、好適に、細胞は約2から約20の継代接種によって受け継がれる。   For donor cells that have been passaged, preferably the cells are passaged by about 2 to about 20 passages.

移植に対して、細胞懸濁液は、シリンジ内に引き上げられ、麻酔をかけられた移植受容者に投与される。多数の注入はこの手順を使ってなされる。ドナー組織の世代、すなわち発展段階は移植後の細胞生存のよい結果に影響する。   For transplantation, the cell suspension is drawn up into a syringe and administered to an anesthetized transplant recipient. Multiple injections are made using this procedure. The generation of donor tissue, ie the stage of development, affects the good outcome of cell survival after transplantation.

このように細胞の懸濁手順は、相対的に傷のない脳内及び脊髄内の所定の部位へ遺伝子的に修飾されたドナー細胞の移植を許容し、また、数種の異なった部位や、同じ細胞懸濁液を使う同種の部位に於ける同時複合移植も可能にし、また、異なった解剖学的領域からの細胞の混合物をも可能にする。複合移植は細胞型の混合物から成り、または、細胞内へ挿入されるトランス遺伝子の混合物から成る。好適には、約104 から約108 個の細胞が単位移植に対して供給される。脊髄移植に都合のよい腔への植え付けに対して、組織は植え付け腔を形成するためにCNSの外表面に近い領域から取り除かれる。これは、例えば、同上文献のSteneviらによって記されているように、脳上にある骨を取り除き、泡状のゲルの様なもので出血をとめることによってなされる。吸い込みは腔をつくるために使用される。一つ以上の移植は、細胞や固形組織移植の注入を用いて同じ腔においてなされる。 Thus, the cell suspension procedure allows for the transplantation of genetically modified donor cells to a given site in the brain and spinal cord that is relatively intact, and several different sites, It allows simultaneous compound transplantation at the same type of site using the same cell suspension, and also allows a mixture of cells from different anatomical regions. A compound transplant consists of a mixture of cell types or a mixture of transgenes inserted into cells. Preferably, about 10 4 to about 10 8 cells are provided for a unit transplant. For implantation in a cavity convenient for spinal cord transplantation, tissue is removed from the area near the outer surface of the CNS to form the implantation cavity. This is done, for example, by removing bone on the brain and stopping the bleeding with something like a foamy gel, as described by Stenevi et al. Suction is used to create a cavity. One or more transplants are made in the same cavity using infusion of cells or solid tissue transplants.

外傷を受けた脳内へのドナー細胞の移植は異なる手順を必要とする。例えば、移植を試行する前に、損傷部位を清潔にし、出血は止めなければならない。加えて、ドナー細胞は、外傷を受けた脳の病理学的な環境において移植の転位を防ぐために、宿主脳の損傷及び腔を満たすような十分な生長可能力を持っていなければならない。   Transplanting donor cells into the traumatic brain requires a different procedure. For example, before attempting a transplant, the damaged site must be cleaned and bleeding stopped. In addition, the donor cells must have sufficient growth potential to fill host brain damage and cavities to prevent transplant translocation in the pathological environment of the traumatic brain.

よって、この発明は、CNSの、欠陥を受けた、疾病を持つ、または損傷した細胞を取り扱うために、移植脊髄への遺伝子的に修飾されたドナー細胞に対する方法を提供するものである。   Thus, the present invention provides a method for genetically modified donor cells into the transplanted spinal cord to handle CNS defective, diseased or damaged cells.

この発明の方法は、また、CNS内の疾病や外傷を取り扱うために、他の治療学的手順と結び付けて、トランス遺伝子ドナーの移植の使用をも意図している。こうして、この発明の遺伝子的に修飾されたドナー細胞は、他の細胞と共に共同移植され、有益に働いている遺伝子的に修飾された細胞と遺伝子的に修飾されていない細胞の両方は、副腎からのクロム親和性細胞や胎児の脳細胞、及び胎盤細胞のようなCNS内の細胞に影響を及ぼす。この遺伝子的に修飾されたドナー細胞は、共同移植された遺伝子的に修飾されていない細胞の生存率や機能を支えるために提供される。例えば、下記の実施例に記述されたようなインビボでの神経生長因子(NGF)を供給するために修飾された繊維芽細胞がある。   The method of the invention is also intended for use in transgene donor transplantation in conjunction with other therapeutic procedures to treat diseases and trauma in the CNS. Thus, the genetically modified donor cells of this invention are co-transplanted with other cells, both beneficially working genetically modified cells and non-genetically modified cells from the adrenal gland. It affects cells in the CNS, such as chromaffin cells, fetal brain cells, and placental cells. This genetically modified donor cell is provided to support the viability and function of co-transplanted genetically unmodified cells. For example, there are fibroblasts modified to supply in vivo nerve growth factor (NGF) as described in the examples below.

さらに、この発明の遺伝子的に修飾されたドナー細胞は、CNSの欠陥や損傷及び疾病の取扱において治療学的薬物とともに有効に共同投与される。このCNSは生長因子のようなもので、つまり、神経生長因子;ガングリオシド;抗生物質、神経伝達物質、神経ホルモン、毒物、代謝拮抗物質、軸索プロモーティング分子(neurite promoting molecules)、及びドーパミンの前駆体のL−ドーパのようなこれらの薬物の前駆体である。   Furthermore, the genetically modified donor cells of this invention are effectively co-administered with therapeutic drugs in the handling of CNS defects and injuries and diseases. This CNS is like a growth factor: a nerve growth factor; a ganglioside; an antibiotic, a neurotransmitter, a neurohormone, a toxicant, an antimetabolite, a neurite promoting molecules, and a precursor of dopamine It is a precursor of these drugs, such as body L-DOPA.

この発明の方法は好ましい実施例によって例証される。そこでは、治療学的トランス遺伝子を運ぶベクターを含むドナー細胞は検体内の皮質内に移植される。最初の好ましい実施例では、確定したHPRT欠損ラット繊維芽細胞ライン208F、プライマリーラット繊維芽細胞及び出生後1日が経過したプライマリーラットの星状細胞が、レトロウイルスベクターを用いた遺伝子的に修飾された培養細胞が哺乳類の脳内の移植の際に生き残るをいうことと、トランス遺伝子生成物を発現し続けることを示すために使用されてきた。   The method of this invention is illustrated by a preferred embodiment. There, donor cells containing a vector carrying a therapeutic transgene are transplanted into the cortex within the specimen. In the first preferred embodiment, the established HPRT-deficient rat fibroblast cell line 208F, primary rat fibroblasts and primary rat astrocytes one day after birth are genetically modified using retroviral vectors. It has been used to show that cultured cells survive survival during transplantation in the mammalian brain and continue to express the transgene product.

2つめの好ましい実施例では、繊維芽細胞はレトロウイルスベクターとの感染によってNGFを分泌するために遺伝子的に修飾され、また、修飾された繊維芽細胞はフィンブリエ円蓋領域の外科的な損傷をもつラットの脳内へ移植される。移植された細胞は生き残り、処理無しでは死んでしまうコリン作動性ニューロンの変質を防ぐために十分なNGFを供給した。加えて、保護されたコリン作動性細胞は軸索を発芽する。これは、NGFの産生細胞の方向に突き出た。   In a second preferred embodiment, fibroblasts are genetically modified to secrete NGF upon infection with a retroviral vector, and the modified fibroblasts cause surgical damage to the fimbriae foramen region. It is transplanted into the brain of a rat. Transplanted cells survived and provided sufficient NGF to prevent alteration of cholinergic neurons that would die without treatment. In addition, protected cholinergic cells germinate axons. This protruded in the direction of NGF producing cells.

3つめの好ましい実施例では、繊維芽細胞はレトロウイルスベクターとの感染によってL−ドーパを発現したり分泌するために遺伝子的に修飾された。また、修飾された繊維芽細胞は、片側のドーパミン涸渇の結果としてのパーキンソン病をモデルするラットの尾形内に移植された。細胞は生き残ってドーパミンの涸渇によって引き起こされた循環運動を減少させるほど十分なL−ドーパを供給する。   In a third preferred embodiment, fibroblasts were genetically modified to express and secrete L-dopa upon infection with a retroviral vector. The modified fibroblasts were also transplanted into rat tails that model Parkinson's disease as a result of unilateral dopamine depletion. The cells supply enough L-dopa to survive and reduce the circulatory movement caused by dopamine depletion.

4つめの好ましい実施例では、皮膚生検から分離され培養地で維持された皮膚のプライマリー繊維芽細胞は、成体ラット線条体内への皮質内移植に対して自己細胞として用いられた。繊維芽細胞は一度コンフルエントすると増殖を終え、インビトロで抑制された接触をもつ。繊維芽細胞は以下の皮質内移植で少なくとも8週間生存し、インビボでコラーゲンやフィボロネクチンを合成し続ける。移植はまた、3週間から8週間同じ体積を維持する。このことは、皮膚プライマリー繊維芽細胞が腫れあがったり死んでいないことを示している。食細胞移動や星状細胞肥大や移植への湿潤を含む動的な宿主−移植相互作用は、成体ラットCNSにおいて皮膚プライマリー繊維芽細胞の移植の構造的統合を示していることが観察された。   In a fourth preferred embodiment, skin primary fibroblasts isolated from skin biopsy and maintained in culture were used as autologous cells for intracortical transplantation into adult rat striatum. Once confluent, fibroblasts cease to proliferate and have in vitro repressed contact. Fibroblasts survive for at least 8 weeks with the following intracortical transplantation and continue to synthesize collagen and fiboronectin in vivo. The transplant also maintains the same volume for 3 to 8 weeks. This indicates that the skin primary fibroblasts are not swollen or dead. It was observed that dynamic host-transplant interactions, including phagocytic cell migration, astrocyte hypertrophy, and transplantation wetting, show structural integration of skin primary fibroblast transplantation in the adult rat CNS.

5つめの好ましい実施例では、ラットの同系交配の系統からの皮膚生検から得られた皮膚プライマリー繊維芽細胞は遺伝的な修飾や移植に対してドナー細胞として使用された。ドナーラットとして同遺伝的系統のラットの脳内に移植したところ、チロシンハイドロキナーゼ(TH)またはβ−ガラクトシダーゼのどちらかに対するトランス遺伝子を含む繊維芽細胞は10週間生き残り、トランス遺伝子を発現し続けた。移植された繊維芽細胞によって合成されたTHは、インビトロで観察されるようにチロシンをL−ドーパに変換し、行動的測定を通して評定されるような宿主脳に影響を及ぼすように見えた。線条体へ局所的にL−ドーパを供給することは線条体のドーパミン作用性の入力の損失に対して部分的に補うのに十分であることが示された。   In a fifth preferred embodiment, skin primary fibroblasts obtained from skin biopsies from rat inbred lines were used as donor cells for genetic modification and transplantation. When implanted into the brain of a rat of the same genetic line as a donor rat, fibroblasts containing a transgene for either tyrosine hydrokinase (TH) or β-galactosidase survived 10 weeks and continued to express the transgene. . TH synthesized by transplanted fibroblasts appeared to convert tyrosine to L-dopa as observed in vitro and to affect the host brain as assessed through behavioral measurements. It has been shown that supplying L-dopa locally to the striatum is sufficient to partially compensate for the loss of striatal dopaminergic input.

6つめの好ましい実施例では、ヒトNGFに対してドナー細胞として供給される老人繊維芽細胞の能力が示された。   In the sixth preferred embodiment, the ability of senile fibroblasts to serve as donor cells for human NGF was demonstrated.

7つめの好ましい実施例では、ラット繊維芽細胞は遺伝子的に修飾されて、コリンアセチルトランスフェラーゼ(dChAT)を発現し、分泌する。AChの皮質内及び皮質外レベルが外因のコリンクロライドを付加することによって増加することが示された。加えて、血清欠乏や誘導されて休止するコンフルエントによって再結合ChAT活性は80%減少した。(活性な生長細胞と比較して)ACh遊離はまた、休止繊維芽細胞培養地において抑えられた。外因コリンはACh分泌における減少を和らげる。これらの結果は、繊維芽細胞がAChを供給するように遺伝子的に修飾でき、また、ACh遊離が規制できること、例えば、培養培地内へコリンを供給することによって増加することを示している。   In a seventh preferred embodiment, rat fibroblasts are genetically modified to express and secrete choline acetyltransferase (dChAT). Intracortical and extracortical levels of ACh have been shown to increase with the addition of exogenous choline chloride. In addition, serum deficiency and induced confluence caused a 80% reduction in rebound ChAT activity. ACh release (compared with active growing cells) was also suppressed in resting fibroblast cultures. Exogenous choline mitigates the decrease in ACh secretion. These results indicate that fibroblasts can be genetically modified to supply ACh and that ACh release can be regulated, eg, increased by supplying choline into the culture medium.

9つめの好ましい実施例では、サイトカイン、抗炎症性薬物及びデクサメタゾーンは、LTRプロモーター活性へのそれらの効力に対して評価され皮膚プライマリー繊維芽細胞内でのCAT及びdChAT遺伝子の発現を高める。加えて、コラーゲンエンハンサー(Coll(E))をもつコラーゲンプロモーターα2(I)は、休止繊維芽細胞でのCATの発現におけるサイトカインの効力の評価に用いられた。   In a ninth preferred embodiment, cytokines, anti-inflammatory drugs and dexamethasone are evaluated for their efficacy on LTR promoter activity and enhance the expression of CAT and dChAT genes in skin primary fibroblasts. In addition, a collagen promoter α2 (I) with a collagen enhancer (Coll (E)) was used to assess the efficacy of cytokines in the expression of CAT in resting fibroblasts.

10番目の好ましい実施例では、皮膚プライマリー繊維芽細胞はNGFを発現し分泌するために修飾され、また、成体の雌ラットの線条体へ移植された。1週間から3週間で、下記の線条体植え込み、及びNGFレセプター−免疫反応性軸索はNGF−供給繊維芽細胞の移植片を取り囲んだ。3週間から8週間では、NGFレセプター−ポジティブプロフィール(NGF receptor-positive profiles)が移植片内部に見つかった。正常なプライマリー繊維芽細胞の移植制御は免疫反応性軸索を欠乏させる。超微細構造的試験によって、移植片の細胞外マトリックス内部の髄鞘のない軸索は活性星状細胞の進行過程で取り囲まれ、また、異なった基底層は軸索グリアルバンドル(bundles)を取り囲んだことが示された。活性星状細胞の進行過程は遺伝子的に修飾されたプライマリー繊維芽細胞を含む制御と移植の両方で明白であった。この実施例によってインビボでのモデルが説明され、これは、移植片からのNGFの遊離がNGFレセプター−ポジティブ軸索の成長方向性を誘発し、成熟活性星状細胞が軸索が移動する上での許容される基質を供給することを示している。この実施例において、遺伝子的に修飾された繊維芽細胞はまた、コラーゲンマトリックス移植片に置かれ、成体ラットの培地隔膜の再生殖性容量を評定した。移植片はNGFを供給し、また、隔膜軸索の再生殖を促進した;移植片は繊維芽細胞移植を制御するために比較される髄鞘のない軸索の多数を所有した。再生殖される隔膜軸索は求心路遮断された海馬に神経分配をした;海馬歯状回内の隔膜入力の地形学的及びシナプス組織化は、隔膜核から引き起こされる正常なコリン作動性神経分布のものと同様であった。   In a tenth preferred embodiment, skin primary fibroblasts were modified to express and secrete NGF and were transplanted into the striatum of adult female rats. From one to three weeks, the following striatal implants and NGF receptor-immunoreactive axons surrounded the NGF-supplied fibroblast grafts. From 3 weeks to 8 weeks, NGF receptor-positive profiles were found inside the graft. Control of transplantation of normal primary fibroblasts depletes immunoreactive axons. By ultrastructural testing, unmyelinated axons within the extracellular matrix of the graft are surrounded by the progression of active astrocytes, and different basal layers surround the axon glial bundles It was shown. The progression process of active astrocytes was evident in both control and transplantation involving genetically modified primary fibroblasts. This example describes an in vivo model, where the release of NGF from the graft induces the growth direction of NGF receptor-positive axons and the mature active astrocytes migrate the axons Of an acceptable substrate. In this example, genetically modified fibroblasts were also placed in collagen matrix grafts to assess the reproductive capacity of adult rat media septa. The graft supplied NGF and also promoted regeneration of the diaphragm axon; the graft possessed a number of unmyelinated axons compared to control fibroblast transplantation. Regenerating phrenic axons distributed to the hippocampus with afferent block; topographical and synaptic organization of diaphragm input in the hippocampal dentate gyrus is a normal cholinergic nerve distribution caused by the diaphragm nucleus It was the same as that.

ここに説明されているこの発明をよりよく理解する目的で、以下の実験例が記載されている。これらの実験例は例示の目的で単に示されているものであって、その実験例によってこの発明の範囲が限定されるものではないことを理解すべきである。   In order to better understand the invention described herein, the following experimental examples are described. It should be understood that these experimental examples are given for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.

[実験例I]
「HPRTトランス遺伝子を発現するように遺伝子修飾を施した細胞の脳への脳内移植」
(細胞への感染)
ドナー 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(HPRT)に欠陥をもつ208Fラットの繊維芽細胞(Jolly et al., Proc. Natl. Acad. Sci, USA 80:477-481 (1983))に、HPRT cDNAを発現するプロトタイプHPRTベクター pLS P LM(Miller et al., Science 225:630-632 (1984); Yee et al., Gene 53:97-104 (1987))またはTn5トランスポゾン ネオマイシン−耐性遺伝子(neoR、)及びホタルのルチフェラーゼcDNA(de Wet et al., Molec. Cell. Biol. 7:725-737 (1987))の双方を発現するneoR−ルチフェラーゼベクター pLNHL2(Eglitis et al., Sience 230:1395-1398 (1985); Wolff et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA))を感染させた(図4)。pLSP LMベクターはベクター pLPL2(Miller et al., Molec, Cell. Biol. 6:2895-2902 (1986))に由来し、翻訳終止コドンのイン−ビトロ突然変異誘発により付加された新たなC末端ヘキサペプチドを持つプロテインをコードしているヒトHPRT cDNAを含んでいる。ベクター pLpLM(Yee et al., Gene 53:97-104 (1987))はXhol及びBamHlにより1.3Kbの長さの断片に切断し、すでにXhol及びBamHlで切断されたプラスミド pLpL2(Miller,同上文献参照)の中へ組み入れた。得られたベクターは、pLS P LMである。
[Experimental Example I]
“Transplantation of cells that have been genetically modified to express the HPRT transgene into the brain”
(Infecting cells)
Expression of HPRT cDNA in 208F rat fibroblasts (Jolly et al., Proc. Natl. Acad. Sci, USA 80: 477-481 (1983)) defective in donor hypoxanthine guanine phosphoribosyltransferase (HPRT) Prototype HPRT vector pLS P LM (Miller et al., Science 225: 630-632 (1984); Yee et al., Gene 53: 97-104 (1987)) or Tn5 transposon neomycin-resistance gene (neo R ) and Neo R- luciferase vector pLNHL2 (Eglitis et al., Sience 230: 1395-1398) expressing both firefly luciferase cDNA (de Wet et al., Molec. Cell. Biol. 7: 725-737 (1987)). (1985); Wolff et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA)) (FIG. 4). The pLSP LM vector is derived from the vector pLPL2 (Miller et al., Molec, Cell. Biol. 6: 2895-2902 (1986)) and is added with a new C-terminal hexagon added by in vitro mutagenesis of the translation stop codon. Contains human HPRT cDNA encoding a protein with a peptide. The vector pLpLM (Yee et al., Gene 53: 97-104 (1987)) was digested with Xhol and BamHl into a 1.3 Kb long fragment, and the plasmid pLpL2 (Miller, ibid.) Already cleaved with Xhol and BamHl. Reference). The resulting vector is pLS P LM.

ベクター pLNHL2は、ホタルのルチフェラーゼ(LUX)をコードしているcDNAと、Tn5ネオマイシン−耐性遺伝子(neoR)及びヒトサイトメガロウイルス即時初期遺伝子(HCMV)のプロモーターとエンハンサーとを保持している。5’及び3’LTRsは、Masonらにより述べられた(Science 234:1372-1378 (1986))複製ハツカネズミ白血病遺伝子(MLV)から得られた。ベクター pLNHL2は以下のように調製した:プラスミド pLNHPL2(YeeらによりPNHP−1としても知られている、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:5197-5209 (1987))をBamHIで切断しHPRT DNA配列を取り除く。末端はKlenow ポリメラーゼにより修復した。プラスミド pLV2A(deWet et al., Molec. Cell. Biol.,上述)(Dr.Subramaniから提供された,University of California, San Diego, CA)はHindIII及びSsplにより切断され、ルチフェラーゼ断片を単離した。末端は前述の手順により修復した。BamHlで切断されたpLNHL2とHindIII−Ssplで切断されたpSV2Aを結合してベクター pLNHL2を合成した(図5)。 The vector pNLHL2 carries the cDNA encoding firefly luciferase (LUX), the Tn5 neomycin-resistance gene (neo R ) and the human cytomegalovirus immediate early gene (HCMV) promoter and enhancer. 5 'and 3' LTRs were obtained from the replicating murine leukemia gene (MLV) described by Mason et al. (Science 234: 1372-1378 (1986)). The vector pNLHL2 was prepared as follows: Plasmid pLNHPL2 (also known as PNHP-1 by Yee et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 5197-5209 (1987)) was cut with BamHI and HPRT Remove the DNA sequence. The ends were repaired with Klenow polymerase. Plasmid pLV2A (deWet et al., Molec. Cell. Biol., Supra) (University of California, San Diego, Calif., Provided by Dr. Subramani) was cut with HindIII and Sspl to isolate the luciferase fragment. The ends were repaired by the procedure described above. PNLHL2 cleaved with BamHl and pSV2A cleaved with HindIII-Sspl were combined to synthesize a vector pNLHL2 (FIG. 5).

確実に感染細胞のみを用いるために、細胞は、ヒポキサンチン、アミノプテリン及びチミジン(HAT)を含んだHPRTを発現する細胞のための選択培地と、ネオマイシン類似体G418を含んだneoRを発現する細胞のための選択培地との双方でインキュベートした。   To ensure that only infected cells are used, the cells are selected media for cells expressing HPRT containing hypoxanthine, aminopterin and thymidine (HAT), and cells expressing neoR containing the neomycin analog G418. Incubated with both selective media for.

プライマリーの繊維芽細胞と星状細胞にはneoR−ルチフェラーゼベクターのみを感染させた。続いてHAT耐性及びG418耐性細胞は、無血清培地か、またはラットの脳内に於ける免疫応答を抑制するためにラットの血清を含む培地で一晩インキュベートした。   Primary fibroblasts and astrocytes were infected with the neoR-luciferase vector only. Subsequently, HAT-resistant and G418-resistant cells were incubated overnight in serum-free medium or medium containing rat serum to suppress immune responses in the rat brain.

(移植)
細胞は平衡にあるグルコース−食塩水溶液中で再攪拌し、滅菌シリンジを用いてラットの脳の数カ所の領域中へ定位に注入した。1μl当り10,000から100,000個の細胞を含む液を1μl/minの速度で総量3−5μl注入した。1週間ないし3カ月後に動物は死に、移植細胞を含む領域を特定して切り取ったあと、組織学的および生化学的に調査した。
(Transplant)
The cells were re-stirred in an equilibrated glucose-saline solution and injected stereotactically into several regions of the rat brain using a sterile syringe. A solution containing 10,000 to 100,000 cells per 1 μl was injected at a rate of 1 μl / min for a total volume of 3-5 μl. After 1 week to 3 months, the animals died and the areas containing the transplanted cells were identified and excised and then examined histologically and biochemically.

(組織学的分析)
移植細胞を組織学的に評価するために、一般形態学的特徴を記述するためNissl着色剤及びクレジルバイオレットで、また特定細胞の抗原マーカー(繊維芽細胞に対してフィブロネクチン、膠細胞に対して膠繊維酸性蛋白(GFAP))の存在を確立するために免疫化学的方法を用いてラットの体内に各試薬を潅流させることにより脳を着色し区分した。要約して述べると、切断片を0.25%トリトン−Xを含んだトリス−バッファー食塩水(pH7.4)中ですすいだ。切断片はフィブロネクチンに対するうさぎのポリクローナル抗体(1:2000に希釈;baralle, University of Oxford, England)及びGFAP(Gage et al., Exp. Neurol. 102:2-13 (1989); Dakopatt, Glostryp, Denmarkから入手可能)の0.25%トリトン−X及び3%ヤギ血清を含んだTBSによる1:1000希釈溶液、またはラット マクロファージの膜ポリペプチド、顆粒性白血球および樹状細胞(MRC OX-42, Serotec)に対するモノクローナル抗体であるマウスIgG2aの0.25%トリトン−X及び1%ウシ血清を含んだ0.1M TBSによる1:100希釈溶液中で4℃で24時間インキュベートした。完全にすすいだ後、切断片はビオチン化されたヤギの抗−ウサギIgG(Vectastain)の0.25%トリトン−X及び15%ウマ血清を含んだ0.1M TBSによる1:200希釈溶液中でインキュベートし、続いて0.25%トリトン−Xと1%ヤギ血清または1%ウマ血清を含んだTBS中ですすいだ。この切断片はアビジンとビオチン化したセイヨウワサビペルオキシダーゼ(Vectastain, ABCkit, Vector Labs, Burlingame, CA)とのコンプレックスの0.25%トリトン−X及び1%ヤギ血清または1%ウマ血清を含んだ0.1M TBSによる1:100希釈溶液中で室温で1時間インキュベートし、続いて完全にすすいだ。ペルオキシダーゼは0.05%3,3−ジアミノベンジジン テトラヒドロクロリド(DBA)(SigmaChemical Co., St. Louis, MO)、0.05%NiCl2及び0.01%H2O2のTBS溶液中で室温で15分間反応させて明視化した。
(Histological analysis)
To describe histologically the transplanted cells, to describe general morphological features, with Nissl colorant and cresyl violet, and for specific cell antigen markers (fibronectin for fibroblasts, for glial cells To establish the presence of fibrillar acidic protein (GFAP), the brain was colored and sectioned by perfusion of each reagent into the rat body using immunochemical methods. In summary, the cut pieces were rinsed in Tris-buffered saline (pH 7.4) containing 0.25% Triton-X. The cut pieces were rabbit polyclonal antibodies to fibronectin (diluted 1: 2000; baralle, University of Oxford, England) and GFAP (Gage et al., Exp. Neurol. 102: 2-13 (1989); Dakopatt, Glostryp, Denmark A 1: 1000 dilution of TBS with 0.25% Triton-X and 3% goat serum, or rat macrophage membrane polypeptides, granular leukocytes and dendritic cells (MRC OX-42, Serotec Incubation was carried out at 4 ° C. for 24 hours in a 1: 100 dilution of 0.1 M TBS containing 0.25% Triton-X of mouse IgG2a and 1% bovine serum, which are monoclonal antibodies against After thorough rinsing, the cut pieces are in a 1: 200 dilution of biotinylated goat anti-rabbit IgG (Vectastain) in 0.25% Triton-X and 0.1M TBS containing 15% horse serum. Incubation was followed by rinsing in TBS containing 0.25% Triton-X and 1% goat serum or 1% horse serum. The cuts contained 0.25% Triton-X in complex with avidin and biotinylated horseradish peroxidase (Vectastain, ABCkit, Vector Labs, Burlingame, Calif.) And 1% goat serum or 1% horse serum. Incubate for 1 hour at room temperature in 1: 100 diluted solution with 1M TBS, followed by thorough rinsing. Peroxidase was reacted in a TBS solution of 0.05% 3,3-diaminobenzidine tetrahydrochloride (DBA) (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO), 0.05% NiCl2 and 0.01% H2 O2 for 15 minutes at room temperature. I made it clear.

7週間前にラットのネオ線条体(neostriatum)に移植したプライマリーのラット繊維芽細胞を図6に示す。一続きの40μmの厚さの切断片はアンチフィブロネクチン(図6(a),図6(d))、クレジールバイオレット(cresyl violet)(Disbrey et al., Historogical Laboratory Methods, E. & S. Livingstone, Edinburgh and London (1970))(図6(b),図6(e))及び抗−GFAP(図6(c),図6(f))により着色した。生き残っている細胞は無傷で、注入領域の周辺に凝集または集合しているように見えた。カニューレ管においてのみ見られるものと同様に、細胞は移植片の中心部ではフィブロネクチンによる強い着色を示し、移植片の周辺部では反応性神経膠質腫症のためにはっきりとしたGFAP−着色剤による着色を示した。しかし移植片自身においてもわずかなGFAP着色が観察された。クレジルバイオレットによって濃く着色された小さな丸い細胞が移植片の領域中において観察されたが、これは傷ついたことにより浸透した小膠細胞またはリンパ球であろう。マクロファージは多くの移植片においても観察された。繊維芽細胞の多くにおいて、クレジルバイオレットの着色により見られる細長い形や、細胞を囲んでいるコラーゲン物質のシートにより編まれた桃色によって同定することができた。208F繊維芽細胞の外観はプライマリー繊維芽細胞と同様である(提示せず)。星状細胞移植片もまた同じ外観を示すが、フィブロネクチン陽性ではなく、移植片の中心を通じてGFAPにより染色された。これら三つの細胞型について、レトロウイルス感染細胞とコントロール細胞で違いは認められなかった。これらの細胞懸濁移植片の重要な性質としては、大抵の細胞が注入部位の周辺に集まって残留し、このような環境においては注入部位から宿主の脳のなかの遠方まで移動するといった様子はなかった。この明らかな移動性の欠如は他のドナー細胞型や移植部位とはかなり異なっており、それゆえ細胞が移植される脳内の領域、ドナー細胞の性質、トランス遺伝子に対する標的細胞の表現型などがドナー細胞を選択する際の重要な要因であろう。   FIG. 6 shows primary rat fibroblasts transplanted into rat neostriatum 7 weeks ago. A series of 40 μm thick pieces are antifibronectin (FIGS. 6 (a) and 6 (d)), cresyl violet (Disbrey et al., Historogical Laboratory Methods, E. & S. Livingstone). , Edinburgh and London (1970)) (FIGS. 6B and 6E) and anti-GFAP (FIGS. 6C and 6F). Surviving cells appeared intact and appeared to aggregate or aggregate around the injection area. Similar to what can be seen only in the cannula tube, the cells show intense staining with fibronectin at the center of the graft and distinct staining with GFAP-colorant at the periphery of the graft due to reactive gliomatosis showed that. However, slight GFAP staining was also observed in the graft itself. Small round cells darkly colored by cresyl violet were observed in the area of the graft, which may be microglia or lymphocytes that have penetrated due to injury. Macrophages were also observed in many grafts. In many fibroblasts, it could be identified by the elongated shape seen by the coloration of cresyl violet and the pink color knitted by the sheet of collagen material surrounding the cells. The appearance of 208F fibroblasts is similar to primary fibroblasts (not shown). Astrocyte grafts also showed the same appearance, but were not fibronectin positive and stained with GFAP through the center of the graft. For these three cell types, no difference was observed between retrovirus-infected cells and control cells. An important property of these cell suspension grafts is that most cells collect and remain around the injection site, and in such an environment, they move from the injection site to a distance in the host brain. There wasn't. This apparent lack of mobility is quite different from other donor cell types and transplant sites, so the area in the brain where the cells are transplanted, the nature of the donor cells, the phenotype of the target cell for the transgene, etc. This may be an important factor in selecting donor cells.

(移植細胞の特徴付け)
移植細胞を解剖して再培養の準備をし、またトリプシンにより細胞を融解して生化学的、分子的特徴付けを行うための準備を整えた。ヒトHPRT活性の検出のために、以前に示した手順により細胞抽出液は各試料の大部分から用意し、ポリアクリルアミドゲルの等電点に焦点を合わせたHPRT分析(Jolly et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 80:477-481 (1983); Miller et al., Proc. Natl. Acad. Sci (USA) 80:4709-4713 (1983); Willis et al., J. Biol. Chem. 259:7842-7849 (1984); Miller et al., Sience 255:630-632 (1984); Gruber et al., Science 230:1057-1061 (1985), and Yee et al., Gene 53:97-104 (1987))。 各試料の残渣は培地上に載せた。HPRTベクターに感染後のラット208F細胞HAT耐性のHPRTゲル分析の結果は、ラットの脳幹神経節の一方に移植した。移植後3及び7週間後の様子と分析前の様子は図7に示した。
(Characteristics of transplanted cells)
The transplanted cells were dissected and prepared for re-culture, and the cells were thawed with trypsin and ready for biochemical and molecular characterization. For the detection of human HPRT activity, cell extracts were prepared from the majority of each sample according to the procedure previously shown, and HPRT analysis focused on the isoelectric point of the polyacrylamide gel (Jolly et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 80: 477-481 (1983); Miller et al., Proc. Natl. Acad. Sci (USA) 80: 4709-4713 (1983); Willis et al., J. Biol Chem. 259: 7842-7849 (1984); Miller et al., Sience 255: 630-632 (1984); Gruber et al., Science 230: 1057-1061 (1985), and Yee et al., Gene 53 : 97-104 (1987)). The residue of each sample was placed on the medium. Results of HPRT gel analysis of rat 208F cell HAT resistance after infection with HPRT vector were transplanted into one of the rat brainstem ganglia. The state after 3 and 7 weeks after transplantation and the state before analysis are shown in FIG.

ヒトHPRT酵素活性の存在は、脳に移植された、感染して遺伝的に変更を受けたラット208F細胞は生き残り、少なくても7週間に渡って容易に検出できるレベルのHPRTトランス遺伝子を発現し続けることを示している。さらに移植細胞は首尾よく再培養され、初めの培養組織と形態学的に同一の細胞を産生した。これらの細胞へヘルパーウイルスを感染させた結果HPRTウイルスが産生されたが、これは細胞の同一性を確立し、プロウイルスが無傷であることを示している。neoR−ルチフェラーゼベクターを用いた研究は、ルチフェラーゼ感染細胞の生存と発現とを確立する。   The presence of human HPRT enzyme activity means that infected and genetically altered rat 208F cells transplanted into the brain survive and express HPRT transgenes at a level that can be easily detected for at least 7 weeks. Indicates to continue. In addition, the transplanted cells were successfully recultured and produced cells that were morphologically identical to the original cultured tissue. Infecting these cells with helper virus produced HPRT virus, which establishes cellular identity and indicates that the provirus is intact. Studies with the neoR-luciferase vector establish the survival and expression of luciferase infected cells.

[実験例II]
「損傷を受けた脳へのNGFを発現するよう遺伝学的に修飾された細胞の移植」
上記の実験例は、レトロウィルスベクターを使って遺伝学的に修飾した培養細胞が哺乳動物の脳に移植したとき生き続けること及びトランス遺伝子産物が発現することを実証した。この実験例は、遺伝学的に修飾された細胞によってインビボで欠損し、または以前に損傷を受けた脳の機能を補いあるいは修復しうるかどうかを決定するために行われた。
[Experimental Example II]
“Transplantation of cells genetically modified to express NGF into damaged brain”
The above experimental examples demonstrated that cultured cells genetically modified using retroviral vectors remain viable and express transgene products when transplanted into mammalian brain. This experimental example was conducted to determine whether genetically modified cells could supplement or repair the function of brain that was deficient in vivo or previously damaged.

(NGFベクターpLN.8RNLの構築)
すでに報告されている方法(Wolfら、Mol. Biol. Med. 5:43ー59 (1988))によってレトロウィルスはモロニー(Moloney)ネズミ白血病ウィルス(MoMuLV)(Varmusら、RNA Tumor Viruses; Weissら、Cold Spring Harbor, NY, p. 233 (1982))からつくられた。pLN.8RNLベクターは、マウスNGF cDNA(Scott et al., Nature 302:538 (1983); Ullrich et al., Nature 303:821 (1983))の777塩基対Hgal−Pstlフラグメントをウィルスの5’末端LTRの制限下に含む。この挿入は、交換神経抑制を受けたマウス組織に多いより短いNGFトランスクリプト(Edwards et al., Nature 319:784 (1986))に対応し、構成的に分泌されるNGF前駆体をコードすると信じられる。ベクターは、また、内部ラウス サルコマ ウィルスプロモターの制限下、トランスポゾンTn5のネオマイシン抵抗性機能(Southern et al., J. Mol. Appl. Genet. 1:327 (1982))をコードする支配的な選択的マーカーを含んでいた。
(Construction of NGF vector pLN.8RNL)
According to a previously reported method (Wolf et al., Mol. Biol. Med. 5: 43-59 (1988)) the retrovirus was transformed into Moloney murine leukemia virus (MoMuLV) (Varmus et al., RNA Tumor Viruses; Weiss et al., Cold Spring Harbor, NY, p. 233 (1982)). The pLN.8RNL vector contains the 777 base pair Hgal-Pstl fragment of mouse NGF cDNA (Scott et al., Nature 302: 538 (1983); Ullrich et al., Nature 303: 821 (1983)) at the 5 ′ end of the virus. Included under LTR restrictions. This insertion corresponds to a shorter NGF transcript (Edwards et al., Nature 319: 784 (1986)) that is common in mouse tissues that have undergone exchange inhibition and is believed to encode a constitutively secreted NGF precursor. It is done. The vector also controls the neomycin resistance function of transposon Tn5 (Southern et al., J. Mol. Appl. Genet. 1: 327 (1982)) under the restriction of the internal Rous sarcoma virus promoter. Included a visual marker.

プラスミドpSPN15’(Wolf et al., Mol. Biol. Med. 5:43-59 (1988)、Harvard Medical School Boston, MA ブレイクフィールド博士より供与)は、公知の方法(Maniatis et al., Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, NewYork, (1982))により制限酵素PstlとHgalを使って消化され、NGFシーケンスを含む777塩基対(bp)DNAフラグメントは、標準的な精製方法(Maniatis, et al., 上記文献)によって単離された。そして777bpは、Yeeらによってpro. Natl. Aca. Sci. (USA)84: 5197-5201 (1987)に記載された方法によってプラスミドpLMTPLに平滑末端でつながれた。プラスミドpLMTPLは、メタロチオネイン プロモターを除くためHindIIIを使って消化され、ほとんどのHPRTcDNA及びオーバーハンギング5’末端はKlenowポリメラーゼを使ってマニアテス(Maniatis)ら(上記文献)の方法で修復された。上記のようにして単離された777bpフラグメントのオーバーハンギング末端は同様に修復された。777bpフラグメントはそれから消化されたプラスミドpLMTPLに平滑末端でつながれた。その結果生成するプラスミドはPLN.8Lと呼ばれ、E.coli DH1株にトランスフェクトされ、培養され、塩化セシウム遠心法を含むプラスミド精製のための確立された方法(Maniatisら、上記文献)によって精製された。精製されたプラスミドpLN.8Lは制限酵素BamHIとClalを使って消化され、生成する6.1キロ塩基フラグメントはプラスミドpLLRNLより単離された2.1k塩基BamHl−Clalにつながれた。プラスミドpLLRNLは以下のようにde Wet et al., Mol. Cell. Biol. 7:725-737 (1987)に記載されたプラスミドJD204から由来する:プラスミドJD204に由来するホタルルシフェラーゼ遺伝子からの1717bp HindIII−Ssp1フラグメントとSouthernとBergによりMol.Appl. Genet. 1:327-341 (1982)に記載されたプラスミドpSV2NeoR の1321bp HindIII−SmalフラグメントはプラスミドpUCRHからの300bpBamHI−HindIIIフラグメント中の変異RSVプロモターを含むフラグメントとつながれた。プラスミドpLLRNLは図8に描かれている。   The plasmid pSPN15 '(Wolf et al., Mol. Biol. Med. 5: 43-59 (1988), Harvard Medical School Boston, MA, provided by Dr. Blakefield) is a known method (Maniatis et al., Cold Spring Harbor). Press, Cold Spring Harbor, New York, (1982)) and a 777 base pair (bp) DNA fragment containing the NGF sequence, digested with the restriction enzymes Pstl and Hgal, was purified using standard purification methods (Maniatis, et al., Isolated by the above literature). 777 bp was then blunt-ended to the plasmid pLMTPL by the method described by Yee et al. In pro. Natl. Aca. Sci. (USA) 84: 5197-5201 (1987). The plasmid pLMPTL was digested with HindIII to remove the metallothionein promoter and most of the HPRT cDNA and overhanging 5 'ends were repaired with the method of Maniatis et al. (Supra) using Klenow polymerase. The overhanging end of the 777 bp fragment isolated as described above was similarly repaired. The 777 bp fragment was then blunt-ended into the digested plasmid pLMPTL. The resulting plasmid was PLN. It is called 8L. E. coli DH1 strains were transfected, cultured and purified by established methods for plasmid purification including cesium chloride centrifugation (Maniatis et al., supra). The purified plasmid pLN. 8L was digested with the restriction enzymes BamHI and Clal, and the resulting 6.1 kilobase fragment was ligated to the 2.1 k base BamHI-Clal isolated from plasmid pLLLRNL. Plasmid pLLRNL is derived from plasmid JD204 described in de Wet et al., Mol. Cell. Biol. 7: 725-737 (1987) as follows: 1717 bp HindIII- from the firefly luciferase gene derived from plasmid JD204 The Ssp1 fragment and the 1321 bp HindIII-Smal fragment of the plasmid pSV2NeoR described in Mol. Appl. Genet. 1: 327-341 (1982) by Southern and Berg contain a mutant RSV promoter in the 300 bp BamHI-HindIII fragment from plasmid pUCRH I was connected. Plasmid pLLLRNL is depicted in FIG.

プラスミドpUCRH以下のようにして生成された。プラスミドpRSVneoRはHindIIIを使って制限され、直線化されたプラスミドはHPRTシーケンスを除くためにHindIIIを使って制限することによって得られたプラスミドpPR1(図9)(Universityof Carifornia, San Diego, CA Dr. Friedmannから供与)からの残りのフラグメントとつながれた。プラスミドpPR1はPstとRsaを使ってp4aA8(Jolly et al., Pro. Natl. Acad. Sci. 80:477-481 (1983))から得られた。生成したプラスミドはpRHNと呼ばれ、PvuIIによって制限され、再結合されてプラスミドPN(+)とPAC(−)を形成する。PN(+)はBamHlを使って制限される。生成した直線化されたプラスミドはBamHIを使って制限されたpSVoriプラスミドから得られたフラグメントとつながれた。プラスミドpSVoriはプラスミドp4aA8をSallとPstlを使って制限し、生成するフラグメントをSallとPstlで制限されたプラスミドpUCl8(Bethesda Research Laboratories, Gaithersburg, MD)サブクローニングすることによって得られた。生成するプラスミドはpSVoriと呼ばれる。   Plasmid pUCRH was generated as follows. Plasmid pRSVneoR was restricted using HindIII and the linearized plasmid was obtained by restriction using HindIII to remove the HPRT sequence (FIG. 9) (University of Carifornia, San Diego, CA Dr. Friedmann From the donation) to the remaining fragment. Plasmid pPR1 was obtained from p4aA8 (Jolly et al., Pro. Natl. Acad. Sci. 80: 477-481 (1983)) using Pst and Rsa. The resulting plasmid is called pRHN and is restricted by PvuII and recombined to form plasmids PN (+) and PAC (−). PN (+) is limited using BamHl. The resulting linearized plasmid was ligated with the fragment obtained from the pSVori plasmid restricted using BamHI. Plasmid pSVori was obtained by restriction of plasmid p4aA8 with Sall and Pstl and subcloning of the resulting fragment with plasmid pUCl8 (Bethesda Research Laboratories, Gaithersburg, MD) restricted with Sall and Pstl. The resulting plasmid is called pSVori.

BamHL制限プラスミドPN(+)とBamHl制限プラスミドpSVoriをつなぐことによって得られるプラスミドpRH+S+はMstIIによって制限され、オーバーハンギング5’末端はKlenowポリメラーゼを使って上記のようにして修復された。このフラグメントはSmalによって直線化されたM13mp18(Bethesda Research Laboratories)につながれ、仔牛小腸のアルカリホスファターゼ(Boeringer Mannheim, Mannheim, W. Germany)によってリン酸加水分解された。生成するプラスミドはpmpRHと呼ばれ、RSVプロモーターから発現したHPRTcDNAを含んでいた。   The plasmid pRH + S + obtained by ligating the BamHL restriction plasmid PN (+) and the BamHl restriction plasmid pSVori was restricted by MstII and the overhanging 5 'end was repaired as described above using Klenow polymerase. This fragment was ligated to M13mp18 (Bethesda Research Laboratories) linearized by Smal and phosphate hydrolyzed by calf intestinal alkaline phosphatase (Boeringer Mannheim, Mannheim, W. Germany). The resulting plasmid was called pmpRH and contained HPRT cDNA expressed from the RSV promoter.

プラスミドpmpRHはポリアデニレーションシグナルをAATAAAからAGCAAAに変えるためKunkel et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:488-492 (1985)によって位置指向的ミュータジェネシスに付された。ミュータジェネシスの後、生成するプラスミドはHindIIIによって制限され、生じるフラグメントはプラスミドpUC19(Bethesda Research Laboratories)を制限して得られるHindIIIフラグメントにつながれてプラスミドpUCRSVを生じた。プラスミドCRSVはBamHlとPstlを使って制限されRSVプロモーターを含むフラグメントを生じた。このフラグメントは上記実験例Iに記載されたような方法でプラスミドpLS P LMの制限によって得られたプラスミドHPRTをコードする遺伝子を含むPstl−Sstlフラグメントと、プラスミドpUC19から得られたBamH1−HindlllフラグメントにつながれてプラスミドpUCRCを生じた。pUCRHからのBamHl−Hindlllフラグメントと、pJD204からの1717bp Hindlll−Ssplフラグメントと、pSV2NeoRからの1321bp Hindlll−Smallフラグメントの間の結合生成物はトランスフェクトされ、既に記載した確立された方法で精製され、プラスミドpLLRNLと呼ばれた(図8)。   Plasmid pmpRH was subjected to position-directed mutagenesis by Kunkel et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 488-492 (1985) to change the polyadenylation signal from AATAAA to AGCAAA. After mutagenesis, the resulting plasmid was restricted by HindIII, and the resulting fragment was ligated to a HindIII fragment obtained by restriction of plasmid pUC19 (Bethesda Research Laboratories) to yield plasmid pUCRSV. Plasmid CRSV was restricted using BamHl and Pstl to yield a fragment containing the RSV promoter. This fragment is divided into a Pstl-Sstl fragment containing the gene encoding plasmid HPRT obtained by restriction of plasmid pLS P LM by the method described in Experimental Example I above, and a BamH1-Hindlll fragment obtained from plasmid pUC19. Ligated to generate plasmid pUCRC. The binding product between the BamHl-Hindlll fragment from pUCRH, the 1717 bp Hindlll-Sspl fragment from pJD204, and the 1321 bp Hindlll-Small fragment from pSV2NeoR was transfected and purified in the established manner as described above. It was called pLLRNL (FIG. 8).

トランスフェクトし、精製した後、プラスミドpLN.8Lからの6.1 BamHl−Clalキロ塩基フラグメントとプラスミドpLLRNLからの2.1キロ塩基BamHl−Clalフラグメントの結合から生じるプラスミドはpLN.8RNLと呼ばれる。   After transfection and purification, plasmid pLN. The plasmid resulting from the ligation of the 6.1 BamH1-Clal kilobase fragment from 8L and the 2.1 kilobase BamHl-Clal fragment from plasmid pLLRNL is pLN. It is called 8RNL.

(伝染性レトロウィルスの調整)
伝染性レトロウィルスはpLN.8RNLをPA317アンフォトロフィック生産細胞(Miller et al., Mol. Cell. Biol. 6:2895 (1986)、Dr.Miller, Fred Hutchinson Cancer Research Centerより供与)に、カルシウムホスフェート共沈澱法(Graham et al., Virology 52:456 (1973))により、これらの細胞の培地を使って、Ψ−2エコトロピック産生細胞(Mann et al., Cell 33:153 (1983))に、4μg/mlのpolybrane(Sigma Chemical, St. Louis, Mo)存在下に感染させることによって作られた。最高力価4x105コロニー形成単位/mlを示すΨ−2クローンからのウィルスが、確立されたラット フィブロブラストセルライン 208F(Quade, Virology 98:461 (1979))に、ミヤノハラ(Miyanohara)らによってProc. Natl. Acad. Sci. USA (1988)に報告された方法で、感染させるために使われた。
(Adjustment of infectious retrovirus)
The infectious retrovirus is pLN. 8RNL was added to PA317 amphotropic producer cells (Miller et al., Mol. Cell. Biol. 6: 2895 (1986), provided by Dr. Miller, Fred Hutchinson Cancer Research Center) and calcium phosphate coprecipitation (Graham et al. al., Virology 52: 456 (1973)) using the medium of these cells to produce Ψ-2 ecotropic producer cells (Mann et al., Cell 33: 153 (1983)) with 4 μg / ml polybrane. (Sigma Chemical, St. Louis, Mo). A virus from a Ψ-2 clone showing the highest titer of 4 × 10 5 colony forming units / ml was introduced into the established rat fibroblast cell line 208F (Quade, Virology 98: 461 (1979)) by Proc by Miyanohara et al. Used to infect in the manner reported by Natl. Acad. Sci. USA (1988).

(NGF産生と分泌のアッセイ)
ネオマイシン類縁体G418を含む培地から選ばれた個々のネオマイシン抵抗性208Fコロニーは増殖され、2部位(ELISA)エンザイム イムノアッセイ(Korsching et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 80:3513-3516 (1983))によって、市販の試薬を製造業者(Boehringer Mannheim)のプロトコールに従って使用し、NGF産生と分泌がテストされた。最高レベルのNGFを産生するクローンは1mgの総細胞タンパク当り1.7ngのNGFを含んでおり、50pg/hr105細胞の速度で培地中にNGFを分泌した。このクローンによって分泌されるNGFは、pc12ラット好クローム性細胞腫(Greene, et al, Pro. Natl. Acad. Sci. USA 73:2424 (1976))からの軸索派生を誘導する活性によって決定されるように、生物学的に活性である。感染していない208F細胞は、対照的に、いずれのアッセイにおいても検出可能なレベルのNGFを産生しなかった。
(NGF production and secretion assay)
Individual neomycin resistant 208F colonies selected from media containing the neomycin analog G418 were grown and two-site (ELISA) enzyme immunoassay (Korsching et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 80: 3513- 3516 (1983)) tested NGF production and secretion using commercially available reagents according to the manufacturer's protocol (Boehringer Mannheim). Clone producing the highest levels of NGF includes a NGF of total cellular protein per 1.7ng of 1 mg, secreted NGF into the medium at a rate of 50 pg / HR10 5 cells. NGF secreted by this clone is determined by its activity inducing axonal derivation from pc12 rat chromocytoma (Greene, et al, Pro. Natl. Acad. Sci. USA 73: 2424 (1976)). As biologically active. Uninfected 208F cells, in contrast, did not produce detectable levels of NGF in either assay.

(卵管のフィンブリエの円蓋の切断)
卵管フィンブリエの円蓋の切断(axotomy)はGage et al., Brain Res. 268:27-37 (1983)及びNeuroscience 19(1) 241-255 (1986)に記載の方法で行われた。簡潔に記述すれば、実験開始時において体重200g−225gの雌の成人したSprague-Dawleyラット(Bantin and Kingman, San Francisco, CA)が使用された。動物はケタミン-キシラジン混合物(10μg/kg Ketalar, Parke-Davis AnnArbor, MIと5μg/kg Rompun, Hoechst, Frnnkfurt, W. Germany)を腹腔内に注射することによって麻酔された。偏側吸収病巣はGage et al, Brain Res. 268:27-37 (1983)に記載されているような方法で、帯状皮質を通した吸引と、卵管のフィンブリエ円蓋を片側だけ完全に切断し、そして、海馬及びその上に横たわる帯状皮質の背側の尖端を除去することによって作られ、海馬ターゲット上の部分的神経支配除去が行われた。個々の実験グループ中の全ての動物が同じ片側だけの吸引病巣を受けた。卵管フィンブリエ円蓋病巣は上記のようにして16匹のラットに作られた;8匹のラットは感染細胞の移植を受け、残る8匹のラットは感染していないコントロールのラットである。
(Cutting the oviduct's fimbriae cap)
Axotomy of oviductal fimbria was performed as described in Gage et al., Brain Res. 268: 27-37 (1983) and Neuroscience 19 (1) 241-255 (1986). Briefly, female adult Sprague-Dawley rats (Bantin and Kingman, San Francisco, Calif.) Weighing 200 g-225 g at the start of the experiment were used. The animals were anesthetized by intraperitoneal injection of a ketamine-xylazine mixture (10 μg / kg Ketalar, Parke-Davis AnnArbor, MI and 5 μg / kg Rompun, Hoechst, Frnnkfurt, W. Germany). Unabsorbed lesions were completely removed on one side of the tubal fimbriae by aspiration through the zonal cortex and the method described in Gage et al, Brain Res. 268: 27-37 (1983). And a partial denervation on the hippocampal target was made by removing the dorsal apex of the hippocampus and overlying cingulate cortex. All animals in each experimental group received the same unilateral suction lesion. Oviductal fimbriae lesions were made in 16 rats as described above; 8 rats were transplanted with infected cells and the remaining 8 rats were uninfected control rats.

フィブロネクチンで染まる部分はフィブロブラスト特異的マーカーであるが、両グループにおいて同程度の移植生存性を示すことが分かった(図13(a)、図13(b))。コリン作動性細胞体の生存率を評価するためのコリンアセチルトランスフェラーゼ(ChAT)に染まる部分は、感染細胞を移植された動物の内側隔壁の病巣部位にはコントロールの移植を受けた動物におけるよりも多くのニューロンが残っていることが分かった(図13(c)、図13(f))。   Although the portion stained with fibronectin is a fibroblast-specific marker, it was found that both groups showed similar transplant survival (FIGS. 13 (a) and 13 (b)). The amount of choline acetyltransferase (ChAT) stained to assess the survival rate of cholinergic cell bodies is greater in the lesion of the inner septum of the animal transplanted with the infected cells than in the animals that received the control transplant. These neurons were found to remain (FIGS. 13 (c) and 13 (f)).

レトロウィルスに感染した細胞(NGF分泌)とコントロールの208F細胞は0.05%トリプシンと1mMEDTAを含むダルベッコ(Dulbecco)のホスフェートバッファーセーライン(PBS)を使ってコンフルエントプレートから除去され、1mg/mlのMgClとCaCl2(complete PBS)及び5%ラットセーラムを使って抽出され、トリプシンは不活性化された。細胞は4℃で4分間1000×gで遠心分離によってペレット化され、完全PBSによって2回洗浄され、完全PBSに105cells/μlで再懸濁された。4μlの懸濁細胞はフリーハンドでハミルトンシリンジを使って動物の体腔と体腔と同側の側方脳室に注射された。1個のゲラチン泡は体腔の表面にそっと置かれ、動物は縫合された。
(免疫組織化学)外科的手術から2週間目にラットは潅流され、脳が取り出され、1夜間固定され、ホスフェートバッファーを含む30%スクロース中に24時間4℃で置かれた。40μm厚の部分は凍結スライドミクロトーム上で切断され、クリオプロテクタント(ホスフェートバッファーグリセロールとエチレングリコール)中ー20℃で保存された。すべての5番目の部分はフィブロブラスト生存率を評価するためにフィブロネクチンに対してポリクローナル抗体を使って標準的方法によって免疫組織化学的にラベルされた。コリンアセチルトランスフェラーゼに対するポリクローナル抗体(抗−ChAT 抗血清(antiserum))が作られ、コリン作動性細胞体の生存率がGage et al., J. of Comparative Neurol. 269:147-155に記載されたようにして評価された。組織部分はHsu et al., 29:1349-1353 (1981)とそこに引用された文献のアビジン−ビオチン(avidin-biotin)ラベル化法の変法に従って免疫組織学的にプロセスされた。この方法は以下のステップからなる:1)ChATの抗体またはコントロール抗体(即ち前免疫シーラムまたは吸収アンチシーラム)との1夜間インキュベーション。ChAT抗体は1%山羊シーラムと0.25%トリトンXー100を含む0.1Mトリスセーラインを使って1:1500に希釈された;2)1%山羊セーラムを含むトリスーセーラインで1:200に希釈されたビオチン化された山羊抗うさぎ抗体IgG(Vector Laboratories, Burlingame, CA)との1時間インキュベーション;3)1%山羊セーラムを含むトリスーセーラムで1:100に希釈されたABCコンプレックス(Vector Laboratories)との1時間インキュベーション;4)0.05%3、3’ジアミノベンジジン(DAB)と0.01%過酸化水素と0.1Mトリスバッファー中の0.04%塩化ニッケルで15分間処理。免疫学的にラベルされた組織部分はガラススライドに乗せられ、風乾され、パーマウントとガラスカバースリップで覆われた。セプタムで200μm隔てられたChATに染まる二つの部分はコリン作動性細胞生存率の程度を評価するために使われた。同側および反対側隔壁の全てのChAT陽性細胞はオリンパスQue−2イメージ分析システムを使って平面の面積に従って分類され、それぞれ数えられた。また組織はHerdreen et al., J. Histochem. 33:134-140 (1985)とそこに引用された文献の方法に従ってアセチルコリンエステラーゼに染色され、卵管フィンブリエ円蓋の切断が完全に行われたかどうかを評価された。
Retrovirus-infected cells (NGF secretion) and control 208F cells were removed from confluent plates using Dulbecco's phosphate buffer saline (PBS) containing 0.05% trypsin and 1 mM EDTA. Extraction was performed using MgCl and CaCl 2 (complete PBS) and 5% rat serum to inactivate trypsin. Cells were pelleted by centrifugation at 1000 × g for 4 minutes at 4 ° C., washed twice with complete PBS, and resuspended in complete PBS at 10 5 cells / μl. 4 μl of suspended cells were injected free of charge into the animal's body cavity and the lateral ventricle on the same side of the body cavity using a Hamilton syringe. A gelatin foam was gently placed on the surface of the body cavity and the animal was sutured.
(Immunohistochemistry) Two weeks after surgery, rats were perfused, brains were removed, fixed overnight and placed in 30% sucrose with phosphate buffer for 24 hours at 4 ° C. The 40 μm thick section was cut on a frozen slide microtome and stored at −20 ° C. in cryoprotectant (phosphate buffer glycerol and ethylene glycol). All fifth parts were immunohistochemically labeled by standard methods using polyclonal antibodies against fibronectin to assess fibroblast viability. A polyclonal antibody against choline acetyltransferase (anti-ChAT antiserum) was made and the viability of cholinergic cell bodies as described in Gage et al., J. of Comparative Neurol. 269: 147-155 It was evaluated. The tissue parts were processed immunohistologically according to a modification of the Havi et al., 29: 1349-1353 (1981) and the literature cited therein, avidin-biotin labeling. The method consists of the following steps: 1) overnight incubation with ChAT antibody or control antibody (ie preimmune or absorbed anti-serum). The ChAT antibody was diluted 1: 1500 using 0.1M Trissaline containing 1% goat sea ram and 0.25% Triton X-100; 2) 1: 1 hour incubation with biotinylated goat anti-rabbit antibody IgG (Vector Laboratories, Burlingame, Calif.) Diluted to 200; 3) ABC complex diluted 1: 100 with Trissarum containing 1% goat salem ( 1) incubation with Vector Laboratories); 4) treatment with 0.05% 3, 3 'diaminobenzidine (DAB), 0.01% hydrogen peroxide and 0.04% nickel chloride in 0.1M Tris buffer for 15 minutes . The immunologically labeled tissue portion was placed on a glass slide, air-dried, and covered with a parmount and a glass cover slip. Two parts stained with ChAT separated by 200 μm with a septum were used to assess the extent of cholinergic cell viability. All ChAT positive cells in the ipsilateral and contralateral septum were sorted according to the area of the plane using the Olympus Que-2 image analysis system and counted respectively. The tissue was also stained with acetylcholinesterase according to the method of Herdreen et al., J. Histochem. 33: 134-140 (1985) and the literature cited therein, and whether the tubal fimbriae cap was completely cut or not. Was evaluated.

ニューロンの生存率は定量され(図14)、何もしていない反対側のセプタムに比べて病巣のある側のセプタムにおける残っているコリン作動性細胞のパーセンテージとして表現される場合には、NGF分泌細胞を移植された動物の場合には92%であったが、コントロールの細胞を移植された動物の場合には49%しかなかった。コントロールグループの結果は、移植は受けなかったが病巣を持つ動物における以前の観察に相当するものであった(Gage et al., Neurosci. 8:2155 (1986); Williams et al., Proc. Natl. ACad. Sci. USA 83:9231 (1986); Kromer, Science 235:214 (1987); Gage et al., J. Comp. Neurol. 369:147 (1988))。   Neuronal viability is quantified (FIG. 14) and expressed as a percentage of cholinergic cells remaining in the septum on the lesioned side compared to the septum on the opposite side doing nothing, NGF secreting cells Was 92% in animals transplanted with, but only 49% in animals transplanted with control cells. The results of the control group corresponded to previous observations in animals that did not receive transplants but had lesions (Gage et al., Neurosci. 8: 2155 (1986); Williams et al., Proc. Natl ACad. Sci. USA 83: 9231 (1986); Kromer, Science 235: 214 (1987); Gage et al., J. Comp. Neurol. 369: 147 (1988)).

NGFグループにおけるChAT陽性細胞のパーセンテージの著しい増加に加えて、AChE陽性ファイバーと細胞の染色も増加していることが示された(図15)。最も際だった発見はセプタムの背側に偏った四分の一円における強力で急激な生長反応であり、移植細胞を含む腔と隣接する部分が最も強く染まることである(図15)。   In addition to a significant increase in the percentage of ChAT positive cells in the NGF group, it was shown that AChE positive fiber and cell staining also increased (FIG. 15). The most striking finding was a strong and rapid growth reaction in the quarter circle biased to the back of the septum, with the area adjacent to the cavity containing the transplanted cells being the most intensely stained (FIG. 15).

上記の結果はCNSに移植された細胞によるトランス遺伝子発現の容易さをものがたるものであり、また遺伝学的に修飾された細胞の移植によってもたらされた動物全体における表現型の矯正をはじめて示したものである。   The above results demonstrate the ease of transgene expression by cells transplanted into the CNS, and for the first time phenotypic correction in animals as a result of transplantation of genetically modified cells. It is shown.

[実験例III]
「パーキンソン病に感染したラットのCNSにL−ドーパを発現するように遺伝的に修飾した繊維芽細胞の移植」
この実験例は、ドナー細胞を遺伝的に修飾し、細胞をCNSに移植する現在の発明された方法が、パーキンソン病のラットのモデルのように、動物のモデルでの病気の症状を意味ありげに改善することが実証され、受け入れられてきた。
[Experimental Example III]
“Transplantation of fibroblasts genetically modified to express L-dopa in the CNS of rats infected with Parkinson's disease”
This example demonstrates that the presently invented method of genetically modifying donor cells and transplanting the cells into the CNS significantly implicated disease symptoms in animal models, such as the rat model of Parkinson's disease. It has been proven and accepted to improve.

この実験例で用いられた繊維芽細胞にL−ドーパを生産する能力を与える方法は、チロシン水酸化酵素(TH)に、カテコールアミン合成の反応速度を限定する段階である、チロシンがL−ドーパに転化する作用を触媒する能力があることに基づいている。THの補因子であるテトラヒドロビオプテリン(tetrahydrobiopterine)(H4−B)は、TH酵素活性を必要とする。脳はビオプテリンを高いレベルで保持しており、また繊維芽細胞はビオプテリンをH2−ビオプテリンに減少させるので、THは脳内に位置する繊維芽細胞に対し働きかけているようだ。 The method for imparting the ability to produce L-dopa to the fibroblasts used in this experimental example is the step of limiting the reaction rate of catecholamine synthesis to tyrosine hydroxylase (TH), and tyrosine to L-dopa. It is based on the ability to catalyze the action of conversion. The cofactor of TH, tetrahydrobiopterine (H 4 -B), requires TH enzyme activity. Brain holds biopterin in a high level, and fibroblasts biopterin H 2 - because it reduces the biopterin, TH seems encouraging to fibroblast cells located in the brain.

(レトロウイルスベクターpLThRNLの構築)
ベクターpLThRNLは、モロニー白血病ウイルス由来レトロウイルスベクターだが、5’LTR配列由来のチロシン水酸化酵素(TH)のラットcDNAを発現するように構築され、細胞内のRSVプロモーターの位置から転写されるネオマイオシン−耐性遺伝子を含んでいた。これら3種類のプラスミドからのフラグメント,pLRbL,pTH54,pLHRNLは、pLMTPLから一緒に結合された。プラスミドpLRbLは、(実験例IIに既に記述されたのと同様に)プラスミドpLMTPLを制限酵素Hind IIIとHpalで切断し、HPRT遺伝子を含むフラグメントを取り去ることによって得られた。残ったプラスミドDNAは,プラスミドpGEM1−4.5kb(pGEM1−4は、網膜芽腫遺伝子(Rb)をコードするDNAを、ウィスコンシン州マジソンのプロメガから入手したプラスミドpGEM1に挿入することで構築され、カリフォルニア州サンジエゴにあるカリフォルニア大学のリー博士から提供を受けた。)をHind IIIとSca2の制限酵素で切断した後得られた3.5kbのフラグメントと結合された。結果的に得られたプラスミドはpLRbLと名付けられた。
(Construction of retroviral vector pLThRNL)
The vector pLThRNL is a retroviral vector derived from Moloney leukemia virus, but is constructed to express a rat cDNA of tyrosine hydroxylase (TH) derived from the 5 ′ LTR sequence and transcribed from the position of the intracellular RSV promoter. It contained a resistance gene. Fragments from these three plasmids, pLRbL, pTH54, and pLHRNL were joined together from pLMTPL. Plasmid pLRbL was obtained by cutting plasmid pLMTPL with restriction enzymes Hind III and Hpal (as already described in Experimental Example II) and removing the fragment containing the HPRT gene. The remaining plasmid DNA was constructed by inserting DNA encoding the retinoblastoma gene (Rb) into plasmid pGEM1 obtained from Promega, Madison, Wis. (Provided by Dr. Lee at the University of California, San Diego, USA). The resulting plasmid was named pLRbL.

ラットのTH cDNAを含む1688個のbpフラグメントは、プラスミドpTH54を制限酵素BamIIIとSph1で切断することで得られた(O'Malley, J. Neurosci. Res. 60:3-10 (1986), suppied by Dr. O'Malley, WashingtonUniversity, St. Louis, Mo)。   1688 bp fragments containing rat TH cDNA were obtained by digesting plasmid pTH54 with restriction enzymes BamIII and Sph1 (O'Malley, J. Neurosci. Res. 60: 3-10 (1986), suppied). by Dr. O'Malley, Washington University, St. Louis, Mo).

プラスミドpTH54とプラスミドpLRbL由来のフラグメントを、プラスミドpL2RNL(実験例Iに書かれている)から得られたCla1とSma1のフラグメントと結合させて、チロシン水酸化酵素をコードする遺伝子を運ぶウイルスを作るプロデューサー細胞にトランスフェクションするためにレトロウイルスのプロウイルスを含むベクターpLThRNLが得られた。pLThRNLの由来と円形制限酵素マップは、図17に示してある。   Producer producing a virus carrying the gene encoding tyrosine hydroxylase by ligating the fragments from plasmid pTH54 and plasmid pLRbL with the fragments of Cla1 and Sma1 obtained from plasmid pL2RNL (described in Experimental Example I) The vector pLThRNL containing the retroviral provirus was obtained for transfection into cells. The origin of pLThRNL and the circular restriction enzyme map are shown in FIG.

実験例IIに示されているようにヘルパー−フリーのレトロウイルスが作られ、レトロウイルスの感染がなされた。上のLThRNLプロウイルスを含むプラスミドDNAは、ここではリファランスで紹介するが、Wigler et al., Cell 11:223-232 (1977)によって書かれているように、ワシントン州シアトルにあるフレッド ハッチントン癌研究センターのミラーによって供給されるアンフォトロピックなPA317ヘルパー細胞株にCaPO4トランスフェクションされた。トランスフェクションして2日後、これらの細胞の培地は濾過され、エコトロピックΨ2ヘルパー細胞株(Miller et al., Mol. Cell. Biol. 6:2895-2902 (1986), supplied by Dr. Miller)に感染させるのに用いられた。最も高いレベルでTH活性を含み、最も多くのウイルス量(5×105/ml)を産生したG418−耐性Ψ2クローン(Ψ2/TH)を選んだ。不死化したラットの繊維芽細胞(208F)(Quade, Virology 98:461-465 (1979))が、Ψ2/THプロデューサー細胞によって作られたLThRNLウイルスの10-4以下の感染多重度(MOI)で感染した.G418耐性クローンはさらなる研究で確立された。全てのレトロウイルス感染は、4μg/mlのポリブレン(Sigma)存在下でなされた。細胞は、ネオマイシン−耐性遺伝子の発現ためにG−418が400μg/mlに増えることによって選び出した。 As shown in Experimental Example II, a helper-free retrovirus was produced and infected with the retrovirus. The plasmid DNA containing the above LThRNL provirus is introduced here by reference, but as described by Wigler et al., Cell 11: 223-232 (1977), Fred Hutchington Cancer Research in Seattle, Washington. CaPO 4 was transfected into the amphotropic PA317 helper cell line supplied by the center mirror. Two days after transfection, the media of these cells was filtered and transferred to the ecotropic Ψ2 helper cell line (Miller et al., Mol. Cell. Biol. 6: 2895-2902 (1986), supplied by Dr. Miller). Used to infect. The G418-resistant Ψ2 clone (Ψ2 / TH) was selected that contained TH activity at the highest level and produced the most viral load (5 × 10 5 / ml). Immortalized rat fibroblasts (208F) (Quade, Virology 98: 461-465 (1979)) have a multiplicity of infection (MOI) of 10-4 or less of the LThRNL virus produced by Ψ2 / TH producer cells. I was infected. G418 resistant clones were established in further studies. All retroviral infections were made in the presence of 4 μg / ml polybrene (Sigma). Cells were selected by increasing G-418 to 400 μg / ml for expression of the neomycin-resistance gene.

(チロシン水酸化酵素活性定量分析)
10cmのプレートにコンフルエントになった細胞を2回カルシウム・マグネシウムフリーのダルベルコの燐酸緩衝液(PBS)で洗い、その後、プレートから剥す。細胞を、氷冷し、酢酸でpH8.4に調整した0.15mlの50mMトリス/50mM ピロ燐酸ナトリウム/0.2% トリトン X−100でホモジェネートした。その後、2−4℃で15分関32000gで遠心分離した。その上澄みをTHと蛋白測定の両方に用いた。TH活性は、以前に記述された(Iuvone et al., J. Neurochem, 43:1359-1368 (1986))ように、14Cでラベルした20μMチロシン、1mM 6−メチル−5,6,7,8−テトラヒドロプテリン(6MPH4)(Calbiochem,カリフォルニア州のラ・ジョラ)マグンシウム燐酸緩衝液(pH6)を用いて、脱炭酸酵素共役反応で測定した。蛋白は、標準的な方法だがウシ血清アルブミンを用いてロウリー(Lowry)(J. Biol. Chem. 193:265 (1951))の方法で決定した。
(Quantitative analysis of tyrosine hydroxylase activity)
Cells confluent on 10 cm plates are washed twice with calcium / magnesium-free Dulberco's phosphate buffer (PBS) and then detached from the plates. Cells were homogenized with 0.15 ml of 50 mM Tris / 50 mM sodium pyrophosphate / 0.2% Triton X-100, ice-cooled and adjusted to pH 8.4 with acetic acid. Thereafter, the mixture was centrifuged at 32000 g for 15 minutes at 2-4 ° C. The supernatant was used for both TH and protein measurements. TH activity was determined as previously described (Iuvone et al., J. Neurochem, 43: 1359-1368 (1986)), 20 C tyrosine labeled with 14 C, 1 mM 6-methyl-5,6,7, Measurements were made by decarboxylase coupling reaction using 8-tetrahydropterin (6MPH4) (Calbiochem, La Jolla, Calif.) Magnesium phosphate buffer (pH 6). The protein was determined by the method of Lowry (J. Biol. Chem. 193: 265 (1951)) using bovine serum albumin although it was a standard method.

(カテコールアミンとその代謝産物の定量分析)
培養細胞は、(最終濃度が50nMになるように)アスコルビン酸を凍らせる前の細胞ペレットに添加することを除けば、チロシン水酸化酵素活性の定量分析のようにプレートから剥した。細胞はDMEに10%のウシ胎児血清を加えた培地で培養した。培養にはプレートから剥す16時間前から0.1mM 6MPH4を付加した。細胞は、250μlの5ng/mlの3,4−ジヒドロオキシベンジルアミン(DHBA)を含む0.1N HCl/0.1% メタ重亜硫酸ナトリウム/0.2% Na2 EDTA中でホモジェネートした。ドーパミン、ドーパ,3,4−ヒドロキシフェニル酢酸(DOPAC)、DHBA,3−メトキシ−4−ヒソロキシフェニルグリコール(MHPG)は、アルミナ吸収の上澄みから抽出され(Anton et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 138:360-375 (1962))、150μlの0.1N H3PO4で溶出した。それらは、Iovone et al., Brain Res. 418:314-324 (1987)に示されてるように、高濃度の硫酸オクチルナトリウム(0.45mM)と低いpH(2.8)を含むように調整した移動相を使う、電気化学的検出法であるHPLCによって解析した。ホモバニリック酸(HVA)はHPLCによって解析された。培地中のカテコールアミンと代謝産物の濃度もまた、別な方法であるHPLC−ECによって決定された。上述のアルミナ抽出液の手順は省略します。培地は、0.1過塩素酸/0.01M EDTAに調整され、沈澱する物質を除去し、HPLC−ECに直接用いることができるように10000gで10分間遠心分離された。この系において、2つの相は、0.137% SDSを含むpH3.2の0.1M燐酸緩衝液(緩衝液A)と40%エタノールを含むpH3.35の燐酸緩衝液(緩衝液B)から成り立っている。サンプルの複合体は、12分間緩衝液A100%の状態で溶出した後、緩衝液Bをリニアーな勾配で徐々に混合して、30分かけて緩衝液Bが100%の状態になるように溶出した。そのとき溶出液は、60mVの電圧をかけた16対の電量分析の電極の間を通過した。
(Quantitative analysis of catecholamines and their metabolites)
Cultured cells were detached from the plate as in quantitative analysis of tyrosine hydroxylase activity, except that ascorbic acid was added to the cell pellet before freezing (to a final concentration of 50 nM). The cells were cultured in a medium in which 10% fetal bovine serum was added to DME. To the culture, 0.1 mM 6MPH4 was added 16 hours before peeling from the plate. Cells were homogenized in 0.1N HCl / 0.1% sodium metabisulfite / 0.2% Na 2 EDTA containing 250 μl of 5 ng / ml 3,4-dihydroxybenzylamine (DHBA). Dopamine, dopa, 3,4-hydroxyphenylacetic acid (DOPAC), DHBA, 3-methoxy-4-histoxyphenylglycol (MHPG) are extracted from the supernatant of alumina absorption (Anton et al., J. Pharmacol. Exp Ther. 138: 360-375 (1962)), eluted with 150 μl of 0.1 NH 3 PO 4 . They are adjusted to contain high concentrations of sodium octyl sulfate (0.45 mM) and low pH (2.8) as shown in Iovone et al., Brain Res. 418: 314-324 (1987) The analysis was performed by HPLC, which is an electrochemical detection method using the prepared mobile phase. Homovanic acid (HVA) was analyzed by HPLC. The concentration of catecholamines and metabolites in the medium was also determined by another method, HPLC-EC. The above procedure for alumina extract is omitted. The medium was adjusted to 0.1 perchloric acid / 0.01 M EDTA to remove precipitated material and centrifuged at 10000 g for 10 minutes so that it could be used directly for HPLC-EC. In this system, the two phases consist of a pH 3.2 0.1 M phosphate buffer (buffer A) containing 0.137% SDS and a pH 3.35 phosphate buffer (buffer B) containing 40% ethanol. It is made up. The sample complex is eluted for 12 minutes in the state of buffer A 100%, and then buffer B is gradually mixed with a linear gradient to elute so that buffer B becomes 100% over 30 minutes. did. The eluate then passed between 16 pairs of coulometric electrodes with a voltage of 60 mV.

(パーキンソン病のラットモデル)
雌のスプラーグ−ドーレイ(Sprague-Dawley)ラットの前脳束中央(座標で言うところのAP=−4.4,ML=1.1,DV=7.5の位置)に生理食塩水12μlに対し2μgのアスコルビック酸 6−ヒドロキシドーパミン(6−OHDA)を片側注射した。作られた障害の完成は、10〜20日後転回行動を引き起こすアポモルフィン(apomorphine)の注射(0.1mg/kg、皮下注射)またはアンフェタミン(amphetamine)の注射(5mg/kg、皮下注射)で評価した(Ungerstedt and Arbuthnott, Brain Res. 24:485-493 (1970))。移植の前に、どの動物も少なくとも1日2回はアポモルフィンかアンフェタミンの判断基準である転回行動が確立していることを試験された。1分間に7回以上転回するようになった動物は(Schmidt et al., J. Neurochem. 38:737-748 (1982))、研究に用いられた(アポモルフィンを投与した後逆側に1分間当り少なくとも7回転回するものと、アンフェタミンを投与した後障害とは同じ側に1分間当り少なくとも7回転回するもの。アポモルフィンは19回、アンフェタミンは14回試験した。)。基準から後移植に平均転回数の変化は、4種類の動物グループで比較された。
(Parkinson's disease rat model)
At the center of the forebrain bundle of female Sprague-Dawley rats (AP = −4.4, ML = 1.1, DV = 7.5) in relation to 12 μl of physiological saline 2 μg of ascorbic acid 6-hydroxydopamine (6-OHDA) was injected unilaterally. Completion of the lesion created was assessed by injection of apomorphine (0.1 mg / kg, subcutaneous injection) or amphetamine (5 mg / kg, subcutaneous injection) that causes rolling behavior after 10-20 days. (Ungerstedt and Arbuthnott, Brain Res. 24: 485-493 (1970)). Prior to transplantation, each animal was tested for at least twice a day to establish a turning behavior that was a criterion for apomorphine or amphetamine. Animals that began to roll more than seven times per minute (Schmidt et al., J. Neurochem. 38: 737-748 (1982)) were used in the study (one minute on the reverse side after administration of apomorphine). And at least 7 turns per minute on the same side after administration of amphetamine, 19 times for apomorphine and 14 times for amphetamine). The change in average number of turns from baseline to post-transplant was compared in four animal groups.

(繊維芽細胞の移植)
10cmのプレートにコンフルエントになったTH感染した繊維芽細胞と感染していないものを0.05% トリプシンを含むPBSでトリプシン処理した後、トリプシンの活性を抑えたまま1mg/ml グルコース、0.1mg/mlMgCl2,0.1mg/ml CaCl2、そして5% ラット血清を含むPBSでピペッティングした。細胞を2回PBS中で1000gで遠心分離することで洗い、1μl中に80000個の密度になるようにPBS中に懸濁した。移植位置は転回非対称から回復する決定的だと思われるところだから(Herrera etal., Brain Res. 297:53-61 (1984); Dunnett et al., Scand. Suppl. 522:29-37 (1983))、懸濁した細胞を神経をまひさせた脳内の最前部のくちばし状部位(座標で言うところのAP=1.4、ML=2.0、DV=3.5−5.5からAP=2.5、ML=1.5,DV=3.5/4.5の位置)と後部に尾状部位(AP=0.4、ML=1.5、DV=3.5/4.5)の2、3箇所各々離れた位置に定位に注射した。どの位置にも1〜2mmの範囲に2回に分けて、トータルで4μl注射した。コントロールにあたる障害を受けた動物には感染していない繊維芽細胞を注射した。
(Transplantation of fibroblasts)
A 10 cm plate confluent with TH-infected fibroblasts and uninfected ones were trypsinized with PBS containing 0.05% trypsin, and then 1 mg / ml glucose, 0.1 mg while suppressing the activity of trypsin / Ml MgCl 2 , 0.1 mg / ml CaCl 2 , and 5% rat serum and pipetted with PBS. The cells were washed twice by centrifugation at 1000 g in PBS and suspended in PBS to a density of 80000 in 1 μl. Because the transplantation location seems to be crucial to recover from the rolling asymmetry (Herrera etal., Brain Res. 297: 53-61 (1984); Dunnett et al., Scand. Suppl. 522: 29-37 (1983) ), The foremost beak in the brain where the suspended cells are paralyzed (AP = 1.4, ML = 2.0 in terms of coordinates, DV = 3.5-5.5 to AP = 2.5, ML = 1.5, DV = 3.5 / 4.5 position) and caudate part (AP = 0.4, ML = 1.5, DV = 3.5 / 4. It was injected in a stereotaxic position at positions 2 and 3 away from 5). Each position was divided into 1 to 2 mm and divided into 2 times for a total injection of 4 μl. Unaffected fibroblasts were injected into the control affected animals.

(移植後の行動テスト)
移植したラットは移植後1〜2週間後転回非対称性を試験した。
(Post-transplant behavioral test)
The transplanted rats were tested for rolling asymmetry 1-2 weeks after transplantation.

(組織学的手法)
最終的な行動試験の後、ラットは麻酔をし、10%ホルマリンを噴霧した。脳は一夜かけて固定し、48時間30%サッカロース中に置き、フリージングミクロトームで切片(40μm)にした。それぞれの切片は、クレゾールバイオレット(cresyl violet)、フィブロネクチン(fibronectin)(FB)、THをポリクローナルアンチチロシン水酸化酵素抗体(Eugenetech、NJ)で染色した。手短に解説すると、切片は0.25% トリトン−Xを含むトリス緩衝液(TBS)(pH7.4)でリンスした。切片は24時間4℃で0.25% トリトン−Xと3%ヤギ血清を含むTBSに600分の一に希釈したウサギのチロシン水酸化酵素のポリクローナル抗体か、同じくTBSに2000分の一に希釈したポリクローナルアンチフィブロネクチンとインキュベートした。リンス後、切片は、1時間、0.25%トリトン−Xと1%ヤギ血清を含む0.1M TBSに200倍に希釈したビオチニレートされたヤギのアンチウサギIgG(ベクタスタイン(Vectastain)とインキュベートした。その後、0.25%トリトン−Xと1%ヤギ血清を含む0.1M TBSで何回かリンスした。切片は、それから、0.25%トリトン−Xと1%ヤギ血清を含む0.1M TBSで100倍に希釈されたアビジン(avidin)とビオチレートされたセイヨウワサビペルオキシダーゼ(peroxidase)(カリフォルニア州バーリンガムにあるベクター研究所のABCキットのベクタスタイン)の複合体と1時間室温でインキュベートし、その後リンスした。ペルオキシダーゼは、0.05% 3,3−ジアミノベンジンテトラヒドロキシクロライド(DAB)(ミズーリ州セントルイスにあるSigma化学より入手)、0.05% NiCl2、0.01% H22を含むTBS中で室温で15分反応させることによって目に見えるようになる。据え付けられた切片は、繊維芽細胞の積極的な移植の大きさと位置を評価された。
(Histological method)
After the final behavioral test, the rats were anesthetized and sprayed with 10% formalin. The brains were fixed overnight, placed in 30% sucrose for 48 hours and sectioned (40 μm) with a freezing microtome. Each section was stained with a polyclonal anti-tyrosine hydroxylase antibody (Eugenetech, NJ) of cresol violet, fibronectin (FB), and TH. Briefly, sections were rinsed with Tris buffer (TBS) (pH 7.4) containing 0.25% Triton-X. Sections were either rabbit polyclonal antibody of tyrosine hydroxylase diluted 1: 600 in TBS containing 0.25% Triton-X and 3% goat serum at 4 ° C for 24 hours, or diluted 1: 2000 in TBS. Incubated with polyclonal antifibronectin. After rinsing, the sections were incubated for 1 hour with biotinylated goat anti-rabbit IgG (Vectastain) diluted 200-fold in 0.1M TBS containing 0.25% Triton-X and 1% goat serum. Thereafter, it was rinsed several times with 0.1M TBS containing 0.25% Triton-X and 1% goat serum, and the sections were then 0.1M containing 0.25% Triton-X and 1% goat serum. Incubate for 1 hour at room temperature with a complex of avidin and biotinylated horseradish peroxidase (Vectorstein, Vector Laboratory ABC Kit, Burlingham, Calif.) Diluted 100-fold with TBS. Peroxidase was 0.05% 3,3-diaminobenzine tetrahydroxychloride DAB) (obtained from Sigma Chemical in St. Louis, MO), 0.05% NiCl 2, made visible by reacting at room temperature for 15 minutes in TBS containing 0.01% H 2 O 2. Installation The sections were evaluated for the size and location of active fibroblast transplants.

(高レベルにTHを発現する繊維芽細胞クローンの確立)
不滅化したラットの繊維芽細胞(208F)は、Ψ2/THプロデューサー細胞によって作られたLThRNLウイルスによって感染を受け、12個のG418耐性クローンが確立した。[表1]は、これら12個のG418耐性クローンのうちで最も高い活性を持つ3種類のTH活性と、Ψ2プロデューサー細胞株のTH活性を示している。
(Establishment of fibroblast clones that express TH at high levels)
Immortalized rat fibroblasts (208F) were infected by the LThRNL virus made by Ψ2 / TH producer cells and 12 G418 resistant clones were established. [Table 1] shows three TH activities having the highest activity among these 12 G418 resistant clones and the TH activity of the Ψ2 producer cell line.

Figure 2005239721
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最も高い活性を持つクローン(クローン 208F/TH−8と208F/TH−11)のTH活性は、ラットの線条体のTH活性のおよそ4分の1である。最も高い活性を有するクローン 208F/TH−8は、今後の研究に用いるために選択された。   The highest activity clones (clones 208F / TH-8 and 208F / TH-11) have TH activity approximately one-fourth that of rat striatal TH activity. The highest activity clone 208F / TH-8 was selected for use in future studies.

(THを発現する繊維芽細胞はL−ドーパを生産し、分泌する。)
THを発現する繊維芽細胞208F/TH−8とコントロールの208Fの細胞抽出液は、L−ドーパの定量に用いられた[表2]。6MPH4を添加した培地中で培養した208F/TH−8細胞のみがL−ドーパを生産した。コントロールの細胞はL−ドーパを検出できるほど生産しなかった。ドーパミンとその代謝産物であるDOPACとHVAは、208F/TH−8細胞と208Fコントロール細胞のどちらでも検出できなかった。
(Fibroblasts expressing TH produce and secrete L-dopa.)
Cell extracts of fibroblasts 208F / TH-8 expressing TH and control 208F were used for L-dopa quantification [Table 2]. Only 208F / TH-8 cells cultured in medium supplemented with 6MPH4 produced L-dopa. Control cells did not produce enough to detect L-dopa. Dopamine and its metabolites DOPAC and HVA could not be detected in either 208F / TH-8 cells or 208F control cells.

Figure 2005239721
Figure 2005239721

[表2]で示されるように、L−ドーパは、208F/TH−8細胞の培地中でも、コントロール208F培地中で63ng/h/106cells、TH感染した培地中で239ng/h/106cells検出された。208F/TH−8またはコントロールの繊維芽細胞に含まれるか放出されたL−ドーパ代謝産物は検出できないレベルではなかった。 As shown by Table 2], L-dopa, 208F / TH-8 in the cell culture medium, the control 208F media 63ng / h / 10 6 cells in, 239ng / h / 10 in medium TH-infected 6 cells were detected. There was no undetectable level of L-dopa metabolite contained or released in 208F / TH-8 or control fibroblasts.

(移植の組織学的試験)
移植した繊維芽細胞は、神経まひした尾状内の多くの位置の実質組織中で生き延びた。フィブロネクチンの積極的な移植で生き残るために、おおむね位置にかかわらず移植片が適当な大きさであることが必要らしい(図18(a)と(b))。シリンジ管でのフィブロネクチン染色という限定された条件に基づいても、生き延びることができなかったのは、31の移植例のうちわずか4例だけだった(図18(c)と(d))。移植片が生き延びることができなかったラットの行動のデータは、統計処理から除外された。繊維芽細胞のTH免疫活性は、インビトロでもインビボでも観察されなかった。
(Transplant histology)
The transplanted fibroblasts survived in the parenchyma in many locations within the paralyzed caudate. In order to survive the aggressive transplantation of fibronectin, it seems that the graft should be of an appropriate size regardless of the position (FIGS. 18 (a) and (b)). Based on the limited condition of fibronectin staining in syringe tubes, only 4 out of 31 transplants failed to survive (FIGS. 18 (c) and (d)). Behavioral data for rats whose grafts could not survive were excluded from statistical processing. Fibroblast TH immunoreactivity was not observed in vitro or in vivo.

(転回非対称性に対する移植効果)
薬物誘導による個々の動物の転回数を、移植前と移植後2週間の時点で比較した。アポモルフィンで試験したラットとアンフェタミンで試験したラットの間に相違はみられないので、それぞれの転回数を同じように扱うことにした。
(Transplantation effect on turning asymmetry)
The number of individual animal turnovers due to drug induction was compared before and 2 weeks after transplantation. Since there was no difference between rats tested with apomorphine and rats tested with amphetamine, we decided to treat each turn in the same way.

転回非対称性の改善は、移植位置に依存していた。尾状器官の尾状部位に繊維芽細胞移植片を持つラット(図19最上部)(AP=0〜0.4)には、転回行動にあまり変化が無かった。くちばし状部位の実質組織にTH感染し、生き延びている繊維芽細胞を持つラット(AP=1.4〜2.2)は、移植後2週間で平均33%薬物誘導による転回が減少した(図19最下部)。   The improvement in rolling asymmetry was dependent on the location of implantation. Rats with the fibroblast graft at the caudal site of the caudate organ (the top of FIG. 19) (AP = 0 to 0.4) had little change in the turning behavior. Rats (AP = 1.4-2.2) that had TH infection in the parenchymal parenchyma and had surviving fibroblasts (AP = 1.4-2.2) had an average of 33% reduction in drug-induced turnover two weeks after transplantation (FIG. 19 bottom).

これらの結果から、TH遺伝子をコードするラットcDNAは、繊維芽細胞に安定的に形質転換されるとき、機能のあるTH酵素活性を示したことがわかる。TH遺伝子を発現する繊維芽細胞は、インビトロでL−ドーパを生産し、分泌することができる。これらのドーパ生産性繊維芽細胞がくちばし状部位に移植されたとき、パーキンソン病のラットモデルの転回非対称性をかなり減少させた。コントロールの繊維芽細胞はインビトロでL−ドーパを余り生産せず、これらのラットの転回非対称性を減少させないことから、これらのドーパ生産性細胞がラットの転回非対称性を減少させる能力は、単に細胞内のTH遺伝子の存在に依存しなければならない。これらのデータは、少なくとも2週間の転回行動の効果を示している。   From these results, it can be seen that the rat cDNA encoding the TH gene exhibited functional TH enzyme activity when stably transformed into fibroblasts. Fibroblasts expressing the TH gene can produce and secrete L-dopa in vitro. When these dopa-producing fibroblasts were transplanted at the beak-like site, the rolling asymmetry of the rat model of Parkinson's disease was significantly reduced. Since the control fibroblasts do not produce much L-dopa in vitro and do not reduce the turning asymmetry of these rats, the ability of these dopa-producing cells to reduce the turning asymmetry of the rat is simply cell It must depend on the presence of the TH gene. These data show the effect of turning behavior for at least 2 weeks.

ドーパ生産性繊維芽細胞の転回行動に対する効果は、くちばし状部位の位置に依存している。胎児の神経をラットに移植する以前の研究データは、移植がくちばし状部位に行われたとき、転回非対称性が最も効率的に減少することを示している(Dunnett, 同上)。実験に用いられた繊維芽細胞は軸索を伸ばすことができないので、移植の位置は適切な移植位置決定にかなり依存する。   The effect of dopa-producing fibroblasts on the turning behavior depends on the position of the beak-like site. Data from previous studies of transplanting fetal nerves into rats have shown that the rotational asymmetry is most effectively reduced when the transplant is performed at the beak site (Dunnett, ibid.). Since the fibroblasts used in the experiment are unable to extend axons, the location of the transplant is highly dependent on proper transplant location.

ドーパ生産性繊維芽細胞が転回非対称性を減少させる正確なメカニズムは、決定されている。たぶん、ひとたびドーパが分泌されると、全身神経麻酔した動物体内でさえ、尾状部位のドーパ脱炭酸酵素活性が充分なまま残される(Lloyd etal., Science 170: 1212-1213 (1970); Hornykiewicz, British Med. J. 29:172-178 (1973))。その結果、L−ドーパが薬物誘導された転回行動を修整するドーパミンに変換される。これらのドーパ生産性細胞の活動に対するこの仮定のメカニズムは、パーキンソン病に対するL−ドーパの治療系の非常に確定した効果に一致するだろう(Calne, N. Eng. J. Med. 310:523-524 (1984))。これらのドーパ生産性繊維芽細胞は実質的にはL−ドーパの局所的に小さなポンプの役割を担う。   The exact mechanism by which dopa-producing fibroblasts reduce turning asymmetry has been determined. Perhaps once dopa is secreted, the dopa decarboxylase activity at the caudate site remains sufficient even in animals with general nerve anesthesia (Lloyd etal., Science 170: 1212-1213 (1970); Hornykiewicz , British Med. J. 29: 172-178 (1973)). As a result, L-dopa is converted to dopamine that modifies drug-induced turning behavior. This hypothetical mechanism for the activity of these dopa-producing cells would be consistent with the highly established effect of L-Dopa's therapeutic system on Parkinson's disease (Calne, N. Eng. J. Med. 310: 523- 524 (1984)). These dopa-producing fibroblasts essentially play the role of a locally small pump of L-dopa.

この実験例で示されているように、細胞をL−ドーパを生産するように修飾する能力は、パーキンソン病の移植治療にとって理想的な細胞を探す研究に発展している。TH遺伝子を発現するように修飾され、腫瘍に変化したり、他の疾病を引き起こすことなしに脳内に長く生き残ることができる細胞ならどんな細胞でも、用いられる可能性がある。これらの特殊に不死化したラットの繊維芽細胞は3カ月経っても腫瘍に変化することはなく、プライマリー繊維芽細胞やプライマリーグリア細胞のようなプライマリー細胞は、腫瘍化の傾向が理論的にも低く、ある実例では移植に好ましいとされている。付け加えると、自家組織移植のために患者自身のプライマリー細胞を利用して、移植による拒絶反応を減少させることができるだろう。しかし、この実験例で用いられた208F細胞のような不死化した細胞の利用は、たやすく利用されている、よく特性を知られている細胞をたくさん用意することが有利であることを示している。   As shown in this experimental example, the ability to modify cells to produce L-dopa has evolved into studies looking for ideal cells for Parkinson's disease transplantation therapy. Any cell that is modified to express the TH gene and can survive long in the brain without being transformed into a tumor or causing other illnesses may be used. These specially immortalized rat fibroblasts do not turn into tumors even after 3 months, and primary cells such as primary fibroblasts and primary glial cells have a theoretical tendency to become neoplastic. It is low and in some instances preferred for transplantation. In addition, the patient's own primary cells can be used for autologous tissue transplantation to reduce transplant rejection. However, the use of immortalized cells such as the 208F cells used in this experimental example shows that it is advantageous to prepare a large number of well-known and well-characterized cells. Yes.

これらの結果は、繊維芽細胞が通常神経によって与えられるような機能を与えることができるように遺伝学的に修飾されうること、それ故神経移植のために胎児の組織を利用する必要が無いことを示している。移植という物理的な治療法と遺伝子導入を組み合わせることが、CNS機能不全の処置に力強い方法となる。現在発明された方法は動物やヒトの脳内疾患の他のモデルの処置にも用いられるかも知れない。   These results indicate that fibroblasts can be genetically modified so that they can provide the functions normally given by nerves, and therefore there is no need to utilize fetal tissue for nerve transplantation Is shown. Combining physical therapy called transplantation and gene transfer is a powerful method for treating CNS dysfunction. The presently invented method may also be used to treat other models of animal and human brain disease.

[実験例IV]
「培養した自己のプライマリーの皮膚繊維芽細胞の移植」
前述のとおり、大脳内への移植の際の拒絶を最小限にし、プライマリーの繊維芽細胞などの自己の細胞を用いて腫瘍の形成を防ぐことは、確実な環境においては望ましいことである。この実験例において、プライマリーの繊維芽細胞は、細胞のインビトロおよびインビボにおける成長の評価、および移植細胞のドナー線条体への定着の評価によって、大脳内移植に対するこの細胞集団の評価をおこなった。
[Experimental Example IV]
"Transplantation of cultured autologous primary dermal fibroblasts"
As mentioned above, it is desirable in certain circumstances to minimize rejection during transplantation into the cerebrum and to prevent tumor formation using autologous cells such as primary fibroblasts. In this experimental example, primary fibroblasts evaluated this cell population for intracerebral transplantation by assessing the growth of cells in vitro and in vivo, and assessing colonization of transplanted cells into the donor striatum.

これらの実験において、培地内でのプライマリーの皮膚繊維芽細胞の成長速度が測定された。成長と培地内での細胞の特徴が、それらについての以下の移植を予言できるかどうかを決めるために,この成長型は、インビトロにおいて固定したラット−1繊維芽細胞のものと比較した。移植前に培地で細胞が受け得る継代接種の数や移植細胞の密度を含む、プライマリーの繊維芽細胞の生存に影響すると思われる変数もまた試験された。培養細胞への新たな遺伝物質の導入には、変更を受けた個体群の選択と拡張に対するいくつかの経路が要求されるため、前者の評価が重要となる。移植細胞の密度は、最適な移植サイズの決定に際し変更された。移植片の形態学的および神経化学的特徴付けもまた行われ、自己繊維芽細胞移植片とホスト線条体間の細胞相互作用が示された。   In these experiments, the growth rate of primary dermal fibroblasts in the medium was measured. This growth type was compared to that of rat-1 fibroblasts fixed in vitro in order to determine whether the growth and characteristics of the cells in the medium could predict the following transplantation for them. Variables that were likely to affect primary fibroblast survival were also tested, including the number of passages the cells could receive in the medium prior to transplantation and the density of transplanted cells. The introduction of new genetic material into cultured cells requires several pathways for selection and expansion of altered populations, so the former evaluation is important. The density of transplanted cells was changed in determining the optimal transplant size. Morphological and neurochemical characterization of the graft was also performed, indicating cell interactions between the autofibroblast graft and the host striatum.

皮膚バイオプシー(biopsies)は、23匹のメスのスプレージ−ドウレイ(Sprague-Dawley)ラット(200−250g)の腹部の壁(ventral abdominal wall)から採取した。各バイオプシーからの純粋な繊維芽細胞は通常の条件下で維持し、10%ウシ胎児血清を含んだDMEMを週に3度与えた。集合体に成長した繊維芽細胞を1:2に分割した。プライマリーの皮膚繊維芽細胞の成長速度はコールターカウンター(Coulter Counter)(Coulter Electronics Inc)を用いて決定した。これらの細胞の3部分からなる試料を毎日測定し、同条件下で成長させ採取した固定したラット−1繊維芽細胞のものと比較した。   Skin biopsies were collected from the ventral abdominal wall of 23 female Sprague-Dawley rats (200-250 g). Pure fibroblasts from each biopsy were maintained under normal conditions and given DMEM containing 10% fetal calf serum three times a week. Fibroblasts that grew into aggregates were split 1: 2. Primary dermal fibroblast growth rate was determined using a Coulter Counter (Coulter Electronics Inc). Three-part samples of these cells were measured daily and compared to those of fixed rat-1 fibroblasts grown and collected under the same conditions.

大脳内移植にとって、各動物からのプライマリーの皮膚繊維芽細胞は1回あるいは4回の継代接種を行った(継代接種1代から4代の間におよそ5回の細胞分裂が起こった)。これらの細胞は集合体に成長し休止状態において採取された。培養した繊維芽細胞は1mg/kgのMgCl2およびCaCl2と0.1%のグルコースを加えた移植用リン酸緩衝食塩水に懸濁した。懸濁液の密度は、104から105個の細胞/μlの範囲であった。その動物にケタミン−キシラジン(ketamine-xylazine)(10mg/kgのケタラール、パルケ−デイビス、アンアーバー、MI(Ketarar, Parke-Davis, Ann Arbor, MI);5mg/kgのランパン、ヘキスト、フランクフルト、ジャーマニー(Rumpun, Hoechst, Frankfurt, Germany);及び6mg/kgのアセプロマジンマレート、テクアメリカ(acepromazine maleate, TechAmerica))を血管内注入して麻酔がかけられ、フレームの定位置に置かれた。それぞれの動物には、それ自身の皮膚のバイオプシー(biopsies)から得られた培養された皮膚の繊維芽細胞の移植片が移植された。4個の細胞懸濁液(3μl/部位)の全てが、ハミルトンシリンジ(Hamilton syringe)に入っていて、2個の吻側と2個の尾側で線条体の定位に注入された。移植の後、3週間から8週間、その動物は生存した。 For intracerebral transplantation, primary dermal fibroblasts from each animal were inoculated once or four times (approximately 5 cell divisions occurred during the first to fourth passages). . These cells grew into aggregates and were harvested in a quiescent state. The cultured fibroblasts were suspended in phosphate buffered saline for transplantation supplemented with 1 mg / kg MgCl 2 and CaCl 2 and 0.1% glucose. The density of the suspension ranged from 10 4 to 10 5 cells / μl. Ketamine-xylazine (10 mg / kg Ketalar, Parke-Davis, Ann Arbor, MI); 5 mg / kg Lampang, Hoechst, Frankfurt, Jar Manny (Rumpun, Hoechst, Frankfurt, Germany); and 6 mg / kg acepromazine maleate, acepromazine maleate, TechAmerica) were anesthetized by intravascular injection and placed in place in the frame. Each animal was implanted with a cultured skin fibroblast graft obtained from its own skin biopsies. All four cell suspensions (3 μl / site) were in a Hamilton syringe and injected into the striatum stereotaxy with two rostral and two caudal sides. The animals survived 3 to 8 weeks after transplantation.

大脳内のプライマリー皮膚の生きている繊維芽細胞移植片を感染するパラメーターを評価するために、2種の実験が細胞の継代接種(n=12)及び細胞の密度(n=9)の結果を示すことができるように計画された。第1番目の実験では、3匹のラットのグループに、1代から4代の継代接種が行われた自己のプライマリー皮膚の繊維芽細胞(105個の細胞/μl)が注入された。これらの動物は手術を施された後、3週間から8週間で殺されて潅流された。第2番目の実験では3匹の動物のグループに、104、2.5×104、5.0×104、あるいは105個の細胞/μlの懸濁液が注入された。;継代接種(4代)の回数及び生存期間(8週間)は一定であった。 In order to evaluate the parameters for infecting primary fibroblast grafts in primary skin in the cerebrum, two experiments resulted in cell inoculation (n = 12) and cell density (n = 9). Planned to be able to show. In the first experiment, groups of 3 rats were injected with autologous primary skin fibroblasts (10 5 cells / μl) that had been inoculated from 1 to 4 passages. These animals were sacrificed and perfused 3-8 weeks after surgery. In the second experiment, groups of 3 animals were injected with a suspension of 10 4 , 2.5 × 10 4 , 5.0 × 10 4 , or 10 5 cells / μl. The number of passages (4th generation) and survival (8 weeks) were constant.

(組織の準備と組織学)
光学顕微鏡を用いるために、動物に対し4%パラホルムアルデヒドを含んだリン酸緩衝液(pH7.3)を心臓を通して潅流させた。脳を取り出し、一晩固定し、30%スクロースの中に3日放置した。線条体の通った頭頂部分は凍らせたミクロトームの上で40μmの厚さに切り出し凍結防止剤の中へ集めた。一続きの切断片はクレジルバイオレットにより着色した。残りの切断片はフィブロネクチン、膠繊維酸性蛋白(GFAP)、および小膠細胞および/またはマクロファージの免疫組織化学的検出のため3つの組に分けられた。この切断片は内生ペルオキシダーゼ活性を食い止めるため、初めに0.6%過酸化水素を含むトリス緩衝液(pH7.4)中で30分間処理した。切断片は緩衝液で洗浄し、ウサギの抗−ヒト繊維芽細胞免疫グロブリン(IgG)(1:2000に希釈)またはウサギの抗−ヒトGFAPIgG(1:1000に希釈)中で、3%標準ヤギ血清および0.25%トリトン−Xとともにトリス緩衝液中において室温で一晩培養した。つぎにこれらを緩衝液ですすぎ、ビオチン化されたヤギの抗−ウサギIgG(1:250に希釈)中で1時間培養した。さらに洗浄後、それらをアビジン−ビオチン複合体(Vector Laboratories)中で1時間培養し、洗浄した。これらを0.025%ジアミノベンジジン(DAB)テトラヒドロクロリド、0.5%ニッケルクロリドおよび0.03%過酸化水素とともにトリス緩衝液中で5分間処理した。
(Organizational preparation and histology)
To use an optical microscope, animals were perfused with phosphate buffer (pH 7.3) containing 4% paraformaldehyde through the heart. The brain was removed, fixed overnight, and left in 30% sucrose for 3 days. The top of the head through which the striatum passed was cut into a thickness of 40 μm on a frozen microtome and collected in a cryoprotectant. A series of cut pieces was colored with cresyl violet. The remaining fragments were divided into three sets for immunohistochemical detection of fibronectin, glial fibrillary acidic protein (GFAP), and microglia and / or macrophages. This cut piece was first treated in Tris buffer (pH 7.4) containing 0.6% hydrogen peroxide for 30 minutes to stop endogenous peroxidase activity. The slices are washed with buffer and 3% standard goat in rabbit anti-human fibroblast immunoglobulin (IgG) (diluted 1: 2000) or rabbit anti-human GFAPIgG (diluted 1: 1000). Incubate overnight at room temperature in Tris buffer with serum and 0.25% Triton-X. They were then rinsed with buffer and incubated for 1 hour in biotinylated goat anti-rabbit IgG (diluted 1: 250). After further washing, they were cultured for 1 hour in an avidin-biotin complex (Vector Laboratories) and washed. These were treated with 0.025% diaminobenzidine (DAB) tetrahydrochloride, 0.5% nickel chloride and 0.03% hydrogen peroxide in Tris buffer for 5 minutes.

反応性小膠細胞および/またはマクロファージの免疫組織化学的局在化はマウス モノクローナル抗体 MRC OX−42(Serotec)を用いて行われた。切断片は緩衝液で洗浄しMRC OX−42(10μl/mlの濃度で)、3%標準ウマ血清および0.25%トリトン−Xとともにトリス緩衝液中で室温で一晩培養した。これらを洗浄してビオチン化したウマ抗−マウスIgG(1:160に希釈)中で1時間培養した。切断片を洗浄しアビジン−ビオチン複合体中で培養し、再び洗浄しDAB溶液中で反応させた(前述のように)。免疫ペルオキシダーゼ反応の後すべての切断片をトリス緩衝液で、続いてリン酸緩衝液で洗浄した。これらはクロームアルム−ゼラチン(chrome alum-gelatin)を塗ったスライドに載せ、エタノールで脱水した後カバーグラスを装着した。   Immunohistochemical localization of reactive microglia and / or macrophages was performed using the mouse monoclonal antibody MRC OX-42 (Serotec). Slices were washed with buffer and incubated overnight at room temperature in Tris buffer with 3% standard horse serum and 0.25% Triton-X at a concentration of 10 μl / ml. These were washed and cultured in biotinylated horse anti-mouse IgG (1: 160 dilution) for 1 hour. The cut pieces were washed and cultured in avidin-biotin complex, washed again and reacted in DAB solution (as described above). After the immunoperoxidase reaction all the cut pieces were washed with Tris buffer followed by phosphate buffer. These were placed on a slide coated with chrome alum-gelatin, dehydrated with ethanol, and then covered with a cover glass.

電子顕微鏡を用いるために、動物(n=2、細胞密度研究から得られた)に対し、4%パラホルムアルデヒドおよび0.1%グルタルアルデヒドを含んだトリス緩衝液(pH7.4)を心臓を通して潅流させた。脳を取り出して3時間固定した後、線条体の通った頭頂部分をオックスフォードビブラトーメ(Oxford vibratome)上で50μmの厚さに切り出しトリス緩衝液中に集めた。切断片はフィブロネクチン(fibronectin)により免疫組織化学的に着色かまたは緩衝剤で処理した1%オスミウムテトラオキシド中で1時間固定した。後者の切断片をすすぎメタノールにより脱水し、プロピレンオキシド中で明確化し、ポリ/ベッド(Poly/Bed)およびアラルダイト(Araldite)の混合液中に固定した。移植片を評価するために、やや薄い切断片(1−2μm)を集めて1%トルイジンブルーで着色した。ごく薄い切断片はReichert Om U3超ミクロトーム上で切断し、銅のグリッド上に集めて酢酸ウラニルおよびクエン酸鉛で着色した。切断片はJEOL 100 CXII透過型電子顕微鏡で観察した。   To use an electron microscope, animals (n = 2, obtained from cell density studies) were perfused through the heart with Tris buffer (pH 7.4) containing 4% paraformaldehyde and 0.1% glutaraldehyde. I let you. The brain was removed and fixed for 3 hours, and the parietal portion through which the striatum passed was cut into a thickness of 50 μm on an Oxford vibratome and collected in a Tris buffer. The cut pieces were fixed in 1% osmium tetraoxide immunohistochemically colored with fibronectin or treated with buffer for 1 hour. The latter piece was dehydrated with rinse methanol, clarified in propylene oxide, and fixed in a poly / Bed and Araldite mixture. In order to evaluate the graft, a slightly thinner piece (1-2 μm) was collected and colored with 1% toluidine blue. Very thin cuts were cut on a Reichert Om U3 ultramicrotome, collected on a copper grid and colored with uranyl acetate and lead citrate. The cut piece was observed with a JEOL 100 CXII transmission electron microscope.

(移植片の分析)
フィブロネクチンは、通常ラットの脳においては検出されないため、繊維芽細胞移植片はフィブロネクチンで免疫組織化学的に着色された領域によって規定される。免疫反応性を示す切断片は、Cue−2画像分析システム(Olympus Corp)を用いて解析した。免疫着色はマニュアルに沿って追跡し(倍率(mag.)=4×)、移植片の領域は与えられた系列の中で各切断片について計算された。移植片の体積(mm3)はウィリンジ(Uylings)らによってこの系列から計算され(J. Neurosci. Meth. 18:18-37 (1986))この参考文献中に記述されている。尚この文献は参照としてここに組み入れられる。切断片は、電子顕微鏡で観察した試料と同様にクレジルバイオレット,GFAPおよびMRC OX−42で着色し、定量的に評価された。
(Graft analysis)
Since fibronectin is not normally detected in the rat brain, the fibroblast graft is defined by an area that is immunohistochemically colored with fibronectin. Slices showing immunoreactivity were analyzed using a Cue-2 image analysis system (Olympus Corp). The immunostaining was followed according to the manual (magnification (mag.) = 4 ×) and the area of the graft was calculated for each cut within a given series. Graft volume (mm 3 ) was calculated from this series by Uylings et al. (J. Neurosci. Meth. 18: 18-37 (1986)) and is described in this reference. This document is incorporated herein by reference. The cut piece was colored with cresyl violet, GFAP and MRC OX-42 in the same manner as the sample observed with an electron microscope, and quantitatively evaluated.

(ラット−1繊維芽細胞およびプライマリーの繊維芽細胞に対する成長曲線)
接触阻害を受けたと推定される固定された繊維芽細胞であるラット−1細胞の成長速度は、同様の条件下で培養されたプライマリーの繊維芽細胞のものと比較した。初めの1週間はいずれの細胞型の成長曲線も同様であったが、10日後には劇的に異なる成長様式が観察された(図20)。ラット−1細胞は一旦コンフルエントに到達した後も成長し続けたため、接触阻害されていないように思われた。一方、プライマリーの皮膚繊維芽細胞の成長は、細胞が一旦コンフルエントに到達した後は安定した。これらの成長の持続(ラット−1繊維芽細胞)対静止(プライマリーの皮膚繊維芽細胞)という様式は3週間継続した。
(Growth curves for rat-1 and primary fibroblasts)
The growth rate of rat-1 cells, fixed fibroblasts presumed to have undergone contact inhibition, was compared to that of primary fibroblasts cultured under similar conditions. The growth curve for all cell types was similar for the first week, but dramatically different growth patterns were observed after 10 days (FIG. 20). Rat-1 cells seemed not contact-inhibited because they continued to grow once they reached confluence. On the other hand, the growth of primary skin fibroblasts was stable once the cells reached confluence. These modes of sustained growth (rat-1 fibroblasts) versus quiescence (primary skin fibroblasts) continued for 3 weeks.

(細胞の継代接種)
線条体におけるプライマリーの繊維芽細胞の大きさに影響を与えると思われるパラメーターは、移植に先立って行われたインビトロでの継代接種の数である。この研究では、移植片の細胞の密度は一定で1μlあたり105個である。繊維芽細胞の懸濁液を注入された6匹の動物は、培地において1度の継代接種そ受け、繊維芽細胞の注入を受けた他の6匹の動物は4度の継代接種そ受けた。各グループからの3匹の動物は殺され、移植を受けた後3ないし8週間潅流した。2−ファクターANOVAは継代接種1回および4回の移植片の体積の違いを評価するために移植後3ないし8週間に渡って使用した(図21)。フィブロネクチン免疫着色により決定した移植片の体積は、移植に先立って行われた培地上での継代接種の回数の関数として異ならなかった(1対4)。脳へ移植した培養自己繊維芽細胞は、腫瘍を形成したり衰退および死滅することはないことも明かであった。実際、移植片の大きさはインビボで3週間および8週間生存したものでは明らかに違いは見られなかった。
(Cell passage inoculation)
A parameter that appears to affect the size of primary fibroblasts in the striatum is the number of in vitro passages performed prior to transplantation. In this study, the cell density of the graft is constant and 10 5 per μl. Six animals infused with the fibroblast suspension received one passage in the medium and the other six animals that received the fibroblast inoculation received four passages. I received it. Three animals from each group were killed and perfused for 3-8 weeks after receiving the transplant. 2-Factor ANOVA was used over 3 to 8 weeks after transplantation to assess the difference in volume of the first and fourth passages (FIG. 21). Graft volume determined by fibronectin immunostaining did not differ as a function of the number of passages on the medium performed prior to transplantation (1: 4). It was also clear that cultured autologous fibroblasts transplanted into the brain did not form tumors or decline and die. In fact, the size of the grafts clearly did not differ between those that survived 3 and 8 weeks in vivo.

(細胞の密度)
測定された、移植片の大きさのもう一つのパラメーターは、線条体に移植した細胞の密度である。4つの密度(1μlあたり104、2.5×104、5.0×104または105個)が評価され、移植片の体積はフィブロネクチンを用いて免疫組織化学的に決定された。大脳内への移植のための繊維芽細胞は培地での4回の継代接種の後に採取され、動物は移植から8週間後に殺した.2−ファクターANOVAを用いて、4つのグループの間で移植片の体積の明かな違いが観察された;高い細胞密度の懸濁移植片のほうが低い細胞密度のものより大きい移植片を産生した(図22)。これより、移植片の体積と移植細胞の密度との関係は明らかである。
(Cell density)
Another parameter of graft size measured is the density of cells transplanted into the striatum. Four densities (10 4 , 2.5 × 10 4 , 5.0 × 10 4 or 10 5 per μl) were evaluated and the volume of the graft was determined immunohistochemically using fibronectin. Fibroblasts for transplantation into the cerebrum were harvested after 4 passages in culture and the animals were killed 8 weeks after transplantation. Using 2-factor ANOVA, a clear difference in graft volume was observed between the four groups; high cell density suspension grafts produced larger grafts with lower cell density ( FIG. 22). From this, the relationship between the volume of the graft and the density of the transplanted cells is clear.

(組織学)
構造的に関連した糖蛋白の仲間であるフィブロネクチンによる免疫着色は、大脳内移植の大きさと範囲を示した。3週間目に線条体の神経網(neuropil)への幾分わずかの拡張をしめし、他方8週間後では移植片はより縮小し突起が少なくなった様子であった(図23)。しかしながらフィブロネクチンによる免疫着色は、移植片の内部や近くの個々の繊維芽細胞や他の細胞成分を分離することができなかった。クレジルバイオレットによる着色では、繊維芽細胞に特徴的な長い核が移植片において観察された(図24(a)、(b))。移植片を通っている血管も見られ、残骸が含まれている(debris-filled)細胞が中心部に優先的に存在していた。GFAPにより免疫組織化学的に着色された星状細胞は、3週間目では移植片を囲むホスト線条体中で顕著であったが、移植片内の免疫着色は希薄であった。GFAP−免疫反応作用は、8週間目の移植片の内部および周囲の両方で観察された(図24(c)、(d))。MRC OX−42免疫反応性によって視覚化した反応性の小膠細胞および/またはマクロファージは、3週目では移植片を取り囲んでいたが、8週目では勢力が衰え、より変異していた(図24(e)、(f))。
(Histology)
Immunostaining with fibronectin, a structurally related glycoprotein family, showed the size and extent of intracerebral transplantation. At 3 weeks, the striatum was somewhat slightly expanded into the neuroropil, while after 8 weeks the graft appeared to shrink more and have fewer protrusions (FIG. 23). However, immunostaining with fibronectin failed to separate individual fibroblasts and other cellular components in and near the graft. In coloring with cresyl violet, long nuclei characteristic of fibroblasts were observed in the graft (FIGS. 24 (a) and (b)). There were also blood vessels passing through the graft, with cells debris-filled preferentially in the center. Astrocytes stained immunohistochemically with GFAP were prominent in the host striatum surrounding the graft at 3 weeks, but immunostaining within the graft was dilute. GFAP-immunoreactive effects were observed both inside and around the 8 week implant (FIGS. 24 (c), (d)). Reactive microglia and / or macrophages visualized by MRC OX-42 immunoreactivity surrounded the graft at 3 weeks, but declined and became more mutated at 8 weeks (Fig. 24 (e), (f)).

(原形質超微細構造)
移植後8週目におけるプライマリーの繊維芽細胞自己移植片の構造組織化は電子顕微鏡レベルで調査された。移植片の最も顕著な特徴は、多量の繊維芽細胞およびコラーゲンの存在である。繊維芽細胞はしばしば凝集している楕円の核をもっていた;核小体はめったに観測されなかった(図25(a)、(b))。これらの細胞の細胞質は内部原形質の粗い網状組織、長く延びたミトコンドリア、および分泌性小胞をふくんでいた。少量のゴルジ体は明らかであった。移植片の至るところで見られた細長い繊維芽細胞の突起は、内部原形質の粗い網状組織と分泌性小胞をもまた含んでいた(図25(c))。繊維芽細胞体とその突起をコラーゲンがびっしりと取り囲んでいた。繊維芽細胞とコラーゲンのいずれもが、線条体神経網においては観察されなかった。移植片の細胞外基質中において、コラーゲンの束の間を通って、肥大した星状細胞が拡張するのが観察された;星状細胞の細胞体は繊維芽細胞移植組織の中には見られなかった(図26(a))。移植片の食細胞の形態学は変わりやすい;サイトプラズマはわずかな細胞小器官をもち、大抵は電子の詰まった小片で満たされている(図26(b))。これらの細胞の核は不規則で、染色質はしばしば核の包膜に凝集している。移植して8週間後、移植片の周辺および内部にわずかのリンパ球もまた観測された。
(Plasma ultrastructure)
The structural organization of primary fibroblast autografts at 8 weeks after transplantation was investigated at the electron microscope level. The most prominent feature of the graft is the presence of large amounts of fibroblasts and collagen. Fibroblasts had elliptical nuclei that were often aggregated; nucleoli were rarely observed (FIGS. 25 (a), (b)). The cytoplasm of these cells included a rough inner protoplasmic network, elongated mitochondria, and secretory vesicles. A small amount of Golgi was evident. The elongated fibroblast protrusions seen throughout the graft also contained a coarse inner protoplasmic network and secretory vesicles (FIG. 25 (c)). Collagen surrounded the fibroblast body and its protrusions. Neither fibroblasts nor collagen was observed in the striatum nerve network. In the extracellular matrix of the graft, it was observed that enlarged astrocytes expanded between the bundles of collagen; the astrocyte cell body was not found in the fibroblast transplanted tissue. (FIG. 26 (a)). The morphology of the phagocytic cells in the graft is variable; the cytoplasm has few organelles and is mostly filled with small pieces of electrons (FIG. 26 (b)). The nuclei of these cells are irregular and the chromatin often aggregates in the nuclear envelope. Eight weeks after transplantation, few lymphocytes were also observed around and inside the graft.

プライマリーの繊維芽細胞の他の著しい特徴は、連続型毛細管の存在であった;管くうの内皮の内面は連続しており、穿孔(fenestrations)は明確ではなかった(図27(a))。これらの管を囲んでいる基底層が存在していた。管腔を取り囲んでいる内皮細胞は、核膜内で凝縮した染色質をもつ核をもっていた。内皮細胞の管状および非管状双方の原形質膜における多くの小嚢の陥入は明らかで、細胞質中の小嚢もどうように明確だった(図27(b))。細胞間接合は内皮細胞間の極近接した部位で観察された(図27(c))。コラーゲンおよび/または反応性星状細胞は、移植片の毛細管と近く結合していた。毛細管に近接したこれらの反応生星状細胞の性質は、単繊維で満たされ正常な大脳の管を包むこれらの無髄神経の末端球(endfeet)の星状細胞とは似ていなかった(図27(d))。ある毛細管はまた、管を完全に囲むいくつかの反応性の星状細胞の突起をもっていた;内皮と星状細胞の間の空間には通常コラーゲンが存在し、その大きさは変化した。   Another significant feature of the primary fibroblasts was the presence of continuous capillaries; the inner surface of the endothelium of the tubule was continuous and the fenestrations were not clear (FIG. 27 (a)). There was a basal layer surrounding these tubes. Endothelial cells surrounding the lumen had nuclei with chromatin condensed in the nuclear envelope. Many vesicle invades in both the tubular and non-tubular plasma membranes of endothelial cells were evident, and how vesicles in the cytoplasm were also evident (FIG. 27 (b)). Intercellular junctions were observed at sites in close proximity between endothelial cells (FIG. 27 (c)). Collagen and / or reactive astrocytes were closely associated with the graft capillaries. The nature of these reactive living astrocytes in proximity to the capillaries did not resemble those of amyelinated endfeet astrocytes filled with monofilaments and enclosing normal cerebral ducts (Fig. 27 (d)). Some capillaries also had several reactive astrocyte protrusions that completely enclose the tube; the space between the endothelium and the astrocytes usually had collagen, and its size changed.

プライマリーの繊維芽細胞は、一度それら同士が接触してコンフルエントに達すると増殖を停止した。このことはインビトロでの接触阻害を示している。ここに示したように線条体への移植後、プライマリーの皮膚繊維芽細胞の移植片の体積は3ないし8週間のあいだ一定であった;これより腫瘍形成や死滅といった傾向はインビボでのプライマリーの皮膚繊維芽細胞では特徴的ではなかった。たとえば接触阻害といった培地におけるプライマリーの繊維芽細胞の特徴は、CNSへ移植後の移植片の成長および生存に反映されているであろう。この研究論文からのデータはまた、細胞懸濁液の密度がプライマリーの皮膚繊維芽細胞の移植片の大きさを決定するもう一つの因子であることを示している:高密度の細胞懸濁液は低密度のものより大きな移植片を産生する。移植に先立って行われた培地での細胞継代接種の数と移植後の期間は移植片の大きさに影響する因子とは思われない。   Primary fibroblasts stopped growing once they reached contact and reached confluence. This indicates contact inhibition in vitro. As shown here, after transplantation into the striatum, the volume of primary dermal fibroblast grafts remained constant for 3 to 8 weeks; Of dermal fibroblasts was not characteristic. Characteristics of primary fibroblasts in the medium, such as contact inhibition, may be reflected in graft growth and survival after transplantation into the CNS. Data from this research paper also show that cell suspension density is another factor that determines the size of primary skin fibroblast grafts: dense cell suspensions Produces larger grafts than those of low density. The number of cell passages in the medium performed prior to transplantation and the period after transplantation do not appear to be a factor influencing the size of the graft.

プライマリーの皮膚繊維芽細胞を移植に用いるもう一つの利点は、自己細胞の免疫拒絶反応の可能性を低減できることである。同種移植片に対する免疫学的応答は、特に208F繊維芽細胞において、移植後の細胞を死滅させる一つの要因であろう。この実験例では、皮膚バイオプシーからの繊維芽細胞は培養条件下で育てられドナーの線条体へ移植された。この実験例では皮膚バイオプシーからの繊維芽細胞は培養条件下で育てられドナー線条体に移植された。繊維芽細胞を線条体に定位に設置した後、血液−脳関門が破壊されリンパ球を含んだいくつかの細胞個体群が傷ついた部位から侵入する。移植片の近くにリンパ球が存在するにもかかわらずこれらの自己細胞に対する免疫反応は最小限であるように見えた。それゆえ、プライマリーの繊維芽細胞の組織適合性はまたインビボでの移植片の生存を促進するであろう。   Another advantage of using primary skin fibroblasts for transplantation is that the potential for autoimmune rejection of autologous cells can be reduced. The immunological response to allografts may be one factor that kills cells after transplantation, especially in 208F fibroblasts. In this example, fibroblasts from skin biopsy were grown under culture conditions and transplanted into the donor striatum. In this experimental example, fibroblasts from skin biopsy were grown under culture conditions and transplanted into donor striatum. After fibroblasts are placed in the striatum, the blood-brain barrier is broken and several cell populations containing lymphocytes enter from the damaged site. Despite the presence of lymphocytes near the graft, the immune response against these autologous cells appeared to be minimal. Thus, the histocompatibility of primary fibroblasts will also promote graft survival in vivo.

この実験例は成長したラットCNSプライマリーの皮膚繊維芽細胞の生存の維持の直接の証拠を提供する。原形質超微細構造の分析はこれらの移植片が他の細胞個体群(たとえば食細胞やリンパ球など)に加えて、はじめは繊維芽細胞とコラーゲンから構成されていることを示している。線条細胞に移植して8週間後の繊維芽細胞の形態学的特徴は、皮膚において通常見られるものと同じであり、凝集した染色質をもつ楕円の核、延びたミトコンドリアおよび2、3のゴルジ体をもつ。サイトプラズマと繊維芽細胞の突起との内部における、内部原形質の網状組織や分泌性小嚢の存在は、活発なプロテインの産生を強く示唆している。さらに、おびただしいフィブロネクチンによる免疫着色とコラーゲンの存在は、移植片において繊維芽細胞が2つの異なる細胞産生物を合成していることの証拠を提供している。コラーゲンが産生されているにもかかわらず、移植後3ないし8週間にわたりほぼ同じ大きさを保ち続ける。この観察結果に対する1つのもっともらしい説明は、培養繊維芽細胞はコラーゲン分解酵素(コラーゲナーゼ)を産生することが知られており(Millis et al., Exp. Geront. 24:559-575 (1989))それゆえ移植片中において繊維芽細胞がコラーゲンの産生および抑制のレベルを調節しているかも知れない。光学および電子顕微鏡の観察結果からラットの線条体へ移植したプライマリーの繊維芽細胞はその形態学的特徴を維持し、コラーゲンとフィブロネクチンとを産生、分泌し、8週間まで生き延びることが結論された。生存細胞の総数あるいは生き残った細胞の比率は決定されなかったが、移植後8週間では移植片において高い比率で細胞が生存している見込みは少ない。繊維芽細胞成長因子(FGF)などの栄養物質はラットCNS中へ移植したプライマリーの皮膚繊維芽細胞の生存率を増加させるであろう。   This experimental example provides direct evidence for maintaining survival of grown rat CNS primary dermal fibroblasts. Analysis of protoplasmic ultrastructure indicates that these grafts are initially composed of fibroblasts and collagen in addition to other cell populations (eg, phagocytic cells and lymphocytes). The morphological characteristics of fibroblasts 8 weeks after transplantation into striatal cells are the same as those normally found in the skin, with an elliptical nucleus with aggregated chromatin, elongated mitochondria and a few Has a Golgi apparatus. The presence of internal protoplasmic networks and secretory vesicles within the cytoplasm and fibroblast projections strongly suggests active protein production. Furthermore, the immense staining with fibronectin and the presence of collagen provide evidence that fibroblasts synthesize two different cell products in the graft. Despite the production of collagen, it remains approximately the same size for 3 to 8 weeks after transplantation. One plausible explanation for this observation is that cultured fibroblasts are known to produce collagenase (Millis et al., Exp. Geront. 24: 559-575 (1989) Therefore, fibroblasts may regulate the level of collagen production and suppression in the graft. Optical and electron microscopic observations concluded that primary fibroblasts transplanted into rat striatum maintain their morphological characteristics, produce and secrete collagen and fibronectin, and survive for up to 8 weeks. . Although the total number of viable cells or the proportion of surviving cells was not determined, there is little chance that cells will survive at a high rate in the graft 8 weeks after transplantation. Nutrients such as fibroblast growth factor (FGF) will increase the viability of primary skin fibroblasts transplanted into the rat CNS.

(ホスト−移植片相互作用)
培養した自己の繊維芽細胞の移植の重要な問題は、これらの移植片がホストの神経系に結合するかどうかである。ラットの線条体に培養したプライマリーの皮膚繊維芽細胞を移植した後、ホストと移植片との動的相互作用による3つの顕著な細胞の事象が観察された。これらは一時的な出来事で、以下のように起こった;1)活性化、および移植片への小膠細胞および/あるいはマクロファージの移動;2)新血管新生;3)星状細胞突起の肥大および移植片への侵入。血液−脳関門の傷への浸み込みにおけるCNSへの初期応答の以前の調査のデータに基づいて、ここに記述したモデル系はここに組み入れられる。単核食細胞はCNSの中で傷に対して最初に応答した細胞であることが示されている(Imamoto and Leblond,J.Comp.Neurol.174:225-280(1977))。マクロファージ、小膠細胞および顆粒性白血球は、ヒトおよびマウスの補体型3(Robinson et al., Immunol. 57:239-247 (1986))のラット相同物を認識するMRC OX−42を用いて免疫組織化学的に示されるであろう。ここに示した結果は、ここに示した結果は、OX−42免疫応答性を保持した細胞は、3ないし8週間後に移植片の周辺に存在していることを示している。8週間目の組織の電子顕微鏡による調査は、移植片と無傷の神経網との間の境界領域での食細胞の存在を確実にし、またこれらの細胞はOX−42により免疫組織化学的に着色されているだろう。食細胞はまた、移植細胞中至るところに存在するが、移植片自身の内部ではOX−42免疫反応性は明らかではなかった。それゆえ非免疫反応性食細胞は他の細胞個体群あるいはマクロファージ、小膠細胞および補体の欠如した顆粒性白血球を構成する。細胞は傷ついた部位に移動し、移植片に侵入する。
(Host-graft interaction)
An important issue for transplantation of cultured autologous fibroblasts is whether these grafts bind to the host nervous system. After transplanting cultured primary dermal fibroblasts into rat striatum, three prominent cellular events were observed due to the dynamic interaction between the host and the graft. These were transient events that occurred as follows: 1) activation and migration of microglia and / or macrophages to the graft; 2) neovascularization; 3) hypertrophy of astrocytes and Invasion into the graft. Based on data from previous studies of the initial response to the CNS in the penetration of blood-brain barrier wounds, the model system described here is incorporated herein. Mononuclear phagocytes have been shown to be the first cells to respond to wounds in the CNS (Imamoto and Leblond, J. Comp. Neurol. 174: 225-280 (1977)). Macrophages, microglia and granular leukocytes are immunized with MRC OX-42 which recognizes rat homologues of human and mouse complement type 3 (Robinson et al., Immunol. 57: 239-247 (1986)). Will be shown histochemically. The results presented here indicate that the cells that retained OX-42 immunoreactivity were present around the graft 3 to 8 weeks later. An electron microscopic examination of the tissue at 8 weeks ensured the presence of phagocytic cells in the border region between the graft and the intact neural network, and these cells were immunohistochemically stained with OX-42. Would have been. Phagocytic cells are also present throughout the transplanted cells, but OX-42 immunoreactivity was not evident within the graft itself. Non-immunoreactive phagocytes therefore constitute other cell populations or granular leukocytes lacking macrophages, microglia and complement. The cells move to the damaged site and enter the graft.

移植後の繊維芽細胞の運命を決定する重要なホスト−移植片細胞相互作用は、移植片の中への脈管系の構築である。移植片の中への脈管系の構築歯、ある部分、繊維芽細胞成長因子のような血管生成物質に依存している。移植された皮膚繊維芽細胞による繊維芽細胞成長因子の産生および放出は血管生成を促進する。移植片における新血管新生は、インターロイキン−1を産生および放出する反応性の小膠細胞およびマクロファージによっても促進される。   An important host-graft cell interaction that determines the fate of fibroblasts after transplantation is the construction of the vascular system into the graft. The vascular system builds into the graft and relies on angiogenic substances, such as parts, fibroblast growth factor. Production and release of fibroblast growth factor by transplanted dermal fibroblasts promotes angiogenesis. Neovascularization in the graft is also promoted by reactive microglia and macrophages that produce and release interleukin-1.

CNSへの管組織の移植は、新たな毛細管の生成について周囲のホスト組織に完全に依存する。皮膚繊維芽細胞移植片の内部の毛細管は、一続きの管くうを形成しまた細胞が並列に位置した部位の細胞間接合(必ずしも強い接合でない)を保持した窓のない内皮細胞からなりたっている;これらの管は結合および神経組織の双方で見つかる管を暗示している;しかしいくつかの特徴により移植片の毛細管は近接した線条体のそれと区別される。第一に、移植片内の内皮細胞は多くの細胞内小嚢と原形質膜への小嚢の陥入があり、他方神経毛細管では管くうおよび反管くう側でわずかの小嚢の陥入が認められた。第二に、移植片の管と会合した反応性星状細胞は、神経毛細管を取り囲んでいる無髄神経の末端球の星状細胞とは似ておらず、ここで前者の様子は線条で覆われ肥大していつも移植片の毛細管を包んでいるわけではない。第三に、内皮と、移植片の毛細管の反応性星状細胞の側面との間の管の近くの空間は変わりやすく、しばしば介在要素(コラーゲンを含む)が存在している。神経管は基底層を含むせまい管に近接した空間をもつ。   Transplantation of vascular tissue into the CNS depends entirely on the surrounding host tissue for the generation of new capillaries. The capillaries inside the dermal fibroblast graft consist of windowless endothelial cells that form a series of ducts and retain intercellular junctions (not necessarily strong junctions) where the cells are located in parallel. These tubes imply tubes found in both connective and neural tissue; however, several features distinguish the graft capillaries from those of the adjacent striatum. First, the endothelial cells in the graft have many intracellular vesicles and vesicle intrusions into the plasma membrane, whereas in neurocapillaries, there are few vesicle invades on the tubal and antitubular sides Was recognized. Secondly, the reactive astrocytes associated with the graft tubes do not resemble the astrocytes of the terminal spheres of unmyelinated nerves surrounding the nerve capillaries, where the former is a streak It is not always covered and enlarged and always wraps the capillaries of the graft. Third, the space near the tube between the endothelium and the side of the reactive astrocytes of the graft capillary is variable and often there are intervening elements (including collagen). The neural tube has a space close to the narrow canal including the basal layer.

線条神経網とプライマリーの繊維芽細胞の間で観察された3つ目の相互作用は自家移植片への星状細胞の応答性であった。大脳内移植はふつう、反応性星状細胞の突起の移動および/あるいは膠の境界膜(limitans)の生成を含む膠反応を引き起こす。これらの研究は、GFAP−免疫反応性星状細胞ペルカルヤ(perkaraya)は、3および8週間の移植片の周囲に多く存在し、免疫反応性突起は8週間目の移植片の内部で見つかった。原形質超微細構造のデータは後者の観察を確証し、反応性星状細胞の突起は移植片の至るところに存在するが細胞本体は移植片自身の外部に残ったままであることを示している。本研究および他の研究で観察された星状細胞の応答は、ある部分傷ついた部位の近くに存在する反応性小膠細胞およびマクロファージ(これらの細胞はインビトロでインターロイキン−1を産生し放出することがしられている)の存在のためであろう。   The third interaction observed between the striatum neural network and primary fibroblasts was astrocyte responsiveness to autografts. Intracerebral transplantation usually causes a glial reaction that involves the migration of reactive astrocyte processes and / or the formation of glue limitans. In these studies, GFAP-immunoreactive astrocytes perkaraya were abundant around the 3 and 8 week grafts, and immunoreactive processes were found inside the 8 week grafts. Protoplasmic ultrastructural data confirms the latter observation and indicates that reactive astrocyte protrusions are present throughout the graft, but the cell body remains outside the graft itself. . The astrocyte response observed in this and other studies is that of reactive microglia and macrophages that are located near some partially injured sites (these cells produce and release interleukin-1 in vitro) It will be because of the existence).

これらの結果は、成長したラットのCNSへ移植した培養した繊維芽細胞の生存の直接の証拠を提示している。これらの移植片は線条体中に腫瘍を形成せず、起こり得る免疫学的応答はこれらの細胞の自己組織の特性のため細最小限のようにみえた。さらに、繊維芽細胞移植片は構造的にも機能的にもホスト脳に結合した。繊維芽細胞の成長したラットCNS細胞への構造的および機能的結合を示すホスト線条体と繊維芽細胞との間の動的相互作用は、移植片中の管系の構築、食細胞の移動、そして反応性星状細胞突起の移植片への浸入および肥大を含む。まとめとして、これらの特色は、プライマリーの繊維芽細胞は大脳への移植に対するふさわしいドナー細胞の候補者であり、それゆえ病気や損傷を受けたCNSの遺伝子治療のために遺伝子に変更を施した細胞として用いられるだろうことを示している。   These results provide direct evidence of the survival of cultured fibroblasts transplanted into the grown rat CNS. These grafts did not form tumors in the striatum and the possible immunological response appeared minimal due to the self-organizing properties of these cells. Furthermore, the fibroblast grafts were structurally and functionally bound to the host brain. Dynamic interaction between the host striatum and fibroblasts showing structural and functional binding of fibroblasts to grown rat CNS cells is responsible for the construction of the tubule system in the graft, phagocytic cell migration And invasion and hypertrophy of reactive astrocytes into the graft. In summary, these features are that primary fibroblasts are suitable donor cell candidates for transplantation into the cerebrum, and therefore cells that have undergone genetic modification for the treatment of diseased or damaged CNS. It will be used as

[実験例V]
「L−ドーパ産生プライマリー繊維芽細胞の移植」
この実験例は遺伝学的に修飾されたプライマリー繊維芽細胞が脳に移植された後長期間生き残ることを確かめるものである。上記の実験を発展させ、ラットTH遺伝子がフィッシャーラットの皮膚バイオプシーによって得られたプライマリー繊維芽細胞に挿入された。TH−含有プライマリー繊維芽細胞の生存率はフィッシャーラットの脳への移植後、黒質線条体経路の前6−OHDA病巣を使って二ヶ月間にわたって調べられた。さらに、移植された繊維芽細胞内TH−トランス遺伝子及びトランス遺伝子産物の存在が調べられた。最後に、遺伝学的に修飾された繊維芽細胞のインビボにおける延長された機能は、移植を受けたラットの転回行動を移植後八週間にわたって二週間ごとに評価することによって研究された。
[Experiment V]
"Transplantation of L-dopa-producing primary fibroblasts"
This experimental example confirms that genetically modified primary fibroblasts survive for a long time after being transplanted into the brain. Developing the above experiments, the rat TH gene was inserted into primary fibroblasts obtained by Fisher rat skin biopsy. The viability of TH-containing primary fibroblasts was examined over a two-month period using 6-OHDA lesions before the nigrostriatal pathway after transplantation into Fisher rat brain. In addition, the presence of TH-transgene and transgene product in the transplanted fibroblasts was examined. Finally, the in vivo extended function of genetically modified fibroblasts was studied by evaluating the turning behavior of transplanted rats every two weeks for eight weeks after transplantation.

(レトロウィルスベクターの調製)
この実験で使われるベクターpLThRNLの調製は上記実験例IIIのようにして行われた(図16及び図17参照)。
(Retroviral vector preparation)
The vector pLThRNL used in this experiment was prepared as in Experimental Example III (see FIGS. 16 and 17).

(繊維芽細胞の調製)
プライマリー繊維芽細胞はスライ(Sly)とグラブ(Grubb)(Methods in Enzymology, Vol. LVIII, Colowick and Kaplan, Eds., Academic Press, New York, pp. 444-450 (1979))の方法で同系交配フィッシャー344ラットの腹皮膚生検からえられた。簡単にはラットはケタミン(Ketamine)、アセプトマジン(Aceptomazine)、ロンパン(Rompun)の混合物で麻酔された。腹部は毛をそられ、アルコールで現れた。約1ー2平方センチの皮膚が取られ、簡単にアルコールですすがれ、すぐに滅菌したDMEM/Sを入れたバイアル瓶の中に置かれた。生検は通常採取後二次間以内にカバーガラスに移され、21日間DMEM/S中で培養された。細胞はポリブレン(4μg/ml)存在下感染の多重度10でエコトロピックLThRNLまたはBAGウィルス(Price et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:156-160 (1987))に感染させられた。G−418抵抗性細胞はコンフルエントになるまで増殖させられ、TH活性の発現をデカルボキシラーゼ結合アッセイ法(Iuvone, J. Neurochem. 43:1359-1368 (1984))によって試験された。TH−活性とTH−免疫反応性をインビトロで示すサブクローン(FF2/TH)が移植のために選ばれた。BAGウィルスに感染し、βガラクトシダーゼ活性(β−Gal)をインビトロで発現している繊維芽細胞コントロール細胞(FF2/βGal)として使われた。
(Preparation of fibroblasts)
Primary fibroblasts are inbred by the method of Sly and Grubb (Methods in Enzymology, Vol. LVIII, Colowick and Kaplan, Eds., Academic Press, New York, pp. 444-450 (1979)). Obtained from abdominal skin biopsy of Fisher 344 rats. Briefly, rats were anesthetized with a mixture of ketamine, Aceptomazine, and Rompun. The abdomen was shaved and appeared with alcohol. Approximately 1-2 square centimeters of skin was removed, rinsed briefly with alcohol, and immediately placed in a vial containing sterile DMEM / S. The biopsy was usually transferred to a cover glass within the second period after collection and cultured in DMEM / S for 21 days. Cells are infected with ecotropic LThRNL or BAG virus (Price et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 156-160 (1987)) at a multiplicity of infection of 10 in the presence of polybrene (4 μg / ml). It was. G-418 resistant cells were grown to confluence and the expression of TH activity was tested by decarboxylase binding assay (Iuvone, J. Neurochem. 43: 1359-1368 (1984)). A subclone (FF2 / TH) showing TH activity and TH immunoreactivity in vitro was selected for transplantation. It was used as a fibroblast control cell (FF2 / βGal) infected with BAG virus and expressing β-galactosidase activity (β-Gal) in vitro.

(インビトロ生化学分析)
L−ドーパ及びその代謝物の産生と感染細胞からの分泌は24時間100μmのテテトラヒドロビオプテリン、THの活性コファクターを補われたDMEM/S中で細胞を増殖させてから調べられた。条件を設定された培地と細胞は集められ、0.1M 過塩素酸(PCA)と0.05 MのEDTAに対して調整され、4℃15分10000×gで遠心分離され、沈澱物を除かれた。サンプルはカテコールアミン及びカテコールアミン代謝物の存在を上記実験例IIのようにしてPCA抽出物を16個の電気化学センサー(Matson et al., Clin. Chem. 30:1477-1488 (1984); Langlais et al., Monitoring Neurotransmitter Release During Behavior, Fillenz, et al., eds., Horwood, Chichester, U. K., pp. 224-232 (1986); Matson et al., Life Sci. 41:905-908 (1987))を備えたクーロメトリックエレクトロードアレイ、グラヂエント液体クロマトグラフィー(CEAS model 55-0650, ESA, Bedfore, MA)に注入することによって分析された。
(In vitro biochemical analysis)
Production of L-dopa and its metabolites and secretion from infected cells was examined after 24 hours of growth in DMEM / S supplemented with 100 μm tetetrahydrobiopterin, an active cofactor of TH. Conditioned media and cells are collected, adjusted to 0.1 M perchloric acid (PCA) and 0.05 M EDTA, centrifuged at 10,000 × g for 15 minutes at 4 ° C. to remove the precipitate. It was. As for the sample, the presence of catecholamine and catecholamine metabolite was determined by using 16 electrochemical sensors (Matson et al., Clin. Chem. 30: 1477-1488 (1984); Langlais et al , Monitoring Neurotransmitter Release During Behavior, Fillenz, et al., Eds., Horwood, Chichester, UK, pp. 224-232 (1986); Matson et al., Life Sci. 41: 905-908 (1987)) Analysis was performed by injection into a coulometric electrode array equipped with a gradient liquid chromatography (CEAS model 55-0650, ESA, Bedfore, MA).

(レジョン(Lesions))
ドーパミン作動性黒質線条質経路はニューロトキシン6−ヒドロキシドーパミン(6−OHDA)によって片側に偏って傷つけられた。6−OHDAは6μg/μlの濃度でセーラインに溶解され、0.1%アスコルビンサンを加えられ、酸化を遅らされた。雌のフィッシャー344ラット(130−160g)は上記のようにして麻酔され、接触走性フレームに入れられた。2μlの6−OHDAが前脳束左中央(AP=−4.4mm, ML=1.1mm, DV=7.5mm)へ毎分1μlでパキノス(Paxinos)とワトソン(Watson)のThe Rat BraininStereotaxic Coordinates, San Diego, Academic Press,(1986)に従って注入された。注射後2mm持ち上げられ、2分間ニューロトキシンを拡散させるために休んだ。10ー14日間のリカバリー期間の後、障害を受けたラットはアポモルフィンを使って障害の程度を計られた。
(Lesions)
The dopaminergic nigrostriatal pathway was unilaterally damaged by neurotoxin 6-hydroxydopamine (6-OHDA). 6-OHDA was dissolved in saline at a concentration of 6 μg / μl and 0.1% ascorbine sun was added to retard oxidation. Female Fischer 344 rats (130-160 g) were anesthetized as described above and placed in a tactile frame. 2 μl of 6-OHDA to the left forebrain center (AP = −4.4 mm, ML = 1.1 mm, DV = 7.5 mm) at 1 μl / min Paxinos and Watson's The Rat Brainin Stereotaxic Coordinates , San Diego, Academic Press, (1986). It was lifted 2 mm after injection and rested for 2 minutes to diffuse neurotoxin. After a 10-14 day recovery period, the damaged rats were scaled for damage using apomorphine.

非特異的な線条体の損傷が転回行動の変化に与える寄与を計るため、線条体の片側だけカイニン酸(KA)障害を受けた6−OHDA障害ラットを用いて上記実験例IIIの方法が行われた。この実験のために雌のスプレイジ−ドーレイ(Sprague-Dawley)ラットが麻酔され、上記のようにして6−OHDAを使って障害を与えられた。アポモルフィン(0.05mg/kg)に対して1分間に7回以上の転回行動を示したラットはKA障害のために選ばれた。カイニン酸は5μg/μlの濃度でセーラインに溶解され、麻酔されたラットの線条体(AP=0.3mm, ML=2mm, DV=4mm)にいろいろなドースで注射された。3匹のラットは1.0μg、別の3匹は2.0μg、3匹は4.0μg、2匹は5.0μg注射された。KAは0.1μl/minで加えられ、それからシリンジはゆっくり2mm持ち上げられ、2分間ニューロトキシンを拡散させるため、そのままおかれた。注射後すぐにジアゼパム(2mg/kg)が与えられ、KAを与えたことで起こる恐れのある発作が抑えられた。   In order to measure the contribution of non-specific striatal damage to changes in turning behavior, the method of Experimental Example III was used using 6-OHDA-damaged rats that had kainic acid (KA) damage on only one side of the striatum. Was done. For this experiment female Sprague-Dawley rats were anesthetized and damaged using 6-OHDA as described above. Rats that showed 7 or more turnovers per minute against apomorphine (0.05 mg / kg) were selected for KA injury. Kainic acid was dissolved in saline at a concentration of 5 μg / μl and injected into the anesthetized rat striatum (AP = 0.3 mm, ML = 2 mm, DV = 4 mm) at various doses. Three rats were injected with 1.0 μg, another 3 with 2.0 μg, 3 with 4.0 μg, and 2 with 5.0 μg. KA was added at 0.1 μl / min, then the syringe was slowly lifted 2 mm and left in place for 2 minutes to diffuse the neurotoxin. Diazepam (2 mg / kg) was given immediately after injection, and seizures that could occur with KA were suppressed.

(挙動試験)
神経を切断され麻酔された線条体の中の後神経ドーパミン受容体の感受性はアポモルフィン(0.1mg/kg)投与による6−OHDA障害の7−10日後実験例IIIのようにして評価された。ラットは自動ロートメターボールの中に入れられ、総転回数が10分ごとに60分間計測された。2回のアポモルフィン試験の後に、毎分最低7回転以上したラットがつぎのテストのために選ばれた。ラットは最低3回アポモルフィンを使って試験されるか、または前回の測定から転回数の変化がみられなくなるまで試験された(Bevan, Neurosci. Letter 35:185-189 (1983); Castro et al., Psychopharm. 85:333-339 (1985))。各アポモルフィン試験の後10日が経過した。移植後8週間の間、2週間毎にアポモルフィン(0.1mg/kg)を使って試験された。KA障害を持つラットは障害を与えられてから2、4、6週目にアポモルフィン(0.05mg/kg)を使って評価された。統計的な比較のために、60分間における正味の毎分の回転数が移植後決定され、最小二乗法を使って移植前の値と比べられた。
(Behavior test)
The sensitivity of the posterior nerve dopamine receptors in the striated and anesthetized striatum was evaluated as in Example III, 7-10 days after 6-OHDA injury by administration of apomorphine (0.1 mg / kg). . Rats were placed in an automatic rotometer ball and the total number of turns was counted every 10 minutes for 60 minutes. After two apomorphine tests, rats with a minimum of 7 revolutions per minute were selected for the next test. Rats were tested at least three times with apomorphine or until no change in turn was observed since the previous measurement (Bevan, Neurosci. Letter 35: 185-189 (1983); Castro et al. , Psychopharm. 85: 333-339 (1985)). Ten days passed after each apomorphine test. Tested with apomorphine (0.1 mg / kg) every 2 weeks for 8 weeks after transplantation. Rats with KA damage were evaluated using apomorphine (0.05 mg / kg) at 2, 4, and 6 weeks after being damaged. For statistical comparison, the net number of revolutions per minute for 60 minutes was determined after transplantation and compared to pre-transplant values using the least squares method.

(移植)
繊維芽細胞は上記実験例IIのようにして移植のために調製された。簡単には細胞はDulbeccoのPBS中の0.05%トリプシンと1mgEDTAによって組織培養プレートから取り出され、MgCl2、CaCl2、0.1% グルコース(完全PBS)及び5%ラットセーラムを加えたPBS中に懸濁された。細胞は遠心法によって集められ、完全PBSで2回洗浄され、完全PBS中に100000細胞/μlの濃度で再懸濁された。
(Transplant)
Fibroblasts were prepared for transplantation as in Example II above. Briefly, cells were removed from tissue culture plates with 0.05% trypsin and 1 mg EDTA in Dulbecco's PBS and suspended in PBS with MgCl2, CaCl2, 0.1% glucose (complete PBS) and 5% rat serum. It was cloudy. Cells were collected by centrifugation, washed twice with complete PBS, and resuspended at a concentration of 100,000 cells / μl in complete PBS.

計10μlのFF2/TH (N=10)またはFF2/βGal(N=5)を投与された15匹の麻酔されたラットは繊維芽細胞を線条体内(AP=0.3mmm, ML=2.0mm, DV=4.5mm, AP=1.5mm,ML=2.0, DV=4.5mm)の2箇所に注射された。それぞれの箇所では2.5μlの細胞が分配され、シリンジは1mm持ち上げられ、さらに2.5μlの細胞がカニューラ管から押し出された。細胞は毎分1μlの速度で加えられた。最も背側に注射した後シリンジはそのままの位置に2分間おかれ、細胞が拡散するようにした。移植を受けていないほかの5匹のラットはコントロールとして使った。   Fifteen anesthetized rats administered a total of 10 μl FF2 / TH (N = 10) or FF2 / βGal (N = 5) had fibroblasts in the striatum (AP = 0.3 mm, ML = 2. 0 mm, DV = 4.5 mm, AP = 1.5 mm, ML = 2.0, DV = 4.5 mm). At each location 2.5 μl of cells were dispensed, the syringe was lifted 1 mm, and another 2.5 μl of cells was pushed out of the cannula tube. Cells were added at a rate of 1 μl per minute. After the injection to the backmost side, the syringe was left in the position for 2 minutes to allow the cells to diffuse. The other 5 rats that did not receive the transplant were used as controls.

(解剖の方法)
インビトロにおける免疫組織化学的分析のためには感染した繊維芽細胞が4%パラホルムアルデヒドでスライド上に固定され、0.2%トリトンX−100を使って浸透化され、TH(Boehringer Mannheim Biochemicals)に対するモノクローナル抗体と1夜間インキュベートされた。染色はアビジンービオチン法(Vector Laboratories, Elite Kit)によりニッケル強化3、3’−ジエチルアミノベンジジン(DAB)をクロマゲンとして行われた。
(Dissection method)
For in vitro immunohistochemical analysis, infected fibroblasts were fixed on slides with 4% paraformaldehyde, permeabilized with 0.2% Triton X-100, and against TH (Boehringer Mannheim Biochemicals). Incubated overnight with monoclonal antibody. Staining was performed by avidin-biotin method (Vector Laboratories, Elite Kit) using nickel-enhanced 3,3′-diethylaminobenzidine (DAB) as chromagen.

インビボ分析のためには移植された繊維芽細胞が移植後10週後TH−及びフィブロネクチン免疫反応性に対して調べられた。ラットは深く麻酔され、簡単にセーラインですすいだ後、4%パラホルムアルデヒドで潅流された。脳は取り出され、同じ固定液の中に1夜間置かれ、30%スクロース中に移されて平衡に達せられた。凍結部分はスライドミクロソーム(40μm)上で切断され、クリオプロテクタント中に集められプロセッシングのために保存された。自由浮動部位は1夜間フィブロブラストマーカー(Organon Technica)に対する抗体かまたはTHに対するモノクローナル抗体とともにインキュベートされた。フィブロネクチン染色はアビジン−ビオチンとそれに続くニッケル強化DABを使って行われた。THでラベルされた部分はマウス抗原に対する蛍光マイクロスコピー(Jackson ImmunoResearch Labs., Inc., Bar Harbor, Main)のためにローダミンと結合した二次抗体とインキュベートされた。いくつかの部分はミクログリアまたは単球/マクロファージを同定するためにOX−42(Serotec)抗体またはED−1(Chemicon)抗体を使ってプロセスされた。部分はOX−42抗体と48時間またはED−1抗体と24時間4℃でインキュベートされた。後日OX−42はアビジンービオチン及びニッケル強化DABを使って発展させられ、ED−1ラベルされた部分はローダミンでラベルされた二次抗体と上記のようにしてインキュベートされた。   For in vivo analysis, transplanted fibroblasts were examined for TH- and fibronectin immunoreactivity 10 weeks after transplantation. Rats were deeply anesthetized, rinsed briefly with saline and then perfused with 4% paraformaldehyde. The brain was removed and placed in the same fixative for one night and transferred to 30% sucrose to reach equilibrium. The frozen part was cut on slide microsomes (40 μm), collected in cryoprotectant and stored for processing. Free-floating sites were incubated with antibodies against one night fibroblast marker (Organon Technica) or monoclonal antibodies against TH. Fibronectin staining was performed using avidin-biotin followed by nickel enriched DAB. The TH-labeled portion was incubated with a secondary antibody conjugated with rhodamine for fluorescent microscopy (Jackson ImmunoResearch Labs., Inc., Bar Harbor, Maine) against mouse antigen. Some parts were processed using OX-42 (Serotec) antibody or ED-1 (Chemicon) antibody to identify microglia or monocytes / macrophages. Portions were incubated with OX-42 antibody for 48 hours or with ED-1 antibody for 24 hours at 4 ° C. At a later date OX-42 was developed using avidin-biotin and nickel-enhanced DAB, and the ED-1 labeled portion was incubated with a rhodamine labeled secondary antibody as described above.

(インシトゥでのハイブリダイゼーション)
TH mRNAに対するインシトゥでのハイブリダイゼーションは、[35S]でラベルされたプローブを用いて行われた。その方法については、Higgins et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 85:1297-1301 (1988)に記載されており、その文献の記載は参照としてここに組み入れられる。THプローブの63個の塩基対からなる鋳型は、ラットのTH mRNA(Dr. Dona Chikaraishi, Tufts Medical School, Boston, MA から提供を受けた。)に相補的な311個のヌクレオチドからなるcDNAを含有するプラスミドpSP65を、AvaIIを用いて切断することによって生成され、SP6ポリメラーゼによって転写された。スライドにマウントされた部分は、4%のパラホルムアルデヒドを用いて1分間で固定化され、プロテイナーゼKを用いて5分間、切断された後、トリエタノールアミン(0.1Mの0.9%NaCl及び0.1%のアセチックアンハイドライド)中で室温にて10分間インキュベートされた。その部分は、つづいてアルコールで脱水されてから室温にて5分間クロロホルムによる処理が行われ、100%のエタノールに2分間戻されてから、あと2分間95%のエタノールでの処理が行われ、空気乾燥がなされた。脱水された部分は、50%ホルムアミド、0.75MのNaCl、20mMのパイプス(Pipes)(pH6.8)、10mMのEDTA、250mMのDTT、5Xのデンハルト溶液(0.02%のBSA、0.02%のフィコール(Ficoll)、0.02%のポリビニルピロリドン)、0.2%のSDS、10%のデキストランサルフェート、及び500μg/mlの変性されたイーストのtRNAを含有する緩衝液中で、1−3時間プレハイブリダイゼーションされた。そのプレハイブリダイゼーションの後で、過剰の緩衝液が除去され、その部分は55℃で18時間、全容量が75μlであるハイブリダイゼーション緩衝液中に含まれている10−15ngのラベルされたプローブを用いてハイブリダイゼーションされた。そのスライドは、リンスされた後で、RNaseがある状態あるいはない状態で、0.6MのNaCl、0.06Mのクエン酸Naを含有する溶液中でハイブリダイゼーションが行われた。後で行ったハイブリダイゼーションのリンスを行った後、その部分は空気乾燥され、24時間X−線フィルム(Kodak XAR)が照射された。つづいてその部分はコダックのNTB−2エマルジョンに浸漬され、4日間、4℃で放置され、増殖させた。
(Hybridization in situ)
In situ hybridization to TH mRNA was performed using a probe labeled with [ 35 S]. The method is described in Higgins et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 85: 1297-1301 (1988), the description of which is incorporated herein by reference. The 63 base pair template of the TH probe contains a 311 nucleotide cDNA complementary to rat TH mRNA (provided by Dr. Dona Chikaraishi, Tufts Medical School, Boston, MA). Plasmid pSP65 was generated by cutting with AvaII and transcribed with SP6 polymerase. The part mounted on the slide was immobilized with 4% paraformaldehyde for 1 minute, cleaved with proteinase K for 5 minutes, and then triethanolamine (0.1 M 0.9% NaCl and (0.1% acetic anhydride) at room temperature for 10 minutes. The portion was subsequently dehydrated with alcohol and then treated with chloroform for 5 minutes at room temperature, returned to 100% ethanol for 2 minutes, and then treated with 95% ethanol for another 2 minutes, Air drying was done. The dehydrated portion was 50% formamide, 0.75 M NaCl, 20 mM Pipes (pH 6.8), 10 mM EDTA, 250 mM DTT, 5X Denhardt's solution (0.02% BSA, 0. In a buffer containing 02% Ficoll, 0.02% polyvinylpyrrolidone), 0.2% SDS, 10% dextran sulfate, and 500 μg / ml denatured yeast tRNA. Pre-hybridization for 3 hours. After the prehybridization, excess buffer was removed and the portion was subjected to 10-15 ng labeled probe contained in hybridization buffer with a total volume of 75 μl for 18 hours at 55 ° C. Hybridization. The slides were rinsed and hybridized in a solution containing 0.6 M NaCl, 0.06 M Na citrate with or without RNase. After a subsequent hybridization rinse, the part was air-dried and irradiated with X-ray film (Kodak XAR) for 24 hours. The part was then immersed in Kodak NTB-2 emulsion and left to stand at 4 ° C. for 4 days for growth.

大量のTH−発現型繊維芽細胞がTH−免疫反応性に対して染色された場合、TH−ラベルの強度の違いが観察された。高レベルのTHを安定に発現するクローンを単離しようとして、TH−発現型細胞がサブクローン化された。選択されたクローンであるFF/THは、比較的均一なTH−免疫活性(図28参照)を示した。このクローンは、明白な形態学上の形態が、感染されていない繊維芽細胞あるいはβgalを運搬するベクターで感染された繊維芽細胞に似ている。細胞は、通常、本体(soma)から広がる多角的な過程で延長された。βGalを発現する細胞は、インビトロではTH−免疫活性が現れなかった。   When large amounts of TH-expressing fibroblasts were stained for TH-immunoreactivity, differences in TH-label strength were observed. In an effort to isolate clones that stably express high levels of TH, TH-expressing cells were subcloned. The selected clone, FF / TH, showed relatively uniform TH-immunity activity (see FIG. 28). This clone has an apparent morphological morphology similar to uninfected fibroblasts or fibroblasts infected with vectors carrying βgal. Cells were usually extended in a multifaceted process spreading from the body. Cells expressing βGal did not show TH-immunity activity in vitro.

(インビトロでの分析)
THあるいはβGal(FF2/βGal)に対する遺伝子を運搬するベクターを注入したプライマリー繊維芽細胞は、デカルボキシラーゼ−結合型の分析を用いてTH活性について試験がおこなわれた。TH活性はFF2/TH細胞においてのみ見いだされ、そのレベルは1.1±0.4ピコモル(pmole)のL−ドーパ/分/mgタンパク質であった。FF2/THのプライマリー繊維芽細胞内におけるこのTHのレベルは、同じLThRNLベクター(上記実験例III参照)で感染された免疫済みの208F繊維芽細胞に対して前に観察されたレベルと比較された。
(In vitro analysis)
Primary fibroblasts injected with a vector carrying a gene for TH or βGal (FF2 / βGal) were tested for TH activity using a decarboxylase-linked assay. TH activity was found only in FF2 / TH cells, and the level was 1.1 ± 0.4 pmole L-dopa / min / mg protein. This level of TH in the primary fibroblasts of FF2 / TH was compared to the level observed previously for immunized 208F fibroblasts infected with the same LThRNL vector (see Example III above) .

感染された繊維芽細胞は、100μMのBH4、すなわちTHに対する天然の共同因子に接触させて24時間たった時点において、L−ドーパ及び他のカテコールアミンの産生及び放出に対して分析が行われた。TH遺伝子を含有する細胞から集められた培地には、106個の細胞あたり17.2μgのL−ドーパが含まれることがわかった。FF2/TH細胞ペレットの分析を通して評価されたように、L−ドーパの細胞内での定量は、106個の細胞あたり0.2μgのL−ドーパであった。コントロールのFF2/βGal細胞では、L−ドーパが含まれないかあるいはL−ドーパは放出されなかった。検出可能なL−ドーパの代謝産物、たとえばドーパミン、3,4−ジハイドロキシフェニルアセティックアシッド、あるいはホモバニリックアシッド等の代謝産物も、FF2/THやFF2/βGal細胞のいずれかの細胞の培地、あるいはいずれかの細胞のペレットから集められたサンプル中にはなかった。 Infected fibroblasts were analyzed for production and release of L-dopa and other catecholamines after 24 hours of contact with 100 μM BH 4 , a natural cofactor for TH. The medium collected from cells containing the TH gene was found to contain 17.2 μg L-dopa per 10 6 cells. As assessed through analysis of the FF2 / TH cell pellet, the intracellular quantification of L-dopa was 0.2 μg L-dopa per 10 6 cells. Control FF2 / βGal cells contained no or no L-dopa. Detectable metabolites of L-dopa, such as metabolites such as dopamine, 3,4-dihydroxyphenylacetic acid, or homovanic acid, are also available in the medium of either FF2 / TH or FF2 / βGal cells. Or in any sample collected from either cell pellet.

(繊維芽細胞を移植されたラットの行動分析)
FF2/TH細胞あるいはFF2/βGal細胞が移植された全ての6−OHDAレジョン化されたラットは、移植手術を行った24時間以内に普通に食べたり飲んだりしており、移植後、2カ月のテスト期間の間、体重は変わらないかあるいはわずかに増加することが分かった。移植されたラットの自発的な行動には明かな変化が見られず、身の回りや運動能力の行動は、移植されなかったレジョン化されたコントロールラットで現れるそれらの行動と比較された。
(Behavioral analysis of rats implanted with fibroblasts)
All 6-OHDA-regulated rats transplanted with FF2 / TH cells or FF2 / βGal cells normally eat and drink within 24 hours after transplantation, and 2 months after transplantation. During the test period, the body weight was found to be unchanged or slightly increased. There was no obvious change in the spontaneous behavior of the transplanted rats, and the behavior of the personal and motor skills were compared with those appearing in the non-transplanted control rats.

インビボで移植された細胞からのL−ドーパの生産及び放出を評価するために、行動テストが行われた。ラットはアポモルフィンが投与された。アポモルフィンは、ドーパミン−涸渇の状態にある線条体の受容体の活性化を引き起こす薬物である。このこの薬物で誘導される興奮は、定量可能な巡回あるいは転回パターンで歩行する行動にラットを導く(Ungerstedt and Arbuthnott, Brain Res. 24:485-493 (1970))。移植後、アポモルフィンを投与した後60分間での1分間あたりの転回回数の平均が、移植されたラット及びコントロールである移植されていないラットについて測定され、統計学上の分析が行われている移植前の転回回数と比較された。コントロールの動物では、移植後の転回回数にわずかなレベルの増加が見られた(図29のコントロール参照)が、それは、移植する以前に観察された転回回数レベル(p>0.05)と比べて統計学的な差異はなかった。βGalを含有する細胞を移植されたラットが起こすアポモルフィンで誘導される転回回数もまた、移植後2カ月の期間を通じて移植前の転回回数(p>0.05;図29、FF2/βGal)との間に違いは見られなかった。対照的に、FF2/THラットでは、移植後2週間の転回運動に意味あるほどの減少が現れ、その減少は移植後8週間を通して認められた(図29、FF2/TH参照)。FF2/THラットの転回において、最初の65%の減少、即ち11.7±3.0から4.1±2.9(平均値±標準誤差の平均)の減少がおこり、移植後6及び8週間では、移植前のレベルよりもほぼ30%以下のプラトーに縮小された。   Behavioral tests were performed to assess L-dopa production and release from cells transplanted in vivo. Rats received apomorphine. Apomorphine is a drug that causes activation of the striatal receptors in a dopamine-depleted state. This drug-induced excitement leads the rat to the behavior of walking in a quantifiable circuit or turn pattern (Ungerstedt and Arbuthnott, Brain Res. 24: 485-493 (1970)). After transplantation, the average number of turns per minute for 60 minutes after administration of apomorphine was measured for transplanted rats and control non-transplanted rats, and statistical analysis was performed. Compared to the previous number of turns. In control animals, there was a slight level increase in the number of turns after transplantation (see control in FIG. 29), compared to the number of turn levels observed before transplantation (p> 0.05). There was no statistical difference. The number of turns induced by apomorphine caused by rats transplanted with cells containing βGal is also compared to the number of turns before transplantation (p> 0.05; FIG. 29, FF2 / βGal) throughout the 2 month period after transplantation. There was no difference between them. In contrast, in FF2 / TH rats, there was a significant decrease in the rolling exercise 2 weeks after transplantation, which was observed throughout 8 weeks after transplantation (see FIG. 29, FF2 / TH). In the turn of FF2 / TH rats, there was an initial 65% reduction, ie, 11.7 ± 3.0 to 4.1 ± 2.9 (mean ± mean of standard error), 6 and 8 after transplantation. During the week, the plateau was reduced to almost 30% below the pre-transplant level.

(解剖学上の分析)
繊維芽細胞の移植片は、移植後10週間めの全てのラットの脳内に存在していた。しかしながら、2匹の動物からは移植片がその期間の間に消失していた。一般的には、FF2/TH細胞及びFF2/βGal細胞の移植片の配置は、比較的吻側−尾側に沿って広がっている部位及び中央側の部位の両方の部位と同等に見いだされた。しかしながら典型的には、FF2/THの移植片は、FF2/βGalの移植片よりも大きかった。FF2/THのグループのうちには、移植片の大きさと、転回行動の減少との間に相関関係はなかった。
(Anatomical analysis)
Fibroblast grafts were present in the brains of all rats 10 weeks after transplantation. However, the grafts disappeared from the two animals during that period. In general, the placement of the FF2 / TH and FF2 / βGal cell grafts was found to be comparable to both the relatively rostral-caudal site and the central site. . Typically, however, FF2 / TH grafts were larger than FF2 / βGal grafts. Among the FF2 / TH groups, there was no correlation between graft size and reduced turning behavior.

全ての移植片は、大量のコラーゲン繊維の中に散在して、延長している繊維芽細胞様の細胞を含んでいた。典型的な繊維芽細胞に加えて、大きくて黄色の細胞が明らかにヘマシデリン(hemasiderin)で満たされた状態でその移植片のコア内に見いだされた。これらの細胞にはしばしば残骸が含まれているので、小神経膠細胞及びモノサイト/マクロファージに対して特異的に染色されるマーカーであるOX−42及びED−1を用いてその移植片を通過する領域が染色される。しかしながら、免疫反応性のマクロファージはその移植片の周辺で見いだされるが、大量の残骸で満たされている細胞のコア部分はOX−42あるいはED−1でラベルされなかった。   All grafts contained elongated fibroblast-like cells interspersed in large amounts of collagen fibers. In addition to typical fibroblasts, large, yellow cells were found in the core of the graft, apparently filled with hemasiderin. Because these cells often contain debris, they pass through the graft using OX-42 and ED-1, markers that are specifically stained for microglia and monosite / macrophages. The area to be stained is stained. However, although immunoreactive macrophages were found around the graft, the core portion of the cells filled with a large amount of debris was not labeled with OX-42 or ED-1.

トランス遺伝子が移植された繊維芽細胞中で発現し続けるかどうかを評価するために、その移植片を通過する領域は、TH mRNAにインシトゥでハイブリダイゼーションするために処理された。TH mRNAに対する積極的なハイブリダイゼーションは、FF2/TH繊維芽細胞を含有する移植片中の細胞に存在していることが分かったのみであった(図30(a)参照)。FF2/TH細胞及びFF2/βGal細胞の移植片(図30(b)、コントロール参照)においては、コラーゲン繊維であらかじめ占拠されて構成されている移植片領域では、周辺の背景よりも有意にグレインの密度が小さいことが判明した。グレイン密度の増加を示している形態学上の細胞はさまざまであり、それらの細胞は伸長した繊維芽細胞の形態特徴を数多く示していた(図31(c))。しかしながら、積極的なTHのハイブリダイゼーションを伴ういくつかの細胞は、大きくて丸いものとして観察され、時としてヘマシデリンや顆粒状の微粒子で満たされていた。TH mRNAへの特異的なハイブリダイゼーションが行われたβGal移植片内には、細胞の存在は認められなかった(図31(d)参照)。   To assess whether the transgene continues to be expressed in the transplanted fibroblasts, the region that passed through the graft was processed for in situ hybridization to TH mRNA. Only positive hybridization to TH mRNA was found to be present in cells in grafts containing FF2 / TH fibroblasts (see FIG. 30 (a)). In grafts of FF2 / TH cells and FF2 / βGal cells (see FIG. 30 (b), control), the graft region pre-occupied with collagen fibers is significantly more grain-free than the surrounding background. The density was found to be small. There were various morphological cells showing increased grain density, and these cells exhibited many morphological features of elongated fibroblasts (FIG. 31 (c)). However, some cells with aggressive TH hybridization were observed as large and round and were sometimes filled with hemaciderin and granular microparticles. The presence of cells was not observed in βGal grafts that had been specifically hybridized to TH mRNA (see FIG. 31 (d)).

トランス遺伝子の生産物が繊維芽細胞内で合成され、その細胞内に存在しているかどうかを調べるために、移植片に対して、TH−免疫反応性及びβGal組織化学について実験が行われた。FF2/THの移植片内には、伸長された形状の繊維芽細胞でTH−ラベルされた細胞が、コラーゲン繊維の中に散在していることが観察された(図32(a)参照)。自己蛍光物質はその移植片中に存在していたが、物質の形及び528nmを通るブロードな蛍光(図32(a)及び(b)、星印)により、ローダミン−特異性ラベリング(582nmで発光)から容易に識別可能な形であった。インビトロで観察されたように、THラベリングの強度には不均一性があった。自己蛍光細胞はFF2/βGal移植片内に存在したが、識別可能なTH−免疫反応性繊維芽細胞はなかった。βGal組織化学について染色された部分は、FF2/βGal移植片内の細胞の拡散した細胞質ラベリングを明らかにした。FF2/βGal染色が移植片のコア内の大円形細胞内及び繊維芽細胞に典型的な延びた形の細胞内に認められた(図31(b))。FF2/TH移植片内のβGal反応性は、先に内因性のマクロファージについて述べた青い粒状の染色を有する小数の円形細胞に限られた(Shimohara et al., Mol. Brain Res. 5:271-278 (1989))。   Experiments were performed on TH-immunoreactivity and βGal histochemistry on the grafts to see if the transgene product was synthesized and present in fibroblasts. In the FF2 / TH graft, it was observed that cells that were TH-labeled with elongated fibroblasts were scattered in the collagen fibers (see FIG. 32 (a)). Autofluorescent material was present in the graft, but rhodamine-specific labeling (emission at 582 nm) due to the shape of the material and broad fluorescence through 528 nm (FIGS. 32 (a) and (b), asterisk). ) Was easily identifiable. As observed in vitro, there was heterogeneity in the intensity of TH labeling. Autofluorescent cells were present in the FF2 / βGal graft, but there were no distinguishable TH-immunoreactive fibroblasts. The portion stained for βGal histochemistry revealed diffuse cytoplasmic labeling of cells within the FF2 / βGal graft. FF2 / βGal staining was observed in the large round cells within the core of the graft and in the elongated cells typical of fibroblasts (FIG. 31 (b)). ΒGal reactivity within FF2 / TH grafts was limited to a small number of round cells with the blue granular staining previously described for endogenous macrophages (Shimohara et al., Mol. Brain Res. 5: 271- 278 (1989)).

これらの結果は、皮膚生検から得られたプライマリー繊維芽細胞はトランス遺伝子を発現するためにカルチャー内で増殖することができ遺伝子的に操作できることを確認している。挿入されたTH遺伝子産生がインビトロで合成され生物学的に活性化されているという証拠は、組織学的及び生化学的計測により提供された。TH遺伝子を含む細胞は、インビトロでTHに対する正の免疫反応性を示した。そして、THに対するプテリンコファクターの存在のもとで、細胞培養基中におけるチロシンの存在は、TH酵素活性を通じてL−ドーパに転換された。   These results confirm that primary fibroblasts obtained from skin biopsies can be grown in culture and genetically manipulated to express the transgene. Evidence that the inserted TH gene production was synthesized and biologically activated in vitro was provided by histological and biochemical measurements. Cells containing the TH gene showed positive immunoreactivity to TH in vitro. And in the presence of pterin cofactor for TH, the presence of tyrosine in the cell culture medium was converted to L-dopa through TH enzyme activity.

遺伝子操作についてのプライマリー繊維芽細胞の本質的な利点は、これらの変性された細胞を自己移植のためのドナー物質として使用し、従って宿主からの免疫学的応答の問題を最小にすることについての可能性である。この研究で使用されたプライマリー繊維芽細胞は、同一のドナー動物には移植されず、むしろ遺伝学的に同系交配のフィッシャー344ラット(Fischer 344 rat)が、神経芽細胞のドナーと変性された細胞の両方として使用された。この同種移植的アプローチは、インビトロでの細胞の維持を簡単にする一方、自己移植のそれらを近づけた条件を与えるので選択された。ラットの脳への6−OHDAレジョンの移植に続いて、βGalまたはTHについての遺伝子を含むプライマリー繊維芽細胞は少なくとも10週間生存することが発見された。更に、移植された繊維芽細胞はβGal及びTHトランス遺伝子を、毎2カ月の移植後の生存期間中、発現し続けた。THを含む細胞がインビボでL−ドーパを産生し分泌し続ける証拠は、行動に関する観察測定、即ちTHを含む繊維芽細胞の移植片を有するラットについてのみ転回の非対称性における少なからぬ減少が観察されたことから提供された。   The primary advantage of primary fibroblasts for genetic manipulation is that these modified cells are used as donor material for autotransplantation and thus minimize the problem of immunological response from the host. It is a possibility. The primary fibroblasts used in this study were not transplanted into the same donor animal, but rather genetically inbred Fischer 344 rats were degenerated as neuroblast donors. Used as both. This allograft approach was chosen because it simplifies the maintenance of cells in vitro while giving them closer conditions of autotransplantation. Following implantation of the 6-OHDA region into the rat brain, primary fibroblasts containing genes for βGal or TH were found to survive for at least 10 weeks. Furthermore, the transplanted fibroblasts continued to express the βGal and TH transgenes during the post-transplant life every 2 months. Evidence that TH-containing cells continue to produce and secrete L-dopa in vivo is the observational observation regarding behavior, that is, a considerable decrease in the asymmetry of rotation was observed only for rats with TH-containing fibroblast grafts. It was provided from that.

(脳内における繊維芽細胞の生存)
2カ月間での実験期間の後、FF2/TH移植片はFF2/βGal移植片よりも大きいことが観察された。この違いが生じる理由はわかっていない。脳内にプライマリーの繊維芽細胞が生存し続けるためのファクターはたくさんあるが、それには植え付けの前の細胞の状態、及び細胞が移植の前に培地に維持されている時間が含まれる。現在の研究で用いられているFF2/THは、TH−発現性の繊維芽細胞のサブクローンであり、一方FF2/βGal細胞はβGal−発現性の繊維芽細胞の大量集団であった。大量のFF2/βGal細胞よりも更に二量化を経てFF2/TH細胞を合成するサブクローニング法は、インビボで生存している繊維芽細胞の能力に影響を与える可能性がある。早期の継代接種では、繊維芽細胞の移植片の大きさと実験例IVにおいて示されているような移植の前の培養物における細胞の分割回数との間に相関関係は認められなかった。培養物中でより長期間維持された繊維芽細胞は、例えば今日の研究で用いられているのはFF2細胞であり、このような繊維芽細胞は、4−6週間後の移植片の大きさあるいは構成に本質的な変化はみられず、6カ月間もの間脳内にうまく生存していた。
(Fibroblast survival in the brain)
After an experimental period of 2 months, the FF2 / TH graft was observed to be larger than the FF2 / βGal graft. The reason for this difference is unknown. There are many factors that keep primary fibroblasts alive in the brain, including the state of the cells prior to planting and the time that the cells are maintained in the medium prior to transplantation. FF2 / TH used in the current study is a subclone of TH-expressing fibroblasts, while FF2 / βGal cells were a large population of βGal-expressing fibroblasts. Subcloning methods that synthesize FF2 / TH cells via dimerization further than large amounts of FF2 / βGal cells may affect the ability of fibroblasts to survive in vivo. In early passages, no correlation was observed between the size of the fibroblast grafts and the number of cell divisions in the culture prior to transplantation as shown in Experimental Example IV. Fibroblasts that have been maintained in culture for longer periods of time, for example, are FF2 cells that are used in today's studies, and such fibroblasts are the size of the graft after 4-6 weeks. Or, there was no substantial change in the composition, and it was well alive in the brain for 6 months.

脳内に生存している繊維芽細胞に影響を与える他のファクターとしては、適切な栄養素を供給するために移植された細胞を利用できることを含む。血管の生成は、FF2/TH移植片内では明白であるが、小さい方のFF2/βGal移植片内ではあまり明白ではなかった。移植片に血管供給を確立するための時間経過も、繊維芽細胞の長期間の生存に影響を与える。他の細胞タイプ、例えば胎児の神経細胞などの細胞タイプを含有する移植片は、移植後の生存のためには迅速な血管の新生にかかっていることが判明している(Stenevi et al., Brain Res. 114:1-20 (1976)参照)。移植片内の血管が、典型的な脳の血管のように巨大分子に対する障壁を確立しているか、あるいは典型的な移植片周辺のもとの組織に見られるような漏出が残っている(Rosenstein and Brightman, J. Comp. Neurol 250:339-351 (1986)参照)かどうかも、移植された繊維芽細胞の生存に影響を与える。移植後に脳内血管を切開することは、脳内の細胞に対して典型的には役に立たないファクターに対し、脳に「窓(window)」を開けることを示唆している(Rosenstein and Bridhtman, 同上文献;Sandberg et al., Exp. Neurol. 102:149-152 (1988)参照)。このようなファクターは、血清が強化された培養培地(Gibbs et al., Brain Res. 382:409-415 (1986); Ezerman, Brain Res. 469:253-261 (1988)参照)に維持されている細胞にとって好適であるであろう。逆に血管の入口は、傷つき易い位置に移植された細胞が配されることによって、循環しているマクロファージから攻撃される。   Other factors that affect fibroblasts surviving in the brain include the availability of transplanted cells to provide the appropriate nutrients. Vascular generation was evident in the FF2 / TH graft, but less so in the smaller FF2 / βGal graft. The time course for establishing a vascular supply to the graft also affects the long term survival of fibroblasts. Grafts containing other cell types, eg cell types such as fetal nerve cells, have been found to be subject to rapid vascularization for survival following transplantation (Stenevi et al., Brain Res. 114: 1-20 (1976)). The blood vessels in the graft have established a barrier to macromolecules like typical brain blood vessels, or leakage remains as seen in the original tissue around the typical graft (Rosenstein and Brightman, J. Comp. Neurol 250: 339-351 (1986)) also affects the survival of transplanted fibroblasts. Incision of blood vessels in the brain after transplantation suggests opening a “window” in the brain against factors that are typically useless for cells in the brain (Rosenstein and Bridhtman, ibid. Literature; see Sandberg et al., Exp. Neurol. 102: 149-152 (1988)). Such factors are maintained in a serum-enriched culture medium (see Gibbs et al., Brain Res. 382: 409-415 (1986); Ezerman, Brain Res. 469: 253-261 (1988)). May be suitable for the cells in question. On the contrary, the entrance of the blood vessel is attacked by circulating macrophages by arranging the transplanted cells at a vulnerable position.

(移植片の構築)
移植された細胞は、2カ月間生存することがわかっているが、全ての移植片は大きい、ヘマシデリン(hemasiderin)及び残骸が含まれている細胞のコア部分に特徴を有しており、それは最初にマクロファージの攻撃を受けたことが示唆されている。しかしながら、ED−1−ポジティブなマクロファージの数には限りがあるので、いくつかの移植片の周辺では散在していることが観察されたが、移植片のコア部分内の細胞は、ED−1あるいはOX−42のいずれか、即ち小膠細胞及び単核細胞/マクロファージに対して特異的なマーカーであるED−1あるいはOX−42のいずれかとも免疫反応が起きなかった。更に、移植片がβGalで染色された場合には、あらかじめ持っていた酵素が外来のマクロファージ内にはっきりとした顆粒の出現を示すことがわかり(Shimohara et al., 同上文献, 1989)、FF2/THあるいはFF2/βGal移植片のいずれかの中ではその大きなコア細胞がどれも顆粒の染色を示さなかった。しかしながら、FF2/βGal移植片内のいくつかのコア細胞はそれぞれ拡散と細胞質のβGalを明白に示しており、あらかじめラベルすることによって、βGalトランス遺伝子を含有する免疫化された繊維芽細胞の特徴であることが示されている(Shimohara et al., 同上文献, 1989)。最後に、FF2/TH移植片内の大きなコア細胞は、TH mRNAに対してポジティブにハイブリダイゼーションすることを示していた。これらの観察から、繊維芽細胞の移植片のコア部分内にある食細胞が、もとのドナー細胞の懸濁液からもたらされることが強く示唆された。
(Construction of graft)
Transplanted cells are known to survive for 2 months, but all grafts are characterized by a large, hemasiderin and cell core containing debris, which is the first Has been suggested to have been attacked by macrophages. However, due to the limited number of ED-1-positive macrophages, it was observed that they were scattered around some grafts, but the cells in the core part of the graft were Alternatively, no immune reaction occurred with either OX-42, ie, either ED-1 or OX-42, which are specific markers for microglia and mononuclear cells / macrophages. Furthermore, when the graft was stained with βGal, it was found that the enzyme previously possessed the appearance of distinct granules in foreign macrophages (Shimohara et al., Ibid., 1989), FF2 / None of the large core cells showed granule staining in either TH or FF2 / βGal grafts. However, some core cells within the FF2 / βGal graft clearly show diffuse and cytoplasmic βGal, respectively, and by pre-labeling are characteristic of immunized fibroblasts containing the βGal transgene. It has been shown (Shimohara et al., Ibid., 1989). Finally, large core cells within the FF2 / TH grafts have been shown to hybridize positively to TH mRNA. These observations strongly suggested that phagocytic cells within the core portion of the fibroblast graft were derived from the original donor cell suspension.

(移植片の機能のメカニズム)
繊維芽細胞の植え付けが、ポストシナプスドーパミンレセプター関連した欠乏及び、線条体の組織の損失による行動における人工産物的「回復」を生産する可能性は考えられてきた。しかしながら、これが見込みがないことを示唆する2つの証拠がある。第一には、FF2/THラットと同じ容量及び同じ細胞数で移植されたFF2/βGalラットは、移植の後の転回行動が有意に変化をすることを示していなかった。第2には、カイニン酸で内在性の神経とレセプターの破壊することは損傷後の転回行動を引き起こし、その転回行動はFF2/THラットで観察された転回行動とは明らかに異なっていた。最小のKAレジョンを持つラット、あるいは移植によって包囲される領域よりもずっと小さい領域に影響を与えるレジョンを持つラットは、損傷後2週間の時点の19%から、損傷後6週間の時点の50%以上にまでの転回に確実な減少を示しており、それはKA投与の後に線条体内に起こることが知られている変性的な変化と一致している(Coyleand Schwarcz, Nature 263:244-246 (1976)参照)。対照的に、FF2/THに対して観察された転回行動における明白な減少は、移植後2週間で起こり(65%)、続いて徐々に増加して安定になるが、6−8週間の間ではより高くて転回の数は徐々に増加する(ベースライン以下の30%)。2週間から8週間の間の移植の効力の明かな減少は、数種の異なるメカニズムから生じるであろう。第1番目としては、いくつかの移植された細胞が、移植後最初の1週間内でなくなるであろう。他の研究では繊維芽細胞移植片は、植え付け後3週間を経ると脳内での大きさの萎縮が見られた。この時よりも後では、安定な移植片の大きさが、少なくとも6カ月間は持続された。移植後の期間が長い場合には、移植の効果を減少させる第2番目の理由としては、繊維芽細胞の代謝における性質の変化が関連している。構築された繊維芽細胞は、代謝活性が低下している静止期の細胞の性質を有しているであろう(Dean et al., J. Biol. Chem. 261:9161-9166 (1986); Rao and Church Exp. Cell Res. 178:449-456 (1988)参照)。また、その繊維芽細胞は、L−ドーパの生産を減少させる性質も有しているであろう。最後に、移植片の効果は、繊維芽細胞に挿入されたTH cDNAの欠失あるいは再配列等の遺伝子的な事象によって、あるいはTH cDNAの転写を進行させるLTRプロモーターからの転写の後成の停止によって譲歩的に解釈される。このような事実は、他のレトロウイルスベクターについても記録されている(Xu et al.,同上文献, 1989)。
(Mechanism of graft function)
The potential for fibroblast implantation to produce post-synaptic dopamine receptor-related deficiencies and artificial “recovery” in behavior due to loss of striatal tissue. However, there are two pieces of evidence suggesting that this is not promising. First, FF2 / βGal rats transplanted with the same volume and the same number of cells as FF2 / TH rats did not show that the turning behavior after transplantation changed significantly. Second, destruction of endogenous nerves and receptors with kainic acid caused a post-injury turning behavior that was clearly different from the turning behavior observed in FF2 / TH rats. Rats with minimal KA region, or with a region that affects a much smaller area than the area surrounded by the transplant, range from 19% at 2 weeks after injury to 50% at 6 weeks after injury. This shows a definite reduction in turnover, consistent with the degenerative changes known to occur in the striatum after KA administration (Coyleand Schwarcz, Nature 263: 244-246 ( 1976)). In contrast, the apparent decrease in turning behavior observed for FF2 / TH occurs 2 weeks after transplantation (65%), followed by a gradual increase and stabilization, but for 6-8 weeks Then it is higher and the number of turns gradually increases (30% below baseline). The apparent reduction in transplant efficacy between 2 and 8 weeks may result from several different mechanisms. First, some transplanted cells will disappear within the first week after transplantation. In other studies, fibroblast grafts were found to shrink in size in the brain 3 weeks after implantation. After this time, the stable graft size persisted for at least 6 months. If the period after transplantation is long, the second reason for reducing the effect of transplantation is related to changes in the properties of fibroblast metabolism. The constructed fibroblasts will have the properties of stationary cells with reduced metabolic activity (Dean et al., J. Biol. Chem. 261: 9161-9166 (1986); Rao and Church Exp. Cell Res. 178: 449-456 (1988)). The fibroblasts will also have the property of reducing L-dopa production. Finally, the effect of the graft is due to genetic events such as deletion or rearrangement of TH cDNA inserted into fibroblasts, or epigenetic termination of transcription from the LTR promoter that promotes transcription of TH cDNA. Is interpreted concessively. Such facts have also been recorded for other retroviral vectors (Xu et al., Ibid., 1989).

FF2/TH−移植ラットのアポモルフィン転回の減少を説明する最後の可能性は、移植片が皮質組織への非特異的な損傷を通して皮質−線条体相互作用を中断するであろう、ということである。このような損傷は、6−OHDA−レジョン化(lesioned)ラットの転回行動を減少させるということが報告されている(Freed and Canon-Spoor, Behav. Brain Res. 32:279-288 (1989)参照)。しかしながら、脳内での非制御的な生長を示す不滅化されたラットの繊維芽細胞を用いる我々の以前の研究では、皮質組織に制限された大規模な損傷はアポモルフィン誘導された転回行動でのドロップ(drop)とは関連していなかった。現在の研究で試験された移植片は、ラット−1の移植片で見られるものより皮質組織への移植拡張がかなり制限されていることを示しているので、FF2/THラットの減少した転回行動が、皮質−線条体経路への非特異的損傷を反映して起こっているとは思われない。   The last possibility to explain the reduced apomorphine turnover in FF2 / TH-transplanted rats is that the graft will disrupt cortical-striatal interactions through non-specific damage to cortical tissue is there. Such damage has been reported to reduce the turning behavior of 6-OHDA-lesioned rats (see Freed and Canon-Spoor, Behav. Brain Res. 32: 279-288 (1989)). ). However, in our previous study using immortalized rat fibroblasts that showed uncontrolled growth in the brain, extensive damage limited to cortical tissue was observed in apomorphine-induced turning behavior. It was not related to drop. The grafts tested in the current study show that the expansion of transplantation into cortical tissue is much more limited than that seen in rat-1 grafts, thus reducing the turning behavior of FF2 / TH rats However, it does not appear to reflect non-specific damage to the cortical-striatal pathway.

現在では、L−ドーパがパーキンソン病(PD)の症状の最も効果的な治療薬である。しかしながらL−ドーパの長期の計画的投与は、望ましくない副作用を引き起こす。その副作用とは、随意運動障害や「オン−オフ」現象である(Marsden amd Parks, Lancet 7:292-296 (1976)参照)。これらの問題のいくつかは、L−ドーパの経口投与の後の細胞質内のL−ドーパのレベルの変動から生じることが示唆されており、それはL−ドーパの連続的な注入によって軽減されうる(Nutt et al., New Eng. J. Med. 310:483-488 (1984)参照)。L−ドーパあるいはドーパミンを生産するように遺伝子的に修飾された細胞を脳内に移植することは、PDの症状をコントロールするための別法を提供するものであり、そしてそれは、脳内の適当な標的領域に直接ドーパミンを連続的、局所的注入をすることによって、L−ドーパの広範囲の投与による副作用を小さくするするための別法を提供するものでもある。   Currently, L-dopa is the most effective treatment for Parkinson's disease (PD) symptoms. However, long-term planned administration of L-dopa causes undesirable side effects. Side effects include voluntary movement disorders and “on-off” phenomena (see Marsden amd Parks, Lancet 7: 292-296 (1976)). Some of these problems have been suggested to arise from fluctuations in cytoplasmic L-dopa levels following oral administration of L-dopa, which can be alleviated by continuous infusion of L-dopa ( Nutt et al., New Eng. J. Med. 310: 483-488 (1984)). Transplanting cells genetically modified to produce L-dopa or dopamine into the brain provides an alternative method for controlling the symptoms of PD, which is It also provides an alternative method for reducing the side effects of extensive administration of L-dopa by continuous and local infusion of dopamine directly into the target area.

これらの結果は、トランス遺伝子を発現するように遺伝子的に修飾されたプライマリー繊維芽細胞が、脳内移植のための生育能力があるドナー細胞を提供し、かつPDなどのヒトの神経学的な疾病を治療するための有効な攻略法を提供できることを示している。   These results show that primary fibroblasts genetically modified to express the transgene provide viable donor cells for intracerebral transplantation and human neurological such as PD. It shows that it can provide an effective strategy for treating diseases.

[実験例VI]
「ドナー細胞として供給される老化繊維芽細胞の能力」
この実験例では、老人繊維芽細胞が皮質内移植に対してドナー細胞として有効であるかを実証する。
[Experimental Example VI]
“Ability of senescent fibroblasts to be supplied as donor cells”
This experimental example demonstrates whether senile fibroblasts are effective as donor cells for intracortical transplantation.

(ヒト神経生長因子(NGF)に対するレトロウイルス構築)
ヒトNGFcDNA(Syntex Research,Palo Alto,CAから入手した)を含むモロニーネズミ白血病ウイルス、pLhNRNLが用いられた。このベクターはdChAT遺伝子の場所でのプラスミドpLChRNL内にNGFcDNAを挿入することによって準備された(実験例VII、図34参照)。5’長末端反復配列(LTR)はヒトNGF(hNGF)cDNAの発現を進行させた。内部のロウスサルコーマウイルスLTRプロモーター(Internal Rous sarcoma virus LTR promoter)は選択できるバクテリアルネオマイシン耐性遺伝子(selectable bacterial neomycin resistant gene)(neoR )の発現を進行させた。
(Retrovirus construction for human nerve growth factor (NGF))
Moloney murine leukemia virus, pLhNRNL, containing human NGF cDNA (obtained from Syntex Research, Palo Alto, Calif.) Was used. This vector was prepared by inserting NGF cDNA into the plasmid pLChRNL at the location of the dChAT gene (see Experimental Example VII, FIG. 34). The 5 ′ long terminal repeat (LTR) promoted expression of human NGF (hNGF) cDNA. The internal Rous sarcoma virus LTR promoter promoted the expression of a selectable bacterial neomycin resistant gene (neo R ).

(ウイルスストックの生産)
感染ウイルスストックの生産は、カルシウムフォスフェイト共沈によってプラスミドDNAをもつアンフォトロピック細胞ラインPA317を最初のトランスフェトすることによって達成され、これは、Miller and Buttimore, Mol. Cell. Biol. 6:2895-2902 (1986)に記されている(Miller, Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, WAから供給された)。これらの細胞からの条件づけられた培地は、集められ、濾過され、エコトロッピックヘルパー細胞ラインプサイ(Ψ)2を感染するために用いられた。これは、MannらによってCell 33:153-159(1983)に記されている。これらの細胞からの条件づけられた培地はそのときアンフォトロピックヘルパー細胞PA317を感染するために用いられた。このラインからの生産細胞(producer cells)は、ネオマイシンアナログG418(Gibco/BRL, Gaithersburg, MD)の400μg/mlを含む培地内の細胞を生長させることによってneoR 遺伝子のそれらの発現のために選択された。最高力価(約4×104 c.f.u./ml)を生産するPA317クローンからのウイルスは以下に記されるように多種の細胞ラインを感染するために用いられた。
(Production of virus stock)
Production of infectious virus stock is achieved by first transferring the amphotropic cell line PA317 with plasmid DNA by calcium phosphate coprecipitation, which is Miller and Buttimore, Mol. Cell. Biol. 6: 2895. -2902 (1986) (supplied by Miller, Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, WA). Conditioned media from these cells was collected, filtered, and used to infect the ecotropic helper cell line psi (Ψ) 2. This is described by Mann et al. In Cell 33: 153-159 (1983). Conditioned media from these cells was then used to infect amphotropic helper cells PA317. Producer cells from this line are selected for their expression of the neo R gene by growing cells in media containing 400 μg / ml of the neomycin analog G418 (Gibco / BRL, Gaithersburg, MD). It was done. Virus from the PA317 clone producing the highest titer (about 4 × 10 4 cfu / ml) was used to infect various cell lines as described below.

(細胞の感染)
皮膚生検から得られた、及び細胞ラインとして確定したプライマリー繊維芽細胞はアンフォトロピックレトロウイルスに感染された。若いラット(約3カ月)のプライマリー繊維芽細胞はマウスNGFを発現するエコトロピックウイルスまたは、ヒトNGFを発現するアンフォトロピックウイルスに感染された。老人の(アルツハイマー病の66歳の男性及びアルツハイマー病でない69歳の男性)からの皮膚プライマリー繊維芽細胞はDr. R. Katzman, University of California, San Diego, CAによって皮膚生検より得られた。若い(新生児の)ヒト皮膚繊維芽細胞は、University of Cakifornia, San Diego, CAのCore Tissue Culture Facilityより得られた。アカゲザルの皮膚繊維芽細胞(10歳の雄及び11歳の雌)は、University of California, Davis, CAのPrimate Centerから生検により得られた。
(Cell infection)
Primary fibroblasts obtained from skin biopsies and defined as cell lines were infected with amphotropic retroviruses. Primary fibroblasts of young rats (about 3 months) were infected with ecotropic virus expressing mouse NGF or amphotropic virus expressing human NGF. Skin primary fibroblasts from the elderly (66-year-old male with Alzheimer's disease and 69-year-old male without Alzheimer's disease) were obtained from skin biopsy by Dr. R. Katzman, University of California, San Diego, CA. Young (newborn) human skin fibroblasts were obtained from the Core Tissue Culture Facility at the University of Cakifornia, San Diego, CA. Rhesus monkey skin fibroblasts (10-year-old male and 11-year-old female) were obtained by biopsy from the Primate Center of the University of California, Davis, CA.

70%から80%までコンフルエントになるまで生長した繊維芽細胞は、レトロウイルス及びポリブレン4μg/mlを含む培地の10mlとともに夜通し培養された。この感染は連続して3日間で達成された。結果的に、培地は吸引され、G418の400μg/mlを含む新鮮な培地に置換された。感染後に、細胞は培地を補ったG418で断続的に維持された。   Fibroblasts that grew from 70% to 80% confluent were cultured overnight with 10 ml of medium containing retrovirus and 4 μg / ml polybrene. This infection was achieved in 3 consecutive days. As a result, the medium was aspirated and replaced with fresh medium containing 400 μg / ml of G418. Following infection, cells were maintained intermittently with G418 supplemented with media.

(NGF活性の検定)
感染された繊維芽細胞によるNGF生産及び分泌は、抗−βNGF抗体(Boehringer-Mannheim, Germany)を用いた2部位ELISA分析によって検定された。これは、上述の実験例IIに記述してある。NGF活性は図33に示されているその日に培地内で測定された。図33は、NGF量がヒトNGF(hNGF)またはマウスNGF(ラット繊維芽細胞)のどちらかを発現する異なる起源の繊維芽細胞から、異なるコンフルエントで分泌したことを示している。すべての場合に、NGFの生産は、コンフルエント間で増加するか、少なくとも定常を維持する(モンキー細胞に対して)。対数期またはコンフルエント期間においては、ヒト繊維芽細胞の若さ、老化によってNGFの生産での違いはほとんどなかった。
(NGF activity assay)
NGF production and secretion by infected fibroblasts was assayed by two-site ELISA analysis using anti-βNGF antibody (Boehringer-Mannheim, Germany). This is described in Experimental Example II above. NGF activity was measured in the medium on the day shown in FIG. FIG. 33 shows that the amount of NGF was secreted at different confluences from fibroblasts of different origins expressing either human NGF (hNGF) or mouse NGF (rat fibroblasts). In all cases, NGF production increases between confluences, or at least remains constant (relative to monkey cells). In the logarithmic or confluent period, there was almost no difference in NGF production depending on the youth and aging of human fibroblasts.

これらの結果は、ヒトの疾病のヒトでない霊長類(例えば、モンキー)が遺伝子的に修飾されたトランス遺伝子の移植の効力をテストするために利用できることを示している。加えて、これらの結果によって、老人繊維芽細胞がトランス遺伝子を運ぶベクターに好結果的に感染されることが示され、また、老人繊維芽細胞がドナー細胞として用いることができることを提案している。   These results indicate that non-human primates (eg, monkeys) with human disease can be used to test the efficacy of genetically modified transgene transplantation. In addition, these results indicate that senile fibroblasts are successfully infected with vectors carrying the transgene, and suggest that senile fibroblasts can be used as donor cells. .

[実験例VII]
「ドナー細胞から生じるトランス遺伝子生産物の遊離の調節」
この実験例は、トランス遺伝子生産物であるアセチルコリン(ACh)の分泌の調節について示している。なお、アセチルコリンは、コリンを用いてトランスフェクトされた細胞から得られる。
[Experimental Example VII]
"Regulation of the release of transgene products arising from donor cells"
This example demonstrates the regulation of secretion of the transgene product acetylcholine (ACh). Acetylcholine can be obtained from cells transfected with choline.

(細胞の培養)
ラット−1の繊維芽細胞を、0.1%のグルタミンと10%のFBSで懸濁させたDMEM中で生育させた。培養物を、10%のCO2 、37℃の条件下でインキュベートさせた。
(Cell culture)
Rat-1 fibroblasts were grown in DMEM suspended in 0.1% glutamine and 10% FBS. The cultures were incubated under conditions of 10% CO2, 37 ° C.

(レトロウイルスの構築)
ドロソフィラ(Drosophila)ChAT(dChAT) cDNAを有するモロニーネズミの白血病ウイルスベクター(a Moloney murine leukemia viral vector)(MoMLV)(Dr. P. Salvaterra, Duarte, CAから入手)、pLChRNLは、図34にに示されているように構築された。プラスミドpCha−2(Itoh et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:4081-4085 (1986))から得られるdChAT cDNAを含む2519個の塩基対(base pair)(bp)からなるHindIII/EcoRIフラグメント、pBR322から得られる377個のbpからなるEcoRI/BamHIフラグメント、及びレトロウイルス構築体であるpLLRNL(Xu et al., Virology 171:331-341 (1989))である6500個のbpからなるフラグメントが、公知の方法(Sambrook et al., In: Molecular Cloning, A Laboratory Manual, ed. C. Nolan, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (1989)参照)によって組み入れられた。pLLRNL内の5’LTRは、dChAT遺伝子の発現を進行させる。同様に、内部のRSVプロモーターは、特異性のあるバクテリアのネオマイシン抵抗性の遺伝子(neoR )の発現を進行させる。
(Construction of retrovirus)
A Moloney murine leukemia viral vector (MoMLV) (obtained from Dr. P. Salvaterra, Duarte, CA), pLChRNL, shown in FIG. 34. Built to be. HindIII consisting of 2519 base pairs (bp) containing the dChAT cDNA obtained from the plasmid pCha-2 (Itoh et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 4081-4085 (1986)) An EcoRI / BamHI fragment consisting of 377 bp from pBR322 and 6500 bp which is a retroviral construct pLLRNL (Xu et al., Virology 171: 331-341 (1989)) The resulting fragment was incorporated by known methods (see Sambrook et al., In: Molecular Cloning, A Laboratory Manual, ed. C. Nolan, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (1989)). The 5 ′ LTR in pLLRNL advances the expression of the dChAT gene. Similarly, the internal RSV promoter drives the expression of a specific bacterial neomycin resistance gene (neo R ).

(感染(infection))
感染することのできるベクター株の生産は、アンホトロピック(amphotropic)なヘルパー細胞ライン PA317(Miller and Buttimore, Mol. Cell. Biol. 6:2895-2902 (1986))をプラスミドDNAを用いて、まず、トランスフェクトすることによって行われた。これらの細胞によって条件付けられている培地が集められて、フィルーターがかけられてからエコトロピック(ecotropic)なヘルパー細胞ラインΨ−2(Mann et al., Cell 33:153-159 (1983))を感染するために用いられた。このラインを形成する生産細胞は、400μg/mlのネオマイシンアナログ G418(Gibco)を含有する培養培地中で細胞を生育させることによって、neoR の発現がなされるように選択された。全部で16個のコロニーから選択される2個のG418−抵抗性のコロニーであって、最高レベルのChAT活性とウイルスに対する最も高いタイター(力価)(ほぼ104 c.f.u./ml)を発現しているコロニーが、ラット−1細胞を感染するために用いられた。
(Infection)
Production of a vector strain capable of infecting is carried out by using an amphotropic helper cell line PA317 (Miller and Buttimore, Mol. Cell. Biol. 6: 2895-2902 (1986)) using plasmid DNA, Done by transfecting. The medium conditioned by these cells is collected and applied with a phyllator before the ecotropic helper cell line Ψ-2 (Mann et al., Cell 33: 153-159 (1983)). Used to infect. The production cells forming this line were selected for neo R expression by growing the cells in a culture medium containing 400 μg / ml neomycin analog G418 (Gibco). 2 G418-resistant colonies selected from a total of 16 colonies, with highest levels of ChAT activity and highest titer against virus (approximately 10 4 cfu / ml) ) Were used to infect rat-1 cells.

10cmの組織培養プレート上でコンフルエントするように生育させたラット−1の繊維芽細胞を、1:5に分割し、1日間成長させた後、数種のレトロウイルスと4μg/mlのポリブレン(polybrene)を含有する5mlの培地でインキュベートした。細胞はこの培地中で一晩インキュベートさせた。次に、培地をアスピレートして400μg/mlのG418を含有する新鮮な培地への植え変えを行った。感染させた後、その細胞をG418の補充を行った培養培地中で引続き維持した。   Rat-1 fibroblasts grown to confluence on 10 cm tissue culture plates were split 1: 5 and allowed to grow for 1 day before several retroviruses and 4 μg / ml polybrene. Incubate in 5 ml of medium containing Cells were allowed to incubate overnight in this medium. The medium was then aspirated and replanted into fresh medium containing 400 μg / ml G418. After infection, the cells were continuously maintained in culture medium supplemented with G418.

(ChAT活性の検定)
ChAT活性の検定を行うために用いられる方法は、Fonnumによる次の文献J. Neurochem. 24:407-409 (1975)中に記載された方法の変形法である。なお、この文献は、参考文献としてここに組み入れられる。繊維芽細胞は、35mmの組織培養皿に植え付けられて、70−80%のコンフルエントになるまで培養された。続いてその細胞は、PBSで洗浄され、ホモジェネートした緩衝液(0.1%のトリトン X−100を含有する0.87mM EDTA溶液)中にその細胞をスクラップすることによって集められた。その再懸濁液を1.5mlのエッペンドルフ(Eppendorf)管に移し、超音波処理(3X、10分間)を行った。超音波処理を行ったホモジェネートのうち、10マイクロリッターを別のエッペンドルフ管に移した。10マイクロリッターの放射線活性のある溶液(0.2mMの14C−アセチルコエンザイムA、1mg/mlのBSA、0.2mMのエゼリンサリチレート、4mMのコリンクロライド、18mMのEDTA、0.6mMのNaCl、及び0.1mMのNaH2PO4)が添加された。この混合物は、37℃で5分間インキュベートされた。その反応は、100μlの氷冷された蒸留水を添加することによって止められた。サンプルは1.0mlの抽出緩衝液(850mlのトルエン及び150mlのアセトニトリル中に、15gのソジウムテトラフェニルボロンを混合した溶液)で抽出が行われ、エッペンドルフ マイクロ遠心分離管内で2分間遠心分離が行なわれた。その後、0.65mlの有機層が集められ、5.0mlのシンチレーションカクテル(scintillation cocktail)(National Diagnostics, Manville, NJ)に加えられた。サンプルは、10分間、シンチレーションカウンターで計数された。培養物に対するプロテインの量は、クマージー(Coomassie)のプロテイン分析(Pierce Rockville, IL)によって測定された。
(ChAT activity assay)
The method used to perform the assay for ChAT activity is a modification of the method described by Fonnum in the following document J. Neurochem. 24: 407-409 (1975). This document is incorporated herein as a reference document. Fibroblasts were seeded in 35 mm tissue culture dishes and cultured to 70-80% confluence. The cells were subsequently collected by scraping the cells in PBS and homogenized buffer (0.87 mM EDTA solution containing 0.1% Triton X-100). The resuspension was transferred to a 1.5 ml Eppendorf tube and sonicated (3X, 10 minutes). Of the homogenate that was sonicated, 10 microliters were transferred to another Eppendorf tube. 10 microliters of radioactive solution (0.2 mM 14 C-acetylcoenzyme A, 1 mg / ml BSA, 0.2 mM eserine salicylate, 4 mM choline chloride, 18 mM EDTA, 0.6 mM NaCl , And 0.1 mM NaH 2 PO 4 ). This mixture was incubated at 37 ° C. for 5 minutes. The reaction was stopped by adding 100 μl of ice-cold distilled water. The sample was extracted with 1.0 ml extraction buffer (a solution of 850 ml toluene and 150 ml acetonitrile mixed with 15 g sodium tetraphenylboron) and centrifuged for 2 minutes in an Eppendorf microcentrifuge tube. It was. Thereafter, 0.65 ml of the organic layer was collected and added to 5.0 ml of scintillation cocktail (National Diagnostics, Manville, NJ). Samples were counted in a scintillation counter for 10 minutes. The amount of protein for the culture was determined by Coomassie protein analysis (Pierce Rockville, IL).

(ノーザンブロット分析)
繊維芽細胞は、10cmの組織培養プレートに植え付けられ、70−80%のコンフルエントに達するまで培養された。PBSで洗浄された後、それぞれの培養物から全RNAが、0.5mlのグアニニジン イソチオシアネート溶液中で細胞を抽出することによって単離された。(Chomczynski and Sachhi, Anal. Biochem. 162:156-159 (1987)の記載参照。なお、この文献は参照文献としてここに組み入れられる。)RNAの量は、260nmにおける吸光度を測定することによって定量された。全RNAのうち10μg〜15μgが、1,2%のホルムアルデヒド−アガロース ゲルに載せられた。分離されたRNAが、サンブロックらの文献(Sambrook et al., in 「分子クローニング、実験マニュアル(Molecular Cloning, A Laboratory Manual)」, (Ed. Nolan), Cold Spring Harbor Lab. Press, Cold Spring Harbor, NY (1989): 尚この文献は、参照文献としてここに組み入れられる。)に記載されているような、ナイロン膜(MSI)の上にブロットされた。ブロットは、1〜4時間、42℃でプレハイブリダイゼーション(50%のホルムアミド、5X SSPE、0.5%のSDS、100μg/mlの変性されたヘリング精子(denatured herring sperm)のDNA)が行われた。プローブは、pLChRNLから得られるほぼ2.5KbのEcoR1フラグメント、あるいはpGCcから得られる953bpのBamHIフラグメント(H.Jinnah, University of California, San Diego, CAから入手できる。)を活性化することによって準備され、それぞれdChATあるいはシクロフィリンのmRNAを検出するために用いられる。そのフラグメントは、1.0%の低融解のアガロースゲル上で単離され、ジーンクリーン(Gene Clean)(Bio 101, San Diego, CA)を用いて精製された後、32P−dCTPを用いてランダムプリミング(random priming)(Boerhinger Mannheim, Indianapolis, IN)によってラベルされた。ブロットあたり、約1×106 cpm/10mlのハイブリダイゼーション緩衝液が用いられた。放射活性ラベルされたプローブは、プレハイブリダイゼーション溶液に直接的に提供された。ハイブリダイゼーションは、42℃で12−20時間行われた。その後、ブロットは6X SSC、0.1%SDSを用い、室温の状態で二度洗浄され、次に1X SCC、0.1% SDSを用いて42℃で二度洗浄され、最後に0.1X SSC、0.1% SDSを用いて65℃で一度洗浄された。すべては10分間で洗浄が行われた。その洗浄済みのブロットは、プラスチックフィルムでラップされ、オートラジオグラフィー(XARフィルム、Kodak, Rochester, NY)が行われた。そのプローブは、50%のホルムアミド、10X SSPE中、65℃以上で1時間、そのブロットをインキュベートすることによって続いて起こるハイブリダイゼーションのために除去された。そのブロットは、次のプレハイブリダイゼーション前にsX SSPE中ですすがれた。オートラジオグラフの密度走査は、LKBの高速走査 XLレーザー濃度計上で管理された。
(Northern blot analysis)
Fibroblasts were seeded in 10 cm tissue culture plates and cultured until they reached 70-80% confluence. After washing with PBS, total RNA from each culture was isolated by extracting the cells in 0.5 ml guanidinium isothiocyanate solution. (See description in Chomczynski and Sachhi, Anal. Biochem. 162: 156-159 (1987), which is incorporated herein by reference). The amount of RNA is quantified by measuring absorbance at 260 nm. It was. 10 μg to 15 μg of total RNA was loaded on a 1% formaldehyde-agarose gel. The isolated RNA was obtained from Sunbrook et al. (Sambrook et al., In “Molecular Cloning, A Laboratory Manual”, (Ed. Nolan), Cold Spring Harbor Lab. Press, Cold Spring Harbor. , NY (1989): This document was blotted onto a nylon membrane (MSI), as described in (herein incorporated by reference). Blots were prehybridized (50% formamide, 5X SSPE, 0.5% SDS, 100 μg / ml denatured herring sperm DNA) for 1-4 hours at 42 ° C. It was. Probes are prepared by activating an approximately 2.5 Kb EcoR1 fragment obtained from pLChRNL, or a 953 bp BamHI fragment obtained from pGCc (available from H. Jinnah, University of California, San Diego, Calif.). , Used to detect dChAT or cyclophilin mRNA, respectively. The fragment was isolated on a 1.0% low melting agarose gel, purified using Gene Clean (Bio 101, San Diego, Calif.) And then using 32 P-dCTP. Labeled by random priming (Boerhinger Mannheim, Indianapolis, IN). Approximately 1 × 10 6 cpm / 10 ml of hybridization buffer was used per blot. The radioactively labeled probe was provided directly to the prehybridization solution. Hybridization was performed at 42 ° C. for 12-20 hours. The blot was then washed twice with 6X SSC, 0.1% SDS at room temperature, then twice with 1X SCC, 0.1% SDS at 42 ° C and finally 0.1X Washed once at 65 ° C. using SSC, 0.1% SDS. All were washed in 10 minutes. The washed blot was wrapped with plastic film and autoradiographed (XAR film, Kodak, Rochester, NY). The probe was removed for subsequent hybridization by incubating the blot in 50% formamide, 10 × SSPE at 65 ° C. or higher for 1 hour. The blot was rinsed in sX SSPE before the next prehybridization. The density scan of the autoradiograph was controlled by the LKB fast scan XL laser densitometer.

(免疫組織化学)
繊維芽細胞は、2個のウェルの組織培養スライド(Tissue Tek)に、1×104 個の細胞密度で植え付けられ、2日から3日間育成させて4%のPBS−緩衝液のパラホルムアルデヒドを用いて固定化された。培養物は、0.25%のトリトン−PRSで15分間、透過され、PBSで二度洗浄され、そして室温で一晩、プライマリー抗体とともにインキュベートされた。用いられたプライマリー抗体は、ウサギ−抗−dChAT(1:100、Dr. P. Salvaterra, Duarte, CAから入手)、マウス−抗−ビメンチン(mouse-anti-vimentin)(1:250、Vector Laboratoriesから入手)、またはウサギ−抗−ラットChAT(1:7500、Boehringer Mannheimから入手)であった。ほとんどの場合において培養は、ビメンチン、及び一種のあるいは他のChAT抗体に対する抗体を用いて同時にインキュベートされた。初めのインキュベートが行われた後、培養物は、再びPBSで二度洗浄され、更に37℃で1時間、蛍光色素でラベルされたヤギ−抗−ウサギ(1:100、Vector Laboratoriesから入手)、及びヤギ−抗−マウス(1:100、Chemicon, Temecular, CAから入手)、すなわち第2番目の抗体、とともにインキュベートされた。スライドは、ハイドロマウント(Hydromount)(National Diagnostics)でマウントされ、オリンパスの蛍光顕微鏡で観察された。
(Immunohistochemistry)
Fibroblasts are seeded in 2 well tissue culture slides (Tissue Tek) at a density of 1 × 10 4 cells and grown for 2 to 3 days with 4% PBS-buffer paraformaldehyde. Immobilized. Cultures were permeabilized with 0.25% Triton-PRS for 15 minutes, washed twice with PBS, and incubated with primary antibody overnight at room temperature. Primary antibodies used were rabbit-anti-dChAT (1: 100, obtained from Dr. P. Salvaterra, Duarte, Calif.), Mouse-anti-vimentin (1: 250, from Vector Laboratories). Available), or rabbit-anti-rat ChAT (1: 7500, obtained from Boehringer Mannheim). In most cases, the cultures were co-incubated with antibodies against vimentin and one or other ChAT antibodies. After the initial incubation, the culture was again washed twice with PBS and further labeled with fluorescent dye for 1 hour at 37 ° C. (1: 100, obtained from Vector Laboratories), And goat-anti-mouse (1: 100, obtained from Chemicon, Temecular, Calif.), The second antibody. Slides were mounted with Hydromount (National Diagnostics) and viewed with an Olympus fluorescence microscope.

(血清の欠乏及びコンフルエント状態で生じる静止期)
ラット−1細胞は、60mmのプレートあたり2.5×105 個の細胞密度でプレートにおかれた。血清を欠乏させた実験では、細胞を70ー80%のコンフルエントに到達させた後、培養培地を吸引させて新鮮なDMEMのみで置換した。コントロールの細胞は、通常の血清を追加した培地に植え付けられた。インキュベートは20時間行われた。
(Stationary phase caused by serum deficiency and confluence)
Rat-1 cells were plated at a density of 2.5 × 10 5 cells per 60 mm plate. In experiments where serum was depleted, the cells were allowed to reach 70-80% confluence, and then the culture medium was aspirated and replaced with fresh DMEM only. Control cells were seeded in medium supplemented with normal serum. Incubation was carried out for 20 hours.

コンフルエント状態で生じる静止期では、細胞は上記に記載したように植え付けられている。それから培養物はそれらがコンフルエントに到達した後、3、7、及び14日間維持された。これらの培養物を植え付けるために、等量の培養培地が吸引されて、等量の新鮮な培地で置き換えられた。最後の植え付けを行って3日たった時点で、その細胞の分析が行われた。ノーザンブロット分析では、細胞は10cmのプレートに植え付けられて、上記に記載したのと同様の処理が行われた。   In the stationary phase, which occurs in a confluent state, the cells are planted as described above. The cultures were then maintained for 3, 7, and 14 days after they reached confluence. To plant these cultures, an equal volume of culture medium was aspirated and replaced with an equal volume of fresh medium. Three days after the last planting, the cells were analyzed. For Northern blot analysis, cells were seeded in 10 cm plates and treated as described above.

([メチル]−3H−チミジンの導入)
チミジンの導入は、対数期あるいは静止期の成長段階における繊維芽細胞の増殖速度をモニターするのに用いられた。細胞は10cmの培養皿に植え付けられ、3H−チミジン(25Ci/mmol;0.5μCi/ml;ベーヒンガーマンハイム(Boehinger Mannheim))とともに5時間インキュベートされた。続いて培養物は、トリプシン化され、ヘマサイトメーター(血球計算器)を用いて計数され、ペレット化されてから、続いて1mlの0.3MのNaOH中に懸濁された。NaOH溶液中で30分間、インキュベートされた。その後全溶解物は、10mlのシンチレーション溶液を含有するシンチレーションバイアルにピペットで滴下され、マークIIIの液相シンチレーションシステムの6881型(Tracor Analytic, Austin, TX)にて計数された。
([Methyl] - 3 H- introduction thymidine)
The introduction of thymidine was used to monitor the proliferation rate of fibroblasts during the logarithmic or stationary phase of growth. Cells were seeded in 10 cm culture dishes and incubated for 5 hours with 3 H-thymidine (25 Ci / mmol; 0.5 μCi / ml; Boehinger Mannheim). The cultures were then trypsinized, counted using a hemacytometer (cytometer), pelleted and then suspended in 1 ml of 0.3 M NaOH. Incubated for 30 minutes in NaOH solution. The total lysate was then pipetted into scintillation vials containing 10 ml of scintillation solution and counted on a Mark III liquid phase scintillation system model 6881 (Tracor Analytic, Austin, TX).

(HPLCによるAChの測定)
AChは、電気化学的検定法を用いたHPLCによって測定された。AChは、弱いカチオンが帯電しているカラム上にてコリンから分離された。このカラムは、ラウリルサルフェート(laurylsulphate)を用いる逆相クロムファーカートリッジC18カラム(Chrompher Cartridge C18 column)(100mm×3mm、Chompack)にかけることによって準備された。免疫化されたアセチルコリンエステラーゼ(タイプVI−S)及びコリンオキシダーゼ(Sigma, St. Louis, MO)を含有する酵素的な次のカラムのリアクター(10×2.1mm、Bioanalytical Systems, West Lafayette, IN)を用いることによって、AChはハイドロジェンパーオキサイド(hydrogen peroxide)に変換された。続いてハイドロジェンパーオキサイドは、電気化学的な検出器(生物分析システム)で、Ag/AgClからなる参照電極に対して+0.5Vの電位に保たれている白金電極を用いて測定された。0.1Mの燐酸カルシウムと0.1mMのテトラメチルアンモニウム ヒドロキサイドを含み、pH8.1に調整された移動相が、アイソクラティックポンプ(isocratic pump)(Pharmacia, Piscataway, NJ)を用いて0.8ml/分の流速が供給された。
(Measurement of ACh by HPLC)
ACh was measured by HPLC using an electrochemical assay. ACh was separated from choline on a column charged with weak cations. The column was prepared by running on a Chrompher Cartridge C18 column (100 mm × 3 mm, Chompack) using laurylsulphate. Enzymatic next column reactor containing immunized acetylcholinesterase (type VI-S) and choline oxidase (Sigma, St. Louis, MO) (10 × 2.1 mm, Bioanalytical Systems, West Lafayette, IN) Was used to convert ACh to hydrogen peroxide. Subsequently, hydrogen peroxide was measured with an electrochemical detector (biological analysis system) using a platinum electrode maintained at a potential of +0.5 V with respect to a reference electrode made of Ag / AgCl. A mobile phase containing 0.1 M calcium phosphate and 0.1 mM tetramethylammonium hydroxide, adjusted to pH 8.1, was prepared using an isocratic pump (Pharmacia, Piscataway, NJ). A flow rate of 8 ml / min was supplied.

繊維芽細胞によって条件づけられた培地は、0.22μmのミリポアフィルター(Millipore filter)を通して濾過され、更にサンプルの調整を行うことなくその分析用のカラムに直接注入された。細胞内部のAChのレベルは、ペレットを再懸濁し、その懸濁液を超音波処理して、次に遠心分離によって細胞の残渣を除去し、つづいて0.22μmのミリポアフィルターで濾過することによって測定された。そして、残った濾過物は、分析カラムに注入された。   The medium conditioned by fibroblasts was filtered through a 0.22 μm Millipore filter and directly injected into the analytical column without further sample preparation. The level of ACh inside the cells was determined by resuspending the pellet, sonicating the suspension, then removing the cellular debris by centrifugation, followed by filtration through a 0.22 μm Millipore filter. Measured. The remaining filtrate was injected into the analytical column.

(AChの生産におけるコリンクロライドとアセチル−dl−カルニチンの影響)
繊維芽細胞を、35mmのプレートあたり1×105 個の細胞数で植え付け、70−80%のコンフルエントになるまで生育させた。続いて培地を吸引した後、適当量のコリンクロライド(Sigma)あるいはアセチル−dl−カルニチン(Sigma)を含有する新鮮な培地で置き換えた。細胞はこの培地中にて20時間インキュベートされた。繊維芽細胞は採取されて、ChAT分析あるいはHPLCによるAChの測定のためのいずれかに用いるべく調製された。HPLCによって分析するための培養株は、培地中に含まれている0.1mMのエゼリンを有していた。
(Effects of choline chloride and acetyl-dl-carnitine on ACh production)
Fibroblasts were seeded at 1 × 10 5 cells per 35 mm plate and grown to 70-80% confluence. The medium was then aspirated and replaced with fresh medium containing the appropriate amount of choline chloride (Sigma) or acetyl-dl-carnitine (Sigma). Cells were incubated in this medium for 20 hours. Fibroblasts were harvested and prepared for use in either ChAT analysis or HPLC measurement of ACh. The culture for analysis by HPLC had 0.1 mM eserine contained in the medium.

(統計学上の分析)
学生らのt−テスト及びANOVA統計学上の分析法(STATView, Palo Alto, CA)が実験間の差異を検出するために用いられた。ホック後のダンネットtテスト(post-hoc Dunnet t test)は、グループ間の個々の違いを調べるのに用いられた。
(Statistical analysis)
Student's t-test and ANOVA statistical analysis (STATView, Palo Alto, CA) were used to detect differences between experiments. A post-hoc Dunnet t test was used to examine individual differences between groups.

(ラット−1/dChAT繊維芽細胞によってdChAT発現の確認)
ラット−1の繊維芽細胞は、レトロウイルス(図34)で感染されて、G418−含有の培地で選択された。感染された細胞におけるdChATの存在は、免疫細胞化学によってまずは確認された。感染されていないラット−1(コントロール)及びラット−1/dChAT繊維芽細胞は、ビメンチン(vimentin)及びdChATあるいはビメンチン及びラット−ChATに対する抗体を用いて同時に染色された(図35(a)−(f)参照)。ビメンチンの免疫活性は繊維芽細胞の形態を効果的に現す(図35(a)−(c)参照)。ほとんどのラット−dChAT細胞は、形態学的にコントロールとは区別がつかず、平で上皮のような表現型を示していた。ラット−1/dChAT繊維芽細胞は、形態学上はコントロールと区別して観察されず、伸長された形態を現していた。
(Confirmation of dChAT expression by rat-1 / dChAT fibroblasts)
Rat-1 fibroblasts were infected with retrovirus (FIG. 34) and selected on media containing G418-. The presence of dChAT in infected cells was first confirmed by immunocytochemistry. Uninfected rat-1 (control) and rat-1 / dChAT fibroblasts were stained simultaneously with antibodies against vimentin and dChAT or vimentin and rat-ChAT (FIG. 35 (a)-( f)). Vimentin's immune activity effectively reveals fibroblast morphology (see FIGS. 35 (a)-(c)). Most rat-dChAT cells were morphologically indistinguishable from controls and had a flat, epithelial phenotype. Rat-1 / dChAT fibroblasts were not observed morphologically in distinction from controls, and exhibited an elongated morphology.

期待どおり抗−dChAT抗体は、ラット−1/dChAT繊維芽細胞だけでラベルされた(図35(a)と図35(e)の比較参照)。dChATの染色は、細胞質を通って平均的に分配された。しかしながら核の周りに隣接して、より大きな強度の免疫活性をもつ領域が存在していた。かく自体は染色されなかった。再結合しているdChATの存在に対して染色されることに加えて、ラット−1細胞及びラット−1/dChAT細胞はまた、ラット−ChATの存在に対して染色された。コントロールの細胞あるいはラット−1/dChAT細胞のいずれにおいてもラット−ChATの免疫染色がなされたことの兆候はなかった(図35(f)参照)。ラット−ChATの免疫活性の欠乏は、ラット−1細胞における内性の(endogenous)ChAT活性が、あったとしても非常に少ないことを示している。更に、これらの観察は、dChAT分子がラット−ChATと免疫学上、区別されることを示している。従来の生化学的及び分子的な研究では、dChATと他の哺乳動物のクローン化されたChATとの間の配列が異なっていることが報告されている(Berrard et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:9280-9284 (1987); Itoh et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:4081-4085 (1987)参照)。これらのデータは、dChATがAChの形成を触媒することに加えて、ラットのCNSに移植されたdChAT−発現繊維芽細胞の特異的なマーカーとして用いることができることを示している。   As expected, the anti-dChAT antibody was labeled only with rat-1 / dChAT fibroblasts (see comparison between FIG. 35 (a) and FIG. 35 (e)). The staining for dChAT distributed on average through the cytoplasm. However, there was a region with greater intensity of immune activity adjacent to the periphery of the nucleus. As such, it was not stained. In addition to staining for the presence of rebinding dChAT, rat-1 cells and rat-1 / dChAT cells also stained for the presence of rat-ChAT. There was no sign of rat-ChAT immunostaining in either control cells or rat-1 / dChAT cells (see FIG. 35 (f)). The lack of rat-ChAT immune activity indicates very little, if any, endogenous ChAT activity in rat-1 cells. Furthermore, these observations indicate that dChAT molecules are immunologically distinct from rat-ChAT. Previous biochemical and molecular studies have reported that the sequence between dChAT and other mammalian cloned ChAT is different (Berrard et al., Proc. Natl. Acad). Sci. USA 84: 9280-9284 (1987); Itoh et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 4081-4085 (1987)). These data indicate that in addition to catalyzing the formation of ACh, dChAT can be used as a specific marker for dChAT-expressing fibroblasts transplanted into rat CNS.

ラット−1の繊維芽細胞とラット−1/dChATの繊維芽細胞から得られる全RNAもまた、ノーザンブロット分析によって比較され、トランス遺伝子の発現の特異性を調べることができる。この研究から得られる結果は明らかに、dChATをコードするmRNAがラット−1/dChATの繊維芽細胞においてのみ存在していることを示している(図36(a))。ラット−1/dChATから単離されたdChAT mRNAの大きさは、約6kbであった。mRNAの大きさは、dChATシストロンとRSVプロモーターとの間に位置しているプリアデニル化配列の欠如に起因している。このことは、5’LTRから3’LTRへの転写が妨害を受けることなく進行できるようにしている。   Total RNA from rat-1 fibroblasts and rat-1 / dChAT fibroblasts can also be compared by Northern blot analysis to determine the specificity of transgene expression. The results obtained from this study clearly show that mRNA encoding dChAT is present only in rat-1 / dChAT fibroblasts (FIG. 36 (a)). The size of dChAT mRNA isolated from rat-1 / dChAT was approximately 6 kb. The size of the mRNA is due to the lack of a preadenylation sequence located between the dChAT cistron and the RSV promoter. This allows transcription from the 5'LTR to the 3'LTR to proceed without interruption.

最後に、コントロールとラット−1/dChATの繊維芽細胞について、ChAT活性が分析された。ラット−1細胞で検出されたChATのレベルは、広くさまざまであり、活性をもたないものから、約6.4nmolACh/時間/プロテインmgのレベルのものまであった。コントロール細胞によって示された平均的な活性は、約1.9±1.1nmolACh/時間/プロテインmgであった(図36(b)参照)。ラット−1細胞で検出されたChATが低レベルであるのに対して、ラット−1/dChAT細胞のChAT活性は、1200倍以上の高さであった。ラット−1/dChAT培養株の平均的な活性は、2397±149nmolACh/時間/プロテインmgであった(図36(b))。更に、形質変換された繊維芽細胞によってdChATを発現させると、安定であった。感染の後1年間、続けて継代接種を行った繊維芽細胞におけるChATの活性は、感染の後、1週間で分析された繊維芽細胞におけるChATの活性と同じであった。   Finally, ChAT activity was analyzed for control and rat-1 / dChAT fibroblasts. The levels of ChAT detected in rat-1 cells varied widely, ranging from those with no activity to those with a level of about 6.4 nmolACh / hour / mg protein. The average activity exhibited by control cells was approximately 1.9 ± 1.1 nmol ACh / hour / mg protein (see FIG. 36 (b)). In contrast to the low level of ChAT detected in rat-1 cells, the ChAT activity of rat-1 / dChAT cells was over 1200 times higher. The average activity of the rat-1 / dChAT culture was 2397 ± 149 nmolACh / hour / mg protein (FIG. 36 (b)). Furthermore, when dChAT was expressed by transformed fibroblasts, it was stable. The activity of ChAT in fibroblasts that were continuously passaged for one year after infection was the same as the activity of ChAT in fibroblasts analyzed one week after infection.

(ラット−1/dChAT細胞のAChの生産及び分泌)
形質転換されたラット−1細胞がインビトロでの分析でコリンをアセチル化する能力を持つ活性な再結合酵素を発現することを証明する実験では、細胞がその細胞質からAChを製造し、放出する能力を持つことについては証明されない。したがって、培養培地内及び細胞内で見いだされたAChのレベルは、電気化学的な検出を伴うHPLCによって分析された。細胞内、あるいは感染されていないラット−1細胞の栄養培地内のいずれにおいてもAChは見いだされなかった(図36(c)参照)。この結果は、ラット−1細胞において検出されたcDNA活性が、コリンをアセチル化する能力がある酵素で汚染されていることに起因していることを示唆している。カルニチンアセチルトランスフェラーゼはほとんどの細胞内で見いだされる酵素であり、この酵素は、アセチル−CoAからコリンへ、アセチル基を移すことができる(White and Wu, Biochemistry 12:841-846 (1973))。コントロールの培養物においてAChのない場合とは対照的に、意味を持つほどのレベルのAChが、細胞内及び細胞外のいずれにおいてもラット−1/cDNA培養物中では測定された(図36(c)参照)。AChの平均的な細胞内容量は、0.78±0.23nmolであった。これに匹敵して培養培地においては、約1.7±0.10nmolのAChが見いだされた。
(Production and secretion of ACh in rat-1 / dChAT cells)
In experiments demonstrating that transformed rat-1 cells express an active recombination enzyme with the ability to acetylate choline in an in vitro assay, the ability of the cell to produce and release ACh from its cytoplasm Is not proved to have Therefore, the level of ACh found in the culture medium and in the cells was analyzed by HPLC with electrochemical detection. ACh was not found either in the cells or in the nutrient medium of uninfected rat-1 cells (see FIG. 36 (c)). This result suggests that the cDNA activity detected in rat-1 cells is due to contamination with an enzyme capable of acetylating choline. Carnitine acetyltransferase is an enzyme found in most cells, which can transfer an acetyl group from acetyl-CoA to choline (White and Wu, Biochemistry 12: 841-846 (1973)). In contrast to the absence of ACh in control cultures, significant levels of ACh were measured in rat-1 / cDNA cultures both intracellularly and extracellularly (FIG. 36 ( c)). The average intracellular volume of ACh was 0.78 ± 0.23 nmol. Compared to this, about 1.7 ± 0.10 nmol of ACh was found in the culture medium.

これらの結果は、AChがラット−1/dChAT繊維芽細胞によって製造される活性を有すること、また、AChが細胞から周囲の培養培地内に放出されることを示している。   These results indicate that ACh has the activity produced by rat-1 / dChAT fibroblasts and that ACh is released from the cells into the surrounding culture medium.

(ChAT及びACh発現におけるコリンクロライド及びアセチル−dl−カルニチンの効果)
コリンクロライド及びアセチルカルニチンは、種々のモデルシステムの神経あるいはシナプトソーム(synaptosomes)からのAChの分泌を高めることが報告されている(Gibson and Shimada, Biochem. Pharmacol. 29:167-174 (1980); Imperato, neurosci. Lett. 107:251-255 (1989); Jenden et al., Science 19:635-637 (1976); Tucek, J. Neurochem. 44:1-24 (1985)参照)。これらの薬物は、ラット−1/dChAT繊維芽細胞におけるAChの分泌及びChATの活性を調節する能力についてテストされた。コリンクロライドは、0.25−500μMの範囲の濃度で用いられた(図37(a)参照)。これらの濃度は培地内(約28μM)及び血清内(2μ以下)に通常含まれている濃度に添加して調整された。外因性のコリン濃度は0.25−5.0μMであり、AChレベルに影響を与えなかった。10μMでは、細胞内のACh濃度及び分泌されたACh濃度のどちらも増加した(図37(a))。コリンの細胞内レベルがほぼ2倍に増加した場合、培養培地内に見いだされたAChの濃度は約1.8倍増加した。コリンの濃度が増加し続けるに従って、細胞内のAChレベルは増加し続ける。500μM以上の濃度にまでコリンを添加しても、ACh含有量が更に増加することはなかった。
(Effects of choline chloride and acetyl-dl-carnitine on ChAT and ACh expression)
Choline chloride and acetylcarnitine have been reported to enhance secretion of ACh from nerves or synaptosomes in various model systems (Gibson and Shimada, Biochem. Pharmacol. 29: 167-174 (1980); Imperato , neurosci. Lett. 107: 251-255 (1989); Jenden et al., Science 19: 635-637 (1976); Tucek, J. Neurochem. 44: 1-24 (1985)). These drugs were tested for their ability to modulate ACh secretion and ChAT activity in rat-1 / dChAT fibroblasts. Choline chloride was used at concentrations ranging from 0.25 to 500 μM (see FIG. 37 (a)). These concentrations were adjusted by adding to the concentrations usually contained in the medium (about 28 μM) and serum (less than 2 μm). The exogenous choline concentration was 0.25-5.0 μM and did not affect ACh levels. At 10 μM, both intracellular ACh concentration and secreted ACh concentration increased (FIG. 37 (a)). When the intracellular level of choline was increased approximately 2-fold, the concentration of ACh found in the culture medium was increased approximately 1.8-fold. As the concentration of choline continues to increase, intracellular ACh levels continue to increase. Even when choline was added to a concentration of 500 μM or more, the ACh content did not increase further.

細胞内のAChが確実に増加することとは対照的に、分泌されたAChは、10μMのコリンで80%増加した後、50μM及び100μMのコリンで基底レベルに戻って減少した(図37(a)参照)。200μMのコリンでは、放出されたAChのレベルは、ほぼ2.0倍に増加した。AChは、500μMのコリンまで増加し続け、その場合、コントロール(コリンが加えられていないもの)の培養物で観察されたレベルの2.6倍に到達した。500μM以上のコリンの濃度になると、AChの放出が更に増加することはなかった。感染されていないラット−1細胞の培地にコリン(10mMに達するまで)を添加しても、HPLCによって測定されたようにAChの検出が結果として得られなかった。   In contrast to the steady increase in intracellular ACh, secreted ACh increased by 80% with 10 μM choline and then decreased back to basal levels with 50 μM and 100 μM choline (FIG. 37 (a )reference). At 200 μM choline, the level of released ACh increased nearly 2.0-fold. ACh continued to increase to 500 μM choline, in which case it reached 2.6 times the level observed in control (no choline added) cultures. At concentrations of choline above 500 μM, ACh release did not increase further. Addition of choline (until 10 mM was reached) to the medium of uninfected rat-1 cells did not result in detection of ACh as measured by HPLC.

ChAT活性におけるコリンの効果も、測定された(図37(b)参照)。10,200,及び500μMのコリンの濃度がテストされた。培養培地へのコリンの添加は、ラット−1/dChATの繊維芽細胞のChAT活性に、重大な影響を与えなかった。   The effect of choline on ChAT activity was also measured (see FIG. 37 (b)). Concentrations of 10, 200, and 500 μM choline were tested. Addition of choline to the culture medium did not significantly affect the ChAT activity of rat-1 / dChAT fibroblasts.

AChにおけるアセチル−dl−カルニチンの影響についてもテストされた。アセチル−dl−カルニチンは、ラット−1/dChATの繊維芽細胞から生産されかつ放出されるAChの量に対して影響を与えず、またChAT活性に対しても影響を与えなかった。   The effect of acetyl-dl-carnitine on ACh was also tested. Acetyl-dl-carnitine had no effect on the amount of ACh produced and released from rat-1 / dChAT fibroblasts, nor did it affect ChAT activity.

(dChATの発現における血清の欠乏及びコンフルエントの効果)
ラット−1/dChAT細胞の特徴のほとんどは、増殖している繊維芽細胞の培養物に導かれている。しかしながら、最終目的は移植のために繊維芽細胞を用いることである。脳に移植された繊維芽細胞は、ほとんど活動的に増殖することはない。したがって、インビトロで静止期にある繊維芽細胞の活性は、インビボで見い出されている条件をより正確に反映でき、そのことは評価すべきである。この評価は、脳に植え付けられた非−分割の繊維芽細胞の活性について、予言的な情報を提供するものである。繊維芽細胞の培養において静止期に導くために、ラット−1/dChATの繊維芽細胞は血清−フリーの培地あるいは高密度のいずれかの条件で数日間、維持される。しかしながら両者の方法では、チミジンの導入は有意に減少し、それはコンフルエント段階に達した後、チミジンの導入が結果的にずっと低下することになるまでの延長された期間中、繊維芽細胞が維持されたままであった(表3参照)。
(Effects of serum deficiency and confluence on dChAT expression)
Most of the characteristics of rat-1 / dChAT cells are directed to growing fibroblast cultures. However, the ultimate goal is to use fibroblasts for transplantation. Fibroblasts transplanted into the brain rarely proliferate actively. Thus, the activity of fibroblasts in quiescence in vitro can more accurately reflect the conditions found in vivo, and it should be evaluated. This assessment provides predictive information about the activity of non-dividing fibroblasts implanted in the brain. Rat-1 / dChAT fibroblasts are maintained for several days in either serum-free medium or high density to guide them to stationary phase in fibroblast culture. However, in both methods, thymidine incorporation is significantly reduced, which is that the fibroblasts are maintained for an extended period of time after reaching the confluent stage until the resulting thymidine introduction is much reduced. (See Table 3).

Figure 2005239721
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図38(a)には、ChAT活性における血清欠乏の効果が示されている。この処置によって、繊維芽細胞の形態(morphology)あるいは生育状態(health)に顕著に影響を与えることはなかった。これに対して、血清が不足している培地においてラット−1/dChAT繊維芽細胞を維持した場合、トランス遺伝子の発現に対して顕著な減少が引き起こされた。血清の欠乏は、ChAT活性においてほぼ80%の減少を生じさせた。   FIG. 38 (a) shows the effect of serum deficiency on ChAT activity. This treatment did not significantly affect fibroblast morphology or growth. In contrast, when rat-1 / dChAT fibroblasts were maintained in media lacking serum, a significant decrease in transgene expression was caused. Serum deficiency caused an approximately 80% decrease in ChAT activity.

ノーザンブロット分析は、dChATのmRNAの定常状態のレベルが血清の欠乏状態とともに減少するかどうかを調べるために行われた。血清が培養物から除かれた場合、dChATのmRNAのレベルは、有意に減少(約46%)した(図38(b)参照)。同様のブロットはまた、内部のコントロールとして用いられたシクロフィリンに対するcDNAプローブを用いても調べられた(McKinnon et al., Mol. Cell. Biol. 7:2148-2154 (1987)参照)。期待に反して、シクロスフィリンのmRNAの定常状態レベルもまた、血清が欠乏した繊維芽細胞では減少(約43%)していた。dChATのシクロフィリンに対する吸光度を、光濃度計で測定することによって、dChATとシクロフィリンのmRNAの定常状態のレベルで見られた減少が、比例条件にあることが確信できた。実際に、dChATのシクロフィリンに対する相対的な吸光度の比率は、コントロールと血清を欠乏した培養物との比率と同様であった(図38(c)参照)。アクチン(actin)とHPRTのmRNAもまた、血清を欠乏した繊維芽細胞において減少していた。   Northern blot analysis was performed to see if the steady state level of dChAT mRNA decreased with serum deprivation. When serum was removed from the culture, the level of dChAT mRNA was significantly reduced (approximately 46%) (see FIG. 38 (b)). Similar blots were also examined using a cDNA probe for cyclophilin used as an internal control (see McKinnon et al., Mol. Cell. Biol. 7: 2148-2154 (1987)). Contrary to expectations, the steady state level of cyclosphyrin mRNA was also decreased (about 43%) in serum-deficient fibroblasts. By measuring the absorbance of dChAT to cyclophilin with a light densitometer, it was convinced that the reduction seen at the steady state level of dChAT and cyclophilin mRNA was in a proportional condition. Indeed, the ratio of relative absorbance of dChAT to cyclophilin was similar to the ratio of control and serum-deficient culture (see FIG. 38 (c)). Actin and HPRT mRNA were also decreased in serum-depleted fibroblasts.

血清の欠乏状態が、繊維芽細胞の一般的な代謝産物に影響を与えることが明かであるため、他の代わりの方法が用いられた。その方法では、繊維芽細胞がコンフルエントに到達(コンフルエント後の日数を、DPCとする)した後、3,7,及び14日間その繊維芽細胞を維持しつづけることによって、静止期が誘導された。3DPCでは、コントロールである成長中の培養物で観察された活性の80%にまでChATのレベルが減少した(図39(a)参照)。DPCを増加させるにつれて、ChATの活性は低下し続け、7DPC及び14DPCではそれぞれ、コントロールのレベルの50%から20%に減少した(図39(a)参照)。14DPCを越えて細胞を維持を行っても、ChAT活性が更に低下することは結果として起こらなかった。   Other alternative methods have been used because it is clear that serum deficiency affects the general metabolites of fibroblasts. In that method, after the fibroblasts reached confluence (the number of days after confluence was defined as DPC), the quiescent phase was induced by continuing to maintain the fibroblasts for 3, 7, and 14 days. 3DPC reduced the level of ChAT to 80% of the activity observed in the growing control culture (see FIG. 39 (a)). As DPC increased, ChAT activity continued to decline, with 7DPC and 14DPC each decreasing from 50% to 20% of the control level (see FIG. 39 (a)). Maintaining cells beyond 14 DPC did not result in further reduction in ChAT activity.

コンフルエントなラット−1/dChATにおけるdChATのmRNAの量は、ノーザンブロット分析によって測定された(図39(b)参照)。成長期の培養物(コントロール)あるいはコンフルエントなラット−1の培養物から単離されたdChATのmRNAのレベルは、明かな減少は見られなかったが、光濃度計での分析によれば、dChATのmRNAの定常状態のレベルが、3DPC及び14DPCでそれぞれ約29%及び約35%が減少することが明らかにされた。興味深いことに、相対的にdChATのmRNAのレベルが減少するにつれて、シクロフィリンのmRNAのレベルは増加した。コントロールに比較して、3DPC及び14DPC培養物から単離されたシクロフィリンのmRNAの相対的な量は、ほぼ84%増加していた。シクロフィリンの比率に対するdChATの測定は、60.5%の減少が3DPCで起こり、また64%の減少が14DPCで起こることを示していた(図39(c)参照)。全ての数は、成長期の細胞に対して決定されたdChAT/シクロフィリンの比率との間に相対関係を有している。   The amount of dChAT mRNA in confluent rat-1 / dChAT was determined by Northern blot analysis (see FIG. 39 (b)). The level of dChAT mRNA isolated from growing cultures (control) or confluent rat-1 cultures did not show a clear decrease, but according to analysis with a light densitometer, dChAT Was found to decrease by about 29% and about 35% at 3DPC and 14DPC, respectively. Interestingly, as the level of dChAT mRNA decreased relatively, the level of cyclophilin mRNA increased. Compared to controls, the relative amount of cyclophilin mRNA isolated from 3DPC and 14DPC cultures increased by approximately 84%. Measurement of dChAT versus cyclophilin ratio showed that a 60.5% reduction occurred at 3DPC and a 64% reduction occurred at 14DPC (see FIG. 39 (c)). All numbers are relative to the dChAT / cyclophilin ratio determined for growing cells.

(コンフルエントな繊維芽細胞からAChが遊離する場合のコリンの効果)
コンフルエントな繊維芽細胞からのAChの遊離をコリンが高めることができるかどうかについて評価する目的で、ラット−1/dChAT細胞が、7DPC(コンフルエント後の日数)の期間中コンフルエントの培地、あるいはコリンを追加(500μM)した培地のうちのいずれかの培地で維持された。図40には、コンフルエント段階において、AChの生産及び放出に関してラット−1/dChATの繊維芽細胞を維持した場合の効果について示されている。7DPCのラット−1/dChAT培養物におけるACh(細胞内及び細胞外のもの)の全体の内容量は、有糸核分裂をしている細胞を含有する培養物において測定された内容物の18.9%であった。全AChの減少は、分子内におけるAChの減少及び放出がそれぞれ50.1%及び82.1%であることが明白であった。正常な培地で維持されているコンフルエントな培養物と対照すると、コリンが追加された培地に維持されている静止期のラット−1/dChAT繊維芽細胞は、増殖中のラット−1/dChAT培養物において測定されたAChのレベルに匹敵するほどのAChのレベルを示していた(図40参照)。細胞内のAChレベルは、外部のコリンが栄養培地に加えられた場合、138%になるまで増加し、それは正常の培地に維持されているコンフルエントな繊維芽細胞に匹敵するほどであった。同様に、細胞内部のAChの量は、473%まで増加した。
(Effects of choline when ACh is released from confluent fibroblasts)
In order to evaluate whether choline can enhance the release of ACh from confluent fibroblasts, rat-1 / dChAT cells were treated with confluent medium or choline during 7DPC (days after confluence). Maintained in any of the supplemented (500 μM) media. FIG. 40 shows the effect of maintaining rat-1 / dChAT fibroblasts on ACh production and release in the confluent stage. The total content of ACh (intracellular and extracellular) in 7DPC rat-1 / dChAT cultures was 18.9 of the contents measured in cultures containing mitotic cells. %Met. The decrease in total ACh was apparent to be 50.1% and 82.1% of the reduction and release of ACh in the molecule, respectively. In contrast to confluent cultures maintained in normal medium, stationary phase rat-1 / dChAT fibroblasts maintained in medium supplemented with choline are growing rat-1 / dChAT cultures. The ACh level was comparable to the ACh level measured in (see FIG. 40). Intracellular ACh levels increased to 138% when external choline was added to the nutrient medium, which was comparable to confluent fibroblasts maintained in normal medium. Similarly, the amount of ACh inside the cell increased to 473%.

この実験例で述べた上記の結果は、ラット−1の繊維芽細胞を、dChATをコードしているcDNAを含有するレトロウイルスベクターを用いてうまく感染することができることを示している。更に、これらの細胞は工業生産することができ、更に重要なことは、ChAT触媒、AChの生産を自由に行うことができる。増殖している繊維芽細胞からのAChの生産及び分泌は、追加のコリンクロライドがその培養培地に加えられているかどうかで調節することができる。これらのデータはまた、トランス遺伝子の発現が静止期の繊維芽細胞においては減少することを示しているが、コリンはこれらの細胞からのAChの放出を高めることができる。   The above results described in this experimental example show that rat-1 fibroblasts can be successfully infected with a retroviral vector containing cDNA encoding dChAT. Furthermore, these cells can be produced industrially, and more importantly, ChAT catalyst and ACh can be produced freely. ACh production and secretion from proliferating fibroblasts can be regulated by whether additional choline chloride is added to the culture medium. These data also show that transgene expression is reduced in quiescent fibroblasts, but choline can enhance the release of ACh from these cells.

ラット−1/dChAT細胞は、ACh生産に影響を与える可能性のあるいくつかの因子がインビトロで研究されることができたため、開発されてきた。ラット−1の繊維芽細胞は、それらの遺伝子型あるいは表現型においてかりに変化するとしてもほとんど変化することなく培養株を維持し続けることができるという理由から選択された。これらの細胞におけるトランス遺伝子の発現における安定性は、ChATの活性がレトロウイルス感染の後、1週間あるいは1年後に分析された細胞においても同じであるという観察結果から反映される。ACh−分泌性の繊維芽細胞を開発するにあたっての短期的な見方における目的は、これらの細胞のフラクションを分析して、CNSに移植することである。しかしながら、ラットのCNSに移植されたラット−1及び他の繊維芽細胞の細胞ラインは、時として腫瘍を形成する(Horellou et al., Neuron 5:393-402 (1990); Wolff et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86:9011-9014 (1989)参照)。対照的に比較すると、プライマリーの皮膚の繊維芽細胞は、腫瘍の形成を誘導することなく脳に延長された期間(6mos.)生存することができる(Fisher et al., Neuron 6:371-380 (1991); Kajiwa et al., J. Comp. Neurol. 308:2-13 (1991)参照)。このように、かりにACh−分泌性の繊維芽細胞が脳の典型の移植に用いられるならば、プライマリー細胞が用いられるべきである。プライマリーの皮膚の繊維芽細胞は、コリンや静止期にかかわらず、ラット−1/dChAT細胞と同様の方法で反応するように見える(即ち、それぞれAChの分泌は増加し、ChATの活性は低下する。)。したがって、この実験例で用いられているラット−1の繊維芽細胞は、同様の培養条件下で生育させたプライマリーの繊維芽細胞の反応に対しての厳密なインビトロでの形式で用いられる。   Rat-1 / dChAT cells have been developed because several factors that could affect ACh production could be studied in vitro. Rat-1 fibroblasts were selected because they could continue to maintain cultures with little if any change in their genotype or phenotype. The stability in transgene expression in these cells is reflected by the observation that ChAT activity is the same in cells analyzed one week or one year after retroviral infection. The goal in the short-term view in developing ACh-secreting fibroblasts is to analyze the fraction of these cells and transplant them into the CNS. However, rat-1 and other fibroblast cell lines implanted in rat CNS sometimes form tumors (Horellou et al., Neuron 5: 393-402 (1990); Wolff et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 9011-9014 (1989)). In contrast, primary skin fibroblasts can survive an extended period (6 mos.) In the brain without inducing tumor formation (Fisher et al., Neuron 6: 371-380). (1991); Kajiwa et al., J. Comp. Neurol. 308: 2-13 (1991)). Thus, if ACh-secreting fibroblasts are used for typical brain transplantation, primary cells should be used. Primary skin fibroblasts appear to react in the same manner as rat-1 / dChAT cells, regardless of choline or quiescence (ie, each increases ACh secretion and decreases ChAT activity). .) Therefore, the rat-1 fibroblasts used in this example are used in a strict in vitro format for the reaction of primary fibroblasts grown under similar culture conditions.

CNS内の体液性の環境を操作することによって、目的とする分子の分泌を調節することができるならば、機能的な効果を生じるようにCNSに移植された細胞の能力を高めることができる点で有効である。ここに記載されているインビトロでの実験では、コリンがラット−1/dChATの繊維芽細胞によるAChの生産及び分泌を増加させる。重要なことは、コリンはまた、静止期(コンフルエント)の繊維芽細胞からのAChの生産及び遊離の増加を誘導する。この後者の観察結果によると、CNSに移植されたChAT生産性細胞からのAChの生産を調節することのできる手段を提供することが可能となる。現時点では、外来性のコリンによって引き起こされる細胞内、及び細胞外のAChの増加を裏付けるメカニズムについては知られていない。しかしながら、ChAT活性を測定することによって評価されたのと同様に、酵素の量はコリンの細胞外濃度を増加させたことによって影響されない。これらの結果は、反応速度、即ちAChの形成方向の反応であって酵素が関与していない反応速度は、コリンが追加された繊維芽細胞培養で観察されたAChのレベルの増加が原因となっている。   Manipulating the humoral environment within the CNS can increase the ability of cells transplanted into the CNS to produce functional effects if the secretion of the molecule of interest can be regulated. It is effective in. In the in vitro experiments described herein, choline increases the production and secretion of ACh by rat-1 / dChAT fibroblasts. Importantly, choline also induces increased production and release of ACh from quiescent fibroblasts. According to this latter observation, it is possible to provide a means capable of regulating the production of ACh from ChAT-producing cells transplanted into the CNS. At present, no mechanism is known to support the increase in intracellular and extracellular ACh caused by exogenous choline. However, as assessed by measuring ChAT activity, the amount of enzyme is not affected by increasing the extracellular concentration of choline. These results indicate that the reaction rate, ie, the reaction in the direction of ACh formation and not involving the enzyme, is due to the increased level of ACh observed in fibroblast cultures supplemented with choline. ing.

これらの結果は、例えば食餌の追加としてコリンを投与することによって、脳に移植されたdChAT−発現性の繊維芽細胞におけるAChの遊離が増加する可能性があることを示唆している。コリンは、血液−脳関門をとおることが報告されている(Cohen and Wurtman, Life Sci. 16:1095-1102 (1975); Cohen and Wurtman, Science 191:561-562 (1976); Wecker and Schmidt, Brain Res. 184:234-238 (1980)参照)。   These results suggest that, for example, administration of choline as an additional diet may increase the release of ACh in dChAT-expressing fibroblasts transplanted into the brain. Choline has been reported to cross the blood-brain barrier (Cohen and Wurtman, Life Sci. 16: 1095-1102 (1975); Cohen and Wurtman, Science 191: 561-562 (1976); Wecker and Schmidt, Brain Res. 184: 234-238 (1980)).

トランス遺伝子生産物の分泌の実行可能な調節に加え、遺伝子的に修飾された細胞のもう一つの望ましい性質としては、その修飾された細胞が移植された後安定であって、再結合遺伝子が長期間発現することである。脳に移植された繊維芽細胞は、コピーできる量のコラーゲンでそれらのまわりを取り巻いており、明らかに増殖を終える(Kawajaら、同上文献参照1991)。現在の研究は、MoMLVLTRからのトランス遺伝子の発現が血清欠乏及び接触阻害された静止期繊維芽細胞において劇的に減少することを強く示唆している。血清欠乏及びコンフルエント状態に誘導された静止期の背後の動力学のメカニズムは明かでないが、それらは、明らかに異なっている。これは、dChAT mRNA及びChAT活性が接触阻害された細胞を含む倍地内より血清欠乏繊維芽細胞内のほうでより速く減少するという観測によって証明されている。   In addition to the feasible regulation of secretion of the transgene product, another desirable property of genetically modified cells is that the modified cells are stable after transplantation and the recombined gene is long. It is to develop for a period. Fibroblasts transplanted into the brain are surrounded by a copyable amount of collagen and apparently finish growing (Kawaja et al., Ibid., 1991). Current studies strongly suggest that transgene expression from MoMLVLTR is dramatically reduced in serum-deficient and contact-inhibited quiescent fibroblasts. The mechanism of kinetics behind the stationary phase induced by serum deprivation and confluence is unclear, but they are clearly different. This is evidenced by the observation that dChAT mRNA and ChAT activity decrease faster in serum-deficient fibroblasts than in media containing cells with contact inhibition.

現在のデータは、いったんプライマリー繊維芽細胞が脳内に移植されると、これらの細胞内でプロウイルス性トランス遺伝子からの発現が減少することを示唆している。この仮説は以前の研究から支持される。この研究は、TH発現性の208F繊維芽細胞が、インビトロではTHに対して免疫ラベルされうるが、いったん脳に移植されると効果的には染色されないということを示したものである(Wolffら同上文献参照1989)。GADに対する遺伝子を発現するプライマリー繊維芽細胞は、また、それらが脳内へ植え付けられる際に、GAD活性での際だった減少を示す(Chenら、J.Cell.Biochem.,45-252-257(1991))。TH mRNA及びプロテインの残渣量が後のプライマリー繊維芽細胞の植え付け後(10週間)に見られることが、更に最近のインシトゥでのハイブリダイゼーション及び免疫細胞化学的研究によって示されてきている(Fisherら、同上文献参照1991)。この実験例で表されている成果を結び付ける結果から、再結合生成物量が静止期繊維芽細胞で減少するが、細胞内にはまだ、残渣量が存在するということが示される。結果によって、dChAT活性の基準線レベル(増殖している細胞内で見つかるものの約20%)が静止期ラット−1/dChAT繊維芽細胞に存在する、ということが示される。この活性量は、14DPCより長い周期のコンフルエント状態において、繊維芽細胞を維持することによっては減少しない。このように、もし、トランス遺伝子の活性が十分に高められていても(インビトロでのコンフルエント細胞で測定されたような)、いったん細胞が植え付けられて残った活性量は機能的な効力を引き出すには十分であろう。この仮説は、基質(コリン)の量が静止期ラット−1/dChAT繊維芽細胞からAChを遊離するのを高める、という観測から支持される。それ故、あるトランス遺伝子の発現でのその少量は、定義された後成的な要因によって補われるであろう。   Current data suggests that once primary fibroblasts are transplanted into the brain, expression from proviral transgenes decreases in these cells. This hypothesis is supported by previous studies. This study shows that TH-expressing 208F fibroblasts can be immunolabeled for TH in vitro but are not effectively stained once transplanted into the brain (Wolff et al. Reference 1989). Primary fibroblasts expressing genes for GAD also show a marked decrease in GAD activity when they are implanted into the brain (Chen et al., J. Cell. Biochem., 45-252-257 (1991)). More recent in situ hybridization and immunocytochemical studies have shown that residual amounts of TH mRNA and protein can be seen after subsequent implantation of primary fibroblasts (10 weeks) (Fisher et al. , Ibid., 1991). The results linking the results presented in this experimental example show that although the amount of recombined product is reduced in stationary phase fibroblasts, there is still a residual amount in the cell. The results indicate that a baseline level of dChAT activity (approximately 20% of that found in proliferating cells) is present in quiescent rat-1 / dChAT fibroblasts. This amount of activity is not reduced by maintaining fibroblasts in a confluent state with a period longer than 14 DPC. Thus, even if the activity of the transgene is sufficiently enhanced (as measured in confluent cells in vitro), the amount of activity that remains once the cells have been implanted can elicit functional efficacy. Will be enough. This hypothesis is supported by the observation that the amount of substrate (choline) increases the release of ACh from quiescent rat-1 / dChAT fibroblasts. Therefore, that small amount in the expression of a transgene will be compensated by defined epigenetic factors.

結論として、これらの結果によって、繊維芽細胞はAChを生産し、分泌するように遺伝子学的に変えられる、ということが示される。ACh遊離は細胞外コリン濃度を操作することによって増加させることができ、また、可能なら、食餌コリンを投与することによって増加させることができる。これらのデータはまた、トランス遺伝子発現がインビトロでの増殖停止とともに著しく減少することを示している。   In conclusion, these results indicate that fibroblasts can be genetically altered to produce and secrete ACh. ACh release can be increased by manipulating the extracellular choline concentration and, if possible, can be increased by administering dietary choline. These data also indicate that transgene expression decreases significantly with growth arrest in vitro.

[実験例VIII]
「静止状態にある繊維芽細胞のプロモーターの利用」
この実験例では、成長期(ログ)とコンフルエント(静止期)の繊維芽細胞のプロモーターの比較した。この研究で用いられたレポータートランス遺伝子は、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(chloramphenicol acetyltransferase)(CAT)である。
[Experimental Example VIII]
“Utilization of quiescent fibroblast promoters”
In this experimental example, growth phase (log) and confluent (stationary phase) fibroblast promoters were compared. The reporter transgene used in this study is chloramphenicol acetyltransferase (CAT).

(ベクターの発現)
増殖中または静止中のプライマリー繊維芽細胞内でのトランス遺伝子の発現を決定する様々なプロモーターの制御条件下で、CAT遺伝子を含むベクターの発現は得られている。CAT遺伝子がSV40エンハンサー配列とSV40プロモーターの制御のもとで発現されるプラスミドpSV2CAT(Gorman et al., Mol. Cell. Biol. 2:1044-1051 (1982); Subramani and Southern, Anal. Biochem. 135:1 (1983); ATCC No. 37155)と、プラスミドpSV232ACAT(図41、カリフォルニア州サンジエゴにあるカリフォルニア大学のD、ジョリー博士とセオドア、フリードマン博士から提供を受け、フロムとベルグのJ. Mol. Appl. Genet. 2:127-135 (1983)に記載の方法によって構築した)を用いた。プラスミドpRSVCAT(Rous sarcoma virus long terminal repeat promoter and enhancer, Gorman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79:6777-6781 (1982); ATCC No. 37152)、pMLVCAT(図42、pSV232ACATとpGEM−3(ウィスコンシン州マジソンのプロメガ社から購入した)とpN2(Eglitis et al., Science 230:1345-1398 (1985)に記載され、カリフォルニア州サンジエゴにあるカリフォルニア大学のローゼンベルグ博士から提供を受けた)マウスのモローニー白血病ウイルスの長い終末反復プロモーターとエンハンサー)とpCMVCAT(図43、pSV232ACATとpON249(カリフォルニア州パロアルトにあるスタンフォード大学医学部のE.S.モカルスキーから提供を受けた)からローゼンベルグ博士が構築した、ヒトのサイトメガロウイルスの初期プロモーターとエンハンサー)は、(カリフォルニア州サンジエゴにあるカリフォルニア大学の)フリードマン博士から提供された。コラーゲンプロモーターは、テキサス州ヒューストンのM.D.アンダーソン癌センターのド・クロムブルッグ博士より与えられた。プラスミドpG100とpAZ1003(de Crombrugghe and Schmidt, Methods in Enzymology 266:61-76 (1987))はテキサス州ヒューストンのド・クロムブルッグ博士より与えられ、マウスのα1(I)とα2(I)コラーゲンプロモーター(de Crombrugghe, 同上文献、α2(I);Thompson et al., Annals New York Acad. Sci. 580:454-458 (1990)、α1(I))の制御下でCAT遺伝子を含む。
(Vector expression)
Expression of vectors containing the CAT gene has been obtained under the control of various promoters that determine transgene expression in proliferating or quiescent primary fibroblasts. Plasmid pSV2CAT in which the CAT gene is expressed under the control of the SV40 enhancer sequence and the SV40 promoter (Gorman et al., Mol. Cell. Biol. 2: 1044-1051 (1982); Subramani and Southern, Anal. Biochem. 135 : 1 (1983); ATCC No. 37155) and plasmid pSV232ACAT (Fig. 41, provided by Dr. Jolly and Theodore, Dr. Friedman, University of California, D, San Diego, CA, J. Mol. Appl, From and Berg. Genet. 2: 127-135 (1983)) was used. Plasmid pRSVCAT (Rous sarcoma virus long terminal repeat promoter and enhancer, Gorman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79: 6777-6781 (1982); ATCC No. 37152), pMLVCAT (FIG. 42, pSV232ACAT and pGEM) -3 (purchased from Promega, Madison, Wis.) And pN2 (Eglitis et al., Science 230: 1345-1398 (1985)) and provided by Dr. Rosenberg, University of California, San Diego, California Constructed by Dr. Rosenberg from the mouse Maloney Leukemia Virus long terminal repeat promoter and enhancer) and pCMVCAT (Figure 43, pSV232ACAT and pON249 (provided by ES Mocalsky, Stanford University School of Medicine, Palo Alto, Calif.)) Of human cytomegalovirus Early promoters and enhancers) were provided by Dr. Friedman (University of California, San Diego, Calif.). The collagen promoter is a product of M.C. D. Given by Dr. De Kromburg of Anderson Cancer Center. Plasmids pG100 and pAZ1003 (de Crombrugghe and Schmidt, Methods in Enzymology 266: 61-76 (1987)) were given by Dr. De Kromburg, Houston, Texas, and the mouse α1 (I) and α2 (I) collagen promoters (de Crombrugghe, ibid., Α2 (I); Thompson et al., Annals New York Acad. Sci. 580: 454-458 (1990), α1 (I)).

CATは、哺乳類に類似のものが無いバクテリアの遺伝子なので、トランスフェクションした細胞で見つけられたCAT活性は、トランスフェクションしたプラスミドの存在に依存する。トランスフェクションした細胞のCAT酵素のレベルは、プロモーターの強度と釣合がとれている(Gorman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79:6772 (1982))。   Since CAT is a bacterial gene that has no analog in mammals, the CAT activity found in transfected cells depends on the presence of the transfected plasmid. The level of CAT enzyme in the transfected cells is balanced with the strength of the promoter (Gorman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79: 6772 (1982)).

(繊維芽細胞培養系の確立)
ラットの皮膚のプライマリー繊維芽細胞をとるために、(200〜250gの)20匹の若い麻酔したフィッシャー344ラットの腹部を70%エタノールで洗い、どのラットからも25×25mmの生体材料を取り、即座に70%アルコールに浸す。その組織からアルコールを除去するために燐酸緩衝液(PBS,pH7.4)に移す。その後、生体材料は、10mg/mlコラゲナーゼ(collagenase)を含むPBSに移され、15分間37℃でインキュベートされた。皮膚層は、良質の毛抜と30分間酵素により切断することにより表皮層から剥された。細胞は、ペレットにされ、35mm2の培養皿に移され、10% ウシ胎児血清(FBS)を含むDulbecco(ニューヨーク州グランドアイランドのギブコから購入した)の最小培地(DMEM)で維持した。全ての培養は、37℃で10% CO2下で維持され、分裂細胞の比が全体の3分の1、またコンフルエントな状態に80〜90%になるように培養した。トランスフェクションした繊維芽細胞はコンフルエントな状態に70〜80%に成長したログフェイズの段階でCAT活性を測定した。コンフルエントな状態でCAT活性を定量する場合は、100%コンフルエントに成長した細胞を定量まで7日間そのままにしておいた。
(Establishment of fibroblast culture system)
To take the primary fibroblasts of rat skin, the abdomen of 20 young anesthetized Fisher 344 rats was washed with 70% ethanol, taking 25 x 25 mm biomaterial from any rat, Immediately soak in 70% alcohol. Transfer to phosphate buffer (PBS, pH 7.4) to remove alcohol from the tissue. The biomaterial was then transferred to PBS containing 10 mg / ml collagenase and incubated at 37 ° C. for 15 minutes. The skin layer was peeled off from the epidermis layer by cutting with good quality tweezers and enzymes for 30 minutes. Cells were pelleted and transferred to 35 mm 2 culture dishes and maintained in minimal medium (DMEM) in Dulbecco (purchased from Gibco, Grand Island, NY) containing 10% fetal bovine serum (FBS). All cultures were maintained at 37 ° C. under 10% CO 2, with the ratio of dividing cells being one third of the total and 80-90% confluent. Transfected fibroblasts were assayed for CAT activity during the log phase when they grew to 70-80% confluence. When quantifying CAT activity in a confluent state, cells grown to 100% confluence were left as they were for 7 days until quantification.

(繊維芽細胞のトランスフェクション)
繊維芽細胞は,リポフェクチン試薬(BRL, Inc., Gaithersburg, MD)を用いて、Fergner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:7413-7417 (1987)及びFelgner andHolm, Focus 11:21-25 (1988)に記された方法で、プラスミドDNA対pRSVneoR プラスミドが10:1の比率で選択されたプラスミドでトランスフェクションされた。そのどちらもリファレンスに組み込まれている。それぞれの60mm培養皿(5×105細胞/培養皿)に、異なる量のDNAと30μgリポフェクチン試薬を含むOpti−MEM培地(BRL,Inc.)3mlを用いた。
(Fibroblast transfection)
Fibroblasts were prepared using Lipofectin reagent (BRL, Inc., Gaithersburg, MD) using Fergner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 7413-7417 (1987) and Felgner and Holm, Focus 11: Plasmid DNA vs. pRSVneo R plasmid was transfected with the selected plasmid in a ratio of 10: 1 as described in 21-25 (1988). Both are built into the reference. For each 60 mm culture dish (5 × 10 5 cells / culture dish), 3 ml of Opti-MEM medium (BRL, Inc.) containing different amounts of DNA and 30 μg Lipofectin reagent was used.

適切に形質転換したものを選択するために、RSV/LTRのコントロール下におけるneoR 遺伝子を含んだプラスミドDNAは、レポーター遺伝子(CAT)を含むベクターDNAと、いろいろな種類のプロモーターの制御下で、1:10の比率で混合された。一旦Opti−MEMで洗浄した後、繊維芽細胞はDNA/リポフェクチン混合液の存在下で5時間37℃で培養した。その後、培地を10%FCSを含むDMEMに替え、選択前に24−36時間インキュベートした。 In order to select appropriately transformed plasmid DNA containing the neo R gene under RSV / LTR control, vector DNA containing the reporter gene (CAT) and under the control of various types of promoters, Mixed in a 1:10 ratio. Once washed with Opti-MEM, the fibroblasts were cultured at 37 ° C. for 5 hours in the presence of a DNA / lipofectin mixture. Thereafter, the medium was changed to DMEM containing 10% FCS and incubated for 24-36 hours before selection.

安定した形質転換細胞は、200μg/mlのG418の存在下で選択された。トランスフェクションされた細胞は培養皿が少なくとも50%コンフルエントになったときに継代接種された。トランスフェクションされた繊維芽細胞は80%よりコンフルエントになったとき、1:2の比率で分割した。   Stable transformed cells were selected in the presence of 200 μg / ml G418. Transfected cells were passaged when the culture dish was at least 50% confluent. When the transfected fibroblasts became more confluent than 80%, they were split at a ratio of 1: 2.

CATを発現したトランスフェクションされた細胞は、対数増殖期及びコンフルエントになった後の両方において、下に示すように分析された。結果は、安定して生存したCATトランス遺伝子の発現が、細胞がコンフルエントになった後で減少するのか増加するのかを決定するために比較された。   Transfected cells that expressed CAT were analyzed as shown below, both in logarithmic growth phase and after confluence. The results were compared to determine whether the expression of stably surviving CAT transgene decreased or increased after the cells became confluent.

(CAT活性の分析)
CAT活性はスレイらの方法(Sleigh, Anal. Biochem. 162:156-159 (1987))の変形法を用いて分析が行われた。なお、この文献の記載はここに組み入れられる。トランスフェクトが行われた繊維芽細胞を含む皿は、PBSを用いて洗浄され、その細胞はスクラップすることによって集められた。細胞は、0.25Mのトリス−HCl、pH7.8の緩衝液(100μl/プレート)中で再懸濁され、超音波をあてて溶解させた後、細胞の残骸を取り除くために遠心分離がかけられた。溶解性のフラクションから得られるプロテインの濃縮物は、クマージーのプロテイン試薬(Pierce Chemical Co., Rockford, IL)を用いて検出された。分析するために、それぞれのトランスフェクションから得られた等量のプロテインを用いた。細胞の抽出液に加えた場合、100μlの反応混合液には、20μlの8mMクロラムフェニコールと5μlの0.5mMの冷たくて[14C]アセチル−CoAを含んでいた。37℃で1時間、インキュベートを行った後、クロラムフェニコールとそのアセチル化体は、0.12mlのエチルアセテートで抽出が行われた。約80μlの有機層が、室温で遠心分離(10,000×g)した後で集められた。続いて、反応混合物はエチルアセテートを用いて再抽出された。約100μlの有機層が集められ、前に集められた80μlの有機層と混合された。1mlのパッカード インスタジェル(Packard Instagel)(Packaard, Downers Grove, IL)を有機層に添加した後、得られたサンプルは、シンチレーションカウンターで計数された。
(Analysis of CAT activity)
CAT activity was analyzed using a modification of the method of Sley et al. (Sleigh, Anal. Biochem. 162: 156-159 (1987)). The description of this document is incorporated herein. The dish containing the transfected fibroblasts was washed with PBS and the cells were collected by scraping. Cells are resuspended in 0.25 M Tris-HCl, pH 7.8 buffer (100 μl / plate), lysed by sonication and then centrifuged to remove cell debris. It was. Protein concentrates obtained from the soluble fraction were detected using Cummery's protein reagent (Pierce Chemical Co., Rockford, IL). For analysis, an equal amount of protein from each transfection was used. When added to the cell extract, 100 μl of the reaction mixture contained 20 μl of 8 mM chloramphenicol and 5 μl of 0.5 mM cold [ 14 C] acetyl-CoA. After incubation at 37 ° C. for 1 hour, chloramphenicol and its acetylated form were extracted with 0.12 ml of ethyl acetate. Approximately 80 μl of the organic layer was collected after centrifugation (10,000 × g) at room temperature. Subsequently, the reaction mixture was re-extracted with ethyl acetate. Approximately 100 μl of the organic layer was collected and mixed with the previously collected 80 μl of the organic layer. After adding 1 ml of Packard Instagel (Packaard, Downers Grove, IL) to the organic layer, the resulting samples were counted in a scintillation counter.

(ノーザン ブロット分析)
繊維芽細胞の成長の対数期あるいはコンフルエント期の間、トランス遺伝子のさまざまな発現が転写レベルで起きているかどうかを調べるためにノーザンブロット分析が行われ、以下に説明したとおり、合成されたRNAの量が定量された。10cmのプレートで生育させた細胞は、70−80%のコンフルエント状態あるいは7日間コンフルエント状態を維持した後のいずれかの段階で、ノーザンブロット分析を行うことによって、全RNAの単離のための工程が行われた。それぞれの培養物から得られた全RNAは、0.5mlのグアニジジンイソチオシアネート溶液中でその細胞を抽出することによって単離された。これは、コムチンスキーらの方法(Chomczynski and Sacchi, in the Anal. Biochem, 162:156-159 (1987))に従っておこなわれ、この文献の記載はここに組み入れられる。プロテインとDNAは、フェノール−クロロホルムを用いて抽出することによってDNAから分離された。全RNAの量は260nmにおける吸光度を測定することによって定量された。続いて全RNAのうちの10から15μgが、1.2%のホルムアルデヒド−アガロースゲルにかけられた。分離されたRNAは、ナイロン膜(Hybridization Transfer Membrane, MSI, Inc.)上に、10X SSCを用いてキャピラリーで散布することによってブロットされた。このブロットのプレハイブリダイゼーション(50%ホルムアミド、5Xのデンハルト溶液(Denhardt's solution)、5XのSSPE、0.5%のSDS、100μg/mlの変性させたヘリング精子のDNA)は、42℃で1−2時間行われた。
(Northern blot analysis)
During the logarithmic or confluent phase of fibroblast growth, Northern blot analysis was performed to examine whether various expression of the transgene occurred at the transcriptional level, and as described below, The amount was quantified. Cells grown on 10 cm plates are subjected to a process for isolation of total RNA by performing Northern blot analysis at either stage after maintaining 70-80% confluence or for 7 days. Was done. Total RNA obtained from each culture was isolated by extracting the cells in 0.5 ml guanididine isothiocyanate solution. This is done according to the method of Komchinsky et al. (Chomczynski and Sacchi, in the Anal. Biochem, 162: 156-159 (1987)), the description of which is incorporated herein. Protein and DNA were separated from DNA by extraction with phenol-chloroform. The amount of total RNA was quantified by measuring the absorbance at 260 nm. Subsequently, 10-15 μg of total RNA was run on a 1.2% formaldehyde-agarose gel. The isolated RNA was blotted by spreading on a nylon membrane (Hybridization Transfer Membrane, MSI, Inc.) with a capillary using 10X SSC. Prehybridization of this blot (50% formamide, 5X Denhardt's solution, 5X SSPE, 0.5% SDS, 100 μg / ml denatured Hering sperm DNA) It took 2 hours.

プローブを得るために、dChAT cDNAは、pLChRNLから得られるpstI酵素を用いてpcMVCATから活性化され、そしてマニアチスらの下記に記載した方法によって低融解のアガロースゲル上で精製された。(Maniatis et al., in Molecular Cloning-A LaboratoryManual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York, (1982)、なお、この文献の記載は参照としてここに組み入れられる。) 32Pを用いてランダムプリミング(random priming)(MAniatis et al., 同上文献)によってラベルされた。変性された放射活性ラベルされたプローブ(2分間沸騰した後で氷冷を行ったもの)が、そのプレハイブリダイゼーション溶液に直接的に添加された。ハイブリダイゼーションは、42℃で12−20時間行われた。その後、ブロットは6X SSC、0.1%SDSを用い、室温の状態で二度洗浄され、次に1X SCC、0.1%SDSを用いて42℃で二度洗浄され、最後に0.1X SSC、0.1% SDSを用いて65℃で一度洗浄された。すべては10分間で洗浄が行われた。その洗浄済みのゲルは、プラスチック性のXARフィルムでラップされ、オートラジオグラフィー(XARフィルム、Kodak, Rochester, NY)が行われた。それぞれのRNAバンドの強度は、LKBの高速走査 XLレーザー濃度計上(LKB Sweden)で走査することによって測定された。ブロットは、洗浄されることによって全ての数が除去され、内部標準として用いることができるようにシクロフィリンを用いて再プローブされた。プローブは、続くハイブリダイゼーションを行うために、50%のホルムアミド、6X SSPE中、65℃以上で30分間洗浄することによって除去された。ブロットは、プレハイブリダイゼーションがうまく行くように、2X SSPE中にてリンスされた。 To obtain the probe, dChAT cDNA was activated from pcMVCAT using the pstI enzyme obtained from pLChRNL and purified on a low melting agarose gel by the method described below by Maniatis et al. (Maniatis et al., In Molecular Cloning-A LaboratoryManual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York, (1982), Note that the descriptions of which are incorporated herein by reference.) Using a 32 P random Labeled by random priming (MAniatis et al., Ibid.). Denatured radiolabeled probe (boiling for 2 minutes followed by ice cooling) was added directly to the prehybridization solution. Hybridization was performed at 42 ° C. for 12-20 hours. The blot was then washed twice with 6X SSC, 0.1% SDS at room temperature, then twice with 1X SCC, 0.1% SDS at 42 ° C and finally 0.1X Washed once at 65 ° C. using SSC, 0.1% SDS. All were washed in 10 minutes. The washed gel was wrapped with plastic XAR film and autoradiographed (XAR film, Kodak, Rochester, NY). The intensity of each RNA band was measured by scanning with a LKB fast scan XL laser densitometer (LKB Sweden). The blot was reprobed with cyclophilin so that all numbers were removed by washing and could be used as an internal standard. The probe was removed by washing in 50% formamide, 6X SSPE for 30 minutes at 65 ° C or higher for subsequent hybridization. The blot was rinsed in 2X SSPE for successful prehybridization.

この実験例では、SV40とLTRプロモーター、及びα2(I)コラーゲンプロモーター、すなわちコラーゲンエンハンサーを有するプロモーターと有しないプロモーターの両方が、対数期の繊維芽細胞と静止期の繊維芽細胞についてテストされた。その結果は図44に示されている。   In this experimental example, both the SV40 and LTR promoters and the α2 (I) collagen promoter, a promoter with and without a collagen enhancer, were tested on log phase fibroblasts and stationary phase fibroblasts. The result is shown in FIG.

SV40プロモーター(SV40)を含有する繊維芽細胞におけるCAT活性のレベルは、成長細胞及び静止細胞に対して、それぞれ約3247及び約2712 DPM/μgのプロテイン量であった。このことは、約17%の減衰である。同様に、LTRを含有する繊維芽細胞におけるCAT活性は、約24%のコンフルエント(対数期の細胞については3291 DPM/μgのプロテイン量であり、静止期の細胞については2494 DPM/μgのプロテイン量であった。)にすることによって減少した。対照的に、α2(I)コラーゲンプロモーターを含有する繊維芽細胞で測定されたCATのレベルは、静止期で増加したが、これらの細胞からの全体を通しての発現量は低下した。エンハンサーを持たないα2(I)コラーゲンプロモーター(Coll)を含有する繊維芽細胞のCAT活性は、対数期の細胞及び静止期の細胞に対してそれぞれ約13DPM/μgのプロテイン量及び約75 DPM/μgのプロテイン量であった。このことは約576%の増加であることを示している。コラーゲンエンハンサーを有するα2(I)コラーゲンプロモーター(Coll(E): Rossi and de Crombrugghe,Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 84: 5590-5594 (1981))を含有する繊維芽細胞では、CATのレベルが、対数期の繊維芽細胞では405DPM/μgのプロテイン量、静止期の繊維芽細胞では606DPM/μgのプロテイン量であることを示していた。このことは、約149%増加したということができる。   The level of CAT activity in fibroblasts containing the SV40 promoter (SV40) was about 3247 and about 2712 DPM / μg of protein for growing and quiescent cells, respectively. This is about 17% attenuation. Similarly, CAT activity in LTR-containing fibroblasts is approximately 24% confluent (3291 DPM / μg protein for log phase cells and 2494 DPM / μg protein for stationary phase cells). It was reduced by. In contrast, the level of CAT measured in fibroblasts containing the α2 (I) collagen promoter increased in the quiescent phase, but overall expression from these cells decreased. The CAT activity of fibroblasts containing the α2 (I) collagen promoter (Col) without an enhancer is about 13 DPM / μg protein and about 75 DPM / μg for log phase cells and quiescent cells, respectively. The amount of protein. This indicates an increase of about 576%. In fibroblasts containing an α2 (I) collagen promoter with a collagen enhancer (Coll (E): Rossi and de Crombrugghe, Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 84: 5590-5594 (1981)) Levels of 405 DPM / μg protein in log phase fibroblasts and 606 DPM / μg protein in stationary phase fibroblasts. This can be said to have increased by about 149%.

これらの結果から、ウイルス性のプロモーターから得られるトランス遺伝子の発現は、静止期の繊維芽細胞においては減衰することが判明している。これに対して、α2(I)コラーゲンプロモーターからのトランス遺伝子の発現は、静止期の細胞で増加する。脳に移植された繊維芽細胞が分裂することがないため、安定なトランス遺伝子の発現を最大にする一つの方法として、静止期の繊維芽細胞において通常の活性を有するプロモーターを用いることによる方法があげられる。α2(I)コラーゲンプロモーターは、そのようなプロモーターである。更に、Coll(E)プロモーターのエンハンサーは、好適な条件下でトランス遺伝子の発現を行わせることにおいて、α2(I)プロモーターと同様の効果を有している。   From these results, it has been found that transgene expression obtained from a viral promoter is attenuated in quiescent fibroblasts. In contrast, transgene expression from the α2 (I) collagen promoter increases in quiescent cells. Since fibroblasts transplanted into the brain do not divide, one method for maximizing stable transgene expression is to use a promoter with normal activity in quiescent fibroblasts. can give. The α2 (I) collagen promoter is such a promoter. Furthermore, the enhancer of the Coll (E) promoter has the same effect as the α2 (I) promoter in allowing transgene expression under suitable conditions.

これらの結果は、分割が終了している細胞が体内に移植された場合に、その細胞から生じるトランス遺伝子の発現を増加することによって、治療性のトランス遺伝子の長期間にわたっての安定な発現を促進することのできるような方法を示している。   These results show that when a cell that has been split has been transplanted into the body, it increases the expression of the transgene resulting from that cell, thereby promoting stable expression of the therapeutic transgene over time. It shows how you can do it.

[実験例IX]
「サイトカイン及び抗−炎症性薬物によるプロモーターの調整」
たくさんの単核の食細胞及びリンパ球は、血液−脳関門を通過した後、CNSを侵害する。これは、例えば脳に細胞の移植を行った後などに起こる。これらの細胞は、細胞外部の周りの領域にサイトカインを分泌することが知られている。移植された材質周辺へのこれらの細胞の侵入及び蓄積は、移植後1週間以内に観察された。繊維芽細胞は種々のサイトカインに反応することがわかっているため、プライマリーラットの繊維芽細胞において、LTR−作動性のトランス遺伝子の発現を調節するサイトカインの役割を評価するためにこの実験例は行われた。
[Experimental Example IX]
"Promoter regulation by cytokines and anti-inflammatory drugs"
Many mononuclear phagocytes and lymphocytes invade the CNS after crossing the blood-brain barrier. This occurs, for example, after transplanting cells into the brain. These cells are known to secrete cytokines into areas around the outside of the cell. Invasion and accumulation of these cells around the transplanted material was observed within one week after transplantation. Since fibroblasts are known to respond to various cytokines, this experimental example was performed to evaluate the role of cytokines in regulating the expression of LTR-acting transgenes in primary rat fibroblasts. It was broken.

この実験例は、次の2つの利用について説明されている。1)LTR−作動性のプロウイルスmRNAの定常状態レベルにおいてサイトカインの効果を除去するための抗−炎症薬物であるデキサメタゾン(dexamethasone)を利用すること;及び、2)移植後の脳内に存在する高レベルのサイトカインの利点を活用するために、コラーゲンエンハンサー(Coll(E))を伴うα2(I)コラーゲン(Coll)プロモーターを利用すること、の2種である。この実験例において、利用されるトランス遺伝子は、ドロソフィラ(Drosophila)コリントランスフェラーゼ(dChAT)及びクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)であった。   This experimental example is described for the following two uses. 1) Utilizing dexamethasone, an anti-inflammatory drug to eliminate the effects of cytokines at the steady state level of LTR-acting proviral mRNA; and 2) present in the post-transplant brain In order to take advantage of the high level of cytokines, there are two types: utilizing the α2 (I) collagen (Col) promoter with a collagen enhancer (Col (E)). In this experimental example, the transgenes utilized were Drosophila choline transferase (dChAT) and chloramphenicol acetyltransferase (CAT).

(方法)
この実験例で用いられる方法は、上記の実験例VIIIで記載されているとおりであるが、以下の例外が含まれている。
(Method)
The method used in this experimental example is as described in Experimental Example VIII above, with the following exceptions:

(リポフェクション(lipofection))
リポフェクションの方法は、前記の実験例VIIIに記載されたとおりであった。この実験例で繊維が細胞をトランスフェクトするのに用いられるプラスミドは、pMLVCAT(LTRプロモーターは、カリフォルニア州、サンジエゴ、ユニバーシティ オブ カリフォルニアのフリーマン博士から提供を受けた。)、及びpR40(Coll(E)プロモーター及びエンハンサー(Rossi and de Chombrugghe, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:5590-5594 (1987),及びテキサス州、ハウストン、MDアンダーソン癌センターのデ クロモバルジ(Dr. de Crombrugghe)博士から提供を受けた。)であった。dChAT−繊維芽細胞は、前記実験例VIIにおいて上記に記載されたようなレトロウイルスで感染することによって形質導入された。
(Lipofection)
The method of lipofection was as described in Experimental Example VIII above. The plasmids used to transfect cells with fibers in this example were pMLVCAT (the LTR promoter was provided by Dr. Freeman, University of California, San Diego, Calif.), And pR40 (Coll (E)). Promoters and enhancers (Rossi and de Chombrugghe, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 5590-5594 (1987)) and Dr. de Crombrugghe, MD Anderson Cancer Center, Huston, Texas DChAT-fibroblasts were transduced by infection with a retrovirus as described above in Experimental Example VII above.

(繊維芽細胞の培養物)
プライマリー皮膚の繊維芽細胞の培養物は、以下の点で異なっているが、上記の実験例VIIIに記載されたように構築された。dChAT−繊維芽細胞は、10%のFBS及び200μg/mlのG418が補充されたDMEMを用いた35mmの組織培養皿中でコンフルエントになるまで生育させた。コンフルエントに到達した時点で、2%の血清を含有する培地に移して、更に7日間維持させた。pMLVCATあるいはpR40プラスミドでリポフェクトされた繊維芽細胞は、dChAT−繊維芽細胞について記載されているように、コンフルエントになるまで増殖した。しかしながら、コンフルエントに到達した後は、これらの細胞は10%の血清を含有する培地で4日間維持させた。それらの細胞は続いて、最後の3日間は2%の血清を含有する培地に移された(コンフルエントに達した後、全体では7日間であった。)。
(Fibroblast culture)
Primary skin fibroblast cultures were constructed as described in Experimental Example VIII above, with the following differences. dChAT-fibroblasts were grown to confluence in 35 mm tissue culture dishes using DMEM supplemented with 10% FBS and 200 μg / ml G418. When confluence was reached, the medium was transferred to medium containing 2% serum and maintained for an additional 7 days. Fibroblasts lipofected with pMLVCAT or pR40 plasmids were grown to confluence as described for dChAT-fibroblasts. However, after reaching confluence, the cells were maintained for 4 days in medium containing 10% serum. The cells were then transferred to medium containing 2% serum for the last 3 days (total 7 days after reaching confluence).

(サイトカインあるいは抗−炎症性薬物を用いるトランスフェトされた繊維芽細胞の処理)
サイトカインは、コンフルエントに達した後、7日目に加えられた。TGFβ1(10ng/ml)、IL−1β(30μ/ml)、及びTHFα(150ng/ml)が、24時間培養物とともにインキュベートされた。更に、抗−炎症性薬物であるデキサメタゾン(25μM)が繊維芽細胞にのみに、及びTGFβ1及びIL−1β1の存在下で加えられた。その細胞はその後、ノーザンブロット分析(dChAT−繊維芽細胞について)が行われ、また、CAT分析(LTRあるいはColl(E)プロモーターを含有する細胞について)が行われた。Infγは、他のサイトカインに対して上記に記載されたようにインキュベートされた。しかしながらいくつかの実験においては、Infγを含有する培地が吸引され、新鮮な2%の血清を含有する培地を用いて置き換えられた。細胞はこのように、更に48時間維持され、その後ノーザンブロット分析あるいはCAT分析が行われた。この手法は、Infγが機能を発揮するこれだけの時間を必要とすることを測定するために用いられた。
(Treatment of transfected fibroblasts with cytokines or anti-inflammatory drugs)
Cytokines were added on day 7 after reaching confluence. TGFβ1 (10 ng / ml), IL-1β (30 μ / ml), and THFα (150 ng / ml) were incubated with the culture for 24 hours. In addition, dexamethasone (25 μM), an anti-inflammatory drug, was added only to fibroblasts and in the presence of TGFβ1 and IL-1β1. The cells were then subjected to Northern blot analysis (for dChAT-fibroblasts) and CAT analysis (for cells containing the LTR or Coll (E) promoter). Infγ was incubated as described above for other cytokines. However, in some experiments, media containing Infγ was aspirated and replaced with media containing fresh 2% serum. The cells were thus maintained for an additional 48 hours, after which Northern blot analysis or CAT analysis was performed. This technique was used to measure that Infγ requires this much time to function.

コンフルエントな状態にあるdChAT発現性の繊維芽細胞は、上記に記載されたTGFβ1、TNFα、IL−1βあるいはInfγとともにインキュベートされた。これらの培養物から得られる全mRNAは、ノーザンブロット分析によってプロウイルス性のmRNAを選択的に認識するcDNAフラグメントを用いて単離され、プローブ操作された。図45(a)は、TGFβ1(レーン2)及びIL−1β(レーン3)の両者が、プロウイルス性のmRNAの定常状態レベルを有意に減少させることを示している。一方、TNFα(レーン4)は、プロウイルス性のmRNAのレベルに対して有意の影響を生じさせなかった。図45(b)は、dChAT mRNAの容量に対するInfγの影響について示している。24時間たった後、プロウイルス性のmRNAの定常状態においては変化が見られなかったが、mRNAのレベルはInfγが除去されて新鮮培地で置き換えられた後48時間後には顕著に減少していた。   The dChAT-expressing fibroblasts in a confluent state were incubated with TGFβ1, TNFα, IL-1β or Infγ described above. Total mRNA from these cultures was isolated and probed using a cDNA fragment that selectively recognizes proviral mRNA by Northern blot analysis. FIG. 45 (a) shows that both TGFβ1 (lane 2) and IL-1β (lane 3) significantly reduce the steady state level of proviral mRNA. On the other hand, TNFα (lane 4) did not produce a significant effect on the level of proviral mRNA. FIG. 45 (b) shows the effect of Infγ on dChAT mRNA capacity. After 24 hours, no change was seen in the steady state of proviral mRNA, but mRNA levels were significantly reduced 48 hours after Infγ was removed and replaced with fresh medium.

これらの結果は、サイトカインがインビトロでのLTR作動性遺伝子dChATの発現に対して影響を与えることを示している。   These results indicate that cytokines have an effect on the expression of the LTR agonist gene dChAT in vitro.

図46はノーザンブロット分析の結果であり、そのブロット分析では、LTR−作動性のdChAT−生産性繊維芽細胞をコンフルエント状態に導くTGFβ1及びIL−1βの複合投与を行うことによってその繊維芽細胞中に含まれるプロウイルス性のmRNAの量を少なからず減少させることが示されている。これとは対照的にデキサメタゾンは、ノーザンブロット分析によって検出されるdChATのmRNA量を増加させた。dChAT−繊維芽細胞をかりに、デキサメタゾン、TGFβ1、及びIL−1βと同時に24時間接触させた場合、プロウイルスのmRNAのレベルはコントロール培養物において検出されたレベルと同じであった。これらの結果は、抗−炎症性薬物、即ちデキサメタゾンなどのステロイドを含む抗−炎症性薬物が、インビトロでのプロウイルスのmRNAの定常状態レベルにおいてTGFβ1及びIL−1βの否定的な影響が加わるのを妨げることができることを示唆している。   FIG. 46 shows the results of Northern blot analysis in which fibroblasts in the fibroblasts were administered by a combined administration of TGFβ1 and IL-1β that led the LTR-acting dChAT-producing fibroblasts to a confluent state. It has been shown to reduce the amount of proviral mRNA contained in. In contrast, dexamethasone increased the amount of dChAT mRNA detected by Northern blot analysis. When dChAT-fibroblasts were contacted simultaneously with dexamethasone, TGFβ1, and IL-1β for 24 hours, the levels of proviral mRNA were the same as those detected in control cultures. These results show that anti-inflammatory drugs, ie anti-inflammatory drugs including steroids such as dexamethasone, add negative effects of TGFβ1 and IL-1β at the steady state level of proviral mRNA in vitro. Suggests that it can hinder.

上記に記載されているように、数種のサイトカインは、LTRからのトランス遺伝子の発現を低めるように調節を行う。繊維芽細胞を脳に移植した後でのこれらのサイトカインの効果を軽減するための一法としては、例えばデキサメタゾンなどの抗−炎症性薬物を用いて炎症性反応を抑えることが挙げられる。抗−炎症性薬物の投与を必要としない別の方法としては、サイトカインの存在によって影響されないか、あるいはできるだけ高められるような一種あるいはそれ以上のプロモーターを使用することである。このようなプロモーターの一つには、α2(I)コラーゲンプロモーターがある。これらの実験例では、CAT遺伝子がレセプターとして用いられた。   As described above, several cytokines regulate to reduce transgene expression from the LTR. One way to reduce the effects of these cytokines after transplanting fibroblasts into the brain is to suppress the inflammatory reaction using an anti-inflammatory drug such as dexamethasone, for example. Another method that does not require the administration of anti-inflammatory drugs is to use one or more promoters that are not affected by the presence of cytokines or are as high as possible. One such promoter is the α2 (I) collagen promoter. In these experimental examples, the CAT gene was used as a receptor.

図47には、静止期の繊維芽細胞の培養物において、CATの発現に対してのTGFβ1、TNFα、IL−1β及びInfγの効果が示されている。尚そこではColl(E)プロモーター−エンハンサーがトランス遺伝子の発現(Coll(E)−繊維芽細胞)を進行させるために使用された。これらの実験例においてその培養物は、コンフルエントな培養状態に達した後の7日間のうち最後の3日間は、2%の血清を含有する培地で維持された。驚くべきことに、2%の血清を含む培地で維持されていたColl(E)−繊維芽細胞の培養物のCAT活性は、10%の血清を含む培地で維持されていた比較対照の培養物のCAT活性よりも440%も大きかった(図47(a))。この活性は、LTRに対して測定された活性にまで達していた(図44(実験例VIII)及び図47(a)と比較される。)。   FIG. 47 shows the effects of TGFβ1, TNFα, IL-1β and Infγ on CAT expression in quiescent fibroblast cultures. Here, the Coll (E) promoter-enhancer was used to drive transgene expression (Col (E) -fibroblasts). In these experiments, the culture was maintained in medium containing 2% serum for the last 3 days out of 7 days after reaching confluent culture conditions. Surprisingly, the CAT activity of a Coll (E) -fibroblast culture maintained in a medium containing 2% serum was compared to a control culture maintained in a medium containing 10% serum. It was 440% larger than the CAT activity (Fig. 47 (a)). This activity reached the activity measured against LTR (compared with FIG. 44 (Experimental Example VIII) and FIG. 47 (a)).

サイトカインのテストを行った場合では、TGFβ及びIL−1βはCAT活性に有意の影響を与えなかった(図47(b)参照)。一方、TNFαに接触させた場合では、CAT活性が約32%増加するという結果を示した。対照的に、INFγとともにインキュベートしたColl(E)−繊維芽細胞では、CAT活性はほぼ53%の減少を示していた。この測定は、Infγが除かれて、2%の血清を含む新鮮な培地で置き換えられた後の48時間たった時点で行われた。   When the cytokine test was performed, TGFβ and IL-1β did not significantly affect CAT activity (see FIG. 47 (b)). On the other hand, the results showed that when contacted with TNFα, the CAT activity increased by about 32%. In contrast, Coll (E) -fibroblasts incubated with INFγ showed a nearly 53% decrease in CAT activity. This measurement was made 48 hours after Infγ was removed and replaced with fresh medium containing 2% serum.

(Coll(E)を用いるインビボでの発現)
LTR−CAT細胞(繊維芽細胞であって、ここではCAT遺伝子がLTRによって作動される。)及びColl(E)−CAT細胞(繊維芽細胞であって、ここではCAT遺伝子がα2(I)コラーゲンプロモーター−コラーゲンエンハンサーによって作動される。)は、上記実験例VIIIに記載されたような344匹の成体のフィッシャーラットの線条体に移植された。3回の(3)μlのLTR−CATあるいはColl(E)−CAT細胞(200,000個の細胞/μl:全体では600,000個の細胞)が注入された。LTR−CAT繊維芽細胞が右側に注入され、Coll(E)−CAT細胞が左側に注入された。移植から1週間から4週間の時点で、その動物を潅流し、脳が切断されて免疫組織化学的に調べるように加工された。抗体である抗−クロラムフェニコールが1:2000の希釈度で用いられ、5プライム−3−プライム、ボルダー社(Boulder, Co.)から購入された。
(In vivo expression using Coll (E))
LTR-CAT cells (fibroblasts, where the CAT gene is activated by the LTR) and Coll (E) -CAT cells (fibroblasts, where the CAT gene is α2 (I) collagen Actuated by a promoter-collagen enhancer) was implanted into the striatum of 344 adult Fisher rats as described in Experimental Example VIII above. Three (3) μl LTR-CAT or Coll (E) -CAT cells (200,000 cells / μl: 600,000 cells in total) were injected. LTR-CAT fibroblasts were injected on the right side and Coll (E) -CAT cells were injected on the left side. At 1 to 4 weeks after transplantation, the animals were perfused and the brains were cut and processed to be examined immunohistochemically. The antibody anti-chloramphenicol was used at a dilution of 1: 2000 and was purchased from 5 Prime-3-Prime, Boulder, Co.

図48において示されているように、強く染色された多くのCAT−ポジティブな繊維芽細胞が、LTR−繊維芽細胞あるいはColl(E)−CAT繊維芽細胞のいずれかを含有する移植後1週間の移植片において観察された(図48(a)、図48(b)の白い矢印参照)。染色の強度が、2種の移植タイプ間で比較された。4週間の時点でのCATの染色は(図48(c)及び48(d)における白い矢印参照)、Coll(E)−CAT繊維芽細胞の移植片ではより強く現れた。この時点では、全ての移植片に関連して更に多くの食細胞が認められた(矢じりは、移植宿主の脳の界面(interface)を示している。)これらの結果は、Coll(E)プロモーター−エンハンサーが、脳へのドナー細胞の移植の後でのトランス遺伝子の発現を、より安定でかつより強くすることができることを示唆している。4週間目の移植片の中心に食細胞が存在することは、サイトカインが高レベルでまだなお存在しているのであろうということを示している。このように、LTRに比較してColl(E)プロモーター−エンハンサーからの方がより強く発現することの理由の一つとしては、サイトカインが発現を増加するように働くことが考えられる。   As shown in FIG. 48, one week after transplantation, many strongly stained CAT-positive fibroblasts contain either LTR-fibroblasts or Coll (E) -CAT fibroblasts. (See white arrows in FIGS. 48 (a) and 48 (b)). The intensity of staining was compared between the two transplant types. Staining of CAT at 4 weeks (see white arrows in FIGS. 48 (c) and 48 (d)) appeared more strongly in Coll (E) -CAT fibroblast grafts. At this point, more phagocytic cells were found associated with all grafts (arrowheads indicate the brain interface of the transplanted host). These results indicate that the Coll (E) promoter -Suggests that enhancers can make transgene expression more stable and stronger after transplantation of donor cells into the brain. The presence of phagocytes in the center of the 4 week implant indicates that cytokines may still be present at high levels. Thus, one of the reasons for the stronger expression from the Coll (E) promoter-enhancer compared to the LTR may be that the cytokine works to increase expression.

この実験例で得られたデータは、1)あるサイトカイン(例えばTGFβ1、IL−1β、及びInfγ)は、プロウイルス性のmRNAのレベルに対して否定的な影響を及ぼすこと、2)デキサメタゾンは、プロウイルス性のmRNAの定常状態レベルに対するTGFβ及びIL−1βの否定的な影響を打ち消すことができること、3)Coll(E)プロモーター−エンハンサーは、移植後の脳に見いだされるサイトカインのレベルを高めるように利用することができること、を示している。   The data obtained in this example is that 1) certain cytokines (eg TGFβ1, IL-1β, and Infγ) have a negative effect on the level of proviral mRNA, 2) dexamethasone is Can counteract the negative effects of TGFβ and IL-1β on steady-state levels of proviral mRNA, 3) Coll (E) promoter-enhancers enhance levels of cytokines found in the brain after transplantation It shows that it can be used.

サイトカインがLTRからの発現を抑制的に調節できるという観察結果は、脳に植え付けられた繊維芽細胞がサイトカインによって影響される可能性があることを示唆している。このサイトカインは、移植後に脳に浸透して来る血液由来の単核細胞である食細胞及びリンパ球によって生産される。小膠細胞(microglial cell)および内皮細胞(endothelial cell)は、脳内におけるサイトカインのもう一つの源であり、このシナリオに寄与できる。このように、移植された繊維芽細胞におけるLTR−作動性のトランス遺伝子の発現は、結果的に移植後の経過時間で起こるであろう。LTRにおけるサイトカインの望ましくない抑制的な働きを打ち消すための一つの方法として、サイトカインの生産を減少させる抗−炎症性の薬物等の分子を用いる方法が挙げられる。この手法は、移植された繊維芽細胞でのトランス遺伝子の発現の安定性を増加させるだけでなく、免疫応答を減少させることによって細胞の生き残りに対して貢献することもできる。   The observation that cytokines can suppressively regulate expression from the LTR suggests that fibroblasts implanted in the brain may be affected by cytokines. This cytokine is produced by phagocytes and lymphocytes, which are blood-derived mononuclear cells that penetrate the brain after transplantation. Microglial cells and endothelial cells are another source of cytokines in the brain and can contribute to this scenario. Thus, the expression of LTR-operated transgenes in transplanted fibroblasts will result in the time elapsed after transplantation. One method for counteracting the undesirable inhibitory action of cytokines in the LTR is to use molecules such as anti-inflammatory drugs that reduce cytokine production. This approach not only increases the stability of transgene expression in transplanted fibroblasts, but can also contribute to cell survival by decreasing the immune response.

これに代わるアプローチとして、サイトカインによって効果を高めるように調節される機能を有するか、あるいはサイトカインによって少なくとも影響されないプロモーターを用いることによって、サイトカインの効果を利用する方法が挙げられる。この実験例は、TGFβ1及びTNFαがColl(E)−繊維芽細胞におけるトランス遺伝子の発現に対して否定的な影響を与えないこと(CATの活性によって評価されたような)を示している。対照的に、TNFαは発現を増加させる。Infγは、LTRに対する影響(即ちトランス遺伝子の発現を減少させること。)と同様に、Coll(E)プロモーター−エンハンサーに対しても影響を及ぼす。従って、シクロスポリン等の免疫抑制剤を用いて、T−リンパ球から得られるInfγなどのサイトカインの遊離を調節することが更に必要とされる。   Alternative approaches include methods that take advantage of the effects of cytokines by using a promoter that has a function that is regulated to enhance the effect by the cytokine or that is at least unaffected by the cytokine. This experimental example shows that TGFβ1 and TNFα do not negatively affect transgene expression in Coll (E) -fibroblasts (as assessed by the activity of CAT). In contrast, TNFα increases expression. Infγ has an effect on the Coll (E) promoter-enhancer as well as on the LTR (ie, reducing transgene expression). Therefore, it is further required to regulate the release of cytokines such as Infγ obtained from T-lymphocytes using immunosuppressive agents such as cyclosporine.

このデータはまた、Coll(E)プロモーター−エンハンサーからの発現が、10%の血清を含有する培地に比較して、2%の血清を含有する培地に維持されている細胞においての方が好くなからず増加することを示している。発現レベルは、LTRを含む繊維芽細胞で観察された観察レベルと比較される。体内に移植された繊維芽細胞は、培養時よりも少ない血清要素にさらされるであろう。従って、ある条件下では、Coll(E)プロモーター−エンハンサーからの発現を、トランス遺伝子の発現を進行させるのに現在用いられている最強のウイルス性プロモーターと同等にすることができるであろう。   This data is also preferred in cells in which expression from the Coll (E) promoter-enhancer is maintained in media containing 2% serum compared to media containing 10% serum. It shows an increase without any doubt. The expression level is compared to the observed level observed in fibroblasts containing LTR. Fibroblasts implanted in the body will be exposed to fewer serum elements than during culture. Thus, under certain conditions, expression from the Coll (E) promoter-enhancer could be equivalent to the strongest viral promoter currently used to drive transgene expression.

[実験例X]
「成体の軸索切断された神経の再生」
この実験例においては、成体のラットのCNSにおける栄養ファクターに応答する異常の軸索の成長を維持する基質を評価する新しいインビボ モデルが提供される。これに加えて、軸索切断後のラットの中隔の神経の再生能力に関するNGFの重要性が評価される。
[Experiment X]
"Regeneration of adult axotomized nerve"
In this example, a new in vivo model is provided that evaluates a substrate that maintains abnormal axon growth in response to trophic factors in the adult rat CNS. In addition, the importance of NGF for the ability of the rat septal nerve to regenerate after axotomy is assessed.

この実験例は、成体の星状細胞が、遺伝学的に修飾されたプライマリーの繊維芽細胞の線状体内の移植片からNGFにより供給される場合には、軸索成長のために許容すべき基質として供することができることを指摘する。これに加えて、軸索切断後のラットの中隔の神経の再生能力に関するNGFを分泌する修飾されたプライマリーの繊維芽細胞の移植片の効果が評価される。   This experimental example should allow for axonal growth when adult astrocytes are supplied by NGF from a genetically modified primary fibroblast linear graft. Point out that it can serve as a substrate. In addition, the effect of a modified primary fibroblast graft secreting NGF on the regenerative capacity of the rat septal nerve after axotomy is evaluated.

上記した実験例IIで詳述したごとき調製されたNGFを発現させかつ分泌する遺伝学的に修飾されたプライマリーの皮膚繊維芽細胞からなる移植片は、成体ラツトの線条体に移植された。プライマリーの繊維芽細胞はフィメールフィシャー344ラツトの皮膚生検から得られた。細胞は標準的な培養条件の下で養われ、胎生小牛漿液を3%含むDMEMを週3回供給された。プライマリーの細胞は上記実験例IIで詳述したごとく、マウスβ−NGF、pLN.8RLNに起因するcDNAを含むミューラン レトロウィルス ベクターで感染された。感染された細胞は、ネオマイオシン アナログ G418で選択された。移植するための細胞を分離する以前に、培養媒体のサンプルはコントロールおよび感染された細胞から除かれた。感応的な2部位イムノアッセイ(ボーエルヒンガ−マンハイム)を採用して、感染された細胞が154−173pg NGF/hr/105細胞を生成しかつ分泌したことを測定された。NGFのレベルは コントロール媒体では検出され得なかった。フィメール フィッシャー ラット(重量約175〜200g)は、ケタミン−キシラミンの混合物(ケタミン25mg/ml;ロンパン1.3mg/ml;アセプロマジン0.25mg/ml)で麻酔された。頭部は剃られ、定位のフレームに配置された。手術が開始される以前に、頭部に殺菌剤が付与された。各動物はグラフティング液(MgCl2およびCaCl2の1μg/mlと0.1%のグルコースを追加されたホスフェード バッファーサリン)の3μm中の3×105細胞を線条体内に受けた。:右側にはNGF−生産細胞、左側には非感染細胞。1,3および8週間の生存期間の後、動物は麻酔をかけられ、0.1Mホスフェート バッフアーの4%パラフォルムアルデヒドおよび0.1%グルタルアルデヒドを噴門を通して潅流された。移植片を通した水平状または矢状縫合セクションは、フリージングミクロトームで切断されてNGF受容体の免疫反応のために処理されるか、またはビブラトームで切断されて電子顕微鏡実験のために処理された。 A graft consisting of genetically modified primary skin fibroblasts that express and secrete NGF prepared as detailed in Experimental Example II above was transplanted into the striatum of an adult rat. Primary fibroblasts were obtained from a skin biopsy of Female Fischer 344 rat. Cells were fed under standard culture conditions and fed 3 times a week with DMEM containing 3% fetal calf serum. The primary cells were mouse β-NGF, pLN. Infected with a mulan retroviral vector containing cDNA resulting from 8RLN. Infected cells were selected with the neomyosin analog G418. Prior to isolation of cells for transplantation, culture media samples were removed from control and infected cells. A sensitive two-site immunoassay (Böhlinger-Mannheim) was employed to determine that infected cells produced and secreted 154-173 pg NGF / hr / 105 cells. NGF levels could not be detected in the control medium. Female Fisher rats (weighing about 175-200 g) were anesthetized with a ketamine-xylamine mixture (ketamine 25 mg / ml; lompan 1.3 mg / ml; acepromazine 0.25 mg / ml). The head was shaved and placed in a stereotaxic frame. Prior to the start of the operation, a bactericidal agent was applied to the head. Each animal received 3 × 10 5 cells in 3 μm of grafting solution (Phosphate Buffered Saline supplemented with 1 μg / ml of MgCl 2 and CaCl 2 and 0.1% glucose) into the striatum. : NGF-producing cells on the right, non-infected cells on the left. After 1, 3 and 8 weeks survival, the animals were anesthetized and perfused with 0.1 M phosphate buffer 4% paraformaldehyde and 0.1% glutaraldehyde through the cardia. Horizontal or sagittal suture sections through the graft were cut with a freezing microtome and processed for NGF receptor immune response, or cut with a vibratome and processed for electron microscopy experiments.

遺伝学的に修飾された細胞は右線条体に注入され、また非感染のコントロール細胞は左線条体に注入された。移植後1週間、NGF受容体−免疫反応軸索の集網はNGF生産繊維芽細胞を構成する線条体の移植片の尾側極で明確であり、それ故僅かな数の大きくなりかつ膨れた免疫反応軸索のプロフィルが非感染コントロール細胞の移植片の近くで観察された(図49(a)および図49(b))。3週間でNGF生産移植片を取り巻く免疫反応軸索の密度は劇的に増大した。わずかなNGF受容体−免疫反応プロフィルはNGF生産細胞を構成する移植片を完全に満たし、また移植片を取り巻く軸索プロフィルの集網はもはや存在しなかった(図49(d))。これらの免疫反応プロフィルは単一軸索より大きくて明瞭であり、通常縦形で広がった。非感染のプライマリの繊維芽細胞の移植片は移植後3〜8週間で免疫染色された軸索プロフィルのそのようなパターンを欠くけれども、NGF受容体免疫反応はわずかな血管に制限された(図49(c))。   Genetically modified cells were injected into the right striatum, and uninfected control cells were injected into the left striatum. One week after transplantation, a network of NGF receptor-immunoreactive axons is evident at the caudal pole of the striatum graft that makes up the NGF-producing fibroblasts, and therefore only a few large and swollen An immune response axon profile was observed near the graft of uninfected control cells (FIGS. 49 (a) and 49 (b)). In three weeks, the density of immune response axons surrounding the NGF-producing graft increased dramatically. The few NGF receptor-immune response profiles completely filled the grafts that made up the NGF-producing cells, and there was no longer a network of axon profiles surrounding the grafts (FIG. 49 (d)). These immune response profiles are larger and clearer than single axons and usually spread vertically. Although uninfected primary fibroblast grafts lack such a pattern of immunostained axon profiles 3-8 weeks after transplantation, the NGF receptor immune response was restricted to few blood vessels (Fig. 49 (c)).

超微細構造の実験は、全ての線条体内の移植片が広範囲のラフな内質細網をともなうプライマリの繊維芽細胞およびコラーゲンで満たされた細胞外マトリックスで構成されていることを示した(図50)。毛細血管は、これらの移植片内に広範囲な血管集網を与えた非穿孔の内皮細胞を構成した(図50)。移植後3および8週間で、反応性星状細胞は移植片を完全に包み込んだ。これらの星状細胞のプロフィルは、移植片の周囲に並列するこれらの表面に明瞭な基底ラミナをもった。CNS神経網と非CNSの移植片間のこの関門は、神経網の貫通している傷に続いて通常発見される「グリアル スカア(gleal scar)」の特性を示した。反応性の星状細胞の突起もまた移植片の物質内に広がり、しばしば毛細血管に強く結合された。NGF生産移植片の細胞外のマトリックス内のみにおいて、無髄軸索の管束が移植片のいたるところに散在された。明確で球形の小水庖がしばしばよく観察された。フィラメントを沢山もつ反応性星状細胞の突起は、これらの軸索のプロフィルを回旋型に包み込むことを発見された(図51(a)、図51(b))。基底ラミナは全体の軸索−神経膠の複合体を取り巻き、軸索と星状細胞間の対向する形質膜では明確でなかった。これらの軸索−神経膠配列の発生は、移植後3週間より8週間において大きかった。軸索のプロフィルは非感染のコントロール細胞の移植片内では発見されなかった。   Ultrastructural experiments showed that all striatum grafts consisted of primary fibroblasts with extensive rough endoplasmic reticulum and an extracellular matrix filled with collagen ( FIG. 50). The capillaries constituted non-perforated endothelial cells that provided an extensive vascular network within these grafts (FIG. 50). At 3 and 8 weeks after transplantation, reactive astrocytes completely encapsulated the graft. These astrocyte profiles had a clear basal lamina on these surfaces juxtaposed around the graft. This barrier between the CNS neural network and the non-CNS graft showed the characteristics of a “gleal scar” that is normally found following wounds penetrating the neural network. Reactive astrocyte processes also spread within the graft material and were often strongly bound to capillaries. Only in the extracellular matrix of NGF-producing grafts, bundles of unmyelinated axons were scattered throughout the graft. Clear and spherical water jars were often observed. Reactive astrocyte processes with many filaments were found to wrap around these axon profiles in a convoluted form (FIGS. 51 (a), 51 (b)). Basal lamina surrounds the entire axon-glial complex and was not evident in the opposing plasma membrane between axons and astrocytes. The occurrence of these axon-glia sequences was greater at 8 weeks than at 3 weeks after transplantation. No axon profile was found in grafts of uninfected control cells.

これらのデータは、NGF受容体−陽性軸索がNGF生産のプライマリの皮膚繊維芽細胞の移植片に対して成長することを示す。他方、非感染細胞の移植片は、同様の神経の応答を顕在化させない。しかしながら、細胞の両タイプの移植組織は3週以前に反応性星状細胞を、移植片を取り巻きかつカプセルに包み込むように誘発する。この神経膠の関門の存在にもかかわらず、反応性星状細胞の突起の精巧な配列に沿って広がる無髄軸索は、NGF生産移植片内でのみ発見された。これらの軸索はもっぱら、明瞭な基底ラミナを欠く星状細胞の表面に閉じ込められた。プライマリの繊維芽細胞の移植組織の細胞外マトリックスは軸索の成長のための他の伝導基質、例えばコラーゲン、ラミニンおよびフィブロネクチン等からなるけれども、移植片内で成長する軸索はこれらの成分とは結合しなかった。これらの全ては、インビトロでの軸索の成長のための伝導基質として予め指摘された。従って、遺伝学的に修飾されたプライマリの皮膚繊維芽細胞の移植片を浸透するNGF感受性の軸索にとっては、反応性星状細胞は軸索の伸長のために好ましい基質である。   These data indicate that NGF receptor-positive axons grow against NGF-producing primary skin fibroblast grafts. On the other hand, grafts of uninfected cells do not reveal similar neural responses. However, both types of cell transplants induce reactive astrocytes to surround the graft and encapsulate it before 3 weeks. Despite the presence of this glial barrier, unmyelinated axons extending along the elaborate array of reactive astrocyte processes were found only in NGF-producing grafts. These axons were confined exclusively to the surface of astrocytes lacking a clear basal lamina. Although the extracellular matrix of the primary fibroblast transplant tissue consists of other conductive substrates for axon growth, such as collagen, laminin, and fibronectin, axons growing within the graft are Did not combine. All of these have been previously pointed out as conductive substrates for axonal growth in vitro. Thus, for NGF-sensitive axons that penetrate a genetically modified primary skin fibroblast graft, reactive astrocytes are the preferred substrate for axon extension.

これらの結果は、成体CNSにおける成熟した反応性星状細胞が、軸索の成長を阻止するよりむしろ促進する基質として作用することができることを示す。NGFを生産する遺伝学的に修飾された細胞の内線条体の移植片を採用するためには、好結果の軸索の伸長は必要な屈性および栄養維持を要求することをこれらのデータは示している。従って、成長促進ファクターの有効性は、成長のための基質ではなく、再配列に対して大きく影響することが明かである。   These results indicate that mature reactive astrocytes in the adult CNS can act as a substrate that promotes rather than inhibits axonal growth. These data indicate that in order to employ genetically modified cell striatum grafts that produce NGF, successful axonal elongation requires the necessary tropism and nutritional maintenance. Show. Thus, it is clear that the effectiveness of growth-promoting factors has a significant effect on rearrangement, not a substrate for growth.

軸索の再配列での移植片の効果を試験するために、インビボでNGFを発現させるべき遺伝学的に修飾されたプライマリの細胞が確立され、また軸索切断されたコリン作用性の中隔の神経の栄養維持を提供するために示された。インビボでNGFの細胞源を提供するために、実験例IIで詳述されたごとく調製されたNGFを発現させるべく遺伝学的に修飾されたプライマリの皮膚繊維芽細胞はコラーゲンのマトリックスに懸濁され、吻側の海馬状隆起に突出する中隔の軸索のための主要なルートである、フィンブリエ円蓋(FF)通路の片方だけの切除により形成された空洞に配置された。   To test the effect of grafts on axonal rearrangement, a genetically modified primary cell to express NGF in vivo was established and axotomized cholinergic septum Indicated to provide neuronal nutritional maintenance. To provide a cell source of NGF in vivo, primary skin fibroblasts genetically modified to express NGF prepared as detailed in Experimental Example II are suspended in a collagen matrix. , Placed in a cavity formed by excision of only one of the fibrier fornix (FF) passages, the primary route for septal axons protruding into the rostral hippocampal ridge.

麻酔の下で、プライマリの皮膚繊維芽細胞はフィメル フィシャー344ラツトの腹部の腹壁の生検から得られ、これらの細胞は標準の培養条件の下で維持された。マウスβ−NGF、pLN.8RNLに起因するcDNAを含むレトロウィルス ベクターを使用して、プライマリの細胞が培養中に感染され、これらの細胞によるNGF生産物はその後2部位イムノアッセイ(実験例IIで詳述)を使用して評価された。細胞をコラーゲンのマトリックス中に懸濁するために、NGF生産のプライマリの細胞およびコントロールの非感染のプライマリ細胞の培養物がホスフェート−バッファド サリンで濯がれ、トリプシン化され、そしてDMEM中に懸濁された。細胞はその後計数されて、総量106の細胞が媒体中で等分化された。ラットテール(シグマ)からのタイプIコラーゲンはその最終濃度が3%となるように0.1%酢酸で溶解された。よりアルカリ性の媒体を調製するために水酸化ナトリウム(0.1N)が細胞の懸濁液に添加され、その後コラーゲンが添加され(最終濃度1%)、混合され、そして遠心分離器のチューブに等分化された。コラーゲン/繊維芽細胞のマトリックスはその後37℃で48時間インキュベートされた。40個のフィメル フィシャー344ラット(重量約175g)が手術のために、ケタミン(75mg/kg)、ロンパス(4.0mg/kg)およびアセプロマジン(5.6mg/kg)の混合物を使用して麻酔をかけられた。これらの頭部が剃られ、動物はコッフ定位フレームに配置された。手術は実験例IIで詳述しているように2つのステップの手順であった。第1に、帯状皮質を通じる片方だけの吸引の損傷およびFF経路が立体鏡視界の下で形成された。その後、コラーゲン/繊維芽細胞のマトリックスは小片に切断され(約2〜3mm3)、傷つけた空洞に配置された。他の動物はFFの損傷のみを受けた。動物は手術から回復し、3,4または8週間生存した。これらの生存期間の後、動物は上記したごとく深く麻酔をかけられ、ホスフェートバッファー(超微細構造の場合のために0.1%のグルタルアルデヒドが添加された)の4%パラホルムアルデヒドを噴門を通して潅流された。脳が除去され、ポストフィックス(post fixed)され、 フリージングミクロトームまたはビブラトームのいずれかで切断され、そして各片(厚み40〜50μm)はアセチルクロリンエステラーゼ組織化学、免疫組織化学および超ミクロトーミイのために処理された。   Under anesthesia, primary skin fibroblasts were obtained from a biopsy of the abdominal abdominal wall of Fimel Fischer 344 rat, and these cells were maintained under standard culture conditions. Mouse β-NGF, pLN. Using retroviral vectors containing the cDNA resulting from 8RNL, primary cells are infected in culture and the NGF product by these cells is then evaluated using a two-site immunoassay (detailed in Experimental Example II). It was done. To suspend the cells in the collagen matrix, cultures of NGF-producing primary cells and control uninfected primary cells are rinsed with phosphate-buffered sarin, trypsinized, and suspended in DMEM. It was done. Cells were then counted and a total of 10 6 cells were equally differentiated in the medium. Type I collagen from rat tail (Sigma) was dissolved in 0.1% acetic acid to a final concentration of 3%. To prepare a more alkaline medium, sodium hydroxide (0.1 N) is added to the cell suspension, followed by collagen (final concentration 1%), mixed, and etc. into a centrifuge tube Differentiated. The collagen / fibroblast matrix was then incubated for 48 hours at 37 ° C. Forty Fimel Fischer 344 rats (weight approx. 175 g) were anesthetized using a mixture of ketamine (75 mg / kg), rompas (4.0 mg / kg) and acepromazine (5.6 mg / kg) for surgery. It was over. These heads were shaved and the animals were placed in a Coff stereotaxic frame. The operation was a two step procedure as detailed in Example II. First, only one suction injury through the cingulate cortex and the FF pathway was formed under stereoscopic viewing. The collagen / fibroblast matrix was then cut into small pieces (approximately 2-3 mm 3) and placed in the damaged cavity. Other animals received only FF damage. Animals recovered from surgery and survived for 3, 4 or 8 weeks. After these survival periods, the animals were deeply anesthetized as described above and perfused through the cardia with 4% paraformaldehyde in phosphate buffer (0.1% glutaraldehyde added for ultrastructure). It was done. The brain is removed, post fixed, cut with either a freezing microtome or vibratome, and each piece (thickness 40-50 μm) is processed for acetylchlorin esterase histochemistry, immunohistochemistry and ultramicrotomy It was done.

完全な片方だけのFFの損傷を受けかつ空洞内に移植片を有する動物のみが、以下の評価を受けた。   Only animals with complete FF damage and grafts in the cavity received the following evaluation.

1)軸索切断に続く中隔の神経の救済、2)移植片および海馬状隆起のアセチルクロリンエステラーゼ(AChE)組織化学的およびNGF受容体の免疫化学的染色、3)移植片のニツスル染色、およびチロシン ハイドロキシラーゼ(TH)、神経膠繊維のアシデック プロテイン(GFAP)およびラミナの免疫化学的染色、4)損傷の同側の海馬状隆起およびNGF生産またはコントロール非感染の繊維芽細胞のいずれかの移植片からの蛍光マーカーの逆行性輸送、5)移植片の超微細構造の組織、6)NGF生産移植片の移植片と同側の輸入路遮断された歯状脳回におけるAChE染色の超微細構造の分配。   1) Relief of the septal nerve following axotomy, 2) Acetylchlorine esterase (AChE) histochemical and NGF receptor immunochemical staining of grafts and hippocampus, 3) Nitsl staining of grafts, And tyrosine hydroxylase (TH), glial fiber acidic protein (GFAP) and lamina immunochemical staining, 4) hippocampal ridges on the ipsilateral side of the lesion and either NGF production or control uninfected fibroblasts Retrograde transport of fluorescent markers from the graft, 5) Ultrastructural tissue of the graft, 6) Ultrafine AChE staining in the dentate cerebral gyrus with the import path blocked on the same side as the graft of the NGF-producing graft Structure distribution.

組織化学的および免疫化学的検出は次のごとくなされる。コラーゲン/繊維芽細胞の移植片に起因する切片は0.5%チオニン水溶液を使用してニッスル物質にて染色され、ヘドリーン等の修飾方法(J.Histochem. Cytochem. 33:134-140 (1985))を使用してAChEにて組織化学的に染色され、およびラミニン、神経膠繊維アシデックプロテイン(GFAP)およびチロシン ヒドロキシラーゼ(TH)にて免疫組織化学的に染色された。中隔に起因する切片はNGF受容体にて免疫組織化学的に染色され、海馬状隆起に起因する切断片はAChEにて組織化学的に、NGF受容体およびTHにて免疫組織化学的に染色された。   Histochemical and immunochemical detection is done as follows. Sections resulting from collagen / fibroblast grafts were stained with Nissle substance using a 0.5% aqueous solution of thionine, and modified by Hedrien et al. (J. Histochem. Cytochem. 33: 134-140 (1985) ) And histochemically stained with AChE and immunohistochemically with laminin, glial fibrillary acid protein (GFAP) and tyrosine hydroxylase (TH). Sections resulting from the septum are stained immunohistochemically with NGF receptor, and sections resulting from hippocampal ridge are stained histochemically with AChE and immunohistochemically with NGF receptor and TH. It was done.

NGF受容体、THおよびGFAPの免組織化学的検出は同じプロトコルを使用した。切断片は初めに0.6%ハイドロジェン パーオキサイドの水溶液で30分間処理され、TBSで簡単に濯ぐがれ、そしてTBS、3%の規定のウマ血清および0.25%トリトン−Xを含む溶液中で1時間インキュベートされた(この溶液は全ての抗体を希釈するために使用された)。その後、切片は以下の抗体の1つを含む溶液中、4℃で48時間インキュベートされた。NGFに対するモノクロナール 192 IgG(Chandler et al., J. Biol. Chem. 259:6882-6889 (1984), 1:100 dilution)、THに対するモノクロナール IgG(Boehringer-Mannheim; 1:250)、およびGFAPに対するモノクロナール IgG(Amersham,1:100)。コントロール切片はプライマリの抗血清を欠いている溶液中でインキュベートされる。全ての切片はその後バッファーで濯すがれ、ビオチン化されたウマ抗−マウスIgG(1:167)中、室温で1時間インキュベートされた。その他の濯すぎの後、切片はアビディン−ビオチン コンプレックス(ABC;VectorLaboratories)中で1時間インキュベートされた。これらはその後再度濯がれ、TBS中に0.025%のジアミノベンジジン テトラハイドロクロライド、0.5%のニツケルクロライド、0.18%のハイドロジェン パーオキサイドを含む溶液中で5分間反応された。切片をバッファー中で濯ぐことによって、その反応は停止された。   The same protocol was used for immunohistochemical detection of NGF receptors, TH and GFAP. The slices are first treated with an aqueous solution of 0.6% hydrogen peroxide for 30 minutes, rinsed briefly with TBS, and contain TBS, 3% defined horse serum and 0.25% Triton-X. Incubated in solution for 1 hour (this solution was used to dilute all antibodies). The sections were then incubated for 48 hours at 4 ° C. in a solution containing one of the following antibodies: Monoclonal 192 IgG against NGF (Chandler et al., J. Biol. Chem. 259: 6882-6889 (1984), 1: 100 dilution), Monoclonal IgG against TH (Boehringer-Mannheim; 1: 250), and GFAP Monoclonal IgG against (Amersham, 1: 100). Control sections are incubated in a solution lacking primary antiserum. All sections were then rinsed with buffer and incubated for 1 hour at room temperature in biotinylated horse anti-mouse IgG (1: 167). After another rinse, the sections were incubated for 1 hour in avidin-biotin complex (ABC; VectorLaboratories). These were then rinsed again and reacted for 5 minutes in a solution containing 0.025% diaminobenzidine tetrahydrochloride, 0.5% nickel chloride, 0.18% hydrogen peroxide in TBS. The reaction was stopped by rinsing the sections in buffer.

移植片に起因する切片はまた、ラミニンにて免疫組織化学的に染色された。再び、切片は初めに0.6%のハイドロジェン パーオキサイド水溶液で処理され、濯がれ、そして3%の規定のヤギ血清および0.25%のトリトン−Xを含むTBSの溶液中でインキュベートされた。切片はその後ウサギ抗−ヒト リミニンIgG(1:800希釈)の添加された上記と同様の溶液中、4℃で48時間インキュベートされた。コントロール切片はプライマリの抗血清を欠いている溶液中でインキュベートされた。それらはその後濯がれ、ビオチン化されたヤギ抗−ウサギIgG(1:220)中、室温で1時間インキュベートされた。その他の濯ぎの後、切片はABC中でインキュベートされ、上記と同様に反応された。   Sections resulting from the graft were also immunohistochemically stained with laminin. Again, the sections were first treated with 0.6% aqueous hydrogen peroxide solution, rinsed, and incubated in a solution of TBS containing 3% normal goat serum and 0.25% Triton-X. It was. Sections were then incubated for 48 hours at 4 ° C. in the same solution as above, supplemented with rabbit anti-human Riminin IgG (1: 800 dilution). Control sections were incubated in a solution lacking primary antiserum. They were then rinsed and incubated in biotinylated goat anti-rabbit IgG (1: 220) for 1 hour at room temperature. After other rinses, the sections were incubated in ABC and reacted as above.

FFの片方だけの切除、およびコラーゲンとプライマリの繊維芽細胞を構成する移植片の配置の後3週間および8週間、NGF受容体−免疫反応性神経の個体群において注目された減少が、同じ側の内側の中隔において明かであった(図52aおよび52b)。内側中隔(MS)および移植片(G)および海馬状隆起の歯状脳回(DG)を通して引かれたラインは、この図における顕微鏡写真の冠状セクションのレベルを表す。海馬状隆起内での蛍光性のミクロスフェアのための注入位置もまた示されている。同じ側(右)の中隔におけるNGF受容体−陽性神経の適度の救済はNGF生産移植片で明白である(矢じりは中隔の中央ラインを示す)。   A marked decrease in the NGF receptor-immunoreactive neuronal population was observed on the same side 3 and 8 weeks after excision of only one of the FFs and placement of the graft comprising collagen and primary fibroblasts. Was evident in the inner septum (FIGS. 52a and 52b). Lines drawn through the medial septum (MS) and graft (G) and hippocampal dentate gyrus (DG) represent the level of the coronal section of the micrograph in this figure. The injection location for fluorescent microspheres within the hippocampus is also shown. Moderate relief of NGF receptor-positive nerves in the same side (right) septum is evident in NGF-producing grafts (arrowheads indicate the central line of the septum).

NGF生産繊維芽細胞の移植片で救済されるNGF受容体−免疫反応の中隔の神経の決定のためには、NGF受容体にて免疫組織化学的に染色された中隔の領域による120μmの5個の切片が神経を計数するために選択された。計数格子(0.5×0.5mm)が同じ側および反対側の内側の中隔における全ての免疫反応の神経を計数するために使用された。各動物群のための動物当りのNGF受容体−陽性生存細胞のパーセンテージの間の相違がワン−ウェイアノバ(one-way ANOVA)により評価された。片方だけのFF切除後3または4週間、および8週間の、損傷空洞におけるNGF−生成繊維芽細胞またはコントロール非感染の繊維芽細胞の移植片で、または移植片の無い場合に救済された中隔の神経のパーセンテージ(反対側対同じ側)を示す結果が、表4に表示されている。中隔による冠状セクションは、中隔の神経の生存の数値を求めるためにNGFにて免疫組織化学的に染色された。繊維芽細胞の移植片に起因する切片は、交換神経系軸索の内方への伸びを評価するためにTHにて、移植片に対する星状細胞の応答性を評価するためにGFAPにて、また新血管発性を示すためにラミニンにて免疫組織化学的に染色された。移植片および同じ側の海馬状隆起に起因する切片は、中隔の軸索の再生を検査するためにAChEおよびNGF受容体にて組織化学的に染色された。   NGF receptor rescued by NGF-producing fibroblast grafts-For determination of the septal nerve of the immune response, 120 μm of the septal region immunohistochemically stained with NGF receptor Five sections were selected for counting nerves. A counting grid (0.5 × 0.5 mm) was used to count all immune response nerves in the same and opposite medial septum. The difference between the percentage of NGF receptor-positive viable cells per animal for each group of animals was assessed by one-way ANOVA. Septal rescued with grafts of NGF-producing fibroblasts or control uninfected fibroblasts in the injured cavity 3 or 4 weeks and 8 weeks after FF resection of only one FF Results showing the percentage of nerves (opposite vs. same side) are displayed in Table 4. Coronal sections from the septum were stained immunohistochemically with NGF to determine the value of septal nerve survival. Sections resulting from fibroblast grafts were taken with TH to assess the inward extension of the sympathetic axon, and with GFAP to assess the astrocyte responsiveness to the graft, It was also stained immunohistochemically with laminin to show neovascularity. Sections resulting from the graft and the ipsilateral hippocampus were stained histochemically with AChE and NGF receptors to examine regeneration of septal axons.

Figure 2005239721
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[表4]は、NGF−生産プライマリ繊維芽細胞の移植片が3(または4)週間および8週間において、同期間におけるコントロール非感染プライマリ繊維芽細胞をもつコラーゲンの移植片よりも、NGF受容体−陽性の中隔の神経のより高いパーセンテージを有意的に維持したことを示している。NGF受容体−免疫反応神経のパーセンテージは、コントロール非感染移植片と移植片無しとを比較される。従って、NGF−生産細胞での救済の程度は適度である一方、これらの結果は、遺伝学的に修飾されたプライマリの繊維芽細胞によりNGFのためのトランス遺伝子のインビボでの発現のための間接的な証明を提供する。この発現は細胞を、軸索切断されたコリン作用性の中隔の神経に対する栄養維持を提供することを可能とする。   [Table 4] shows that NGF-producing primary fibroblast grafts have NGF receptors at 3 (or 4) weeks and 8 weeks more than collagen grafts with control uninfected primary fibroblasts in the same period. -Significantly maintained a higher percentage of positive septal nerves. The percentage of NGF receptor-immunoreactive nerves is compared between control uninfected grafts and no grafts. Thus, while the degree of rescue in NGF-producing cells is modest, these results are indirect for in vivo expression of the transgene for NGF by genetically modified primary fibroblasts. Provide proof. This expression allows the cells to provide nutrient maintenance for axotomized cholinergic septal nerves.

移植片および輸入路遮断された海馬状隆起の歯状脳回内での中隔の軸索の再配列は、AChEおよびNGF受容体染色の検出により評価された。NGF−生産繊維芽細胞移植片はAChEにて激しく適度に染色した(図52(c))。他方、コントロール非感染のプライマリ繊維芽細胞の移植片は、しばしばAChE反応性を欠いた(図52(d))。NGF−生産移植片は濃厚に染色された周囲を有するために、コントロール移植片はAChE反応性を欠くということに注目せよ(点線は移植片の隣接した境界線を示す)。   Rearrangement of septal axons in the dentate cerebral gyrus of grafts and blocked import tracts was assessed by detection of AChE and NGF receptor staining. NGF-producing fibroblast grafts were vigorously and moderately stained with AChE (FIG. 52 (c)). On the other hand, control uninfected primary fibroblast grafts often lacked AChE reactivity (FIG. 52 (d)). Note that because the NGF-producing graft has a densely stained perimeter, the control graft lacks AChE reactivity (dotted lines indicate adjacent borders of the graft).

片側に偏したFFの横切断および空洞内のコントロール非−感染繊維芽細胞/コラーゲンの移植片の配置の後3週間、輸入路遮断された歯状脳回はAChEおよびNGF受容体にて染色された軸索が全く無かった。これは、正常な歯状脳回においてみられたAChE(図52(e))およびNGF受容体による顕著な染色とは全くの対照であった。AChE染色の正常なパターンは、歯状脳回の全ての層に対して強いインプットを示す。損傷/移植後8週間の間、輸入路遮断された歯状脳回はなおAChE−陽性の軸索を欠くが(図52(g))、いまやNGF受容体にて免疫組織化学的に染色された大きな径の軸索を、特に歯状脳回の多形の層中に備えた。これらの軸索は、FFの損傷後の海馬状隆起内で発生する交感神経系軸索を暗示している(Batcheler et al.,J.Comp.Neurol.284:187 (1989)を参照)。2つのケースでは、AChE−陽性の軸索は、反対側から輸入路遮断された海馬状隆起までコントロール移植片の下を横切って観察された。FFの片側に偏した横切断およびNGF−生成繊維芽細胞のコラーゲン内への配置後3週間、AChE−陽性の軸索の適度の集網が輸入路遮断された歯状脳回の内側および上側の形状に明白であった。8週間の間、AChE−陽性繊維は飛躍的に増大したが、なお多くの軸索は上内側の歯状脳回に制限された。しかしながら、あるケースの場合には、歯状脳回およびCA2−3範囲で地形的に組織化されたAChE−陽性の軸索が観察された(図52(f))。再神経支配のパターンが正常な損傷の無い海馬状隆起(図52(e))のAChE−陽性の中隔の軸索と比較されたけれども、軸索の密度は通常少なかった。NGF−生成移植片の場合には、NGF受容体にて染色された大径の軸索もまた、輸入路遮断された歯状脳回の多形の層で、通常海馬状隆起の尾側の位置で観察された。   Three weeks after unilaterally-biased FF transection and placement of control non-infected fibroblast / collagen grafts in the cavity, the dentate cerebral tract blocked from the import tract was stained with AChE and NGF receptors. There was no axon. This was in stark contrast to the marked staining with AChE (FIG. 52 (e)) and NGF receptor seen in the normal dentate gyrus. The normal pattern of AChE staining shows strong input for all layers of the dentate gyrus. During the 8 weeks following injury / transplantation, the dentate cerebral gyrus that was blocked from import lanes still lack AChE-positive axons (FIG. 52 (g)), but are now immunohistochemically stained with the NGF receptor. Large diameter axons were provided, especially in the polymorphic layer of the dentate gyrus. These axons imply sympathetic axons that occur within hippocampal ridges after FF injury (see Batcheler et al., J. Comp. Neurol. 284: 187 (1989)). In two cases, AChE-positive axons were observed across the control graft from the opposite side to the hippocampal protuberance that was blocked from the import tract. Inside and above the dentate gyrus where a moderate cluster of AChE-positive axons was blocked from the import tract three weeks after transversal unilateral transection of FF and placement of NGF-producing fibroblasts into collagen The shape of the was obvious. During 8 weeks, AChE-positive fibers increased dramatically, but many axons were still restricted to the superior medial dentate gyrus. However, in some cases, AChE-positive axons topographically organized in the dentate gyrus and CA2-3 range were observed (FIG. 52 (f)). Although the pattern of reinnervation was compared to AChE-positive septal axons in normal, uninjured hippocampal ridges (FIG. 52 (e)), axon density was usually low. In the case of NGF-producing grafts, large axons stained with the NGF receptor are also polymorphic layers of the dentate gyrus blocked by the import tract, usually on the caudal side of the hippocampal ridge. Observed in position.

NGF−生産移植片とコントロール移植片でのAChE染色のパターンは著しく相違したけれども、両型の移植片は類似する細胞個体群とTH、GFAPおよびラミニンによる免疫染色を備えていた。ニッスル染色は、全ての移植片が繊維芽細胞、リンパ球、肥満細胞、形質細胞、毛細血管の星状および内皮細胞を含む移植片内またはその周囲に種々の異なる細胞型をもつコラーゲンの濃密な管束で構成されていることを示した。また、両型の移植片はわずかな数のTH−免疫反応の軸索を、特に濃密なコラーゲン管束の内に備えていた。GFAPによる免疫組織化学的に染色された星状細胞の突起は、損傷空洞の周囲の損傷された神経組織からの広がり、および移植片の外側面内への浸透を認められた。ときには、GFAP−陽性の細胞が移植片内で認められた。NGF−生産および非感染のプライマリ繊維芽細胞の移植片のラミニン免疫染色は、広範囲の宿主−誘導された血管の網状組織を示した。また、伸長されたラミニン−免疫反応細胞体、多分シュワン細胞が、移植片の両型の濃密なコラーゲン管束の内部および周囲で発見された。   Although the pattern of AChE staining in NGF-producing and control grafts was significantly different, both types of grafts had similar cell populations and immunostaining with TH, GFAP and laminin. Nissle staining is a dense form of collagen with a variety of different cell types in and around all grafts, including fibroblasts, lymphocytes, mast cells, plasma cells, capillary stars and endothelial cells. It was shown to be composed of tube bundles. Both types of grafts also had a small number of TH-immunoreactive axons, especially in dense collagen tube bundles. Astrocyte processes immunohistochemically stained with GFAP were found to spread from the damaged nerve tissue around the injury cavity and penetrate into the lateral surface of the graft. Occasionally, GFAP-positive cells were found in the graft. Laminin immunostaining of NGF-producing and uninfected primary fibroblast grafts showed a wide range of host-induced vascular networks. Elongated laminin-immunoreactive cell bodies, possibly Schwann cells, were also found in and around dense collagen tube bundles of both types of grafts.

FFの切除後新しい軸索を再生し、また輸入路遮断された海馬状隆起を神経支配を再支配するこれらの中隔の神経の起源を決定するため、蛍光ミクロスウェアの定位配置が同じ側の歯状脳回およびCA2−3領域に行われた。NGF−生産(n=5)またはコントロール非感染(n=4)繊維芽細胞の移植片をもつ9個の深く麻酔をかけられた動物は、損傷と同じ側の海馬状隆起の歯状脳回およびCA2−3領域内にローダミン−蛍光ミクロスウェア(200nl/領域)の2つの定位の配置を受けた。48時間の回復に続いて、動物は再度麻酔をかけられ、4%のパラホルムアルデヒドで噴門を通して潅流された。脳はフリージング ミクロトームで冠状に切断され、中隔領域内で逆行的に標的された神経は蛍光顕微鏡で認められた。図52(h)における概略図は注入位置を示す。   To determine the origin of these septal nerves that regenerate new axons after resection of FF and reinnervate the hippocampal protuberances that have been blocked from import tracts, the stereotactic orientation of fluorescent microwear is on the same side. Performed in the dentate gyrus and CA2-3 area. Nine deeply anesthetized animals with NGF-producing (n = 5) or control uninfected (n = 4) fibroblast grafts were used for the dentate gyrus of the hippocampal ridge on the same side as the injury And received two stereotactic arrangements of rhodamine-fluorescence microware (200 nl / region) within the CA2-3 region. Following 48 hours recovery, the animals were re-anaesthetized and perfused through the cardia with 4% paraformaldehyde. The brain was coronally cut with a freezing microtome, and the nerves retrogradely targeted in the septal region were observed with a fluorescence microscope. The schematic diagram in FIG. 52 (h) shows the injection position.

最も多くの逆行的に蛍光標識された伸長した神経は、同じ側の内側の中隔および斜めの帯領域で発見された。一方、わずかなものが中隔の中線および反対側の中隔の核で観察された(図53)。コントロール非感染繊維芽細胞をもつ場合は、中隔の領域には逆行的に標識された神経を有していなかった。   The most retrograde fluorescently labeled stretched nerves were found in the medial septum and the oblique band region on the same side. On the other hand, a few were observed in the septal medulla and opposite septal nuclei (FIG. 53). With control uninfected fibroblasts, the septal region did not have retrogradely labeled nerves.

超微細構造のレベルでは、移植片は移植後8週間で遊離した外側の細網配列をもつ濃密なコラーゲンの管束からなっていた。繊維芽細胞は密集したコラーゲンと細網状コラーゲンの構成内で観察され、そしてこれらの細胞の弱められた突起は両領域のコラーゲンの密集した集積を包んだ。基底ラミナにより取り巻かれた非穿孔の内皮細胞を構成した毛細血管は、移植片のいたるところで発見された。リンパ球、形質細胞、肥満細胞、および食細胞を含む幾多の型の細胞もまた、移植片内で観察された。星状細胞およびそれらの突起は密集したコラーゲンの中央部の周囲の遊離した細網内で広く発見された。NGF−生成および非感染繊維芽細胞の移植片の間での最も顕著な相違は、無髄軸索の数であった。すなわち、960μm2の領域では1625の軸索がNGF−生産移植片で発見され、これに対してコントロール移植片では329の軸索であった。NGF−生産(n=3異なるケース)またはコントロール非感染(n=3 異なるケース)繊維芽細胞/コラーゲンの移植片の極薄の切片が試験され、軸索の総数が10格子ます目内で計数された(5格子ます目の2並列カラム、総面積960μm2、密集および遊離したコラーゲン領域の移植片組織で)。NGF−生産移植片の3つの場合では、コントロー非感染移植片の3つの場合での329個に比較して、1625個の軸索が発見された。 At the ultrastructural level, the graft consisted of dense collagen tube bundles with outer reticulated arrays released 8 weeks after implantation. Fibroblasts were observed within a dense and reticulated collagen configuration, and the weakened processes of these cells wrapped up dense accumulation of collagen in both regions. Capillaries comprising non-perforated endothelial cells surrounded by basal lamina were found throughout the graft. Several types of cells were also observed in the graft, including lymphocytes, plasma cells, mast cells, and phagocytic cells. Astrocytes and their processes were widely found within the free reticulum around the central part of dense collagen. The most striking difference between NGF-generated and uninfected fibroblast grafts was the number of unmyelinated axons. That is, 1625 axons were found in the NGF-producing grafts in the 960 μm 2 region, whereas 329 axons in the control grafts. Ultra-thin sections of NGF-produced (n = 3 different cases) or control uninfected (n = 3 different cases) fibroblast / collagen grafts were examined and the total number of axons counted within 10 grids (5 grids of 2 parallel columns, total area 960 μm 2 , with dense and free collagen area graft tissue). In three cases of NGF-producing grafts, 1625 axons were found compared to 329 in the three cases of control non-infected grafts.

図54(a)−図54(c)に示されたように、多数の軸索は中間フィラメントを含む星状細胞(*)の狭い突起を取り巻き、または同突起に入っていた。これらの星状細胞のプロフィルは、移植細胞外のマトリックスに面するこれらの細胞表面で基底ラミナ(矢じり)を備えている。軸索は通常、基底ラミナを欠いているこれらの星状細胞の表面に並んで発見される。このような軸索はまた、繊維芽細胞(F)(図54(d))、他の星状細胞に類似する細胞、およびそれらの突起を含んでいる、星状細胞またはその他の細胞の細胞体の近くで発見される。なお、無髄軸索は毛細血管の内皮細胞の基底ラミナに強く結合し(C)、またはNGF−生産移植片の細胞外のマトリックス内で発見された。コラーゲン原繊維は軸索の間に分配している(図54(e))。NGF−生産またはコントロール繊維芽細胞の移植片の内には、スワン細胞(S)およびそれらの突起により包まれたわずかな数の無髄軸索が細網領域で観察された。(毛細血管のルーメン=L)(図54(f))。移植片の両型の密集したコラーゲンの領域内で観察された軸索は、通常低減された神経膠内に覆われている。ときには、コントロール移植片もまた、細胞外のマトリックス内に軸索の非常に小さな個体群を備えていた。   As shown in FIGS. 54 (a) to 54 (c), a large number of axons surrounded or entered the narrow process of an astrocyte (*) containing an intermediate filament. These astrocyte profiles have a basal lamina (arrowhead) at the surface of these cells facing the matrix outside the transplanted cell. Axons are usually found alongside the surface of these astrocytes that lack basal lamina. Such axons also contain fibroblasts (F) (FIG. 54 (d)), cells similar to other astrocytes, and cells of astrocytes or other cells containing their processes. Found near the body. It was noted that unmyelinated axons bound strongly to the basal lamina of capillary endothelial cells (C) or were found in the extracellular matrix of NGF-producing grafts. Collagen fibrils are distributed between axons (FIG. 54 (e)). Within the NGF-producing or control fibroblast grafts, a small number of unmyelinated axons wrapped by swan cells (S) and their processes were observed in the reticulum region. (Capillary lumen = L) (FIG. 54 (f)). Axons observed in the dense collagen areas of both types of grafts are usually covered in reduced glia. Sometimes control grafts also had a very small population of axons in the extracellular matrix.

NGF−生産移植片の配置後の輸入路遮断された海馬状隆起の超構造的な実験は、歯状神経膠内でAChE反応のまばらな分配を示す。電子密度反応(electron-dense reaction)は、小径の形質膜、無髄軸索、および明確な球状小胞を含んでいる末端に集中された。これらの染色された軸索のプロフィルは、歯状脳回の分子層で広く発見された(図55)。歯状神経網は、AChE−陽性の無髄軸索の集団をいたるところで分配され、またこれらの軸索の集合体は通常星状細胞近くで発見された。ときには、AChEのために反応性を有している軸索の末端は樹状突起のシャフトおよびスパインに接するシナプスを形成した。しかしながら、AChE−陽性の末端と顆粒状の神経の樹状突起のプロフィルの間の接触の対称は、近接の位置で反応生成物の局在性により通常不明瞭であった。コントロール非感染細胞をもつこれらの動物の輸入路遮断された歯状脳回の切片はAChE反応性を欠くために、その後の分析は超微細構造のレベルでは導けなかった。   Ultrastructural experiments of hippocampal protuberances blocked by import pathways after placement of NGF-producing grafts show a sparse distribution of AChE responses within the dentate glia. The electron-dense reaction was concentrated at the ends containing small-diameter plasma membranes, unmyelinated axons, and distinct spherical vesicles. These stained axon profiles were widely found in the molecular layer of the dentate gyrus (FIG. 55). The dentate neural network was distributed throughout a population of AChE-positive unmyelinated axons, and aggregates of these axons were usually found near astrocytes. Occasionally, axon ends reactive for AChE formed synapses that contact the dendritic shaft and spine. However, the symmetry of contact between the AChE-positive end and the granular neural dendrite profile was usually unclear due to the localization of the reaction product at close positions. Since the sections of the dentate gyrus of these animals with control uninfected cells that were blocked from import lanes lack AChE reactivity, subsequent analysis could not be derived at the ultrastructural level.

特に、図55は、超微細構造のレベルで実験したその組織の近くでただちに得られた、AChEにより染色された歯状脳回のコントロール切片(40μm)を示す。AChE−陽性の繊維は、内部(IM)および外部(OM)の分子層、および顆粒状層(G)で明確である。AChE−陽性の全組織および繊維もまた、多形の層(P)で発見される。図55(b)および55(c)は、AChE−陽性の無髄軸索の集団が顆粒状(B)および分子(C)層のいたるところで発見される。図55(d)、55(e)および55(f)は、AChE−陽性の末端形成のスナプスが分子層における樹状突起のシャフト(Sh)およびスパイン(Sp)に接触(矢じり)することを示している。星状細胞の突起(As)は通常、歯状脳回におけるAChE−陽性の軸索および末端の集団の近くで観察される。   In particular, FIG. 55 shows a control section (40 μm) of the dentate cerebral gyrus stained with AChE, obtained immediately near the tissue studied at the ultrastructural level. AChE-positive fibers are evident in the inner (IM) and outer (OM) molecular layers and the granular layer (G). All AChE-positive tissues and fibers are also found in the polymorphic layer (P). In FIGS. 55 (b) and 55 (c), a population of AChE-positive unmyelinated axons is found throughout the granular (B) and molecular (C) layers. Figures 55 (d), 55 (e) and 55 (f) show that AChE-positive end-forming snaps contact (arrowhead) the dendritic shaft (Sh) and spine (Sp) in the molecular layer. Show. Astrocyte processes (As) are usually observed near the AChE-positive axons and terminal populations in the dentate gyrus.

これらの結果は、中隔のコリン作用性の神経の再生能力におけるNGFのごとき栄養/屈性の物質の重要性を指摘する。これは、内側の中隔で救済されたNGF受容体−陽性の神経のパーセンテージ、および片側に偏したFF損傷およびNGF−生産のプライマリの繊維芽細胞をもつコラーゲンのマトリックスを構成する移植片の配置後の海馬状隆起の歯状脳回の再神経支配により評価される。従って、NGF−生産のプライマリ繊維芽細胞の大脳内の移植片は、実験例IIに示すようにNGF−生産の不滅化された繊維芽細胞のような軸索切断後、および側生の脳室内の外因性NGFの注入(Hefti, J. Neurosci. 6:2155 (1986); Kromer, Science 235:214 (1987); Williams et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:9231 (1986))後の、コリン作用性の中隔の神経の逆行する変性を阻止することができる。コラーゲン マトリックスにおけるNGF−生産のプライマリの繊維芽細胞で救済された細胞のパーセンテージは、しかしながら、NGFまたはNGF−生産不滅化繊維芽細胞の移植組織の脳室内への注入で達成されるそれよりも低い。これは、1)NGF生産物の低いレベルに起因するコラーゲン マトリックス内に実際に移植された細胞の僅かな数;2)移植後のトランス遺伝子の可能な抑制方向の調節(down-regulation)による。   These results point to the importance of nutrient / tropic substances such as NGF in the ability of the septal cholinergic nerve to regenerate. This is the percentage of NGF receptor-positive nerves rescued in the inner septum, and the placement of the graft that makes up the collagen matrix with unilaterally biased FF damage and NGF-producing primary fibroblasts Assessed by reinnervation of the dentate gyrus of later hippocampal ridges. Therefore, an implant in the cerebrum of an NGF-producing primary fibroblast is obtained after axotomy, such as an NGF-producing immortalized fibroblast, as shown in Experimental Example II, and in the lateral ventricle. Exogenous NGF injection (Hefti, J. Neurosci. 6: 2155 (1986); Kromer, Science 235: 214 (1987); Williams et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 9231 (1986) ) Can later prevent retrograde degeneration of cholinergic septal nerves. The percentage of cells rescued with NGF-producing primary fibroblasts in the collagen matrix, however, is lower than that achieved with injection of NGF or NGF-producing immortalized fibroblasts into the ventricle of the transplanted tissue . This is due to 1) the small number of cells actually transplanted into the collagen matrix due to low levels of NGF product; 2) possible down-regulation of the transgene after transplantation.

これらの結果は、中隔の神経から新しい軸索の成長を維持する組織の他の異なるタイプのごとく、コラーゲン マトリックス内でのNGF−生産繊維芽細胞の移植片もまた、中隔の繊維の成長を維持し、その結果海馬状隆起のまばらな再神経支配が3週間で明かである、ということを示している。しかしながら、8週間までは、海馬状隆起内での軸索の密度は3週間で見られるよりも明らかに増大している。海馬状隆起に対する中隔のAChE−陽性の繊維の内への伸びは極わずかで、標識細胞は逆行性トレーサの配置の後で歯状脳回と同じ側の中隔の領域では発見されないので、コラーゲン内のコントロール細胞の移植は維持をほとんどまたは全く現さない。同様に、細胞をもたない抹消神経(すなわち、シュワン細胞を欠くもの)の移植片は、中隔の軸索の成長を維持できない(Hagg et al., Exp. Neurol. 112:79 (1991))。同時に、これらのデータは、中隔の軸索が成長のための細胞および細胞外の基質からなる多くの異なる移植環境を使用することができることを示している。   These results show that NGF-producing fibroblast grafts within the collagen matrix, as well as other different types of tissues that maintain new axon growth from septal nerves, also develop septal fiber growth. As a result, it shows that sparse reinnervation of hippocampal uplift is evident in 3 weeks. However, up to 8 weeks, the density of axons within the hippocampal ridge is clearly increased over that seen in 3 weeks. As the septal AChE-positive fibers extend very little into the hippocampal ridge, and labeled cells are not found in the septal region on the same side as the dentate gyrus after placement of the retrograde tracer, Transplantation of control cells within collagen exhibits little or no maintenance. Similarly, grafts of peripheral nerves without cells (ie those lacking Schwann cells) cannot maintain septal axon growth (Hagg et al., Exp. Neurol. 112: 79 (1991) ). At the same time, these data indicate that septal axons can use many different transplant environments consisting of cells for growth and extracellular matrix.

これらのデータはまた、プライマリの皮膚繊維芽細胞を含んでいるコラーゲン移植片は、プライマリの細胞がNGFを生成するために遺伝学的に修飾されているか否かにかかわらず、基底ラミナ、星状細胞およびシュワン細胞をもつ毛細血管の同様の内への伸びを促すことを示している。その上、移植片の両タイプの細胞外のマトリックスは類似するので、ラミニンの免疫染色のパターンおよびコラーゲンの分配が比較される。NGF−生産移植片とコントロール移植片との間の実際の相違は、AChEのための強い染色とNGF−生産移植片内の無髄軸索の発生量にある。先づ第1に、著しいAChE反応性がNGF−生産移植片で明かである。コントロール移植片は通常AChE染色を欠いている。しかしながら、移植片の両タイプは、シュワン細胞およびそれらの突起内に伸長する軸索と同様に、TH−免疫反応繊維のまばらな個体群を備えている。これらの神経膠のエレメントで結合された最多数の軸索は、TH−陽性の交感神経の内への伸びを示す。第2に、NGF−生産移植片は、星状細胞の突起で覆われ、毛細血管を通過し、またはコラーゲンのルーズな配列内に広がる多数の軸索を有する。これに対して、コントロール移植片は、細胞外の環境において軸索の非常の小さな個体群を有するのみである。これらの収集データから、不安定にされた中隔の神経から発生するNGF−感応の軸索は、NGFの効用と、新しい成長のための許容すべき移植環境を必要とする。インビボでNGFを生産する遺伝学的に修飾された細胞の移植片を使用することにより、再配列している中隔の軸索がここで種々の異なる基質上に、その存在においてのみ成長することを示した。NGFのレベルを高めることなしに、軸索は、たとえ同じ細胞および細胞外基質が役立つとしても、コラーゲンおよびコントロール非感染繊維芽細胞からなる移植片に応答して再生しない。   These data also show that collagen grafts containing primary dermal fibroblasts are basal lamina, stellate, regardless of whether the primary cells are genetically modified to produce NGF. It is shown to promote similar invasion of capillaries with cells and Schwann cells. Moreover, because the extracellular matrix of both types of grafts is similar, the pattern of laminin immunostaining and the distribution of collagen are compared. The actual difference between the NGF-producing graft and the control graft is the intense staining for AChE and the amount of unmyelinated axons within the NGF-producing graft. First of all, significant AChE reactivity is evident in NGF-producing grafts. Control grafts usually lack AChE staining. However, both types of grafts have a sparse population of TH-immunoreactive fibers, as well as Schwann cells and axons that extend into their processes. The largest number of axons connected by these glial elements shows extension into TH-positive sympathetic nerves. Second, NGF-producing grafts have numerous axons that are covered with astrocyte projections, pass through capillaries, or spread into a loose array of collagen. In contrast, control grafts only have a very small population of axons in the extracellular environment. From these collected data, NGF-sensitive axons generated from destabilized septal nerves require the utility of NGF and an acceptable transplantation environment for new growth. By using genetically modified cell grafts that produce NGF in vivo, rearranging septal axons now grow only on their presence on a variety of different substrates showed that. Without increasing levels of NGF, axons do not regenerate in response to grafts consisting of collagen and control uninfected fibroblasts, even though the same cells and extracellular matrix serve.

軸索切断および移植にともなうラットにおける中隔のコリン作用性の神経の再配列の能力を実験する以前の研究は、ある橋絡する環境をもつ輸入路遮断された海馬状隆起の「再神経支配」に関したものであった(Hagg et al., Exp. Neurol. 112:79 (1991))。しかしながら、今までの研究は、海馬状隆起内のAChE−陽性の中隔の軸索がシナプス後部の標的を実際に神経支配する直接の形態学的証拠を提供しなかった。本実験例で提供された超微細構造のデータは、AChEの活性のために染色された軸索が、FF損傷およびNGF−生産繊維芽細胞の移植後8週間、輸入路遮断された脳回内に著しく分配されることを示している。これらの軸索はたびたび2またはそれ以上の集団において認められる。AChE−陽性の中隔の軸索の超微細構造の組織は、NGF受容体により免疫組織化学的に染色された中隔の軸索もまた正常なラットの歯状脳回内で小さな集合体を形成するという最近の観察に類似する(Kawaja and Gage, J. Comp. Neurol. 307:517 (1991))。これに加えて、これらの新しく形成されたAChE−陽性の中隔の軸索は、輸入路遮断された歯状脳回において樹状突起のシャフトおよびスパインと接触するシナプスを形成する末端を生じさせる。中隔のコリン作用性の軸索と顆粒の樹状突起のプロフィルの間のシナプス接触物のパターンは、ラットの歯状脳回で正常に発見されるものと比較される。コリン作用性の軸索と顆粒の神経との間の軸索切断の接触物はまれである(Shute and Lewis, Zellforsch. Mikrosk. 69:334 (1966); and Clarke, Brain Res. 360:349 (1985))。胎生の中隔の移植片がFF切除後成体ラットの歯状脳回内に移植される場合には、移植片からのコリン作用性の軸索は顆粒の神経の全組織を正常よりより高い頻度で刺激することは、価値のある言及である(Clarke et al., Brain Res. 369:151 (1986))。さらに、樹状突起のプロフィルと接触している移植−誘導のコリン作用性の軸索の数は劇的に低減する(Id)。これらのデータから、輸入路遮断された歯状脳回内の胎生中隔の移植片からのコリン作用性の軸索は顆粒の神経をもつユニークなシナプスの配列を形成する一方、コラーゲンおよび繊維芽細胞のNGF−高移植片(NGF−rich grafts)を横切って再生する軸索は、歯状脳回内で正常なシナプスの組織化を繰り返す(すなわち、AChE−陽性の中隔の軸索は樹状突起のシャフトおよびスパイン上で優先的に終結する)。   Previous studies investigating the ability of septal cholinergic neuronal rearrangement in rats with axotomy and transplantation have shown that "reinnervation of an imported pathway blocked hippocampal ridge with a bridging environment. (Hagg et al., Exp. Neurol. 112: 79 (1991)). However, previous studies have not provided direct morphological evidence that AChE-positive septal axons within the hippocampal ridge actually innervate the postsynaptic target. The ultrastructural data provided in this experimental example show that the axons stained for the activity of AChE were cerebral circulatory in which the import tract was blocked for 8 weeks after transplantation of FF damaged and NGF-producing fibroblasts. It shows that it is distributed significantly. These axons are often found in two or more populations. The ultrastructural tissue of AChE-positive septal axons is also found in septal axons immunohistochemically stained with NGF receptor, which also forms small aggregates in the dentate cerebral gyrus of normal rats. Similar to the recent observation of formation (Kawaja and Gage, J. Comp. Neurol. 307: 517 (1991)). In addition, these newly formed AChE-positive septal axons give rise to synaptic terminals that contact dendritic shafts and spines in the dentate gyrus that are blocked from import tracts. . The pattern of synaptic contacts between the septal cholinergic axon and granule dendritic profiles is compared to that normally found in the rat dentate gyrus. Axotomy contacts between cholinergic axons and granule nerves are rare (Shute and Lewis, Zellforsch. Mikrosk. 69: 334 (1966); and Clarke, Brain Res. 360: 349 ( 1985)). When embryonic septal grafts are transplanted into the dentate cerebral gyrus of adult rats after FF resection, cholinergic axons from the graft are more frequent than normal in the whole tissue of the granule nerve Stimulating with is a valuable reference (Clarke et al., Brain Res. 369: 151 (1986)). Furthermore, the number of transplant-induced cholinergic axons in contact with the dendritic profile is dramatically reduced (Id). From these data, cholinergic axons from embryonic septal grafts in the dentate cerebral gyrus that are blocked from import tracts form a unique synaptic array with granular nerves, whereas collagen and fibroblasts Axons that regenerate across NGF-rich grafts of cells repeat normal synaptic organization within the dentate gyrus (ie, AChE-positive septal axons are trees) Preferentially terminates on the shaft and spine of the projections).

この実験例に提示された結果は、コラーゲンのマトリツクスにおけるNGF−生産コリン作用性の神経がラットの内側の中隔の損傷されたコリン作用性の神経を維持し、これらの神経から発生するNGF−感応性の軸索を再成することのために誘導された環境を提供し、そして中隔の軸索による歯状脳回の輸入路遮断された顆粒の神経の再神経支配に影響を及ぼす、ことを指摘する。特に、これらの移植片は軸索の伸長およびシナプスの接触性を促す。NGF−感応性の軸索を再成するためには、NGF−生産プライマリ繊維芽細胞およびコラーゲンからなる移植片内での成長のために、細胞およびマトリックスの両基質が使用される。NGFのレベルを高めることなしには(すなわち、コントロール繊維芽細胞/コラーゲンの移植片を使用すること)、伝導基質の存在にもかかわらず、中隔の神経のより高い割合が変性を被り、そして軸索は成長するのに失敗する。   The results presented in this experimental example show that NGF-producing cholinergic nerves in the collagen matrix maintain damaged cholinergic nerves in the inner septum of rats, and NGF-generated from these nerves. Providing a guided environment for regenerating sensitive axons, and affecting the reinnervation of nerves in the dentate gyrus import pathways blocked by septal axons, Point out that. In particular, these grafts promote axon elongation and synaptic contact. To regenerate NGF-sensitive axons, both cellular and matrix substrates are used for growth in grafts consisting of NGF-producing primary fibroblasts and collagen. Without increasing the level of NGF (ie, using a control fibroblast / collagen graft), a higher percentage of septal nerves suffers from degeneration, despite the presence of a conductive substrate, and Axons fail to grow.

NGFに加えて、ニューロトロフィン(NT)−3、NT−4、および繊毛状の栄養ファクター(CNTF)のごとき他の神経栄養のファクターが、軸索切断された神経を維持するために、またCNSにおける他の神経の個体群の軸索の再成長を増進するために使用される。   In addition to NGF, other neurotrophic factors such as neurotrophin (NT) -3, NT-4, and ciliary trophic factor (CNTF) are also used to maintain axotomized nerves and Used to enhance axonal regrowth in other neural populations in the CNS.

上記したようなこの発明の改良および変形は、この発明の精神およびその範囲を逸脱することなくなされることは明かである。詳述された特定の具体例は、実施例として与えられたものにすぎず、この発明は、特許請求の範囲の文言にのみ限定されるものである。   Obviously, modifications and variations of the invention as described above may be made without departing from the spirit and scope of the invention. The specific embodiments described in detail are only given as examples, and the present invention is limited only to the language of the claims.

標的細胞においての新しい機能の作用を概説しかつ分析するための様式を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the mode for outlining and analyzing the effect | action of a new function in a target cell. 遺伝子操作されたドナー細胞を用いてCNS内の標的細胞に新しい機能を導入するための手法を示した概略図である。It is the schematic which showed the method for introduce | transducing a new function into the target cell in CNS using the genetically engineered donor cell. トランス遺伝子を含む遺伝性のレトロウイルスベクターの合成を説明するための概略図である。(GAG=特異的抗原基;ENV=エンベロープ;POL=逆転写酵素(reverse transcriptase))It is the schematic for demonstrating the synthesis | combination of the inherited retroviral vector containing a transgene. (GAG = specific antigen group; ENV = envelope; POL = reverse transcriptase) 実験例Iに記載されているような完全なベクターLSΔPΔLM及びpLNHI2 の線形の制限酵素マップを示した概略図である。(矢印は、プロモーターの位置と、転写の方向を示している。LSΔPΔLMの斜線を施したボックスは、インビトロで突然変異を起こすことによって組み入れられた新規な末端ヘキサペプチドを有するプロテインをコードしているヒトのHPRT cDNAを現している。LTR=長末端反復配列)FIG. 2 is a schematic showing a linear restriction enzyme map of the complete vectors LSΔPΔLM and pLNHI 2 as described in Experimental Example I. (The arrows indicate the location of the promoter and the direction of transcription. The hatched box of LSΔPΔLM encodes a protein with a novel terminal hexapeptide incorporated by mutagenesis in vitro. Represents human HPRT cDNA, LTR = long terminal repeat) 実験例Iに記載されているようなベクターpLNHL2 の環状の制限酵素マップを示す図である。FIG. 5 shows a circular restriction enzyme map of the vector pLNL2 as described in Experimental Example I. (a)〜(f)は実験例Iに説明されているように、ラットの基底ガングリア(rat basal ganglia)内に移植されたホスホリボシルトランスフェラーゼ(HPRT)を用いて前もって感染させたプライマリーラットの繊維芽細胞の顕微鏡写真である。(図6(a),(d)=抗−フィブロネクチン(anti-fibronectin);図6(b),(e)=クレシールバイオレット(cresyl violet);図6(c),(f)=GFAP; 倍率:図6(a)〜(c)=88X;(d)〜(f)=440X)(A)-(f) are fibers of primary rats previously infected with phosphoribosyltransferase (HPRT) implanted in rat basal ganglia, as described in Experimental Example I. It is a microscope picture of a blast cell. (FIG. 6 (a), (d) = anti-fibronectin; FIG. 6 (b), (e) = Cresyl violet; FIG. 6 (c), (f) = GFAP; (Magnification: FIGS. 6 (a) to (c) = 88X; (d) to (f) = 440X) 実験例Iに説明されているように、基底ガングリアからの脳抽出物のHPRT酵素活性に対して行われた等電点に焦点を合わせた時のゲルの写真である。FIG. 4 is a photograph of a gel when focused on the isoelectric point performed on the HPRT enzyme activity of brain extracts from basal ganglia as described in Experimental Example I. 実験例IIにおいて説明されているようなベクターpLLRNLの環状の制限酵素マップを示す図である。FIG. 5 shows a circular restriction enzyme map of the vector pLLRNL as described in Experimental Example II. 実験例IIにおいて説明されているようなベクターpPRlの環状の制限酵素マップを示す図である。FIG. 4 shows a circular restriction enzyme map of the vector pPR1 as described in Experimental Example II. 実験例IIにおいて説明されているようなベクターpUCRHの環状の制限酵素マップを示す図である。FIG. 4 shows a circular restriction enzyme map of the vector pUCRH as described in Experimental Example II. 実験例IIにおいて示されているように、ウイルス性の5’長末端反復配列(LTR)のコントロールのもとにおかれている、マウスの神経成長因子(NGF)cDNAの777塩基対Hgal−Pstlフラグメントを含有する完全なNGFレトロウイルスベクターPLN.8RNLの直線状の制限酵素マップを示す図である。(矢印は、転写の開始部位を示している。;psi(Ψ)=レトロウイルス性のパッケージされているシグナル;RSV=ルース サルコーマウイルスのプロモーター(Rous sarcoma virus promoter);neoR =ネオマイシン−耐性遺伝子のマーカー)As shown in Example II, 777 base pairs of mouse nerve growth factor (NGF) cDNA, Hgal-Pstl, under the control of a viral 5 'long terminal repeat (LTR). The complete NGF retroviral vector PLN. It is a figure which shows the linear restriction enzyme map of 8RNL. (Arrows indicate the start site of transcription; psi (ψ) = retroviral packaged signal; RSV = loose sarcoma virus promoter; neo R = neomycin-resistance Genetic marker) 図11及び実験例IIに示したようなベクターpLN.8RNLの環状の制限酵素マップを示す図である。As shown in FIG. 11 and Experimental Example II, the vector pLN. It is a figure which shows the cyclic | annular restriction enzyme map of 8RNL. 実験例IIにおいて説明されているようなフィブロネクチン及びChATに対して、免疫組織化学的な染色を行った場合の顕微鏡写真である。(図13(a),(b)=卵管のフィンブリエの円蓋腔(the fimbria fornix cavity); 図13(c)〜(f)=ChATに対して染色が行われている組織の内側の隔膜(medial septum)を通して採取した頭頂部分(coronal section); 図13図13(a),(c),(e)=レトロウイルス−感染した細胞を移植された動物; 図13(b),(d),(f)=コントロールの細胞を移植された動物; 倍率(Mag.):図13(a)及び(b)=20X; 図13(c)及び(d)=70X; 図13(e)及び(f)=220X)It is a microscope picture at the time of performing an immunohistochemical dyeing | staining with respect to fibronectin and ChAT which are demonstrated in Experimental example II. (FIGS. 13 (a), (b) = the fimbria fornix cavity; FIGS. 13 (c)-(f) = inside the tissue stained for ChAT. FIG. 13 (a), (c), (e) = animal transplanted with retrovirus-infected cells; FIG. 13 (b), ( d), (f) = animal transplanted with control cells; magnification (Mag.): FIGS. 13 (a) and (b) = 20X; FIGS. 13 (c) and (d) = 70X; ) And (f) = 220X) 実験例IIにおいて説明したように、ラットの隔膜内にあるChAT−免疫反応性の細胞の生存を、NGFの存在する場合及び存在しない場合について調べた場合の結果を示すグラフである。As described in Experimental Example II, it is a graph showing the results of examining the survival of ChAT-immunoreactive cells in the rat diaphragm in the presence and absence of NGF. (a)〜(f)は、実験例IIにおいて説明したアセチルコリンエステラーゼの組織化学を示す顕微鏡写真である。(図15(a)=NGF−感染されたドナー細胞を移植された動物の低倍率のもの; 図15(c)=内側の隔膜を通した場合の(a)の高倍率のもの; 図15(e)=背側で側方の象限を通して(a)を高倍率にしたもの; 図15(b),(d),(f)=コントロールの細胞を移植された動物で、図15(a),(c),(e)に対して記載したのと同じ条件で行われたもの; 倍率(Mag.):図15(a),(b)=20X; 図15(c)〜(f)=220X)(A)-(f) is a microscope picture which shows the histochemistry of acetylcholinesterase demonstrated in Experimental example II. (FIG. 15 (a) = low magnification of an animal transplanted with NGF-infected donor cells; FIG. 15 (c) = high magnification of (a) through the inner diaphragm; (E) = high magnification of (a) through the lateral quadrant on the dorsal side; FIGS. 15 (b), (d), (f) = animals implanted with control cells, FIG. ), (C), (e); performed under the same conditions as described for; magnification (Mag.): FIGS. 15 (a), (b) = 20X; FIGS. ) = 220X) 実験例IIIに記載されているように、pLThRNLレトロウイルス性の完全なベクターの線形状の制限酵素マップを示す概略図である。(矢印は、プロモーターの位置と転写の方向を示している。; LTR=長末端反復配列; RSV=修飾されたRSVプロモーター; neoR =ネオマイシン−抵抗性の遺伝子)FIG. 4 is a schematic diagram showing a linear restriction enzyme map of the pLThRNL retroviral complete vector as described in Experimental Example III. (Arrows indicate promoter location and transcription direction; LTR = long terminal repeat; RSV = modified RSV promoter; neo R = neomycin-resistant gene) 図16に示され、かつ実験例IIにおいて説明されているように、ベクターpLThRNLの誘導を説明するための図である。FIG. 17 is a diagram for explaining the induction of the vector pLThRNL as shown in FIG. 16 and described in Experimental Example II. (a)〜(d)は、実験例IIIにおいて説明されているとおり、フィブロネクチン免疫活性を示す尾形への繊維芽細胞移植を示す顕微鏡写真である。(倍率:図18(a),(c)=10X; 図18(b),(d)=20X)(A)-(d) is a microscope picture which shows the fibroblast transplant to the caudate which shows fibronectin immunoactivity as demonstrated in Experimental example III. (Magnification: FIG. 18 (a), (c) = 10X; FIG. 18 (b), (d) = 20X) 実験例III に説明されているとおり、4群の実験動物のグループについて、基準点から次の移植までのローテーションの回数を調べた場合の平均的な変化の割合を示すグラフである。(図面の上部:尾の線条体においてコントロールによる移植及びTH−感染物についての移植による置き換え;下部:吻側の線条体においてコントロールによる移植及びTH−感染物についての移植による置き換え;横軸は標準偏差)As described in Experimental Example III, it is a graph showing the average rate of change when the number of rotations from the reference point to the next transplantation is examined for a group of four experimental animals. (Upper part of the drawing: transplantation by control and transplantation for TH-infection in tail striatum; Lower part: substitution by control and transplantation by TH-infection in rostral striatum; horizontal axis Is the standard deviation) 実験例IVにおける記載に従って、プライマリースキン(primaryskin)の繊維芽細胞及びラット−1の繊維芽細胞の成長曲線を示したグラフである。It is the graph which showed the growth curve of the fibroblast of the primary skin (primaryskin) and the fibroblast of the rat-1 according to description in Experimental example IV. 実験例IVにおいて記載されているように、移植するに先立ち培地において一回あるいは4回の継代接種を行った後、経過を観察しつつ3週間から8週間生存させた後の自己の繊維芽細胞の容量(mm3)を示すヒストグラムである。As described in Experimental Example IV, after one or four passages of inoculation in the culture medium prior to transplantation, self-fibroblasts after survival for 3 to 8 weeks while observing the course It is a histogram which shows the capacity | capacitance (mm < 3 >) of a cell. 実験例IVに記載されているように、1μlあたり104個、2.5×104個、及び105個の細胞を移植して得られた自己の繊維芽細胞移植片の容量(mm3)を示すヒストグラムである。As described in Experiment IV, 10 4 per 1 [mu] l, 2.5 × 10 4 cells, and 10 volumes of 5 cells were obtained by transplanting autologous fibroblast grafts (mm 3 ). (a)〜(d)は、実験例IVで説明したとおり、移植後、3週間(図23(a),(c))及び8週間(図23(b),(d))たった時点で繊維芽細胞を免疫組織化学的に染色し、得られた線条体プライマリー繊維芽細胞の移植片(G)を示す写真である。(倍率:図23(a),(b)=12X; 図23(c),(d)=120X)(A) to (d), as described in Experimental Example IV, after 3 weeks (FIGS. 23 (a) and (c)) and 8 weeks (FIGS. 23 (b) and (d)) after transplantation. It is a photograph which shows the graft (G) of the striatal primary fibroblast obtained by dyeing fibroblasts immunohistochemically. (Magnification: FIGS. 23 (a), (b) = 12X; FIGS. 23 (c), (d) = 120X) (a)〜(f)は、実験例IVにおいて説明されているように、移植後、3週間(図24(a),(c),(e))及び8週間(図24(b),(d),(f))たった時点で、クレシルバイオレット(図24(a),(b))で染色した線条体内のプライマリー繊維芽細胞の写真、及び同時点で、GFAPについて(図24(c),(d))、及びOX−42(図24(e),(f))について免疫学的に染色した線条体内のプライマリー繊維芽細胞の写真、繊維芽細胞を免疫組織化学的に染色し、得られた線条体プライマリー繊維芽細胞の移植片(G)を示す写真である。(倍率=120X)(A)-(f), as described in Experimental Example IV, 3 weeks after transplantation (FIGS. 24 (a), (c), (e)) and 8 weeks (FIG. 24 (b), (D), (f)) At the same time, photographs of primary fibroblasts in the striatum stained with cresyl violet (FIGS. 24 (a), (b)), and at the same time, about GFAP (FIG. 24). (C), (d)), and photographs of primary fibroblasts in the striatum immunologically stained for OX-42 (FIGS. 24 (e), (f)), fibroblasts immunohistochemically It is a photograph which shows the graft | graft (G) of the striatal primary fibroblast obtained by dyeing | staining to. (Magnification = 120X) (a)〜(c)は、実験例IVにおいて説明したように、移植(F=繊維芽細胞自体; 固形点=繊維芽細胞の存在部分である。)した後8週間で自己移植の超構造(ultrastructure)を示す写真である。(倍率:図25(a)=6,600X; 図25(b)=9,100X; 図25(c)=16,600X)(A) to (c) are self-transplantation superstructures 8 weeks after transplantation (F = fibroblasts themselves; solid points = existing portions of fibroblasts) as described in Experimental Example IV. It is a photograph which shows (ultrastructure). (Magnification: FIG. 25 (a) = 6,600X; FIG. 25 (b) = 9,100X; FIG. 25 (c) = 16,600X) (a),(b)は、実験例IVに記載されているように、移植片に存在する星状細胞の存在部分及び食細胞を示す写真である。(倍率:図26(a)=16,600X; 図26(b)=15,000X)(A), (b) is a photograph showing the astrocytes present in the graft and phagocytic cells as described in Experimental Example IV. (Magnification: Fig. 26 (a) = 16,600X; Fig. 26 (b) = 15,000X) (a),(d)は、実験例IVにおいて記載したように、移植血管を示す写真である。(図27(a)、E=窓のない内皮細胞(fenestrated endothelial cells)); 図27(b)、矢じり部=嵌入部分; 図27(c)、矢印=細胞内部への注入; 図27(d)、As=星状細胞の存在部分; 倍率:図27(a)=13,200X; 図27(b)=25,400X; 図27(c)=25,000X; 図27(d)=16,600X)(A), (d) is a photograph showing a transplanted blood vessel as described in Experimental Example IV. (FIG. 27 (a), E = fenestrated endothelial cells without window); FIG. 27 (b), arrowhead portion = inserted portion; FIG. 27 (c), arrow = injection into the cell; d), As = Astrocyte present portion; Magnification: FIG. 27 (a) = 13,200X; FIG. 27 (b) = 25,400X; FIG. 27 (c) = 25,000X; FIG. 16,600X) 実験例Vにおいて説明したように、THトランス遺伝子を含有するプライマリー繊維芽細胞のチロシンヒドロキシラーゼに対して、インビトロでラベリングした結果を示す写真である。(倍率=25X)As described in Experimental Example V, the photographs show the results of in vitro labeling of tyrosine hydroxylase of primary fibroblasts containing a TH transgene. (Magnification = 25X) 実験例Vにおいて説明されているように、アポモルフィンが導入された6−OHDA−障害を与えられたラット(6-OHDA-lesioned rats)での転回行動に対しての移植の結果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the results of transplantation for turning behavior in 6-OHDA-lesioned rats introduced with apomorphine as described in Experimental Example V. FIG. . (a)〜(b)は、実験例Vにおいて説明したように、ラットの線条体に移植されたTHプライマリー繊維芽細胞に、インシトゥでハイブリダイゼーションした結果を示す顕微鏡写真である。(図30(a)は、FF2/TH細胞の移植片; 図30(b)は、FF2/βGal細胞(コントロール)の移植片; G=移植片; V=脳室)(A)-(b) is a microscope picture which shows the result of having hybridized in situ with the TH primary fibroblast transplanted to the rat striatum, as demonstrated in Experimental example V. FIG. (FIG. 30 (a) is a graft of FF2 / TH cells; FIG. 30 (b) is a graft of FF2 / βGal cells (control); G = graft; V = ventricle) (a)〜(d)は、実験例Vに記載されたとおり、βGal組織化学的にあるいはTHmRNAにインシトゥでハイブリダイゼーションのいずれかに対して、移植された細胞をインビボでラベリングした結果を示す写真である。(図31(a)は、βGalを組織化学的に染色したFF2/βGalの移植片; 図31(b)は、FF2/Gal移植片の高倍率としたもの; 図31(c)は、FF2/TH移植でのTH mRNAに対するインシトゥでのハイブリダイゼーション、矢印=繊維芽細胞; 図31(d)は、FF2/βGal移植でのTH mRNAに対するインシトゥでのハイブリダイゼーション; 倍率:(a)=10X、(b),(c)及び(d)=40X)(A)-(d) are photographs showing the results of in vivo labeling of transplanted cells against either βGal histochemistry or in situ hybridization to TH mRNA as described in Experimental Example V. It is. (FIG. 31 (a) is a graft of FF2 / βGal histochemically stained βGal; FIG. 31 (b) is a high magnification of the FF2 / Gal graft; FIG. 31 (c) is FF2 Hybridization in situ to TH mRNA in / TH transplant, arrow = fibroblast; FIG. 31 (d) shows in situ hybridization to TH mRNA in FF2 / βGal transplant; magnification: (a) = 10X, (B), (c) and (d) = 40X) (a),(b)は、実験例Vにおいて示されているように、インビボにおけるFF2/TH繊維芽細胞のTH−免疫活性を示す写真である。(アストリスク=ロダミン蛍光色素; 倍率=20X)(A), (b) are photographs showing the TH-immunoactivity of FF2 / TH fibroblasts in vivo, as shown in Experimental Example V. (ASTRICK = rhodamine fluorescent dye; magnification = 20 ×) 実験例VIに示され、かつ説明されているように、遺伝子及び細胞タイプから得られるヒトのNGFの分泌を図示したグラフである。FIG. 4 is a graph illustrating human NGF secretion obtained from genes and cell types as shown and described in Experimental Example VI. 実験例VIIに示されているように、pLChRNLベクターの模式図である。As shown in Experimental Example VII, it is a schematic diagram of the pLChRNL vector. 実験例VIIにおいて記載されているように、免疫染色された繊維芽細胞の写真である。FIG. 4 is a photograph of an immunostained fibroblast as described in Experimental Example VII. (a),(c)は、実験例VIIにおける記載に従うもので、次の結果を示している。:図36(a)は、繊維芽細胞から得られた全RNAのノーザンブロット分析; 図36(b)は、繊維芽細胞におけるChAT活性の分析であり、図36(c)は繊維芽細胞によって培地に分泌されたAChの分析である。(A), (c) follows the description in Experimental Example VII and shows the following results. FIG. 36 (a) is a Northern blot analysis of total RNA obtained from fibroblasts; FIG. 36 (b) is an analysis of ChAT activity in fibroblasts, and FIG. Analysis of ACh secreted into the medium. (a)〜(b)は、HPLCによって測定されているように、また、実験例VIIに記載されているように、ラット−1/dChATの培養物にコリンクロライドを添加した結果を図示したグラフである。(図37(a)=細胞内のACh及び細胞外のAChにおける効果; 図37(b)=ChAT活性についての効果)(A)-(b) are graphs illustrating the results of adding choline chloride to a culture of rat-1 / dChAT as measured by HPLC and as described in Experimental Example VII. It is. (FIG. 37 (a) = effect on intracellular ACh and extracellular ACh; FIG. 37 (b) = effect on ChAT activity) (a)〜(c)は、実験例VIIにて説明したように、ChAT活性(図38(a)); 定常レベルのdChAT mRNA(図38(b));及びdChAT/シクロフィリン(cyc.) mRNAの比(図38(c))についての効果によって解るように、dChATの発現において血清を除去することによって導かれる静止期の状態を結果的に示している。(A)-(c) show ChAT activity (FIG. 38 (a)); steady level dChAT mRNA (FIG. 38 (b)); and dChAT / cyclophilin (cyc.) As described in Experimental Example VII. As can be seen by the effect on the mRNA ratio (FIG. 38 (c)), the results show a quiescent state led by removal of serum in the expression of dChAT. (a)〜(c)は、実験例VIIにて説明したように、ChAT活性(図39(a)); dChAT mRNAのレベル(図39(b)); 及びdChAT/シクロフィリン(cyc.)の比(図39(c))についての効果によって解るように、dChATの発現において阻害剤を接触されることによって導かれる静止期の状態を結果的に示している。(A) to (c) show ChAT activity (FIG. 39 (a)); dChAT mRNA level (FIG. 39 (b)); and dChAT / cyclophilin (cyc.) As described in Experimental Example VII. As can be seen by the effect on the ratio (FIG. 39 (c)), the result shows a quiescent state led by contact with an inhibitor in the expression of dChAT. 実験例VIIにおいて記載されているように、融合性の繊維芽細胞から得られるAChの遊離におけるコリンの効果を示す棒グラフである。FIG. 4 is a bar graph showing the effect of choline on the release of ACh obtained from confluent fibroblasts as described in Experimental Example VII. 実験例VIIIにおいて説明されているように、ベクターpSVS32ACATの環状の制限酵素マップを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a circular restriction enzyme map of vector pSVS32ACAT as described in Experimental Example VIII. 実験例VIIIにおいて説明されているように、ベクターpMLVCATの環状の制限酵素マップを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a circular restriction enzyme map of vector pMLVCAT, as described in Experimental Example VIII. 実験例VIIIにおいて説明されているように、ベクターpCMVCATの環状の制限酵素マップを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a circular restriction enzyme map of vector pCMVCAT, as described in Experimental Example VIII. 実験例VIIIにおいて説明されているように、SV 40、LTR及びコラーゲンプロモーター(Col1及びColl(E)プロモーター−エンハンサー)の相対的なCAT発現を示す棒状グラフである。FIG. 5 is a bar graph showing the relative CAT expression of SV40, LTR and collagen promoter (Col1 and Coll (E) promoter-enhancer) as described in Experimental Example VIII. (a)〜(b)は、実験例IXにおいて説明されているように、dChAT−発現性の繊維芽細胞におけるTGFβ、IL−1β及びTNFαの効果を示すノーザンブロットの写真である。(図45(a)は、TGF−β(レーン2)及びIL−1β(レーン3)の効果を示す。図45(b)は、Infγの効果を示している。レーン1=コントロール; シクロフィリン(Cyc)=実質的なコントロール; レーン2=24時間後の効果; レーン3=48時間後の効果; dChAT=dChATプロウイルス性(proviral)のmRNAを示している。)(A)-(b) are Northern blot photographs showing the effects of TGFβ, IL-1β and TNFα on dChAT-expressing fibroblasts as described in Experimental Example IX. (FIG. 45 (a) shows the effect of TGF-β (lane 2) and IL-1β (lane 3). FIG. 45 (b) shows the effect of Infγ. Lane 1 = control; cyclophilin ( Cyc) = substantial control; lane 2 = effect after 24 hours; lane 3 = effect after 48 hours; dChAT = dChAT proviral mRNA.) 実験例IXにおいて説明されているように、融合性のdChAT−生産性の繊維芽細胞におけるTGFγ及びIL−1βの複合投与、更にデキサメタゾンを加えた複合投与の効果を示すノーザンブロットの写真である。(レーン1=コントロール; レーン2=TGF−β/IL−1β; レーン3=デキサメタゾンのみの投与; レーン4=TGFβ/IL−1β及びデキサメタゾン;強いシグナル=dChAT mRNA; 弱いシグナル=シクロフィリン mRNA)As described in Experimental Example IX, Northern blot photographs showing the effect of combined administration of TGFγ and IL-1β, and further combined addition of dexamethasone, on confluent dChAT-producing fibroblasts. (Lane 1 = control; lane 2 = TGF-β / IL-1β; lane 3 = administration of dexamethasone only; lane 4 = TGFβ / IL-1β and dexamethasone; strong signal = dChAT mRNA; weak signal = cyclophilin mRNA) (a)〜(b)は、実験例IXに記載されているように、2%の血清に対して10%含まれているコラーゲンプロモーターについての活性と、コラーゲンプロモーター上の種々のサイトカインの効果について示している棒状グラフである。(A)-(b) are about the activity about the collagen promoter contained in 10% with respect to 2% serum, and the effect of various cytokines on the collagen promoter as described in Experimental Example IX. It is the bar graph shown. (a)〜(d)は、実験例IXにおいて記載されているように、成体のフィッシャーラット(Fischer rats)の線条体に移植されたLTR−CAT(図48(a),図48(b))細胞、あるいはColl(E)−CAT(図48(c),図48(d))細胞の移植片を示す顕微鏡写真である。(白い矢印=繊維芽細胞)(A)-(d) shows LTR-CAT transplanted into the striatum of adult Fischer rats (FIGS. 48 (a), 48 (b) as described in Experimental Example IX. )) A micrograph showing a cell or a graft of Coll (E) -CAT (FIG. 48 (c), FIG. 48 (d)) cell. (White arrow = fibroblast) (a)〜(d)は、実験例Xにおいて記載されているように、移植(右の線条体に注入されて遺伝子的に修飾された細胞、及び左の線条体に注入された感染されていないコントロール)した後、1週間(図49(a),図49(b))及び8週間(図49(c),図49(d))たった時点で、左と右の線条体を通過して水平に断面した状態を示す顕微鏡写真である。(G=移植片; NG=メイネルト(Meynert)の核の基底(nucleus basalis); RT=細網の視床核(reticular thalamic nucleus); スケールバー:図49(a),(b)は0.45mm; 図49(c),(d)は、0.22mm)(A)-(d) are transplants (cells genetically modified by injection into the right striatum and infection injected into the left striatum, as described in Experimental Example X) Left and right striatum at 1 week (FIG. 49 (a), FIG. 49 (b)) and 8 weeks (FIG. 49 (c), FIG. 49 (d)) after the uncontrolled) It is a microscope picture which shows the state which passed through and was cut | disconnected horizontally. (G = graft; NG = nucleus basalis); RT = reticular thalamic nucleus; scale bar: 0.45 mm for FIGS. 49 (a) and 49 (b). 49 (c) and 49 (d) are 0.22 mm) 実験例Xに記載されているように、移植後、8週間のNGF−生産細胞が結合された移植片の電子顕微鏡写真である。(F=繊維芽細胞; E=内皮細胞; 矢印=星状細胞の存在部分; スケールバー=1.0μm)As described in Experimental Example X, an electron micrograph of a graft with NGF-producing cells bound for 8 weeks after transplantation. (F = fibroblasts; E = endothelial cells; arrow = existing part of astrocytes; scale bar = 1.0 μm) 実験例Xにおいて記載されているように、8週間たった時点でのNGF−生産細胞の移植片内での軸索−膠の配列(axo-glial arrangement)を顕微鏡で見た写真及びその模式図である。(Ax=髄鞘のない軸索; As=反応性の星状細胞の存在部分; 矢じり=基底層(basal lamina); スケールバー=1.0μm)As described in Experimental Example X, a photograph and schematic view of an axo-glial arrangement in an NGF-producing cell graft after 8 weeks, as viewed under a microscope. is there. (Ax = axon without myelin sheath; As = represented part of reactive astrocytes; arrowhead = basal lamina; scale bar = 1.0 μm) (h)は、実験例Xにおいて記載されているように、片側のフィンブリエ−円蓋(FF)を剥離し、NGF−生産性あるいはコントロールである非−感染のプライマリー繊維芽細胞のいずれかを用いてコラーゲンを構成する移植片の置き換えを行った後の成体ラットの前頭の矢状縫合部を概略的に示した図であり、(a)〜(g)は、その該当部分の写真である。(MS=培地の隔膜、G=移植片、及びDG=海馬の有歯の脳回、図52(a),(b)=片側のFFの吸引障害(unilateral FF aspirative lesion))と、NGF−生産(図52(a))あるいはコントロール(図52(b))の移植片(矢じりは、中隔の中心線)のいずれかの置き換えを行った後に、NGFレセプターに対して免疫組織化学的に染色された中隔を通して比較することのできるレベルで見た頭頂部分、;図52(c),(d)=AChEで染色されたNGF−生産性あるいはコントロールである非感染(図52(d))の繊維芽細胞のいずれかの移植片を通して見た頭頂部分(点線は、移植のほぼ境界線を示しており、スケールバーは、図52(b),(c)では100μm; 図52(d)のスケールバーは200μm); 図52(e),(f),(g))=AChEで染色された海馬の有歯の脳回を通して見た場合の頭頂部分(G=顆粒層;, IM=内側の分子層; OM=外側の分子層、及びP=ポリモルフォリン層)(H), as described in Experimental Example X, peels off one side of the fibrier-envelope (FF) and uses either NGF-productive or control non-infected primary fibroblasts. It is the figure which showed roughly the sagittal suture part of the frontal part of an adult rat after performing the replacement | exchange of the graft | graft which comprises collagen, and (a)-(g) is the photograph of the applicable part. (MS = diaphragm of medium, G = graft, and DG = hippocampal gyrus of the hippocampus, FIGS. 52 (a), (b) = unilateral FF aspirative lesion)) and NGF− After replacement of either the production (FIG. 52 (a)) or control (FIG. 52 (b)) grafts (arrowheads are the septal centerline), immunohistochemically directed against the NGF receptor. The parietal region seen at a comparable level through the stained septum; FIG. 52 (c), (d) = NGF-stained with AChE-productive or control non-infected (FIG. 52 (d) ) Through the graft of any of the fibroblasts (dotted lines indicate the approximate boundaries of the transplant, scale bars are 100 μm in FIGS. 52 (b) and 52 (c)); ) Scale bar is 200 μm); FIG. e), (f), (g)) = the parietal region when viewed through the dentate gyrus of the hippocampus stained with AChE (G = granular layer; IM = inner molecular layer; OM = outer molecule) Layer, and P = polymorpholine layer) (a)〜(d)は実験例Xに記載されているように、衰退してゆく蛍光で中隔神経がラベルされ、続いてNGF−生産性の移植片を受け入れた動物に手術を行った後の有歯の脳回内の蛍光ミクロスフェア(fluorescent microspheres)の定位置に配されることを示す顕微鏡写真である。(図53(a)=同じ側の中心部分の隔膜; 図53(b)=反対側の斜めのバンド; 図53(c)=中隔の中心線; 及び図53(d)=同じ側の斜めのバンド; スケールバー=50μm)(A)-(d), as described in Experimental Example X, the septal nerve was labeled with declining fluorescence, followed by surgery on animals that received NGF-producing grafts. It is a microscope picture which shows being arrange | positioned at the fixed position of the fluorescent microspheres (fluorescent microspheres) in a later toothed cerebral gyrus. (FIG. 53 (a) = diaphragm of the central part on the same side; FIG. 53 (b) = an oblique band on the opposite side; FIG. 53 (c) = centerline of the septum; and FIG. Diagonal band; scale bar = 50 μm) (a)〜(f)は、実験例Xに説明されているとおり、手術を行った後のコラーゲン及びNGF−生産性繊維芽細胞の移植片内にある髄鞘を有していない軸索の超構造的分散配置を示す電子顕微鏡写真である。(*=星状細胞の存在部分; S=スワン細胞(Schwann cells); L=キャピラリーの管腔(ルーメン))(A)-(f) is an axon that does not have a myelin sheath in a collagen and NGF-producing fibroblast graft after surgery, as described in Experimental Example X. It is an electron micrograph which shows a superstructure dispersion arrangement. (* = Existing portion of astrocytes; S = Schwann cells; L = capillary lumen) (a)〜(f)は、実験例Xに説明されているように、FFを剥離してコラーゲンマトリックス中にNGF−生産性の繊維芽細胞を移植した後においての有歯の脳回中におけるAChE活性を、局所的な分配配置として示した図(図55(a))であり、またシナプスでの分配配置として示した図(図55(b)〜(f))である。(図55(a)=超構造的なレベルで検出を行う組織にすぐに隣接している部分を採取し、AChEで染色された有歯の脳回の頭頂部分(40μm)、IM=内側の分子層、OM=外側の分子層; G=顆粒層; P=ポリモルフォリン層; 図55(b)=顆粒層; 図55(c)=分子層;図55(d)、(e),(f)の矢じり=シナプスの接触部、Sh=樹状突起の形状; Sp=脊髄、As=星状細胞の存在部分、スケールバー:図55(a)=25μm; 図55(b)=0.5μm、図55(c)及びそれぞれ図55(d)〜(f)=0.25μm)(A)-(f), as explained in Experimental Example X, in the dentate gyrus after exfoliation of FF and transplantation of NGF-producing fibroblasts into a collagen matrix It is the figure (FIG. 55 (a)) which showed AChE activity as a local distribution arrangement | positioning, and the figure (FIGS. 55 (b)-(f)) shown as a distribution arrangement | distribution in a synapse. (FIG. 55 (a) = A portion immediately adjacent to the tissue to be detected at the ultrastructural level, the parietal portion of the dentate gyrus stained with AChE (40 μm), IM = inside G = granular layer; P = polymorpholine layer; FIG. 55 (b) = granular layer; FIG. 55 (c) = molecular layer; FIG. 55 (d), (e), (F) Arrowhead = synaptic contact, Sh = dendritic shape; Sp = spinal cord, As = astrocyte existing part, scale bar: FIG. 55 (a) = 25 μm; FIG. 55 (b) = 0 .5 μm, FIG. 55 (c) and FIGS. 55 (d) to (f) = 0.25 μm)

Claims (3)

中枢神経系に欠陥、疾病又は損傷のある細胞を有する哺乳動物を治療するために、コリンクロライドを経口投与することと併せて投与されるための組成物であって、
コリンアセチルトランスフェラーゼ(ChAT)cDNAを含有するベクターを挿入することによって遺伝子的に修飾されたドナー細胞を有効成分として含んでなる組成物。
A composition for administration in conjunction with oral administration of choline chloride to treat a mammal having cells with defective, diseased or damaged central nervous system comprising:
A composition comprising, as an active ingredient, donor cells that have been genetically modified by inserting a vector containing choline acetyltransferase (ChAT) cDNA.
中枢神経系に欠陥、疾病又は損傷のある細胞を有する哺乳動物を治療するために、コリンクロライドを経口投与することと併せて投与されるための組成物を調整する方法であって、
コリンアセチルトランスフェラーゼ(ChAT)cDNAを含有するベクターをドナー細胞に挿入することによってドナー細胞を遺伝子的に修飾する工程を含んでなる方法。
A method of preparing a composition for administration in conjunction with oral administration of choline chloride to treat a mammal having cells with defective, diseased or damaged central nervous system comprising:
A method comprising genetically modifying a donor cell by inserting a vector containing choline acetyltransferase (ChAT) cDNA into the donor cell.
哺乳動物の中枢神経系における欠陥、疾病又は損傷のある細胞を治療するのに投与されるための組成物を調整する方法であって、
機能性分子をエンコードする治療性のトランス遺伝子とドナー細胞が静止しているときに前記トランス遺伝子の発現を高めるようなプロモーターとを有するベクターをドナー細胞に挿入することによってドナー細胞を遺伝子的に修飾する工程を含んでなる方法。
A method of preparing a composition to be administered to treat a defective, diseased or damaged cell in a mammalian central nervous system comprising:
The donor cell is genetically modified by inserting into the donor cell a vector having a therapeutic transgene encoding a functional molecule and a promoter that enhances the expression of the transgene when the donor cell is at rest. A method comprising the step of:
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