JP2007509923A - Inhibition of phosphodiesterase 9 as a treatment for obesity-related conditions - Google Patents

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Abstract

本発明は、例えば、太り過ぎ若しくは肥満体の患者(例えば、ヒト若しくはコンパニオン動物)の処置における、又はフードストック動物(例えばウシ、ニワトリ、ブタ)の低脂肪肉を生産するための手段としての、動物における体重及び/又は体脂肪を減少させるための方法と、摂食障害(例えば、過食症若しくは多食症)の処置を必要とする患者にPDE9阻害剤を投与することによる摂食障害の処置方法に関する。本発明はまた、PDE9機能をさらに研究するための生物学的ツール、即ち、PDE9遺伝子破壊を有する遺伝子改変マウス及び動物細胞を特徴とする。
【選択図】図7
The invention relates to animals, for example, in the treatment of overweight or obese patients (eg, human or companion animals) or as a means for producing low-fat meat in food stock animals (eg, cows, chickens, pigs). For reducing body weight and / or body fat and methods for treating eating disorders by administering a PDE9 inhibitor to a patient in need of treatment for eating disorders (eg, bulimia or bulimia) About. The invention also features biological tools for further studying PDE9 function, ie, genetically modified mice and animal cells having a PDE9 gene disruption.
[Selection] Figure 7

Description

本発明は、ホスホジエステラーゼ9(PDE9)阻害剤を投与することによる、例えば、太り過ぎ及び/又は肥満体患者の処置における体重及び/又は体脂肪を減ずる方法並びに摂食障害(例えば、過食症及び多食症)を処置する方法を提供する。本発明はまた、PDE9遺伝子破壊を伴う、遺伝子改変哺乳動物細胞及び遺伝子改変マウスを取り上げる。   The present invention relates to methods for reducing body weight and / or body fat in the treatment of, for example, overweight and / or obese patients, and eating disorders (eg bulimia and polyphagia) by administering a phosphodiesterase 9 (PDE9) inhibitor. A method of treating a symptom). The present invention also features genetically modified mammalian cells and genetically modified mice with PDE9 gene disruption.

肥満体又は太り過ぎと診断された個体は、例えば、冠動脈性心疾患、発作、高血圧、2型糖尿病、異脂血症(dyslipidemia)、睡眠時無呼吸、変形性関節症、胆嚢疾患、うつ病、及びある種の癌(例えば、子宮内膜癌、乳癌、前立腺癌及び結腸癌)のような、他の健康状態を発症させる、大きな危険性に苦しんでいる。肥満の不利な健康結果は、肥満を合衆国における予防可能な死亡の第二の主要原因にしており、社会に重大な経済的及び心理社会的な影響を与える(例えば、McGinnis and Foege,JAMA 270:2207-2212,1993参照)。   Individuals who are diagnosed as obese or overweight are, for example, coronary heart disease, stroke, hypertension, type 2 diabetes, dyslipidemia, sleep apnea, osteoarthritis, gallbladder disease, depression, And suffering great risks of developing other health conditions, such as certain cancers (eg, endometrial cancer, breast cancer, prostate cancer and colon cancer). The adverse health consequences of obesity make obesity the second leading cause of preventable death in the United States and have a significant economic and psychosocial impact on society (eg, McGinnis and Foege, JAMA 270: 2207-2212, 1993).

肥満は、そのますます増大する罹患率のために主要な公共健康問題になっており、今や、その関連した健康リスクを軽減するために処置を必要とする慢性病として認識されている。減量自体が重要な処置成果であるが、肥満管理の主要な目的の1つは、肥満に関連した疾病率及び死亡率を減ずるために心血管値及び代謝値を改良することである。体重の5〜10%の減量が、例えば、血糖値、血圧及び脂質濃度のような代謝値を実質的に改善することができることが判明している。このため、体重の5〜10%の意図的減量が疾病率及び死亡率を低下させうることが考えられる。   Obesity has become a major public health problem due to its increasing morbidity and is now recognized as a chronic disease that requires treatment to reduce its associated health risks. While weight loss itself is an important treatment outcome, one of the primary goals of obesity management is to improve cardiovascular and metabolic values to reduce morbidity and mortality associated with obesity. It has been found that weight loss of 5-10% of body weight can substantially improve metabolic values such as blood glucose level, blood pressure and lipid concentration. For this reason, it is conceivable that intentional weight loss of 5-10% of body weight can reduce morbidity and mortality.

環状ヌクレオチドホスホジエステラーゼ(PDE)は、例えば、第2メッセンジャーcAMP(サイクリックアデノシン3’,5’−一リン酸)及びcGMP(サイクリックグアニン3’,5’−一リン酸)のような環状ヌクレオチドの加水分解を触媒する。したがって、PDEは、非常に多様なシグナル伝達経路において極めて重要な調節役割を果たす(Beavo, Physiol. Rev. 75: 725-748, 1995)。例えば、PDEは、視覚((McLaughlin et al., Nat. Genet. 4: 130-134, 1993)、嗅覚(Yan et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 9677-81, 1995)、血小板凝集(Dickinson et al. Biochem. J. 323: 371-377, 1997)、アルドステロン合成(MacFarland et al., J. Biol. Chem. 266: 136-142, 1991)、インシュリン分泌(Zhao et al., J. Clin. Invest. 102: 869-873, 1998)、T細胞活性化(Li et al., Science 283: 848-51, 1999)、平滑筋弛緩(Boolell et al., Int. J. Impot. Res. 8: 47-52, 1996; Ballard et al., J. Urol. 159: 2164-171, 1998)に関与するプロセスを仲介する。   Cyclic nucleotide phosphodiesterases (PDEs) are cyclic nucleotides such as, for example, the second messenger cAMP (cyclic adenosine 3 ′, 5′-monophosphate) and cGMP (cyclic guanine 3 ′, 5′-monophosphate). Catalyze hydrolysis. Thus, PDE plays a crucial regulatory role in a very diverse signaling pathway (Beavo, Physiol. Rev. 75: 725-748, 1995). For example, PDE is visual ((McLaughlin et al., Nat. Genet. 4: 130-134, 1993), olfaction (Yan et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 9677-81, 1995). Platelet aggregation (Dickinson et al. Biochem. J. 323: 371-377, 1997), aldosterone synthesis (MacFarland et al., J. Biol. Chem. 266: 136-142, 1991), insulin secretion (Zhao et al. , J. Clin. Invest. 102: 869-873, 1998), T cell activation (Li et al., Science 283: 848-51, 1999), smooth muscle relaxation (Boolell et al., Int. J. Impot. Res. 8: 47-52, 1996; Ballard et al., J. Urol. 159: 2164-171, 1998).

PDEは、11種類の主要遺伝子ファミリーに細分類される、酵素のスーパーファミリーを形成する(Beavo, Physiol. Rev. 75: 725-748, 1995; Beavo et al., Mol. Pharmacol. 46: 399-405, 1994; Soderling et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 8991-8996, 1998; Fisher et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 246: 570-577, 1998; Hayashi et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 250: 751-756, 1998; Soderling et al., J. Biol. Chem. 273: 15553-58, 1998; Fisher et al., J. Biol. Chem. 273: 15559-15564, 1998; Soderling et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 7071-7076, 1999; 及び Fawcett et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 3702-3707, 2000)。   PDE forms a superfamily of enzymes that are subdivided into 11 major gene families (Beavo, Physiol. Rev. 75: 725-748, 1995; Beavo et al., Mol. Pharmacol. 46: 399- 405, 1994; Soderling et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 8991-8996, 1998; Fisher et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 246: 570-577, 1998; Hayashi et al , Biochem. Biophys. Res. Commun. 250: 751-756, 1998; Soderling et al., J. Biol. Chem. 273: 15553-58, 1998; Fisher et al., J. Biol. Chem. 273: 15559-15564, 1998; Soderling et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 7071-7076, 1999; and Fawcett et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 3702-3707, 2000 ).

各PDE遺伝子ファミリーは、特有の酵素特徴と薬理学的プロフィルによって機能的に識別されるホスホジエステラーゼをコードする。さらに、各ファミリーは、識別可能な組織、細胞、及び細胞レベル下(subcellular)発現パターンを示す(Beavo et al., Mol. Pharmacol. 46: 399-405, 1994; Soderling et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 8991-8996, 1998; Fisher et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 246: 570-577, 1998; Hayashi et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 250: 751-756, 1998; Soderling et al., J. Biol. Chem. 273: 15553-15558, 1998; Fisher et al., J. Biol. Chem. 273: 15559-15564, 1998; Soderling et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 7071-7076, 1999; Fawcett et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 3702-3707, 2000; Boolell et al., Int. J. Impot. Res. 8: 47-52, 1996; Ballard et al., J. Urol. 159: 2164-71, 1998; Houslay, Semin. Cell Dev. Biol. 9: 161-67, 1998; 及び Torphy et al., Pulm. Pharmacol. Ther. 12: 131-135, 1999)。それ故、PDE酵素の1つのファミリー又はサブファミリーの活性を選択的に調節する化合物を投与することによって、cAMP及び/又はcGMPシグナル伝達経路を細胞−又は組織−特異的な方法で調節することが可能である。   Each PDE gene family encodes phosphodiesterases that are functionally distinguished by unique enzymatic characteristics and pharmacological profiles. In addition, each family exhibits distinct tissue, cell, and subcellular expression patterns (Beavo et al., Mol. Pharmacol. 46: 399-405, 1994; Soderling et al., Proc. Natl Acad. Sci. USA 95: 8991-8996, 1998; Fisher et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 246: 570-577, 1998; Hayashi et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 250: 751-756, 1998; Soderling et al., J. Biol. Chem. 273: 15553-15558, 1998; Fisher et al., J. Biol. Chem. 273: 15559-15564, 1998; Soderling et al., Proc Natl. Acad. Sci. USA 96: 7071-7076, 1999; Fawcett et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 3702-3707, 2000; Boolell et al., Int. J. Impot. Res 8: 47-52, 1996; Ballard et al., J. Urol. 159: 2164-71, 1998; Houslay, Semin. Cell Dev. Biol. 9: 161-67, 1998; and Torphy et al., Pulm. Pharmacol. Ther. 12: 131-135, 1999). Therefore, by administering a compound that selectively modulates the activity of one family or subfamily of PDE enzymes, the cAMP and / or cGMP signaling pathway can be modulated in a cell- or tissue-specific manner. Is possible.

Fisher et al. (J. Biol. Chem. 273: 15559-15564, 1998)は、PDE9酵素を、cAMPに比べてcGMPを選択的に加水分解するPDE酵素ファミリーの新規メンバーとして同定している。PDE9は、精巣、脳、小腸、骨格筋、心臓、肺、胸腺及び脾臓を含めた、多様なヒト組織中に存在する。PDE9阻害剤は、心血管系障害(WO 03/037899)及びインシュリン耐性症候群、高血圧及び/又は2型糖尿病(WO 03/037432)の治療に有用であるとして報告されている。   Fisher et al. (J. Biol. Chem. 273: 15559-15564, 1998) has identified the PDE9 enzyme as a new member of the PDE enzyme family that selectively hydrolyzes cGMP over cAMP. PDE9 is present in a variety of human tissues, including testis, brain, small intestine, skeletal muscle, heart, lung, thymus and spleen. PDE9 inhibitors have been reported as useful for the treatment of cardiovascular disorders (WO 03/037899) and insulin resistance syndrome, hypertension and / or type 2 diabetes (WO 03/037432).

発明の概要
第1態様では、本発明は、体脂肪を減少するための動物の処置方法であって、それを必要とする動物に療法的有効量のPDE9阻害剤を投与することを含む方法を特徴とする。好ましくは、該動物はヒト又はコンパニオン動物(例えば、イヌ、ネコ、ウマ)であって、太り過ぎであり、より好ましくは、該動物は肥満体である。他の好ましい実施態様では、該動物はフードストック(food stock)動物(例えば、ニワトリ、ウシ、ブタ)であり、このような処置は、脂肪の少ない肉を生産するためになされる。別の好ましい実施態様では、該PDE9阻害剤はPDE9選択的阻害剤であるか、又は該PDE9阻害剤は経口投与される。
SUMMARY OF THE INVENTION In a first aspect, the present invention provides a method of treating an animal for reducing body fat, comprising administering to the animal in need thereof a therapeutically effective amount of a PDE9 inhibitor. Features. Preferably, the animal is a human or companion animal (eg, dog, cat, horse) and is overweight, more preferably the animal is obese. In other preferred embodiments, the animal is a food stock animal (eg, chicken, cow, pig) and such treatment is done to produce lean meat. In another preferred embodiment, the PDE9 inhibitor is a PDE9 selective inhibitor, or the PDE9 inhibitor is administered orally.

第2態様では、本発明は、摂食障害のための動物の処置方法であって、それを必要とする動物に、療法的有効量のPDE9阻害剤を投与することを含む方法を特徴とする。好ましくは、該摂食障害は、過食症(bringe eating disorder)又は多食症(bulimia)であり、該PDE9阻害剤は、PDE9選択的阻害剤であるか又は該PDE9阻害剤は経口投与される。   In a second aspect, the invention features a method of treating an animal for eating disorders, comprising administering to the animal in need thereof a therapeutically effective amount of a PDE9 inhibitor. . Preferably, the eating disorder is bringe eating disorder or bulimia and the PDE9 inhibitor is a PDE9 selective inhibitor or the PDE9 inhibitor is administered orally .

第3態様では、本発明は、代謝症候群のための動物の処置方法であって、それを必要とする動物に、療法的有効量のPDE9阻害剤を投与することを含む方法を特徴とする。好ましくは、該PDE9阻害剤は、PDE9選択的阻害剤であるか又は該PDE9阻害剤は経口投与される。   In a third aspect, the invention features a method of treating an animal for metabolic syndrome, comprising administering to an animal in need thereof a therapeutically effective amount of a PDE9 inhibitor. Preferably, the PDE9 inhibitor is a PDE9 selective inhibitor or the PDE9 inhibitor is administered orally.

本発明はさらに、遺伝子改変マウス(genetically-modified mouse)であって、PDE9遺伝子の破壊に関して同型接合性であり、6週間の高脂肪食餌後に、6週間の高脂肪食餌後の野生型マウスに比べて、体重減少又は脂肪蓄積(adipose depot)中の脂質量(fat mass)減少を示す遺伝子改変マウスを特徴とする。好ましい実施態様では、該マウスは、PDE9遺伝子の調節配列の制御下で外因性レポーター遺伝子を発現するか、又は該マウスは検出不能なPDE9活性を示す。関連する態様では、本発明は、上記マウスに由来する培養遺伝子改変ネズミ細胞を提供する。他の関連態様では、本発明は、上記マウスの作製方法であって、(a)PDE9遺伝子との組み換え時に該PDE9遺伝子を破壊するPDE9遺伝子ターゲッティング構築体を含むDNA配列を、マウスES細胞中に導入する工程;(b)そのゲノムがPDE9遺伝子の破壊を含むマウスES細胞を選択する工程;(c)工程(b)で選択したES細胞をマウス胚盤胞又は桑実胚中に導入する工程;(d)工程(c)の胚盤胞又は桑実胚を偽妊娠マウス中に移植する工程;(e)移動した(transferred)胚盤胞又は桑実胚をキメラマウスを生じる期間まで発達させる工程;及び(f)性的に成熟したキメラマウスと、PDE9破壊に関して異型接合性のマウスとを交配する(mating)ことによって、PDE9遺伝子破壊に関して同型接合性のマウスを得る工程;を含み、該マウスが、6週間の高脂肪食餌後に、6週間の高脂肪食餌後の野生型マウスに比べて、体重減少又は脂肪蓄積中の脂質量減少を示す方法を提供する。   The present invention further relates to genetically-modified mice that are homozygous for the disruption of the PDE9 gene, after 6 weeks of high fat diet, compared to wild type mice after 6 weeks of high fat diet. Characterized by genetically modified mice that exhibit weight loss or fat mass reduction during adipose depot. In a preferred embodiment, the mouse expresses an exogenous reporter gene under the control of regulatory sequences of the PDE9 gene, or the mouse exhibits undetectable PDE9 activity. In a related aspect, the present invention provides a cultured genetically modified murine cell derived from the mouse. In another related aspect, the present invention provides the above-described method for producing a mouse, wherein (a) a DNA sequence comprising a PDE9 gene targeting construct that disrupts the PDE9 gene upon recombination with the PDE9 gene is inserted into a mouse ES cell. A step of introducing; (b) a step of selecting a mouse ES cell whose genome contains a disruption of the PDE9 gene; (c) a step of introducing the ES cell selected in step (b) into a mouse blastocyst or morula (D) transferring the blastocysts or morulas of step (c) into pseudopregnant mice; (e) developing transferred blastocysts or morulas to a period of time producing chimeric mice; And (f) mating sexually mature chimeric mice with mice heterozygous for PDE9 disruption to obtain homozygous mice for PDE9 gene disruption. Step; wherein, the mice after a high fat diet for 6 weeks, as compared to wild type mice after a high fat diet for 6 weeks, a method of indicating the lipid loss during weight loss or fat accumulation.

本発明はさらに、遺伝子改変培養哺乳動物細胞であって、該細胞がPDE9遺伝子の破壊に関して同型接合性であり、該細胞若しくは該細胞に由来する子孫細胞が、検出不能なPDE9ポリペプチド活性を示し、ここで、該細胞若しくは子孫細胞が該同型接合性破壊なしでPDE9ポリペプチド活性を示す遺伝子改変培養哺乳動物細胞を特徴とする。好ましい実施態様では、該細胞は、胚幹(ES)細胞であり、より好ましくは、該細胞はネズミES細胞又はヒトES細胞である。   The present invention further relates to genetically modified cultured mammalian cells, wherein the cells are homozygous for the disruption of the PDE9 gene and the cells or progeny cells derived from the cells exhibit undetectable PDE9 polypeptide activity. Wherein the cells or progeny cells are characterized by genetically modified cultured mammalian cells that exhibit PDE9 polypeptide activity without the homozygous disruption. In a preferred embodiment, the cell is an embryonic stem (ES) cell, more preferably the cell is a murine ES cell or a human ES cell.

他の実施態様では、本発明は、PDE11遺伝子ターゲッティング構築体を含む単離された核酸分子であって、該構築体が、PDE9遺伝子との組み換え時に、該PDE9遺伝子を破壊する単離された核酸分子を提供する。   In another embodiment, the invention provides an isolated nucleic acid molecule comprising a PDE11 gene targeting construct, wherein the construct disrupts the PDE9 gene upon recombination with the PDE9 gene. Provide molecules.

当業者は、明細書及び特許請求の範囲において本発明を説明するために、本出願で用いられる用語を完全に理解するであろう。それでもなお、次の用語は、本明細書で他に指定しない限り、すぐ下記に記載するとおりである。   Those skilled in the art will fully understand the terms used in this application to describe the present invention in the specification and claims. Nonetheless, the following terms are immediately described below unless otherwise specified herein.

「PDE9阻害剤」とは、PDE9ポリペプチドの生物学的活性を低下させる又は軽減する作用剤(agent)を意味する。このような作用剤は、タンパク質(例えば抗PDE9抗体)、核酸(例えば、PDE9アンチセンス若しくはRNA干渉((RNAi)核酸)、アミノ酸、ペプチド、炭水化物、小分子(有機若しくは無機)、又は細胞中に存在するPDE9量を効果的に減少させるか若しくはPDE9ポリペプチドの酵素活性を低下させるかのいずれかによってPDE9ポリペプチドの活性を低下させる、任意の他の化合物若しくは組成物を包含する。PDE9阻害剤である化合物は、該化合物の溶媒和物、水和物、製薬的に受容される塩、互変異性体、立体異性体及びプロドラッグの全てを包含する。好ましくは、本発明に用いる小分子PDE9阻害剤は、10μM未満、より好ましくは1μM未満、さらにより好ましくは0.1μM未満のIC50を有する。本発明に用いる任意のPDE9阻害剤は、さらに、一部又は全ての他のPDE、好ましくは、PDE1A、PDE1B、PDE1C、PDE2、PDE3A、PDE3B、PDE4A、PDE4B、PDE4C、PDE4D、PDE5、PDE6、PDE7A、PDE7B、PDE8A、PDE8B、PDE10、及び/又はPDE11に対しても、選択的であることが好ましい。 “PDE9 inhibitor” means an agent that reduces or reduces the biological activity of a PDE9 polypeptide. Such agents can be proteins (eg, anti-PDE9 antibodies), nucleic acids (eg, PDE9 antisense or RNA interference ((RNAi) nucleic acids), amino acids, peptides, carbohydrates, small molecules (organic or inorganic), or in cells. Includes any other compound or composition that reduces the activity of the PDE9 polypeptide, either by effectively reducing the amount of PDE9 present, or by reducing the enzymatic activity of the PDE9 polypeptide. The compounds that are include all solvates, hydrates, pharmaceutically acceptable salts, tautomers, stereoisomers and prodrugs of the compounds, preferably small molecules for use in the present invention. PDE9 inhibitor is less than 10 [mu] M, more preferably less than 1 [mu] M, even more preferably an IC 50 of less than 0.1μM Any PDE9 inhibitor used in the present invention may further include some or all other PDEs, preferably PDE1A, PDE1B, PDE1C, PDE2, PDE3A, PDE3B, PDE4A, PDE4B, PDE4C, PDE4D, PDE5, PDE6, PDE7A , PDE7B, PDE8A, PDE8B, PDE10 and / or PDE11 are also preferably selective.

「選択的」PDE9阻害剤とは、1種類以上の他のPDEの阻害に関するIC50よりも、少なくとも10倍低い、好ましくは少なくとも100倍低いIC50でPDE9活性を阻害する作用剤を意味する。好ましくは、このような作用剤を、製薬的に受容されるデリバリー・ビヒクル又はキャリヤーと組み合わせる。PDE9遺伝子又はmRNAの発現を阻害するためにPDE9遺伝子又はmRNAに向けられるアンチセンス・オリゴヌクレオチドは、標準方法によって作製される(例えば、Agrawal et al. Methods in Molecular Biology: Protocols for Oligonucleotides and Analogs, Vol. 20, 1993を参照のこと)。同様に、細胞におけるPDE9酵素の産生を減ずるように機能するRNA分子は、当業者に知られた標準方法によって作製することができる(例えば、Hannon, Nature 418: 244-251, 2002; Shi, Trends in Genetics 19: 9-12, 2003; Shuey et al., Drug Discovery Today 7: 1040-1046, 2002を参照のこと)。PDE9阻害剤の例は、本明細書に、及び本明細書に援用される WO 03/037899、WO 03/037432及び米国仮特許出願No.60/466,639(2003年4月30日出願)に記載されている。 By “selective” PDE9 inhibitor is meant an agent that inhibits PDE9 activity with an IC 50 that is at least 10-fold, preferably at least 100-fold lower than the IC 50 for inhibition of one or more other PDEs. Preferably, such agents are combined with a pharmaceutically acceptable delivery vehicle or carrier. Antisense oligonucleotides directed to the PDE9 gene or mRNA to inhibit the expression of the PDE9 gene or mRNA are made by standard methods (eg, Agrawal et al. Methods in Molecular Biology: Protocols for Oligonucleotides and Analogs, Vol. 20, see 1993). Similarly, RNA molecules that function to reduce the production of PDE9 enzyme in cells can be made by standard methods known to those skilled in the art (eg, Hannon, Nature 418: 244-251, 2002; Shi, Trends in Genetics 19: 9-12, 2003; Shuey et al., Drug Discovery Today 7: 1040-1046, 2002). Examples of PDE9 inhibitors are described herein and in WO 03/037899, WO 03/037432 and US Provisional Patent Application No. 60 / 466,639 (filed April 30, 2003), incorporated herein by reference. Has been.

「PDE9活性の低下」とは、細胞中の機能的PDE9ポリペプチドのレベルを減少させる、遺伝子破壊若しくはPDE9遺伝子機能の操作の結果として、又はPDE9活性を阻害する薬理学的作用剤の投与の結果としての、PDE9酵素のポリペプチド活性の人為的低下を意味する。   “Reduced PDE9 activity” refers to the result of administration of a pharmacological agent that decreases the level of functional PDE9 polypeptide in a cell, as a result of gene disruption or manipulation of PDE9 gene function, or inhibits PDE9 activity. As an artificial reduction in the polypeptide activity of the PDE9 enzyme.

「製薬的に受容される」なるフレーズは、指定されたキャリヤー、ビヒクル、希釈剤、賦形剤(単数又は複数)及び/又は塩が、製剤に含まれる他の成分と、一般に化学的及び/又は物理的に相容性であり、そしてそのレシピエントと生理的に相容性であることを意味する。   The phrase “pharmaceutically acceptable” means that the specified carrier, vehicle, diluent, excipient (s) and / or salt is generally chemically and / or other ingredients contained in the formulation. Or it means being physically compatible and physiologically compatible with the recipient.

「プロドラッグ」なる用語は、投与後に、in vivoで、化学的又は生理的プロセス(例えば、生理的pHになった時に又は酵素活性によって)によって薬物を放出する薬物前駆体である化合物を意味する。プロドラッグの合成と使用についての考察は、Higuchi と Stellaの Prodrugs as Novel Delivery Systems, vol. 14 of the ACS Symposium Series、及びBioreversible Carriers in Drug Design, ed. Edward B. Roche, American Pharmaceutical Association and Pergamon Press, 1987に記載されている。   The term “prodrug” refers to a compound that is a drug precursor that releases a drug in vivo, after administration, by a chemical or physiological process (eg, when at physiological pH or by enzymatic activity). . Considerations on the synthesis and use of prodrugs include Higuchi and Stella's Prodrugs as Novel Delivery Systems, vol. 14 of the ACS Symposium Series, and Bioreversible Carriers in Drug Design, ed. Edward B. Roche, American Pharmaceutical Association and Pergamon Press , 1987.

「塩」及び「製薬的に受容される塩」なる用語は、化合物の有機塩及び無機塩、化合物の立体異性体又は化合物のプロドラッグを意味する。
「太り過ぎ」とさらに重症な「肥満体」状態は、18才以上の成人において、理想体重を越えている(さらに具体的には、理想体脂肪を越えている)ことであり、肥満度指数(body mass index)(BMI)によって一般的に定義され、BMIは、総体脂肪と相関し、また、太り過ぎ又は肥満体状態の結果としての疾患によって早死若しくは身体障害を被るという相対的リスクに相関する。該健康リスクは、過度の体脂肪の増加に伴って上昇する。BMIは、kgでの体重をmでの身長の平方で除する(kg/m)ことによって、或いは、ポンドでの体重に703を乗じて、インチでの身長の平方によって除する(lbsx703/in)ことによって算出される。「太り過ぎ」は、典型的に25.0〜29.9のBMIになる。「肥満」は、典型的に30以上のBMIとして定義される(例えば、National Heart, Lung, and Blood Institute, Clinical Guidelines on the Identification, Evaluation, and Treatment of Overweight and Obesity in Adults, The Evidence Report, Washington, DC: U.S. Department of Health and Human Services, NIH publication no. 98-4083,1998を参照のこと)。筋肉のたくましい個体では、BMIと体脂肪と疾患リスクとの相関関係は、他の個体におけるよりも弱くなる。それ故、このような筋肉のたくましい個体が実際に太り過ぎ又は肥満体であるかどうかの評価は、例えば、全体脂肪の直接の測定又はウェスト・ヒップ比評価のような、他の手段によっての方が正確に行なわれる可能性がある。
The terms “salt” and “pharmaceutically acceptable salt” refer to organic and inorganic salts of compounds, stereoisomers of compounds or prodrugs of compounds.
“Overweight” and a more severe “obesity” condition are over the ideal body weight (more specifically, over the ideal body fat) in adults over 18 years of age. Generally defined by body mass index (BMI), BMI correlates with total fat and also with the relative risk of suffering premature death or disability due to disease as a result of being overweight or obese. The health risk increases with an increase in excessive body fat. The BMI is divided by dividing the weight in kg by the square of the height in m (kg / m 2 ) or by multiplying the weight in pounds by 703 and dividing by the square of the height in inches (lbsx703 / in 2 ). “Overweight” typically results in a BMI of 25.0-29.9. “Obesity” is typically defined as 30 or more BMI (eg, National Heart, Lung, and Blood Institute, Clinical Guidelines on the Identification, Evaluation, and Treatment of Overweight and Obesity in Adults, The Evidence Report, Washington DC: US Department of Health and Human Services, NIH publication no. 98-4083, 1998). In muscular individuals, the correlation between BMI, body fat and disease risk is weaker than in other individuals. Therefore, an assessment of whether such a muscular individual is actually overweight or obese is more likely by other means, such as a direct measurement of total fat or a waist-hip ratio assessment. May be done accurately.

遺伝子改変マウス又は野生型マウスに投与されるような「高脂肪食餌(high fat diet)」とは、少なくとも45%kcal脂肪(fat)、好ましくは、少なくとも58%脂肪から成る食餌を意味する。具体的な食餌は、Surwit食(Surwit et al., Metabolism 47: 1354-1359; Surwit et al., Metabolism 47: 1089-1096, 1998; Surwit et al., J. Biol. Chem. 271: 9437-9440, 1996; and Surwit et al., Metabolism 44: 645-651, 1995)、D12451 Rodent 食(45% kcal fat, Research Diets, Inc., New Brunswick, NJ)、及び D12331 Rodent 食 (58% kcal fat, Research Diets, Inc.)を包含する。   By “high fat diet” as administered to genetically modified or wild type mice is meant a diet consisting of at least 45% kcal fat (fat), preferably at least 58% fat. Specific diets include the Surwit diet (Surwit et al., Metabolism 47: 1354-1359; Surwit et al., Metabolism 47: 1089-1096, 1998; Surwit et al., J. Biol. Chem. 271: 9437- 9440, 1996; and Surwit et al., Metabolism 44: 645-651, 1995), D12451 Rodent diet (45% kcal fat, Research Diets, Inc., New Brunswick, NJ), and D12331 Rodent diet (58% kcal fat , Research Diets, Inc.).

本明細書で定義するような、及びAdult Treatment Panel III (ATP III; National Institutes of Health: Third Report of the National Cholesterol Education Program Expert Panel on Detection, Evaluation, and Treatment of High Blood Cholesterol in Adults (Adult Treatment Panel III), Executive Summary; Bethesda, MD, National Institutes of Health, National Heart, Lung and Blood Institute, 2001 (NIH pub. no. 01-3670)によるような「代謝症候群」は、ヒトが下記基準の3つ以上:
1.腹部肥満:男性ではウェスト周り>102cm、女性ではウェスト周り>88cm;
2.高トリグリセリド血症:≧150mg(1.695mmol/l);
3.低HDLコレステロール:男性では<40mg/dl(1.036mmol/l)、女性では<50mg/dl(1.295mmol/l);
4.高血圧:≧130/85mmHg;
5.高い空腹時血糖:≧110mg/dl(≧6.1mmol/l)
を有するときに生じる;又は
World Health Organization 基準 (Alberti and Zimmet, Diabet. Med. 15: 539-53, 1998)によると、ヒトが糖尿病、耐糖能異常、空腹時血糖異常、若しくはインシュリン抵抗性に加えて、下記異常の2つ以上:
1.高血圧:≧160/90mmHg;
2.高脂血症:トリグリセリド濃度 ≧150mg/dl(1.695mmol/l)及び/又はHDLコレステロールが男性では<35mg/dl(0.9mmol/l)、女性では<39mg/dl(1.0mmol/l);
3.中心性肥満:ウェスト・ヒップ比が男性では>0.90、女性では>0.85、及び/又はBMI>30kg/m
4.微量蛋白尿:尿中アルブミン排泄速度 ≧20μg/min又はアルブミン・クレアチニン比 ≧20mg/kg
を有するときに生じる。
As defined herein, and Adult Treatment Panel III (ATP III; National Institutes of Health: Third Report of the National Cholesterol Education Program Expert Panel on Detection, Evaluation, and Treatment of High Blood Cholesterol in Adults (Adult Treatment Panel III), Executive Summary; Bethesda, MD, National Institutes of Health, National Heart, Lung and Blood Institute, 2001 (NIH pub.no.01-3670). more than:
1. Abdominal obesity: waist circumference> 102 cm for men, waist circumference> 88 cm for women;
2. Hypertriglyceridemia: ≧ 150 mg (1.695 mmol / l);
3. Low HDL cholesterol: <40 mg / dl (1.036 mmol / l) for men, <50 mg / dl (1.295 mmol / l) for women;
4). Hypertension: ≧ 130/85 mmHg;
5). High fasting blood glucose: ≧ 110 mg / dl (≧ 6.1 mmol / l)
Occurs when having; or
According to the World Health Organization criteria (Alberti and Zimmet, Diabet. Med. 15: 539-53, 1998), in addition to diabetes, impaired glucose tolerance, fasting blood glucose, or insulin resistance, more than:
1. Hypertension: ≧ 160/90 mmHg;
2. Hyperlipidemia: triglyceride concentration ≧ 150 mg / dl (1.695 mmol / l) and / or HDL cholesterol <35 mg / dl (0.9 mmol / l) in men, <39 mg / dl (1.0 mmol / l) in women );
3. Central obesity: waist-to-hip ratio> 0.90 for men,> 0.85 for women, and / or BMI> 30 kg / m 2 ;
4). Microproteinuria: urinary albumin excretion rate ≧ 20 μg / min or albumin / creatinine ratio ≧ 20 mg / kg
It occurs when you have

「療法的有効」とは、体脂肪の減少を生じることを意味する。
「PDE9遺伝子破壊(disrupted PDE9 gene)」は、野生型バージョンのPDE9遺伝子を正常に発現する細胞において、破壊された遺伝子によってコードされるPDE9ポリペプチドの細胞活性が低下する又は、好ましくは、除去されるように、遺伝子改変されているPDE9遺伝子を意味する。遺伝子改変が細胞中のPDE9遺伝子の野生型コピーの全てを効果的に排除する(例えば、遺伝子改変された、非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞が、PDE9遺伝子破壊に関して同型接合性であるか、又はもともと存在するPDE9遺伝子の野生型コピーのみが今や破壊される)場合には、遺伝子改変が、野生型PDE9遺伝子を発現する対照細胞に比べて、PDE9ポリペプチド活性を低下させる。このPDE9ポリペプチド活性の低下は、PDE9遺伝子発現の低下に由来する(即ち、PDE9mRNAレベルが効果的に低下して、PDE9ポリペプチドレベルの低下を生じる)及び/又はPDE9ポリペプチド活性の低下は、破壊されたPDE9遺伝子が、野生型PDE9ポリペプチドに比べて変化した(例えば、低下した)機能を有する突然変異ポリペプチドをコードするために生じる。好ましくは、遺伝子改変された、非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞中のPDE9ポリペプチド活性は、野生型レベルの50%以下に、より好ましくは25%以下に、さらにより好ましくは野生型レベルの10%以下に、低下する。最も好ましくは、同型接合性PDE9遺伝子破壊は、野生型PDE9活性を実証する種類の細胞において、検出不能なPDE9活性を生じる。
“Therapeutically effective” means causing a reduction in body fat.
A “PDE9 gene disrupted” is a cell that normally expresses a wild-type version of the PDE9 gene, wherein the cellular activity of the PDE9 polypeptide encoded by the disrupted gene is reduced or preferably eliminated. As such, it means a PDE9 gene that has been genetically modified. The genetic modification effectively eliminates all of the wild type copy of the PDE9 gene in the cell (eg, the genetically modified non-human mammal or animal cell is homozygous for the PDE9 gene disruption or originally If only the wild-type copy of the existing PDE9 gene is now destroyed), the genetic modification reduces the PDE9 polypeptide activity compared to control cells expressing the wild-type PDE9 gene. This decrease in PDE9 polypeptide activity results from a decrease in PDE9 gene expression (ie, PDE9 mRNA levels are effectively reduced resulting in a decrease in PDE9 polypeptide levels) and / or a decrease in PDE9 polypeptide activity is: A disrupted PDE9 gene results because it encodes a mutant polypeptide with altered (eg, reduced) function compared to the wild-type PDE9 polypeptide. Preferably, the PDE9 polypeptide activity in the genetically modified non-human mammal or animal cell is 50% or less of the wild type level, more preferably 25% or less, even more preferably 10% of the wild type level. Below, it drops. Most preferably, homozygous PDE9 gene disruption results in undetectable PDE9 activity in a cell type that demonstrates wild-type PDE9 activity.

破壊されたPDE9遺伝子を含有する「遺伝子改変された非ヒト哺乳動物」とは、破壊されたPDE9遺伝子を含有するように遺伝子操作によって作製された非ヒト哺乳動物、並びに該破壊されたPDE9遺伝子を遺伝で受け継ぐような、そのような非ヒト哺乳動物の子孫を意味する。遺伝子改変された非ヒト哺乳動物は、例えば、所望の遺伝子改変を有する未分化胚芽細胞又は胚を作製し、次に該未分化胚芽細胞又は胚を、子宮内発達のために、養母中に移植することによって、発生させることができる。遺伝子改変した未分化胚芽細胞又は胚は、マウスの場合には、遺伝子改変した胚幹(ES)細胞をマウス未分化胚芽細胞に移植することによって、又は四倍体胚にES細胞を凝集させることによって作製することができる。或いは、多様な種の遺伝子改変した胚を核移植によって得ることができる。核移植の場合には、ドナー細胞は体細胞又は多能性幹細胞であり、これは、PDE9遺伝子を破壊する所望の遺伝子改変を含むように操作される。次に、この細胞の核を、除核された受精卵母細胞又は単為発生卵母細胞に移入して;得られた胚を再構成して、未分化胚芽細胞に発達させる。上記方法のどちらかで得られた遺伝子改変未分化胚芽細胞を、次に当業者に周知の標準方法によって、養母に移植する。「遺伝子改変非ヒト哺乳動物」は、上記方法で作製された非ヒト哺乳動物の全ての子孫を、該子孫が、PDE9遺伝子を破壊する遺伝子改変の少なくとも1つのコピーを受け継ぐ限り、包含する。遺伝子改変非ヒト哺乳動物の全ての体細胞と生殖細胞が該改変を含有することが好ましい。破壊されたPDE9遺伝子を含有するように遺伝子改変される、好ましい非ヒト哺乳動物は、げっ歯類(例えば、マウス及びラット)、ネコ、イヌ、ウサギ、モルモット、ハムスター、ヒツジ、ブタ及びフェレットを包含する。   A “genetically modified non-human mammal” containing a disrupted PDE9 gene refers to a non-human mammal produced by genetic manipulation so as to contain a disrupted PDE9 gene, and the disrupted PDE9 gene. It means the offspring of such a non-human mammal, as inherited by inheritance. The genetically modified non-human mammal, for example, produces an undifferentiated germ cell or embryo having a desired genetic modification, and then transplants the undifferentiated germ cell or embryo into a foster mother for intrauterine development. Can be generated. In the case of a genetically modified undifferentiated germ cell or embryo, in the case of a mouse, transplanting the genetically modified embryonic stem (ES) cell into a mouse undifferentiated germ cell or aggregating ES cells into a tetraploid embryo Can be produced. Alternatively, various species of genetically modified embryos can be obtained by nuclear transfer. In the case of nuclear transfer, the donor cells are somatic or pluripotent stem cells that are engineered to contain the desired genetic modification that disrupts the PDE9 gene. The nucleus of this cell is then transferred into an enucleated fertilized oocyte or parthenogenetic oocyte; the resulting embryo is reconstituted and developed into undifferentiated germ cells. The genetically modified undifferentiated germ cells obtained by either of the above methods are then transplanted into foster mothers by standard methods well known to those skilled in the art. “Gene-modified non-human mammal” encompasses all progeny of the non-human mammal produced by the above method as long as the progeny inherit at least one copy of the genetic modification that disrupts the PDE9 gene. It is preferred that all somatic cells and germ cells of the genetically modified non-human mammal contain the modification. Preferred non-human mammals that are genetically modified to contain a disrupted PDE9 gene include rodents (eg, mice and rats), cats, dogs, rabbits, guinea pigs, hamsters, sheep, pigs and ferrets. To do.

破壊されたPDE9遺伝子を含有する「遺伝子改変動物細胞」は、破壊されたPDE9遺伝子を含有するように遺伝子操作によって作製された、ヒト細胞を含めた動物細胞(好ましくは、哺乳動物細胞)、並びに破壊されたPDE9遺伝子を受け継ぐ、娘細胞及び遺伝子改変親ES細胞又は幹細胞から分化した細胞を意味する。これらの細胞は、当該技術分野で知られた任意の標準方法によって培養中に遺伝子改変することができる。培養中に細胞を遺伝子改変させることの代替手段として、PDE9遺伝子破壊を含有する遺伝子改変非ヒト哺乳動物から、非ヒト哺乳動物細胞を単離することもできる。本発明の動物細胞は、一次細胞若しくは組織プレパレート並びに培養に適合した、腫瘍形成性若しくは形質転換細胞系統から得ることができる。これらの細胞と細胞系統は、例えば、内皮細胞、上皮細胞、島細胞、ニューロン及び他の神経組織由来細胞、中皮細胞、骨細胞、リンパ球、軟骨細胞、造血細胞、免疫細胞、主要腺若しくは器官(例えば、精巣、肝臓、肺、心臓、胃、膵臓、腎臓、及び皮膚)の細胞、筋肉細胞(骨格筋、平滑筋及び心筋を含む)、外分泌若しくは内分泌細胞、線維芽細胞、並びに胚及びその他の全能性若しくは多能性幹細胞(例えば、ES細胞、ES様細胞、胚性生殖細胞及び他の幹細胞、例えば、前駆細胞及び組織由来幹細胞)に由来する。好ましい遺伝子改変細胞は、ES細胞であり、より好ましくは、マウス若しくはラットES細胞であり、最も好ましくは、ヒトES細胞並びに、遺伝子改変ES細胞から分化した細胞である。   A “genetically modified animal cell” containing a disrupted PDE9 gene is an animal cell (preferably a mammalian cell), including a human cell, produced by genetic manipulation to contain a disrupted PDE9 gene, and It means cells differentiated from daughter cells and genetically modified parental ES cells or stem cells that inherit the disrupted PDE9 gene. These cells can be genetically modified in culture by any standard method known in the art. As an alternative to genetically modifying cells during culture, non-human mammalian cells can also be isolated from genetically modified non-human mammals containing a PDE9 gene disruption. The animal cells of the present invention can be obtained from tumorigenic or transformed cell lines adapted to primary cells or tissue preparations and cultures. These cells and cell lines include, for example, endothelial cells, epithelial cells, islet cells, neurons and other neural tissue-derived cells, mesothelial cells, bone cells, lymphocytes, chondrocytes, hematopoietic cells, immune cells, major glands or Cells of organs (eg, testis, liver, lung, heart, stomach, pancreas, kidney, and skin), muscle cells (including skeletal muscle, smooth muscle and heart muscle), exocrine or endocrine cells, fibroblasts, and embryos and Derived from other totipotent or pluripotent stem cells (eg, ES cells, ES-like cells, embryonic germ cells and other stem cells such as progenitor cells and tissue-derived stem cells). Preferred genetically modified cells are ES cells, more preferably mouse or rat ES cells, most preferably human ES cells and cells differentiated from genetically modified ES cells.

「遺伝子改変している」非ヒト哺乳動物又は動物細胞は、遺伝子操作によって、非ヒト哺乳動物又は動物細胞中へ又は前駆非ヒト哺乳動物又は動物細胞中へ移入される改変に関して、異型又は同型接合性である。改変を移入するために用いることができる、遺伝子操作の標準方法は、相同的組み換え、ウイルスベクター遺伝子トラッピング、照射、化学的突然変異及び、アンチセンスRNAを単独で又は触媒リボザイムと組み合わせてコードするヌクレオチド配列のトランスジェニック発現を包含する。遺伝子を破壊するための遺伝子改変の好ましい方法は、「異種核酸配列」を遺伝子座に挿入することによって(例えば、相同的組み換え若しくはウイルスベクター遺伝子トラッピングによって)、内因性遺伝子を改変する方法である。「異種核酸配列」は、遺伝子中に非自然的に発生する外因性配列である。異種DNAのこの挿入は、PDE9遺伝子のいずれの領域においても(例えば、エンハンサー、プロモーター、調節領域、非コード領域、コード領域、イントロン又はエクソンにおいて)、起こることができる。遺伝子破壊のための遺伝子操作の最も好ましい方法は、相同的組み換えであり、相同的組み換えでは、異種核酸配列が単独で又は内因性遺伝子配列の一部の欠失と共に、目標を絞った方法で挿入される。   A “genetically modified” non-human mammal or animal cell is heterologous or homozygous for a modification that is genetically manipulated into a non-human mammal or animal cell or into a precursor non-human mammal or animal cell. It is sex. Standard methods of genetic manipulation that can be used to transfer modifications include homologous recombination, viral vector gene trapping, irradiation, chemical mutation, and nucleotides that encode antisense RNA alone or in combination with catalytic ribozymes. Includes transgenic expression of the sequence. A preferred method of genetic modification to disrupt a gene is to modify the endogenous gene by inserting a “heterologous nucleic acid sequence” into the locus (eg, by homologous recombination or viral vector gene trapping). A “heterologous nucleic acid sequence” is an exogenous sequence that occurs non-naturally in a gene. This insertion of heterologous DNA can occur in any region of the PDE9 gene (eg, in an enhancer, promoter, regulatory region, non-coding region, coding region, intron or exon). The most preferred method of genetic manipulation for gene disruption is homologous recombination, in which heterologous nucleic acid sequences are inserted in a targeted manner, either alone or with deletion of a portion of an endogenous gene sequence. Is done.

「同型接合性(homozygosity)」は、非ヒト哺乳動物又は動物細胞におけるPDE9遺伝子破壊に関する場合に、PDE9遺伝子の全対立遺伝子の破壊を有する非ヒト哺乳動物又は動物細胞を意味する。しかし、これらの破壊対立遺伝子の各々のPDE9遺伝子配列は、同一である必要はない。例えば、非ヒト哺乳動物は、PDE9の1対立遺伝子が該遺伝子配列の1領域の欠失の結果として破壊され、他の対立遺伝子は該遺伝子配列の他の領域の欠失の結果として破壊されるような場合に、PDE9破壊に関して同型接合性であり得る。   “Homozygosity” means a non-human mammalian or animal cell having a disruption of all alleles of the PDE9 gene when it relates to the PDE9 gene disruption in the non-human mammal or animal cell. However, the PDE9 gene sequence of each of these disrupted alleles need not be identical. For example, in non-human mammals, one allele of PDE9 is destroyed as a result of deletion of one region of the gene sequence, and the other allele is destroyed as a result of deletion of another region of the gene sequence. In such cases, it can be homozygous for PDE9 failure.

「ES細胞」又は「ES様細胞」は、胚、原始生殖細胞、又は奇形癌に由来する多能性幹細胞であって、無限自己再生並びに3胚葉全てをあらわす細胞種に分化することができる、多能性幹細胞を意味する。
「マイクロアレイ」は、本明細書でさらに詳しく説明するように、基質上の識別可能なポリヌクレオチド又はポリペプチドの配置を意味する。
“ES cells” or “ES-like cells” are pluripotent stem cells derived from embryos, primitive germ cells, or teratocarcinomas that can differentiate into cell types that represent infinite self-renewal as well as all three germ layers, Means pluripotent stem cells.
“Microarray” means an arrangement of identifiable polynucleotides or polypeptides on a substrate, as described in more detail herein.

「野生型」は、非ヒト哺乳動物又は動物細胞に関する場合に、場合によっては、破壊されたPDE9遺伝子を含まない、非ヒト哺乳動物又は動物細胞を意味する。例えば、本発明の非ヒト哺乳動物の特定の特徴を、野生型哺乳動物の該特徴と比較する場合に、野生型なる用語は、破壊されたPDE9遺伝子を含まない非ヒト哺乳動物(即ち、そのPDE9遺伝子が野生型である哺乳動物)を意味する。好ましくは、野生型非ヒト哺乳動物は、PDE9遺伝子の非破壊又は破壊をそれぞれ別にすれば、本発明の非ヒト哺乳動物に実質的に類似しており、より好ましくは、実質的に同じである。同様に、例えば、本発明の動物細胞の特定の特徴を、野生型動物細胞の該特徴と比較する場合に、野生型なる用語は、破壊されたPDE9遺伝子を含まない動物細胞(即ち、そのPDE9遺伝子が野生型である細胞)を意味する。好ましくは、野生型動物細胞は、PDE9遺伝子の非破壊又は破壊をそれぞれ別にすれば、本発明の動物細胞に実質的に類似しており、より好ましくは、実質的に同じである。   “Wild type”, when referring to a non-human mammal or animal cell, means a non-human mammal or animal cell that optionally does not contain a disrupted PDE9 gene. For example, when comparing a particular characteristic of a non-human mammal of the present invention to that characteristic of a wild-type mammal, the term wild-type refers to a non-human mammal that does not contain a disrupted PDE9 gene (ie, its Mammals in which the PDE9 gene is a wild type). Preferably, the wild type non-human mammal is substantially similar to the non-human mammal of the present invention, more preferably substantially the same, except for non-destruction or disruption of the PDE9 gene. . Similarly, for example, when comparing a particular characteristic of an animal cell of the present invention to that characteristic of a wild type animal cell, the term wild type refers to an animal cell that does not contain a disrupted PDE9 gene (ie, its PDE9 Cell whose gene is wild type). Preferably, the wild-type animal cell is substantially similar to the animal cell of the present invention, more preferably substantially the same, except for non-destruction or disruption of the PDE9 gene.

本発明の他の特徴及び利点は、下記の詳細な説明から及び特許請求の範囲から、さらに詳しく明らかになるであろう。本発明を特定の実施態様に関連して説明するが、実施可能である他の変更及び改変も本発明の一部であり、特許請求の範囲内であることは理解されるであろう。この出願は、以下に記載する本発明の如何なる同等物、変化、使用若しくは適合も、一般に当該技術分野内で知られた若しくは慣習的な実施の範囲内であり過度の実験なしに確認されることができるような、本開示からの逸脱を含めた本発明の原理も、網羅するように意図される。核酸及びポリペプチドの作製と使用に関する、更なるガイダンスは、分子生物学、タンパク質化学及び免疫学の標準的テキストブック中に見出される(例えば、Davis et al., Basic Methods in Molecular Biology, Elsevir Sciences Publishing, Inc., New York, NY, 1986; Hames et al., Nucleic Acid Hybridization, IL Press, 1985; Molecular Cloning, Sambrook et al., Current Protocols in Molecular Biology, Eds. Ausubel et al., John Wiley and Sons, 2001; Current Protocols in Human Genetics, Eds. Dracopoli et al., John Wiley and Sons, 1994; Current Protocols in Protein Science, Eds. John E. Coligan et al., John Wiley and Sons, 2002;及び Current Protocols in Immunology, Eds. John E. Coligan et al., John Wiley and Sons, 1994を参照のこと)。公開特許出願及び発行された特許を含めて、本明細書に記載した全ての刊行物はそれらの全体で本明細書に援用される。   Other features and advantages of the invention will be more fully apparent from the following detailed description, and from the claims. While the invention will be described in connection with specific embodiments, it will be understood that other variations and modifications that can be implemented are part of the invention and are within the scope of the claims. This application confirms that any equivalents, variations, uses or adaptations of the invention described below are generally within the scope of known or customary practice within the art and without undue experimentation. The principles of the present invention, including deviations from the present disclosure, are intended to be covered. Further guidance on the production and use of nucleic acids and polypeptides can be found in standard textbooks of molecular biology, protein chemistry and immunology (eg, Davis et al., Basic Methods in Molecular Biology, Elsevir Sciences Publishing , Inc., New York, NY, 1986; Hames et al., Nucleic Acid Hybridization, IL Press, 1985; Molecular Cloning, Sambrook et al., Current Protocols in Molecular Biology, Eds. Ausubel et al., John Wiley and Sons , 2001; Current Protocols in Human Genetics, Eds.Dracopoli et al., John Wiley and Sons, 1994; Current Protocols in Protein Science, Eds. John E. Coligan et al., John Wiley and Sons, 2002; and Current Protocols in Immunology, Eds. John E. Coligan et al., John Wiley and Sons, 1994). All publications mentioned herein, including published patent applications and issued patents, are hereby incorporated by reference in their entirety.

発明の詳細な説明
本発明は、例えば、太り過ぎ若しくは肥満体の患者(例えば、ヒト若しくはコンパニオン動物)の処置における又はフードストック動物(例えば、ウシ、ニワトリ、ブタ)の脂肪の少ない肉を生産するための手段としての、動物における体重及び/又は体脂肪を減少するための方法、及び摂食障害(例えば、過食症及び多食症)の処置方法であって、それを必要とする患者にPDE9阻害剤を投与することによる方法に関する。本発明はまた、PDE9機能をさらに研究するための生物学的ツール、即ち、PDE9遺伝子破壊を有する、遺伝子改変されたマウス及び動物細胞を特徴とする。本明細書の実施例に開示するように、PDE9阻害剤の投与は、肥満のob/obマウス・モデルにおける体重増加を減じ、PDE9ノックアウト・マウスは、高脂肪食餌をとらせた後の体重増加及び脂肪蓄積増強が比較的起こりにくい。両方の実施例は、PDE9活性を低下させることが、体重及び/又は体脂肪を減ずるための有効な方法であり、例えば、太り過ぎ、肥満体であるか又は摂食障害に苦しむ動物患者の処置に用いることができ、そして、脂肪の少ない肉を生産するためにフードストック動物種に用いることができることを実証する。
Detailed Description of the Invention The present invention is for example in the treatment of overweight or obese patients (e.g. human or companion animals) or to produce lean meat in foodstock animals (e.g. cows, chickens, pigs). A method for reducing body weight and / or body fat in an animal and a method for treating eating disorders (eg bulimia and bulimia) as a means of inhibiting PDE9 inhibition in patients in need thereof The present invention relates to a method by administering an agent. The invention also features biological tools for further studying PDE9 function, ie genetically modified mouse and animal cells with PDE9 gene disruption. As disclosed in the Examples herein, administration of a PDE9 inhibitor reduces weight gain in an ob / ob mouse model of obesity, and PDE9 knockout mice gain weight after being fed a high fat diet. And fat accumulation enhancement is relatively unlikely. In both examples, reducing PDE9 activity is an effective way to reduce body weight and / or body fat, eg, for treating animal patients who are overweight, obese or suffering from eating disorders. Demonstrates that it can be used and can be used in foodstock animal species to produce lean meat.

例示的なPDE9阻害剤
如何なるPDE9阻害剤も、本発明に使用可能である。PDE9阻害剤は当業者に知られており、例えば、WO 03/037899及びWO 03/037432におけるような、当業者に知られた標準アッセイによって決定することができる。本発明の方法に用いるPDE9阻害剤は、上文に援用される、WO 03/037899及びWO 03/037432並びに、米国仮特許出願第60/466,639号(2003年4月30日出願)に開示されているPDE9阻害剤を包含する。上記米国仮特許出願にPDE9阻害剤として開示されている化合物は、下記化合物を包含する:
3−イソプロピル−5−[2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,6−ジヒドロ−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−7−オン(以下、「化合物A」と呼ぶ);
1−{[2−(3−イソプロピル−7−オキソ−6,7−ジヒドロ−1H−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−5−イルメチル)−フェノキシ]−アセチル}−ピロリジン−2−カルボン酸;
3−イソプロピル−5−[2−(2−オキソ−2−ピペラジン−1−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,6−ジヒドロ−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−7−オン・トリフルオロ酢酸塩;
3−イソプロピル−5−[2−(2−モルホリン−4−イル−2−オキソ−エトキシ)−ベンジル]−1,6−ジヒドロ−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−7−オン;
3−イソプロピル−5−[2−(2−オキソ−2−ピロリジン−1−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,6−ジヒドロ−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−7−オン;
N,N−ジエチル−2−[2−(3−イソプロピル−7−オキソ−6,7−ジヒドロ−1H−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−5−イルメチル)−フェノキシ]−アセトアミド;
1−{[2−(3−イソプロピル−7−オキソ−6,7−ジヒドロ−1H−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−5−イルメチル)−フェノキシ]−アセチル}−ピロリジン−2−カルボン酸メチルエステル;
4−{[2−(3−イソプロピル−7−オキソ−6,7−ジヒドロ−1H−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−5−イルメチル)−フェノキシ]−アセチル}−ピペラジン−1−カルボン酸tert−ブチルエステル;
N−(2−ジメチルアミノ−エチル)−2−[2−(3−イソプロピル−7−オキソ−6,7−ジヒドロ−1H−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−5−イルメチル)−フェノキシ]−アセトアミド;
[2−(3−イソプロピル−7−オキソ−6,7−ジヒドロ−1H−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−5−イルメチル)−フェノキシ]−酢酸;
3−イソプロピル−5−[2−(5−クロロ−2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,6−ジヒドロ−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−7−オン;
3−イソプロピル−5−[2−(2−ピロリジン−1−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,6−ジヒドロ−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−7−オン;
3−イソプロピル−5−[2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−シクロヘキシルメチル]−1,6−ジヒドロ−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−7−オン;
5−[5−フルオロ−2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−3イソプロピル−1,6−ジヒドロ−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−7−オン;
3−シクロペンチル−5−[5−フルオロ−2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,6−ジヒドロ−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−7−オン;
9−(1,2−ジメチル−プロピル)−2−[2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,9−ジヒドロ−プリン−6−オン;
2−[2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−9−(テトラヒドロ−フラン−3−イル)−1,9−ジヒドロ−プリン−6−オン;
5−[2−(2−ジエチルアミノ−エトキシ)−ベンジル]−3−イソプロピル−1,6−ジヒドロ−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−7−オン;
3−シクロペンチル−5−[2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,6−ジヒドロ−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−7−オン;
9−(1(R),2−ジメチル−プロピル)−[2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,9−ジヒドロ−プリン−6−オン;
9−(2−メチル−ブチル)−2−[2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,9−ジヒドロ−プリン−6−オン;
9−シクロペンチル−2−[2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,9−ジヒドロ−プリン−6−オン;
5−[2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−3−ピリジン−3−イル−1,6−ジヒドロ−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−7−オン;
9−(1,2−ジメチル−プロピル)−2−[2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,9−ジヒドロ−プリン−6−オン;
9−イソプロピル−2−[2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,9−ジヒドロ−プリン−6−オン;
2−[2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−9−(テトラヒドロ−フラン−2−イルメチル)−1,9−ジヒドロ−プリン−6−オン;
9−(1−イソプロピル−2−メチル−プロピル)−2−[2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,9−ジヒドロ−プリン−6−オン;
9−(1−エチル−プロピル)−2−[2−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ベンジル]−1,9−ジヒドロ−プリン−6−オン;及び
N−[2−(3−イソプロピル−7−オキソ−6,7−ジヒドロ−1H−ピラゾロ[4,3−d]ピリミジン−5−イルメチル)−シクロヘキシル]−2−ピロリジン−1−イル−アセトアミド。
Exemplary PDE9 Inhibitors Any PDE9 inhibitor can be used in the present invention. PDE9 inhibitors are known to those skilled in the art and can be determined by standard assays known to those skilled in the art, such as, for example, in WO 03/037899 and WO 03/037432. PDE9 inhibitors used in the methods of the present invention are disclosed in WO 03/037899 and WO 03/037432, and US Provisional Patent Application No. 60 / 466,639 (filed April 30, 2003), which is incorporated herein by reference. PDE9 inhibitors that are present. The compounds disclosed as PDE9 inhibitors in the above US provisional patent applications include the following compounds:
3-Isopropyl-5- [2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -1,6-dihydro-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-7-one (hereinafter “Compound A”) Called);
1-{[2- (3-Isopropyl-7-oxo-6,7-dihydro-1H-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-5-ylmethyl) -phenoxy] -acetyl} -pyrrolidine-2-carboxylic acid ;
3-Isopropyl-5- [2- (2-oxo-2-piperazin-1-yl-ethoxy) -benzyl] -1,6-dihydro-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-7-one trifluoro Acetate salt;
3-isopropyl-5- [2- (2-morpholin-4-yl-2-oxo-ethoxy) -benzyl] -1,6-dihydro-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-7-one;
3-isopropyl-5- [2- (2-oxo-2-pyrrolidin-1-yl-ethoxy) -benzyl] -1,6-dihydro-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-7-one;
N, N-diethyl-2- [2- (3-isopropyl-7-oxo-6,7-dihydro-1H-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-5-ylmethyl) -phenoxy] -acetamide;
1-{[2- (3-Isopropyl-7-oxo-6,7-dihydro-1H-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-5-ylmethyl) -phenoxy] -acetyl} -pyrrolidine-2-carboxylic acid Methyl ester;
4-{[2- (3-Isopropyl-7-oxo-6,7-dihydro-1H-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-5-ylmethyl) -phenoxy] -acetyl} -piperazine-1-carboxylic acid tert-butyl ester;
N- (2-dimethylamino-ethyl) -2- [2- (3-isopropyl-7-oxo-6,7-dihydro-1H-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-5-ylmethyl) -phenoxy] -Acetamide;
[2- (3-Isopropyl-7-oxo-6,7-dihydro-1H-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-5-ylmethyl) -phenoxy] -acetic acid;
3-isopropyl-5- [2- (5-chloro-2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -1,6-dihydro-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-7-one;
3-isopropyl-5- [2- (2-pyrrolidin-1-yl-ethoxy) -benzyl] -1,6-dihydro-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-7-one;
3-isopropyl-5- [2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -cyclohexylmethyl] -1,6-dihydro-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-7-one;
5- [5-fluoro-2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -3isopropyl-1,6-dihydro-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-7-one;
3-cyclopentyl-5- [5-fluoro-2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -1,6-dihydro-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-7-one;
9- (1,2-dimethyl-propyl) -2- [2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -1,9-dihydro-purin-6-one;
2- [2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -9- (tetrahydro-furan-3-yl) -1,9-dihydro-purin-6-one;
5- [2- (2-diethylamino-ethoxy) -benzyl] -3-isopropyl-1,6-dihydro-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-7-one;
3-cyclopentyl-5- [2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -1,6-dihydro-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-7-one;
9- (1 (R), 2-dimethyl-propyl)-[2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -1,9-dihydro-purin-6-one;
9- (2-methyl-butyl) -2- [2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -1,9-dihydro-purin-6-one;
9-cyclopentyl-2- [2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -1,9-dihydro-purin-6-one;
5- [2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -3-pyridin-3-yl-1,6-dihydro-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-7-one;
9- (1,2-dimethyl-propyl) -2- [2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -1,9-dihydro-purin-6-one;
9-isopropyl-2- [2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -1,9-dihydro-purin-6-one;
2- [2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -9- (tetrahydro-furan-2-ylmethyl) -1,9-dihydro-purin-6-one;
9- (1-Isopropyl-2-methyl-propyl) -2- [2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -1,9-dihydro-purin-6-one;
9- (1-ethyl-propyl) -2- [2- (2-morpholin-4-yl-ethoxy) -benzyl] -1,9-dihydro-purin-6-one; and N- [2- (3 -Isopropyl-7-oxo-6,7-dihydro-1H-pyrazolo [4,3-d] pyrimidin-5-ylmethyl) -cyclohexyl] -2-pyrrolidin-1-yl-acetamide.

上記に列挙した化合物の立体異性体、互変異性体、溶媒和物、水和物、プロドラッグ及び製薬的に受容される塩の全てもまた包含されることが、当業者によって理解されるであろう。   It will be understood by those skilled in the art that all stereoisomers, tautomers, solvates, hydrates, prodrugs and pharmaceutically acceptable salts of the compounds listed above are also encompassed. I will.

治療方法
PDE9阻害剤として同定される作用剤を、体重又は体脂肪を減少する(例えば、1つ以上の脂肪蓄積の質量を減ずることによって)ために充分な投与量で投与する。このような療法的有効量は、例えば、患者若しくは動物の状態、投与経路、製剤、担当医師(practioner)の判断、及びこの開示を考慮すれば当業者に明らかになる他の要因に依存する、ルーチン最適化技術を用いて、決定されるであろう。
Methods of Treatment Agents identified as PDE9 inhibitors are administered at a dosage sufficient to reduce body weight or body fat (eg, by reducing the mass of one or more fat stores). Such a therapeutically effective amount depends, for example, on the condition of the patient or animal, the route of administration, the formulation, the judgment of the practioner, and other factors that will be apparent to those skilled in the art in view of this disclosure, It will be determined using routine optimization techniques.

本発明において用いるために適したPDE9阻害剤は、単独で投与することができるが、ヒトの療法の場合には、一般に、予定の投与経路及び標準製薬法に関して選択される、適当な製薬的賦形剤、希釈剤又はキャリヤーとの混合物として投与されるであろう。   PDE9 inhibitors suitable for use in the present invention can be administered alone, but in the case of human therapy, generally suitable pharmaceutical doses selected for the intended route of administration and standard pharmaceutical practice. It will be administered as a mixture with a form, diluent or carrier.

例えば、本発明において用いるために適当なPDE9阻害剤又はその塩若しくは溶媒和物は、経口、頬側又は舌下に投与することができ、即時−、遅延−、調節−、持続−、二段階−、制御−放出又はパルスデリバリー用途のための、錠剤、カプセル剤(軟質ゲルカプセルを包含する)、多粒子、ゲル、フィルム、腔座剤(ovules)、エリキシル剤、溶液又は懸濁液の形態で、フレーバー剤又は着色剤を含有することができる。このような化合物は、迅速に分散する若しくは迅速に溶解する投与形によって又は高エネルギー分散系の形態で又は被覆粒子として投与することもできる。適当な薬剤製剤は、必要に応じて、被覆形でも非被覆形でもよい。   For example, a suitable PDE9 inhibitor or salt or solvate thereof for use in the present invention can be administered orally, buccal or sublingually, immediate-, delayed-, modulated-, sustained-, two-step -In the form of tablets, capsules (including soft gel capsules), multiparticulates, gels, films, ovules, elixirs, solutions or suspensions for controlled-release or pulse delivery applications And can contain flavoring agents or coloring agents. Such compounds can also be administered by rapidly dispersing or rapidly dissolving dosage forms or in the form of high energy dispersions or as coated particles. Suitable pharmaceutical formulations may be in coated or uncoated form as required.

このような固体薬剤組成物、例えば錠剤は、例えば、微結晶セルロース、ラクトース、クエン酸ナトリウム、炭酸カルシウム、二塩基性リン酸カルシウム、グリシン及び澱粉(好ましくは、トウモロコシ、ジャガイモ若しくはタピオカ澱粉)のような賦形剤、例えば、澱粉グリコール酸ナトリウム、クロスカルメロース・ナトリウム及びある一定の錯体シリケートのような崩壊剤、並びに例えば、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、酢酸コハク酸ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMCAS)、スクロース、ゼラチン及びアラビアゴムのような造粒結合剤を含有することができる。さらに、例えば、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸、グリセリルベヘネート及びタルクのような滑剤を含めることもできる。   Such solid pharmaceutical compositions, such as tablets, are applied for example as microcrystalline cellulose, lactose, sodium citrate, calcium carbonate, dibasic calcium phosphate, glycine and starch (preferably corn, potato or tapioca starch). Forming agents such as disintegrants such as sodium starch glycolate, croscarmellose sodium and certain complex silicates, and eg polyvinylpyrrolidone, hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), hydroxypropylcellulose (HPC), succinic acetate Granulating binders such as hydroxypropyl methylcellulose (HPMCAS), sucrose, gelatin and gum arabic can be included. In addition, lubricants such as magnesium stearate, stearic acid, glyceryl behenate and talc may be included.

同様な種類の固体組成物を、ゼラチンカプセル又はHPMCカプセル中の充填剤として用いることもできる。これに関して好ましい賦形剤は、ラクトース、澱粉、セルロース、乳糖又は高分子量ポリエチレングリコールを包含する。水性懸濁液及び/又はエリキシル剤のためには、PDE9阻害剤化合物と、種々な甘味剤若しくはフレーバー剤、着色剤若しくは染料や、乳化剤及び/又は懸濁化剤や、例えば水、エタノール、プロピレングリコール及びグリセリンのような希釈剤や、これらの組み合わせを一緒にすることができる。   A similar type of solid composition can also be used as a filler in gelatin capsules or HPMC capsules. Preferred excipients in this regard include lactose, starch, cellulose, lactose or high molecular weight polyethylene glycols. For aqueous suspensions and / or elixirs, PDE9 inhibitor compounds and various sweetening or flavoring agents, colorants or dyes, emulsifiers and / or suspending agents, eg water, ethanol, propylene Diluents such as glycol and glycerin, and combinations thereof can be combined.

調節放出及びパルス放出投与形は、例えば、即時放出投与形に関して詳述したような賦形剤を、放出速度調節剤(これらは、デバイスの本体上に塗布されるか及び/又はデバイスの本体中に含まれる)として作用する、付加的な賦形剤と共に含有することができる。放出速度調節剤は、HPMC、HPMCAS、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、エチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレンオキシド、キサンタンガム、カルボマー、アンモニオメタクリレートコポリマー、水素化ヒマシ油、カルナウバワックス、パラフィンワックス、酢酸フタル酸セルロース、フタル酸ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メタクリル酸コポリマー及びこれらの混合物を、排他的に限定する訳ではなく、包含する。調節放出及びパルス放出投与形は、1種類の又は組み合わせの放出速度調節賦形剤を含有することができる。放出速度調節賦形剤は、投与形の内部(即ち、マトリックス内)及び/又は投与形上(即ち、表面若しくは被膜上)の両方に存在することができる。   Controlled release and pulsed release dosage forms can be prepared using, for example, excipients as detailed for immediate release dosage forms, release rate modifiers (which are applied onto the body of the device and / or in the body of the device). Can be included with additional excipients that act as Release rate modifiers include HPMC, HPMCAS, methylcellulose, sodium carboxymethylcellulose, ethylcellulose, cellulose acetate, polyethylene oxide, xanthan gum, carbomer, ammonio methacrylate copolymer, hydrogenated castor oil, carnauba wax, paraffin wax, cellulose acetate phthalate, It includes, but is not limited to, hydroxypropylmethylcellulose phthalate, methacrylic acid copolymers and mixtures thereof. Modified release and pulsed release dosage forms may contain one or a combination of release rate modifying excipients. Release rate modifying excipients can be present both within the dosage form (ie, within the matrix) and / or on the dosage form (ie, on the surface or coating).

迅速分散性若しくは溶解性投与製剤(FDDF)は、下記成分:アスパルテーム、アセスルファムカリウム、クエン酸、クロスカルメロースナトリウム、クロスポビドン、ジアスコルビン酸、エチルアクリレート、エチルセルロース、ゼラチン、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ステアリン酸マグネシウム、マンニトール、メチルメタクリレート、ミントフレーバー、ポリエチレングリコール、フュームドシリカ、二酸化ケイ素、澱粉グリコール酸ナトリウム、ステアリルフマル酸ナトリウム、ソルビトール、キシリトールを含有することができる。FDDFを説明するために本明細書で用いる、「分散性若しくは溶解性」なる用語は、用いる薬物物質の溶解性に依存する。即ち、薬物物質が不溶性である場合には、迅速分散性投与形を製造することができ、薬物物質が溶解性である場合には、迅速溶解性投与形を製造することができる。   Rapidly dispersible or dissolvable dosage form (FDDF) is composed of the following components: aspartame, acesulfame potassium, citric acid, croscarmellose sodium, crospovidone, diascorbic acid, ethyl acrylate, ethyl cellulose, gelatin, hydroxypropyl methylcellulose, magnesium stearate , Mannitol, methyl methacrylate, mint flavor, polyethylene glycol, fumed silica, silicon dioxide, sodium starch glycolate, sodium stearyl fumarate, sorbitol, xylitol. As used herein to describe FDDF, the term “dispersibility or solubility” depends on the solubility of the drug substance used. That is, when the drug substance is insoluble, a rapidly dispersible dosage form can be produced, and when the drug substance is soluble, a rapidly soluble dosage form can be produced.

本発明による使用に適したPDE9阻害剤は、非経口的に、例えば、海綿体内、静脈内、動脈内、腹腔内、くも膜下、脳室内、尿道内、胸骨内、頭蓋内、筋肉内若しくは皮下に投与することも可能である。又は該PDE9阻害剤は注入(infusion)若しくは無針技術によって投与することができる。このような非経口投与のためには、該PDE9阻害剤は、他の物質、例えば、溶液を血液と等張性にするために充分な塩若しくはグルコースを含有することができる、無菌水溶液の形態で用いるのが最良である。該水溶液は、必要に応じて、適当に緩衝化(好ましくは、約3〜9のpHに)する。無菌条件下での適当な非経口製剤の製造は、当業者に周知の標準製薬法によって、容易に達成される。   Suitable PDE9 inhibitors for use according to the invention are parenterally, for example, intracavernous, intravenous, intraarterial, intraperitoneal, intrathecal, intraventricular, intraurethral, intrasternal, intracranial, intramuscular or subcutaneous. It is also possible to administer. Alternatively, the PDE9 inhibitor can be administered by infusion or needle-free techniques. For such parenteral administration, the PDE9 inhibitor is in the form of a sterile aqueous solution that may contain other substances, for example, enough salts or glucose to make the solution isotonic with blood. Is best used. The aqueous solution is appropriately buffered (preferably at a pH of about 3-9) as needed. The manufacture of suitable parenteral formulations under sterile conditions is readily accomplished by standard pharmaceutical methods well known to those skilled in the art.

ヒト患者に経口若しくは非経口投与するために、本発明に用いるPDE9阻害剤の1日投与量レベルは、通常、1〜500mg(単回量又は分割量で)である。好ましい投与量範囲は、約1mg〜約100mgである。該投与量は、単回量、分割日用量、又は複数回日用量によることができる。或いは、例えば、制御放出投与形によるような連続投与(この場合に、このような連続投与形は1日規模で投与することができ、又はこのような連続投与は、一度に2日間以上にわたる投与をするような、緩慢放出製剤による)によって行なうことができる。   For oral or parenteral administration to human patients, the daily dosage level of the PDE9 inhibitor used in the present invention is usually 1 to 500 mg (in single or divided doses). A preferred dosage range is from about 1 mg to about 100 mg. The dosage can be a single dose, a divided daily dose, or a multiple daily dose. Alternatively, for example, continuous administration such as by controlled release dosage forms (in which case such continuous dosage forms can be administered on a daily scale, or such continuous administration can be administered over 2 days at a time. By a slow release formulation).

したがって、例えば、本発明による使用に適したPDE9阻害剤の錠剤又はカプセル剤は、一度に1個又は2個以上を投与するために、1mg〜250mgの活性化合物を、適切に含有することができる。好ましい錠剤又はカプセル剤は、一度に1個又は2個以上を投与するために、約1mg〜約50mgの活性化合物を、適切に含有することができる。いずれにせよ、医師は、任意の個々の患者に対して、最も適切であって、特定の患者の年齢、体重及び反応によって変化する、実際の投与量を決定するであろう。もちろん、これより高い又は低い投与量範囲が有利である、個々の場合が存在する可能性があり、このような投与量範囲も本発明の範囲内である。   Thus, for example, a PDE9 inhibitor tablet or capsule suitable for use in accordance with the present invention may suitably contain 1 mg to 250 mg of active compound for administration of one or more at a time. . Preferred tablets or capsules may suitably contain from about 1 mg to about 50 mg of the active compound for administration of one or more at a time. In any case, the physician will determine the actual dosage that will be most appropriate for any individual patient and will vary with the age, weight and response of the particular patient. There can, of course, be individual instances where higher or lower dosage ranges are merited, and such dosage ranges are within the scope of this invention.

本発明による使用に適したPDE9阻害剤はまた、鼻腔内に又は吸入によって投与することもでき、乾燥粉末吸入器又はエアゾールスプレープレゼンテーションの形態で、加圧容器、ポンプ、スプレー又はネブライザーから、適当な噴射剤[例えば、ジクロロジフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロエタン、ヒドロフルオロアルカン(例えば、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFA134A(商標))若しくは1,1,1,2,3,3,3−ヘプタフルオロプロパン(HFA227EA(商標)))、二酸化炭素又は他の適当なガス]を用いて投与することもできる。加圧エアゾールの場合には、計量した量をデリバリーするように弁を備えることによって、投与量単位を決定することができる。加圧容器、ポンプ、スプレー又はネブライザーは、活性化合物の溶液又は懸濁液(例えば、付加的に滑剤(例えば、ソルビタントリオレエート)を含有することができる、エタノールと噴射剤との混合物を溶媒として用いる)を含有することができる。吸入器又は吹き入れ器に用いるためのカプセル又はカートリッジ(例えば、ゼラチン製)は、本発明の化合物と、適当な粉末基剤(例えばラクトース若しくは澱粉)との粉末ミックスを含有するように製造することができる。   PDE9 inhibitors suitable for use according to the present invention can also be administered intranasally or by inhalation, in the form of a dry powder inhaler or aerosol spray presentation, from a pressurized container, pump, spray or nebulizer. Propellants [eg, dichlorodifluoromethane, trichlorofluoromethane, dichlorotetrafluoroethane, hydrofluoroalkanes (eg, 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFA134A ™) or 1,1,1,2, 3,3,3-heptafluoropropane (HFA227EA ™), carbon dioxide or other suitable gas]. In the case of a pressurized aerosol, the dosage unit can be determined by providing a valve to deliver a metered amount. Pressurized containers, pumps, sprays or nebulizers use a mixture of ethanol and propellant as a solvent, which may contain a solution or suspension of the active compound (eg, additionally a lubricant (eg, sorbitan trioleate)). Used). Capsules or cartridges (eg, made of gelatin) for use in inhalers or insufflators should be manufactured to contain a powder mix of a compound of the invention and a suitable powder base (eg, lactose or starch). Can do.

エアゾール又は乾燥粉末製剤は、好ましくは、各計量した量又は「パフ」が1〜50mgのPDE9阻害剤を、処置されるべき動物にデリバリーするために含有するように用意される。エアゾールによる総1日量は、1〜50mgの範囲内であり、これは単回量で又はより通常には1日を通して分割量で、投与することができる。   Aerosol or dry powder formulations are preferably prepared so that each metered amount or “puff” contains 1-50 mg of a PDE9 inhibitor for delivery to the animal to be treated. The total daily dose with an aerosol will be within the range of 1-50 mg, which may be administered in a single dose or, more usually, in divided doses throughout the day.

本発明による使用に適したPDE9阻害剤は、アトマイザーによってデリバリーするように製剤化することもできる。アトマイザーデバイスのための製剤は、可溶化剤、乳化剤又は懸濁化剤として、下記成分:水、エタノール、グリセロール、プロピレングリコール、低分子量ポリエチレングリコール、塩化ナトリウム、フルオロカーボン、ポリエチレングリコールエーテル、ソルビタントリオレエート、オレイン酸、を含有することができる。   A PDE9 inhibitor suitable for use according to the present invention can also be formulated for delivery by an atomizer. Formulations for atomizer devices include, as solubilizers, emulsifiers or suspending agents, the following ingredients: water, ethanol, glycerol, propylene glycol, low molecular weight polyethylene glycol, sodium chloride, fluorocarbon, polyethylene glycol ether, sorbitan trioleate, Oleic acid.

或いは、本発明による使用に適したPDE9阻害剤は、座薬若しくはペッサリーの形態で投与することができ、又は該PDE9阻害剤は、ゲル、ヒドロゲル、ローション、溶液、クリーム、軟膏若しくは散粉粉末の形態で局所塗布することができる。本発明による使用に適したPDE9阻害剤はまた、例えば皮膚パッチの使用によって、皮膚又は経皮投与することもできる。該阻害剤は、肺又は直腸経路で投与することもできる。   Alternatively, a PDE9 inhibitor suitable for use according to the present invention can be administered in the form of a suppository or pessary, or the PDE9 inhibitor can be in the form of a gel, hydrogel, lotion, solution, cream, ointment or dusting powder. Can be applied topically. PDE9 inhibitors suitable for use according to the present invention can also be administered dermally or transdermally, for example by use of a skin patch. The inhibitor can also be administered by the pulmonary or rectal route.

該PDE9阻害剤は、眼経路で投与することもできる。眼科使用のためには、該化合物を等張性のpH調節済み無菌生理食塩水中の微細懸濁液として、又は好ましくは、任意に例えば塩化ベンジルアルコニウムのような保存剤と組み合わせた、等張性のpH調節済み無菌生理食塩水中の溶液として製剤化することができる。或いは、該PDE9阻害剤は、例えばワセリンのような軟膏中で製剤化することができる。   The PDE9 inhibitor can also be administered by the ocular route. For ophthalmic use, the compounds are isotonic as a fine suspension in isotonic pH-adjusted sterile saline, or preferably in combination with a preservative such as, for example, benzylalkonium chloride. Can be formulated as a solution in sterile physiological saline with adjusted pH. Alternatively, the PDE9 inhibitor can be formulated in an ointment such as petrolatum.

皮膚への局所塗布のために、本発明による使用に適したPDE9阻害剤は、例えば、下記:鉱油、液体ワセリン、白色ワセリン、プロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン化合物、乳化ワックス及び水、の1つ以上との混合物中に、懸濁又は溶解した有効成分若しくは作用剤を含有する、適当な軟膏として製剤化することができる。或いは、該PDE9阻害剤は、例えば、下記:鉱油、ソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコール、液体パラフィン、ポリソルベート60、セチルエステルワックス、セテアリルアルコール、2−オクチルドデカノール、ベンジルアルコール及び水、の1つ以上の混合物中に、懸濁又は溶解した適当なローション又はクリームとして製剤化することができる。   For topical application to the skin, PDE9 inhibitors suitable for use according to the present invention include, for example: mineral oil, liquid petrolatum, white petrolatum, propylene glycol, polyoxyethylene polyoxypropylene compound, emulsifying wax and water. It can be formulated as a suitable ointment containing the active ingredient or agent suspended or dissolved in a mixture with one or more. Alternatively, the PDE9 inhibitor is, for example, one of the following: mineral oil, sorbitan monostearate, polyethylene glycol, liquid paraffin, polysorbate 60, cetyl ester wax, cetearyl alcohol, 2-octyldodecanol, benzyl alcohol and water. It can be formulated as a suitable lotion or cream suspended or dissolved in the above mixture.

本発明による使用に適したPDE9阻害剤は、シクロデキストリンと組み合わせて用いることもできる。シクロデキストリンは、薬物分子と包接錯体及び非包接錯体を形成することが知られている。薬物−シクロデキストリン錯体の形成は、薬物分子の溶解性、溶解速度、バイオアベイラビリティ及び/又は安定特性を調節することができる。薬物−シクロデキストリン錯体は、大抵の投与形及び投与経路のために一般に有用である。薬物との直接の錯体形成の代替手段として、シクロデキストリンを補助添加剤として、例えば、キャリヤー、希釈剤又は可溶化剤として用いることができる。α−、β−及びγ−シクロデキストリンが、最も一般的に用いられる例の一部であり、適切な例は、WO 91/11172、WO 94/02518 及び WO 98/55148に記載されている。   PDE9 inhibitors suitable for use according to the present invention can also be used in combination with cyclodextrins. Cyclodextrins are known to form inclusion and non-inclusion complexes with drug molecules. Formation of the drug-cyclodextrin complex can modulate the solubility, dissolution rate, bioavailability and / or stability properties of the drug molecule. Drug-cyclodextrin complexes are generally useful for most dosage forms and administration routes. As an alternative to direct complexation with the drug, cyclodextrin can be used as an auxiliary additive, for example as a carrier, diluent or solubilizer. α-, β- and γ-cyclodextrins are some of the most commonly used examples, suitable examples being described in WO 91/11172, WO 94/02518 and WO 98/55148.

一般に、ヒトでは、経口投与が好ましい経路であり、最も便利である。レシピエントが嚥下障害又は経口投与後の薬物吸収障害に悩んでいる状況では、薬物を非経口、舌下又は頬側投与することができる。   In general, oral administration is the preferred route and most convenient for humans. In situations where the recipient suffers from dysphagia or impaired drug absorption after oral administration, the drug can be administered parenterally, sublingually or buccally.

獣医学的使用のためには、PDE9阻害剤は、通常の獣医学的実施によって適当に受容される製剤として投与され、獣医が、特定の動物に最も適当である投与計画及び投与経路を決定するであろう。このような動物は、太り過ぎ、肥満体である、又は太り過ぎ若しくは肥満体の危険性にあるコンパニオン動物を包含する。本発明によって処置されうる、他の動物は、本発明による処置なしに得られるよりも脂肪の少ない肉を得るためのフードストック動物である。   For veterinary use, the PDE9 inhibitor is administered as a well-accepted formulation by routine veterinary practice, and the veterinarian determines the dosing schedule and route that is most appropriate for the particular animal. Will. Such animals include companion animals that are overweight, obese, or overweight or at risk for obesity. Other animals that can be treated according to the present invention are food stock animals for obtaining less fat meat than can be obtained without treatment according to the present invention.

このようなPDE9阻害剤の治療効力は、この開示を考慮して、例えば、ED50(集団の50%に治療効果がある用量)の決定に関して、細胞培養又は実験動物における標準治療方法によって測定することができる。 The therapeutic efficacy of such PDE9 inhibitors is measured in view of this disclosure, for example, with respect to the determination of ED 50 (a dose that is therapeutically effective in 50% of the population) by cell culture or standard therapeutic methods in experimental animals. be able to.

細胞培養アッセイ及び動物試験から得られたデータは、ヒトに用いるための投与量範囲を決定するのに利用することができる。投与量は、例えば、製剤及び投与経路に依存して変化しうる。本発明の方法に用いる、いずれのPDE9阻害剤に関しても、療法的有効量は、細胞培養アッセイから最初に算出することができる。細胞培養で決定されたIC50を含む循環血漿濃度範囲を得るように、投与量を動物モデルで決定することができる。このような情報を利用して、ヒトの場合の有効な投与量をより正確に決定することができる。血漿中レベルは、例えば、高性能液体クロマトグラフィーによって測定することができる。 Data obtained from cell culture assays and animal studies can be used to determine dosage ranges for use in humans. The dosage may vary depending on, for example, the formulation and route of administration. For any PDE9 inhibitor used in the method of the invention, the therapeutically effective dose can be estimated initially from cell culture assays. Dosages can be determined in animal models to obtain a circulating plasma concentration range that includes the IC 50 determined in cell culture. Such information can be used to more accurately determine effective doses for humans. Plasma levels can be measured, for example, by high performance liquid chromatography.

本発明によって用いるPDE9阻害剤は、本明細書に記載する疾患、状態及び/又は障害の治療のための他の薬剤と共に用いることもできる。それ故、PDE9阻害剤を他の薬剤と組み合わせて投与することを含む処置方法もまた提供される。本発明の化合物と組み合わせて用いることができる適当な薬剤は、肥満抑制薬、例えばβ3−アドレナリン作用性受容体アゴニスト、アポリポタンパク質−B分泌/ミクロソームトリグリセリド転送タンパク質(apo−B/MTP)阻害剤、ペプチドYY3-36とその類似体、MCR−4アゴニスト、コレシストキニン−A(CCK−A)アゴニスト、モノアミン再取り込み阻害剤(例えばシブトラミン)、交感神経様作用薬、カンナビノイド受容体アンタゴニスト(例えばリモナバント(SR-141,716A))、ドーパミンアゴニスト(例えばブロモクリプチン)、メラノサイト刺激ホルモン受容体類似体、5HT2cアゴニスト、メラニン凝集ホルモンアンタゴニスト、レプチン(OBタンパク質)、レプチン類似体、レプチン受容体アゴニスト、ガラニンアンタゴニスト、リパーゼ阻害剤(例えばテトラヒドロリプスタチン、即ちオルリスタット)、食欲抑制薬(例えばボンベシンアゴニスト)、ニューロペプチド−Yアンタゴニスト、甲状腺様作用剤、デヒドロエピアンドロステロン若しくはその類似体、グルココルチコイド受容体アゴニスト若しくはアンタゴニスト、オレキシン受容体アンタゴニスト、グルカゴン様ペプチド−1受容体アゴニスト、毛様体神経栄養因子(例えば、Regeneron Pharmaceuticals, Inc. Tarrytown, NY 及びProcter & Gamble Company, Cincinnati, OHから入手可能なAxokine(商標))、ヒトアグーチ関連タンパク質(AGRP)、グレリン受容体アンタゴニスト、ヒスタミン3受容体アンタゴニスト若しくは逆アゴニスト、ニューロメジンU受容体アゴニスト、IIβ−ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼ−1阻害剤等、を包含する。以下に挙げる、好ましい作用剤を含めて、他の肥満抑制薬は、当業者に周知であるか、又は本発明の開示を考慮するならば、当業者に容易に明らかになるであろう。 The PDE9 inhibitors used according to the present invention can also be used with other agents for the treatment of the diseases, conditions and / or disorders described herein. Therefore, a method of treatment comprising administering a PDE9 inhibitor in combination with other agents is also provided. Suitable agents that can be used in combination with the compounds of the present invention include obesity inhibitors, such as β3-adrenergic receptor agonists, apolipoprotein-B secretion / microsomal triglyceride transfer protein (apo-B / MTP) inhibitors, Peptide YY 3-36 and analogs thereof, MCR-4 agonists, cholecystokinin-A (CCK-A) agonists, monoamine reuptake inhibitors (eg, sibutramine), sympathomimetic drugs, cannabinoid receptor antagonists (eg, rimonabant) (SR-141,716A)), dopamine agonist (eg bromocriptine), melanocyte stimulating hormone receptor analog, 5HT2c agonist, melanin-concentrating hormone antagonist, leptin (OB protein), leptin analog, leptin receptor agonis , Galanin antagonists, lipase inhibitors (eg tetrahydrolipstatin or orlistat), appetite suppressants (eg bombesin agonists), neuropeptide-Y antagonists, thyroid-like agents, dehydroepiandrosterone or analogs thereof, glucocorticoid receptors Agonists or antagonists, orexin receptor antagonists, glucagon-like peptide-1 receptor agonists, ciliary neurotrophic factor (eg, Axokine (available from Regeneron Pharmaceuticals, Inc. Tarrytown, NY and Procter & Gamble Company, Cincinnati, OH) TM)), human agouti-related protein (AGRP), ghrelin receptor antagonist, histamine 3 receptor antagonist or inverse agonist, neuromedin U receptor agonist, IIβ-hydroxy Steroid dehydrogenase-1 inhibitor and the like. Other anti-obesity agents, including the preferred agents listed below, are well known to those skilled in the art or will be readily apparent to those skilled in the art in view of the present disclosure.

オルリスタット、シブトラミン、ブロモクリプチン、エフェドリン、レプチン、偽エフェドリン及びペプチドYY3−36(その類似体を含む)から成る群から選択される肥満抑制薬が、特に好ましい。本発明の化合物及び併用療法を、運動及び目的に適った食餌療法と併せて投与することが好ましい。 Particularly preferred are obesity-suppressing drugs selected from the group consisting of orlistat, sibutramine, bromocriptine, ephedrine, leptin, pseudoephedrine and peptide YY3-36 (including analogs thereof). It is preferred to administer the compounds and combination therapies of the invention in conjunction with a dietary regimen suitable for exercise and purpose.

本発明の組み合わせ、薬剤組成物及び方法に用いるための代表的な肥満抑制薬は、当業者に知られた方法を用いて製造することができ、例えば、シブトラミンは、例えば米国特許No. 4,929,629に記載されているように;ブロモクリプチンは、例えば米国特許No.3,752,814 とNo.3,752,888に記載されているように;オルリスタットは、例えば米国特許No.5,274,143;No.5,420,305;No.5,540,917;及びNo.5,643,874に記載されているように;並びにPYY3−36(類似体を含む)は、例えば米国特許出願公開No.2002/0141985及びWO 03/027637に記載されているように、製造することができる。 Representative anti-obesity agents for use in the combinations, pharmaceutical compositions and methods of the present invention can be prepared using methods known to those skilled in the art, for example, sibutramine is described, for example, in US Pat. No. 4,929,629. As described; bromocriptine is described, for example, in U.S. Patent Nos. 3,752,814 and 3,752,888; orlistat is described in, for example, U.S. Patent Nos. 5,274,143; No. 5,420,305; No. 5,540,917; and No. 5,643,874. As well as PYY 3-36 (including analogs) can be prepared, for example, as described in US Patent Application Publication No. 2002/0141985 and WO 03/027637.

熟練した技術者は、非限定的に、哺乳動物の疾患若しくは障害の重症度、処置歴、全身の健康状態及び/又は年齢、及び他の存在する疾患を包含する、ある一定の要因が、哺乳動物を効果的に処置するために必要な投与量及びタイミングに影響を及ぼすことを理解するであろう。さらに、療法的有効量のPDE9阻害剤による哺乳動物の処置は、単回処置を含むことができ、或いは好ましくは、一連の処置を含むことができる。   Skilled technicians have certain factors that include, but are not limited to, the severity of a mammalian disease or disorder, treatment history, general health and / or age, and other existing diseases. It will be appreciated that it will affect the dosage and timing required to effectively treat the animal. Further, treatment of a mammal with a therapeutically effective amount of a PDE9 inhibitor can include a single treatment or, preferably, can include a series of treatments.

遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び細胞
本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び、ヒト細胞を含めた、遺伝子改変動物細胞は、PDE9遺伝子を破壊する改変に関して異型若しくは同型接合性である。該動物細胞は、培養中の細胞の遺伝子操作によって導出することができ、又は非ヒト哺乳動物細胞の場合には、遺伝子改変した非ヒト哺乳動物から細胞を単離することができる。
Genetically modified non-human mammals and cells Genetically modified animal cells, including genetically modified non-human mammals and human cells of the invention, are atypical or homozygous for modifications that disrupt the PDE9 gene. The animal cells can be derived by genetic manipulation of the cells in culture, or in the case of non-human mammalian cells, the cells can be isolated from the genetically modified non-human mammal.

PDE9遺伝子の破壊
本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び哺乳動物細胞を作製するために、化学的突然変異誘発(Rinchik, Trends in Genetics 7: 15-21, 1991, Russell, Environmental & Molecular Mutagenesis 23 (Suppl. 24): 23-29, 1994)、照射(Russell,上記文献)、単独又は触媒RNAリボザイム配列と組み合わせた、PDE9遺伝子アンチセンスRNAのトランスジェニック発現(Luyckx et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 96: 12174-79, 1999; Sokol et al., Transgenic Research 5:363-71, 1996; Efrat et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 2051-55, 1994; Larsson et al.,Nucleic Acids Research 22: 2242-48, 1994)及び、以下でさらに考察するような、PDE9遺伝子座への異種核酸配列の挿入によるPDE9遺伝子の破壊を含めた、当該技術分野で知られた遺伝子改変の技術を用いて、PDE9遺伝子座を破壊することができる。好ましくは、相同的組み換えによって又はウイルスベクターの挿入によって、該異種配列を挿入する。最も好ましくは、本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び哺乳動物細胞を作製するためのPDE9遺伝子破壊の方法は、相同的組み換えであり、内因性PDE9遺伝子配列の一部の欠失を含む。
Disruption of the PDE9 gene To produce the genetically modified non-human mammals and mammalian cells of the present invention, chemical mutagenesis (Rinchik, Trends in Genetics 7: 15-21, 1991, Russell, Environmental & Molecular Mutagenesis 23 ( Suppl. 24): 23-29, 1994), irradiation (Russell, supra), transgenic expression of PDE9 gene antisense RNA, alone or in combination with catalytic RNA ribozyme sequences (Luyckx et al., Proc. Natl. Acad Sci. 96: 12174-79, 1999; Sokol et al., Transgenic Research 5: 363-71, 1996; Efrat et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 2051-55, 1994; Larsson et al., Nucleic Acids Research 22: 2242-48, 1994) and known in the art, including disruption of the PDE9 gene by insertion of a heterologous nucleic acid sequence into the PDE9 locus, as discussed further below. Genetic modification techniques can be used to disrupt the PDE9 locus. Preferably, the heterologous sequence is inserted by homologous recombination or by insertion of a viral vector. Most preferably, the method of PDE9 gene disruption for making genetically modified non-human mammals and mammalian cells of the present invention is homologous recombination and includes a deletion of a portion of the endogenous PDE9 gene sequence.

異種配列の組み込みは、下記機構:PDE9遺伝子転写又は翻訳プロセスの妨害(例えば、プロモーター認識の妨害により、又は転写停止部位若しくは翻訳停止コドンのPDE9遺伝子中への挿入により);又はPDE9遺伝子コード配列を、それがもはや正常な機能のPDE9ポリペプチドをコードしないように歪めること(例えば、異種コード配列をPDE9遺伝子コード配列中に挿入することにより、フレームシフト変異若しくはアミノ酸(単数又は複数)置換の導入により、又はダブルクロスオーバーイベントの場合には機能性PDE9タンパク質の発現のために必要であるPDE9遺伝子コード配列の一部の欠失により)の1つ以上によってPDE9遺伝子を破壊する。   Heterologous sequence integration may involve the following mechanisms: interfering with the PDE9 gene transcription or translation process (eg, by interfering with promoter recognition, or by inserting a transcription stop site or translation stop codon into the PDE9 gene); or Distort so that it no longer encodes a normally functioning PDE9 polypeptide (eg, by introducing a heterologous coding sequence into the PDE9 gene coding sequence, or by introducing a frameshift mutation or amino acid (s) substitution) Or, in the case of a double crossover event, the PDE9 gene is disrupted by one or more of (by deletion of part of the PDE9 gene coding sequence that is required for the expression of functional PDE9 protein).

異種配列を細胞のゲノム中のPDE9遺伝子座に挿入して、本明細書に基づいて本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び動物細胞を作製するために、該異種DNA配列は、例えば、エレクトロポレーション、リン酸カルシウム沈殿、レトロウイルス感染、マイクロインジェクション、バイオリスティクス、リポソームトランスフェクション、DEAE−デキストラントランスフェクション、又はトランスファーインフェクションのような、当該技術分野で知られた標準方法によって、細胞中に導入される(例えば、Neumann et al., EMBO J. 1: 841-845, 1982; Potter et al., Proc. Natl. Acad. Sci USA 81: 7161-65, 1984; Chu et al., Nucleic Acids Res. 15: 1311-26, 1987; Thomas and Capecchi, Cell 51: 503-12, 1987; Baum et al., Biotechniques 17: 1058-62, 1994; Biewenga et al., J. Neuroscience Methods 71: 67-75, 1997; Zhang et al., Biotechniques 15: 868-72, 1993; Ray and Gage, Biotechniques 13: 598-603, 1992; Lo, Mol. Cell. Biol. 3: 1803-14, 1983; Nickoloff et al.,Mol.Biotech. 10: 93-101, 1998; Linney et al., Dev. Biol. (Orlando) 213: 207-16, 1999; Zimmer and Gruss, Nature 338: 150-153, 1989;及び Robertson et al., Nature 323:445-48,1986を参照のこと)。異種DNAを細胞中に導入するための好ましい方法は、エレクトロポレーションである。   In order to insert the heterologous sequence into the PDE9 locus in the genome of the cell to produce the genetically modified non-human mammals and animal cells of the invention based on the present specification, the heterologous DNA sequence is, for example, electroporated. Transfection, calcium phosphate precipitation, retroviral infection, microinjection, biolistics, liposome transfection, DEAE-dextran transfection, or transfer infection, and are introduced into cells by standard methods known in the art ( For example, Neumann et al., EMBO J. 1: 841-845, 1982; Potter et al., Proc. Natl. Acad. Sci USA 81: 7161-65, 1984; Chu et al., Nucleic Acids Res. 15: 1311-26, 1987; Thomas and Capecchi, Cell 51: 503-12, 1987; Baum et al., Biotechniques 17: 1058-62, 1994; Biewenga et al., J. Neuroscience Methods 71: 67-75, 1997; Zhang e t al., Biotechniques 15: 868-72, 1993; Ray and Gage, Biotechniques 13: 598-603, 1992; Lo, Mol. Cell. Biol. 3: 1803-14, 1983; Nickoloff et al., Mol. Biotech 10: 93-101, 1998; Linney et al., Dev. Biol. (Orlando) 213: 207-16, 1999; Zimmer and Gruss, Nature 338: 150-153, 1989; and Robertson et al., Nature 323 : 445-48, 1986). A preferred method for introducing heterologous DNA into cells is electroporation.

相同的組み換え
PDE9遺伝子を破壊のターゲットとする相同的組み換え方法は、PDE9遺伝子を含有する細胞中にPDE9遺伝子ターゲッティングベクターを導入することによって行う。PDE9遺伝子を破壊のターゲットとする該ベクターの能力は、PDE9遺伝子と相同的である、即ち、PDE9遺伝子と関連する、ベクター中のヌクレオチド配列を用いることから生じる。該相同領域は、該ベクターとPDE9遺伝子の内因性配列との間のハイブリダイゼーションを促進する。ハイブリダイゼーションが起こると、ターゲッティングベクターとゲノム配列との間にクロスオーバーイベントが生じる確率は大きく増大する。該クロスオーバーイベントの結果として、PDE9遺伝子座中への該ベクター配列の組み込みと、PDE9遺伝子の機能的破壊が生じる。
A homologous recombination method using the homologous recombination PDE9 gene as a target for destruction is carried out by introducing a PDE9 gene targeting vector into a cell containing the PDE9 gene. The ability of the vector to target the PDE9 gene for disruption results from using a nucleotide sequence in the vector that is homologous to the PDE9 gene, ie, associated with the PDE9 gene. The homologous region facilitates hybridization between the vector and the endogenous sequence of the PDE9 gene. When hybridization occurs, the probability that a crossover event will occur between the targeting vector and the genomic sequence is greatly increased. As a result of the crossover event, integration of the vector sequence into the PDE9 locus and functional disruption of the PDE9 gene occurs.

ターゲッティングに用いられるベクターの構築に関する一般原則は、Bradley等(Biotechnol. 10:534,1992)に概説されている。2つの異なる種類のベクター:挿入ベクター又は置換ベクター、を用いて、相同的組み換えによってDNAを挿入することができる。挿入ベクターは、二本鎖破壊を有するPDE9遺伝子相同性の領域を含有する環状DNAである。該相同性領域と内因性PDE9遺伝子とのハイブリダイゼーション後に、二本鎖破壊でのシングルクロスオーバーイベントが、クロスオーバーの部位で内因性遺伝子中への全ベクター配列の挿入を生じる。   General principles for the construction of vectors used for targeting are reviewed in Bradley et al. (Biotechnol. 10: 534, 1992). DNA can be inserted by homologous recombination using two different types of vectors: insertion vectors or replacement vectors. The insertion vector is a circular DNA containing a region of PDE9 gene homology with double-strand breaks. After hybridization of the homology region with the endogenous PDE9 gene, a single crossover event at double-strand break results in the insertion of the entire vector sequence into the endogenous gene at the site of crossover.

相同的組み換えによって本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び動物細胞を作製するために、より好ましいベクターは、環状よりも共直線状(colinear)である置換ベクターである。PDE9遺伝子中への置換ベクター組み込みは、ダブルクロスオーバーイベント、即ち、ターゲッティングベクターとPDE9遺伝子との間のハイブリダイゼーションの2部位におけるクロスオーバーを必要とする。該ダブルクロスオーバーイベントの結果として、2部位のクロスオーバーの間に挟まれたベクター配列の、PDE9遺伝子中への組み込みと、本来、該2部位のクロスオーバーの間を橋渡しする対応内因性PDE9遺伝子配列の欠失とが生じる(例えば、Thomas and Capecchi et al., Cell 51: 503-12, 1987; Mansour et al., Nature 336: 348-52, 1988; Mansour et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 7688-7692, 1990;及びMansour, GATA 7: 219-227, 1990を参照のこと)。   For producing the genetically modified non-human mammals and animal cells of the invention by homologous recombination, a more preferred vector is a replacement vector that is collinear rather than circular. Replacement vector integration into the PDE9 gene requires a double crossover event, ie, a crossover at two sites of hybridization between the targeting vector and the PDE9 gene. As a result of the double crossover event, the integration of the vector sequence sandwiched between the two site crossovers into the PDE9 gene and the corresponding endogenous PDE9 gene that essentially bridges between the two site crossovers Deletion of the sequence occurs (eg Thomas and Capecchi et al., Cell 51: 503-12, 1987; Mansour et al., Nature 336: 348-52, 1988; Mansour et al., Proc. Natl. Acad Sci. USA 87: 7688-7692, 1990; and Mansour, GATA 7: 219-227, 1990).

本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び動物細胞を作製するために用いるターゲッティングベクター中の相同性領域は、一般に、少なくとも100ヌクレオチド長さである。最も好ましくは、該相同性領域は少なくとも1〜5キロベース(kb)長である。相同性領域に必要な最小の相関長若しくは最小の相関度は実証されていないが、相同的組み換えのためのターゲッティング効率は、一般に、ターゲッティングベクターとPDE9遺伝子座との間の相関長と相関度に対応する。置換ベクターが用いられ、相同的組み換え時に内因性PDE9遺伝子の一部が欠失する場合には、さらなる問題は、該内因性PDE9遺伝子の該欠失部分のサイズである。該内因性PDE9遺伝子のこの部分の長さが1kbよりも大きい場合には、1kbより長い相同性領域を有するターゲッティングカセットが、組み換え効率を強化するために望ましい。本明細書に基づいて、相同的組み換えに効果的な配列を選択し、用いることに関するさらなるガイダンスは、文献(例えば、Deng and Capecchi, Mol. Cell. Biol. 12: 3365-3371, 1992; Bollag et al., Annu. Rev. Genet. 23: 199-225, 1989;及びWaldman and Liskay, Mol. Cell. Biol. 8: 5350-5357, 1988を参照のこと)に記載されている。   The region of homology in the targeting vector used to produce the genetically modified non-human mammals and animal cells of the present invention is generally at least 100 nucleotides in length. Most preferably, the homology region is at least 1-5 kilobases (kb) long. Although the minimum correlation length or minimum correlation required for homologous regions has not been demonstrated, targeting efficiency for homologous recombination generally depends on the correlation length and correlation between the targeting vector and the PDE9 locus. Correspond. If a replacement vector is used and a portion of the endogenous PDE9 gene is deleted upon homologous recombination, a further problem is the size of the deleted portion of the endogenous PDE9 gene. If the length of this part of the endogenous PDE9 gene is greater than 1 kb, a targeting cassette having a homology region longer than 1 kb is desirable to enhance recombination efficiency. Based on this specification, further guidance on selecting and using sequences effective for homologous recombination can be found in the literature (eg, Deng and Capecchi, Mol. Cell. Biol. 12: 3365-3371, 1992; Bollag et al. al., Annu. Rev. Genet. 23: 199-225, 1989; and Waldman and Liskay, Mol. Cell. Biol. 8: 5350-5357, 1988).

本発明に基づいて、当業者であれば認識するように、本発明のPDE9遺伝子ターゲッティングベクターの構築にベクターバックボーンとして、pBluescript-関連プラスミド(例えばBluescript KS+11)、pQE70、pQE60、pQE-9、pBS、pD10、ファージスクリプト、phiX174、pBK Phagemid、pNH8A、pNH16a、pNH18Z、pNH46A、ptrc99a、pKK223-3、pKK233-3、pDR540、及びpRIT5 PWLNEO、pSV2CAT、pXT1、pSG (Stratagene)、pSVK3、PBPV、PMSG及びpSVL、pBR322及びpBR322に基づくベクター、pMB9、pBR325、pKH47、pBR328、pHC79、ファージCharon 28、pKB11、pKSV-10、pK19関連プラスミド、pUC プラスミド 及びpGEMシリーズのプラスミドを含めた、非常に多様なクローニングベクターを用いることができる。これらのベクターは、多様な商業的供給源(例えば、Boehringer Mannheim Biochemicals, Indianapolis, IN; Qiagen, Valencia, CA; Stratagene, La Jolla, CA; Promega, Madison, WI;及びNew England Biolabs, Beverly, MA)から入手可能である。しかし、如何なる他のベクター、例えば、プラスミド、ウイルス又はこれらの部分も、それらが複製可能であり、所望のホスト中で生存可能である限り、使用可能である。該ベクターは、そのゲノムが改変されるべき宿主中での複製を可能にする配列を含むこともできる。このようなベクターの使用は、組み換えが起こりうる相互作用期間を拡張することができ、ターゲッティング効率を高めることができる(Molecular Biology, ed. Ausubel et al, Unit 9.16, Fig. 9.16.1参照)。   As will be appreciated by those skilled in the art based on the present invention, pBluescript-related plasmids (eg Bluescript KS + 11), pQE70, pQE60, pQE-9, as a vector backbone for the construction of the PDE9 gene targeting vector of the present invention. pBS, pD10, phage script, phiX174, pBK Phagemid, pNH8A, pNH16a, pNH18Z, pNH46A, ptrc99a, pKK223-3, pKK233-3, pDR540, and pRIT5 PWLNEO, pSV2CAT, pXT1, pSG (Stratagene), pSVK3, PBPV, PMSG And a wide variety of cloning, including vectors based on pSVL, pBR322 and pBR322, pMB9, pBR325, pKH47, pBR328, pHC79, phage Charon 28, pKB11, pKSV-10, pK19-related plasmids, pUC plasmids and pGEM series plasmids Vectors can be used. These vectors are available from a variety of commercial sources (eg, Boehringer Mannheim Biochemicals, Indianapolis, IN; Qiagen, Valencia, CA; Stratagene, La Jolla, CA; Promega, Madison, WI; and New England Biolabs, Beverly, MA). Is available from However, any other vector, such as a plasmid, virus or portion thereof, can be used as long as they are replicable and viable in the desired host. The vector may also contain sequences that allow its replication in the host whose genome is to be modified. The use of such vectors can extend the interaction period during which recombination can occur and can increase targeting efficiency (see Molecular Biology, ed. Ausubel et al, Unit 9.16, Fig. 9.16.1).

本発明のターゲッティングベクターの作製に用いる特定のホストは重大ではない。例には、E. coli K12 RR1 (Bolivar et al., Gene 2: 95, 1977)、E. coli K12 HB101 (ATCC No. 33694)、E. coli MM21 (ATCC No. 336780)、E. coli DH1 (ATCC No. 33849)、E. coli菌株 DH5α、及びE. coli STBL2が包含される。或いは、C. cerevisiae又はB. subtilisのようなホストが使用可能である。上記ホストは、商業的に入手可能である(例えば、Stratagene, La Jolla, CA;及びLife Technologies, Rockville, MD)。   The particular host used to construct the targeting vector of the present invention is not critical. Examples include E. coli K12 RR1 (Bolivar et al., Gene 2: 95, 1977), E. coli K12 HB101 (ATCC No. 33694), E. coli MM21 (ATCC No. 336780), E. coli DH1 (ATCC No. 33849), E. coli strain DH5α, and E. coli STBL2. Alternatively, hosts such as C. cerevisiae or B. subtilis can be used. Such hosts are commercially available (eg, Stratagene, La Jolla, CA; and Life Technologies, Rockville, MD).

ターゲッティングベクターを作製するために、PDE9遺伝子ターゲッティング構築体を上記ベクターバックボーンに加える。本発明のPDE9遺伝子ターゲッティング構築体は、少なくとも1つのPDE9遺伝子相同性領域を有する。該PDE9遺伝子相同性領域を作製するために、PCRプライマー作製の基礎としてPDE9ゲノム又はcDNA配列を用いる。これらのプライマーを用いて、高フィデリティPCR増幅によってPDE9配列の所望の領域を増幅する(Mattila et al., Nucleic Acids Res. 19: 4967, 1991; Eckert and Kunkel 1:17,1991;及び米国特許No.4,683,202)。ゲノム配列は、ゲノム・クローンライブラリーから、又はゲノムcDNA(好ましくは、PDE9遺伝子破壊のためにターゲットとされるべき動物種からの)の調製から得られ、PDE9cDNA配列はPDE9ターゲッティングベクターの作製に用いることができる(例えば、GenBank(登録商標) NM008804 (ネズミ)又はGenBank(登録商標)NM002606 (ヒト))。   To create the targeting vector, the PDE9 gene targeting construct is added to the vector backbone. The PDE9 gene targeting construct of the present invention has at least one PDE9 gene homology region. In order to produce the PDE9 gene homology region, the PDE9 genome or cDNA sequence is used as the basis for PCR primer production. These primers are used to amplify the desired region of the PDE9 sequence by high fidelity PCR amplification (Mattila et al., Nucleic Acids Res. 19: 4967, 1991; Eckert and Kunkel 1: 17,1991; and US Patent No. .4,683,202). The genomic sequence is obtained from a genomic clone library or from the preparation of genomic cDNA (preferably from the animal species to be targeted for PDE9 gene disruption), and the PDE9 cDNA sequence is used to create a PDE9 targeting vector. (Eg, GenBank® NM008804 (murine) or GenBank® NM002606 (human)).

好ましくは、本発明のターゲッティング構築体はさらに、ポジティブマーカータンパク質をコードする外因性ヌクレオチド配列を含む。ベクター組み込み後のポジティブマーカーの安定な発現は、理想的には細胞生存性を危なくすることなく、細胞に同定可能な特徴を与える。それ故、置換ベクターの場合には、該マーカー遺伝子は2つのフランキング相同性領域の間に配置され、ダブルクロスオーバーイベント後に(該マーカー遺伝子は組み込み後に発現されるように配置される形式で)PDE9遺伝子中に組み込まれる。   Preferably, the targeting construct of the present invention further comprises an exogenous nucleotide sequence encoding a positive marker protein. Stable expression of the positive marker after vector integration provides the cell with identifiable characteristics, ideally without compromising cell viability. Therefore, in the case of a replacement vector, the marker gene is located between two flanking homology regions and after a double crossover event (in a format in which the marker gene is arranged to be expressed after integration). It is integrated into the PDE9 gene.

ポジティブマーカータンパク質が選択可能(selectable)タンパク質であること;細胞におけるこのようなタンパク質の安定な発現が、選択可能な表現型特徴(即ち、該特徴がなくば致命的条件下での細胞の生残を高める特徴)を与えること、が好ましい。したがって、選択可能な条件を課することによって、ポジティブ選択可能マーカーコーディングベクター配列を安定に発現する細胞を、ベクター配列を首尾よく組み込んでいない他の細胞から、生存性に基づいて単離することができる。ポジティブ選択可能マーカータンパク質(及びそれらの選択作用因子)の例は、neo(G418 又はカノマイシン)、hyg(ヒグロマイシン)、hisD (ヒスチジノール)、gpt (キサンチン)、ble (ブレオマイシン)及びhprt (ヒポキサンチン)を包含する(例えば、Capecchi and Thomas, 米国特許No. 5,464,764,及び Capecchi, Science 244: 1288-92, 1989を参照のこと)。選択可能マーカーの代替手段としても用いられうる、他のポジティブマーカーは、例えば、β−ガラクトシダーゼ、ホタルルシフェラーゼ、又は緑色蛍光タンパク質のようなレポータータンパク質を包含する(例えば、Current Protocols in Cytometry, Unit 9.5, 及びCurrent Protocols in Molecular Biology, Unit 9.6, John Wiley & Sons, New York, NY, 2000を参照のこと)。   The positive marker protein is a selectable protein; the stable expression of such a protein in the cell is a selectable phenotypic characteristic (ie the survival of the cell under lethal conditions without the characteristic) It is preferable to provide a characteristic that enhances Thus, by imposing selectable conditions, cells that stably express a positive selectable marker coding vector sequence can be isolated on the basis of viability from other cells that have not successfully incorporated the vector sequence. it can. Examples of positive selectable marker proteins (and their selective agents) are neo (G418 or canomycin), hyg (hygromycin), hisD (histidinol), gpt (xanthine), ble (bleomycin) and hprt (hypoxanthine). (See, eg, Capecchi and Thomas, US Pat. No. 5,464,764, and Capecchi, Science 244: 1288-92, 1989). Other positive markers that can also be used as an alternative to selectable markers include reporter proteins such as, for example, β-galactosidase, firefly luciferase, or green fluorescent protein (e.g., Current Protocols in Cytometry, Unit 9.5, And Current Protocols in Molecular Biology, Unit 9.6, John Wiley & Sons, New York, NY, 2000).

上記ポジティブ選択工程は、PDE9遺伝子座における標的相同的組み換えによってベクターを組み込んでいる細胞を、任意の染色体位置にベクター配列をランダムで非相同的に組み込む細胞対して識別しない。それ故、相同的組み換えのために置換ベクターを用いて、本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び動物細胞を作製する場合には、ネガティブ選択可能マーカータンパク質をコードするヌクレオチド配列を含めることも、好ましい。ネガティブ選択マーカーの発現は、該マーカーを発現する細胞に、それがある一定の作用因子に暴露されたときに、生存性を失わせる(即ち、ある一定の選択条件下で、該マーカータンパク質は、該細胞に対して致死的になる)。ネガティブ選可能択マーカー(及びそれらの致死性作用因子)の例は、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(ガンシクロビル又は1,2−デオキシ−2−フルオロ−α−d−アラビノフランシル−5−ヨードウラシル)、Hprt(6−チオグアニン又は6−チオキサンチン)、及びジフテリア毒素、リシン毒素、並びにシトシンデアミナーゼ(6−フルオロシトシン)を包含する。   The positive selection step does not distinguish cells that have integrated the vector by targeted homologous recombination at the PDE9 locus from cells that randomly and non-homologously integrate the vector sequence at any chromosomal location. Therefore, when producing a genetically modified non-human mammal and animal cell of the present invention using a replacement vector for homologous recombination, it is also preferable to include a nucleotide sequence encoding a negative selectable marker protein. . Negative selectable marker expression causes cells expressing the marker to lose viability when exposed to certain agents (ie, under certain selection conditions, the marker protein Become lethal to the cells). Examples of negative selectable markers (and their lethal agents) are herpes simplex virus thymidine kinase (ganciclovir or 1,2-deoxy-2-fluoro-α-d-arabinofurancil-5-iodouracil) , Hprt (6-thioguanine or 6-thioxanthine), and diphtheria toxin, ricin toxin, and cytosine deaminase (6-fluorocytosine).

ネガティブ選択可能マーカーをコードするヌクレオチド配列は、置換ベクターの2つの相同性領域の外側に配置される。この配置を与えられると、ランダム非相同的組み換えによって組み込みが生じる場合;PDE9遺伝子と、ターゲッティング構築体中の2つの相同性領域との間の相同的組み換えが、該ネガティブ選択可能マーカーをコードする配列を組み込みから除外する場合、細胞はネガティブ選択マーカーを組み込んで、安定に発現する。したがって、ネガティブ条件を与えることによって、ランダム非相同的組み換えによってターゲッティングベクターを組み込んでいる細胞は、生存性を失う。   The nucleotide sequence encoding the negative selectable marker is placed outside the two homology regions of the replacement vector. Given this arrangement, if random non-homologous recombination results in integration; a sequence where homologous recombination between the PDE9 gene and two homology regions in the targeting construct encodes the negative selectable marker When excluding from integration, the cell incorporates a negative selectable marker and is stably expressed. Thus, by applying negative conditions, cells that have incorporated the targeting vector by random non-homologous recombination lose viability.

ポジティブ及びネガティブ選択可能マーカーの上記組み合わせは、本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び動物細胞の作製に用いるターゲッティング構築体において好ましい。なぜなら、相同的組換えによるベクター組み込みを受けている細胞(故に、恐らく破壊されたPDE9遺伝子を有する細胞)のみをより効果的に選択するように、一連のポジティブ選択工程及びネガティブ選択工程を設計することができるからである。ポジティブ−ネガティブ選択スキーム、選択マーカー及びターゲッティング構築体のさらなる例は、例えば、米国特許No. 5,464,764、WO 94/06908、米国特許No. 5,859,312及びValancius and Smithies, Mol. Cell. Biol. 11:1402,1991に記載されている。   The above combinations of positive and negative selectable markers are preferred in targeting constructs used for the production of genetically modified non-human mammals and animal cells of the present invention. Because a series of positive and negative selection steps are designed to more effectively select only those cells that have undergone vector integration by homologous recombination (hence, cells that probably have a disrupted PDE9 gene). Because it can. Further examples of positive-negative selection schemes, selectable markers and targeting constructs are described, for example, in US Pat. No. 5,464,764, WO 94/06908, US Pat. No. 5,859,312 and Valancius and Smithies, Mol. Cell. Biol. 11: 1402, 1991.

ベクター組み込み時にマーカータンパク質が安定に発現されるには、マーカーコード配列がベクター組み込み時に内因性PDE9遺伝子プロモーターに機能的に連結するように、ターゲッティングベクターを設計することができる。次に、マーカーの発現が、PDE9遺伝子を正常に発現する、細胞中のPDE9遺伝子プロモーターによって駆動される。或いは、該ベクターのターゲッティング構築体中の各マーカーは、PDE9遺伝子プロモーターに関係なく発現を駆動する、それ自体のプロモーターを含有する。この後者のスキームは、PDE9遺伝子を典型的には発現しない細胞におけるマーカーの発現を可能にするという利点を有する(Smith and Berg, Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 49: 171, 1984; Sedivy and Sharp, Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 86: 227, 1989; Thomas and Capecchi, Cell 51: 503, 1987)。   In order for the marker protein to be stably expressed upon vector integration, the targeting vector can be designed such that the marker coding sequence is operably linked to the endogenous PDE9 gene promoter upon vector integration. The marker expression is then driven by a PDE9 gene promoter in the cell that normally expresses the PDE9 gene. Alternatively, each marker in the targeting construct of the vector contains its own promoter that drives expression independent of the PDE9 gene promoter. This latter scheme has the advantage of allowing expression of the marker in cells that typically do not express the PDE9 gene (Smith and Berg, Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 49: 171, 1984; Sedivy and Sharp, Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 86: 227, 1989; Thomas and Capecchi, Cell 51: 503, 1987).

マーカー遺伝子発現を駆動するために用いることができる外因性プロモーターは、細胞特異的若しくはステージ特異的プロモーター、構成的プロモーター、及び誘導若しくは調節プロモーターを包含する。これらのプロモーターの非限定的例は、単純ヘルペスチミジンキナーゼプロモーター、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター/エンハンサー、SV40プロモーター、PGKプロモーター、PMC1−neo、メタロチオネインプロモーター、アデノウイルスレートプロモーター、ワクチンウイルス7.5Kプロモーター、鳥類βグロビンプロモーター、ヒストンプロモーター(例えば、マウスヒストンH3−614)、βアクチンプロモーター、ニューロン特異的エノラーゼ、筋肉アクチンプロモーター及びカリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーターを包含する(一般的に、Sambrook et al., Molecular Cloning, Vols. I-III, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989及びCurrent Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, NY, 2000; Stratagene, La Jolla, CAを参照のこと)。   Exogenous promoters that can be used to drive marker gene expression include cell-specific or stage-specific promoters, constitutive promoters, and inducible or regulated promoters. Non-limiting examples of these promoters include herpes simplex thymidine kinase promoter, cytomegalovirus (CMV) promoter / enhancer, SV40 promoter, PGK promoter, PMC1-neo, metallothionein promoter, adenovirus rate promoter, vaccine virus 7.5K promoter , Avian β globin promoter, histone promoter (eg, mouse histone H3-614), β actin promoter, neuron specific enolase, muscle actin promoter and cauliflower mosaic virus 35S promoter (generally Sambrook et al., Molecular Cloning, Vols. I-III, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989 and Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, NY, 2000; St ratagene, La Jolla, CA).

本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び動物細胞を作製する間に、細胞が該ベクター配列を標的PDE9遺伝子座に組み込んだかどうかを確認するために、所望のベクター組み込みイベントに特異的であるプライマー又はゲノムプローブを、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)又はサザンブロット分析と組み合わせて用いて、PDE9遺伝子座への所望のベクター組み込みの存在を同定することができる(Erlich et al., Science 252: 1643-51, 1991; Zimmer and Gruss, Nature 338: 150, 1989; Mouellic et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 87: 4712, 1990;及び Shesely et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 88: 4294, 1991)。   During production of the genetically modified non-human mammals and animal cells of the invention, primers that are specific for the desired vector integration event in order to ascertain whether the cells have integrated the vector sequence into the target PDE9 locus or Genomic probes can be used in combination with polymerase chain reaction (PCR) or Southern blot analysis to identify the presence of desired vector integration into the PDE9 locus (Erlich et al., Science 252: 1643-51, 1991; Zimmer and Gruss, Nature 338: 150, 1989; Mouellic et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 87: 4712, 1990; and Shesely et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA) 88: 4294, 1991).

遺伝子トラッピング
本明細書に基づくと、PDE9遺伝子を破壊するためにPDE9遺伝子座に異種核酸配列を挿入するのに有効な、他の利用可能な方法は遺伝子トラッピングである。この方法は、
遺伝子トラップベクターコード配列をランダム式に遺伝子中に挿入するために、全ての哺乳動物細胞中に存在する細胞機構(cellular machinery)である、エキソンのmRNAにスプライスを利用する。ひと度挿入されたならば、該遺伝子トラップベクターは、トラップされたPDE9遺伝子を破壊しうる突然変異を生じる。相同的組み換えとは対照的に、この突然変異誘発システムは大規模にランダムな突然変異を生じる。したがって、破壊されたPDE9遺伝子を含有する遺伝子改変細胞を得るには、この特定の突然変異を含有する細胞を同定して、多様な遺伝子中にランダム突然変異を含有する細胞のプールから選択しなければならない。
Gene Trapping Based on the present specification, another available method that is effective for inserting heterologous nucleic acid sequences into the PDE9 locus to disrupt the PDE9 gene is gene trapping. This method
In order to randomly insert a gene trap vector coding sequence into a gene, a splice is used for exon mRNA, which is a cellular machinery present in all mammalian cells. Once inserted, the gene trap vector produces a mutation that can disrupt the trapped PDE9 gene. In contrast to homologous recombination, this mutagenesis system produces large-scale random mutations. Therefore, to obtain genetically modified cells containing the disrupted PDE9 gene, cells containing this particular mutation must be identified and selected from a pool of cells containing random mutations in the diverse genes. I must.

遺伝子トラッピングシステム及びベクターは、ネズミ細胞及び他の細胞種の遺伝子改変における使用に関して発表されている(例えば、Allen et al., Nature 333: 852-55, 1988; Bellen et al., Genes Dev. 3: 1288-1300, 1989; Bier et al., Genes Dev. 3: 1273-1287, 1989; Bonnerot et al., J. Virol. 66: 4982-91, 1992; Brenner et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA 86: 5517-21, 1989; Chang et al., Virology 193: 737-47, 1993; Friedrich and Soriano, Methods Enzymol. 225: 681-701, 1993; Friedrich and Soriano, Genes Dev. 5: 1513-23, 1991; Goff, Methods Enzymol. 152: 469-81, 1987; Gossler et al., Science 244: 463-65, 1989; Hope, Develop. 113: 399-408, 1991; Kerr et al., Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 2: 767-776, 1989; Reddy et al., J. Virol. 65: 1507-1515, 1991; Reddy et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89: 6721-25, 1992; Skarnes et al., Genes Dev. 6: 903-918, 1992; von Melchner and Ruley, J. Virol. 63: 3227-3233, 1989; 及びYoshida et al., Transgen. Res. 4: 277-87, 1995を参照のこと)。   Gene trapping systems and vectors have been published for use in genetic modification of murine cells and other cell types (eg, Allen et al., Nature 333: 852-55, 1988; Bellen et al., Genes Dev. 3 : 1288-1300, 1989; Bier et al., Genes Dev. 3: 1273-1287, 1989; Bonnerot et al., J. Virol. 66: 4982-91, 1992; Brenner et al., Proc. Nat. Acad Sci. USA 86: 5517-21, 1989; Chang et al., Virology 193: 737-47, 1993; Friedrich and Soriano, Methods Enzymol. 225: 681-701, 1993; Friedrich and Soriano, Genes Dev. 5: 1513-23, 1991; Goff, Methods Enzymol. 152: 469-81, 1987; Gossler et al., Science 244: 463-65, 1989; Hope, Develop. 113: 399-408, 1991; Kerr et al., Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 2: 767-776, 1989; Reddy et al., J. Virol. 65: 1507-1515, 1991; Reddy et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89 : 6721-25, 1992; Skarnes et al., Genes Dev. 6: 903-918, 1992; von Melchner and Ruley, J. Virol. 63: 3227-3233, 1989; and Yoshida et al., Transgen Res. 4: 277-87, 1995).

破壊されたPDE9遺伝子を含有する、個々の突然変異細胞系は、突然変異細胞集団中で、例えば、PDE9遺伝子配列中の突然変異を同定するための逆転写(RT)及びPCRを用いて同定される。この方法は、クローンをプールすることによって簡素化することができる。例えば、破壊されたPDE9遺伝子を含有する個々のクローンを見い出すためには、遺伝子トラップベクター中に固定された1つのプライマーと、PDE9遺伝子配列中にある他のプライマーを用いて、RT−PCRを行なう。ポジティブなRT−PCR結果は、ベクター配列がPDE9遺伝子転写体中にコードされていることを実証し、該PDE9遺伝子が遺伝子トラップ組み込みイベントによって既に破壊されていることを実証する(例えば、Sands et al., WO 98/14614、米国特許No. 6,080,576参照)。   Individual mutant cell lines containing the disrupted PDE9 gene are identified in the mutant cell population using, for example, reverse transcription (RT) and PCR to identify mutations in the PDE9 gene sequence. The This method can be simplified by pooling clones. For example, to find individual clones containing a disrupted PDE9 gene, RT-PCR is performed using one primer fixed in the gene trap vector and the other primer in the PDE9 gene sequence. . Positive RT-PCR results demonstrate that the vector sequence is encoded in the PDE9 gene transcript and that the PDE9 gene has already been disrupted by a gene trap integration event (eg, Sands et al ., WO 98/14614, U.S. Pat. No. 6,080,576).

時間的、空間的及び誘導PDE9遺伝子破壊
本発明のある一定の実施態様では、内因性PDE9遺伝子の機能的破壊が、特定の発達若しくは細胞サイクルステージで(時間的破壊)、又は特定の細胞種において(空間的破壊)、生じる。他の実施態様では、PDE9遺伝子破壊は、ある一定の条件が存在する場合に誘導される。例えばCre−Loxシステムのような組み換え切除システムを用いて、特定の発達ステージで、特定の組織若しくは細胞種において、又は特定の環境条件下で、PDE9遺伝子を活性化又は不活性化することができる。一般に、Cre−Lox技術を用いる方法は、Torres and Kuhn, Laboratory Protocols for Conditional Gene Targeting, Oxford University Press, 1997によって記載されているように行なわれる。Cre−Loxシステムに関して記載されている方法論と同様な方法論を利用して、FLP−FRTシステムを用いることもできる。相同的組み換え又はウイルス挿入によって遺伝子を条件的に破壊するためのレコンビナーゼ切除システムの使用に関するさらなるガイダンスは、例えば、米国特許No. 5,626,159;米国特許 No. 5,527,695;米国特許 No. 5,434,066;WO 98/29533; 米国特許No. 6,228,639; Orban et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA 89: 6861-65, 1992; O’Gorman et al., Science 251: 1351-55, 1991; Sauer et al., Nucleic Acids Research 17: 147-61, 1989; Barinaga, Science 265: 26-28, 1994;及びAkagi et al., Nucleic Acids Res. 25: 1766-73, 1997に与えられている。2つ以上のレコンビナーゼシステムを利用して、本発明の非ヒト哺乳動物又は動物細胞を遺伝子改変することができる。
Temporal, Spatial and Induced PDE9 Gene Disruption In certain embodiments of the present invention, functional disruption of the endogenous PDE9 gene is at a specific developmental or cell cycle stage (temporal disruption) or in a specific cell type. (Spatial destruction) occurs. In other embodiments, PDE9 gene disruption is induced when certain conditions are present. Recombinant excision systems such as the Cre-Lox system can be used to activate or inactivate the PDE9 gene at specific developmental stages, in specific tissues or cell types, or under specific environmental conditions . In general, methods using Cre-Lox technology are performed as described by Torres and Kuhn, Laboratory Protocols for Conditional Gene Targeting, Oxford University Press, 1997. The FLP-FRT system can also be used using a methodology similar to that described for the Cre-Lox system. Further guidance regarding the use of recombinase excision systems to conditionally disrupt genes by homologous recombination or viral insertion can be found, for example, in US Patent No. 5,626,159; US Patent No. 5,527,695; US Patent No. 5,434,066; WO 98/29533. U.S. Patent No. 6,228,639; Orban et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA 89: 6861-65, 1992; O'Gorman et al., Science 251: 1351-55, 1991; Sauer et al., Nucleic Acids Research 17: 147-61, 1989; Barinaga, Science 265: 26-28, 1994; and Akagi et al., Nucleic Acids Res. 25: 1766-73, 1997. Two or more recombinase systems can be used to genetically modify the non-human mammal or animal cell of the present invention.

例えばCre−Loxシステムのようなレコンビナーゼシステムを用いて、時間的、空間的及び誘導形式でPDE9遺伝子を破壊するために相同的組み換えを用いる場合に、PDE9遺伝子コード領域の一部は、loxPサイトがフランキングするPDE9遺伝子コード領域を含むターゲッティング構築体によって置換される。この遺伝子改変を有する非ヒト哺乳動物及び動物細胞は、機能的loxPフランキング(loxP-flanked)PDE9遺伝子を含有する。PDE9遺伝子改変の時間的、空間的又は誘導態様は、それぞれ、所望の空間的調節、時間的調節又は誘導プロモーターの制御下で、非ヒト哺乳動物又は動物細胞中に発現される付加的導入遺伝子、Creレコンビナーゼ導入遺伝子の発現パターンによって惹起される。Creレコンビナーゼは、組み換えのためにloxPサイトを標的とする。それ故、Cre発現が活性化される場合には、該loxPは組み換えを受けて、挟まれたPDE9遺伝子コード配列を切除して、結果としてPDE9遺伝子の機能的破壊が生じる((Rajewski et al., J. Clin. Invest. 98: 600-03, 1996; St.-Onge et al., Nucleic Acids Res. 24: 3875-77, 1996; Agah et al., J. Clin. Invest. 100: 169-79, 1997; Brocard et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 14559-63, 1997; Feil et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 10887-90, 1996;及びKuhn et al., Science 269: 1427-29, 1995)。   When using homologous recombination to disrupt the PDE9 gene in a temporal, spatial and inducible manner using a recombinase system such as the Cre-Lox system, a portion of the PDE9 gene coding region is loxP The site is replaced by a targeting construct containing the flanking PDE9 gene coding region. Non-human mammals and animal cells with this genetic modification contain a functional loxP-flanked PDE9 gene. The temporal, spatial or inducible aspects of PDE9 gene modification are additional transgenes expressed in non-human mammals or animal cells under the desired spatial, temporal or inducible promoter control, respectively. Induced by the expression pattern of the Cre recombinase transgene. Cre recombinase targets the loxP site for recombination. Therefore, when Cre expression is activated, the loxP undergoes recombination and excises the flanked PDE9 gene coding sequence, resulting in functional disruption of the PDE9 gene ((Rajewski et al. , J. Clin. Invest. 98: 600-03, 1996; St.-Onge et al., Nucleic Acids Res. 24: 3875-77, 1996; Agah et al., J. Clin. Invest. 100: 169- 79, 1997; Brocard et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 14559-63, 1997; Feil et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 10887-90, 1996; and Kuhn et al., Science 269: 1427-29, 1995).

Creレコンビナーゼ導入遺伝子とloxPフランキングPDE9遺伝子の両方を含有する細胞は、標準トランスジェニック技術によって、又は遺伝子改変非ヒト哺乳動物の場合には、所望のプロモーターの制御下で、一方の親がloxPフランキングPDE9遺伝子を含有し、他方の親がCreレコンビナーゼ導入遺伝子を含有する、遺伝子改変非ヒト哺乳動物の異種交配によって作製することができる。PDE9遺伝子を時間的、空間的又は条件的に破壊するためのレコンビナーゼシステム及び特異的プロモーターの使用に関するさらなるガイダンスは、例えば、Sauer, Meth. Enz. 225: 890-900, 1993; Gu et al., Science 265: 103-06, 1994; Araki et al., J. Biochem. 122: 977-82, 1997; Dymecki, Proc. Natl. Acad. Sci. 93: 6191-96, 1996;及びMeyers et al., Nature Genetics 18: 136-41, 1998に見出される。   Cells containing both the Cre recombinase transgene and the loxP flanking PDE9 gene can be obtained by standard transgenic techniques, or, in the case of genetically modified non-human mammals, one parental loxP gene under the control of the desired promoter. It can be made by cross-breeding of a genetically modified non-human mammal containing the ranking PDE9 gene and the other parent containing the Cre recombinase transgene. Further guidance on the use of the recombinase system and specific promoters to disrupt the PDE9 gene temporally, spatially or conditionally can be found in, for example, Sauer, Meth. Enz. 225: 890-900, 1993; Gu et al ., Science 265: 103-06, 1994; Araki et al., J. Biochem. 122: 977-82, 1997; Dymecki, Proc. Natl. Acad. Sci. 93: 6191-96, 1996; and Meyers et al. ., Nature Genetics 18: 136-41, 1998.

PDE9遺伝子の誘導破壊は、テトラサイクリン反応2元系を用いても達成することができる(Gossen and Bujard, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 5547-51, 1992)。この系は、内因性PDE9遺伝子調節要素及びテトラサイクリン制御性リプレッサー(TetR)発現導入遺伝子中にTetプロモーターを導入して細胞を遺伝子改変することを含む。このような細胞では、テトラサイクリンの投与がTetRを活性化し、このTetRが次にPDE9遺伝子発現を阻害し、そのため、PDE9遺伝子を破壊する(St.-Onge et al., Nucleic Acids Res. 24: 3875-77, 1996;米国特許No. 5,922,927)。   Inducible disruption of the PDE9 gene can also be achieved using a tetracycline reaction binary system (Gossen and Bujard, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 5547-51, 1992). This system involves genetic modification of cells by introducing a Tet promoter into an endogenous PDE9 gene regulatory element and a tetracycline-regulated repressor (TetR) expression transgene. In such cells, administration of tetracycline activates TetR, which in turn inhibits PDE9 gene expression, thus destroying the PDE9 gene (St.-Onge et al., Nucleic Acids Res. 24: 3875 -77, 1996; US Patent No. 5,922,927).

PDE9遺伝子の時間的、空間的及び誘導破壊のための上記系は、本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び動物細胞を作製するために、例えばWO98/29533及び米国特許No.6,288,639に記載されているように、遺伝子改変方法として遺伝子トラッピングを用いる場合に、採用することもできる。   The above systems for temporal, spatial and inducible disruption of the PDE9 gene are described, for example, in WO98 / 29533 and US Pat. No. 6,288,639, for producing genetically modified non-human mammals and animal cells of the present invention. As described above, when gene trapping is used as a gene modification method, it can also be employed.

遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び動物細胞の作製
本発明の遺伝子改変動物細胞を作製するために、動物に由来する実際に如何なる種類の体細胞又は幹細胞におけるPDE9遺伝子破壊にも、上記遺伝子改変方法を用いることができる。本発明の遺伝子改変動物細胞は、非限定的に、ヒト細胞及び鳥類細胞を含めた哺乳動物細胞を包含する。これらの細胞は、例えば、培養適応性細胞系、腫瘍形成性若しくは形質転換細胞系、分化した遺伝子操作ES細胞のような、任意の動物細胞系の遺伝子操作に由来することができ、或いは、これらの細胞は、所望のPDE9遺伝子改変を有する遺伝子改変非ヒト哺乳動物から単離することができる。
Production of genetically modified non-human mammals and animal cells In order to produce the genetically modified animal cells of the present invention, the above gene modification method is used for PDE9 gene disruption in any kind of somatic cells or stem cells derived from animals. be able to. Genetically modified animal cells of the present invention include, but are not limited to, mammalian cells including human cells and avian cells. These cells can be derived from genetic manipulation of any animal cell line, such as, for example, culture adaptive cell lines, tumorigenic or transformed cell lines, differentiated genetically engineered ES cells, or these These cells can be isolated from a genetically modified non-human mammal having the desired PDE9 genetic modification.

これらの細胞は、破壊されたPDE9遺伝子に対して異型接合性又は同型接合性であることができる。PDE9遺伝子破壊に対して同型接合性(−/−)である細胞を得るには、両方の対立遺伝子の直接順次ターゲッティングを行なうことができる。これらの方法は、ポジティブ選択可能マーカーのリサイクリングによって促進することができる。このスキームによると、Cre−LoxPシステムを用いて1つの対立遺伝子の破壊後に、ポジティブ選択可能マーカーをコードするヌクレオチド配列が除去される。したがって、同じベクターをその後のターゲッティング・ラウンドに用いて、第2PDE9遺伝子の対立遺伝子を破壊することができる(Abuin and Bradley, Mol. Cell. Biol. 16: 1851-56, 1996; Sedivy et al., T.I.G. 15: 88-90, 1999; Cruz et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 88: 7170-74, 1991; Mortensen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 88: 7036-40, 1991; te Riele et al., Nature (London) 348: 649-651, 1990)。   These cells can be heterozygous or homozygous for the disrupted PDE9 gene. To obtain cells that are homozygous for the PDE9 gene disruption (-/-), direct sequential targeting of both alleles can be performed. These methods can be facilitated by recycling positive selectable markers. According to this scheme, the nucleotide sequence encoding a positive selectable marker is removed after disruption of one allele using the Cre-LoxP system. Thus, the same vector can be used in subsequent targeting rounds to disrupt the allele of the second PDE9 gene (Abuin and Bradley, Mol. Cell. Biol. 16: 1851-56, 1996; Sedivy et al., TIG 15: 88-90, 1999; Cruz et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 88: 7170-74, 1991; Mortensen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 88 : 7036-40, 1991; te Riele et al., Nature (London) 348: 649-651, 1990).

PDE9-/-であるES細胞を得るための代替計画は、PDE9遺伝子破壊に関して異型接合性(PDE9+/-)である細胞集団からの細胞の同型遺伝子接合体化(homogenotization)である。この方法は、選択可能な薬物耐性マーカーを発現するPDE9+/-標的クローンを非常に高い薬物濃度に対して選択するスキームを用いる;この選択は、薬物耐性マーカーをコードする配列の2コピーを発現し、そのため、PDE9遺伝子破壊に対して同型接合性である細胞を優先する(Mortensen et al., Mol. Cell. Biol. 12: 2391-95, 1992)。さらに、以下で詳述するように、生殖細胞においてPDE9+/-である非ヒト哺乳動物の交配によって作製される遺伝子改変PDE9-/-非ヒト哺乳動物から、遺伝子改変動物細胞を得ることができる。   An alternative scheme to obtain ES cells that are PDE9 − / − is homogenotization of cells from a population that is heterozygous for PDE9 gene disruption (PDE9 +/−). This method uses a scheme that selects PDE9 +/− target clones expressing selectable drug resistance markers against very high drug concentrations; this selection expresses two copies of the sequence encoding the drug resistance marker. Therefore, preference is given to cells that are homozygous for the PDE9 gene disruption (Mortensen et al., Mol. Cell. Biol. 12: 2391-95, 1992). In addition, as described in detail below, genetically modified animal cells can be obtained from genetically modified PDE9 − / − non-human mammals produced by mating non-human mammals that are PDE9 +/− in germ cells. .

所望の細胞若しくは細胞系の遺伝子改変後に、当業者に知られた標準PCRによるPCR分析又はサザン・ブロット法によって、PDE9遺伝子座を改変部位として確認することができる(例えば、米国特許No. 4,683,202;及び Erlich et al.,Science 252: 1643, 1991を参照のこと)。PDE9遺伝子メッセンジャーRNA(mRNA)レベル及び/又はPDE9ポリペプチドレベルが、PDE9遺伝子を正常に発現する細胞中で低下するならば、PDE9遺伝子の機能的破壊がさらに実証されることになる。RT−PCR、ノーザンブロット分析又はin situハイブリダイゼーションを用いて、PDE9遺伝子mRNAレベルを測定することができる。細胞によって産生されるPDE9ポリペプチドレベルの数量化は、例えば、当該技術分野で知られた標準イムノアッセイ方法によって行なうことができる。このようなイムノアッセイは、非限定的に、例えばRIA(ラジオイムノアッセイ)、ELISA(酵素連結イムノソルベントアッセイ)、「サンドイッチ」イムノアッセイ、免疫放射定量アッセイ、ゲル拡散沈降反応、免疫拡散アッセイ、in situイムノアッセイ(例えば、コロイド状金、酵素若しくは放射性同位体ラベルを用いる)ウェスターン・ブロット、2次元ゲル分析、沈降反応、免疫蛍光アッセイ、プロテインAアッセイ及び免疫電気泳動アッセイのような技術を用いる、競合及び非競合アッセイ系を包含する。   After genetic modification of the desired cell or cell line, the PDE9 locus can be identified as a modified site by PCR analysis by standard PCR or Southern blotting known to those skilled in the art (eg, US Pat. No. 4,683,202; And Erlich et al., Science 252: 1643, 1991). If PDE9 gene messenger RNA (mRNA) levels and / or PDE9 polypeptide levels are reduced in cells that normally express the PDE9 gene, functional disruption of the PDE9 gene will be further demonstrated. RT-PCR, Northern blot analysis or in situ hybridization can be used to measure PDE9 gene mRNA levels. Quantification of PDE9 polypeptide levels produced by the cells can be performed, for example, by standard immunoassay methods known in the art. Such immunoassays include, but are not limited to, for example, RIA (radioimmunoassay), ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay), “sandwich” immunoassay, immunoradiometric assay, gel diffusion precipitation reaction, immunodiffusion assay, in situ immunoassay ( Competitive and non-using techniques such as Western blot (using colloidal gold, enzyme or radioisotope labels), two-dimensional gel analysis, precipitation reactions, immunofluorescence assays, protein A assays and immunoelectrophoresis assays Competitive assay systems are included.

本発明の好ましい遺伝子改変動物細胞は、胚幹(ES)細胞とES様細胞である。これらの細胞は、例えば、マウス(Evans et al., Nature 129:154-156, 1981; Martin, Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 78: 7634-7638, 1981)、ブタとヒツジ(Notanianni et al., J. Reprod. Fert. Suppl., 43: 255-260, 1991; Campbell et al., Nature 380: 64-68,1996)及びヒトを含めた霊長類(Thomson et al.,米国特許No. 5,843,780, Thomson et al., Science 282: 1145-1147, 1995;及びThomson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 7844-7848, 1995)のような、多様な種の着床前胚と未分化胚芽細胞に由来する。ヒトES細胞における相同的組み換え−仲介遺伝子破壊の成功が、報告されている(Zwaka and Thomson, Nature Biotech. 21: 319-21, 2003)。   Preferred genetically modified animal cells of the present invention are embryonic stem (ES) cells and ES-like cells. These cells are described, for example, in mice (Evans et al., Nature 129: 154-156, 1981; Martin, Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 78: 7634-7638, 1981), pigs and sheep (Notanianni). et al., J. Reprod. Fert. Suppl., 43: 255-260, 1991; Campbell et al., Nature 380: 64-68, 1996) and primates including humans (Thomson et al., US patent) No. 5,843,780, Thomson et al., Science 282: 1145-1147, 1995; and Thomson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 7844-7848, 1995). Derived from pre-floor embryos and undifferentiated germ cells. Successful homologous recombination-mediated gene disruption in human ES cells has been reported (Zwaka and Thomson, Nature Biotech. 21: 319-21, 2003).

これらの種類の細胞は多能性であり、即ち、適当な条件下で、3胚葉の全て:内胚葉、中胚葉及び外胚葉に由来する、非常に多様な細胞種に分化する。培養条件に依存して、ES細胞のサンプルは、幹細胞として無制限に分化することができ、単一サンプルで非常に多様な種類の異なる細胞種に分化することが許されうる。又は例えば、マクロファージ様細胞、ニューロン細胞、心筋細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、平滑筋細胞、内皮細胞、骨格筋細胞、ケラチノサイト、及び造血細胞、例えば好酸球、マスト細胞、赤血球前駆細胞、又は巨核球のような特定の細胞種に分化するように導かれうる。例えば、Keller et al., Curr. Opin. Cell Biol. 7: 862-69, 1995; Li et al., Curr. Biol. 8: 971, 1998; Klug et al., J. Clin. Invest. 98: 216-24, 1996; Lieschke et al., Exp. Hematol. 23: 328-34, 1995; Yamane et al., Blood 90: 3516-23, 1997; 及び Hirashima et al., Blood 93: 1253-63, 1999に詳述されているように、培養条件に特異的成長因子又はマトリックス成分を含めることによって、有向性分化が達成される。   These types of cells are pluripotent, that is, under appropriate conditions, differentiate into a very diverse cell type derived from all three germ layers: endoderm, mesoderm and ectoderm. Depending on the culture conditions, ES cell samples can be differentiated indefinitely as stem cells and can be allowed to differentiate into a very diverse variety of different cell types in a single sample. Or, for example, macrophage-like cells, neuronal cells, cardiomyocytes, chondrocytes, adipocytes, smooth muscle cells, endothelial cells, skeletal muscle cells, keratinocytes, and hematopoietic cells, such as eosinophils, mast cells, erythroid progenitor cells, or megakaryocytes It can be guided to differentiate into specific cell types such as spheres. For example, Keller et al., Curr. Opin. Cell Biol. 7: 862-69, 1995; Li et al., Curr. Biol. 8: 971, 1998; Klug et al., J. Clin. Invest. 98: 216-24, 1996; Lieschke et al., Exp. Hematol. 23: 328-34, 1995; Yamane et al., Blood 90: 3516-23, 1997; and Hirashima et al., Blood 93: 1253-63, As detailed in 1999, directed differentiation is achieved by including specific growth factors or matrix components in the culture conditions.

遺伝子改変に用いられる、特定の胚幹細胞系は重要ではなく;例示的なネズミES細胞系は、AB-1 (McMahon and Bradley, Cell 62:1073-85, 1990)、E14 (Hooper et al., Nature 326: 292-95, 1987)、D3 (Doetschman et al., J. Embryol. Exp. Morph. 87: 27-45, 1985)、CCE (Robertson et al, Nature 323: 445-48, 1986)、RW4 (Genome Systems, St. Louis, MO)、及びDBA/1lacJ (Roach et al., Exp. Cell Res. 221: 520-25, 1995)を包含し;例示的なヒトES細胞系は、H1.1細胞(Zwaka and Thomson, Nature Biotech. 21: 319-321, 2003)である。遺伝子改変ネズミES細胞を用いて、公開されている方法によって、遺伝子改変マウスを作製することができる (Robertson, 1987, Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells: A Practical Approach, Ed. E. J. Robertson, Oxford: IRL Press, pp. 71−112, 1987; Zjilstra et al., Nature 342: 435-438, 1989;及び Schwartzberg et al., Science 246: 799-803, 1989)。   The particular embryonic stem cell line used for genetic modification is not critical; exemplary murine ES cell lines are AB-1 (McMahon and Bradley, Cell 62: 1073-85, 1990), E14 (Hooper et al., Nature 326: 292-95, 1987), D3 (Doetschman et al., J. Embryol. Exp. Morph. 87: 27-45, 1985), CCE (Robertson et al, Nature 323: 445-48, 1986), RW4 (Genome Systems, St. Louis, MO), and DBA / 1lacJ (Roach et al., Exp. Cell Res. 221: 520-25, 1995); an exemplary human ES cell line is H1. 1 cell (Zwaka and Thomson, Nature Biotech. 21: 319-321, 2003). Using genetically modified murine ES cells, genetically modified mice can be produced by published methods (Robertson, 1987, Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells: A Practical Approach, Ed. EJ Robertson, Oxford: IRL Press, pp. 71-112, 1987; Zjilstra et al., Nature 342: 435-438, 1989; and Schwartzberg et al., Science 246: 799-803, 1989).

ES細胞がPDE9遺伝子の所望の機能的破壊を含有することを確認した後に、当該技術分野に知られた方法に従って、キメラマウスの作製のために、これらのES細胞を適当な未分化胚芽細胞ホストに注入する(Capecchi, Trends Genet. 5: 70, 1989)。本発明に用いられる、特定のマウス未分化胚芽細胞は重要ではない。このような未分化胚芽細胞の例は、C57BL6マウス、C57BL6アルビノマウス、Swiss 異系交配マウス、CFLPマウス、及びMFIマウスに由来する未分化胚芽細胞を包含する。或いは、ES細胞を凝集穴(aggregation well)中で四倍体胚の間にサンドイッチすることができる(Nagy et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 8424-8428,1993)。   After confirming that the ES cells contain the desired functional disruption of the PDE9 gene, these ES cells are transformed into a suitable undifferentiated germ cell host for production of chimeric mice according to methods known in the art. (Capecchi, Trends Genet. 5: 70, 1989). The particular mouse undifferentiated germ cells used in the present invention are not critical. Examples of such undifferentiated germ cells include undifferentiated germ cells derived from C57BL6 mice, C57BL6 albino mice, Swiss outbred mice, CFLP mice, and MFI mice. Alternatively, ES cells can be sandwiched between tetraploid embryos in an aggregation well (Nagy et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 8424-8428, 1993).

次に、遺伝子改変ES細胞を含有する胚の未分化胚芽細胞を偽妊娠している雌マウスに移植し、子宮内で発達させる(Hogan et al., Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory press, Cold Spring Harbor, NY 1988;及び Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells: A Practical Approach, E.J. Robertson, ed., IRL Press, Washington, D.C., 1987)。養母に生まれた子供をスクリーニングして、PDE9遺伝子破壊に関してキメラである子供を同定することができる。一般に、このような子供は、遺伝子改変ドナーES細胞に由来する幾らかの細胞並びにオリジナルの未分化胚芽細胞に由来する他の細胞を含有する。このような状況で、コートカラー計画を用いている場合には、子供を最初にモザイクコートカラーに関してスクリーニングして、ドナーES細胞に由来する細胞を、未分化胚芽細胞の他の細胞から区別することができる。或いは、子供の尾組織からのDNAを用いて、遺伝子改変細胞を含有するマウスを同定することができる。   Next, embryonic undifferentiated germ cells containing genetically modified ES cells are transplanted into pseudopregnant female mice and developed in utero (Hogan et al., Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory press, Cold Spring Harbor, NY 1988; and Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells: A Practical Approach, EJ Robertson, ed., IRL Press, Washington, DC, 1987). Children born to foster mothers can be screened to identify children that are chimeric with respect to PDE9 gene disruption. In general, such children contain some cells derived from genetically modified donor ES cells as well as other cells derived from the original undifferentiated germ cells. In this situation, if using a coat color scheme, the child should first be screened for mosaic coat color to distinguish cells derived from donor ES cells from other cells of undifferentiated germ cells. Can do. Alternatively, DNA from genetically modified cells can be identified using DNA from a child's tail tissue.

生殖細胞系の細胞にPDE9遺伝子破壊を含有するキメラマウスの交配は、生殖細胞系細胞及び体細胞の全てにPDE9遺伝子破壊を有する子孫を生じる。次に、PDE9遺伝子破壊に対して異型接合性であるマウスを交配させて、同型接合体を生じることができる(例えば、米国特許No. 5,557,032;及び米国特許No. 5,532,158参照)。   Crossbreeding of chimeric mice containing the PDE9 gene disruption in germline cells gives rise to progeny that have the PDE9 gene disruption in all germline and somatic cells. Next, mice that are heterozygous for the PDE9 gene disruption can be bred to produce homozygotes (see, eg, US Patent No. 5,557,032; and US Patent No. 5,532,158).

遺伝子改変を細胞から動物全体に移入するための上記ES細胞テクノロジーの代替手段は、核移入を用いることである。この方法は、マウス以外の他の遺伝子改変非ヒト哺乳動物、例えば、ヒツジ(McCreath et al., Nature 29: 1066-69, 2000; Campbell et al., Nature 389: 64-66, 1996; 及びSchnieke et al., Science 278: 2130-33, 1997)及びウシ(Cibelli et al., Science 280: 1256-58, 1998)を作製するために利用することができる。簡単に説明すると、体細胞(例えば、線維芽細胞)又は多能性幹細胞(例えば、ES様細胞)を核ドナーとして選択して、PDE9遺伝子の機能的破壊を含有するように遺伝子改変する。DNAベクターを体細胞に挿入して、PDE9遺伝子を変異させる場合に、PDE9遺伝子中への該ベクター組み込みがPDE9遺伝子プロモーターの制御下でマーカーの発現を生じるように、プロモーターレス・マーカーを該ベクターに用いることが好ましい(Sedivy and Dutriaux, T.I.G. 15: 88-90, 1999; McCreath et al., Nature 29: 1066-69, 2000)。次に、適当なPDE9遺伝子破壊を有するドナー細胞からの核を、除核された受精卵母細胞又は単為生殖卵母細胞に移入する(Campbell et al., Nature 380: 64, 1996; Wilmut et al., Nature 385: 810, 1997)。胚を再構築して、培養して、桑実胚/未分化胚芽細胞ステージまで発達させ、全期間子宮内発達のために養母に移入する。   An alternative to the above ES cell technology for transferring genetic modifications from cells to whole animals is to use nuclear transfer. This method involves other genetically modified non-human mammals other than mice, such as sheep (McCreath et al., Nature 29: 1066-69, 2000; Campbell et al., Nature 389: 64-66, 1996; and Schnieke et al., Science 278: 2130-33, 1997) and cattle (Cibelli et al., Science 280: 1256-58, 1998). Briefly, somatic cells (eg, fibroblasts) or pluripotent stem cells (eg, ES-like cells) are selected as nuclear donors and genetically modified to contain a functional disruption of the PDE9 gene. When a DNA vector is inserted into a somatic cell to mutate the PDE9 gene, a promoter-less marker is added to the vector so that incorporation of the vector into the PDE9 gene results in expression of the marker under the control of the PDE9 gene promoter. Preferably used (Sedivy and Dutriaux, TIG 15: 88-90, 1999; McCreath et al., Nature 29: 1066-69, 2000). Next, nuclei from donor cells with the appropriate PDE9 gene disruption are transferred to enucleated fertilized oocytes or parthenogenetic oocytes (Campbell et al., Nature 380: 64, 1996; Wilmut et al. al., Nature 385: 810, 1997). Embryos are reconstructed, cultured, developed to the morula / undifferentiated germ cell stage, and transferred to foster mothers for whole-intrauterine development.

本発明は、遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び遺伝子改変動物細胞の子孫をも包含する。該子孫はPDE9遺伝子を破壊する遺伝子改変に対して異型接合性又は同型接合性であるとしても、該子孫は、後続の世代で起こりうる、PDE9遺伝子のオリジナル遺伝子破壊の遺伝子改変のほかにも、突然変異又は環境の影響のために、親の非ヒト哺乳動物及び動物細胞に遺伝子的に同じでないこともある。   The invention also encompasses genetically modified non-human mammals and progeny of genetically modified animal cells. Even if the offspring is heterozygous or homozygous for a genetic modification that disrupts the PDE9 gene, the progeny can also be a genetic modification of the original gene disruption of the PDE9 gene that can occur in subsequent generations, Due to mutations or environmental effects, it may not be genetically the same as the parent non-human mammal and animal cell.

遺伝子改変非ヒト動物からの細胞は、当業者に知られた技術を用いて、組織又は器官から単離することができる。1実施態様では、本発明の遺伝子改変細胞は不死化される。この実施態様によると、テロメラーゼ遺伝子、癌遺伝子、例えば、mos 若しくはv-src、又はアポトーシス抑制遺伝子、例えば、bcl−2を細胞中に遺伝子操作することによって、細胞を不死化することができる。或いは、当業者に知られた技術を用いるハイブリダイゼーションパートナーとの融合によって、細胞を不死化することができる。   Cells from the genetically modified non-human animal can be isolated from the tissue or organ using techniques known to those skilled in the art. In one embodiment, the genetically modified cells of the present invention are immortalized. According to this embodiment, the cell can be immortalized by genetically engineering into the cell a telomerase gene, an oncogene, such as mos or v-src, or an apoptosis inhibitor gene, such as bcl-2. Alternatively, the cells can be immortalized by fusion with a hybridization partner using techniques known to those skilled in the art.

「ヒト化」非ヒト哺乳動物と動物細胞
破壊された内因性PDE9遺伝子を含有する、本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び動物細胞(非ヒト)を、ヒトPDE9配列を発現するように、さらに改変することができる(本明細書では、「ヒト化」と呼ぶ)。細胞の好ましいヒト化方法は、相同的組み換えによって、内因性PDE9配列を、ヒトPDE9配列をコードする核酸配列と置換することを包含する(Jakobsson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 7220-25, 1999)。該ベクターは、5’及び3’相同性アームと、ポジティブ/ネガティブ選択スキームに関してターゲッティングベクターとして伝統的に用いられるベクターに類似する。しかし、該ベクターはさらに、組み換え後に、該内因性配列の代わりにヒトPDE9コード配列を有するか又は、ヒトPDE9をコードするように該内因性配列を修飾する塩基対変化、エキソン置換若しくはコドン置換を行なう配列をも包含する。相同的組み換えがひと度同定されたならば、Cre又はFlp仲介部位指向組み換えを用いて、任意の選択に基づく配列(例えば、neo)を削除することが可能である(Dymecki, Proc. Natl. Acad. Sci. 93: 6191-96, 1996)。
A genetically modified non-human mammal and animal cell (non-human) of the present invention containing a “humanized” non-human mammal and an endogenous PDE9 gene that has been disrupted by animal cells, so as to express a human PDE9 sequence. Can be modified (referred to herein as “humanization”). A preferred method for humanization of cells involves replacing endogenous PDE9 sequences with nucleic acid sequences encoding human PDE9 sequences by homologous recombination (Jakobsson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96 : 7220-25, 1999). The vector is similar to the vectors traditionally used as targeting vectors with respect to the 5 ′ and 3 ′ homology arms and positive / negative selection schemes. However, the vector further has, after recombination, a human PDE9 coding sequence in place of the endogenous sequence or a base pair change, exon substitution or codon substitution that modifies the endogenous sequence to encode human PDE9. Also includes sequences to be performed. Once homologous recombination has been identified, sequences based on any selection (eg, neo) can be deleted using Cre or Flp-mediated site-directed recombination (Dymecki, Proc. Natl. Acad Sci. 93: 6191-96, 1996).

該内因性配列の代わりにヒトPDE9配列を用いる場合には、これらの変化を、内因性翻訳開始部位の下流に直接導入することが好ましい。この位置決めは、PDE9遺伝子の内因性時間的及び空間的発現パターンを保護する。該ヒト配列は、適当なプロセシングのために3’末端に付着したpolyAテールを有する全長ヒトcDNA配列又は全ゲノム配列であることができる(Shiao et al., Transgenic Res. 8: 295-302, 1999)。細胞及び非ヒト哺乳動物を、内因性遺伝子の発現をそのヒト対応物と置換するように、遺伝子改変するこれらの方法に関するさらなるガイダンスは、例えば、Sullivan et al., J. Biol. Chem. 272: 17972-17980, 1997, Reaume et al., J. Biol. Chem. 271: 23380-23388, 1996及びScott et al., 米国特許No. 5,777,194に見出される。         When human PDE9 sequences are used instead of the endogenous sequences, it is preferable to introduce these changes directly downstream of the endogenous translation start site. This positioning protects the endogenous temporal and spatial expression pattern of the PDE9 gene. The human sequence can be a full-length human cDNA sequence or a whole genome sequence with a polyA tail attached to the 3 ′ end for proper processing (Shiao et al., Transgenic Res. 8: 295-302, 1999). ). Further guidance on these methods of genetically modifying cells and non-human mammals to replace the expression of an endogenous gene with its human counterpart can be found, for example, in Sullivan et al., J. Biol. Chem. 272: 17972-17980, 1997, Reaume et al., J. Biol. Chem. 271: 23380-23388, 1996 and Scott et al., US Pat. No. 5,777,194.

このような「ヒト化」生物を作製するための他の方法は、内因性遺伝子の破壊と、その後の、ノックアウト胚への前核ミクロインジェクションによる、ヒト配列をコードする導入遺伝子の導入とを含む2工程方法である。   Other methods for creating such “humanized” organisms include disruption of endogenous genes and subsequent introduction of transgenes encoding human sequences by pronuclear microinjection into knockout embryos. It is a two-step method.

遺伝子改変非ヒト哺乳動物と動物細胞の使用
PDE9機能と治療的関連性とは、例えば、以下の実施例で説明するように、本発明のPDE9-/-非ヒト哺乳動物及び動物細胞の表現型のさらなる研究によってさらに解明することができる。例えば、遺伝子改変PDE9-/-非ヒト哺乳動物及び動物細胞を用いて、ある一定の疾患モデル、例えば、肥満、摂食障害、心血管系障害、インシュリン抵抗性症候群、高血圧、及び/又は2型糖尿病において症状又は表現型の進展又は予防に、PDE9が役割を果たすのかどうかを知ることができる。症状又は表現型が、PDE9-/-非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞では、野生型(PDE9+/+)又はPDE9+/-非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞に比べて、異なる場合には、PDE9ポリペプチドが該症状若しくは表現型に関連した調節機能に役割を果たしていることになる。PDE9機能の評価に用いることができる試験の例は、PDE9-/-マウスと野生型マウスとの、体重、体脂肪、血圧、グルコース/インシュリン代謝(例えば、単離組織におけるグルコース取り込み、グリコーゲン代謝酵素活性の変化、肝臓若しくは筋肉中のグリコーゲンレベルの変化、及び/又は体組成の変化)、並びにインシュリンシグナル伝達経路の構成要素の活性又はリン酸化状態の変化に関する比較を包含する。
Use of genetically modified non-human mammals and animal cells PDE9 function and therapeutic relevance, for example, as described in the examples below, PDE9-/-phenotypes of non-human mammals and animal cells of the present invention Further studies can further elucidate. For example, using genetically modified PDE9 − / − non-human mammals and animal cells, certain disease models such as obesity, eating disorders, cardiovascular disorders, insulin resistance syndrome, hypertension, and / or type 2 It can be determined whether PDE9 plays a role in the development or prevention of symptoms or phenotypes in diabetes. If the symptom or phenotype is different in a PDE9 − / − non-human mammal or animal cell compared to a wild type (PDE9 + / +) or PDE9 +/− non-human mammal or animal cell, The peptide will play a role in the regulatory function associated with the symptom or phenotype. Examples of tests that can be used to assess PDE9 function include body weight, body fat, blood pressure, glucose / insulin metabolism (eg glucose uptake in isolated tissues, glycogen metabolizing enzymes) in PDE9 − / − mice and wild type mice. Changes in activity, changes in glycogen levels in the liver or muscle, and / or changes in body composition), and comparisons regarding changes in activity or phosphorylation status of components of the insulin signaling pathway.

さらに、作用剤がPDE9アゴニスト又はアンタゴニストとして同定されている(例えば、作用剤をPDE9+/+若しくはPDE9+/-非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞に投与する場合に、該作用剤がPDE9ポリペプチド活性の1つ以上を有意に修飾する)状況下では、本発明の遺伝子改変PDE9-/-非ヒト哺乳動物及び動物細胞は、PDE9のアンタゴニズム(アゴニズム)の結果として生じると知られている効果以外の、該作用剤によって惹起される任意の他の効果を特徴付けるために有用である(即ち、該非ヒト哺乳動物及び動物細胞はネガティブ対照として用いることができる)。例えば、該作用剤の投与が、PDE9ポリペプチド活性に関連するとは知られていない、PDE9+/+非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞における効果を惹起する場合には、該作用剤がこの効果を単独で及ぼすのか、又は対応するPDE9-/-非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞への該作用剤の投与によるPDE9のモジュレーションによって初めてこの効果を及ぼすのかを知ることができる。この効果がPDE9-/-非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞に存在しないか又は有意に低い場合には、この効果の少なくとも一部は、PDE9によって仲介されることになる。しかし、PDE9-/-非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞が、PDE9+/+若しくはPDE9+/-非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞に匹敵しうる程度に効果を示す場合には、該効果は、PDE9シグナル伝達を含まない経路によって仲介される。   In addition, the agent has been identified as a PDE9 agonist or antagonist (eg, when the agent is administered to a PDE9 + / + or PDE9 +/− non-human mammal or animal cell, the agent has a PDE9 polypeptide activity). In situations where one or more of these are significantly modified), the genetically modified PDE9 − / − non-human mammals and animal cells of the present invention have effects other than those known to occur as a result of antagonism (agonism) of PDE9. Are useful for characterizing any other effect elicited by the agent (ie, the non-human mammals and animal cells can be used as negative controls). For example, if administration of the agent elicits an effect in a PDE9 + / + non-human mammal or animal cell that is not known to be associated with PDE9 polypeptide activity, the agent alone exhibits this effect. Or the modulation of PDE9 by administration of the agent to the corresponding PDE9 − / − non-human mammal or animal cell. If this effect is not present in PDE9 − / − non-human mammals or animal cells or is significantly less, then at least part of this effect will be mediated by PDE9. However, if the PDE9 − / − non-human mammal or animal cell shows an effect comparable to the PDE9 + / + or PDE9 +/− non-human mammal or animal cell, the effect is Mediated by a route that does not involve transmission.

さらに、作用剤が主としてPDE9経路を介して恐らく効果を及ぼすと疑われる場合には、PDE9-/-非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞はこの仮説を試験するためのネガティブ対照として有用である。該作用剤が実際にPDE9を介して作用する場合には、PDE9-/-非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞は、該作用剤の投与時に、PDE9+/+非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞に見られる同じ効果を示さない。   Furthermore, PDE9 − / − non-human mammals or animal cells are useful as a negative control to test this hypothesis if the agent is suspected to have an effect primarily through the PDE9 pathway. If the agent actually acts through PDE9, the PDE9 − / − non-human mammal or animal cell is found in the PDE9 + / + non-human mammal or animal cell upon administration of the agent. Does not show the same effect.

本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞を用いて、その発現がPDE9+/+若しくはPDE9+/-非ヒト哺乳動物若しくは動物細胞では、それらのそれぞれの野生型対照に比べて、差別的に調節される遺伝子を同定することもできる。当業者に知られた技術を用いて、このような遺伝子を本明細書に基づいて同定することができる。例えば、DNAアレイを用いて、その発現がPDE9+/-若しくはPDE9-/-マウスでは、PDE9発現における欠損差別的に調節される遺伝子を同定することができる。DNAアレイは当業者に知られている(例えば、Aigner et al., Arthritis and Rheumatism 44: 2777-89, 2001; 米国特許No. 5,965,352; Schena et al., Science 270: 467−470, 1995; Schena et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 10614-10619, 1996; DeRisi et al., Nature Genetics 14: 457−460, 1996; Shalon et al., Genome Res. 6: 639−645, 1996; and Schena et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 93: 10539−11286, 1995; 米国特許No. 5,474,796; U.S. Pat. No. 5,605,662; WO 95/25116; WO 95/35505; Heller et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 94: 2150-2155, 1997を参照のこと)。   Using the genetically modified non-human mammals or animal cells of the present invention, the expression of PDE9 + / + or PDE9 +/- non-human mammals or animal cells is discriminatory compared to their respective wild type controls. It is also possible to identify genes that are regulated. Such genes can be identified based on this specification using techniques known to those skilled in the art. For example, DNA arrays can be used to identify genes whose expression is differentially regulated in PDE9 expression in PDE9 +/− or PDE9 − / − mice. DNA arrays are known to those skilled in the art (e.g., Aigner et al., Arthritis and Rheumatism 44: 2777-89, 2001; U.S. Patent No. 5,965,352; Schena et al., Science 270: 467-470, 1995; Schena et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 10614-10619, 1996; DeRisi et al., Nature Genetics 14: 457-460, 1996; Shalon et al., Genome Res. 6: 639-645, 1996; and Schena et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 93: 10539-11286, 1995; U.S. Patent No. 5,474,796; US Pat.No. 5,605,662; WO 95/25116; WO 95/35505; Heller et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 94: 2150-2155, 1997).

化学的カップリング方法とインクジェットデバイスを用いて、基質表面上でアレイ要素を合成することができる。基質の表面に該要素を配置し、連結するために、熱的、UV、化学的又は機械的結合方法を利用して、ドット若しくはスロットブロットに類似したアレイを用いることもできる。典型的なアレイは、手で又は利用可能な方法及び装置を用いて作製することができ、任意の適当な数の要素を含有することができる。ハイブリダイゼーション後に、ハイブリダイズしないプローブを取り出し、スキャナーを用いて、蛍光のレベルとパターンを測定する。マイクロアレイ上の要素にハイブリダイズする各プローブの相補性度と相対存在量を、スキャンイメージの分析によって評価することができる。   Array elements can be synthesized on the substrate surface using chemical coupling methods and inkjet devices. An array similar to a dot or slot blot can be used to place and connect the elements to the surface of the substrate using thermal, UV, chemical or mechanical coupling methods. A typical array can be made by hand or using available methods and equipment and can contain any suitable number of elements. After hybridization, the non-hybridized probe is removed and the level and pattern of fluorescence are measured using a scanner. The degree of complementarity and relative abundance of each probe that hybridizes to elements on the microarray can be assessed by analysis of the scan image.

全長cDNA、発現配列タグ(EST)又はそれらの断片は、マイクロアレイの要素を含むことができる。ハイブリダイゼーションに適した断片は、例えばLASERGENE ソフトウェア(DNASTAR)のような、当該技術分野で周知のソフトウェアを用いて選択することができる。本発明のヌクレオチド配列の1つに対応する、又は本発明に関連するcDNAライブラリーからランダムに選択される、全長cDNA、EST又はそれらの断片を、適当な基質(例えば、ガラス・スライド)上に配置する。例えば紫外線架橋と、その後の熱的及び化学的処置と、続く乾燥を用いて、cDNAをスライドに固定する。基質上の要素へのハイブリダイゼーションのために、蛍光プローブを用意し、用いる。該基質を当該技術分野で周知の方法によって、例えば、マイクロアレイのイメージをスキャンし、分析することによって、分析する。   Full-length cDNAs, expressed sequence tags (ESTs) or fragments thereof can include microarray elements. Fragments suitable for hybridization can be selected using software well known in the art, such as LASERGENE software (DNASTAR). A full-length cDNA, EST or fragment thereof corresponding to one of the nucleotide sequences of the present invention or randomly selected from a cDNA library related to the present invention is placed on a suitable substrate (eg glass slide) Deploy. The cDNA is fixed to the slide using, for example, UV crosslinking followed by thermal and chemical treatment followed by drying. A fluorescent probe is prepared and used for hybridization to elements on the substrate. The substrate is analyzed by methods well known in the art, for example, by scanning and analyzing a microarray image.

さらに、本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物及び動物細胞を用いて、PDE9+/-又はPDE9-/-非ヒト哺乳動物における発現プロフイル又は翻訳後改変が、それらのそれぞれの野生型対照に比較して変化している、任意のタンパク質を同定することができる。本明細書に基いて、このようなタンパク質を同定に、当業者に知られた技術を用いることができる。例えば、プロテオームアッセイを用いて、PDE9+/-又はPDE9-/-マウスにおける発現プロフイル又は翻訳後改変が、PDE9発現の欠損を補償するように変化しているタンパク質を同定することができる。プロテオームアッセイは当業者に知られている(例えば、Conrads et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 290: 896-890, 2002; Dongre et al., Biopolymers 60: 206-211, 2001; Van Eyk, Curr Opin Mol Ther 3: 546-553, 2001; Cole et al., Electrophoresis 21: 1772-1781, 2000; Araki et al., Electrophoresis 21: 180-1889, 2000を参照のこと)。   Furthermore, using the genetically modified non-human mammals and animal cells of the present invention, expression profiles or post-translational modifications in PDE9 +/− or PDE9 − / − non-human mammals are compared to their respective wild type controls. Any protein that has changed can be identified. Based on this specification, techniques known to those skilled in the art can be used to identify such proteins. For example, proteomic assays can be used to identify proteins whose expression profile or post-translational modification in PDE9 +/− or PDE9 − / − mice has been altered to compensate for deficiencies in PDE9 expression. Proteome assays are known to those skilled in the art (eg, Conrads et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 290: 896-890, 2002; Dongre et al., Biopolymers 60: 206-211, 2001; Van Eyk , Curr Opin Mol Ther 3: 546-553, 2001; Cole et al., Electrophoresis 21: 1772-1781, 2000; Araki et al., Electrophoresis 21: 180-1889, 2000).

1.PDE9ターゲッティングベクターの調製
図1に示したスキームに従って、ターゲッティングベクター構築体を設計した。この構築体は、ネズミPDE9ゲノム配列に相同な2アーム:0.9kb5’相同性アームと4.3kb3’相同性アーム、を含有した。これらのアームは、LacZ−Neo構築体を間に挟んだ。ターゲッティング構築体を含有するDNAをES R1細胞中にエレクトロポレーションによって挿入した(Deng et al., Dev. Biol. 185: 42-54, 1997; Udy et al., Exp. Cell Res. 231: 296-301, 1997)。相同的組み換え時に、図2に示したPDE9 cDNAコード配列の塩基対142〜175(塩基対142〜175は下線で示される)が、内因性遺伝子から欠失され、LacZ−Neoカセットによって置換された。ネオマイシン耐性であるES細胞をサザンブロットによって分析して、PDE9遺伝子の破壊を確認した。次に、これらの標的ES細胞を未分化胚芽細胞中に注入し、該未分化胚芽細胞を偽妊娠雌マウス中に移植することによって、該標的ES細胞をキメラマウスの産出に利用した(Capecchi et al., Trends Genet. 5: 70, 1989, Hogan et al., Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, 1988;及び Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells: A Practical Approach, E.J. Robertson, ed., IRL Press, Washington, D.C., 1987)。次に、キメラマウスをC57BL/6 (Jackson Laboratories, Bar Harbor, ME) マウスと交配して(bred)、F1 PDE9+/- 異型接合体を作製して、該接合体を交配して、F2 PDE9-/-同型接合性マウスを産出した(Charles River Laboratories, Wilmington, MA)。該異型接合体及び同型接合体中のPDE9遺伝子の機能的破壊をPCRとサザンブロット分析によって確認した。
1. Preparation of PDE9 targeting vector A targeting vector construct was designed according to the scheme shown in FIG. This construct contained two arms homologous to the murine PDE9 genomic sequence: a 0.9 kb 5 ′ homology arm and a 4.3 kb 3 ′ homology arm. These arms sandwiched the LacZ-Neo construct. DNA containing the targeting construct was inserted into ES R1 cells by electroporation (Deng et al., Dev. Biol. 185: 42-54, 1997; Udy et al., Exp. Cell Res. 231: 296 -301, 1997). Upon homologous recombination, base pairs 142-175 of the PDE9 cDNA coding sequence shown in FIG. 2 (base pairs 142-175 are underlined) were deleted from the endogenous gene and replaced by the LacZ-Neo cassette. . ES cells that are neomycin resistant were analyzed by Southern blot to confirm the disruption of the PDE9 gene. These target ES cells were then used to produce chimeric mice by injecting these target ES cells into undifferentiated germ cells and transplanting the undifferentiated embryo cells into pseudopregnant female mice (Capecchi et al. al., Trends Genet. 5: 70, 1989, Hogan et al., Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, 1988; and Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells: A Practical Approach, EJ Robertson, ed., IRL Press, Washington, DC, 1987). Next, the chimeric mouse was bred with a C57BL / 6 (Jackson Laboratories, Bar Harbor, ME) mouse to produce an F1 PDE9 +/− heterozygote, and the zygote was mated to produce an F2 PDE9. -/-Homozygous mice were produced (Charles River Laboratories, Wilmington, MA). Functional disruption of the PDE9 gene in the heterozygote and homozygote was confirmed by PCR and Southern blot analysis.

2.体重、体組成及び代謝産物に対するPDE9遺伝子破壊の効果
方法
既述したような、雄と雌のPDE9 KO(-/-)マウス及び野生型(+/+)同腹子対照を、試験の開始前少なくとも1週間環境に順化させ、水とD11マウス固形飼料(chow)(Purina,Brentwood,MO)に自由にアクセスさせた。
2. Method of effect of PDE9 gene disruption on body weight, body composition and metabolites Male and female PDE9 KO (− / −) mice and wild type (+ / +) littermate controls, as previously described, were at least prior to the start of the study. Acclimatized to the environment for one week and free access to water and D11 mouse chow (Purina, Brentwood, MO).

雄と雌のマウス(生後17〜19週間)をケージ当り2〜5匹で、4実験群に分けた。各性別の対照マウス1群は、D11マウス固形飼料のまま、各性別の残りの群は、58kcal%脂肪から構成される食餌(D12331 Rodent Diet, Research Diets, Inc., New Brunswick, NJ)に6週間の試験期間、切り換えた。体重を0日目に測定し、毎週モニターした。脂肪蓄積の質量を0日目と、試験の終了時に、以下でさらに記載するように分析した。   Male and female mice (17-19 weeks old) were divided into 4 experimental groups with 2-5 mice per cage. One group of control mice for each gender remains a D11 mouse chow and the remaining group for each gender is a diet composed of 58 kcal% fat (D12331 Rodent Diet, Research Diets, Inc., New Brunswick, NJ). The test period was changed over a week. Body weight was measured on day 0 and monitored weekly. The mass of fat accumulation was analyzed on day 0 and at the end of the study as described further below.

1日目に、血漿グルコースを眼窩後方の血液サンプルによって測定した。血液25μlを微小試験管(Denville Scientific, Inc., Metuchen, NJ)中の0.025%ヘパリン添加生理食塩水100μlに加えた。これらの試験管をBeckman Microfuge 12において最高のセッティングで2分間回転させた。以下でさらに記載する、血漿グルコースとトリグリセリド測定のために、血漿を回収した。この試験の過程の間に、体重と食物摂取量を評価し、以下でさらに記載するように、血漿グルコースとトリグリセリド測定のために、約8a.m.に血液サンプルを採取した。   On day 1, plasma glucose was measured by a retroorbital blood sample. 25 μl of blood was added to 100 μl of 0.025% heparinized saline in a microtube (Denville Scientific, Inc., Metuchen, NJ). These tubes were spun for 2 minutes at the best setting on a Beckman Microfuge 12. Plasma was collected for plasma glucose and triglyceride measurements as described further below. During the course of this study, body weight and food intake were assessed and, as described further below, for plasma glucose and triglyceride measurements, approximately 8a. m. A blood sample was taken.

試験の最後の日の朝に、血漿グルコースとトリグリセリド測定のために、眼窩後方の洞を介して血液サンプルを採取した。次に、マウスを殺して、ヘパリンリチウムを含むMicrotainer(登録商標)血漿分離管(Becton-Dickinson, Inc., Franklin Lakes, NJ)中に血液約1mlを回収した。これらの管をBeckman Microfuge 12において最高のセッティングで5分間回転させた。血漿を1.5mlEppendorf管中に回収し、液体窒素中で迅速凍結し(snap frozen)、インシュリン、フルクトサミン又はcGMPレベルに関して分析するまで、−80℃で貯蔵した。   On the morning of the last day of the study, a blood sample was taken through the retroorbital sinus for plasma glucose and triglyceride measurements. The mice were then killed and approximately 1 ml of blood was collected in a Microtainer® plasma separator tube (Becton-Dickinson, Inc., Franklin Lakes, NJ) containing lithium heparin. These tubes were spun for 5 minutes at the highest setting on a Beckman Microfuge 12. Plasma was collected in 1.5 ml Eppendorf tubes, snap frozen in liquid nitrogen and stored at −80 ° C. until analyzed for insulin, fructosamine or cGMP levels.

血漿グルコース、トリグリセリド及びフルクトサミンを、Roche/Hitachi 912 Clinical Chemistry Analyzer (Roche Diagnostics Corp., Indianapolis, IN)を用いて測定した。血漿cGMPをBioTrak(商標)酵素−イムノアッセイ系 (Amersham, Piscataway, NJ)を用いて測定した。血漿インシュリンをALPCO (Uppsala, Sweden)によって供給されるMercodia ELISA Insulin キットを用いて、同様な方法によって評価した。全てのアッセイは、各製造者のインストラクションに従って行なった。   Plasma glucose, triglycerides and fructosamine were measured using a Roche / Hitachi 912 Clinical Chemistry Analyzer (Roche Diagnostics Corp., Indianapolis, IN). Plasma cGMP was measured using a BioTrak ™ enzyme-immunoassay system (Amersham, Piscataway, NJ). Plasma insulin was evaluated by a similar method using the Mercodia ELISA Insulin kit supplied by ALPCO (Uppsala, Sweden). All assays were performed according to each manufacturer's instructions.

該試験の終了の5日間前に、脂肪蓄積質量の定量を行なった。脂肪蓄積質量を評価するために、市販のマイクロコンピューター断層撮影(CT)システム(MicroCAT(登録商標),ImTek Inc., Oak Ridge, TN)を高分解能CCD/リン・スクリーン・デテクターと共に用いて、マウスの360°放射線透視画像を得た。該スキャナーは、50μM未満の空間分解能を有する、36mm/36mmのシリンダー直径/ロング・フィールド・ビューから成るものであった。X線源は、0.4mAに設定したアノード電流によって、40KeVにバイアスした。麻酔したマウスを放射線透過性マウス床上に解剖学的に正確な仰臥体位で、尾末端をマイクロCTに密接させ、口の先端を麻酔デリバリー管に適所で接触させて置いた。各マウスの腸骨稜のレベルにスキャン撮影面をセンターリングさせて、マウスの正確な位置決めを可能にするように、最初の放射線画像をマウス床の面に対して90°で得た。正確な照準が確保されたならば、各マウスをスキャンした。各スキャンは、250μs/投射の露光時間で196回の個別投射から成り;総画像撮影時間は、145μM解像度で約12分間であった。   Fat accumulation mass was quantified 5 days before the end of the test. To assess fat accumulation mass, a commercially available micro-computed tomography (CT) system (MicroCAT®, ImTek Inc., Oak Ridge, TN) was used with a high resolution CCD / phosphorus screen detector. A 360 ° radioscopic image was obtained. The scanner consisted of a 36 mm / 36 mm cylinder diameter / long field view with a spatial resolution of less than 50 μM. The X-ray source was biased to 40 KeV with an anode current set at 0.4 mA. Anesthetized mice were placed on a radiolucent mouse bed in an anatomically correct supine position with the tail end in close contact with the micro CT and the tip of the mouth in contact with the anesthesia delivery tube in place. Initial radiographic images were acquired at 90 ° to the surface of the mouse bed so that the scan plane was centered at the level of the iliac crest of each mouse to allow accurate positioning of the mouse. Each mouse was scanned when accurate aiming was ensured. Each scan consisted of 196 individual projections with an exposure time of 250 μs / projection; the total image capture time was about 12 minutes at 145 μM resolution.

マウスのマイクロCTスキャンで得た196投射を操作して、マウスの2次元断面像を作製する、画像再構成を、MicroCAT(登録商標)Reconstruction、Visualization及びAnalysis Software (ImTek Inc., Oak Ridge, TN)を用いて行なった(Paulus et al., Neoplasia 2: 62-70, 2000)。個々の脂質蓄積質量を知るために、各マウスに関して、スキャン当り2セットの再構成画像を作製した。6再構成画像の最初のセットは、鼠径及び副睾丸の脂肪組織蓄積質量の分析のためのモンタージュを形成した。第2再構成セットは、椎骨間目標と脊椎中間目標の両方(both intervertebral and midvertebral landmarks)によって決定される、9枚のスライスから成り、このセットは、腹膜後及び腸間膜の脂肪蓄積組織蓄積質量を決定するために用いた。   Manipulating the 196 projection obtained with a mouse micro CT scan to produce a two-dimensional cross-sectional image of the mouse, image reconstruction was performed using MicroCAT® Reconstruction, Visualization and Analysis Software (ImTek Inc., Oak Ridge, TN). (Paulus et al., Neoplasia 2: 62-70, 2000). Two sets of reconstructed images were created per scan for each mouse to know the individual lipid accumulation mass. The first set of 6 reconstructed images formed a montage for analysis of inguinal and accessory testicular adipose tissue accumulation mass. The second reconstruction set consists of nine slices, determined by both intervertebral and midvertebral landmarks, and this set consists of retroperitoneal and mesenteric fat accumulation tissue accumulation Used to determine mass.

画像分析のために、再構成ビットマップ画像をTIFF画像に転換した。続いて、該TIFF画像を分析して、Scion Image for Windows(登録商標)(Scion Corporation, Frederick MD)を用いて脂質蓄積質量を決定した。ペイントブラシツール(ピクセルサイズ#3)を用いて、個々の脂質蓄積を分離する境界線を引き、各脂肪領域の総ピクセル・カウントをScion Imageソフトウェアによって決定した。上下ピクセル強度閾値を選択した、この試験では、115〜187のルックアップテーブル(LUT)が脂肪蓄積を測定するために最適であると判明した。   The reconstructed bitmap image was converted to a TIFF image for image analysis. Subsequently, the TIFF images were analyzed and the lipid accumulation mass was determined using Scion Image for Windows (registered trademark) (Scion Corporation, Frederick MD). A paint brush tool (pixel size # 3) was used to draw boundaries separating individual lipid accumulations and the total pixel count of each fat region was determined by Scion Image software. In this test, with the upper and lower pixel intensity thresholds selected, a lookup table (LUT) of 115-187 was found to be optimal for measuring fat accumulation.

各スライス間の平均ピクセル数を算出した((slicen+slicen+1)/2)。各スライス間の平均ピクセル数に各スライスの平均ピクセル数を乗じることによって、個々の脂質蓄積を表す総ピクセル数を算出した。最後に、該ピクセルカウントを下記式:蓄積質量(mg)=0.000915g/ul x 0.000757 μl/voxel x 1000mg/g x ボクセルカウントによって蓄積組織質量に換算した。第1ファクターは、脂肪組織中の脂質の主要貯蔵形(即ち、トリグリセリド)の密度の代表であるグリセリルトリオレエートの比重について補正する。第2ファクターはピクセル当りの量であり、第3ファクターは得られた質量をmg単位に換算する。 The average number of pixels between each slice was calculated ((slice n + slice n + 1 ) / 2). The total number of pixels representing individual lipid accumulation was calculated by multiplying the average number of pixels between each slice by the average number of pixels in each slice. Finally, the pixel count was converted to the accumulated tissue mass according to the following formula: accumulated mass (mg) = 0.000915 g / ul × 0.000757 μl / voxel × 1000 mg / g × voxel count. The first factor corrects for the specific gravity of glyceryl trioleate, which is representative of the density of the major storage form (ie, triglycerides) of lipids in adipose tissue. The second factor is the amount per pixel, and the third factor converts the resulting mass to mg.

結果
PDE9破壊は、雄と雌両方のKOマウスに高脂肪食餌を取らせているときに、それらの野生型対応物に比べて、体重増加の減少及び体重減少を生じた(図3)。雌マウスは、身長の6%減少をも証明した。雄と雌のKOマウスは、体重減少と共に、種々の脂肪蓄積中の脂質量の減少をも証明した(図4)。雄KOマウスでは、腹膜後及び腸間膜の脂肪蓄積において顕著な減少が見られた;雌KOマウスでは、鼠径、生殖腺及び腹膜後の蓄積において顕著な減少が見られた。比較すると、標準固形飼料食餌を与えられた雌では、KOマウスと野生型マウスの間に体重の差異は見られなかった(図5)、そして生殖腺脂肪蓄積においてのみ脂肪脂質量の減少傾向が顕著であった(図6)。
Results PDE9 disruption resulted in decreased weight gain and weight loss when both male and female KO mice were fed a high fat diet compared to their wild type counterparts (FIG. 3). Female mice also demonstrated a 6% reduction in height. Male and female KO mice also demonstrated a decrease in lipid content during various fat accumulations along with weight loss (FIG. 4). In male KO mice there was a significant decrease in post-peritoneal and mesenteric fat accumulation; in female KO mice there was a significant decrease in inguinal, gonad and post-peritoneal accumulation. In comparison, no difference in body weight was observed between KO mice and wild-type mice in females fed a standard chow diet (Fig. 5), and the fat lipid content decreased only in gonad fat accumulation. (FIG. 6).

高脂肪食餌後の血漿代謝産物に関して、雌KOマウスは、cGMP上昇、グルコース低下及びインシュリン低下を実証した(表1);雄KOマウスは、cGMP上昇傾向とグルコース低下傾向を実証した(表1)。   Regarding plasma metabolites after high fat diet, female KO mice demonstrated elevated cGMP, decreased glucose and decreased insulin (Table 1); male KO mice demonstrated increased cGMP and decreased glucose (Table 1). .

Figure 2007509923
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3.ob/obマウスにおける、体重、体組成及び食物摂取に対する薬理学的PDE9阻害の影響
方法
Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME)から入手した、生後6〜10週間の雌ob/obマウスを用いた。マウスをケージ当り5匹で収容し、水と、最初は、D11マウス固形飼料に自由にアクセスさせた。1週間の順化期間後に、粉末食餌(Mouse Breeder/Auto-JL K20 mouse chow, PMI Feeds, Inc., St. Louis, MO)に3日間切り換え、PDE9阻害剤投与期間の開始前に該食餌に順応させた。
3. How to influence pharmacological PDE9 inhibition on body weight, body composition and food intake in ob / ob mice
Female ob / ob mice 6-10 weeks old obtained from Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME) were used. Mice were housed at 5 per cage and had free access to water and initially D11 mouse chow. After an acclimatization period of 1 week, switch to a powdered diet (Mouse Breeder / Auto-JL K20 mouse chow, PMI Feeds, Inc., St. Louis, MO) for 3 days, and to the diet before the start of the PDE9 inhibitor administration period Adapted.

PDE9阻害剤化合物(化合物A)を、化合物/固形飼料混合物として外注磨砕した(custom ground)粉末マウス固形飼料(Research Diets, Inc., New Brunswick, NJ)に入れて投与した;化合物を該固形飼料と混合して、1〜200mg/kg/日の範囲の指定投与量を摂取させた。化合物なしの対照群の他に、ダルグリタゾン(1mg/kg/日)摂取群をもポジティブ対照として含めた。   The PDE9 inhibitor compound (Compound A) was administered as a compound / chow mixture in a custom ground powdered mouse chow (Research Diets, Inc., New Brunswick, NJ); Mixed with the feed, the designated dose in the range of 1-200 mg / kg / day was ingested. In addition to the control group without compound, a group taking darglitazone (1 mg / kg / day) was also included as a positive control.

ケージ当り5匹による10群に、マウスをランダムに割り当てた。体重を0日目に、その後は毎週、測定した。1日目に、眼窩後血液サンプルを採取し、血漿グルコースを既述したように測定した。試験の最終日に、既述したような、グルコース、トリグリセリド、インシュリン及びcGMP測定のために、血液サンプルを採取した。   Mice were randomly assigned to 10 groups of 5 per cage. Body weight was measured on day 0 and weekly thereafter. On day 1, retroorbital blood samples were taken and plasma glucose was measured as previously described. On the last day of the test, blood samples were taken for glucose, triglyceride, insulin and cGMP measurements as previously described.

結果
下記結果は、上記と同じプロトコールを用いた、幾つかの別々の試験からの結果を表す。図7は、PDE9阻害剤化合物A 100mg/kg/日を与えたob/obマウスにおける、化合物なし対照食餌又はダルグリタゾン処理食餌のいずれかを与えたマウスに比較した、体重増加の減少を示す。化合物Aは、2日間及び4日間の処置後に、正常体重増加の減少(図8A)とさらに食物摂取量の減少(図8B)の両方に関して用量依存性効果を誘発した。試験の後期ステージ(図9)において、100mg/kg/日の介在用量(intermediate dose)で食物摂取量に影響が見られないならば、食物摂取量に対するPDE9効果は一過性であることもありうる。
Results The following results represent results from several separate tests using the same protocol as above. FIG. 7 shows the decrease in weight gain in ob / ob mice given 100 mg / kg / day of PDE9 inhibitor Compound A compared to mice given either no compound control diet or darglitazone treated diet. Compound A induced a dose-dependent effect on both a decrease in normal body weight gain (FIG. 8A) and a further decrease in food intake (FIG. 8B) after 2 and 4 days of treatment. In the late stage of the study (Figure 9), the PDE9 effect on food intake may be transient if there is no effect on food intake at an intermediate dose of 100 mg / kg / day sell.

化合物Aの100mg/kg/日の介在用量は、グルコース、トリグリセリド及びフルクトサミンの減少をも生じた。典型的な結果は、図10、図11及び図12にそれぞれ示す。   An intervening dose of 100 mg / kg / day of Compound A also resulted in a decrease in glucose, triglycerides and fructosamine. Typical results are shown in FIGS. 10, 11 and 12, respectively.

両方の実施例は、PDE9活性を低下させることが、体重及び/又は体脂肪を減少させるための効果的な方法であり、例えば太り過ぎ、肥満体であるか若しくは摂食障害に苦しむ動物患者を処置するために用いることができ、動物のフードストック種に用いて、脂肪の少ない肉を生産することができることを実証する。   In both examples, reducing PDE9 activity is an effective way to reduce body weight and / or body fat, for example treating overweight, obese or suffering from eating disorders Demonstrates that it can be used in animal food stock species to produce lean meat.

図1は、PDE9遺伝子を破壊するために用いられるターゲッティング構築体の概略図である。それぞれ、0.9kb及び4.3kb長さの、PDE9ゲノム配列に相補的な5’及び3’−相同性アームが、LacZ−Neoカセットを間に挟んでいる。各相同性アームのゲノム配列の一部を配列番号NO:1及び配列番号NO:2として示す。FIG. 1 is a schematic diagram of a targeting construct used to disrupt the PDE9 gene. The 5 'and 3'-homology arms complementary to the PDE9 genomic sequence, 0.9 kb and 4.3 kb, respectively, sandwich the LacZ-Neo cassette. A portion of the genomic sequence of each homology arm is shown as SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2. 図2は、ネズミPDE9のcDNA配列を示す(配列番号NO:3)。ターゲッティング構築体による相同的組み換え時に、下線を施した配列、塩基対142〜175、が欠失し、LacZ−Neoと置換される。FIG. 2 shows the cDNA sequence of murine PDE9 (SEQ ID NO: 3). Upon homologous recombination with the targeting construct, the underlined sequence, base pairs 142-175, is deleted and replaced with LacZ-Neo. 図3は、6週間高脂肪食餌のコース中の、野生型(WT)と、PDE9遺伝子破壊について同型接合性の遺伝子改変マウス(PDE9ノックアウト(KO)マウス)とにおける体重変化を詳細に示す線グラフである。FIG. 3 is a line graph detailing changes in body weight in wild-type (WT) and genetically modified mice homozygous for PDE9 gene disruption (PDE9 knockout (KO) mice) during a 6-week high-fat diet course. It is. 図4A(雄)及び図4B(雌)は、6週間高脂肪食餌後のWT及びPDE9 KOマウスにおける幾つかの脂肪蓄積の質量を示す棒グラフである。SC−皮下;TBW−総体重。4A (male) and FIG. 4B (female) are bar graphs showing the mass of some fat accumulation in WT and PDE9 KO mice after a 6-week high-fat diet. SC—subcutaneous; TBW—total body weight. 図5は、6週間対照固形飼料食餌後の雌のWTマウスとPDE9 KOマウスとの体重を比較する棒グラフである。FIG. 5 is a bar graph comparing the body weights of female WT mice and PDE9 KO mice after a 6-week control chow diet. 図6A(基準)と図6B(6週間固形飼料食餌後)は、雌のWT及びPDE9 KOマウスにおける脂肪蓄積の質量を示す棒グラフである(Ing−鼠径部皮下;Gon−生殖腺;RP−腹膜後;Mes−腸間膜)。FIG. 6A (baseline) and FIG. 6B (after 6 weeks chow diet) are bar graphs showing the mass of fat accumulation in female WT and PDE9 KO mice (Ing-groin subcutaneous; Gon-gonad; RP-post-peritoneal) ; Mes-mesentery). 図7は、対照群、化合物A処置(100mg/kg/日)群及びダルグリタゾン処置群の雌ob/obマウスにおける体重増加の時間的経過を詳しく示す線グラフである。FIG. 7 is a line graph detailing the time course of weight gain in female ob / ob mice in the control group, the compound A treated (100 mg / kg / day) group and the darglitazone treated group. 図8Aは、雌ob/obマウスにおける2日目と4日目の、体重に対する化合物A用量効果を示す棒グラフである。図8Bは、雌ob/obマウスにおける2日目と4日目の、食物消費に対する化合物Aの用量効果を示す棒グラフである。FIG. 8A is a bar graph showing Compound A dose effect on body weight on days 2 and 4 in female ob / ob mice. FIG. 8B is a bar graph showing the dose effect of Compound A on food consumption on days 2 and 4 in female ob / ob mice. 図9は、対照、化合物A処置(100mg/kg/日)及びダルグリタゾン処置雌ob/obマウスにおける食物消費の時間的経過を比較する棒グラフである。FIG. 9 is a bar graph comparing the time course of food consumption in control, Compound A treated (100 mg / kg / day) and darglitazone treated female ob / ob mice. 図10は、対照、化合物A処置(100mg/kg/日)及びダルグリタゾン処置雌ob/obマウスにおける血漿グルコースを比較する線グラフである。FIG. 10 is a line graph comparing plasma glucose in control, Compound A treated (100 mg / kg / day) and darglitazone treated female ob / ob mice. 図11は、対照及び化合物A処置(50及び100mg/kg/日)雌ob/obマウスにおける1、2及び4日目の血漿トリグリセリドを示す線グラフである。FIG. 11 is a line graph showing plasma triglycerides on days 1, 2 and 4 in control and Compound A treated (50 and 100 mg / kg / day) female ob / ob mice. 図12は、対照、化合物A(100mg/kg/日)及びダルグリタゾン処置雌ob/obマウスにおける16日目の血漿フルクサアミンを比較する棒グラフである。FIG. 12 is a bar graph comparing plasma fluxamine on day 16 in control, Compound A (100 mg / kg / day) and darglitazone treated female ob / ob mice.

Claims (15)

体脂肪を減少するための動物の処置方法であって、それを必要とする動物に療法的有効量のホスホジエステラーゼ9(PDE9)阻害剤を投与することを含む方法。   A method of treating an animal for reducing body fat, comprising administering to an animal in need thereof a therapeutically effective amount of a phosphodiesterase 9 (PDE9) inhibitor. 前記動物が太り過ぎである、請求項1の方法。   The method of claim 1, wherein the animal is overweight. 前記動物が肥満体である、請求項1の方法。   The method of claim 1, wherein the animal is obese. 前記PDE9阻害剤がPDE9選択的阻害剤である、請求項1の方法。   2. The method of claim 1, wherein the PDE9 inhibitor is a PDE9 selective inhibitor. 摂食障害のための動物の処置方法であって、それを必要とする動物に、療法的有効量のPDE9阻害剤を投与することを含む方法。   A method of treating an animal for eating disorders, comprising administering to the animal in need thereof a therapeutically effective amount of a PDE9 inhibitor. 前記PDE9阻害剤がPDE9選択的阻害剤である、請求項5の方法。   6. The method of claim 5, wherein the PDE9 inhibitor is a PDE9 selective inhibitor. PDE9遺伝子の破壊に関して同型接合性である遺伝子改変マウスであって、6週間の高脂肪食餌後に、6週間の高脂肪食餌後の野生型マウスに比べて、体重減少又は脂肪蓄積中の脂質量減少を示す遺伝子改変マウス。   Genetically modified mice that are homozygous for the disruption of the PDE9 gene, after 6 weeks of high-fat diet, decreased body weight loss or lipid mass during fat accumulation compared to wild-type mice after 6 weeks of high-fat diet A genetically modified mouse showing 前記PDE9遺伝子の調節配列の制御下で外因性レポーター遺伝子を発現する、請求項7のマウス。   8. The mouse of claim 7, which expresses an exogenous reporter gene under the control of the regulatory sequence of the PDE9 gene. 検出不能なPDE9活性を示す、請求項7のマウス。   8. The mouse of claim 7, exhibiting undetectable PDE9 activity. PDE9遺伝子の破壊に関して同型接合性である遺伝子改変培養哺乳動物細胞であって、該細胞若しくは該細胞に由来する子孫細胞が検出不能なPDE9ポリペプチド活性を示し、該細胞若しくは子孫細胞が、前記同型接合性破壊なしでPDE9ポリペプチド活性を示す遺伝子改変培養哺乳動物細胞。   A genetically modified cultured mammalian cell that is homozygous for the disruption of the PDE9 gene, wherein the cell or a progeny cell derived from the cell exhibits undetectable PDE9 polypeptide activity, wherein the cell or progeny cell is Genetically engineered cultured mammalian cells that exhibit PDE9 polypeptide activity without conjugation disruption. 前記細胞が胚幹(ES)細胞である、請求項10の遺伝子改変哺乳動物細胞。   11. The genetically modified mammalian cell of claim 10, wherein the cell is an embryonic stem (ES) cell. 前記細胞がネズミES細胞である、請求項11の遺伝子改変細胞。   The genetically modified cell of claim 11, wherein the cell is a murine ES cell. 前記細胞がヒトES細胞である、請求項11の遺伝子改変細胞。   The genetically modified cell of claim 11, wherein the cell is a human ES cell. 以下の工程:
(a)PDE9遺伝子との組み換え時に該PDE9遺伝子を破壊するPDE9遺伝子ターゲッティング構築体を含むDNA配列をマウスES細胞中に導入する工程;
(b)ゲノムがPDE9遺伝子破壊を含むマウスES細胞を選択する工程;
(c)工程(b)で選択したES細胞をマウス胚盤胞又は桑実胚中に導入する工程;
(d)工程(c)の胚盤胞又は桑実胚を養母マウス中に移植する工程;
(e)移動した胚盤胞又は桑実胚をキメラマウスを生じる期間まで発達させる工程;及び(f)工程(e)のキメラマウスと、PDE9破壊に関して異型接合性のマウスとを交配することによって、PDE11遺伝子破壊に関して同型接合性のマウスを得る工程;
を含む請求項10のマウスの作製方法であって、
PGE9遺伝子破壊に関して同型接合性の前記マウスが、6週間の高脂肪食餌後に、6週間の高脂肪食餌後の野生型マウスに比べて、体重減少又は脂肪蓄積中の脂質量減少を示す方法。
The following steps:
(A) introducing a DNA sequence containing a PDE9 gene targeting construct that disrupts the PDE9 gene upon recombination with the PDE9 gene into mouse ES cells;
(B) selecting a mouse ES cell whose genome contains a PDE9 gene disruption;
(C) introducing the ES cells selected in step (b) into a mouse blastocyst or morulae;
(D) a step of transplanting the blastocyst or morula in step (c) into a foster mother mouse;
(E) by developing a migrated blastocyst or morula to a period in which a chimeric mouse is generated; and (f) by mating the chimeric mouse of step (e) with a mouse heterozygous for PDE9 disruption. Obtaining mice homozygous for the PDE11 gene disruption;
A method for producing a mouse according to claim 10, comprising:
A method wherein said mice that are homozygous for PGE9 gene disruption show a decrease in body weight or lipid content during fat accumulation after 6 weeks of high fat diet compared to wild type mice after 6 weeks of high fat diet.
PDE9遺伝子ターゲッティング構築体を含む単離された核酸分子であって、PDE9遺伝子との組み換え時に、前記構築体がPDE9遺伝子を破壊する単離された核酸分子。   An isolated nucleic acid molecule comprising a PDE9 gene targeting construct, wherein the construct destroys the PDE9 gene upon recombination with the PDE9 gene.
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