JP2007508833A - クロマチンインスレーターとして作用する極小ｄｎａ配列、及びタンパク質発現におけるその使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、クロマチンインスレーターとして作用することができる、１４６ｂｐのＤＮＡ配列を含んで成る発現ベクター、このようなベクターを含む宿主細胞、上記配列を含むベクターを使用することにより所望のポリペプチドを産生するための方法、及び上記ＤＮＡ配列の使用に関する。

Description

本発明は、クロマチンインスレーターとして作用することができる、１４６ｂｐのＤＮＡ配列を含んで成る発現ベクター、このようなベクターを含む宿主細胞、上記配列を含むベクターを使用することにより所望のポリペプチドを産生するための方法、及び上記ＤＮＡ配列の使用に関する。

トランスフェクションによる遺伝子の哺乳類細胞への導入は、宿主細胞のゲノムへのこれらの安定な組込みに導く。通常、当該組込み現象は稀であり（＜０．０１％）、組込みの場所に関して、ランダムな方法で発生する。組み込まれた導入遺伝子の発現は、当該局所的な環境に依存する。これは、近位のエンハンサー又はサイレンサーが当該発現に影響し、そしてヘテロクロマチンを伝播することにより遺伝子が不活性化しうることを意味する（クロマチン位置効果、ＣＰＥ、サイレンシングとも呼ばれる）。

ここ数年間、ショウジョウバエにおいて開始され、現在、脊椎動物にまで拡大された研究は、ＣＰＥを防ぐことにより「障壁」として、及び／又はエンハンサーが近位プロモーターにおける作用を妨げることなく、遠位エンハンサーの作用からプロモーターを遮断する能力を有する「エンハンサーブロッキング」として機能するような、インスレーターと称されるＤＮＡ配列因子を同定した。このように、インスレーターは、遠位の無関係な制御配列から転写領域を保護するＤＮＡ配列因子である。

インスレーターの特性を有することが記載された最初のＤＮＡ配列は、ショウジョウバエのｓｃｓ（分化染色体構造）（specialized chromosome structures) 因子である。Chung と Felsenfeld は、ニワトリＢ−グロビン座位の５’末端に由来する１．２ｋｂのＤＮＡフラグメント中に含まれるインスレーターとして作用する因子、５’ＨＳ４(ＤｎａｓｅＩ−過敏性部位) を説明する (Chung et al., 1993, US 5610053) 。当該インスレーターの活性の多くは、５’ＨＳ４配列に含まれる、２５０ｂｐのフラグメントである「コア」領域中に含まれることが示された (Chung et al., 1997) 。当該コア領域のＤＮＡは、更に５つのフットプリント領域（ＦＩ−ＦＶ）に分けられ、そして「ＣｐＧアイランド」の特性を伴うＧＣ−リッチであることが示されたが、プロモーターとしては機能しないようであった。実験は、たった一つの領域、ＦIIが、エンハンサー遮断特性に不可欠であることを示し、そしてその結合タンパク質の精製は、ＣＴＣＦ（ＣＣＣＴＣ−結合因子）の結合が、その活性の原因であることを明らかにした(Bell et al., 1999)。

他の研究において、ＣＰＥからレポーターを保護することにおける、完全な１．２ｋｂのベータグロビンインスレーター因子の有用性が、遺伝子導入マウスを含む in vivo アッセイにおいて実証されている(Ciana et al., 2001)。ＣＨＯ細胞株において、Izumi と Gilbert は、クロマチンインスレーター配列の存在は適度に安定性を向上するが、同種の形質転換体を産生するには十分でないことを示した(Izumi and Gilbert, 1999)。

最近の刊行物 (Recillas-Targa et al., 2002) において、ニワトリベータ−グロビン遺伝子由来の１．２ｋｂのインスレーター因子の機能活性が概説された。近位のエンハンサー又はサイレンサーの活性に対する有効な障壁としての作用に加えて、２５０ｂｐのコア因子が、ＣＰＥにより生じる遺伝子のサイレンシングに対する保護を与え、そして長期間安定な発現を供するために十分であることが示された。レポーター遺伝子の各サイドにおける、フットプリント領域IIを本質的に欠く２５０ｂｐのコア配列のより小さなフラグメントの２つのコピーは、ニワトリプレエリスロイド（pre-erythroid）６Ｃ２細胞において、ＣＰＥからの保護を与えるために十分であるが、エンハンサーの遮断には十分ではなかった。

ベクターサイズは、好ましくは、１０ｋｂを超えるべきではないため、これらのベクターにおいて存在する調製因子のサイズを減少させる必要がある。例えば、そのＤＮＡのサイズが減少するとベクターの安定性が向上する。より小さなベクターは、挿入断片のより大きなセグメントを収容することができる。更に、小さな因子は発現ベクターの改変を容易にし、そして挿入断片の全長を制限しなければならない場合の作成を許容する。

このように、本発明の目的は、ベクター中に使用される場合、インスレーター活性を有する短いＤＮＡ因子を供することである。

発明の概要
本発明は、配列番号１の配列を有する１４６ｂｐの短いＤＮＡ因子が、クロマチンインスレーターとして作用できることの発見に基づく。以下において、当該インスレーターは、「本発明のインスレーター」、又は単に「インスレーター」と称する。使用される作製物が本発明のインスレーターを含む場合、注目の遺伝子を発現するトランフェクトされたクローンの数が上昇する。注目のポリペプチドの産生は、本発明のインスレーターを含む発現クローン中でより高いことが示され、そして長期間の発現が安定であることが示された。

このように、本発明の第一の観点は、配列番号１の配列を有するＤＮＡ因子に関する。

本発明の第二の観点は、１又は複数の本発明のインスレーターを含んで成るベクターに関する。

本発明の第三の観点は、本発明のインスレーターを含んで成る宿主細胞に関する。

本発明の第四の観点は、本発明に従うベクターを含んで成る宿主細胞に関する。

本発明の第五の観点において、本発明の宿主細胞及びインスレーターは、異種由来である。

本発明の第六の観点は、宿主細胞を本発明に関するベクターでトランスフェクトする工程を含んで成る、注目のポリペプチドの産生方法に関する。

本発明の第七の観点は、プラスミド若しくはＤＮＡに基づく治療、又は遺伝子治療における使用のための医薬の製造のための、本発明のベクターの使用に関する。

発明の詳細な説明
本発明は、配列番号１の配列を有する１４６ｂｐの短いＤＮＡ因子が、発現ユニットの上流及び下流に挿入され、複製される場合、クロマチンインスレーターとして有効に作用できるという発見に基づく。トランスフェクションベクター中の本発明のインスレーターの存在は、マーカー遺伝子を発現するクローンの数を有意に増加する。更に、遮蔽された発現カセットを含んで成るプールは、コントロールプールと比較した場合、有意に上昇した生産性を有した。更に、また、本発明のインスレーターの存在において、安定で長期発現するクローンを得るための機会が増加された。

このように、本発明の第一の観点は、配列番号１の配列を有するＤＮＡ因子に関する。

本発明の第二の観点は、１又は複数の本発明のインスレーターを含んで成るベクターに関する。

「ベクター」の語は、宿主細胞、例えば、プラスミド、発現ベクター、ウイルスベクター等による、外来ＤＮＡの複製及び／又は適当な発現のための、外来ＤＮＡを宿主細胞に移植するために有用な外来性ＤＮＡ又はＲＮＡのいずれかのキャリアーを意味する。

好ましくは、上記ベクターは、更に、以下から選択されるＤＮＡ因子を含んで成る：
ａ．エンハンサー、又はその機能的な発現エンハンシングフラグメント；
ｂ．プロモータードメイン、又はその機能的な発現プロモーティングフラグメント；
ｃ．１又は複数の注目のポリペプチドをコードするＤＮＡ配列。

「エンハンサー領域」は、機能が１又は複数の遺伝子の転写を増強し又は増加することである、ＤＮＡの領域を意味する。エンハンサーは、通常、遺伝子からのいずれかの配向及び多様な距離において、又は遺伝子中においてさえ機能することができる。更に、当業者は、「プロモーター」（下記を参照のこと）及び「エンハンサー」の語が、正確に定義されず、従って命名法及び文脈に依存して、プロモーターがエンハンサー領域を含んで成り、あるいはエンハンサー領域がプロモーター領域を含んで成ってよいことを理解するであろう。

本明細書に使用される「プロモーター」の語は、１又は複数のＤＮＡ配列の転写を制御し、そしてＤＮＡ−依存性ＲＮＡ−ポリメラーゼの結合部位、及びプロモーター機能を制御するために相互作用する、他のＤＮＡ配列の存在により構造的に認識されるＤＮＡの領域を意味する。上述のとおり、エンハンサー領域は、プロモーターの全部又は一部を含んで成ってよい。

本明細書に使用される、プロモーター又はエンハンサーの「機能的な発現プロモーティングフラグメント」は、プロモーター又はエンハンサーとしての活性を維持する短縮又は切頭されたプロモーター又はエンハンサー配列を意味する。プロモーター又はエンハンサー活性は、当業界に既知ないずれかのアッセイ、例えば、レポーター遺伝子としてルシフェラーゼ、又は商業的に入手可能なＰｒｏｍｅｇａ（登録商標）を使用するレポーターアッセイにおいて測定することができる。

好ましい態様において、上記ベクターは、更に、転写又は翻訳を制御し又は影響する因子を含んで成る。このような因子は、転写それ自体のプロセス、プロセッシング、ＲＮＡの安定性又は翻訳の有効性に影響しうる。安定な因子の例は、例えば、５’ＵＴＲ、イントロン、３’ＵＴＲ(Mazumder et al., 2003)、ｍＲＮＡ３’末端プロセッシング配列、例えば、ポリアデニレーション部位、及びポリシストロニックな発現のためのＩＲＥＳ配列(Mountford and Smith, 2003)から成る群から選択される。

ポリシストロニックｍＲＮＡの発現のためにＩＲＥＳ因子を使用することが好ましく、そのコード配列は、ＩＲＥＳにより分離されている。当該利点は、注目のいくつかのポリペプチドが同じｍＲＮＡから、従って同じプロモーターから発現されることができることである。

更に好ましい態様において、上記ベクターは、更に、発現プロモーティング配列、例えば、境界因子、ＬＣＲ（例えば、Blackwood and Kadonaga, 1998により説明されている)、又はマトリックス／足場付着領域（例えば、Li et al., 1999により説明されている)、並びに組換え及びカセット交換のための因子を含んで成る。

更に好ましい態様において、本発明のベクター中に含まれるプロモーターは、いずれかの細胞、又はウイルス／ファージ起源、例えば、ＳＶ４０、ｈＣＭＶ、ｍＣＭＶ−ＩＥ１、ｍＣＭＶ−ＩＥ２、ＲＳＶ、Ｔ７、Ｔ３のもの、又はこれらの機能的な発現プロモーティングフラグメントであってよい。

注目の多くのポリペプチドは、本発明のベクターを使用して発現することができる。注目のポリペプチドは、産生が所望されるいずれかのポリペプチドであってよい。例えば、注目のポリペプチドは、自然分泌性タンパク質、通常の細胞質タンパク質、通常の膜貫通タンパク質、又はヒト若しくはヒト化抗体であってよい。注目のタンパク質が、通常の細胞質又は通常の膜貫通タンパク質である場合、当該タンパク質は、好ましくは溶解性となるように操作される、注目のポリペプチドは、いずれの起源のものであってよい。好ましい注目のポリペプチドはヒト起源のものである。

好ましい態様において、上記ポリペプチドは、絨毛性ゴナドトロピン（ＣＧ）、卵胞刺激ホルモン（ＦＳＨ）、ルトロピン−絨毛性ゴナドトロピンホルモン（ＬＨ）、甲状腺刺激ホルモン（ＴＳＨ）、成長ホルモン（ＧＨ）、インターフェロンレセプター（例えば、ＩＦＮＡＲ１、インターフェロンガンマレセプター）、ＴＮＦレセプターｐ５５（ＴＮＦ結合タンパク質Ｉ、ＴＢＰＩ）、及びｐ７５（ＴＮＦ結合タンパク質II、ＴＢＰII）、インターロイキン（例えば、ＩＬ−６）、インターロイキン結合タンパク質（例えば、ＩＬ−１８ＢＰ）、白血病抑制因子（ＬＩＦ）、抗ＣＤ１１ａ抗体、又はこれらのムテイン、フラグメント、可溶性形態、官能性誘導体、融合タンパク質から成る群から選択される。

「インターフェロン」又はインターフェロン類は、抗炎症活性、抗ウイルス活性、及び抗増殖活性を示すサイトカインのサブクラスである。生物化学的及び免疫学的特性に基づき、天然ヒトインターフェロンは３つのクラスに分類される：インターフェロンアルファ（白血球）、インターフェロンベータ（線維芽細胞）、及びインターフェロンガンマ（免疫）。アルファインターフェロンは、現在、有毛細胞白血病、性器疣贅、カポジ肉腫（通常、後天性免疫不全症候群（ＡＩＤＳ）に苦しむ患者を苦しめるガン）、及び慢性非Ａ型、非Ｂ型肝炎の治療のために、米国及び他の国で認可されている。

インターフェロンガンマは、１４６個のアミノ酸のサブユニットを伴う二量体タンパク質である。これは、抗ウイルス活性及び抗寄生虫活性を有し、そしてまた、いくつかの通常の細胞及び形質転換された細胞の増殖を阻害する。

特に、ヒト線維芽細胞インターフェロン（ＩＦＮ−β）は、抗ウイルス活性を有し、そしてまた、腫瘍性細胞に対するナチュラルキラー細胞を刺激することができる。これは、１６６個のアミノ酸長で、約２０ｋＤａのポリペプチドである。Ｒｅｂｉｆ（登録商標）（組換えヒトインターフェロン−β）は、多発性硬化症（ＭＳ）のためのインターフェロン治療における最新の開発薬であり、治療において有意な進歩を示す。Ｒｅｂｉｆ（登録商標）は、インターフェロン（ＩＦＮ）−ベータ１ａであり、哺乳類細胞株から産生され、そして天然ヒト分子と実質的に同じである。

更に好ましい態様において、他の注目のポリペプチドは、例えば、エリスロポエチン（ＥＰＯ）、顆粒球コロニー刺激因子（Ｇ−ＣＳＦ）、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子（ＧＭ−ＣＳＦ）、下垂体ペプチドホルモン、閉経期ゴナドトロピン、インスリン様成長因子（例えば、ソマトメジン−Ｃ）、ケラチノサイト成長因子、グリア細胞株由来の神経栄養因子、トロンボモジュリン、塩基性線維芽細胞成長因子、インスリン、凝固因子（例えば、因子VIII）、ソマトロピン、骨形態形成タンパク質２、血小板由来成長因子、ヒルジン、エポエチン、インテグリン（例えば、ＬＦＡ）、組換えＬＦＡ−３／ＩｇＧ１融合タンパク質、グルコセレブロシダーゼ、ヒト化若しくはヒト抗体鎖、サイトカイン、エタネルセプト、ｔＰＡ、及びこれらのムテイン、フラグメント、可溶性形態、官能性誘導体、融合タンパク質を含む。

本発明に関して適当な更なる例は、マーカータンパク質、例えば、ネガティブ若しくはポジティブ選択マーカー、又は増幅可能遺伝子に関する。例は、アデノシンデアミナーゼ（ＡＤＡ）、アミノグリコシドホスホトランスフェラーゼ（ｎｅｏ）、ジヒドロフォレートレダクターゼ（ＤＨＦＲ）、ハイグロマイシン−Ｂ−ホスホトランスフェラーゼ（ＨＰＨ）、チミジンキナーゼ（ｔｋ）、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（ｇｐｔ）、多剤耐性遺伝子（ＭＤＲ）、オルニチンデカルボキシラーゼ（ＯＤＣ）、及びＮ−（ホスホンアセチル）−Ｌ−アスパラギン酸耐性（ＣＡＤ）、又はピューロマイシンアシルトランスフェラーゼ（ＰＡＣ）に関する。更なる例は、特定の代謝経路の使用による選択に使用される遺伝子、例えば、ガラクトキナーゼ(Schumperli et al., 1982) 、葉酸レセプター (Zhu et al., 2001) 、又は還元型葉酸担体 (Assaraf et al., 1992）を含む。また更に好ましい態様において、注目のポリペプチドは、レセプター遺伝子である。例は、ルシフェラーゼ、緑色蛍光タンパク質、アルカリ性ホスファターゼ、β−ガラクトシダーゼ、又は西洋わさびペルオキシダーゼ、又はこれらの分子内の組み合わせ、例えば、ピューロマイシンアセチルトランスフェラーゼを伴う緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）又は増強ＧＦＰ（ＥＧＦＰ）(Abbate et al., 2001) から選択される。

好ましくは、本発明のインスレーターは、注目のポリペプチドをコードするＤＮＡ配列の上流（即ち、５’フランキング領域中）及び／又は下流（即ち、３’フランキング領域中）のそれぞれに位置する。

好ましい態様において、少なくも２つのインスレーターが、注目のポリペプチドをコードするＤＮＡ配列の上流及び下流にそれぞれ位置する。

更に好ましい態様において、少なくとも２つのコード配列は、本発明のインスレーターの間に存在する。

また更に好ましい態様において、上記２つのコード配列は、多量体タンパク質のサブセットをコードする。

両方のプロモーターからの発現は、使用されるプロモーターの長さに依存して、近似量のサブユニット、又は両方のポリペプチドの予定された割合の生成物をもたらすことができるため、同じタンパク質の２つのサブセットの同時発現は、特に有利である。それから当該サブユニットは、成熟タンパク質を形成するために同じ細胞中で構築することができる。

本発明のベクターを使用して発現するために適当な二量体タンパク質の好ましい例は、ペプチドホルモン、例えば、ヒトＦＳＨ、ヒトＬＨ、ヒトＴＳＨ、及びヒトＣＧのアルファ鎖及びベータ鎖である。当業者は、組換えポリペプチドの意図される使用に依存して、他の種由来のホルモン、例えば、ウマ、ブタ、ウシホルモンが本発明に関して同様に使用することができることを認識するであろう。

本発明の他の態様において、第一サブユニットは免疫グロブリンの重鎖であり、第二サブユニットは軽鎖であり、あるいは逆もまた同じである。適当な免疫グロブリンの好ましい例は、ＩｇＧである。このような免疫グロブリンは、例えば、治療的使用のためのヒト化又はヒト抗体であってよい。このようなヒト化抗体の極めて好ましい例は、商品名Ｒａｐｄｉｖａ（登録商標）を有するヒト化抗ＣＤ１１抗体である。

本発明の他の好ましい態様において、注目の遺伝子は、マーカー又は選択遺伝子（例えば、ＩＬ−１８ＢＰのための遺伝子、及びＰＡＣ又はルシフェラーゼのための遺伝子）とともに同時発現される。

第三の観点において、本発明は、本発明のインスレーターを含んで成る宿主細胞に関する。

本発明の第四の観点において、上記宿主細胞は、少なくとも１つの上述のベクターでトランスフェクトされる。当業者は、当該宿主細胞が、本発明に関する２又は複数のベクターで同様に共トランスフェクトできることを認識するだろう。

本発明の第五の観点において、本発明の宿主細胞及びインスレーターは、異なる種に由来する。当該インスレーターは、ニワトリＤＮＡに由来するが、他の種由来の細胞、例えば、中国ハムスター卵巣細胞（ＣＨＯ）において機能的であることが示されている。

本発明に関して多くの宿主細胞、例えば、植物及び動物細胞を含む広範な真核生物に由来する一次細胞又は樹立細胞系、例えば、ＣＨＯ、ＢＨＫ、ＨＥＫ２９３、又は他の不死化及び／又は形質転換細胞が適当である。

好ましい態様において、上記宿主細胞は、例えば、Shotwell他により説明される、ＣＨＯ細胞、より好ましくはＣＨＯ−Ｓ細胞である(Shotwell et al., 1982)。

第六の観点において、本発明は、宿主細胞を、少なくとも１つの本発明に関するベクターでトランスフェクトすることを含んで成る、注目のポリペプチドの産生方法に関する。注目のポリペプチドの特性に依存して、本発明に従うプロセスは、細胞培養液上清から回収することができる分泌性タンパク質、又は細胞から単離することができる細胞膜タンパク質若しくは細胞内タンパク質に導く。意図される使用に依存して、組み込まれたポリペプチドを有する細胞自体が、本発明に関するプロセスの製品であってよい。

更に好ましい態様において、本発明は、本発明に関する宿主細胞を培養する工程を含んで成る、注目のポリペプチドの産生方法に関する。

より更なる好ましい態様において、上記プロセスは、注目のポリペプチドを上記宿主細胞から単離する工程を含んで成る。当該工程は、細胞培養液上清から容易に単離できる分泌性タンパク質のために行うことが、特に有利であり、且つ簡単である。しかしながら、当該工程も同様に、細胞膜、又は細胞内コンパートメント由来のポリペプチドを単離することが適用される。

本発明のプロセスは、一過性の、安定な、エピソーム又はウイルス発現系において使用することができる。以下の実施例において示されるとおり、本発明のベクターは、適当な発現系において使用される場合、所望のタンパク質の特に強力な発現をもたらした。このように、好ましい態様において、上記トランスフェクションは、安定なトランスフェクションである。

更に好ましい態様において、本発明に従うベクターは、注目の遺伝子の発現のために使用される。

２又は複数の注目の遺伝子又はｃＤＮＡの同時発現のためのベクターの使用もまた好ましい。

第七の観点において、本発明は、プラスミド若しくはＤＮＡに基づく治療、又は遺伝子治療における使用のための医薬の製造のための本発明のベクターの使用に関する。

このたび本発明を完全に記載することにより、本発明の精神及び範囲と離れることなく、且つ過度の実験をすることなく、広範な相当するパラメーター、濃度、及び条件において同様に行えることが当業者に認識されるだろう。

本発明は、具体的な態様に関して記載されたが、更に改変することが可能であることが理解されるだろう。本願は、一般的に本発明の原理に従う発明のいかなる変更、使用、又は適用も網羅することが意図され、そして、本発明に属する当業界に既知な又は慣習的な実施において行うことができ、且つ付属の特許請求の範囲に従う、本明細書に記載される必須の特性を適用できるような本開示からの逸脱を含む。

本明細書に引用される参考文献、例えば、学術論文若しくは要約、又は非公開の米国若しくは外国特許出願、刊行された米国若しくは外国特許、あるいは他の参考文献は、本明細書の引用例として全体が組み入れられており、引用される参考文献中に存在する全てのデータ、表、図、及び文章を含む。更に、本発明に引用される参考文献中の引用参考文献の全ての内容もまた、引用例により全体が組み入れられている。

既知の方法の工程、慣習的な方法の工程、既知の方法、又は慣習的な方法は、本発明のいずれかの観点、記載、又は態様が、関連業界において開示され、教示され、又は示唆されることを如何なる場合も承認しない。

具体的な態様の先の記載は、本発明の一般的な本質を完全に明らかとするため、当業者における知識（本明細書に引用される参考文献の内容を含む）を適用することにより、第三者は、過度の実験をすることなく、本発明の一般的な概念から離れることなく、このような具体的な態様を多様な適用のために改変及び／又は適応することが可能である。従って、このような適応及び改変は、本明細書に存在する教示及びガイダンスに基づき、開示された態様の対応する意味及び範囲内にあることが意図される。本明細書のフレーズ又は語句は、説明の目的のためであり、制限するためのものではないことが理解される。このため、本明細書の語句又はフレーズは、当業者の知識との組み合わせにおいて、本明細書に存在する教示及びガイダンスに明るい当業者により解釈される。

実施例１：本発明のインスレーター及びベクターの作製
インスレーター
本発明のインスレーターは１４６ｂｐであり、配列番号１を有する。これは、図１に示されるとおり、ニワトリｂ−グロビン５’ＨＳ４座位の１．２ｋｂのインスレーター領域由来の２５０ｂｐのコア配列（配列番号２）の１４６ｂｐを含んで成り、そして更に、１塩基対（アライメント中、約１０７の位置）を欠損している。これは、オリゴヌクレオチドクローニングにより構築された。生じたフラグメントは、簡便なサブクローニングのために人工的な末端を有する。

ベクター
上記１４６ｂｐのフラグメントをまず複製し、それから複数のクローニング部位により分けられた２つのタンデム配列において、商業的なクローニングベクターである、StratageneのｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔII ＳＫ＋（商品番号212205-01）中にクローニングした。

ＩＬ−１８ＢＰ
双方向性プロモーター（ｍＣＭＶ−ＩＥ１、及びｍＣＭＶ−ＩＥ２）由来の２つのコピーにおいて発現される、マーカー遺伝子（ＩＬ１８ＢＰ）のための最初の発現カセットを、図２Ａに示すとおり、２つのインスレータータンデム間に挿入した。平行して、インスレーターを欠く同一のコントロールベクターを図２Ｂ中に示すとおりに作製した。

ルシフェラーゼ
第二のアプローチにおいて、ヒトＣＭＶプロモーターから発現されるホタルルシフェラーゼ遺伝子を伴う導入遺伝子カセットを、インスレータータンデム間に挿入した（図３Ａ）。図３Ｂに示されるとおり、再度、インスレーター因子の無いコントロールベクターを、オリジナルバックボーンベクター（pBluescriptII SK+, Stratagene, 商品番号212205-01）中に発現カセットを挿入することにより作成した。

実施例２：安定にトランスフェクトされたＣＨＯ細胞プール（ＩＬ−１８ＢＰ）中のインスレーター活性
ＣＨＯ−Ｓ細胞を、図２Ａ及びＢに従うＩＬ１８ＢＰ発現のための双方向性レセプター作成物でトランスフェクトした。

材料及び方法
細胞：Invitrogen のＣＨＯ−Ｓ細胞（商品番号：11619）。
トランスフェクション剤：ＤＭＲＩＥ−Ｃ、Invitrogen、商品番号10459-014。
ベクター：
−実施例１に記載された遮蔽型及び非遮蔽型ＩＬ１８ＢＰ。
−ピューロマイシン耐性を与えるベクター（ｐｕｒｏ)。
−選択マーカーＤＨＦＲをコードするプラスミド。

ベクターの量は以下の表に示される：

トランスフェクションプロトコル
ＣＨＯ−Ｓ細胞（Invitrogen、商品番号：11619）を、ＤＭＲＩＥ−Ｃ（Invitrogen、商品番号10459-014）を使用して安定にトランスフェクトした。端的には、４０Ｍｉｏ細胞を、ＩＬ１８ＢＰのための、発現ベクター、及びピューロマイシン耐性を与えるベクター、並びにＤＨＦＲのそれぞれをコードするプラスミドを含むトランスフェクションミックスに４時間暴露させた。

上記トランスフェクションミックスは、それぞれ、１０：１：１のモル比において、遮蔽されたＩＬ１８ＢＰ発現ベクター、及びピューロマイシンに対する耐性を与えるベクター、並びにＤＨＦＲをコードするものを含んだ。相当量は、３３．６μｇ、３μｇ、及び３μｇである（表１を参照のこと）。

非遮蔽型ＩＬ１８ＢＰ発現ベクターの場合、近似するモル比が使用され、これは、３０μｇ、３μｇ、及び３μｇの量に相当する（表１を参照のこと）。

使用される全てのベクターは、両方のＩＬ１８ＢＰ発現ベクターのためにＰｖｕｌ、及び両方のピューロ（ｐｕｒｏ）とＤＨＦＲ選択プラスミドのためにＳｓｐｌの制限酵素で前もって直線化した。ペレット化後、上清を除去し、そして上記細胞を、血清を含まない培養培地、ＰｒｏＣＨＯ−５(Cambrex)に希釈し、そして３７℃で４８時間インキュベートした。それから、安定にトランスフェクトした細胞を選択するために、ピューロマイシンを１０μｇ／ｍｌの濃度において添加した。プラスチック表面に付着して成長するコロニーをカウントすることによりプール中の安定なトランスフェクタントの数を評価するために、コントロールアリコットを、１０％ウシ胎児血清を含む培地中に播種した。両作製物のためのプールは約２００，０００個の独立した安定なトランスフェクタントを示す。

不安定な組込み部位を伴う全てのトランスフェクタントを除去するために、選択的圧力を４１日間にわたり維持した。それから選択的圧力を除き、そしてＩＬ１８ＢＰ測定のための試料をピューロマイシンを伴わずに１４日間保ちながら追跡した。

ＩＬ−１８ＢＰ発現測定
ＩＬ１８ＢＰ発現を、約１ｍｉｏ細胞を新鮮な培地に２４時間暴露することにより測定した。それから細胞を除去するために培地をろ過し、そしてＩＬ１８ＢＰを、３回の標準ＥＬＩＳＡアッセイにより定量した。生じたＩＬ１８ＢＰの力価は、細胞あたりの具体的な生産性を計算するために使用した。

結果
遮蔽型発現カセットでトランスフェクトされたプールは、コントロールプール（１．１ｐｃｄ）と比較して３倍以上（３．７ｐｃｄ）上昇した生産性を有した。

実施例３：安定にトランスフェクトされたＣＨＯクローン（ルシフェラーゼ）におけるインスレーター活性
材料及び方法
ＣＨＯ−Ｓ細胞（Invitrogen、商品番号：11619）を、トランスフェクション剤としてＤＭＲＩＥ−Ｃを使用して、上述のルシフェラーゼレポーター作成物（実施例１を参照のこと）で安定にトランスフェクトした。ピューロマイシン耐性遺伝子を発現するプラスミドを、実施例２に記載したものと同じプロトコルを使用して共トランスフェクトした。２つのプールを、１０μｇ／ｍｌのピューロマイシンを使用して確立させた。不安定な組込み部位を伴う細胞を除去するために、安定なプールを選択圧力下で４０日間保った（フェーズＩ）。限界希釈を使用して３８４ウェルプレート中に播種する前に、当該プールをルシフェラーゼ活性のために測定した（データは示されていない）。各プールのために、播種は、培地中にピューロマイシンの存在しない場合と存在する場合の両方において行った。それから個々のクローンをランダムにピックアップし、そして各作製物のための２プレートを得るために、９６ウェルプレート中に再アレイさせた。それからこれらのクローンを、各作成物及び条件のための９６クローンを分析する目的で、ピューロマイシンを伴い又は伴わずに、限界希釈後、更に２ヶ月間、合計３ヶ月間培養した（フェーズII）。

ルシフェラーゼ測定
ルシフェラーゼ発現は、ピューロマイシン（ｐｕｒｏ) の存在又は不存在下において、遮蔽型（Ｉ．ｈＣＭＶ Ｌｕｃ．Ｉ）又は非遮蔽型（ｈＣＭＶ Ｌｕｃ）作成物でトランスフェクトした安定なプールにおけるＲＬＵとして測定した。Promega のＢｒｉｇｈｔ−Ｇｌｏ^TMルシフェラーゼアッセイシステム、商品番号E2610、を製造業者のガイドラインに従い使用した。

端的には、５０μｌの細胞懸濁液を、５０μｌのＢｒｉｇｈｔ−Ｇｌｏ試薬で溶解させ、そして室温で５分間インキュベートした。それからルシフェラーゼ活性を、５秒／ウェルでルミノメーターにおいて測定した。

結果
ピューロマイシンを伴うＩ．ｈＣＭＶ Ｌｕｃ．Ｉ、ピューロマイシンを伴わないＩ．ｈＣＭＶ Ｌｕｃ．Ｉ、ピューロマシンを伴うｈＣＭＶ Ｌｕｃ、ピューロマイシンを伴わないｈＣＭＶ Ｌｕｃで試験した各条件ために、９６個のクローンをルシフェラーゼ発現の増加レベルにより順位づけ、プッロットした（図４を参照のこと）。

発現クローンの上昇は、４つの試験条件のために表２に要約する。発現クローンの数（発現体の数）をカウントし、そして選択された発現クローンにおける平均発現、並びに最も高い発現クローンもまた示される。

本発明のインスレーターを伴うクローン中のＲＬＵレベルとして測定された平均ルシフェラーゼ発現は、インスレーターを伴わないクローンにおけるものよりも平均５倍高い。ピューロマイシンを伴うＩ．ｈＣＭＶ Ｌｕｃ．Ｉの最も高い発現クローンは、ピューロマイシンを伴うｈＣＭＶ Ｌｕｃ由来の最良のクローンよりも１４倍以上のルシフェラーゼを発現する。

上記作成物における本発明のインスレーターの使用は、発現クローンの数、平均発現レベル、及びそれぞれの系列の最も高い発現体の発現レベルを増加する。フェーズII中において選択の不存在下において、本発明のインスレーターは、長期間の安定性、及び上昇した発現を伴う発現クローンの同定の可能性を上昇させる。

実施例４：推定的なエンハンサー機能の評価
エンハンサーは、プロモーターに対する配向及び位置に独立的に、異種プロモーターの発現を増強できるべきである。この定義は、本発明のインスレーターの推定的なエンハンサー機能を評価するためにフォローされた。

ベクター作製物
ｐＳＶ−Ｌｕｃ
ＳＶ４０プロモーター及びルシフェラーゼのみを含む当該ベクターは、ｐＧＬ３−Ｃｔｒｌ(Promega, E 1741）に由来し、ルシフェラーゼ遺伝子を制御するＳＶ４０プロモーター、及び当該遺伝子の３’に局在するＳＶ４０エンハンサー、及びｐＧＬ３−Ｂａｓｉｃ(Promega, E1751)を含み、プロモーター及びエンハンサーを共に欠いている。端的には、ＳＶ４０プロモーターを含むフラグメント、続いてルシフェラーゼ遺伝子を単離するために、ｐＧＬ３−ＣｔｒｌをＮｏｔｌ／ＸｂａＩにより切断した。

同様の方法において、ｐＧＬ３−ＢａｓｉｃをＮｏｔｌ／ＸｂａＩにより切断し、そして３’エンハンサーを有さないポリＡ領域を含むベクターバックボーンを単離した。両フラグメントを組み合わせることにより、ｐＳＶ−Ｌｕｃを得た。

ｐＢＳ（２Ｉｎｓ）２．２
端的には、オリゴヌクレオチドを注目のインスレーターに基づき設計し、そして生じたフラグメントをＸｂａＩ／ＳｐｅＩにより分解し、そしてStratageneのｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔII ＳＫ＋（商品番号212205-01）中にクローンし、また、ＸｂａＩ／ＳｐｅＩにより分解した（工程１）。本発明のフラグメントのインスレーターのタンデム反復は、工程１において得られたベクターをＸｂａＩにより開き、そしてＸｂａＩ／ＳｐｅＩにより分解された本発明のフラグメントの二番目のインスレーターを挿入すること（工程２）によりクローニングした。配列及び配向は、インスレータータンデム反復の複製前にチェックした。２番目のタンデム反復はＡｃｃ６５Ｉ部位においてクローニングし、工程２において得られたベクターのクレノウ酵素により平滑末端化した。それからＸｂａＩ／ＳｐｅＩにより工程２のベクターを分解することにより、本発明のインスレーターを得て、クレノウ酵素により平滑末端化した。得られたベクターはｐＢＳ（２Ｉｎｓ）２．２と称される。

ｐＩｎｓ（２）ＳＶ−Ｌｕｃ、及びその逆配向型であるｐＩｎｓ（２）ｒｅｖＳＶ−Ｌｕｃ
１つのタンデム反復（２×本発明のインスレーター）を含んで成る、１ユニットのインスレーター配列を、ＳｐｅＩ／ＸｂａＩによりｐＢＳ（２Ｉｎｓ）２．２を分解することにより単離した。当該レシピエントベクターは、ＮｈｅＩにより開かれたｐＳＶ−Ｌｕｃである。分解に使用される部位が適合する場合、クローニング反応は、両配向性を伴うベクターを与える。

一過性トランスフェクション
材料及び方法
ＣＨＯ−Ｓ、Invitrogen（商品番号：11619）。
以下に挙げられるプラスミドＤＮＡ（ベクター作製物のための上節を参照のこと）を、製造業者により供されたプロトコルに従い、Ｎｕｃｌｅｏｂｏｎｄ ＰＣ ５００キット(Macherey- Nagel 商品番号：740 574)で、一昼夜育成標準培地から単離した。
−評価されるＤＮＡ：ｐＩｎｓ（２）ＳＶ−Ｌｕｃ、及びその逆配向型であるｐＩｎｓ（２）ｒｅｖＳＶ−Ｌｕｃ
−ＤＮＡコントロール
・ｐＳＶ−Ｌｕｃ：いずれかのエンハンサー配列の不存在下におけるＳＶ４０プロモーター由来の発現。
・ｐＧＬ３−ｃｔｒｌ：ＳＶ４０プロモーター並びに遺伝子の３’に局在するＳＶ４０エンハンサー由来の発現。

トランスフェクション
リポフェクタミン（Invitrogen、商品番号：18324-012）
フォーマット：２４ウェルプレート
細胞：細胞が良い形であることを保証するために、対数成長期におけるＣＨＯ−Ｓをトランスフェクション前に２４時間継代した。低い細胞密度における定常期をさけるために、細胞を０．７５×１０⁶細胞／ｍｌに希釈する。トランスフェクトされる細胞の総数は２４ウェルプレート中、１．５×１０⁵であり、ウェルあたり１００μｌのＰｒｏＣｈｏ５(Cambrex, 商品番号：B-12766Q)に再懸濁させる。

トランスフェクションミックスは以下のとおりである：（例えば、３重アッセイを行うために、1ウェルのために、マスターミックスは以下に示す容量の３．３×となる様に作製することに留意する）
Ａ）リポフェクタミン：２μｌ
ＰｒｏＣｈｏ５培地：４８μｌ
総容量は５０μｌである。
Ｂ）ＤＮＡ：１μｇ
ＰｒｏＣｈｏ５培地：５０μｌになるように補う。

溶液ＡとＢを混合し、室温で３０分間インキュベートした。当該混合物を、１．５×１０⁵細胞を含む１００μｌのＰｒｏＣｈｏ５培地に添加した。当該細胞をインキュベーターに戻し、そして３７℃、５％ＣＯ₂下で３時間インキュベートした。それからリポフェクタミンを希釈するために４００μｌのＰｒｏＣｈｏ５培地を添加した。分析のためのサンプリング前に、当該細胞を更に４８時間インキュベートした。全てのトランスフェクションは３回ずつ行った。

偽トランスフェクション：非トランスフェクト型細胞に対応し、バックグランドレベルの指標を与える。

ルシフェラーゼ測定
製造業者のガイドラインに従い、Promega由来のＢｒｉｇｈｔ−Ｇｌｏルシフェラーゼアッセイシステム(,商品番号：E2610)を使用した。

端的には、上記細胞懸濁液を、何回かのピペッティングアップ及びピペッティングダウンによりホモジナイズし、そして５０μｌのアリコットを取り、そしてホワイト９６ウェルプレートに入れた（Nunc, 商品番号：236108）。５０μｌの再構成したＢｒｉｇｈｔ−Ｇｌｏ試薬を直接添加し、そして当該混合物を室温で５分間インキュベートした。発光は、Ｃｅｎｔｒｏ ＬＢ ９６０ ルミノメーター(Berthold Technologies)において５秒間の獲得時間測定した。内部コントロール又は全タンパク質レベルによる標準化は行わず、３回における変動は、トランスフェクション効果を比較するために十分な指標を供する。

結果
異なるプラスミドＤＮＡにより制御されたルシフェラーゼ発現の結果は、図５に報告する。

当該データは、本発明の配列のインスレーター中にエンハンサー機能が存在しないことを明確に示す。センス又はリバース配向において、インスレーターがｐＳＶ−Ｌｕｃに添加される場合、発現レベルの有意な増加は観察されない。

結論
上述の実施例から、以下の結論が導かれる：
−本発明のインスレーターは、ＣＨＯ細胞において強力なインスレーター活性を示す；
−発現クローンの数がより多い（発現クローンの同定の５倍の増加機会／確率）；
−発現クローンの発現レベルが高い；
−本発明のインスレーターの存在は、安定で長期間の発現を得る機会を増加する。
−本発明のインスレーターはエンハンサー活性を含まない。

ニワトリベータ−グロビン５’ＨＳ４インスレーター領域の２５０ｂｐのコアインスレーター領域（ｂ）を伴う本発明のインスレーターのアライメント（Ａ）を示す。

ＩＬ１８ＢＰ発現のための２つの双方向性レポーター作成物を示す。Ａ：ＩＬ１８ＢＰ遺伝子は太線で表され、そしてｍＣＭＶ−ＩＥ１及びｍＣＭＶ−ＩＥ２プロモーターは矢印として示される。三角は、ｈＣＭＶ ＩＥ領域由来のイントロンを表し、そして楕円形は、ポリアデニル化シグナルを表す。本発明のインスレーター（塗りつぶされた円）は、ＩＮＳと命名され、タンデム反復は、発現カセットの各端に隣接する。Ｂ：本発明のインスレーター配列を欠く同じ作成物。

ルシフェラーゼのための発現ユニットを示す。Ａ：ルシフェラーゼ遺伝子は太線として示され、そしてヒトＣＭＶプロモーター（ｈＣＭＶｐ）は矢印として示される。楕円形は、ポリアデニルカシグナルを表す。本発明のインスレーター（塗りつぶされた円）は、ＩＮＳと命名され、タンデム反復は、発現カセットの各端に隣接する。Ｂ：本発明のインスレーター配列を欠く同じ作成物。

本発明のインスレーターでトランスフェクション後３ヵ月のＳＭＦにおけるトランスフェクトされたＣＨＯ−Ｓ細胞の安定なプールにおいてＲＬＵ（相対的光ユニット）として測定されたルシフェラーゼ発現を示す−ピューロマイシン（ｐｕｒｏ）の存在又は府存在下における遮蔽型（Ｉ．ｈＣＭＶ Ｌｕｃ．Ｉ、図３Ａ）又は非遮蔽型（ｈＣＭＶ Ｌｕｃ．、図３Ｂ）作成物。各４つの条件のための９６個のランダムに取られた個々のクローンを、ルシフェラーゼ発現レベルの増加により順位付けし、そしてプロットした（Ｘ軸における各増加は、１つのクローンを表す）。

ｐＩｎｓ（２）−ＳＶ−Ｌｕｃ、ｐＩｎｓ（２）−ｒｅｖＳＶ−Ｌｕｃ、ｐＳＶ−Ｌｕｃ、ｐＧＬ３−ｃｔｒｌ作成物で一過性にトランスフェクトされた、又は偽トランスフェクトされたＣＨＯ−Ｓ細胞においてＲＬＵ（相対的光ユニット）として測定されたルシフェラーゼ発現を示す。

Claims (30)

1. 配列番号１から成るクロマチンインスレーター。
2. 請求項１に記載の１又は複数のインスレーターを含んで成るベクター。
3. ａ．エンハンサー、又はその機能的な発現エンハンシングフラグメント；
   ｂ．プロモータードメイン、又はその機能的な発現プロモーティングフラグメント；
   ｃ．１又は複数の注目のポリペプチドをコードするＤＮＡ配列、
   から選択されるＤＮＡ因子を更に含んで成る、請求項２に記載のベクター。
4. ５’ＵＴＲ、イントロン、３’ＵＴＲ、ｍＲＮＡ３’末端プロセッシング配列、ポリアデニレーション部位、及び内部リボソーム侵入配列（ＩＲＥＳ）から選択される制御因子をコードする１又は複数のＤＮＡ配列を更に含んで成る、請求項２又は３に記載のベクター。
5. 前記ＤＮＡ配列が、ポリシストロニックｍＲＮＡを通して１つ以上の注目のポリペプチドをコードする、請求項３又は４に記載のベクター。
6. 境界因子、遺伝子座制御領域（ＬＣＲ）、又はマトリックス付着領域（ＭＡＲ）、並びに組換え及びカセット交換のための因子から選択される１又は複数のＤＮＡ因子を更に含んで成る、請求項２〜５のいずれか一項に記載のベクター。
7. 前記プロモーターが、細胞、又はウイルス／ファージのプロモーター、例えば、ｍＣＭＶ−ＩＥ１、ｍＣＭＶ−ＩＥ２、ｈＣＭＶ、ＳＶ４０、ＲＳＶ、Ｔ７、Ｔ３、又はこれらの機能的な発現プロモーティングフラグメントから選択される、請求項２〜６のいずれか一項に記載のベクター。
8. 前記注目のポリペプチドが、ＦＳＨ、ＬＨ、ＣＧ、ＴＳＨ、成長ホルモン、インターフェロン、ＴＮＦ結合タンパク質Ｉ、ＴＮＦ結合タンパク質II、ＩＬ−１８ＢＰ、ＩＬ−６、ＩＦＮＡＲ１、ＬＩＦ、又はこれらのムテイン、フラグメント、官能性誘導体、融合タンパク質から選択される、請求項２〜７のいずれか一項に記載のベクター。
9. 前記注目のポリペプチドが、ＥＰＯ、Ｇ−ＣＳＦ、ＧＭ−ＣＳＦ、ヒト化抗体鎖、サイトカイン、凝固因子、エタネルセプト、ｔＰＡ、インテグリン、又はこれらのムテイン、フラグメント、官能性誘導体、融合タンパク質から選択される、請求項２〜８のいずれか一項に記載のベクター。
10. 前記注目のポリペプチドが、アデノシンデアミナーゼ（ＡＤＡ）、アミノグリコシドホスホトランスフェラーゼ（ｎｅｏ）、ジヒドロフォレートレダクターゼ（ＤＨＦＲ）、ハイグロマイシン−Ｂ−ホスホトランスフェラーゼ（ＨＰＨ）、チミジンキナーゼ（ｔｋ）、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（ｇｐｔ）、多剤耐性遺伝子（ＭＤＲ）、オルニチンデカルボキシラーゼ（ＯＤＣ）、及びＮ−（ホスホンアセチル）−Ｌ−アスパラギン酸耐性（ＣＡＤ）、ピューロマイシンアシルトランスフェラーゼ（ＰＡＣ）、ガラクトキナーゼ、ヒト葉酸レセプター、又は還元型葉酸キャリアーから選択される、請求項２〜９のいずれか一項に記載のベクター。
11. 前記注目のポリペプチドが、ルシフェラーゼ、緑色蛍光タンパク質、アルカリ性ホスファターゼ、及び西洋わさびペルオキシダーゼ、又はこれらの組み合わせから選択される、請求項２〜１０のいずれか一項に記載のベクター。
12. １つのインスレーターが、注目のポリペプチドをコードするＤＮＡ配列の上流に位置し、そして１つのインスレーターが下流に位置する、請求項２〜１１のいずれか一項に記載のベクター。
13. 少なくとも２つのインスレーターが、注目のポリペプチドをコードするＤＮＡ配列の、上流及び下流にそれぞれ位置する、請求項２〜１１のいずれか一項に記載のベクター。
14. 少なくとも２つのコード配列が、前記インスレーターの間に位置する、請求項１２又は１３のいずれか一項に記載のベクター。
15. 前記少なくとも２つのコード配列が、多量体タンパク質のサブユニットをコードする、請求項１４に記載のベクター。
16. 前記第一サブユニットが、ヒトＦＳＨ、ヒトＬＨ、ヒトＴＳＨ、及びヒトＣＧから選択されるホルモンのアルファ鎖であり、そして第二サブユニットがベータ鎖である、請求項１５に記載のベクター。
17. 前記第一サブユニットが、ヒトＦＳＨ、ヒトＬＨ、ヒトＴＳＨ、及びヒトＣＧから選択されるホルモンのベータ鎖であり、そして第二サブユニットがアルファ鎖である、請求項１５に記載のベクター。
18. 前記第一サブユニットが免疫グロブリンの重鎖であり、第二サブユニットが軽鎖である、請求項１５に記載のベクター。
19. 前記第一サブユニットが免疫グロブリンの軽鎖であり、第二サブユニットが重鎖である、請求項１５に記載のベクター。
20. 請求項１に記載のインスレーターを含んで成る宿主細胞。
21. 請求項２〜１９のいずれか一項に記載のベクターでトランスフェクトされた宿主細胞。
22. 前記宿主細胞とインスレーターが、異なる種に由来する、請求項２０又は２１に記載の宿主細胞。
23. 前記宿主細胞が、ＣＨＯ細胞である、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の宿主細胞。
24. 宿主細胞を、請求項２〜１９のいずれか一項に記載の少なくとも１つのベクターでトランスフェクトする工程を含んで成る、注目のポリペプチドの産生方法。
25. 請求項２０〜２３のいずれか一項に記載の宿主細胞を培養する工程を含んで成る、注目のポリペプチドの産生方法。
26. 前記注目のポリペプチドを前記宿主細胞から単離する工程を更に含んで成る、請求項２４又は２５に記載の方法。
27. 前記トランスフェクションが安定なトランスフェクションである、請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 注目の遺伝子の発現のための、請求項２〜１９のいずれか一項に記載のベクターの使用。
29. ２又は複数の注目の遺伝子又はＤＮＡの同時発現のための、請求項４〜１９のいずれか一項に記載のベクターの使用。
30. ＤＮＡに基づく治療のための医薬の製造のための、請求項２〜１９のいずれか一項に記載のベクターの使用。

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