JP2006517799A - A non-immunogenic selectable marker resistant to cardiac glycosides - Google Patents

A non-immunogenic selectable marker resistant to cardiac glycosides Download PDF

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Abstract

強心配糖体(例えばウアバイン)に対して耐性の組換えNa+,K+ATPアーゼα1−サブユニットタンパク質、同様に、その製造方法および使用を開示する。強心配糖体への耐性は、アミノ酸65〜133の間およびその中に位置する領域を変更することによって得られる。このような組換えタンパク質およびそれを発現する核酸コンストラクトは、遺伝子治療および調査用途において、選択マーカーとして有用である。Disclosed is a recombinant Na + , K + ATPase α1-subunit protein resistant to cardiac glycosides (eg ouabain), as well as methods for its production and use. Resistance to cardiac glycosides is obtained by altering the region located between and within amino acids 65-133. Such recombinant proteins and nucleic acid constructs that express them are useful as selectable markers in gene therapy and research applications.

Description

本発明は、バイオテクノロジー分野に関し、特に、強心配糖体に対して耐性な組換えヒトタンパク質、特にウアバイン耐性Na+,K+ATPアーゼのα1−サブユニット、および、それに対応する核酸コンストラクト、同様に、療法および調査におけるそれらの使用方法に関する。 The present invention relates to the field of biotechnology, in particular, recombinant human proteins resistant to cardiac glycosides, in particular the α1-subunit of ouabain resistant Na + , K + ATPase, and the corresponding nucleic acid constructs, as well And relates to their use in therapy and research.

遺伝子治療は、個体の1またはそれ以上の遺伝子発現を改変すること、または、異常な遺伝子を修正することのいずれかによって病気を治療するアプローチである。現在、薬物ではなくDNAを投与することによって、多くの様々な病気が、遺伝子治療のための候補として調査されている。このような病気としては、遺伝的障害、例えば嚢胞性線維症、心臓血管疾患、様々な形態のガン、同様に、感染性の病気、例えばAIDSが挙げられる。エクスビボまたはインビボで遺伝子を細胞にトランスファーする際、遺伝子改変細胞が未改変細胞に対して選択的な利点を有さない場合、選択が必要なこともある。また、新規の遺伝子を摂取した細胞を患者にトランスファーする前に、それらの十分な増殖を確実にすることも望ましい。   Gene therapy is an approach to treating a disease either by altering the expression of one or more genes in an individual or by correcting an abnormal gene. Currently, many different diseases are being investigated as candidates for gene therapy by administering DNA rather than drugs. Such diseases include genetic disorders such as cystic fibrosis, cardiovascular disease, various forms of cancer, as well as infectious diseases such as AIDS. When transferring genes to cells ex vivo or in vivo, selection may be necessary if the genetically modified cells do not have a selective advantage over the unmodified cells. It is also desirable to ensure sufficient growth of cells that have taken up the new gene before transferring them to the patient.

遺伝子治療の実践的な使用は、様々な理由のために未だに限定されており、その理由の一つは、遺伝子トランスファー効率が低いことと、高濃度の、または純粋な遺伝子改変細胞群を得るために、インビトロで改変された細胞培養を選択することが必要なことである。従来、遺伝子改変細胞を選択するための様々なマーカー遺伝子が用いられてきた。これらは、2つの種類、すなわち細胞表面マーカー、および、代謝性の選択マーカーに分類される。   The practical use of gene therapy is still limited for a variety of reasons, one of which is to obtain a low concentration of gene transfer and a high concentration or pure population of genetically modified cells. In addition, it is necessary to select cell cultures that have been modified in vitro. Conventionally, various marker genes for selecting genetically modified cells have been used. These fall into two categories: cell surface markers and metabolic selectable markers.

細胞表面マーカー遺伝子によって改変された細胞は、蛍光活性化セルソーティング(FACS)または免疫磁気技術によって選択することができる。通常、細胞表面マーカーによれば、迅速な選択手順を実現することができるが、レトロウイルスのエンベロープ中のマーカータンパク質が標的細胞の原形質膜にトランスファーされることにより、導入後あまり早期に選択を実行すると、偽陽性の選択の危険が生じる。さらに、FACSは開放系であるため、滅菌状態を維持することが難しくなる。加えて、大量の細胞のソーティングは、相当な時間を要する。免疫磁気ソーティングの一般的な欠点は、遺伝子改変細胞の回収率が低いことである。導入遺伝子が高く発現される細胞のみが効率的にソーティングされる。低い回収率は大量の開始材料を必要とし、経済的に好ましくない。   Cells modified by cell surface marker genes can be selected by fluorescence activated cell sorting (FACS) or immunomagnetic techniques. Cell surface markers usually provide a rapid selection procedure, but the marker protein in the retroviral envelope is transferred to the plasma membrane of the target cell so that selection is made too early after introduction. Doing so creates the risk of false positive selection. Furthermore, since FACS is an open system, it is difficult to maintain a sterilized state. In addition, sorting a large amount of cells takes a considerable amount of time. A common drawback of immunomagnetic sorting is the low recovery rate of genetically modified cells. Only cells in which the transgene is highly expressed are sorted efficiently. Low recovery requires a large amount of starting material and is economically undesirable.

代謝性の選択マーカーにより、効率的でバックグラウンドフリーな遺伝子改変細胞選択が可能であるが、通常、選択期間は長く、典型的には約1週間〜10日間継続させる。また、選択物質は、直接的にDNAにダメージを与えるものであってもよい。   Metabolic selectable markers allow efficient and background-free genetically modified cell selection, but usually the selection period is long, typically lasting about 1 week to 10 days. Further, the selective substance may directly damage DNA.

さらに、非ヒト遺伝子または遺伝子フラグメントが、遺伝子改変細胞に対して免疫反応を引き起こすという大きな危険がある。従って、このような遺伝子で改変されたヒト細胞は、免疫系によって除去される可能性があるが、細胞表面マーカーの場合、これらは一般的にヒト由来であるため、免疫原性は通常問題にはならない。対照的に、代謝性の選択マーカーは、場合によっては非哺乳動物由来であり、免疫原性の問題が指摘されている。   Furthermore, there is a great risk that non-human genes or gene fragments cause an immune response against genetically modified cells. Therefore, human cells modified with such genes may be removed by the immune system, but in the case of cell surface markers, these are generally human and immunogenicity is usually a problem. Must not. In contrast, metabolic selectable markers are sometimes derived from non-mammals, and immunogenicity problems have been pointed out.

現在の選択マーカーに関するその他の問題は、正常な細胞機能に与えるそれらの推定上の影響である。これは、細胞の形質転換に影響する可能性のある細胞の変更を引き起こす危険を提唱している。   Another problem with current selectable markers is their putative impact on normal cell function. This raises the danger of causing cellular alterations that may affect cell transformation.

Na+,K+ATPアーゼは、全ての哺乳動物細胞に存在するハウスキーピング酵素である。Na+,K+ATPアーゼは、ナトリウムイオンを細胞外に輸送し、カリウムイオンを細胞内に輸送することによって(割合3:2で)細胞質膜を介した電気化学的な勾配を成り立たせている内在性膜タンパク質であり、これは、エネルギー源としてATP加水分解を利用している。Na+,K+ATPアーゼの活性における変化は、多数の重要な細胞機能に効果を有する。膜で活性な最小限機能的な酵素は、α−サブユニットとβ−サブユニットからなる二量体である。ヒトおよびラットにおいて、Na+,K+ATPアーゼα−サブユニット遺伝子ファミリーの4種のアイソフォーム(α1、α2、α3およびα4)がクローニングされており、α1が強心配糖体に対して最も耐性を有するアイソフォームである。 Na + , K + ATPase is a housekeeping enzyme that is present in all mammalian cells. Na + , K + ATPase establishes an electrochemical gradient through the cytoplasmic membrane by transporting sodium ions out of the cell and potassium ions into the cell (at a ratio of 3: 2). It is an integral membrane protein that utilizes ATP hydrolysis as an energy source. Changes in the activity of Na + , K + ATPase have an effect on a number of important cellular functions. The minimally functional enzyme active in the membrane is a dimer consisting of an α-subunit and a β-subunit. In humans and rats, four isoforms (α 1 , α 2 , α 3 and α 4 ) of the Na + , K + ATPase α-subunit gene family have been cloned, and α 1 is a cardiac glycoside. Is the most resistant isoform.

強心配糖体は、天然に存在する化合物であり、哺乳動物の心臓の収縮力とリズムに影響を有することがわかっている。例えば、ケジギタリス(Digitalis lanata)由来のジゴキシンおよびジギトキシン、および、一般的なジギタリス(Digitalis purpurea);カイソウ(Urginea(Scilla) maritime)由来のプロシラリジンA、ストロファンツス・グラツス(Strophantus gratus)由来のウアバイン(G−ストロファンチン);メイフラワー(リリー・オブ・ザ・バレー(Lily−of−the−valley),コンバラナ・マジャリス(Convallana majalis))由来のコンバラトキシン;および、珊瑚のパリトア・トキシア(Palythoa toxica)由来のパリトキシンが挙げられる。いずれの強心配糖体も、1またはそれ以上のグルコース様分子に結合したステロイド部分を含むと考えられている。   Cardiac glycosides are naturally occurring compounds that have been shown to have an effect on the contractility and rhythm of the mammalian heart. For example, digoxin and digitoxin from Digitalis lanata, and the common digitalis purpurea; uricia (Scilla) maritime, prosilaridin A from Strophanthus gross Strafanthin); Mayflower (Lily-of-the-valley, Combalana majalis) convalatoxin; and moth Paritoa toxica Derived paritoxin. Any cardiac glycoside is believed to contain a steroid moiety bound to one or more glucose-like molecules.

ウアバインは、上記の薬物群のメンバーの一つであり、α−サブユニットに結合し、酵素のATPアーゼとイオン輸送活性を阻害することが示されている。この説明では、強心配糖体の一例としてウアバインが用いられる。   Ouabain is one member of the above drug group and has been shown to bind to the α-subunit and inhibit the enzyme's ATPase and ion transport activities. In this description, ouabain is used as an example of cardiac glycoside.

上述したように、現在の選択方法は、細胞選択に悪い影響を与える数々の短所がある。従って、インビトロでの用途、同様に、高い効率で免疫原性が最小のヒトの遺伝子治療において使用するための、迅速な選択マーカーが必要である。また、このようなマーカーは、薬物の毒物学、毒性メカニズムの研究、インビトロで新規の薬物のスクリーニング等のための方法に広範な用途を有するとも予測される。   As described above, current selection methods have a number of disadvantages that adversely affect cell selection. Accordingly, there is a need for rapid selectable markers for use in in vitro applications as well as human gene therapy with high efficiency and minimal immunogenicity. Such markers are also expected to have widespread use in methods for drug toxicology, toxicity mechanism studies, in vitro screening for new drugs, and the like.

一つの本発明の目的は、このようなマーカー、同様に、その製造方法および使用を利用可能にすることである。さらなる目的、本発明によって提供される解決策、同様に、それらの利点は、以下の説明および実施例を研究すれば当業者にとって明白であると予想される。   One object of the present invention is to make available such markers as well as their method of manufacture and use. Further objects, solutions provided by the present invention, as well as their advantages, are expected to be apparent to those skilled in the art upon studying the following description and examples.

ウアバイン感受性は、様々な哺乳動物種間で大きな違いが天然に存在する。ラットおよびマウスのNa+,K+ATPアーゼタンパク質は、強心配糖体への高い耐性を示すが、ヒト、ヒツジ、サルおよびブタのタンパク質は高い感受性を有する(Kuntzweiler等,J.Biol.Chem.,271:29682〜29687,1996年)。早くも1988年に、PriceおよびLingrell(Biochemisty,1,27:8400〜8408)は、ヒツジタンパク質のウアバイン感受性に関与する決定因子は、Na+,K+ATPαサブユニットのアミノ末端半分に位置することを示唆している。様々な非ヒトNa+,K+ATPアーゼの耐性を増加させるための数々の試みがなされてきたが、成功率はまちまちであり、ラットNa+,K+ATPアーゼの高度に耐性の表現型は達成されていない。 The ouabain sensitivity naturally varies greatly between various mammalian species. Rat and mouse Na + , K + ATPase proteins are highly resistant to cardiac glycosides, whereas human, sheep, monkey and pig proteins are highly sensitive (Kuntzweiler et al., J. Biol. Chem. 271: 29682-29687, 1996). As early as 1988, Price and Lingllell (Biochemistry, 1, 27: 8400-8408) found that the determinant involved in the ouabain sensitivity of sheep proteins is located in the amino-terminal half of the Na + , K + ATPα subunit. It suggests. Numerous attempts have been made to increase the resistance of various non-human Na + , K + ATPases, but the success rate varies, and the highly resistant phenotype of rat Na + , K + ATPase is Not achieved.

US6,309,874(Belusa)は、アミノ酸位置799および/または801における点突然変異を含み、非ヒト哺乳動物細胞系にトランスフェクトされたラットNa+,K+ATPアーゼα1遺伝子に基づく選択システムを提唱している。 US 6,309,874 (Belusa) contains a point mutation at amino acid positions 799 and / or 801 and is a selection system based on the rat Na + , K + ATPase α 1 gene transfected into a non-human mammalian cell line Has been advocated.

Coppi等(Biochemistry,38:2494〜2505,1999年)は、α1およびα2ラットアイソフォームのウアバイン親和性部分に隣接するM1−M2ループにおける電荷を有する残基の組合せの作用を研究した。彼等は、ラットNa+,K+ATPアーゼのウアバイン感受性は、M1−M2ループに隣接する残基の同一性だけでなく、それらが導入される環境にも依存することを報告している。彼等はまた、これらの残基が、ウアバインが優先的に結合するNa+,K+ATPアーゼのE2コンフォメーションを、不安定化するか、または、変更することによって、ウアバイン感受性に影響を与える可能性があることを示唆している。 Coppi et al. (Biochemistry, 38: 2494-2505, 1999) studied the effect of a combination of residues with charge in the M1-M2 loop adjacent to the ouabain affinity portion of the α 1 and α 2 rat isoforms. They report that the ouabain sensitivity of rat Na + , K + ATPase depends not only on the identity of the residues adjacent to the M1-M2 loop, but also on the environment in which they are introduced. They also note that these residues affect ouabain sensitivity by destabilizing or altering the E2 conformation of Na + , K + ATPase to which ouabain preferentially binds. It suggests that there is a possibility.

De Fusco等(Nature Genetics,33:192〜196 2003年−2003年1月21日に出版)は、ヒトNa+,K+ATPアーゼのα2サブユニットをコードする遺伝子における突然変異、および、それらと家族性片麻痺性偏頭痛2型との関連を研究した。突然変異α2およびβ2サブユニットのイオン輸送機能を調査するために、彼等は、Na+,K+ATPアーゼ活性を用いた。第一の細胞外ループに2つのアミノ酸突然変異(Q116RおよびN127D)を導入することによって、α2およびβ2サブユニットをウアバイン耐性にした。しかしながら、アミノ酸レベルでの、ヒトNa+,K+ATPアーゼにおけるα1アイソフォームとα2アイソフォームとの相同性は低く(すなわちわずか約87%)、それゆえに、α1遺伝子で同じ突然変異を起こすことによって、同じ望ましい作用が生じると推測することはできない。 De Fusco et al. (Nature Genetics, 33: 192-196, published 2003-January 21, 2003), mutations in the gene encoding the α 2 subunit of human Na + , K + ATPase, and And the association between familial hemiplegic migraine type 2. To investigate the ion transport function of the mutant α 2 and β 2 subunits, they used Na + , K + ATPase activity. The α 2 and β 2 subunits were made ouabain resistant by introducing two amino acid mutations (Q116R and N127D) into the first extracellular loop. However, at the amino acid level, the homology between the α 1 and α 2 isoforms in human Na + , K + ATPase is low (ie, only about 87%) and therefore the same mutation in the α 1 gene. It cannot be assumed that the same desired effect will occur by waking up.

Aints等(Human Gene Therapy,13:969〜977,2002年)は、ラットNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットを用いた、ヒト細胞におけるウアバイン耐性の増加を達成したが、この場合、標的化した変異誘発によって799位のロイシンが、システインで置換されている。 Aints et al. (Human Gene Therapy, 13: 969-977, 2002) achieved increased ouabain resistance in human cells with the α1-subunit of rat Na + , K + ATPase, Through targeted mutagenesis, leucine at position 799 has been replaced with cysteine.

Emanuel等(Mol.Cell Biol.,9:3744〜3749,1989年)は、差異的なウアバイン感受性に寄与するNa+,K+ATPアーゼのαサブユニット内の決定因子を研究した。彼等は、ウアバイン耐性αサブユニットのcDNAと、ウアバイン感受性αサブユニットのcDNAとのキメラcDNA分子を構築した。ヒトのα1サブユニットの5’末端を、ラットのα1のcDNAの5’末端で置換することによって、Emanuel等は、アミノ末端に、ラットのα1サブユニットの172個のアミノ酸残基を含む組換えタンパク質を得た。このコンストラクトをアフリカミドリザルCV−1細胞にトランスフェクトしたところ、組換えNa+,K+ATPアーゼは、10-4Mウアバインに対して耐性であることが示された。しかしながら、このコンストラクトは、ヒト細胞にトランスフェクトされておらず、ヒト細胞における前記コンストラクトの機能性および免疫原性は、この研究から推定することはできない。このようなラット遺伝子から誘導された大規模な置換を含むコンストラクトは、ヒト細胞に高い免疫原性を付与する可能性が高く、従って、ヒトの遺伝子治療で用いるための選択マーカーとして適切ではない。 Emanuel et al. (Mol. Cell Biol., 9: 3744-3749, 1989) studied the determinants within the α subunit of Na + , K + ATPase that contribute to differential ouabain sensitivity. They constructed a chimeric cDNA molecule of ouabain resistant α subunit cDNA and ouabain sensitive α subunit cDNA. By replacing the 5 ′ end of the human α1 subunit with the 5 ′ end of the rat α1 cDNA, Emanuel et al. Recombined containing 172 amino acid residues of the rat α1 subunit at the amino terminus. Protein was obtained. When this construct was transfected into African green monkey CV-1 cells, recombinant Na + , K + ATPase was shown to be resistant to 10 −4 M ouabain. However, this construct has not been transfected into human cells and the functionality and immunogenicity of the construct in human cells cannot be deduced from this study. Constructs containing large-scale substitutions derived from such rat genes are likely to confer high immunogenicity to human cells and are therefore not suitable as selectable markers for use in human gene therapy.

すなわち、これら従来技術は、Na+,K+ATPアーゼに関する生物学では、ヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットにおけるウアバイン耐性の増加を付与するアミノ酸が同一であるという証拠を得ることができず、それゆえに、ヒトNa+,K+ATPアーゼα1遺伝子を、ヒトの遺伝子治療のための効率的な選択マーカーに発展させることができるという証拠または提案を提供することに成功していないを説明している。すなわち、ヒトの遺伝子治療および調査で用いるための、非免疫原性の、迅速で信頼できる選択マーカーが必要である。 That is, these prior art, Na +, in biology related K + ATP-ase, to obtain evidence that human Na +, an amino acid that confers increased ouabain resistance in α1- subunit K + ATP-ase are identical And therefore has not been successful in providing evidence or suggestions that the human Na + , K + ATPase α1 gene can be developed into an efficient selectable marker for human gene therapy Is explained. Thus, there is a need for non-immunogenic, rapid and reliable selectable markers for use in human gene therapy and research.

本発明は、高い強心配糖体耐性を有する組換えヒトNa+,K+ATPアーゼタンパク質、特に、このような高い強心配糖体耐性を付与する組換えヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットポリペプチドに関する。前記組換えタンパク質は、アミノ酸レベルで、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットに少なくとも98%相同である。本組換えα1−サブユニットと、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットとのアミノ酸配列の相違点は、配列番号1のヒトNa+、K+ATPアーゼのα1−サブユニットの番号65〜133またはそれらの機能に同等な相同体に対応するアミノ酸の間およびその中に位置する。 The present invention relates to recombinant human Na + , K + ATPase protein having high cardiac glycoside resistance, and in particular, α1 of recombinant human Na + , K + ATPase that imparts such high cardiac glycoside resistance. -Relates to subunit polypeptides. Said recombinant protein is at least 98% homologous to the α1-subunit of the corresponding human Na + , K + ATPase at the amino acid level. A recombinant α1- subunit pcs, corresponding human Na +, K + differences in the amino acid sequence of α1- subunit of ATP-ase, the human Na + of SEQ ID NO: 1, number 65 of α1- subunit K + ATP-ase Located between and within amino acids corresponding to ~ 133 or homologues equivalent to their function.

添付された配列表(パテントイン(PatentIn)3.1ソフトウェアを用いて作製された)では、ヒト野生型Na+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットに関するアミノ酸配列(配列番号1)、本発明の一実施形態に係る組換えNa+,K+ATPアーゼのアミノ酸配列(配列番号2)、および、前記タンパク質に対応する組換え核酸をコードする配列(配列番号3)を開示している。実施例で用いたプライマーは、配列番号4〜21として開示されている。最小2個のアミノ酸置換を示すアミノ酸配列が、配列番号23として開示されており、それに対応するコード配列は、配列番号24として開示されており、いずれも本発明の好ましい実施形態を構成する。 In the attached sequence listing (made using PatentIn 3.1 software), the amino acid sequence for the α1-subunit of human wild-type Na + , K + ATPase (SEQ ID NO: 1), the present invention 1 discloses an amino acid sequence (SEQ ID NO: 2) of a recombinant Na + , K + ATPase and a sequence (SEQ ID NO: 3) encoding a recombinant nucleic acid corresponding to the protein. The primers used in the examples are disclosed as SEQ ID NOs: 4-21. The amino acid sequence showing a minimum of two amino acid substitutions is disclosed as SEQ ID NO: 23, and the corresponding coding sequence is disclosed as SEQ ID NO: 24, both of which constitute a preferred embodiment of the present invention.

本発明のさらなる形態、およびそれらの利点は、以下の説明、実施例、図面および添付の請求項から明らかになると予想され、これらは参照により本発明に加入させる。   Further aspects of the present invention and their advantages will be apparent from the following description, examples, drawings and appended claims, which are hereby incorporated by reference.

本発明を、以下の説明、実施例、および添付の図面でより詳細に説明する:
図1は、ウアバインで誘導された細胞死への耐性に関して試験したコンストラクトの概略図を示す。これらのコンストラクトを含むプラスミドでトランスフェクトされたHeLaおよびCOS−7細胞を、10μMウアバイン中で、それぞれ24時間および4日間インキュベートし、続いて、解析した。上から6個のコンストラクトは、ウアバインで誘導された細胞死への耐性を付与したが、その下の8個のコンストラクトは付与しなかった。
図2は、一時的なトランスフェクションの後、ウアバインを用いてHeLa細胞を選択した結果を図示する。トランスフェクションの24時間後にウアバインを細胞に加えた。48時間後、トランスフェクション細胞をトリプシン処理し、ウアバイン非含有培地にトランスファーした。次の日、細胞をPBSで洗浄し、WST−1細胞増殖試薬を用いて解析した。細胞は、トランスフェクトされていない(コントロール)か、または、フレーム内にEGFPをコードするC1プラスミド、ラットOuaR(pEGFPR)、または、アミノ酸置換Q118R、N129Dを有するヒトNa+,K+ATPアーゼα1のcDNA(pEGFP−Q118R;N129D)でトランスフェクトされた。
The invention is explained in more detail in the following description, examples and accompanying figures:
FIG. 1 shows a schematic of the constructs tested for resistance to ouabain-induced cell death. HeLa and COS-7 cells transfected with plasmids containing these constructs were incubated in 10 μM ouabain for 24 hours and 4 days, respectively, followed by analysis. The six constructs from the top conferred resistance to ouabain-induced cell death, but the eight constructs below did not.
FIG. 2 illustrates the results of selecting HeLa cells with ouabain after transient transfection. Ouabain was added to the cells 24 hours after transfection. After 48 hours, transfected cells were trypsinized and transferred to ouabain-free medium. The next day, the cells were washed with PBS and analyzed using WST-1 cell proliferation reagent. Cells are either untransfected (control) or in frame C1 plasmid encoding EGFP, rat OuaR (pEGFPPR), or human Na + , K + ATPase α1 with amino acid substitution Q118R, N129D. It was transfected with cDNA (pEGFP-Q118R; N129D).

発明の詳細な説明
本発明の明細書および請求項の文中で、用語「機能的に相同な」または「機能的に同等な」は、開示された配列との構造的な相同性は低いが、健康な生物または病気の生物のいずれかにおいて、インビボおよび/またはインビトロで相同な機能を示す配列特性を意味する場合があり、例えば同一または高度に類似した細胞の機能を有する同一または高度に類似したタンパク質をコードする配列特性を意味する。最も関連のある細胞の機能は、この場合強心配糖体への耐性の増大、および、免疫原性が低いこと、または免疫原性がないことである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the description and claims of the present invention, the terms “functionally homologous” or “functionally equivalent” have low structural homology with the disclosed sequences, It may mean sequence characteristics that exhibit homologous functions in vivo and / or in vitro, either in healthy or diseased organisms, for example identical or highly similar cells with the same or highly similar cell functions Refers to a sequence property encoding a protein. The most relevant cellular functions are in this case increased resistance to cardiac glycosides and low or no immunogenicity.

本発明は、細胞培養実験および分子生物学、例えばヒト細胞の選択で用いるための、新規の効率的な選択マーカーに関する。本発明は、全ての細胞で天然に発現される遺伝子、すなわちNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニット遺伝子に基づく。正常なタンパク質活性の変更を最小化することによって、ヒトの遺伝子治療で用いるための効率的な選択マーカーを確立し、それにより、ウアバインで改変されていないヒト細胞を迅速に除去し、遺伝子改変細胞を効率的に回収することができる。天然に存在する遺伝子の変更を最小化することにより、本選択マーカーは、免疫原性をなくするか、または、免疫原性を極めて低くすることができる。 The present invention relates to novel efficient selectable markers for use in cell culture experiments and molecular biology, eg, selection of human cells. The present invention is based on a gene that is naturally expressed in all cells, ie, the α1-subunit gene of Na + , K + ATPase. Establishing efficient selectable markers for use in human gene therapy by minimizing changes in normal protein activity, thereby rapidly removing human cells that have not been modified with ouabain, genetically modified cells Can be efficiently recovered. By minimizing naturally occurring genetic alterations, the selectable marker can be made less immunogenic or can be made very immunogenic.

本発明は特に、ヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットのcDNAのアミノ末端における最初の約130個、好ましくは最初の133個のアミノ酸をコードするヌクレオチド配列を、それに対応するラットNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットのcDNAの部分で置換した実験の結果に基づく。ヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットのラット相同体は、ウアバイン毒性への顕著に高い耐性を付与する。驚くべきことに、本発明者は、このキメラcDNAによってコードされたキメラα1−サブユニットは、ヒトNa+,K+ATPアーゼα1に比べて、強心配糖体ウアバインに顕著に高い耐性を示すことを示した。キメラα1−サブユニットは、10の位置においてヒトα1−サブユニットとは異なるアミノ酸をコードする。従って、タンパク質レベルでのキメラα1−サブユニットと野生型ヒトα1−サブユニットとの差は、10個のアミノ酸置換である。 In particular, the present invention provides a nucleotide sequence encoding the first about 130, preferably the first 133 amino acids at the amino terminus of the cDNA of the α1-subunit of human Na + , K + ATPase, and the corresponding rat Na Based on the results of experiments in which the cDNA portion of the α1-subunit of + , K + ATPase was substituted. The rat homologue of the α1-subunit of human Na + , K + ATPase confers significantly higher resistance to ouabain toxicity. Surprisingly, the inventor has shown that the chimeric α1-subunit encoded by this chimeric cDNA is significantly more resistant to cardiac glycoside ouabain compared to human Na + , K + ATPase α1. showed that. The chimeric α1-subunit encodes an amino acid that differs from the human α1-subunit at the 10 position. Thus, the difference between the chimeric α1-subunit and the wild type human α1-subunit at the protein level is a 10 amino acid substitution.

遺伝子改変細胞の選択に関する本発明の形態を考察すれば、本選択プロセスは、細胞質膜を通過するイオン輸送の阻害による、ウアバインでのヒト細胞の特異的な迅速な除去に基づくことが強調される。それゆえに、本選択プロセスは遺伝毒性ではなく、すなわちこれは、発明者の最良の知識において、実質的にヒト遺伝子に関して高いウアバイン耐性が初めて得られたことを示す。結果的に得られた前例のない耐性レベルにより、この突然変異遺伝子を、選択マーカーとして、未改変のヒト細胞の極めて迅速な除去に利用することを可能にする。このマーカーは、遺伝子治療用途において、ヒトの病気および能力障害のワイドアレイ、同様に、培養における細胞の遺伝学的改変に関する用途を有する可能性がある。   Considering the form of the invention relating to the selection of genetically modified cells, it is emphasized that the selection process is based on the specific rapid removal of human cells with ouabain by inhibiting ion transport across the cytoplasmic membrane. . Therefore, this selection process is not genotoxic, i.e., in the best knowledge of the inventor, this indicates that, for the first time, high ouabain resistance was substantially obtained for human genes. The resulting unprecedented level of resistance allows this mutant gene to be used as a selectable marker for the very rapid removal of unmodified human cells. This marker may have use in gene therapy applications for a wide array of human illnesses and disabilities, as well as genetic modification of cells in culture.

その上、この選択マーカーは、いわゆる自殺遺伝子、すなわち細胞死を誘導する遺伝子と共に有利に用いることができる。   Moreover, this selectable marker can be advantageously used with so-called suicide genes, ie genes that induce cell death.

本発明は、全ての細胞型において発現された遺伝子に基づいており、現在の選択/ソーティングマーカーにとって有利な選択システムを提供する。本発明の核酸コンストラクトによってコードされたアミノ酸配列が、ヒト野生型Na+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットと少なくとも98%、好ましくは99%超の相同性を有するため、免疫原性が起こる可能性は極めて低い。 The present invention is based on genes expressed in all cell types and provides an advantageous selection system for current selection / sorting markers. Immunogenicity occurs because the amino acid sequence encoded by the nucleic acid construct of the present invention has at least 98%, preferably more than 99% homology with the α1-subunit of human wild-type Na + , K + ATPase The possibility is very low.

さらなる利点は、ウアバインは、周知の比較的安価な医薬であり、病院で強心薬として広範に用いられていることである。ウアバインは、Na+,K+ATPアーゼの阻害剤としての作用以外の毒性作用は知られておらず、簡単な洗浄によって細胞培養物から迅速に除去することができ、偽陽性の選択を生じない。細胞培養環境におけるそれらの迅速な作用経過により、一時的にトランスフェクトされた細胞または安定して導入された細胞の迅速な選択が可能であり、簡単に言えば、選択が迅速であり、すなわちほとんどの細胞型で24〜48時間であり、偽陽性の結果を生じない。これらの特性により、このヒト突然変異コンストラクトを、臨床前および臨床分子医学で用いるのに好ましい選択マーカーとすることができる。 A further advantage is that ouabain is a well known, relatively inexpensive drug and is widely used as a cardiotonic drug in hospitals. Uavine is not known for toxic effects other than its action as an inhibitor of Na + , K + ATPase, can be quickly removed from cell culture by simple washing and does not result in false positive selection . Their rapid course of action in the cell culture environment allows for the rapid selection of transiently transfected or stably introduced cells, in short, the selection is rapid, i.e. almost No cell type is 24-48 hours and does not produce false positive results. These properties make this human mutation construct a preferred selectable marker for use in preclinical and clinical molecular medicine.

ウアバインは、Na+,K+ATPアーゼに細胞外で結合し、第一と第二の膜貫通領域との間のジャンクション(H1−H2ジャンクション)は、α1−サブユニットのウアバイン耐性レベルに強く影響を与えると考えられている。細胞外に露出したH1−H2ジャンクションは、アミノ酸番号118〜129(番号付けは、配列番号1またはそれらの機能的に同等な相同体に従って確立されている)を含み、最初の約130個のアミノ酸における5個の一致した種間の残基の差のうち4個はH1−H2ジャンクション内にあり、すなわち、配列番号1に記載のヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニット配列におけるアミノ酸番号Q118、A119、Q126およびN129、または、上記サブユニット配列の機能的に同等な相同体における対応するアミノ酸に対応する。また、H1−H2ジャンクションの端にある膜に結合した残基も、ウアバイン親和性に重要であると考えられている。 Uabain binds extracellularly to Na + , K + ATPase, and the junction between the first and second transmembrane regions (H1-H2 junction) strongly affects the ouabain resistance level of the α1-subunit. Is thought to give. The extracellularly exposed H1-H2 junction comprises amino acid numbers 118-129 (numbering established according to SEQ ID NO: 1 or functionally equivalent homologues thereof) and the first approximately 130 amino acids 4 of the residue differences between the 5 matched species in are in the H1-H2 junction, ie amino acids in the α1-subunit sequence of human Na + , K + ATPase as set forth in SEQ ID NO: 1 Corresponding amino acids in numbers Q118, A119, Q126 and N129, or functionally equivalent homologues of the subunit sequences. Residues bound to the membrane at the end of the H1-H2 junction are also thought to be important for ouabain affinity.

本発明の一つの形態は、組換えNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットであり、前記組換えタンパク質は、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットに、アミノ酸レベルで少なくとも98%相同であり、ここにおいて、前記ヒトタンパク質のアミノ酸配列は、配列番号1に記載の配列、またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体であり、本組換えNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットのウアバイン耐性は、対応するヒトタンパク質より高い。 One form of the invention is the α1-subunit of recombinant Na + , K + ATPase, wherein the recombinant protein is at the amino acid level at the α1-subunit of the corresponding human Na + , K + ATPase. Wherein the amino acid sequence of the human protein is the sequence set forth in SEQ ID NO: 1, or any functionally equivalent homologue thereof, and the recombinant Na + , K + ATP The ouabain resistance of the α1-subunit of ase is higher than the corresponding human protein.

本発明者は、置換の位置が極めて重要であることを示した。その結果として、本発明の好ましい形態は、組換えNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットであり、ここにおいて、前記タンパク質と、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットとの差は、最初の約130個のアミノ酸内に位置しており、ここにおいて、前記ヒトタンパク質のアミノ酸配列は、配列番号1に記載の配列、またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体である。 The inventor has shown that the position of substitution is extremely important. Consequently, a preferred form of the invention is the α1-subunit of recombinant Na + , K + ATPase, wherein said protein and the corresponding human Na + , K + ATPase α1-subunit. Is within the first approximately 130 amino acids, wherein the amino acid sequence of the human protein is the sequence set forth in SEQ ID NO: 1, or any functionally equivalent homologue thereof. is there.

本発明者によって行われた研究により、以下のことが実証された:前記タンパク質のα1−サブユニットと、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットとのアミノ酸配列における差は、好ましくは、アミノ酸番号65〜133の間およびその中に位置しており、最も好ましくは、アミノ酸番号117〜130(H1−H2ジャンクションの端にある第一の膜に結合した残基も含む)の間およびその中に位置するアミノ酸の少なくとも1つに限定されており、ここにおいて、前記ヒトタンパク質のアミノ酸配列は、配列番号1に記載の配列、またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体である。本発明の一実施形態において、前記タンパク質と、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットとは、アミノ酸番号117〜130の間およびその中に位置する最大10個のアミノ酸、より好ましくはアミノ酸番号117〜130の間およびその中に位置する最大4個のアミノ酸、最も好ましくはアミノ酸番号117〜130の間およびその中に位置する最大2個のアミノ酸に関して異なっており、ここにおいて、前記ヒトタンパク質のアミノ酸配列は、配列番号1に記載の配列、またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体である。 Studies conducted by the inventors have demonstrated that: The difference in amino acid sequence between the α1-subunit of the protein and the α1-subunit of the corresponding human Na + , K + ATPase is Preferably it is located between and within amino acid numbers 65-133, most preferably amino acid numbers 117-130 (including residues bound to the first membrane at the end of the H1-H2 junction). Limited to at least one of the amino acids located between and within, wherein the amino acid sequence of the human protein is the sequence set forth in SEQ ID NO: 1, or any functionally equivalent homologue thereof . In one embodiment of the invention, the protein and the corresponding human Na + , K + ATPase α1-subunit are between amino acid numbers 117-130 and a maximum of 10 amino acids located therein. Preferably differing between amino acid numbers 117-130 and up to 4 amino acids located therein, most preferably with respect to amino acid numbers 117-130 and up to 2 amino acids located therein, wherein The amino acid sequence of the human protein is the sequence shown in SEQ ID NO: 1, or any functionally equivalent homologue thereof.

一実施形態において、本組換えα1−サブユニットと、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットとは、アミノ酸番号118および129の同一性、最も好ましくは突然変異Q118RおよびN129Dにおいて異なっており、ここにおいて、前記ヒトタンパク質のアミノ酸配列は、配列番号1に記載の配列、またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体である。 In one embodiment, the recombinant α1-subunit and the corresponding human Na + , K + ATPase α1-subunit are identical in amino acid numbers 118 and 129, most preferably in mutations Q118R and N129D. Wherein the amino acid sequence of the human protein is the sequence set forth in SEQ ID NO: 1, or any functionally equivalent homologue thereof.

本発明に係る組換えタンパク質は、高いウアバイン耐性を示し、好ましくは、前記タンパク質は、ウアバイン濃度が少なくとも10-7Mで、ウアバイン耐性である。より好ましくは、前記タンパク質は、ウアバイン濃度が少なくとも10-5Mで、最も好ましくは、少なくとも10-3Mで、ウアバイン耐性である。 The recombinant protein according to the invention exhibits high ouabain resistance, preferably the protein is ouabain resistant with a ouabain concentration of at least 10 −7 M. More preferably, the protein is ouabain resistant with a ouabain concentration of at least 10 −5 M, most preferably at least 10 −3 M.

本発明は、上記で定義した組換えNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットを利用可能にするものであって、さらに本発明は、前記タンパク質が、配列番号2のアミノ酸配列、またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体、好ましくは、配列番号23に記載の配列、またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体を含むことを特徴とする組換えNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットを利用可能にする。 The present invention makes available the α1-subunit of the recombinant Na + , K + ATPase defined above, and the present invention further provides that the protein comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, Α1 of recombinant Na + , K + ATPase, characterized in that it comprises any functionally equivalent homologues of, preferably the sequence set forth in SEQ ID NO: 23, or any functionally equivalent homologues thereof -Make subunits available.

本発明のその他の形態は、上記で定義したように、ヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットと少なくとも98%の相同性を有する組換えNa+,K+ATPアーゼタンパク質のα1−サブユニットをコードする核酸コンストラクトであり、特に、コードされたアミノ酸配列は、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットとは、配列番号1またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体の番号65〜133に対応するアミノ酸の間およびその中に位置するアミノ酸残基において異なる核酸コンストラクトである。本コンストラクトは、細胞中で発現されると、強心配糖体およびその他のNa+,K+ATPアーゼ阻害剤、特に、これらに限定されないが、ウアバイン、ジゴキシンおよびジギトキシン、プロシラリジンA、パリトキシンおよびコンバラトキシンのいずれか1種への高い耐性を付与する。 Another aspect of the invention is the α1-subunit of recombinant Na + , K + ATPase protein having at least 98% homology with the α1-subunit of human Na + , K + ATPase, as defined above. A nucleic acid construct encoding a subunit, in particular the encoded amino acid sequence is SEQ ID NO: 1 or any functionally equivalent homology thereof to the corresponding human Na + , K + ATPase α1-subunit Nucleic acid constructs that differ between and within amino acids corresponding to body numbers 65-133. The constructs, when expressed in cells, are cardiac glycosides and other Na + , K + ATPase inhibitors, particularly but not limited to ouabain, digoxin and digitoxin, prosilaridin A, palytoxin and construct. High resistance to any one of baratoxins.

本発明の一実施形態によれば、本核酸コンストラクトは、配列番号3に記載の配列、またはそれらの機能的に同等な相同体を含む。   According to one embodiment of the invention, the nucleic acid construct comprises the sequence set forth in SEQ ID NO: 3, or a functionally equivalent homologue thereof.

本発明はまた、上記で定義したような組換えウアバイン耐性Na+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットの新規の製造方法も利用可能にする。この方法において、ヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットのcDNAの5’末端は、アミノ酸レベルで対応するヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットに少なくとも98%相同な組換えタンパク質を生産するように改変され、前記改変は、配列番号1またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体のアミノ酸番号65〜133の間およびその中に位置するアミノ酸置換である。 The present invention also makes available a novel method for producing the α1-subunit of recombinant ouabain resistant Na + , K + ATPase as defined above. In this method, human Na +, K + 5 'end of the cDNA of α1- subunit of ATP-ase, the human Na + corresponding amino acid level, at least 98% homologous set to α1- subunit K + ATP-ase Modified to produce a replacement protein, said modification being an amino acid substitution located between and within amino acid numbers 65-133 of SEQ ID NO: 1 or any functionally equivalent homologue thereof.

本発明の方法の一実施形態によれば、ヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットのcDNAの5’末端は、コード配列中に少なくとも1つの部位特異的突然変異が導入されるように改変され、それによって、アミノ酸番号117〜130の間およびその中に含まれるアミノ酸に関する少なくとも1個のアミノ酸が置換され、前記ヒトタンパク質のアミノ酸配列は、配列番号1の配列またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体である。 According to one embodiment of the method of the present invention, the 5 ′ end of the cDNA of the α1-subunit of human Na + , K + ATPase is such that at least one site-specific mutation is introduced into the coding sequence. Wherein at least one amino acid is substituted between amino acids 117-130 and with respect to the amino acids contained therein, the amino acid sequence of said human protein is the sequence of SEQ ID NO: 1 or their functionally Any equivalent homologue.

本発明に係る方法のその他の実施形態によれば、ヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットのcDNAの5’末端は、タンパク質のアミノ酸配列に特定の変化が導入されるように改変され、前記変化は、コード配列中の最大10個の部位特異的突然変異からなり、それによって、アミノ酸番号117〜130の間およびその中に位置するアミノ酸が置換され、より好ましくは、アミノ酸番号117〜130の間およびその中に位置するアミノ酸が最大4個置換され、最も好ましくは、アミノ酸番号117〜130の間およびその中に位置するアミノ酸が最大2個置換され、前記ヒトタンパク質のアミノ酸配列は、配列番号1に記載の配列またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体である。 According to another embodiment of the method according to the invention, the 5 ′ end of the cDNA of the α1-subunit of human Na + , K + ATPase is modified so that a specific change is introduced into the amino acid sequence of the protein. Said change consists of up to 10 site-specific mutations in the coding sequence whereby amino acids located between and within amino acid numbers 117-130 are substituted, more preferably amino acid number 117 A maximum of 4 amino acids located between and within 130 are substituted, most preferably a maximum of 2 amino acids located between and within amino acid numbers 117 to 130 are substituted, the amino acid sequence of said human protein is The sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or any functionally equivalent homologue thereof.

本発明の方法の一実施形態において、本組換えα1−サブユニットは、それに対応するヒトNa+,K+ATPアーゼタンパク質のα1−サブユニットと、アミノ酸番号118および129(配列の番号付けは、配列番号1またはそれらの機能的に同等な相同体の対応するアミノ酸に従っている)、最も好ましくは置換Q118RおよびN129Dにおいて異なるように改変される。対応する配列は、配列番号23(タンパク質)および配列番号24(コード配列)として添付されている。 In one embodiment of the method of the invention, the recombinant α1-subunit comprises the corresponding α1-subunit of human Na + , K + ATPase protein and amino acid numbers 118 and 129 (sequence numbering is According to the corresponding amino acids of SEQ ID NO: 1 or their functionally equivalent homologues), most preferably modified differently in substitutions Q118R and N129D. The corresponding sequences are attached as SEQ ID NO 23 (protein) and SEQ ID NO 24 (coding sequence).

本発明の方法のその他の実施形態によれば、本組換えNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットは、細胞で発現された際に、少なくとも10-7Mのウアバインに対して耐性を付与する。好ましくは、本核酸コンストラクトは、少なくとも10-5、より好ましくは、少なくとも10-3Mのウアバインに対して耐性を付与する。 According to another embodiment of the method of the present invention, the α1-subunit of the recombinant Na + , K + ATPase is resistant to at least 10 −7 M ouabain when expressed in cells. Give. Preferably, the nucleic acid construct confers resistance to at least 10 −5 , more preferably at least 10 −3 M ouabain.

本発明はまた、本発明の組換えNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットが、その他の強心配糖体、および、その他のNa+,K+ATPアーゼ阻害剤、例えば、これらに限定されないが、ジゴキシンおよびジギトキシン、プロシラリジンA、パリトキシンおよびコンバラトキシンへの耐性を付与する方法に関する。 The present invention also provides that the α1-subunit of the recombinant Na + , K + ATPase of the present invention is limited to other cardiac glycosides and other Na + , K + ATPase inhibitors such as, but not limited to, Although not, it relates to a method of conferring resistance to digoxin and digitoxin, prosilaridin A, paritoxin and combaratoxin.

さらに本発明は、組換え強心配糖体耐性マーカー(例えば上記で定義したウアバイン耐性Na+,K+ATPアーゼのα1−サブユニット)が、インビトロでの遺伝子改変細胞の選択方法で用いられている遺伝子治療法における工程を利用可能にする。 Furthermore, in the present invention, a recombinant cardiac glycoside resistance marker (for example, ouabain-resistant Na + , α 1 -subunit of K + ATPase as defined above) is used in a method for selecting genetically modified cells in vitro. Make available the steps in gene therapy.

インビトロでの遺伝子改変細胞の選択方法は当業者周知である。通常、このような方法は、以下の工程を含んでもよい:第一に、細胞培養培地中で、安定な培養細胞系、または、ドナーまたは患者由来の初発のヒト細胞を増殖させること、である。第二に、天然もしくは合成の核酸または改変された核酸、またはそれらの類似体の形態での、遺伝子のトランスファー、すなわち遺伝情報のトランスファーを、電気的、化学または生物学的手段、例えばエレクトロポレーション、トランスフェクションまたはウイルス遺伝子トランスファー(導入)によって行うこと、である。しかしながら、これは、細胞分画でしか遺伝子トランスファーが起こらない。   Methods for selecting genetically modified cells in vitro are well known to those skilled in the art. Typically, such a method may comprise the following steps: first, growing a stable cultured cell line or initial human cells from a donor or patient in cell culture medium. . Second, the transfer of genes, ie the transfer of genetic information, in the form of natural or synthetic nucleic acids or modified nucleic acids, or analogs thereof, can be carried out by electrical, chemical or biological means such as electroporation. By transfection or viral gene transfer (introduction). However, this only occurs in gene transfer in the cell fraction.

従って、第三の工程として、分離(例えば化学的な選択)によって、結果生じた遺伝子改変細胞群を未改変細胞から単離する必要がある:また、トランスファーされた遺伝学的材料は、治療上活性な遺伝子を含むことに加えて、毒性物質への耐性を付与する選択可能な遺伝子、または、毒性濃度における医薬も含む。選択は、改変された、および、未改変の細胞の混合物を、毒性物質または物質の混合物に接触させることによって行われる。このような物質によって、未改変細胞において細胞死が誘導されるが、遺伝子改変細胞群では誘導されない。従って、選択後に、純粋な遺伝子改変細胞群が得られる。   Therefore, as a third step, the resulting genetically modified cell population must be isolated from unmodified cells by separation (eg, chemical selection): Also, the transferred genetic material is therapeutically In addition to containing active genes, it also includes selectable genes that confer resistance to toxic substances or drugs at toxic concentrations. The selection is performed by contacting a mixture of modified and unmodified cells with a toxic substance or mixture of substances. Such substances induce cell death in unmodified cells, but not in genetically modified cells. Thus, a pure genetically modified cell population is obtained after selection.

本発明によれば、毒性物質として、ウアバインのような強心配糖体が用いられ、トランスファーされる遺伝学的材料としては、本発明で開示されたウアバイン耐性を付与する組換えNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットをコードする核酸配列が挙げられる。 According to the present invention, a cardiac glycoside such as ouabain is used as a toxic substance, and the genetic material to be transferred includes recombinant Na + , K + imparting ouabain resistance disclosed in the present invention. Examples include a nucleic acid sequence encoding the α1-subunit of ATPase.

さらに、本発明は、毒性メカニズムの研究に用いられる方法における工程を利用可能にし、ここにおいて、インビトロまたはインビボでの研究のための方法に、組換え強心配糖体耐性マーカー(例えば、上記で定義したウアバイン耐性組換えNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニット)が用いられる。 Furthermore, the present invention makes available steps in the methods used for the study of toxicity mechanisms, where a method for in vitro or in vivo studies includes a recombinant cardiac glycoside resistance marker (eg as defined above). Ouabain resistant recombinant Na + , α 1 -subunit of K + ATPase).

インビトロでの毒性研究方法は当業者周知である。一般的に、このような方法は、例えば、細胞膜のイオンチャンネルに作用することによって、細胞質膜を通過する電気化学的な勾配とイオンの恒常性に影響を与える物質を用いた、細胞死の誘導に関する研究を含んでもよい。このような研究において、試験細胞を細胞培養で成長させ、細胞の様々な試験物質に対する反応を記録した。本発明によれば、試験細胞は、ウアバイン耐性組換えNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットコンストラクトを発現するように改変され、細胞の生存率と、細胞の化学シグナル伝達反応パターンにおける変化が記録される。 In vitro toxicity studies are well known to those skilled in the art. In general, such methods induce cell death, for example, by using substances that affect the ionostatic homeostasis and the electrochemical gradient across the cytoplasmic membrane by acting on ion channels in the cell membrane. May include research on In such studies, test cells were grown in cell culture and the responses of the cells to various test substances were recorded. According to the present invention, the test cells are modified to express the α1-subunit construct of ouabain resistant recombinant Na + , K + ATPase, and the changes in cell viability and cell chemical signaling response pattern Is recorded.

さらに、本発明は、ヒトNa+,K+ATPアーゼに直接的または間接的に影響を与える物質の薬理学的研究で用いるための、上記で定義したウアバイン耐性組換えNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットを利用可能にする。 Furthermore, the present invention provides a ouabain resistant recombinant Na + , K + ATPase as defined above for use in pharmacological studies of substances that directly or indirectly affect human Na + , K + ATPase. Of the α1-subunit.

当業者であれば、様々な薬理学的な研究のための方法は既知であり、文献や、本発明の説明および実施例で開示された情報に基づきこのような方法を改変することができる。一般的に、このような研究は、化学的な刺激または遺伝子トランスファーによる細胞の代謝における変化の誘導を含む。このような方法の一例において、以下の工程が含まれる;第一に、試験細胞を細胞培養で成長させること、および、試験物質または遺伝子操作に対する細胞の反応を記録すること。本発明によれば、上記細胞は、ウアバイン耐性組換えNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットコンストラクトを発現するように改変され、細胞の機能のパターンおける変化が記録される。薬理学的な研究はまた、インビボで行なわれうる。 A person skilled in the art knows methods for various pharmacological studies and can modify such methods based on the literature and the information disclosed in the description and examples of the present invention. In general, such studies involve induction of changes in cellular metabolism by chemical stimulation or gene transfer. An example of such a method includes the following steps: first, growing the test cell in cell culture, and recording the response of the cell to the test substance or genetic manipulation. According to the present invention, the cells are modified to express the α1-subunit construct of ouabain-resistant recombinant Na + , K + ATPase, and changes in the pattern of cell function are recorded. Pharmacological studies can also be performed in vivo.

本発明はまた、上記で定義した核酸コンストラクト、またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体を包含し、ここにおいて、前記コンストラクトは、遺伝子トランスファーベクターの機能的な部分を形成する。このようなトランスファーベクターは、好ましくはプラスミド、ウイルスベクター、またはそれらのあらゆるハイブリッドコンストラクトである。   The invention also encompasses the nucleic acid constructs defined above, or any functionally equivalent homologue thereof, wherein the construct forms a functional part of a gene transfer vector. Such transfer vectors are preferably plasmids, viral vectors, or any hybrid constructs thereof.

さらに、本発明の特定の実施形態は、上記で定義したこのような核酸コンストラクト、またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体を含む、遺伝子改変された、天然の、部分的または完全に合成の細胞である。好ましくは前記細胞は、真核細胞、または、ヒトキメラ細胞であり、最も好ましくはヒト細胞である。   Furthermore, certain embodiments of the invention include genetically modified, natural, partially or fully synthetic, including such nucleic acid constructs as defined above, or any functionally equivalent homologue thereof. It is a cell. Preferably the cell is a eukaryotic cell or a human chimeric cell, most preferably a human cell.

さらに、本発明の特定の実施形態は、キャリアー(例えばエキソゾームおよびリポソーム)、またはそれらの機能的な同等物によってトランスファーされた、ウアバイン耐性組換えNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットを発現する細胞である。 Furthermore, certain embodiments of the present invention express the α1-subunit of ouabain resistant recombinant Na + , K + ATPase transferred by carriers (eg, exosomes and liposomes), or functional equivalents thereof. Cell.

以下の非限定的な実施例によって、本発明をさらに説明する。   The invention is further illustrated by the following non-limiting examples.

1.材料および方法
1.1 コンストラクトおよびプラスミド
野生型ラットNa+,K+ATPアーゼα1をコードするプラスミド(pCMVOuab’)を、ファーミンジェン(Pharmingen,サンディエゴ,カリフォルニア州)から購入した。ヒトNa+,K+ATPアーゼα1のcDNAを、プラスミド(phNKAa1)として、J.B.Lingrelに提供してもらった(Dept Mol Gene, Biochem and Microbiol,Univ Cincinnati College of Medicine,シンシナティ,オハイオ州)。部位特異的変異誘発によって、pCMVOuabr中のL−799をシステインに突然変異させ、OuaRと命名した(Aints等,Human Gene Therapy,13:969〜977,2002年)。pEGFP−OuaR(pEGFPR)は、pCMV−OuaRからのApaI−XbaIフラグメントを、pEGFP−C3のApaI部位とXbaI部位との間に挿入することによって作製された(クロンテック(Clontech),パロアルト,カリフォルニア州)。pEGFP−hNKAα1プラスミド(pEGFPH)を、phNKAα1からのNcoI(充填)−XbaIフラグメントを、pEGFP−C1(クロンテック,パロアルト,カリフォルニア州)中のSmaIとXbaIとの間に挿入することによって作製した。いずれの場合も、挿入されたタンパク質とEGFPとの間で、フレーム内融合していた。pEGFP−hNKAα1−PX(H3R)キメラ融合遺伝子を、ヌクレオチド配列PfuMI−XbaIを、pEGFP−OuaRの相同フラグメントで置換することによって作製した。pEGFP−hNKAa1−PV(H3R4H)およびpEGFP−hNKAa1−VX(H4R)キメラ融合遺伝子を、ヌクレオチド配列PfuMI−PpuMI、および、PpuMI−XbaIを、それぞれpEGFP−OuaRの相同フラグメントで置換することによって作製した。Na+,K+ATPアーゼα1の5’末端においてキメラを作製するため、OuaRのセグメントを以下のプライマーで増幅した:
GGAACCTCAAAACGATAATCTGTACCTCGGGGTCGTGC(フォワード)(配列番号4)、
TCATCACGGGTGTGGCTGTGTTCCTGGGGGTGTCTT(フォワード)(配列番号5)、
AAGACACACCCAGGAACACAGCCACACCCGTGATGAGG(リバース)(配列番号6)、
AGCACCACACCCAGGTACAGATCATCATTTGGTGGTTCC(リバース)(配列番号7)、および、
GGCAAGCTTGTTATCTAGA(リバース)(配列番号8)。
1. Materials and methods
1.1 Constructs and Plasmids Plasmid (pCMVOuab ′) encoding wild type rat Na + , K + ATPase α1 was purchased from Pharmingen (Pharmingen, San Diego, Calif.). The cDNA of human Na + , K + ATPase α1 was used as a plasmid (phNKAa1) in J. B. Provided to Lingrel (Dept Mol Gene, Biochem and Microbiol, Univ Cincinnati College of Medicine, Cincinnati, Ohio). L-799 in pCMVOuabr was mutated to cysteine by site-directed mutagenesis and named OuaR (Aints et al., Human Gene Therapy, 13: 969-977, 2002). pEGFP-OuaR (pEGGFPR) was created by inserting the ApaI-XbaI fragment from pCMV-OuaR between the ApaI and XbaI sites of pEGFP-C3 (Clontech, Palo Alto, CA). . The pEGFP-hNKAα1 plasmid (pEGFPH) was generated by inserting the NcoI (packed) -XbaI fragment from phNKAα1 between SmaI and XbaI in pEGFP-C1 (Clontech, Palo Alto, Calif.). In both cases, there was an in-frame fusion between the inserted protein and EGFP. The pEGFP-hNKAα1-PX (H3R) chimeric fusion gene was generated by replacing the nucleotide sequence PfuMI-XbaI with a homologous fragment of pEGFP-OuaR. pEGFP-hNKAa1-PV (H3R4H) and pEGFP-hNKAa1-VX (H4R) chimeric fusion genes were generated by replacing the nucleotide sequences PfuMI-PpuMI and PpuMI-XbaI with homologous fragments of pEGFP-OuaR, respectively. To create a chimera at the 5 ′ end of Na + , K + ATPase α1, the segment of OuaR was amplified with the following primers:
GGAACCTCAAAAACGATATCTGTACCTCGGGGGTCGC (forward) (SEQ ID NO: 4),
TCATCACGGGTGTGGCTGGTTCCCTGGGGGGTTCTT (forward) (SEQ ID NO: 5),
AAGACACACCCAGGAACACAGCCACACCCGTGATGGAGG (reverse) (SEQ ID NO: 6),
AGCACCACACCCAGGTACACATCATCATTTTGGTGGTTCC (reverse) (SEQ ID NO: 7), and
GGCAAGCTTTTATCTAGA (reverse) (SEQ ID NO: 8).

pEGFPHのセグメントを以下のプライマーで増幅した:
GGAACCACCAAATGATGATCTGTACCTGGGTGTGGTGCT(フォワード)(配列番号9)、
CCTCATCACGGGTGTGGCTGTGTTCCTGGGTGTGTCTT(フォワード)(配列番号10)、
GCACGACCCCGAGGTACAGATTATCGTTTTGAGGTTCC(フォワード)(配列番号−11)、
AAGACACCCCCAGGAACACAGCCACACCCGTGATGA(リバース)(配列番号12)、および、
GCGAAGCTTGACGGGGGGCTAATAGTAGGT(リバース)(配列番号13)。
The pEGGFPH segment was amplified with the following primers:
GGAACCACCAAATGATGATCTGTACCTGGGTGGTGTGCT (forward) (SEQ ID NO: 9),
CCTCATCACGGGTGTGGCTGTGTCTCTGGGTGGTTCTT (forward) (SEQ ID NO: 10),
GCACGACCCCGAGGTACAGATTATCGTTTTGAGGTTCC (forward) (SEQ ID NO: 11),
AAGACACCCCCCAGGAACACAGCCACACCCGTGATGA (reverse) (SEQ ID NO: 12), and
GCGAAGCTTGACGGGGGGCTATAATATAGTAG (reverse) (SEQ ID NO: 13).

以下のプライマー:
CGGGATCACTCTCGGCATGGAC(フォワード)(配列番号14)
が両方のコンストラクトに用いられた。交差点は、遺伝子の5’末端から390bpおよび900bpの位置であった。PCRでクローニングされたキメラコンストラクトは、以下の通りである:H1R、R1H、R1H4R、R1H3R、R1H3R4H、H1R2H3R、H1R2H3R4H、H1R2H4R、R1H2R。
The following primers:
CGGGATCACTCTCGGGCATGGAC (forward) (SEQ ID NO: 14)
Was used for both constructs. The intersections were 390 bp and 900 bp from the 5 ′ end of the gene. The chimeric constructs cloned by PCR are as follows: H1R, R1H, R1H4R, R1H3R, R1H3R4H, H1R2H3R, H1R2H3R4H, H1R2H4R, R1H2R.

H=ヒト、R =ラット、1=第一の交差点まで、2=第二の交差点まで、3=PfuMI制限部位の後、4=PpuMI制限部位の後。PCR産物をゲルで精製し、TOPOベクター(インビトロジェン)にクローニングし、ワンショット(One−Shot)E.coli(インビトロジェン)の形質転換によって、製造元が提供したプロトコールに従って増幅した。これら細菌から、キアプレップ・ミニプレップ(Quiaprep miniprep)(キアゲン(Quiagen))を用いて、製造元により供給されたプロトコールに従ってプラスミドを精製した。PCRコンストラクトをプラスミドのHindIII部位から切り出し、ゲルで精製した。このフラグメントを、EGFP−C1またはEGFP−C3プラスミド(クロンテック,パロアルト,カリフォルニア州)中のHindIII部位に挿入し、EGFPとフレーム内で融合させた。ラット遺伝子配列の5’末端を有する全てのコンストラクトをEGFP−C3プラスミドに挿入し、ヒト配列の5’末端を有するコンストラクトをEGFP−C1プラスミドに挿入した。これらのプラスミドをワンショットE.coli(インビトロジェン)で増幅し、キアプレップ・ミニプレップ(キアゲン)を用いて精製した。コンストラクトを制限酵素マッピングと部分的な配列解析によって確認した。   H = human, R = rat, 1 = to first intersection, 2 = to second intersection, 3 = after PfuMI restriction site, 4 = after PpuMI restriction site. The PCR product was purified on a gel, cloned into a TOPO vector (Invitrogen), and One-Shot E. coli. Amplified by transformation of E. coli (Invitrogen) according to the protocol provided by the manufacturer. From these bacteria, plasmids were purified using Qiaprep miniprep (Qiagen) according to the protocol supplied by the manufacturer. The PCR construct was excised from the HindIII site of the plasmid and purified on a gel. This fragment was inserted into the HindIII site in the EGFP-C1 or EGFP-C3 plasmid (Clontech, Palo Alto, Calif.) And fused in-frame with EGFP. All constructs having the 5 'end of the rat gene sequence were inserted into the EGFP-C3 plasmid, and constructs having the 5' end of the human sequence were inserted into the EGFP-C1 plasmid. These plasmids were transformed into one shot E. coli. Amplified with E. coli (Invitrogen) and purified using Qiaprep Miniprep (Qiagen). The construct was confirmed by restriction enzyme mapping and partial sequence analysis.

1.2 トランスフェクションおよびウアバイン毒性分析
HeLa細胞(ATCC,マナサス,バージニア州)を、10%の熱で不活性化したウシ胎仔血清(FBS)を含むDMEMグルタマックス(Glutamax)で培養した。トランスフェクションのために、フージーン(Fugene)6 試薬(ロシュ・ベーリンガー・マンハイム(Roche Boehringer Mannheim),ドイツ)を、製造元の説明に従って用いた。簡単に言えば、細胞培養培地(100μl)中で、プラスミドDNA(105個の細胞あたり2μg)と試薬(5μl)とを混合し、15分間インキュベートした後、細胞に加えた。24時間後に、ウアバインを最終濃度が10μMになるように各ウェルに加えた。24時間インキュベートした後に、細胞の生存率 を記録した。
1.2 Transfection and ouabain toxicity analysis HeLa cells (ATCC, Manassas, VA) were cultured in DMEM glutamax (Glutamax) containing fetal bovine serum (FBS) inactivated with 10% heat. For transfection, Fugene 6 reagent (Roche Boehringer Mannheim, Germany) was used according to the manufacturer's instructions. Briefly, plasmid DNA (2 μg per 10 5 cells) and reagent (5 μl) were mixed in cell culture medium (100 μl), incubated for 15 minutes and then added to the cells. After 24 hours, ouabain was added to each well to a final concentration of 10 μM. After 24 hours of incubation, cell viability was recorded.

上述のように、COS−7細胞(ATCC,マナサス,バージニア州)を培養し、トランスフェクトした。10μMウアバイン中で48時間インキュベートした後に、細胞を、PBS(ギブコ(Gibco))中で2回洗浄し、0.025%ブタトリプシンを含む塩類溶液(シグマ(Sigma))で15分間インキュベートした。FBS添加によりトリプシンを不活性化した。10μMウアバイン中で細胞を再びインキュベートした。48時間インキュベートした後、細胞の生存率を記録した。   COS-7 cells (ATCC, Manassas, VA) were cultured and transfected as described above. After 48 hours incubation in 10 μM ouabain, the cells were washed twice in PBS (Gibco) and incubated with saline solution (Sigma) containing 0.025% porcine trypsin for 15 minutes. Trypsin was inactivated by addition of FBS. Cells were reincubated in 10 μM ouabain. After 48 hours of incubation, cell viability was recorded.

2.結果
2.1 細胞内での局在
トランスフェクションプロセスと突然変異タンパク質の細胞内での局在をモニターするために、EGFP−キメラヒト/ラットNa+,K+ATPアーゼα1融合遺伝子を構築した。COS−7およびHeLa細胞の、pEGFP−キメラ融合遺伝子でのトランスフェクションにより、融合タンパク質の細胞膜への局在が起こった。トランスフェクション実験におけるポジティブコントロールとして、pEGFPRを用いた。pEGFPH発現は、COS−7細胞にウアバイン耐性を付与しなかった。その上、pEGFPHのトランスフェクションによってHeLaで天然に発現されたヒトNa+,K+ATPアーゼα1遺伝子の過剰発現は、ウアバイン感受性に影響を与えなかった。コントロール、pEGFPR、pEGFPH、同様に、キメラEGFP融合タンパク質は、細胞膜に局在しており、GFP蛍光で検出することができた。Na+,K+ATPアーゼα1発現の翻訳後調節は、その同起源のβサブユニットのレベルによって制御される。トランスフェクトされた細胞において、プラスミドによってコードされたタンパク質は、βサブユニットに関して内因性αサブユニットと競合し、アセンブルされていないα−サブユニットは迅速に分解する(ShanbakyおよびPressley,Biochem.Cell Biol.,1995年,73:261〜268)。
2. result
2.1 Intracellular localization To monitor the transfection process and the localization of the mutant protein in the cell, an EGFP-chimeric human / rat Na + , K + ATPase α1 fusion gene was constructed. Transfection of COS-7 and HeLa cells with the pEGFP-chimeric fusion gene resulted in localization of the fusion protein to the cell membrane. PEGFPR was used as a positive control in transfection experiments. pEGGFPH expression did not confer ouabain resistance to COS-7 cells. Moreover, overexpression of the human Na + , K + ATPase α1 gene naturally expressed in HeLa by transfection with pEGGFPH did not affect ouabain sensitivity. Similarly to the control, pEGFPPR, pEGFPH, the chimeric EGFP fusion protein was localized in the cell membrane and could be detected by GFP fluorescence. Post-translational regulation of Na + , K + ATPase α1 expression is controlled by the level of its cognate β subunit. In transfected cells, the protein encoded by the plasmid competes with the endogenous α subunit for the β subunit, and the unassembled α-subunit degrades rapidly (Shanbaky and Pressley, Biochem. Cell Biol , 1995, 73: 261-268).

2.2 ウアバイン感受性
トランスフェクトされたキメラcDNAのウアバイン毒性に対する感受性をインビトロで測定した。10μMウアバインは、野生型HeLaおよびCOS−7の細胞死を誘導するが、ラットOuaRコンストラクトは、ウアバイン耐性を付与し、この α1−サブユニットを発現するHeLaおよびCOS−7を生存させる。ウアバインで24時間インキュベートした後に、トランスフェクトされたHeLa細胞の生存率を記録した。48時間インキュベートした後に、トランスフェクトされたCOS−7細胞の生存率を記録し、その後、トリプシン処理し、10μMウアバインとさらに48時間接触させた。ラット配列のキメラcDNAの5’末端を有するキメラcDNAでトランスフェクトされた細胞は、10μMウアバインに対して耐性であったが、ヒト配列の5’末端を有するコンストラクトでトランスフェクトされた細胞は、cDNAの残りの部分の構成に関わらず、ウアバインで誘導された細胞死によって死滅した(図1)。ポジティブコントロール(pEGFPR)は、トランスフェクトされた細胞へ耐性を付与したが、ネガティブコントロール(pEGFPH)および未導入の細胞は、ウアバインと摂取させることによって除去された。それゆえに、10μMウアバイン耐性の表現型に重要なアミノ酸は、キメラα1−サブユニットのアミノ末端内に、より正確には最初の129のアミノ酸内に位置する。ウアバイン結合部位は、細胞外表面上の膜に近接していると推測される。従って、本発明者は、H1−H2ジャンクション内、および、その端にあるアミノ酸は、ラット−ヒトキメラα1−サブユニットタンパク質の、10μMウアバイン耐性の表現型に関して特定の重要性があると考えている。
2.2 Sensitivity to ouabain The sensitivity of the transfected chimeric cDNA to ouabain toxicity was measured in vitro. 10 μM ouabain induces cell death of wild-type HeLa and COS-7, whereas rat OuaR constructs confer ouabain resistance and survive HeLa and COS-7 expressing this α1-subunit. The viability of the transfected HeLa cells was recorded after 24 hours incubation with ouabain. After 48 hours of incubation, the viability of the transfected COS-7 cells was recorded, then trypsinized and contacted with 10 μM ouabain for an additional 48 hours. Cells transfected with the chimeric cDNA having the 5 ′ end of the rat sequence chimeric cDNA were resistant to 10 μM ouabain, whereas cells transfected with the construct having the 5 ′ end of the human sequence were It was killed by ouabain-induced cell death, regardless of the rest of the composition (Fig. 1). The positive control (pEGGFPR) conferred resistance to the transfected cells, while the negative control (pEGGFPH) and unintroduced cells were removed by ingestion with ouabain. Therefore, the amino acids important for the 10 μM ouabain resistant phenotype are located within the amino terminus of the chimeric α1-subunit, more precisely within the first 129 amino acids. The ouabain binding site is presumed to be close to the membrane on the extracellular surface. Thus, the inventor believes that the amino acids within and at the end of the H1-H2 junction are of particular importance with respect to the 10 μM ouabain resistant phenotype of the rat-human chimeric α1-subunit protein.

優先権を主張した年に追加された実験部分
3.材料および方法
3.1 部位特異的変異誘発
pEGFPHを、テンプレートとして用いて、H−Q118R、H−Q118R;A119S、H−Q126P;N129D、H−N129Dを作製した。以下のプライマーを用いて、オーバーラップするセグメントを作製し、それらを連結させ、PCRによって増幅した;
TTGTTTCTTGGCTTATAGTATCCGAGCTGCTACAGAAGAGGAACCT(Q118Rフォワード)(配列番号15)、
AGGTTCCTCTTCTGTAGCAGCTCGGATACTATAAGCCAAGAAACAA(Q118Rリバース)(配列番号16)、
TTGTTTCTTGGCTTATAGTATCCGATCAGCTACAGAAGAGGAACCT(Q118R;A119Sフォワード)(配列番号17)、
AGGTTCCTCTTCTGTAGCTGATCGGATACTATAAGCCAAGAAACAA(Q118R;A119Sリバース)(配列番号18)、
AGAAGAGGAACCTCCAAACGATGATCTGTACCTGGG(Q126P;N129Dフォワード)(配列番号19)、
CCCAGGTACAGATCATCGTTTGGAGGTTCCTCTTCT(Q126P;N129Dリバース)(配列番号20)、
AGAAGAGGAACCTCAAAACGATGATCTGTACCTGGG(N129Dフォワード)(配列番号21)、
CCCAGGTACAGATCATCGTTTTGAGGTTCCTCTTCT(N129Dリバース)(配列番号22)。
Experimental part added in the year that claimed priority
3. Materials and methods
3.1 Site-directed mutagenesis pEGGFPH was used as a template to make H-Q118R, H-Q118R; A119S, H-Q126P; N129D, H-N129D. The following primers were used to create overlapping segments that were ligated and amplified by PCR;
TTGTTTCTTGGCTTATAGTATCGAGCTGTCTACAGAAGAGGAACCT (Q118R forward) (SEQ ID NO: 15),
AGGTTCCCTCTTCTGTAGCAGCTCCGATACTATAAGCCAAGAAACAA (Q118R reverse) (SEQ ID NO: 16),
TTGTTTCTTGGCTTATAGATCCGATCAGCTACCAGAGAAGGAACCT (Q118R; A119S forward) (SEQ ID NO: 17),
AGGTTCCCTCTTCTGTAGCTGATCGGATACTATAAGCCAAGAAAAAA (Q118R; A119S reverse) (SEQ ID NO: 18),
AGAAGAGGAACCTCCAAACGATGATCTGTACCTGGGG (Q126P; N129D forward) (SEQ ID NO: 19),
CCCAGGTACAGATCATCGTTTGGAGGTTCCCTCTCT (Q126P; N129D reverse) (SEQ ID NO: 20),
AGAAGAGGAACCTCAAAACGATGATCTGTACCTGGGG (N129D forward) (SEQ ID NO: 21),
CCCAGGTACAGATCATCGTTTTGAGGTTCCCTCTCT (N129D reverse) (SEQ ID NO: 22).

上記の1または2個のアミノ酸置換をコードするcDNAを、テンプレートとして用いて、H(Q118R;A119S;Q126P;N129D)、H(Q118R;Q126P;N129D)、H(Q118R;N129D)およびH(Q118R;A119S;N129D)を作製し、再度、上記のプライマーを用いた。これらのコンストラクトを、キメラcDNAに関して説明したように、TOPOベクター(インビトロジェン)にクローニングした。これらクローンのAccIで切り出されたフラグメント(突然変異領域を含む)を、AccIで切断したpEGFPHに挿入し、置換した。最終的なcDNAは以下の通り;pEGFPH−Q118R;A119S;Q126P;N129D、pEGFPH−Q118R;Q126P;N129D、pEGFPH−Q118R;N129D、pEGFPH−Q118R;A119S;N129D pEGFPH−Q118R pEGFPH−Q118R;A119S pEGFPH−Q126P;N129D pEGFPH−N129D。これらのコンストラクトは、キメラcDNAに関して説明したように、形質転換によって増幅して製造された。制限酵素マッピングと部分的な配列解析により、突然変異したcDNAを確認した。   Using the cDNA encoding one or two amino acid substitutions described above as a template, H (Q118R; A119S; Q126P; N129D), H (Q118R; Q126P; N129D), H (Q118R; N129D) and H (Q118R) A119S; N129D) and the above primers were used again. These constructs were cloned into a TOPO vector (Invitrogen) as described for the chimeric cDNA. AccI excised fragments (including the mutated region) of these clones were inserted into and replaced by pEGFPH cut with AccI. The final cDNA is as follows; pEGGFPH-Q118R; A119S; Q126P; N129D, pEGGFPH-Q118R; Q126P; N129D, pEGGFPH-Q118R; N129D, pEGGFP-Q118R; A119S; Q126P; N129D pEGGFPH-N129D. These constructs were produced by amplification as described for the chimeric cDNA. Mutated cDNA was confirmed by restriction enzyme mapping and partial sequence analysis.

3.2 細胞系
ヒト上皮ガンHeLa(ATCC,マナサス,バージニア州,米国)、フェニックス(Phoenix)GP(リンパ芽球C1R−sB7)は、Dept. of Molecular Pharmacology,Stanford University Medical Center(スタンフォード,カリフォルニア州,米国)のG.Nolan博士の許可のもとにATCCから得て、GaLVエンベロープを有するマウスレトロウイルス生産細胞系PG13を、ダルベッコ改変最小必須培地(DMEM)グルタマックス−1と、10%の熱で不活性化されたウシ胎仔血清(ギブコ)中で培養した。増殖するために、細胞をPBS(ギブコ)で2回洗浄し、0.025%ブタトリプシンを含む塩類溶液(シグマ)中で約5分間インキュベートした。FBSの添加によってトリプシンを不活性化した。
3.2 Cell line human epithelial cancer HeLa (ATCC, Manassas, VA, USA), Phoenix GP (lymphoblast C1R-sB7) are available from Dept. of Molecular Pharmacology, Stanford University Medical Center (Stanford, California, USA). The mouse retrovirus-producing cell line PG13 with GaLV envelope, obtained from ATCC with permission of Dr. Nolan, was inactivated with Dulbecco's modified minimal essential medium (DMEM) glutamax-1 and 10% heat. Cultured in fetal bovine serum (Gibco). To grow, cells were washed twice with PBS (Gibco) and incubated for about 5 minutes in saline (Sigma) containing 0.025% porcine trypsin. Trypsin was inactivated by addition of FBS.

3.3 DNAトランスフェクションおよびウアバイン毒性分析
トランスフェクションのために、フージーン6試薬(ロシュ・ベーリンガー・マンハイム,ドイツ)を、製造元の説明書に従って用いた。簡単に言えば、体積100μlの細胞培養培地 DMEMグルタマックス中で、プラスミドDNA(105個の細胞あたり2μg)と試薬(5μl)とを混合し、15分間インキュベートした後に、細胞に加えた。ウアバイン(シグマ,セントルイス,ミズーリ州,米国)を、10mMのストック溶液として、DMEMに溶解させた。選択実験には、10〜500μMが用いられた。トランスフェクションの24時間後に、ウアバインを細胞に加えた。トランスフェクションの48時間後に、細胞をトリプシン処理し、ウアバイン非含有培地にトランスファーした。WST−1細胞増殖試薬(ロシュ)を製造元の説明書に従って用いて、細胞の生存を分光光度法によって定量した。
3.3 DNA transfection and ouabain toxicity analysis For transfection, Fugene 6 reagent (Roche Boehringer Mannheim, Germany) was used according to the manufacturer's instructions. Briefly, plasmid DNA (2 μg per 10 5 cells) and reagent (5 μl) were mixed in a 100 μl volume of cell culture medium DMEM glutamax, incubated for 15 minutes and then added to the cells. Uabain (Sigma, St. Louis, MO, USA) was dissolved in DMEM as a 10 mM stock solution. For selection experiments, 10-500 μM was used. Ouabain was added to the cells 24 hours after transfection. Forty-eight hours after transfection, cells were trypsinized and transferred to ouabain-free medium. Cell viability was quantified spectrophotometrically using WST-1 cell proliferation reagent (Roche) according to the manufacturer's instructions.

3.4 レトロウイルスベクターコンストラクト
マルチクローニング部位を含むpMP71−EGFPからの700bpのNheI;XhoI3’−LTRフラグメントを、SF91MCSにおけるXbaI部位に挿入することによって、pMP91MCSを作製した。レトロウイルスベクターpMP91−H(Q118R;N129D)を、HindIIIとSalIで切断したベクターpMP91MCS、pGC1−H(Q118R;N129D)のHindIII;BglIIフラグメント、および、pGC3−R1stHからのBglII;SalIフラグメント(PCRで停止コドンの下流に導入されたHindIII部位を含む)の3点DNAライゲーションとして作製した。
NheI of 700bp from pMP71-EGFP containing 3.4 retroviral vector construct multiple cloning site; the XhoI3'-LTR fragment, by insertion into XbaI site in SF91 MCS, to prepare a pMP91 MCS. Retrovirus vector pMP91-H (Q118R; N129D) cut with HindIII and SalI, vector pMP91 MCS , pGC1-H (Q118R; N129D) HindIII; BglII fragment, and BglII from pGC3-R1 st H; SalI fragment It was prepared as a three-point DNA ligation (including a HindIII site introduced downstream of the stop codon by PCR).

3.5 ウイルス上清の製造
一時的なフェニックスGPのトランスフェクションによって、組換えレトロウイルスベクターを製造した。6−ウェルプレート中100000個の濃度で細胞をプレーティングした。次の日、フージーン6試薬を上記のプロトコールに従って用いて、細胞を、ベクタープラスミド(3.75μg)およびpMDG(0.75μg)(D.Trono,Dept of Genetics and microbiology,University of Geneva,Geneva,Switzerland提供,水疱性口内炎ウイルス糖タンパク質(VSV−G)をコードする)でトランスフェクトした。トランスフェクションの48時間後に、上清を回収し、ろ過し、アリコートにして−70℃で凍結した。VSV−G偽型レトロウイルスベクターを用いて、PG13GALV−偽型生産細胞プールを製造した。PG13細胞を、6−ウェルプレート中に約23000個でプレーティングし、VSV−G(1ml)を用いて導入した。ポリブレンを、濃度4〜8μg/mlで用いた。6日間連続して、6回の導入を行った。生産細胞プールを拡張し、これを用いて上清を製造した。上清を回収し、0.45μmのフィルターでろ過し、凍結した。
3.5 Production of virus supernatant Recombinant retroviral vectors were produced by transient transfection of Phoenix GP. Cells were plated at a concentration of 100,000 in a 6-well plate. The next day, Fugene 6 reagent was used according to the protocol described above, and the cells were transformed into vector plasmid (3.75 μg) and pMDG (0.75 μg) (D. Trono, Dept of Genetics and microbiology, University of Geneva, Geneva, Switzerland). Provided, encoding vesicular stomatitis virus glycoprotein (VSV-G)). Forty-eight hours after transfection, the supernatant was collected, filtered, aliquoted and frozen at -70 ° C. A PG13GALV-pseudoproduction cell pool was produced using VSV-G pseudoretroviral vector. PG13 cells were plated at approximately 23000 cells in 6-well plates and introduced using VSV-G (1 ml). Polybrene was used at a concentration of 4-8 μg / ml. Introducing 6 times for 6 consecutive days. The production cell pool was expanded and used to produce the supernatant. The supernatant was collected, filtered through a 0.45 μm filter and frozen.

3.6 HeLaの導入と選択
HeLaを、6−ウェルプレートに密度105/ウェルで播いた。PG13生産細胞プール(約5000TU/ml)から回収された、凍結pMP91−H(Q118R;N129D)の上清(200μl)を37℃に温め、上記細胞に加えた。また、8μg/mlのポリブレンを加えた。導入の24時間後に、ウアバインを、濃度10μMで、この培養液に加えた。ウアバイン選択の48時間後に、細胞をPBSで2回洗浄した。次に、導入され、選択された細胞を、ウアバイン非含有培地で増殖させた。
3.6 HeLa Introduction and Selection HeLa was seeded in 6-well plates at a density of 10 5 / well. The supernatant (200 μl) of frozen pMP91-H (Q118R; N129D) recovered from the PG13 producing cell pool (about 5000 TU / ml) was warmed to 37 ° C. and added to the cells. 8 μg / ml polybrene was added. 24 hours after introduction, ouabain was added to the culture at a concentration of 10 μM. After 48 hours of ouabain selection, cells were washed twice with PBS. The introduced and selected cells were then grown in ouabain-free medium.

4.結果
4.1 ヒトタンパク質の操作されたウアバイン耐性
本発明者は、キメララット−ヒトNa+,K+ATPアーゼα1の、cDNAのウアバイン耐性の増加に関与する重要なアミノ酸を決定することを計画した。ウアバイン結合部位は、細胞外表面上の膜に近接していると推測される。それゆえに、本発明者は、H1−H2ジャンクション内の、および、それに隣接するアミノ酸が、10μMウアバイン耐性の表現型に関する特定の重要性を有する可能性があると仮定した。H1−H2ジャンクション(位置番号118〜129,ヒトアミノ酸配列)内の4つの位置が、ヒトのα1−サブユニット配列とラットのα1−サブユニット配列で異なるため、本発明者は、これらの位置(Q118、A119、Q126、およびN129)が、キメララット−ヒトNa+,K+ATPアーゼα1のcDNAのウアバイン耐性に重要であると推測した。ヒトcDNAにおいて、これらの位置のアミノ酸を、ヒトからラットに、Q118R、A119S、Q126P、N129Dのように置換することによって、これらのうちどれが、組換えヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットの、10μMウアバインに対する耐性を増加させるのに必要であり、かつ十分であるかを評価することができる。アミノ酸置換を、PCR技術を用いた部位特異的変異誘発によって作製した。突然変異遺伝子は、以下の通り:H−Q118R;A119S;Q126P;N129D、H−Q118R;A119S;Q126P、H−Q118R;A119S、H−Q126P;N129D、H−Q118R;N129D、H−Q118R、および、H−N129D。キメラcDNAで説明した方法を用いる、突然変異ヒトcDNAを、GC1プラスミド中でEGFPとフレーム内で融合させた。
4). result
4.1 Engineered ouabain resistance of human proteins We planned to determine the key amino acids involved in increasing the ouabain resistance of the cDNA of chimeric rat-human Na + , K + ATPase α1. The ouabain binding site is presumed to be close to the membrane on the extracellular surface. The inventor therefore hypothesized that amino acids in and adjacent to the H1-H2 junction may have particular importance for the 10 μM ouabain resistant phenotype. Since the four positions in the H1-H2 junction (positions 118-129, human amino acid sequence) differ between the human α1-subunit sequence and the rat α1-subunit sequence, the present inventors Q118, A119, Q126, and N129) were speculated to be important for the ouabain resistance of the chimeric rat-human Na + , K + ATPase α1 cDNA. In human cDNA, by substituting the amino acids at these positions from human to rat, such as Q118R, A119S, Q126P, N129D, which of these are α1- of recombinant human Na + , K + ATPase It can be assessed whether it is necessary and sufficient to increase the resistance of a subunit to 10 μM ouabain. Amino acid substitutions were made by site-directed mutagenesis using PCR technology. The mutated genes are as follows: H-Q118R; A119S; Q126P; N129D, H-Q118R; A119S; Q126P, H-Q118R; A119S, H-Q126P; N129D, H-Q118R; N129D, H-Q118R, and , H-N129D. Mutant human cDNA was fused in frame with EGFP in the GC1 plasmid using the method described for the chimeric cDNA.

4.2 ヒト細胞系のトランスフェクションおよび選択
HeLa細胞を、EGFP突然変異ヒトcDNAを有するプラスミドでトランスフェクトし、続いて、トランスフェクションの24時間後に、10μMウアバイン中で24時間インキュベートした。突然変異遺伝子H−Q118R;A119S;Q126P;N129D,H−Q118R;A119S;Q126P、および、H−Q118R;N129Dは、ウアバイン耐性を付与したが、H−Q118R;A119S、H−Q126P;N129D、H−Q118R、および、H−N129Dは、耐性が付与されなかった。結論として、ヒトNa+,K+ATPアーゼα1の10μMウアバイン耐性を付与するためには、2つの位置;Q118RおよびN129Dでの置換が必要であり、かつ十分である。最小限に突然変異させたヒトNa+,K+ATPアーゼα1により、どの程度ウアバイン耐性が付与されたかを決定するために、用量応答分析を行った。HeLa細胞を、プラスミドpEGFPH−Q118R;N129D、または、pEGFPRで一時的にトランスフェクトした。24時間で、細胞は、ウアバインで選択するのに十分な量の融合遺伝子を発現した。このトランスフェクトされた細胞を、様々な濃度のウアバイン(10〜500μM)で24時間選択し、続いて、ウアバイン非含有培地にトランスファーし、WST−1増殖性物質を用いて定量した。結果を図2に示す。ウアバインの24時間後に、コントロールおよびトランスフェクトされていない細胞は除去したが、ラットOuaR、または、ヒトQ118R;N129D置換Na+,K+ATPアーゼα1cDNAのいずれかでトランスフェクトされた細胞は、10および10μMウアバイン濃度で生存した。500μMウアバインは、突然変異ヒトコンストラクトでトランスフェクトされた細胞にとって毒性であり、また、ラットOuaRでトランスフェクトされた細胞にとっても概して多少の毒性を有することを示した。死細胞片と、ウアバイン選択中に解離した細胞を洗浄し、ウアバイン非含有培地にトランスファーした。解離した細胞と死細胞片からは、生存細胞は観察されなかった(データ示さず)。
4.2 Transfection and selection of human cell lines HeLa cells were transfected with a plasmid carrying the EGFP mutant human cDNA, followed by 24 hours incubation in 10 μM ouabain 24 hours after transfection. Mutant genes H-Q118R; A119S; Q126P; N129D, H-Q118R; A119S; Q126P, and H-Q118R; N129D conferred ouabain resistance, but H-Q118R; A119S, H-Q126P; N129D, H -Q118R and H-N129D were not imparted with resistance. In conclusion, substitution at two positions; Q118R and N129D is necessary and sufficient to confer 10 μM ouabain resistance of human Na + , K + ATPase α1. To determine how much ouabain resistance was conferred by minimally mutated human Na + , K + ATPase α1, a dose response analysis was performed. HeLa cells were transiently transfected with plasmids pEGGFPH-Q118R; N129D or pEGGFPR. At 24 hours, cells expressed sufficient amounts of the fusion gene for selection with ouabain. The transfected cells were selected with various concentrations of ouabain (10-500 μM) for 24 hours followed by transfer to ouabain-free medium and quantified using WST-1 proliferative material. The results are shown in FIG. After 24 hours of ouabain, control and untransfected cells were removed, but cells transfected with either rat OuaR or human Q118R; N129D-substituted Na + , K + ATPase α1 cDNA were 10 and Survived at 10 μM ouabain concentration. 500 μM ouabain was toxic to cells transfected with the mutant human construct and was also shown to be generally somewhat toxic to cells transfected with rat OuaR. Dead cell debris and cells dissociated during ouabain selection were washed and transferred to ouabain-free medium. No viable cells were observed from dissociated cells and dead cell debris (data not shown).

4.3 レトロウイルスベクターの製造および遺伝子トランスファー
我々は、PG13のMP91H−Q118R;N129Dレトロウイルス生産細胞プールを用いて、H−Q118R;N129DのcDNAを標的HeLa細胞に導入することができた。重複感染度(MOI)は<0.05であった。それゆえに、導入された細胞が、細胞あたり1超のレトロウイルスコピーを統合する可能性は極めて低い。純粋な導入された細胞群を得るために、導入の24時間後に、10μMウアバインを48時間加えた。選択された細胞群をさらに拡張し、ウアバイン非含有成長培地で増殖させた。プラスミドDNAでの一時的なトランスフェクションにより、細胞あたり数千に至る遺伝子コピーがトランスファーされ、導入遺伝子の高発現が起こる。この実験において、たった1つの遺伝子コピーでも、10μMウアバイン耐性を付与するのに十分な量でH−Q118R;N129DのcDNAを発現させることがわかった。
4.3 Production of Retroviral Vectors and Gene Transfer We were able to introduce H-Q118R; N129D cDNA into target HeLa cells using the PG13 MP91H-Q118R; N129D retroviral producer cell pool. The degree of superinfection (MOI) was <0.05. Therefore, it is very unlikely that the introduced cells will integrate more than one retroviral copy per cell. To obtain a purely transfected cell population, 10 μM ouabain was added for 48 hours 24 hours after introduction. Selected cell populations were further expanded and grown in growth media without ouabain. Transient transfection with plasmid DNA transfers thousands of gene copies per cell, resulting in high expression of the transgene. In this experiment, it was found that even a single gene copy expressed H-Q118R; N129D cDNA in an amount sufficient to confer 10 μM ouabain resistance.

本発明者が当座認識している最良の形態を構成する好ましい実施形態に関して本発明を説明したが、当業者であれば様々な変化および改変が明白であり、本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に添付された請求項の記載に従ってなされ得るものとする。   While the present invention has been described with reference to preferred embodiments that constitute the best mode recognized by the inventors, various changes and modifications will become apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention. And can be made in accordance with the description of the claims appended hereto.

ウアバインで誘導された細胞死への耐性に関して試験したコンストラクトの概略図を示す。Figure 2 shows a schematic of the constructs tested for resistance to ouabain-induced cell death. 一時的なトランスフェクションの後、ウアバインを用いてHeLa細胞を選択した結果を図示する。Figure 8 illustrates the results of selecting HeLa cells with ouabain after transient transfection.

Claims (27)

組換えNa+,K+ATPアーゼタンパク質であって:
−組換えタンパク質のα1−サブユニットは、アミノ酸レベルで、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼタンパク質のα1−サブユニットに少なくとも98%相同であり、ここにおいて、該ヒトタンパク質のα1−サブユニットのアミノ酸配列は、配列番号1に記載の配列、またはそれらの機能的に同等ないずれかの相同体であること;
−タンパク質のα1−サブユニットと、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットとのアミノ酸配列における差は、アミノ酸番号65〜133の間に位置する;および、
−組換えNa+,K+ATPアーゼタンパク質は、ウアバイン、ジゴキシン、ジギトキシン、プロシラリジンA、パリトキシンおよびコンバラトキシンから選択される強心配糖体に対して耐性であること、
を特徴とする、上記タンパク質。
Recombinant Na + , K + ATPase protein comprising:
The α1-subunit of the recombinant protein is at least 98% homologous to the α1-subunit of the corresponding human Na + , K + ATPase protein at the amino acid level, wherein the α1-subunit of the human protein The amino acid sequence of is the sequence set forth in SEQ ID NO: 1, or any functionally equivalent homologue thereof;
The difference in amino acid sequence between the α1-subunit of the protein and the α1-subunit of the corresponding human Na + , K + ATPase is located between amino acid numbers 65-133; and
The recombinant Na + , K + ATPase protein is resistant to a cardiac glycoside selected from ouabain, digoxin, digitoxin, prosilaridin A, palytoxin and combaratoxin;
A protein as described above.
タンパク質のα1−サブユニットは、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼタンパク質のα1−サブユニットと、アミノ酸番号117〜133の間に位置する少なくとも1つのアミノ酸に関して異なる、請求項1に記載の組換えNa+,K+ATPアーゼタンパク質。 The set of claim 1, wherein the α1-subunit of the protein differs from the α1-subunit of the corresponding human Na + , K + ATPase protein with respect to at least one amino acid located between amino acid numbers 117-133. Modified Na + , K + ATPase protein. タンパク質のα1−サブユニットは、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼタンパク質のα1−サブユニットと、アミノ酸番号117〜130の間に位置する最大10個のアミノ酸に関して異なる、請求項1に記載の組換えNa+,K+ATPアーゼタンパク質。 2. The protein α1-subunit differs from the corresponding human Na + , K + ATPase protein α1-subunit with respect to a maximum of 10 amino acids located between amino acid numbers 117-130. Recombinant Na + , K + ATPase protein. タンパク質のα1−サブユニットは、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼタンパク質のα1−サブユニットと、アミノ酸番号117〜130の間に位置する最大4個のアミノ酸に関して異なる、請求項1に記載の組換えNa+,K+ATPアーゼタンパク質。 2. The α1-subunit of a protein differs from the α1-subunit of the corresponding human Na + , K + ATPase protein with respect to a maximum of 4 amino acids located between amino acid numbers 117-130. Recombinant Na + , K + ATPase protein. タンパク質のα1−サブユニットは、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼタンパク質のα1−サブユニットと、アミノ酸番号117〜130の間に位置する最大2個のアミノ酸に関して異なる、請求項1に記載の組換えNa+,K+ATPアーゼタンパク質。 2. The α1-subunit of the protein differs from the corresponding α1-subunit of the human Na + , K + ATPase protein with respect to a maximum of two amino acids located between amino acid numbers 117-130. Recombinant Na + , K + ATPase protein. タンパク質のα1−サブユニットは、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼタンパク質のα1−サブユニットとは、アミノ酸番号118および129において異なる、請求項5に記載の組換えNa+,K+ATPアーゼタンパク質。 The recombinant Na + , K + ATPase according to claim 5, wherein the α1-subunit of the protein differs from the corresponding α1-subunit of the human Na + , K + ATPase protein at amino acid numbers 118 and 129. protein. タンパク質は、少なくとも10-7Mウアバインに対して耐性である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組換えNa+,K+ATPアーゼタンパク質。 The recombinant Na + , K + ATPase protein according to any one of claims 1 to 6, wherein the protein is resistant to at least 10 -7 M ouabain. タンパク質のα1−サブユニットは、配列番号2に記載の配列を含む、請求項1または2に記載の組換えNa+,K+ATPアーゼタンパク質。 The recombinant Na + , K + ATPase protein according to claim 1 or 2, wherein the α1-subunit of the protein comprises the sequence set forth in SEQ ID NO: 2. タンパク質のα1−サブユニットは、配列番号23に記載の配列を含む、請求項1または2に記載の組換えNa+,K+ATPアーゼタンパク質。 The recombinant Na + , K + ATPase protein according to claim 1 or 2, wherein the α1-subunit of the protein comprises the sequence set forth in SEQ ID NO: 23. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の組換えNa+,K+ATPアーゼタンパク質のα1−サブユニットをコードする、核酸コンストラクトまたはそれらの機能的な相同体。 A nucleic acid construct or a functional homologue thereof encoding the α1-subunit of the recombinant Na + , K + ATPase protein according to any one of claims 1-9. 配列番号3に記載の配列、またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体である、請求項10に記載の核酸コンストラクト。   11. The nucleic acid construct of claim 10, which is the sequence set forth in SEQ ID NO: 3, or any functionally equivalent homologue thereof. 配列番号24に記載の配列、またはそれらの機能的に同等ないずれかの相同体である、請求項10に記載の核酸コンストラクト。   11. The nucleic acid construct of claim 10, which is the sequence set forth in SEQ ID NO: 24, or any functionally equivalent homologue thereof. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の組換えNa+,K+ATPアーゼタンパク質の製造方法。 The method for producing a recombinant Na + , K + ATPase protein according to any one of claims 1 to 9. 組換えウアバイン耐性Na+,K+ATPアーゼタンパク質の製造方法であって、ヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニット遺伝子は、対応するヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットに、アミノ酸レベルで少なくとも98%相同な組換えα1−サブユニットタンパク質またはそれらの機能的に同等なあらゆる相同体を生産するように改変され、該改変は、配列番号1のアミノ酸番号65〜133の間に位置するアミノ酸置換であることを特徴とする、上記方法。 Recombinant ouabain resistant Na +, a process for the preparation of K + ATP-ase protein, human Na +, alpha 1-subunit gene K + ATP-ase, the corresponding human Na +, K + ATP-ase of alpha 1-subunit In order to produce a recombinant α1-subunit protein or any functionally equivalent homologue thereof that is at least 98% homologous at the amino acid level, said modification comprising amino acid numbers 65-133 of SEQ ID NO: 1. The method as described above, which is an amino acid substitution located between. ヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットのcDNAまたは遺伝子は、アミノ酸番号117〜130の間に含まれるアミノ酸について少なくとも1つのアミノ酸置換が導入されるように改変される、請求項14に記載の方法。 15. The cDNA or gene of the α1-subunit of human Na + , K + ATPase is modified so that at least one amino acid substitution is introduced for an amino acid contained between amino acid numbers 117-130. The method described. ヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニット遺伝子は、特定のアミノ酸置換が導入されるように改変され、該変化は、アミノ酸番号117〜130の間に含まれるアミノ酸の最大10個の置換からなる、請求項14に記載の方法。 The α1-subunit gene of human Na + , K + ATPase has been modified to introduce specific amino acid substitutions, which change is a substitution of up to 10 amino acids contained between amino acid numbers 117-130. The method of claim 14, comprising: ヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットのcDNAまたは遺伝子は、タンパク質のアミノ酸に特定の置換が導入されるように改変され、該変化は、アミノ酸番号117〜130の間に含まれるアミノ酸の最大4個の置換からなる、請求項14に記載の方法。 The cDNA or gene of the α1-subunit of human Na + , K + ATPase has been modified to introduce specific substitutions into the amino acids of the protein, and the change is an amino acid contained between amino acid numbers 117-130. 15. The method of claim 14, comprising a maximum of 4 substitutions. ヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットのcDNAまたは遺伝子の5’末端は、該タンパク質のアミノ酸に特定の置換が導入されるように改変され、該変化は、アミノ酸番号117〜130の間に含まれるアミノ酸の最大2個の置換からなる、請求項14に記載の方法。 The 5 ′ end of the cDNA or gene of the α1-subunit of human Na + , K + ATPase has been modified to introduce specific substitutions into the amino acids of the protein, the changes being amino acid numbers 117-130. 15. A method according to claim 14 consisting of up to two substitutions of amino acids contained between. ヒトNa+,K+ATPアーゼのα1−サブユニットのcDNAまたは遺伝子は、タンパク質のアミノ酸に特定の置換が導入されるように改変され、該変化は、アミノ酸番号118および129の置換である、請求項18に記載の方法。 The cDNA or gene of the α1-subunit of human Na + , K + ATPase has been modified to introduce specific substitutions into the amino acids of the protein, the changes being substitutions at amino acid numbers 118 and 129. Item 19. The method according to Item 18. インビトロでの遺伝子改変細胞の選択に、請求項1〜9のいずれか一項に記載の組換えタンパク質を用いることを特徴とする、遺伝子治療法における工程。   A step in a gene therapy method, wherein the recombinant protein according to any one of claims 1 to 9 is used for selection of genetically modified cells in vitro. インビトロでの研究で、請求項1〜9のいずれか一項に記載の組換えタンパク質が用いられることを特徴とする、毒性メカニズムの研究に用いられる方法における工程。   A step in a method used for the study of toxicity mechanisms, characterized in that the recombinant protein according to any one of claims 1 to 9 is used in an in vitro study. 哺乳動物のNa+,K+ATPアーゼに直接的または間接的に影響を与える物質の薬理学的研究において用いるための、請求項1〜9のいずれか一項に記載の組換えタンパク質。 The recombinant protein according to any one of claims 1 to 9, for use in a pharmacological study of a substance that directly or indirectly affects a mammalian Na + , K + ATPase. 遺伝子トランスファーベクターの機能的な部分を形成する、請求項10〜12のいずれか一項に記載の核酸コンストラクトまたはそれらの同等なあらゆる相同体。   The nucleic acid construct according to any one of claims 10 to 12, or any equivalent homologue thereof, which forms a functional part of a gene transfer vector. 請求項10〜12のいずれか一項に記載の核酸コンストラクトを含む、ドナー、患者または第三の要素の源またはそれらのあらゆる組合せの遺伝子改変された初発の正常なヒトまたはヒト腫瘍細胞、ヒトのキメラ細胞、または、非ヒト細胞、部分的または完全に天然の細胞もしくは合成細胞。   A genetically modified initial normal human or human tumor cell, human, comprising a donor, patient or source of a third element or any combination thereof comprising a nucleic acid construct according to any one of claims 10-12. Chimeric cells, or non-human cells, partially or fully natural or synthetic cells. 細胞は真核細胞である、請求項24に記載の遺伝子改変細胞。   25. The genetically modified cell of claim 24, wherein the cell is a eukaryotic cell. 細胞はヒト細胞である、請求項24に記載の遺伝子改変細胞。   25. The genetically modified cell of claim 24, wherein the cell is a human cell. メカニズム(例えばエキソゾームおよびリポソーム、またはそれらの機能的な同等物)によってトランスファーされた、請求項1〜9のいずれか一項に記載の組換えタンパク質を発現する、ドナー、患者または第三の要素の源またはそれらのあらゆる組合せの初発の正常なヒトまたはヒト腫瘍細胞、ヒトのキメラ細胞、または、非ヒト細胞、部分的または完全に天然の細胞もしくは合成細胞。   Of a donor, patient or third element that expresses a recombinant protein according to any one of claims 1 to 9 transferred by a mechanism (eg exosomes and liposomes, or functional equivalents thereof). Initial normal human or human tumor cells, human chimeric cells, or non-human cells, partially or fully natural or synthetic cells of source or any combination thereof.
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