JP2009537142A - 前立腺上皮アンドロゲン受容体は、前立腺の成長および腫瘍の侵襲を抑制する - Google Patents
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Abstract
前立腺上皮中にのみARを欠く最初の条件付きノックアウトAR(pes−ARKO)マウスの生成が本発明に記載される。さらに、AR獲得実験および機能損失実験を通して、正常前立腺細胞と癌性前立腺細胞の中での新たな増殖および上皮ARの示差的役割が本発明で実証される。一実施形態において、本発明は、被験体における細胞増殖を阻害する方法を提供し、この方法は、上皮組織特異的プロモーターに作動可能に結合されたアンドロゲンまたはアンドロゲン受容体遺伝子を含むベクターを被験体に投与する工程を包含する。
Description
1.背景
アンドロゲンおよび上皮−間葉相互作用は前立腺の成長および発達のために必要である。アンドロゲンシグナル伝達は、アンドロゲン受容体(AR)を通して起こり(非特許文献1;非特許文献2)これは、すべての哺乳動物の前立腺の中の間質と上皮の両方で見出される。機能的なアンドロゲン/ARシグナル系を欠いているマウスは、正常な前立腺を発達させることに失敗する(非特許文献3;非特許文献4)。先駆的な発達の研究は、上皮ではなく間質のARが、上皮細胞の同一性、形態学、芽形成、管分岐、増殖、アポトーシス、および分泌プロフィールの調節のために必須であることを示した(非特許文献5;非特許文献6)。実験的証拠は、上記ARが、アンドロゲンによって活性化されたときに、細胞増殖が増加するという教義的に保持されている仮説に導いた(非特許文献7;非特許文献8;非特許文献9)。この概念は、前立腺疾患のための鍵となる治療である、アンドロゲン除去療法の中心的な前提である。多くの研究が、間質ARが鍵となる発生事象を媒介していることを実証してきたが(非特許文献5;非特許文献6)、これらの研究は、典型的には、短時間にわたって評価されたので、表現型が顕在化するために数ヶ月を要し得る事象の再現は、十分に試験されていない可能性がある。
アンドロゲンおよび上皮−間葉相互作用は前立腺の成長および発達のために必要である。アンドロゲンシグナル伝達は、アンドロゲン受容体(AR)を通して起こり(非特許文献1;非特許文献2)これは、すべての哺乳動物の前立腺の中の間質と上皮の両方で見出される。機能的なアンドロゲン/ARシグナル系を欠いているマウスは、正常な前立腺を発達させることに失敗する(非特許文献3;非特許文献4)。先駆的な発達の研究は、上皮ではなく間質のARが、上皮細胞の同一性、形態学、芽形成、管分岐、増殖、アポトーシス、および分泌プロフィールの調節のために必須であることを示した(非特許文献5;非特許文献6)。実験的証拠は、上記ARが、アンドロゲンによって活性化されたときに、細胞増殖が増加するという教義的に保持されている仮説に導いた(非特許文献7;非特許文献8;非特許文献9)。この概念は、前立腺疾患のための鍵となる治療である、アンドロゲン除去療法の中心的な前提である。多くの研究が、間質ARが鍵となる発生事象を媒介していることを実証してきたが(非特許文献5;非特許文献6)、これらの研究は、典型的には、短時間にわたって評価されたので、表現型が顕在化するために数ヶ月を要し得る事象の再現は、十分に試験されていない可能性がある。
すべての哺乳動物の成体前立腺において、アンドロゲン欠乏は、上皮のアポトーシスおよび脱分化をもたらし、基底細胞の数の増加および管腔細胞の減少を生じる(非特許文献10;非特許文献11)。良性前立腺過形成および前立腺癌において、アンドロゲン欠乏は、成長を減少し、アポトーシスを増加し、腫瘍体積を減少する。しかし、しばしば、効果は一時的であり、アンドロゲンの除去後、異常な上皮細胞が存続し、ホルモンとは独立して不可避的に増殖する。毎年30,000人を超える男性が死亡し、より多くの男性がこの不可解なプロセスに苦しんでいる。前立腺の生物学ならびに治療標的におけるアンドロゲン/ARシグナル伝達の役割をよりよく理解するために、上皮ARの役割を決定することが肝要である。
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上皮アンドロゲン受容体(AR)に関連する方法および組成物が開示される。
本願に組み込まれ、本願の一部を構成する添付の図面はいくつかの図面を例証し、本明細書とともに、開示される組成物および方法を例証する。
図1は,pes−ARKOマウスの特徴を示す。図1aは、野生型(WT、左)およびpes−ARKOマウス(KO、右)遺伝子型決定を示す。IL−2 RNAは両方のマウスにおいて存在し、内部陽性対照として働く。導入遺伝子:cre(110bp)およびfloxAR(540bps)はpes−ARKOマウスにおいてのみ存在する。WTマウスのみが野生型AR遺伝子を有する。図1bはエキソン1の中のプライマーからのRT−PCRを示し、AR遺伝子のエキソン3は、WTマウスにおいてWT AR(305bp)の1本のバンドのみを示す。pes−ARKOマウス(KO)においては、WTバンド(WT ARは間質中に存在する)とKOバンド(153bp;エキソン2を欠く)の両方が背外側前立腺(DLP)および腹側前立腺(VP)において見られるが、WTバンドのみは他の組織の中で見られる。図1cは、VPを除く両方の株において同じに見える外部器官(c)および内部器官からの結果を示す。es−ARKOマウスからのVPのより大きなサイズに注目のこと。図1eは、pes−ARKOマウスと比較した、WTマウスにおけるVPにおける、年齢に伴うAR(左)およびプロバシン(右)の発現を示す。プロバシンレベルは上皮ARとともに下降する。図1fは、WT雌×WT雄(赤棒)または×pes−ARKO(青棒)雄マウスからの子/同腹仔が同様であったことを示す。左。血清テストステロンレベルは(f、右)、WT(赤棒)およびpes−ARKO(青棒)雄マウスにおいて、12週および24週で同様であった。キー:精嚢(SV)、腎臓(Kid)、尿管(U)、前部前立腺(AP)、背外側前立腺(DLP)、腹側前立腺(VP)、前立腺のすべての葉(Pr)、精巣(T)、陰茎亀頭(Pe);
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図1は,pes−ARKOマウスの特徴を示す。図1aは、野生型(WT、左)およびpes−ARKOマウス(KO、右)遺伝子型決定を示す。IL−2 RNAは両方のマウスにおいて存在し、内部陽性対照として働く。導入遺伝子:cre(110bp)およびfloxAR(540bps)はpes−ARKOマウスにおいてのみ存在する。WTマウスのみが野生型AR遺伝子を有する。図1bはエキソン1の中のプライマーからのRT−PCRを示し、AR遺伝子のエキソン3は、WTマウスにおいてWT AR(305bp)の1本のバンドのみを示す。pes−ARKOマウス(KO)においては、WTバンド(WT ARは間質中に存在する)とKOバンド(153bp;エキソン2を欠く)の両方が背外側前立腺(DLP)および腹側前立腺(VP)において見られるが、WTバンドのみは他の組織の中で見られる。図1cは、VPを除く両方の株において同じに見える外部器官(c)および内部器官からの結果を示す。es−ARKOマウスからのVPのより大きなサイズに注目のこと。図1eは、pes−ARKOマウスと比較した、WTマウスにおけるVPにおける、年齢に伴うAR(左)およびプロバシン(右)の発現を示す。プロバシンレベルは上皮ARとともに下降する。図1fは、WT雌×WT雄(赤棒)または×pes−ARKO(青棒)雄マウスからの子/同腹仔が同様であったことを示す。左。血清テストステロンレベルは(f、右)、WT(赤棒)およびpes−ARKO(青棒)雄マウスにおいて、12週および24週で同様であった。キー:精嚢(SV)、腎臓(Kid)、尿管(U)、前部前立腺(AP)、背外側前立腺(DLP)、腹側前立腺(VP)、前立腺のすべての葉(Pr)、精巣(T)、陰茎亀頭(Pe);
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図1は,pes−ARKOマウスの特徴を示す。図1aは、野生型(WT、左)およびpes−ARKOマウス(KO、右)遺伝子型決定を示す。IL−2 RNAは両方のマウスにおいて存在し、内部陽性対照として働く。導入遺伝子:cre(110bp)およびfloxAR(540bps)はpes−ARKOマウスにおいてのみ存在する。WTマウスのみが野生型AR遺伝子を有する。図1bはエキソン1の中のプライマーからのRT−PCRを示し、AR遺伝子のエキソン3は、WTマウスにおいてWT AR(305bp)の1本のバンドのみを示す。pes−ARKOマウス(KO)においては、WTバンド(WT ARは間質中に存在する)とKOバンド(153bp;エキソン2を欠く)の両方が背外側前立腺(DLP)および腹側前立腺(VP)において見られるが、WTバンドのみは他の組織の中で見られる。図1cは、VPを除く両方の株において同じに見える外部器官(c)および内部器官からの結果を示す。es−ARKOマウスからのVPのより大きなサイズに注目のこと。図1eは、pes−ARKOマウスと比較した、WTマウスにおけるVPにおける、年齢に伴うAR(左)およびプロバシン(右)の発現を示す。プロバシンレベルは上皮ARとともに下降する。図1fは、WT雌×WT雄(赤棒)または×pes−ARKO(青棒)雄マウスからの子/同腹仔が同様であったことを示す。左。血清テストステロンレベルは(f、右)、WT(赤棒)およびpes−ARKO(青棒)雄マウスにおいて、12週および24週で同様であった。キー:精嚢(SV)、腎臓(Kid)、尿管(U)、前部前立腺(AP)、背外側前立腺(DLP)、腹側前立腺(VP)、前立腺のすべての葉(Pr)、精巣(T)、陰茎亀頭(Pe);
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図1は,pes−ARKOマウスの特徴を示す。図1aは、野生型(WT、左)およびpes−ARKOマウス(KO、右)遺伝子型決定を示す。IL−2 RNAは両方のマウスにおいて存在し、内部陽性対照として働く。導入遺伝子:cre(110bp)およびfloxAR(540bps)はpes−ARKOマウスにおいてのみ存在する。WTマウスのみが野生型AR遺伝子を有する。図1bはエキソン1の中のプライマーからのRT−PCRを示し、AR遺伝子のエキソン3は、WTマウスにおいてWT AR(305bp)の1本のバンドのみを示す。pes−ARKOマウス(KO)においては、WTバンド(WT ARは間質中に存在する)とKOバンド(153bp;エキソン2を欠く)の両方が背外側前立腺(DLP)および腹側前立腺(VP)において見られるが、WTバンドのみは他の組織の中で見られる。図1cは、VPを除く両方の株において同じに見える外部器官(c)および内部器官からの結果を示す。es−ARKOマウスからのVPのより大きなサイズに注目のこと。図1eは、pes−ARKOマウスと比較した、WTマウスにおけるVPにおける、年齢に伴うAR(左)およびプロバシン(右)の発現を示す。プロバシンレベルは上皮ARとともに下降する。図1fは、WT雌×WT雄(赤棒)または×pes−ARKO(青棒)雄マウスからの子/同腹仔が同様であったことを示す。左。血清テストステロンレベルは(f、右)、WT(赤棒)およびpes−ARKO(青棒)雄マウスにおいて、12週および24週で同様であった。キー:精嚢(SV)、腎臓(Kid)、尿管(U)、前部前立腺(AP)、背外側前立腺(DLP)、腹側前立腺(VP)、前立腺のすべての葉(Pr)、精巣(T)、陰茎亀頭(Pe);
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図1は,pes−ARKOマウスの特徴を示す。図1aは、野生型(WT、左)およびpes−ARKOマウス(KO、右)遺伝子型決定を示す。IL−2 RNAは両方のマウスにおいて存在し、内部陽性対照として働く。導入遺伝子:cre(110bp)およびfloxAR(540bps)はpes−ARKOマウスにおいてのみ存在する。WTマウスのみが野生型AR遺伝子を有する。図1bはエキソン1の中のプライマーからのRT−PCRを示し、AR遺伝子のエキソン3は、WTマウスにおいてWT AR(305bp)の1本のバンドのみを示す。pes−ARKOマウス(KO)においては、WTバンド(WT ARは間質中に存在する)とKOバンド(153bp;エキソン2を欠く)の両方が背外側前立腺(DLP)および腹側前立腺(VP)において見られるが、WTバンドのみは他の組織の中で見られる。図1cは、VPを除く両方の株において同じに見える外部器官(c)および内部器官からの結果を示す。es−ARKOマウスからのVPのより大きなサイズに注目のこと。図1eは、pes−ARKOマウスと比較した、WTマウスにおけるVPにおける、年齢に伴うAR(左)およびプロバシン(右)の発現を示す。プロバシンレベルは上皮ARとともに下降する。図1fは、WT雌×WT雄(赤棒)または×pes−ARKO(青棒)雄マウスからの子/同腹仔が同様であったことを示す。左。血清テストステロンレベルは(f、右)、WT(赤棒)およびpes−ARKO(青棒)雄マウスにおいて、12週および24週で同様であった。キー:精嚢(SV)、腎臓(Kid)、尿管(U)、前部前立腺(AP)、背外側前立腺(DLP)、腹側前立腺(VP)、前立腺のすべての葉(Pr)、精巣(T)、陰茎亀頭(Pe);
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図1は,pes−ARKOマウスの特徴を示す。図1aは、野生型(WT、左)およびpes−ARKOマウス(KO、右)遺伝子型決定を示す。IL−2 RNAは両方のマウスにおいて存在し、内部陽性対照として働く。導入遺伝子:cre(110bp)およびfloxAR(540bps)はpes−ARKOマウスにおいてのみ存在する。WTマウスのみが野生型AR遺伝子を有する。図1bはエキソン1の中のプライマーからのRT−PCRを示し、AR遺伝子のエキソン3は、WTマウスにおいてWT AR(305bp)の1本のバンドのみを示す。pes−ARKOマウス(KO)においては、WTバンド(WT ARは間質中に存在する)とKOバンド(153bp;エキソン2を欠く)の両方が背外側前立腺(DLP)および腹側前立腺(VP)において見られるが、WTバンドのみは他の組織の中で見られる。図1cは、VPを除く両方の株において同じに見える外部器官(c)および内部器官からの結果を示す。es−ARKOマウスからのVPのより大きなサイズに注目のこと。図1eは、pes−ARKOマウスと比較した、WTマウスにおけるVPにおける、年齢に伴うAR(左)およびプロバシン(右)の発現を示す。プロバシンレベルは上皮ARとともに下降する。図1fは、WT雌×WT雄(赤棒)または×pes−ARKO(青棒)雄マウスからの子/同腹仔が同様であったことを示す。左。血清テストステロンレベルは(f、右)、WT(赤棒)およびpes−ARKO(青棒)雄マウスにおいて、12週および24週で同様であった。キー:精嚢(SV)、腎臓(Kid)、尿管(U)、前部前立腺(AP)、背外側前立腺(DLP)、腹側前立腺(VP)、前立腺のすべての葉(Pr)、精巣(T)、陰茎亀頭(Pe);
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図2は、pes−ARKOマウスの腹側前立腺における組織形態学的変化を示す。図2aは、32週にわたってWTマウスの腹側前立腺が腺陥入(矢印)および高い分泌上皮を示すことを示す。pes−ARKO(KO)同腹仔において、これらの特徴は2週および6週においてのみ見られた。9週においては、pes−ARKOマウスはいくつかの腹側前立腺管が腺陥入(*)を喪失し、WT同腹仔と比較して、短く、分化が乏しい上皮細胞を有する。上皮の変化は、14週のpes−ARKOマウスの前立腺の中の〜50%の管において明白である。14週(およびそれ以上)では、pes−ARKOマウスにおいて、ほぼすべての腺陥入および高分泌細胞が失われ、拡大された管は、多くの脱落した上皮細胞、断片化された核、および免疫細胞を有する。32週までに、pes−ARKOマウスは腺陥入を欠き、うずくまった(squat)上皮細胞を有する。図2b−eは、14週で、pes−ARKOにおいて、腹側前立腺が継続して腺陥入を欠くことを示す。脱落した上皮細胞の層は、前立腺管腔において豊富である。図2bは、14週のpes−ARKOマウスにおいて、いくつかの腺陥入(矢印)が出現することを示す。図2cは、pes−ARKOマウスにおいて、陥入(矢印)がより小さくかつ短くなることを示し、dは、陥入(矢印)が細胞極性を失い、それらの基部で収縮する(赤矢印)ことを示す。最終的には、eにおいて、推定の腺陥入(矢印)は失われ、脱落した管腔細胞(矢印)が管腔内に出現する。
図3は、pes−ARKO(KO)マウスと比較した、野生型(WT)マウスの腹側前立腺におけるアンドロゲン受容体(AR)およびプロバシン(Prb)の局在化を示す。WT前立腺は、評価したすべての時点で、上皮細胞と間質細胞の両方(矢印)の中でARを発現した。プロバシンの細胞質および管腔の局在化は3週目に最初に観察され、WTマウスと比較して、KOマウスにおいて6〜24週で減少する。
図4は、上皮アンドロゲン受容体の損失が、アンドロゲン調節タンパク質および遺伝子発現の損失、ならびに増殖の増加をもたらすことを示す。図4aは、アンドロゲン調節遺伝子発現が、上皮ARが失われるにつれて減少することを示す。定量的RT−PCRがWTマウス(赤棒)およびpes−ARKOマウス(青棒)からの腹側前立腺に対して行なわれた。アンドロゲン調節遺伝子であるプロバシン、PSP94、およびNkx3.1は、WT前立腺と比較して、すべてpes−ARKO前立腺においてダウンレギュレートされる。図4bは、腹側前立腺をWTマウス(赤棒)およびpes−ARKOマウス(青棒)から異なる段階で収集し、増殖について分析したことを示す。BrdU陽性核によって決定されるような増殖は、評価したすべての段階において、主として上皮細胞で起こり、cでは、上皮細胞増殖は、WT同腹仔よりも、pes−ARKOにおいて、有意に(P<0.01)より高かった。*=P<0.05。
図4は、上皮アンドロゲン受容体の損失が、アンドロゲン調節タンパク質および遺伝子発現の損失、ならびに増殖の増加をもたらすことを示す。図4aは、アンドロゲン調節遺伝子発現が、上皮ARが失われるにつれて減少することを示す。定量的RT−PCRがWTマウス(赤棒)およびpes−ARKOマウス(青棒)からの腹側前立腺に対して行なわれた。アンドロゲン調節遺伝子であるプロバシン、PSP94、およびNkx3.1は、WT前立腺と比較して、すべてpes−ARKO前立腺においてダウンレギュレートされる。図4bは、腹側前立腺をWTマウス(赤棒)およびpes−ARKOマウス(青棒)から異なる段階で収集し、増殖について分析したことを示す。BrdU陽性核によって決定されるような増殖は、評価したすべての段階において、主として上皮細胞で起こり、cでは、上皮細胞増殖は、WT同腹仔よりも、pes−ARKOにおいて、有意に(P<0.01)より高かった。*=P<0.05。
図4は、上皮アンドロゲン受容体の損失が、アンドロゲン調節タンパク質および遺伝子発現の損失、ならびに増殖の増加をもたらすことを示す。図4aは、アンドロゲン調節遺伝子発現が、上皮ARが失われるにつれて減少することを示す。定量的RT−PCRがWTマウス(赤棒)およびpes−ARKOマウス(青棒)からの腹側前立腺に対して行なわれた。アンドロゲン調節遺伝子であるプロバシン、PSP94、およびNkx3.1は、WT前立腺と比較して、すべてpes−ARKO前立腺においてダウンレギュレートされる。図4bは、腹側前立腺をWTマウス(赤棒)およびpes−ARKOマウス(青棒)から異なる段階で収集し、増殖について分析したことを示す。BrdU陽性核によって決定されるような増殖は、評価したすべての段階において、主として上皮細胞で起こり、cでは、上皮細胞増殖は、WT同腹仔よりも、pes−ARKOにおいて、有意に(P<0.01)より高かった。*=P<0.05。
図4は、上皮アンドロゲン受容体の損失が、アンドロゲン調節タンパク質および遺伝子発現の損失、ならびに増殖の増加をもたらすことを示す。図4aは、アンドロゲン調節遺伝子発現が、上皮ARが失われるにつれて減少することを示す。定量的RT−PCRがWTマウス(赤棒)およびpes−ARKOマウス(青棒)からの腹側前立腺に対して行なわれた。アンドロゲン調節遺伝子であるプロバシン、PSP94、およびNkx3.1は、WT前立腺と比較して、すべてpes−ARKO前立腺においてダウンレギュレートされる。図4bは、腹側前立腺をWTマウス(赤棒)およびpes−ARKOマウス(青棒)から異なる段階で収集し、増殖について分析したことを示す。BrdU陽性核によって決定されるような増殖は、評価したすべての段階において、主として上皮細胞で起こり、cでは、上皮細胞増殖は、WT同腹仔よりも、pes−ARKOにおいて、有意に(P<0.01)より高かった。*=P<0.05。
図5は、前立腺中での上皮特異的マーカーの局在化を示す。どの上皮細胞集団が細胞増殖に起因して増加したかを決定するために、基底細胞マーカーp63a、ならびに管腔細胞サイトケラチン−8および18および上皮マーカーパン−サイトケラチンbについての免疫組織化学を実施した。推定の基底細胞の増加数(矢印;p63陽性)が、WTマウスに対してpes−ARKOにおいて32週で観察されるのに対して、上皮および管腔細胞マーカーは、WTマウスに対してpes−ARKOからの腹側前立腺において減少するようであることに注目のこと。
図6は、pes−ARKOマウスの前立腺中の上皮の脱落およびアポトーシスを示す。上皮細胞の脱落は、任意の時点での野生型(WT)の腹側前立腺、または16週より前のpes−ARKOにおいてはまれである。図6aは、pes−ARKO腹側前立腺のヘマトキシリンおよびエオシン染色を示す。24週にわたっての管腔細胞(矢印)の脱落層、細胞細片、推定の免疫細胞、および断片化された核の蓄積に注目のこと。図6bは、TUNEL陽性細胞の同定を16週、24週、および32週に実施したことを示す。前立腺細胞層(間質および上皮)がTUNEL陽性でないのに対して、TUNEL陽性細胞は前立腺管腔中で見出されることに注目のこと。図6cは、増殖している(BrdU陽性、緑色)細胞が基底細胞か(CK5陽性、赤色)または管腔細胞か(CK8陽性、赤色)を決定するための試みを示し、本発明者らは、pes−ARKOマウスおよびWTマウスにおいて、BrdU+CK5対BrdU+CK8について二重染色を評価した。CK8+BrdU陽性細胞はまれにしか見られないが、BrdU陽性細胞は基底層中で見出されるのに対して(矢印)、CK8+TUNEL陽性細胞(矢印)は主としてpes−ARKOマウスの管腔中で観察され、無傷上皮層の中で観察されるTUNEL陽性細胞はほとんどないことに注目のこと。従って、CK5+BrdU陽性細胞は基底層(矢印)の中で観察されるが、すべてのCK5陽性細胞がBrdU陽性であるわけではない(矢印の先端に注意のこと)。TUNEL陽性細胞はCK5陰性であることに注目のこと(矢印)。図6dは、24週齢のpes−ARKOマウスからの異なる前立腺葉におけるBrdU標識指標を示す。
図6は、pes−ARKOマウスの前立腺中の上皮の脱落およびアポトーシスを示す。上皮細胞の脱落は、任意の時点での野生型(WT)の腹側前立腺、または16週より前のpes−ARKOにおいてはまれである。図6aは、pes−ARKO腹側前立腺のヘマトキシリンおよびエオシン染色を示す。24週にわたっての管腔細胞(矢印)の脱落層、細胞細片、推定の免疫細胞、および断片化された核の蓄積に注目のこと。図6bは、TUNEL陽性細胞の同定を16週、24週、および32週に実施したことを示す。前立腺細胞層(間質および上皮)がTUNEL陽性でないのに対して、TUNEL陽性細胞は前立腺管腔中で見出されることに注目のこと。図6cは、増殖している(BrdU陽性、緑色)細胞が基底細胞か(CK5陽性、赤色)または管腔細胞か(CK8陽性、赤色)を決定するための試みを示し、本発明者らは、pes−ARKOマウスおよびWTマウスにおいて、BrdU+CK5対BrdU+CK8について二重染色を評価した。CK8+BrdU陽性細胞はまれにしか見られないが、BrdU陽性細胞は基底層中で見出されるのに対して(矢印)、CK8+TUNEL陽性細胞(矢印)は主としてpes−ARKOマウスの管腔中で観察され、無傷上皮層の中で観察されるTUNEL陽性細胞はほとんどないことに注目のこと。従って、CK5+BrdU陽性細胞は基底層(矢印)の中で観察されるが、すべてのCK5陽性細胞がBrdU陽性であるわけではない(矢印の先端に注意のこと)。TUNEL陽性細胞はCK5陰性であることに注目のこと(矢印)。図6dは、24週齢のpes−ARKOマウスからの異なる前立腺葉におけるBrdU標識指標を示す。
図6は、pes−ARKOマウスの前立腺中の上皮の脱落およびアポトーシスを示す。上皮細胞の脱落は、任意の時点での野生型(WT)の腹側前立腺、または16週より前のpes−ARKOにおいてはまれである。図6aは、pes−ARKO腹側前立腺のヘマトキシリンおよびエオシン染色を示す。24週にわたっての管腔細胞(矢印)の脱落層、細胞細片、推定の免疫細胞、および断片化された核の蓄積に注目のこと。図6bは、TUNEL陽性細胞の同定を16週、24週、および32週に実施したことを示す。前立腺細胞層(間質および上皮)がTUNEL陽性でないのに対して、TUNEL陽性細胞は前立腺管腔中で見出されることに注目のこと。図6cは、増殖している(BrdU陽性、緑色)細胞が基底細胞か(CK5陽性、赤色)または管腔細胞か(CK8陽性、赤色)を決定するための試みを示し、本発明者らは、pes−ARKOマウスおよびWTマウスにおいて、BrdU+CK5対BrdU+CK8について二重染色を評価した。CK8+BrdU陽性細胞はまれにしか見られないが、BrdU陽性細胞は基底層中で見出されるのに対して(矢印)、CK8+TUNEL陽性細胞(矢印)は主としてpes−ARKOマウスの管腔中で観察され、無傷上皮層の中で観察されるTUNEL陽性細胞はほとんどないことに注目のこと。従って、CK5+BrdU陽性細胞は基底層(矢印)の中で観察されるが、すべてのCK5陽性細胞がBrdU陽性であるわけではない(矢印の先端に注意のこと)。TUNEL陽性細胞はCK5陰性であることに注目のこと(矢印)。図6dは、24週齢のpes−ARKOマウスからの異なる前立腺葉におけるBrdU標識指標を示す。
図6は、pes−ARKOマウスの前立腺中の上皮の脱落およびアポトーシスを示す。上皮細胞の脱落は、任意の時点での野生型(WT)の腹側前立腺、または16週より前のpes−ARKOにおいてはまれである。図6aは、pes−ARKO腹側前立腺のヘマトキシリンおよびエオシン染色を示す。24週にわたっての管腔細胞(矢印)の脱落層、細胞細片、推定の免疫細胞、および断片化された核の蓄積に注目のこと。図6bは、TUNEL陽性細胞の同定を16週、24週、および32週に実施したことを示す。前立腺細胞層(間質および上皮)がTUNEL陽性でないのに対して、TUNEL陽性細胞は前立腺管腔中で見出されることに注目のこと。図6cは、増殖している(BrdU陽性、緑色)細胞が基底細胞か(CK5陽性、赤色)または管腔細胞か(CK8陽性、赤色)を決定するための試みを示し、本発明者らは、pes−ARKOマウスおよびWTマウスにおいて、BrdU+CK5対BrdU+CK8について二重染色を評価した。CK8+BrdU陽性細胞はまれにしか見られないが、BrdU陽性細胞は基底層中で見出されるのに対して(矢印)、CK8+TUNEL陽性細胞(矢印)は主としてpes−ARKOマウスの管腔中で観察され、無傷上皮層の中で観察されるTUNEL陽性細胞はほとんどないことに注目のこと。従って、CK5+BrdU陽性細胞は基底層(矢印)の中で観察されるが、すべてのCK5陽性細胞がBrdU陽性であるわけではない(矢印の先端に注意のこと)。TUNEL陽性細胞はCK5陰性であることに注目のこと(矢印)。図6dは、24週齢のpes−ARKOマウスからの異なる前立腺葉におけるBrdU標識指標を示す。
図7は、pes−ARKOマウス中でのT857A変異体アンドロゲン受容体導入遺伝子の発現が、腹側前立腺表現型を野生型(WT)に戻すことを示す。図7aは、WTマウス、pes−ARKOマウス、およびpes−ARKO/T857Aマウスからの32週腹側前立腺のヘマトキシリンおよびエオシン染色を示す。pes−ARKO/T857Aマウスの上皮は、形態学、細胞の高さ、構築、および腺陥入の点において、WTマウスと非常に類似していることに注目のこと。図7bは、pes−ARKO/T857Aマウスが、通常のAR遺伝子転写レベルおよび増殖速度を有することを示す。定量的RT−PCRは、32週の腹側前立腺におけるプロバシンについてである(橙色棒)。pes−ARKO/T857Aマウスにおいて、プロバシン発現は、pes−ARKOマウスと比較して有意に増加するが、WTと比較すると違いがない。定量的RT−PCRは、32週の腹側前立腺におけるPSP−94についてである(緑色棒)。pes−ARKO/T857Aマウスにおいて、PSP−94発現は、pes−ARKOマウスと比較して有意に増加するが、WTと比較すると違いがない。BrdU標識指標(青色棒)は32週の腹側前立腺においてである。pes−ARKO/T857Aマウスにおいて、上皮細胞増殖は、pes−ARKOマウスと比較して有意に減少するが、WTと比較すると違いがない;*=P<0.05、**=P<0.001。
図7は、pes−ARKOマウス中でのT857A変異体アンドロゲン受容体導入遺伝子の発現が、腹側前立腺表現型を野生型(WT)に戻すことを示す。図7aは、WTマウス、pes−ARKOマウス、およびpes−ARKO/T857Aマウスからの32週腹側前立腺のヘマトキシリンおよびエオシン染色を示す。pes−ARKO/T857Aマウスの上皮は、形態学、細胞の高さ、構築、および腺陥入の点において、WTマウスと非常に類似していることに注目のこと。図7bは、pes−ARKO/T857Aマウスが、通常のAR遺伝子転写レベルおよび増殖速度を有することを示す。定量的RT−PCRは、32週の腹側前立腺におけるプロバシンについてである(橙色棒)。pes−ARKO/T857Aマウスにおいて、プロバシン発現は、pes−ARKOマウスと比較して有意に増加するが、WTと比較すると違いがない。定量的RT−PCRは、32週の腹側前立腺におけるPSP−94についてである(緑色棒)。pes−ARKO/T857Aマウスにおいて、PSP−94発現は、pes−ARKOマウスと比較して有意に増加するが、WTと比較すると違いがない。BrdU標識指標(青色棒)は32週の腹側前立腺においてである。pes−ARKO/T857Aマウスにおいて、上皮細胞増殖は、pes−ARKOマウスと比較して有意に減少するが、WTと比較すると違いがない;*=P<0.05、**=P<0.001。
図8は、プロバシンおよびARKO構築物を示す。図8aは、ARR2PB−Cre−SV40導入遺伝子構築物の構造を示す。このプラスミドは、ARR2PB複合PBプロモーター、続いてCreのcDNAおよびSV40ポリアデニル化配列を含んだ。矢印は、トランスジェニックマウスのPCRベースの同定において使用されるプライマーの位置を示す。図8bは、flox化ARフラグメントの構築を示す。PKIベクターは、pBluescriptプラスミドから改変する。これは、3’末端にT7プロモーター、5’末端にT3プロモーター、2つのマルチプルクローニングサイト(MCS)、2つのlox部位、陽性Neo選択マーカー(PKG−Neo)、および陰性チミジンキナーゼ選択マーカー(MCT−TK)を含む。クローニングのために、5’末端MCSのXhoI部位を最初に破壊した。3kbイントロン2フラグメントを3EcoR1クローニング部位(R1)に導入し、続いて、イントロン1、エキソン2、およびイントロン2の小さなフラグメントを含むフラグメントを、5XbaI部位(X)に導入した。lox配列プラス人工KpnI部位は、エキソン2の開始に対してすぐに5’であるXhoI部位に最終的に導入した。構築したプラスミドは、NotIにより線状化し、その後ES細胞にエレクトロポレーションした。
図9は、上皮ARがインビトロでの前立腺癌浸潤のための抑制因子であり、間質ARが刺激因子であることを示す。図9(a−c)は、ヒト前立腺癌PC3−v細胞中でのノックインARが、浸潤能力の増加を生じることを示す。天然の近接するARプロモーター領域PC3−AR9または強力なSV40プロモーターPC3−AR2(上)の制御下にある異なるPC3−v細胞株中でのARタンパク質発現はARcDNAとトランスフェクトした(a)。PC3−AR9におけるARE−(4)−Lucを使用するARの転写活性は、1nM DHTを用いて5倍増加し、1μM HFの添加はDHT誘導性トランス活性化の抑制を生じた(b)。PC3−AR9の浸潤は、マトリゲル(Matrigel)コートされたBoydenチャンバーで増殖させたPC3−v細胞と同様に比較した場合に、DHTの存在下で減少され、HFの添加とともに増加する(c)。図9(d〜f)は、ARがPC3−vおよびPC3−AR9細胞浸潤においてポジティブな役割を果たすことを示した。Boydenチャンバーの上層で培養したPC3−vおよびPC3−AR9細胞は、WPMY1ベクター(WPMY1−v)またはWPMY1 ARノックダウン(WPMY1−ARsi)細胞とともに同時培養し、これらは、示されるように、チャンバーの下層に配置した(d)。Wt ARを有するWPMY1細胞は、WPMY1−ARsi細胞(下のパネル)と比較して、PC3−vまたはPC3−AR9細胞(上のパネル)の浸潤を有意に増加し(e)、このデータは定量化した(f)。図9gは、ヒト前立腺癌CWR22R細胞におけるARの減少が浸潤能力の増加を生じることを示す。AR遺伝子のいくつかの対立遺伝子が遺伝的に破壊されているCWR22R−AR+/−細胞は、相同組換えストラテジーによって生成した。ウェスタンブロットは、1nM DHTの存在下または非存在下で、CWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−細胞中でARの発現が低いことを示す(上)。ARの転写活性は、1nM DHTの存在下で、CWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−で減少する。マトリゲルへの浸潤は、親のCWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−で増加した(右下)。図9hは、AR−siRNAを使用するCWR22R細胞中のノックダウンARがインビトロで細胞浸潤を増加したことを示す。
図9は、上皮ARがインビトロでの前立腺癌浸潤のための抑制因子であり、間質ARが刺激因子であることを示す。図9(a−c)は、ヒト前立腺癌PC3−v細胞中でのノックインARが、浸潤能力の増加を生じることを示す。天然の近接するARプロモーター領域PC3−AR9または強力なSV40プロモーターPC3−AR2(上)の制御下にある異なるPC3−v細胞株中でのARタンパク質発現はARcDNAとトランスフェクトした(a)。PC3−AR9におけるARE−(4)−Lucを使用するARの転写活性は、1nM DHTを用いて5倍増加し、1μM HFの添加はDHT誘導性トランス活性化の抑制を生じた(b)。PC3−AR9の浸潤は、マトリゲル(Matrigel)コートされたBoydenチャンバーで増殖させたPC3−v細胞と同様に比較した場合に、DHTの存在下で減少され、HFの添加とともに増加する(c)。図9(d〜f)は、ARがPC3−vおよびPC3−AR9細胞浸潤においてポジティブな役割を果たすことを示した。Boydenチャンバーの上層で培養したPC3−vおよびPC3−AR9細胞は、WPMY1ベクター(WPMY1−v)またはWPMY1 ARノックダウン(WPMY1−ARsi)細胞とともに同時培養し、これらは、示されるように、チャンバーの下層に配置した(d)。Wt ARを有するWPMY1細胞は、WPMY1−ARsi細胞(下のパネル)と比較して、PC3−vまたはPC3−AR9細胞(上のパネル)の浸潤を有意に増加し(e)、このデータは定量化した(f)。図9gは、ヒト前立腺癌CWR22R細胞におけるARの減少が浸潤能力の増加を生じることを示す。AR遺伝子のいくつかの対立遺伝子が遺伝的に破壊されているCWR22R−AR+/−細胞は、相同組換えストラテジーによって生成した。ウェスタンブロットは、1nM DHTの存在下または非存在下で、CWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−細胞中でARの発現が低いことを示す(上)。ARの転写活性は、1nM DHTの存在下で、CWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−で減少する。マトリゲルへの浸潤は、親のCWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−で増加した(右下)。図9hは、AR−siRNAを使用するCWR22R細胞中のノックダウンARがインビトロで細胞浸潤を増加したことを示す。
図9は、上皮ARがインビトロでの前立腺癌浸潤のための抑制因子であり、間質ARが刺激因子であることを示す。図9(a−c)は、ヒト前立腺癌PC3−v細胞中でのノックインARが、浸潤能力の増加を生じることを示す。天然の近接するARプロモーター領域PC3−AR9または強力なSV40プロモーターPC3−AR2(上)の制御下にある異なるPC3−v細胞株中でのARタンパク質発現はARcDNAとトランスフェクトした(a)。PC3−AR9におけるARE−(4)−Lucを使用するARの転写活性は、1nM DHTを用いて5倍増加し、1μM HFの添加はDHT誘導性トランス活性化の抑制を生じた(b)。PC3−AR9の浸潤は、マトリゲル(Matrigel)コートされたBoydenチャンバーで増殖させたPC3−v細胞と同様に比較した場合に、DHTの存在下で減少され、HFの添加とともに増加する(c)。図9(d〜f)は、ARがPC3−vおよびPC3−AR9細胞浸潤においてポジティブな役割を果たすことを示した。Boydenチャンバーの上層で培養したPC3−vおよびPC3−AR9細胞は、WPMY1ベクター(WPMY1−v)またはWPMY1 ARノックダウン(WPMY1−ARsi)細胞とともに同時培養し、これらは、示されるように、チャンバーの下層に配置した(d)。Wt ARを有するWPMY1細胞は、WPMY1−ARsi細胞(下のパネル)と比較して、PC3−vまたはPC3−AR9細胞(上のパネル)の浸潤を有意に増加し(e)、このデータは定量化した(f)。図9gは、ヒト前立腺癌CWR22R細胞におけるARの減少が浸潤能力の増加を生じることを示す。AR遺伝子のいくつかの対立遺伝子が遺伝的に破壊されているCWR22R−AR+/−細胞は、相同組換えストラテジーによって生成した。ウェスタンブロットは、1nM DHTの存在下または非存在下で、CWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−細胞中でARの発現が低いことを示す(上)。ARの転写活性は、1nM DHTの存在下で、CWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−で減少する。マトリゲルへの浸潤は、親のCWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−で増加した(右下)。図9hは、AR−siRNAを使用するCWR22R細胞中のノックダウンARがインビトロで細胞浸潤を増加したことを示す。
図9は、上皮ARがインビトロでの前立腺癌浸潤のための抑制因子であり、間質ARが刺激因子であることを示す。図9(a−c)は、ヒト前立腺癌PC3−v細胞中でのノックインARが、浸潤能力の増加を生じることを示す。天然の近接するARプロモーター領域PC3−AR9または強力なSV40プロモーターPC3−AR2(上)の制御下にある異なるPC3−v細胞株中でのARタンパク質発現はARcDNAとトランスフェクトした(a)。PC3−AR9におけるARE−(4)−Lucを使用するARの転写活性は、1nM DHTを用いて5倍増加し、1μM HFの添加はDHT誘導性トランス活性化の抑制を生じた(b)。PC3−AR9の浸潤は、マトリゲル(Matrigel)コートされたBoydenチャンバーで増殖させたPC3−v細胞と同様に比較した場合に、DHTの存在下で減少され、HFの添加とともに増加する(c)。図9(d〜f)は、ARがPC3−vおよびPC3−AR9細胞浸潤においてポジティブな役割を果たすことを示した。Boydenチャンバーの上層で培養したPC3−vおよびPC3−AR9細胞は、WPMY1ベクター(WPMY1−v)またはWPMY1 ARノックダウン(WPMY1−ARsi)細胞とともに同時培養し、これらは、示されるように、チャンバーの下層に配置した(d)。Wt ARを有するWPMY1細胞は、WPMY1−ARsi細胞(下のパネル)と比較して、PC3−vまたはPC3−AR9細胞(上のパネル)の浸潤を有意に増加し(e)、このデータは定量化した(f)。図9gは、ヒト前立腺癌CWR22R細胞におけるARの減少が浸潤能力の増加を生じることを示す。AR遺伝子のいくつかの対立遺伝子が遺伝的に破壊されているCWR22R−AR+/−細胞は、相同組換えストラテジーによって生成した。ウェスタンブロットは、1nM DHTの存在下または非存在下で、CWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−細胞中でARの発現が低いことを示す(上)。ARの転写活性は、1nM DHTの存在下で、CWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−で減少する。マトリゲルへの浸潤は、親のCWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−で増加した(右下)。図9hは、AR−siRNAを使用するCWR22R細胞中のノックダウンARがインビトロで細胞浸潤を増加したことを示す。
図9は、上皮ARがインビトロでの前立腺癌浸潤のための抑制因子であり、間質ARが刺激因子であることを示す。図9(a−c)は、ヒト前立腺癌PC3−v細胞中でのノックインARが、浸潤能力の増加を生じることを示す。天然の近接するARプロモーター領域PC3−AR9または強力なSV40プロモーターPC3−AR2(上)の制御下にある異なるPC3−v細胞株中でのARタンパク質発現はARcDNAとトランスフェクトした(a)。PC3−AR9におけるARE−(4)−Lucを使用するARの転写活性は、1nM DHTを用いて5倍増加し、1μM HFの添加はDHT誘導性トランス活性化の抑制を生じた(b)。PC3−AR9の浸潤は、マトリゲル(Matrigel)コートされたBoydenチャンバーで増殖させたPC3−v細胞と同様に比較した場合に、DHTの存在下で減少され、HFの添加とともに増加する(c)。図9(d〜f)は、ARがPC3−vおよびPC3−AR9細胞浸潤においてポジティブな役割を果たすことを示した。Boydenチャンバーの上層で培養したPC3−vおよびPC3−AR9細胞は、WPMY1ベクター(WPMY1−v)またはWPMY1 ARノックダウン(WPMY1−ARsi)細胞とともに同時培養し、これらは、示されるように、チャンバーの下層に配置した(d)。Wt ARを有するWPMY1細胞は、WPMY1−ARsi細胞(下のパネル)と比較して、PC3−vまたはPC3−AR9細胞(上のパネル)の浸潤を有意に増加し(e)、このデータは定量化した(f)。図9gは、ヒト前立腺癌CWR22R細胞におけるARの減少が浸潤能力の増加を生じることを示す。AR遺伝子のいくつかの対立遺伝子が遺伝的に破壊されているCWR22R−AR+/−細胞は、相同組換えストラテジーによって生成した。ウェスタンブロットは、1nM DHTの存在下または非存在下で、CWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−細胞中でARの発現が低いことを示す(上)。ARの転写活性は、1nM DHTの存在下で、CWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−で減少する。マトリゲルへの浸潤は、親のCWR22R−AR+/+と比較して、CWR22R−AR+/−で増加した(右下)。図9hは、AR−siRNAを使用するCWR22R細胞中のノックダウンARがインビトロで細胞浸潤を増加したことを示す。
図10は、PC3−AR9細胞における機能的ARの付加が、インビボマウスモデルにおいて浸潤の減少を生じたことを示す。図10aは、PC3−AR9細胞が、PC3−V細胞よりも少ない溶骨性病変を形成したことを示す。皮質骨ウェハ上の破骨細胞および破骨細胞前駆体(OC)は、PC3−v細胞およびPC3−AR9細胞とともに培養した。10日後、これらのウェハをかき取り、乾燥させ、OC細胞について酒石酸耐性酸性ホスファターゼ(TRAP)で染色した。PC3(AR)9を用いる骨再吸収の程度は、骨ウェハ上の破骨細胞の脱落の領域による測定を介して、PC3−Vと比較して減少した。OC単独およびPTHを伴うOCは、それぞれ、陰性対照および陽性対照として使用した。データは平均±SDであり、3回の独立した実験の*P<0.05、**P<0.01、および破骨細胞前駆体を単離するためにn=3野生型ヌードラット(2日齢ラット)である。図10(b、c)は、PC3−AR9細胞が骨浸潤においてPC3−v細胞よりも弱い能力を有したことを示す。ヌードマウスにおけるPC3−vおよびPC3−AR9細胞の脛骨内注射の効果である。12週で、PC3−v細胞は、ダイアルキャリパーによって測定されるようなより大きくかつより浸潤性の腫瘍を生じ(b)、6〜8週の放射線写真(X腺)においてPC3−AR9細胞よりも高い溶骨活性を生じた(c、矢印)。データは平均±SD、*P<0.05、**P<0.01、である。図10dは、PC3−AR9細胞が、リンパ節中で、PC3−Vによって生成されるよりも小さな転移性腫瘍を生成したことを示す。50μlマトリゲル中に懸濁した5×103個のPC3−v細胞およびPC3−AR9細胞を、ヌードマウスの前部前立腺に直接注射した。注射の12週間後、腫瘍が発達し、リンパ節中の転移性腫瘍を比較した。図10eは、WPMY1−v細胞およびWPMY1− ARsi細胞と合わせたPC3−AR9細胞が、それらの対照であるPC3−v組み合わせ群よりも小さな転移性腫瘍を生成したことを示す。5×105個のWPMY1−v細胞またはWPMY1−ARsi細胞とそれぞれ合わせた5×105個のPC3−v細胞またはPC3−AR9細胞は、50μlのマトリゲルに懸濁し、ヌードマウスの前部前立腺に直接注射した。注射の12週間後、腫瘍が発達し、リンパ節中の転移性腫瘍を比較した。
図10は、PC3−AR9細胞における機能的ARの付加が、インビボマウスモデルにおいて浸潤の減少を生じたことを示す。図10aは、PC3−AR9細胞が、PC3−V細胞よりも少ない溶骨性病変を形成したことを示す。皮質骨ウェハ上の破骨細胞および破骨細胞前駆体(OC)は、PC3−v細胞およびPC3−AR9細胞とともに培養した。10日後、これらのウェハをかき取り、乾燥させ、OC細胞について酒石酸耐性酸性ホスファターゼ(TRAP)で染色した。PC3(AR)9を用いる骨再吸収の程度は、骨ウェハ上の破骨細胞の脱落の領域による測定を介して、PC3−Vと比較して減少した。OC単独およびPTHを伴うOCは、それぞれ、陰性対照および陽性対照として使用した。データは平均±SDであり、3回の独立した実験の*P<0.05、**P<0.01、および破骨細胞前駆体を単離するためにn=3野生型ヌードラット(2日齢ラット)である。図10(b、c)は、PC3−AR9細胞が骨浸潤においてPC3−v細胞よりも弱い能力を有したことを示す。ヌードマウスにおけるPC3−vおよびPC3−AR9細胞の脛骨内注射の効果である。12週で、PC3−v細胞は、ダイアルキャリパーによって測定されるようなより大きくかつより浸潤性の腫瘍を生じ(b)、6〜8週の放射線写真(X腺)においてPC3−AR9細胞よりも高い溶骨活性を生じた(c、矢印)。データは平均±SD、*P<0.05、**P<0.01、である。図10dは、PC3−AR9細胞が、リンパ節中で、PC3−Vによって生成されるよりも小さな転移性腫瘍を生成したことを示す。50μlマトリゲル中に懸濁した5×103個のPC3−v細胞およびPC3−AR9細胞を、ヌードマウスの前部前立腺に直接注射した。注射の12週間後、腫瘍が発達し、リンパ節中の転移性腫瘍を比較した。図10eは、WPMY1−v細胞およびWPMY1− ARsi細胞と合わせたPC3−AR9細胞が、それらの対照であるPC3−v組み合わせ群よりも小さな転移性腫瘍を生成したことを示す。5×105個のWPMY1−v細胞またはWPMY1−ARsi細胞とそれぞれ合わせた5×105個のPC3−v細胞またはPC3−AR9細胞は、50μlのマトリゲルに懸濁し、ヌードマウスの前部前立腺に直接注射した。注射の12週間後、腫瘍が発達し、リンパ節中の転移性腫瘍を比較した。
図10は、PC3−AR9細胞における機能的ARの付加が、インビボマウスモデルにおいて浸潤の減少を生じたことを示す。図10aは、PC3−AR9細胞が、PC3−V細胞よりも少ない溶骨性病変を形成したことを示す。皮質骨ウェハ上の破骨細胞および破骨細胞前駆体(OC)は、PC3−v細胞およびPC3−AR9細胞とともに培養した。10日後、これらのウェハをかき取り、乾燥させ、OC細胞について酒石酸耐性酸性ホスファターゼ(TRAP)で染色した。PC3(AR)9を用いる骨再吸収の程度は、骨ウェハ上の破骨細胞の脱落の領域による測定を介して、PC3−Vと比較して減少した。OC単独およびPTHを伴うOCは、それぞれ、陰性対照および陽性対照として使用した。データは平均±SDであり、3回の独立した実験の*P<0.05、**P<0.01、および破骨細胞前駆体を単離するためにn=3野生型ヌードラット(2日齢ラット)である。図10(b、c)は、PC3−AR9細胞が骨浸潤においてPC3−v細胞よりも弱い能力を有したことを示す。ヌードマウスにおけるPC3−vおよびPC3−AR9細胞の脛骨内注射の効果である。12週で、PC3−v細胞は、ダイアルキャリパーによって測定されるようなより大きくかつより浸潤性の腫瘍を生じ(b)、6〜8週の放射線写真(X腺)においてPC3−AR9細胞よりも高い溶骨活性を生じた(c、矢印)。データは平均±SD、*P<0.05、**P<0.01、である。図10dは、PC3−AR9細胞が、リンパ節中で、PC3−Vによって生成されるよりも小さな転移性腫瘍を生成したことを示す。50μlマトリゲル中に懸濁した5×103個のPC3−v細胞およびPC3−AR9細胞を、ヌードマウスの前部前立腺に直接注射した。注射の12週間後、腫瘍が発達し、リンパ節中の転移性腫瘍を比較した。図10eは、WPMY1−v細胞およびWPMY1− ARsi細胞と合わせたPC3−AR9細胞が、それらの対照であるPC3−v組み合わせ群よりも小さな転移性腫瘍を生成したことを示す。5×105個のWPMY1−v細胞またはWPMY1−ARsi細胞とそれぞれ合わせた5×105個のPC3−v細胞またはPC3−AR9細胞は、50μlのマトリゲルに懸濁し、ヌードマウスの前部前立腺に直接注射した。注射の12週間後、腫瘍が発達し、リンパ節中の転移性腫瘍を比較した。
図11はpes−ARKO−TRAMPマウスの生成を示す。図11aは、抗AR(C19)抗体を使用する免疫組織化学によって実証された、WT−TRAMPと比較した12週齢pes−ARKO−TRAMPマウスの前立腺上皮におけるARタンパク質発現の損失を示す。図11bは、6週齢のWT−TRAMPマウスおよびpes−ARKO−TRAMPマウスの内部泌尿生殖器の同様の発達を示す。
図12は、前立腺上皮においてのみARを欠くpes−ARKO−TRAMPマウスがより攻撃的かつ浸潤性の転移性腫瘍を発達されることを示す。図12aは、骨盤リンパ節(PLN)腫瘍が、24週齢pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、WT−TRAMPよりも有意に大きいことを示す。図12bは、24週齢pes−ARKO−TRAMPマウスおよびWt TRAMPマウス(各群においてn=7)から単離したPLNの重量を示す。図12cは、pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、wt−TRAMPと比較して(各群においてn=4)、肝臓腫瘍部位の数が増加していたことを示す。図12dは、24週齢WT−TRAMPマウスまたはpes−ARKO−TRAMPマウスのいずれかからのPLN腫瘍中のARタンパク質のウェスタンブロット分析によって決定されたARの発現を示す。図12eは、Boydenチャンバー浸潤アッセイを使用して、WT−TRAMPマウスからの浸潤と比較した、pes−ARKO−TRAMPマウスのPLN腫瘍初代培養細胞からのより高い浸潤を示す。pBabeウイルス発現AR cDNAを経由する機能的ARの付加は、浸潤の抑制を生じる。PLN腫瘍初代培養細胞の純度/オリジナリティーは、パン−CK上皮マーカーの発現によって確証した。データは平均±SDであり、3回の独立した実験の*P<0.05、**P<0.01、および各群においてn=5マウスである。図12fは、pes−ARKO−TRAMP(C57B176/129×TRAMP−FVB、n=10)においては、WT−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB、n=16)と比較した場合に、生存が減少したことを示す。
図12は、前立腺上皮においてのみARを欠くpes−ARKO−TRAMPマウスがより攻撃的かつ浸潤性の転移性腫瘍を発達されることを示す。図12aは、骨盤リンパ節(PLN)腫瘍が、24週齢pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、WT−TRAMPよりも有意に大きいことを示す。図12bは、24週齢pes−ARKO−TRAMPマウスおよびWt TRAMPマウス(各群においてn=7)から単離したPLNの重量を示す。図12cは、pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、wt−TRAMPと比較して(各群においてn=4)、肝臓腫瘍部位の数が増加していたことを示す。図12dは、24週齢WT−TRAMPマウスまたはpes−ARKO−TRAMPマウスのいずれかからのPLN腫瘍中のARタンパク質のウェスタンブロット分析によって決定されたARの発現を示す。図12eは、Boydenチャンバー浸潤アッセイを使用して、WT−TRAMPマウスからの浸潤と比較した、pes−ARKO−TRAMPマウスのPLN腫瘍初代培養細胞からのより高い浸潤を示す。pBabeウイルス発現AR cDNAを経由する機能的ARの付加は、浸潤の抑制を生じる。PLN腫瘍初代培養細胞の純度/オリジナリティーは、パン−CK上皮マーカーの発現によって確証した。データは平均±SDであり、3回の独立した実験の*P<0.05、**P<0.01、および各群においてn=5マウスである。図12fは、pes−ARKO−TRAMP(C57B176/129×TRAMP−FVB、n=10)においては、WT−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB、n=16)と比較した場合に、生存が減少したことを示す。
図12は、前立腺上皮においてのみARを欠くpes−ARKO−TRAMPマウスがより攻撃的かつ浸潤性の転移性腫瘍を発達されることを示す。図12aは、骨盤リンパ節(PLN)腫瘍が、24週齢pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、WT−TRAMPよりも有意に大きいことを示す。図12bは、24週齢pes−ARKO−TRAMPマウスおよびWt TRAMPマウス(各群においてn=7)から単離したPLNの重量を示す。図12cは、pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、wt−TRAMPと比較して(各群においてn=4)、肝臓腫瘍部位の数が増加していたことを示す。図12dは、24週齢WT−TRAMPマウスまたはpes−ARKO−TRAMPマウスのいずれかからのPLN腫瘍中のARタンパク質のウェスタンブロット分析によって決定されたARの発現を示す。図12eは、Boydenチャンバー浸潤アッセイを使用して、WT−TRAMPマウスからの浸潤と比較した、pes−ARKO−TRAMPマウスのPLN腫瘍初代培養細胞からのより高い浸潤を示す。pBabeウイルス発現AR cDNAを経由する機能的ARの付加は、浸潤の抑制を生じる。PLN腫瘍初代培養細胞の純度/オリジナリティーは、パン−CK上皮マーカーの発現によって確証した。データは平均±SDであり、3回の独立した実験の*P<0.05、**P<0.01、および各群においてn=5マウスである。図12fは、pes−ARKO−TRAMP(C57B176/129×TRAMP−FVB、n=10)においては、WT−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB、n=16)と比較した場合に、生存が減少したことを示す。
図12は、前立腺上皮においてのみARを欠くpes−ARKO−TRAMPマウスがより攻撃的かつ浸潤性の転移性腫瘍を発達されることを示す。図12aは、骨盤リンパ節(PLN)腫瘍が、24週齢pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、WT−TRAMPよりも有意に大きいことを示す。図12bは、24週齢pes−ARKO−TRAMPマウスおよびWt TRAMPマウス(各群においてn=7)から単離したPLNの重量を示す。図12cは、pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、wt−TRAMPと比較して(各群においてn=4)、肝臓腫瘍部位の数が増加していたことを示す。図12dは、24週齢WT−TRAMPマウスまたはpes−ARKO−TRAMPマウスのいずれかからのPLN腫瘍中のARタンパク質のウェスタンブロット分析によって決定されたARの発現を示す。図12eは、Boydenチャンバー浸潤アッセイを使用して、WT−TRAMPマウスからの浸潤と比較した、pes−ARKO−TRAMPマウスのPLN腫瘍初代培養細胞からのより高い浸潤を示す。pBabeウイルス発現AR cDNAを経由する機能的ARの付加は、浸潤の抑制を生じる。PLN腫瘍初代培養細胞の純度/オリジナリティーは、パン−CK上皮マーカーの発現によって確証した。データは平均±SDであり、3回の独立した実験の*P<0.05、**P<0.01、および各群においてn=5マウスである。図12fは、pes−ARKO−TRAMP(C57B176/129×TRAMP−FVB、n=10)においては、WT−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB、n=16)と比較した場合に、生存が減少したことを示す。
図12は、前立腺上皮においてのみARを欠くpes−ARKO−TRAMPマウスがより攻撃的かつ浸潤性の転移性腫瘍を発達されることを示す。図12aは、骨盤リンパ節(PLN)腫瘍が、24週齢pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、WT−TRAMPよりも有意に大きいことを示す。図12bは、24週齢pes−ARKO−TRAMPマウスおよびWt TRAMPマウス(各群においてn=7)から単離したPLNの重量を示す。図12cは、pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、wt−TRAMPと比較して(各群においてn=4)、肝臓腫瘍部位の数が増加していたことを示す。図12dは、24週齢WT−TRAMPマウスまたはpes−ARKO−TRAMPマウスのいずれかからのPLN腫瘍中のARタンパク質のウェスタンブロット分析によって決定されたARの発現を示す。図12eは、Boydenチャンバー浸潤アッセイを使用して、WT−TRAMPマウスからの浸潤と比較した、pes−ARKO−TRAMPマウスのPLN腫瘍初代培養細胞からのより高い浸潤を示す。pBabeウイルス発現AR cDNAを経由する機能的ARの付加は、浸潤の抑制を生じる。PLN腫瘍初代培養細胞の純度/オリジナリティーは、パン−CK上皮マーカーの発現によって確証した。データは平均±SDであり、3回の独立した実験の*P<0.05、**P<0.01、および各群においてn=5マウスである。図12fは、pes−ARKO−TRAMP(C57B176/129×TRAMP−FVB、n=10)においては、WT−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB、n=16)と比較した場合に、生存が減少したことを示す。
図12は、前立腺上皮においてのみARを欠くpes−ARKO−TRAMPマウスがより攻撃的かつ浸潤性の転移性腫瘍を発達されることを示す。図12aは、骨盤リンパ節(PLN)腫瘍が、24週齢pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、WT−TRAMPよりも有意に大きいことを示す。図12bは、24週齢pes−ARKO−TRAMPマウスおよびWt TRAMPマウス(各群においてn=7)から単離したPLNの重量を示す。図12cは、pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、wt−TRAMPと比較して(各群においてn=4)、肝臓腫瘍部位の数が増加していたことを示す。図12dは、24週齢WT−TRAMPマウスまたはpes−ARKO−TRAMPマウスのいずれかからのPLN腫瘍中のARタンパク質のウェスタンブロット分析によって決定されたARの発現を示す。図12eは、Boydenチャンバー浸潤アッセイを使用して、WT−TRAMPマウスからの浸潤と比較した、pes−ARKO−TRAMPマウスのPLN腫瘍初代培養細胞からのより高い浸潤を示す。pBabeウイルス発現AR cDNAを経由する機能的ARの付加は、浸潤の抑制を生じる。PLN腫瘍初代培養細胞の純度/オリジナリティーは、パン−CK上皮マーカーの発現によって確証した。データは平均±SDであり、3回の独立した実験の*P<0.05、**P<0.01、および各群においてn=5マウスである。図12fは、pes−ARKO−TRAMP(C57B176/129×TRAMP−FVB、n=10)においては、WT−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB、n=16)と比較した場合に、生存が減少したことを示す。
図13は、ind−ARKO−TRAMPマウスは転移の発症が遅れたことを示す。図13aは、24週におけるind−ARKO−TRAMPマウスを示し、これは、前立腺の上皮と乾湿の両方においてAR発現を有意に減少し、同じ齢のWtの腫瘍と比較して、より少ない攻撃性および転移を伴うより小さな腫瘍を発達したことを示す。そして、群間の転移性腫瘍サイズは以下の順番に従った:pes−ARKO−TRAMP>Wt TRAMP(PIPCありまたはなしで)>ind−ARKO−TRAMP。図13bは、異なる腫瘍の悪性度が、群間の類似のサイズの転移状態を比較することによって実証されたことを示す。約22週において、Wt TRAMPマウスは、1cm直径の腫瘍を発達させ、その多くは、小さな骨盤リンパ節転移を伴う、十分に分化した腫瘍であった。逆に、同様のサイズのpes−ARKO−TRAMP腫瘍は、18週というこれらの初期の齢において、複数の領域において、たとえ腸間膜においてでさえ、はるかに大きなリンパ節を発達させた。しかし、1cm直径のind−ARKO−TRAMP腫瘍は、36週まで遅くに形成したが、精嚢に浸潤し、肝臓に移動した。HE染色は、Wt TRAMP腫瘍が、pes−ARKO−TRAMP腫瘍およびind−ARKO−TRAMP腫瘍よりもはるかにより分化されたことを示した(第2のパネル)。pes−ARKO−TRAMP腫瘍およびind−ARKO−TRAMP腫瘍におけるAR染色は有意に減少したが(第3のパネル)、これらの腫瘍におけるT抗原(T−ag)発現は有意に変化しなかった(最も下のパネル)。
図14は、原発性前立腺腫瘍と比較した、ヒト転移性腫瘍におけるAR発現の損失を示す。図14aは、ARについての陽性の核染色を示す高度原発性腫瘍の領域を示す。図14bは、ARについてのネガティブ染色を示す高度転移性腫瘍の領域を示す。免疫染色、400倍。図14cは、転移性腫瘍に対して原発性腫瘍を比較する、AR発現の要約を示す。どの腫瘍も神経内分泌分化を示さず、すべての腫瘍は、同時に行う前立腺切除の間の生検またはリンパ節切開のいずれかとして、生きている患者から得られた。アンドロゲン非依存性転移性疾患についての選択は行わなかった。治療のためのデータは、リンパ節転移の場合以外は利用可能ではなく、これらはすべて治療されない症例であった。転移部位には、リンパ節(10例)、骨(12例)、肝臓(1例)、肺(2例)、ペニス/尿道(2例)、腸(1例)を含んだ。**P<0.01。
図15は、異なる転移/浸潤関連遺伝子に対するARの影響を示す。図15aは、ウェスタンブロットが、pes−ARKO−TRAMPのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片からのNEPタンパク質の発現の減少を、それぞれ、WT−TRAMPおよびPC3−AR9からのそれらと比較して実証することを示す。PC3−AR9中のNEP−Lucを使用するNEPの転写活性は、AR−siRNA(si−AR)の存在下で減少した。図15bは、pes−ARKO−TRAMPのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片におけるCox−2の発現の増加を、WT−TRAMPおよびPC3−AR9腫瘍異種移植片からのそれらと比較して示す(上図)。PC3−AR9中のCox−2−Lucを使用するCox−2の転写活性は、AR cDNAを有するpBabeウイルスを介して機能的ARの回復後に減少した(下図)。図15cは、pes−ARKO−TARMPマウスおよびPC3−v異種移植片のPLN腫瘍からのウェスタンブロットを使用して、WT−TRAMPおよびPC3−AR9からのそれらと比較した場合のp27タンパク質発現の減少を示す(上図)。ARを用いる,cdk阻害剤p27の安定性の増加(中図)。PC3−v細胞PC3−AR9細胞は、1nM DHTの存在下または非存在下で48時間処理した。次いで、細胞は、示された時間、50μg/ml シクロヘキシミド(CHX)で処理し、50μg細胞溶解物を、抗p27抗体を用いるウェスタンブロットによって試験し(中図)、データの定量化を行った(中下)。図15dは、ARを用いるMMP−9の発現および活性の減少を示す。PLN腫瘍pes−ARKO−TRAMPおよびPC3−V腫瘍異種移植片からのサンプルにおいて、wt−TRAMPおよびPC3−AR9腫瘍異種移植片と比較して、MMP−9は増加した(上図)。PC3−AR9細胞中のMMP−9の酵素アッセイは、1nM DHTがMMP−9のゼラチナーゼ活性を抑制し得、1μM HFがこれを回復し得ることをさらに示す(中上)。MMP−9の活性についてのザイモグラフィーは、10nM TPA(NF−κB活性化因子)を用いる処理後に増加し、1μg/mlパーセノリド(parthenolid)(NF−κB阻害剤)の付加後に減少した(中下)。1nM DHTの存在下でNF−κB−Lucを使用するトランス活性化アッセイは、PC−3(AR)9においてNF−κB活性を抑制する。1μM HFはDHTの効果を回復した(下図)。図15eは、pes−ARKO−TRAMPからのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片のウェスタンブロットアッセイにおいてp−Akt−473抗体を使用してセリン473のリン酸化によって測定した場合に、WT−TRAMPおよびPC3−AR9(左)ならびにPC3−vおよびPC3−AR9に由来する腫瘍細胞(右)と比較して、Akt活性が増加したことを示す。データは、3回の独立した実験の平均±SD、*P< 0.05、**P<0.01であり、各群についてn=3である。(f)比と間質WPMY1細胞における安定なノックダウンAR発現は、間質傍分泌因子発現を有意に変化させた。ウェスタンブロットは、AR−siRNAによって、WPMY1−ARsi細部株においてAR発現がノックダウンされたことを示した(上のパネル)。腫瘍転移に影響を与える間質傍分泌因子のリアルタイムRT−PCR測定は(下のパネル)、TGFβ1、TGFβ2、TGFβ1、SDF−1、およびVEGFの発現の減少を示した。
図15は、異なる転移/浸潤関連遺伝子に対するARの影響を示す。図15aは、ウェスタンブロットが、pes−ARKO−TRAMPのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片からのNEPタンパク質の発現の減少を、それぞれ、WT−TRAMPおよびPC3−AR9からのそれらと比較して実証することを示す。PC3−AR9中のNEP−Lucを使用するNEPの転写活性は、AR−siRNA(si−AR)の存在下で減少した。図15bは、pes−ARKO−TRAMPのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片におけるCox−2の発現の増加を、WT−TRAMPおよびPC3−AR9腫瘍異種移植片からのそれらと比較して示す(上図)。PC3−AR9中のCox−2−Lucを使用するCox−2の転写活性は、AR cDNAを有するpBabeウイルスを介して機能的ARの回復後に減少した(下図)。図15cは、pes−ARKO−TARMPマウスおよびPC3−v異種移植片のPLN腫瘍からのウェスタンブロットを使用して、WT−TRAMPおよびPC3−AR9からのそれらと比較した場合のp27タンパク質発現の減少を示す(上図)。ARを用いる,cdk阻害剤p27の安定性の増加(中図)。PC3−v細胞PC3−AR9細胞は、1nM DHTの存在下または非存在下で48時間処理した。次いで、細胞は、示された時間、50μg/ml シクロヘキシミド(CHX)で処理し、50μg細胞溶解物を、抗p27抗体を用いるウェスタンブロットによって試験し(中図)、データの定量化を行った(中下)。図15dは、ARを用いるMMP−9の発現および活性の減少を示す。PLN腫瘍pes−ARKO−TRAMPおよびPC3−V腫瘍異種移植片からのサンプルにおいて、wt−TRAMPおよびPC3−AR9腫瘍異種移植片と比較して、MMP−9は増加した(上図)。PC3−AR9細胞中のMMP−9の酵素アッセイは、1nM DHTがMMP−9のゼラチナーゼ活性を抑制し得、1μM HFがこれを回復し得ることをさらに示す(中上)。MMP−9の活性についてのザイモグラフィーは、10nM TPA(NF−κB活性化因子)を用いる処理後に増加し、1μg/mlパーセノリド(parthenolid)(NF−κB阻害剤)の付加後に減少した(中下)。1nM DHTの存在下でNF−κB−Lucを使用するトランス活性化アッセイは、PC−3(AR)9においてNF−κB活性を抑制する。1μM HFはDHTの効果を回復した(下図)。図15eは、pes−ARKO−TRAMPからのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片のウェスタンブロットアッセイにおいてp−Akt−473抗体を使用してセリン473のリン酸化によって測定した場合に、WT−TRAMPおよびPC3−AR9(左)ならびにPC3−vおよびPC3−AR9に由来する腫瘍細胞(右)と比較して、Akt活性が増加したことを示す。データは、3回の独立した実験の平均±SD、*P< 0.05、**P<0.01であり、各群についてn=3である。(f)比と間質WPMY1細胞における安定なノックダウンAR発現は、間質傍分泌因子発現を有意に変化させた。ウェスタンブロットは、AR−siRNAによって、WPMY1−ARsi細部株においてAR発現がノックダウンされたことを示した(上のパネル)。腫瘍転移に影響を与える間質傍分泌因子のリアルタイムRT−PCR測定は(下のパネル)、TGFβ1、TGFβ2、TGFβ1、SDF−1、およびVEGFの発現の減少を示した。
図15は、異なる転移/浸潤関連遺伝子に対するARの影響を示す。図15aは、ウェスタンブロットが、pes−ARKO−TRAMPのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片からのNEPタンパク質の発現の減少を、それぞれ、WT−TRAMPおよびPC3−AR9からのそれらと比較して実証することを示す。PC3−AR9中のNEP−Lucを使用するNEPの転写活性は、AR−siRNA(si−AR)の存在下で減少した。図15bは、pes−ARKO−TRAMPのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片におけるCox−2の発現の増加を、WT−TRAMPおよびPC3−AR9腫瘍異種移植片からのそれらと比較して示す(上図)。PC3−AR9中のCox−2−Lucを使用するCox−2の転写活性は、AR cDNAを有するpBabeウイルスを介して機能的ARの回復後に減少した(下図)。図15cは、pes−ARKO−TARMPマウスおよびPC3−v異種移植片のPLN腫瘍からのウェスタンブロットを使用して、WT−TRAMPおよびPC3−AR9からのそれらと比較した場合のp27タンパク質発現の減少を示す(上図)。ARを用いる,cdk阻害剤p27の安定性の増加(中図)。PC3−v細胞PC3−AR9細胞は、1nM DHTの存在下または非存在下で48時間処理した。次いで、細胞は、示された時間、50μg/ml シクロヘキシミド(CHX)で処理し、50μg細胞溶解物を、抗p27抗体を用いるウェスタンブロットによって試験し(中図)、データの定量化を行った(中下)。図15dは、ARを用いるMMP−9の発現および活性の減少を示す。PLN腫瘍pes−ARKO−TRAMPおよびPC3−V腫瘍異種移植片からのサンプルにおいて、wt−TRAMPおよびPC3−AR9腫瘍異種移植片と比較して、MMP−9は増加した(上図)。PC3−AR9細胞中のMMP−9の酵素アッセイは、1nM DHTがMMP−9のゼラチナーゼ活性を抑制し得、1μM HFがこれを回復し得ることをさらに示す(中上)。MMP−9の活性についてのザイモグラフィーは、10nM TPA(NF−κB活性化因子)を用いる処理後に増加し、1μg/mlパーセノリド(parthenolid)(NF−κB阻害剤)の付加後に減少した(中下)。1nM DHTの存在下でNF−κB−Lucを使用するトランス活性化アッセイは、PC−3(AR)9においてNF−κB活性を抑制する。1μM HFはDHTの効果を回復した(下図)。図15eは、pes−ARKO−TRAMPからのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片のウェスタンブロットアッセイにおいてp−Akt−473抗体を使用してセリン473のリン酸化によって測定した場合に、WT−TRAMPおよびPC3−AR9(左)ならびにPC3−vおよびPC3−AR9に由来する腫瘍細胞(右)と比較して、Akt活性が増加したことを示す。データは、3回の独立した実験の平均±SD、*P< 0.05、**P<0.01であり、各群についてn=3である。(f)比と間質WPMY1細胞における安定なノックダウンAR発現は、間質傍分泌因子発現を有意に変化させた。ウェスタンブロットは、AR−siRNAによって、WPMY1−ARsi細部株においてAR発現がノックダウンされたことを示した(上のパネル)。腫瘍転移に影響を与える間質傍分泌因子のリアルタイムRT−PCR測定は(下のパネル)、TGFβ1、TGFβ2、TGFβ1、SDF−1、およびVEGFの発現の減少を示した。
図15は、異なる転移/浸潤関連遺伝子に対するARの影響を示す。図15aは、ウェスタンブロットが、pes−ARKO−TRAMPのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片からのNEPタンパク質の発現の減少を、それぞれ、WT−TRAMPおよびPC3−AR9からのそれらと比較して実証することを示す。PC3−AR9中のNEP−Lucを使用するNEPの転写活性は、AR−siRNA(si−AR)の存在下で減少した。図15bは、pes−ARKO−TRAMPのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片におけるCox−2の発現の増加を、WT−TRAMPおよびPC3−AR9腫瘍異種移植片からのそれらと比較して示す(上図)。PC3−AR9中のCox−2−Lucを使用するCox−2の転写活性は、AR cDNAを有するpBabeウイルスを介して機能的ARの回復後に減少した(下図)。図15cは、pes−ARKO−TARMPマウスおよびPC3−v異種移植片のPLN腫瘍からのウェスタンブロットを使用して、WT−TRAMPおよびPC3−AR9からのそれらと比較した場合のp27タンパク質発現の減少を示す(上図)。ARを用いる,cdk阻害剤p27の安定性の増加(中図)。PC3−v細胞PC3−AR9細胞は、1nM DHTの存在下または非存在下で48時間処理した。次いで、細胞は、示された時間、50μg/ml シクロヘキシミド(CHX)で処理し、50μg細胞溶解物を、抗p27抗体を用いるウェスタンブロットによって試験し(中図)、データの定量化を行った(中下)。図15dは、ARを用いるMMP−9の発現および活性の減少を示す。PLN腫瘍pes−ARKO−TRAMPおよびPC3−V腫瘍異種移植片からのサンプルにおいて、wt−TRAMPおよびPC3−AR9腫瘍異種移植片と比較して、MMP−9は増加した(上図)。PC3−AR9細胞中のMMP−9の酵素アッセイは、1nM DHTがMMP−9のゼラチナーゼ活性を抑制し得、1μM HFがこれを回復し得ることをさらに示す(中上)。MMP−9の活性についてのザイモグラフィーは、10nM TPA(NF−κB活性化因子)を用いる処理後に増加し、1μg/mlパーセノリド(parthenolid)(NF−κB阻害剤)の付加後に減少した(中下)。1nM DHTの存在下でNF−κB−Lucを使用するトランス活性化アッセイは、PC−3(AR)9においてNF−κB活性を抑制する。1μM HFはDHTの効果を回復した(下図)。図15eは、pes−ARKO−TRAMPからのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片のウェスタンブロットアッセイにおいてp−Akt−473抗体を使用してセリン473のリン酸化によって測定した場合に、WT−TRAMPおよびPC3−AR9(左)ならびにPC3−vおよびPC3−AR9に由来する腫瘍細胞(右)と比較して、Akt活性が増加したことを示す。データは、3回の独立した実験の平均±SD、*P< 0.05、**P<0.01であり、各群についてn=3である。(f)比と間質WPMY1細胞における安定なノックダウンAR発現は、間質傍分泌因子発現を有意に変化させた。ウェスタンブロットは、AR−siRNAによって、WPMY1−ARsi細部株においてAR発現がノックダウンされたことを示した(上のパネル)。腫瘍転移に影響を与える間質傍分泌因子のリアルタイムRT−PCR測定は(下のパネル)、TGFβ1、TGFβ2、TGFβ1、SDF−1、およびVEGFの発現の減少を示した。
図15は、異なる転移/浸潤関連遺伝子に対するARの影響を示す。図15aは、ウェスタンブロットが、pes−ARKO−TRAMPのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片からのNEPタンパク質の発現の減少を、それぞれ、WT−TRAMPおよびPC3−AR9からのそれらと比較して実証することを示す。PC3−AR9中のNEP−Lucを使用するNEPの転写活性は、AR−siRNA(si−AR)の存在下で減少した。図15bは、pes−ARKO−TRAMPのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片におけるCox−2の発現の増加を、WT−TRAMPおよびPC3−AR9腫瘍異種移植片からのそれらと比較して示す(上図)。PC3−AR9中のCox−2−Lucを使用するCox−2の転写活性は、AR cDNAを有するpBabeウイルスを介して機能的ARの回復後に減少した(下図)。図15cは、pes−ARKO−TARMPマウスおよびPC3−v異種移植片のPLN腫瘍からのウェスタンブロットを使用して、WT−TRAMPおよびPC3−AR9からのそれらと比較した場合のp27タンパク質発現の減少を示す(上図)。ARを用いる,cdk阻害剤p27の安定性の増加(中図)。PC3−v細胞PC3−AR9細胞は、1nM DHTの存在下または非存在下で48時間処理した。次いで、細胞は、示された時間、50μg/ml シクロヘキシミド(CHX)で処理し、50μg細胞溶解物を、抗p27抗体を用いるウェスタンブロットによって試験し(中図)、データの定量化を行った(中下)。図15dは、ARを用いるMMP−9の発現および活性の減少を示す。PLN腫瘍pes−ARKO−TRAMPおよびPC3−V腫瘍異種移植片からのサンプルにおいて、wt−TRAMPおよびPC3−AR9腫瘍異種移植片と比較して、MMP−9は増加した(上図)。PC3−AR9細胞中のMMP−9の酵素アッセイは、1nM DHTがMMP−9のゼラチナーゼ活性を抑制し得、1μM HFがこれを回復し得ることをさらに示す(中上)。MMP−9の活性についてのザイモグラフィーは、10nM TPA(NF−κB活性化因子)を用いる処理後に増加し、1μg/mlパーセノリド(parthenolid)(NF−κB阻害剤)の付加後に減少した(中下)。1nM DHTの存在下でNF−κB−Lucを使用するトランス活性化アッセイは、PC−3(AR)9においてNF−κB活性を抑制する。1μM HFはDHTの効果を回復した(下図)。図15eは、pes−ARKO−TRAMPからのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片のウェスタンブロットアッセイにおいてp−Akt−473抗体を使用してセリン473のリン酸化によって測定した場合に、WT−TRAMPおよびPC3−AR9(左)ならびにPC3−vおよびPC3−AR9に由来する腫瘍細胞(右)と比較して、Akt活性が増加したことを示す。データは、3回の独立した実験の平均±SD、*P< 0.05、**P<0.01であり、各群についてn=3である。(f)比と間質WPMY1細胞における安定なノックダウンAR発現は、間質傍分泌因子発現を有意に変化させた。ウェスタンブロットは、AR−siRNAによって、WPMY1−ARsi細部株においてAR発現がノックダウンされたことを示した(上のパネル)。腫瘍転移に影響を与える間質傍分泌因子のリアルタイムRT−PCR測定は(下のパネル)、TGFβ1、TGFβ2、TGFβ1、SDF−1、およびVEGFの発現の減少を示した。
図15は、異なる転移/浸潤関連遺伝子に対するARの影響を示す。図15aは、ウェスタンブロットが、pes−ARKO−TRAMPのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片からのNEPタンパク質の発現の減少を、それぞれ、WT−TRAMPおよびPC3−AR9からのそれらと比較して実証することを示す。PC3−AR9中のNEP−Lucを使用するNEPの転写活性は、AR−siRNA(si−AR)の存在下で減少した。図15bは、pes−ARKO−TRAMPのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片におけるCox−2の発現の増加を、WT−TRAMPおよびPC3−AR9腫瘍異種移植片からのそれらと比較して示す(上図)。PC3−AR9中のCox−2−Lucを使用するCox−2の転写活性は、AR cDNAを有するpBabeウイルスを介して機能的ARの回復後に減少した(下図)。図15cは、pes−ARKO−TARMPマウスおよびPC3−v異種移植片のPLN腫瘍からのウェスタンブロットを使用して、WT−TRAMPおよびPC3−AR9からのそれらと比較した場合のp27タンパク質発現の減少を示す(上図)。ARを用いる,cdk阻害剤p27の安定性の増加(中図)。PC3−v細胞PC3−AR9細胞は、1nM DHTの存在下または非存在下で48時間処理した。次いで、細胞は、示された時間、50μg/ml シクロヘキシミド(CHX)で処理し、50μg細胞溶解物を、抗p27抗体を用いるウェスタンブロットによって試験し(中図)、データの定量化を行った(中下)。図15dは、ARを用いるMMP−9の発現および活性の減少を示す。PLN腫瘍pes−ARKO−TRAMPおよびPC3−V腫瘍異種移植片からのサンプルにおいて、wt−TRAMPおよびPC3−AR9腫瘍異種移植片と比較して、MMP−9は増加した(上図)。PC3−AR9細胞中のMMP−9の酵素アッセイは、1nM DHTがMMP−9のゼラチナーゼ活性を抑制し得、1μM HFがこれを回復し得ることをさらに示す(中上)。MMP−9の活性についてのザイモグラフィーは、10nM TPA(NF−κB活性化因子)を用いる処理後に増加し、1μg/mlパーセノリド(parthenolid)(NF−κB阻害剤)の付加後に減少した(中下)。1nM DHTの存在下でNF−κB−Lucを使用するトランス活性化アッセイは、PC−3(AR)9においてNF−κB活性を抑制する。1μM HFはDHTの効果を回復した(下図)。図15eは、pes−ARKO−TRAMPからのPLN腫瘍およびPC3−v異種移植片のウェスタンブロットアッセイにおいてp−Akt−473抗体を使用してセリン473のリン酸化によって測定した場合に、WT−TRAMPおよびPC3−AR9(左)ならびにPC3−vおよびPC3−AR9に由来する腫瘍細胞(右)と比較して、Akt活性が増加したことを示す。データは、3回の独立した実験の平均±SD、*P< 0.05、**P<0.01であり、各群についてn=3である。(f)比と間質WPMY1細胞における安定なノックダウンAR発現は、間質傍分泌因子発現を有意に変化させた。ウェスタンブロットは、AR−siRNAによって、WPMY1−ARsi細部株においてAR発現がノックダウンされたことを示した(上のパネル)。腫瘍転移に影響を与える間質傍分泌因子のリアルタイムRT−PCR測定は(下のパネル)、TGFβ1、TGFβ2、TGFβ1、SDF−1、およびVEGFの発現の減少を示した。
図16は、前立腺癌細胞株PC3におけるノックインARが異種移植片腫瘍増殖を抑制したこと、および前立腺間質細胞株WPMY1におけるノックダウンARもまた、インビボ組織組換えにおけるPC3異種移植片腫瘍生成を抑制したことを示す。図16aは、PC3−AR9細胞が、PC3によって生成されたものよりもより遅く増殖し、かつ前部前立腺においてより小さな腫瘍を生成したことを示す。50μlマトリゲルに懸濁した5×105個のPC3−V細胞およびPC3−AR9細胞は、ヌードマウスの前部前立腺に直接注射した。注射の12週間後、腫瘍を収集し、腫瘍増殖活性を示したKi67は、免疫組織化学によって染色した。図16bは、WPMY1−vと組み合わせたPC3細胞が、インビボでのPC3およびWPMY1−ARsiの組み合わせからの腫瘍よりも、より小さな腫瘍を生成したことを示す。5×105個のWPMY1−vまたはWPMY1ARsi細胞とそれぞれ組み合わせた5×105個のPC3−v細胞またはPC3−AR9細胞を50μlマトリゲルに懸濁し、ヌードマウスの前部前立腺に直接注射した。注射の12週間後、異種移植片を収集および比較した。H&E染色は、PC3+WPMY1−v細胞がPC3−AR9+WPMY1−vからの腫瘍よりも比較的分化が乏しい腫瘍を形成したことを管腔形成によって示す(中央のパネル)。Ki67染色は、PC3+WPMY1−v腫瘍がPC3−AR9+WPMY1−v腫瘍よりも速い増殖速度を有したことを示した(下のパネル)。
図17は、pes−ARKO−TRAMPマウスおよびind−ARKO−TRAMPマウスの生成および確認を示す。図17aは、pes−ARKO−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB)およびind−ARKO−TRAMPマウス(C57BL/6/129×TRAMP−FVB)の交配ストラテジーを示す。図17bは、尾スニップDNAからのマウスの遺伝子型スクリーニングを示す。T−ag(SV40)プライマーは、12週齢のTRAMPマウスを同定するために使用した(上図)。プライマー2〜3およびARエキソン2領域を増幅する選択は、pes−ARKO−TRAMPマウスおよびind−ARKO−TRAMPマウスにおけるFlox/ARを同定するために使用した(中図)。Pb−CreおよびMx−Creに特異的なプライマーは、それぞれ、Pb−CreおよびMx−Cre導入遺伝子マウスを同定するために使用した(下図)。図17cは、ARノックアウトが、AR mRNAにおけるエキソン2の欠失を検出することによって確認されたことを示す。エキソン1およびエキソン3プライマーを使用して、特異的ARKOバンドは、異なる器官からAR mRNAを増幅することによって示された。pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、ARKOバンドは、背外側前立腺(DLP)、腹側前立腺(VP)、および前部前立腺(AP)において示されるが、WT−TRAMPと比較して、精嚢(SV)においては有意ではなかった。ind−ARKO−TRAMPマウスにおいては、ARKOバンドは、DLP、VP、AP、およびSVにおいて示された。
図17は、pes−ARKO−TRAMPマウスおよびind−ARKO−TRAMPマウスの生成および確認を示す。図17aは、pes−ARKO−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB)およびind−ARKO−TRAMPマウス(C57BL/6/129×TRAMP−FVB)の交配ストラテジーを示す。図17bは、尾スニップDNAからのマウスの遺伝子型スクリーニングを示す。T−ag(SV40)プライマーは、12週齢のTRAMPマウスを同定するために使用した(上図)。プライマー2〜3およびARエキソン2領域を増幅する選択は、pes−ARKO−TRAMPマウスおよびind−ARKO−TRAMPマウスにおけるFlox/ARを同定するために使用した(中図)。Pb−CreおよびMx−Creに特異的なプライマーは、それぞれ、Pb−CreおよびMx−Cre導入遺伝子マウスを同定するために使用した(下図)。図17cは、ARノックアウトが、AR mRNAにおけるエキソン2の欠失を検出することによって確認されたことを示す。エキソン1およびエキソン3プライマーを使用して、特異的ARKOバンドは、異なる器官からAR mRNAを増幅することによって示された。pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、ARKOバンドは、背外側前立腺(DLP)、腹側前立腺(VP)、および前部前立腺(AP)において示されるが、WT−TRAMPと比較して、精嚢(SV)においては有意ではなかった。ind−ARKO−TRAMPマウスにおいては、ARKOバンドは、DLP、VP、AP、およびSVにおいて示された。
図18は、pes−ARKO−TRAMPマウスおよびind−ARKO−TRAMPマウスにおけるAR発現を示す。図18aは、間質から上皮を分離するためのレーザーキャプチャーマイクロダイセクションの使用を示す。腹側前立腺上皮において発現されるARエキソン2 mRNAは、リアルタイムRT−PCRによって増幅した。pes−ARKO−TRAMPマウスは、6週目からAR mRNA発現を喪失し(25%)、12週目には徐々に約50%に到達し、16週目にはほぼ消失した。
図18は、pes−ARKO−TRAMPマウスおよびind−ARKO−TRAMPマウスにおけるAR発現を示す。図18bは、IHC AR(C−19)染色が、腹側前立腺上皮(基底細胞および管腔細胞を含む)においてARタンパク質が失われたが16週齢pes−ARKO−TRAMPマウスの間質においては失われなかったことを、Wt TRAMPマウスと比較して示した。
図18は、pes−ARKO−TRAMPマウスおよびind−ARKO−TRAMPマウスにおけるAR発現を示す。図18cは、ARが上皮においてのみノックアウトされ、16週齢pes−ARKO−TRAMPマウスの腹側前立腺における間質中ではノックアウトされていなかったことを、間質から上皮を分離するLCM後のARエキソン2のリアルタイムRT−PCRを使用して示す。ARノックアウトは、ARエキソン2 mRNAの相対的発現レベルを検出するためにリアルタイムRT−PCRを使用することによってさまざまな程度で異なる器官において誘導した。
図18は、pes−ARKO−TRAMPマウスおよびind−ARKO−TRAMPマウスにおけるAR発現を示す。図18dは、IHC AR染色が、16週齢ind−ARKO−TRAMPマウスの腹側前立腺上皮および間質において、Wt TRAMPマウスと比較して失われたことを示す。
図18は、pes−ARKO−TRAMPマウスおよびind−ARKO−TRAMPマウスにおけるAR発現を示す。図18fは、16週齢ind−ARKO−TRAMPマウスの腹側前立腺の上皮と間質の両方においてARが部分的にノックアウトされたことを、間質から上皮を分離するLCM後のARエキソン2のリアルタイムRT−PCRを使用して示す。
図19は、ARKOが前立腺腫瘍の生殖器全体の外見の変化および細胞集団の変化をもたらすことを示す。図19aは、生殖器の一般的全体的な外見の変化が、16週齢pes−ARKO−TRAMPマウス、ind−ARKO−TRAMPマウス、去勢したTRAMPマウス、および Wt TRAMPマウスの間で観察されたことを示す。pes−ARKO−TRAMPマウスは、Wt TRAMPマウスと比較して、前立腺が拡大したが、他の生殖器官は変化がなかった。ind−ARKO−TRAMPおよび去勢したTRAMPは、12週目で、前立腺の種々の葉、精嚢、および精巣を含むすべての生殖器官のサイズが収縮した。
図19は、ARKOが前立腺腫瘍の生殖器全体の外見の変化および細胞集団の変化をもたらすことを示す。図19bは、血清テストステロンレベルが、12週(PIPC注射または去勢前)、16週、20週、および24週で連続して検出されたことを示す。血清Tレベルは、pes−ARKO−TRAMPマウスでは変化しないままであり、ind−ARKO−TRAMPマウスおよび去勢したTRAMPマウスにおいては有意に減少した。
図19は、ARKOが前立腺腫瘍の生殖器全体の外見の変化および細胞集団の変化をもたらすことを示す。図19cは、二重免疫蛍光染色CK5(緑色)およびCK8(赤色)腹側前立腺腫瘍によって、pes−ARKO−TRAMPマウス、ind−ARKO−TRAMPマウス、去勢したTRAMPマウス、および去勢したpes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、Wt TRAMP腫瘍と比較して、より多くの中間体細胞様集団が観察されたことを示す。
図19は、ARKOが前立腺腫瘍の生殖器全体の外見の変化および細胞集団の変化をもたらすことを示す。図19dは、pes−ARKO−TRAMP、ind−ARKO−TRAMP、去勢したTRAMP、および去勢したpes−ARKO−TRAMPの腫瘍が、高レベルのCD44細胞マーカーを発現したことを示す。
図20は、上皮腫瘍の増殖におけるARのネガティブな役割が、上皮−間質相互作用を通して上皮増殖をポジティブに刺激するAR間質機能によって支配されたことを示す。図20aは、16週および20週のpes−ARKO−TRAMPマウスにおける前立腺の異なる葉の全体の外見およびH&E染色が、Wt TRAMPマウスよりも大きな腫瘍を生じたのに対して、ind−ARKO−TRAMPマウスおよび去勢したTRAMPマウスは、腫瘍を生じなかったか、またはそれらの同腹仔よりもはるかに小さな腫瘍を生じたかのいずれかであったことを示す。
図20は、上皮腫瘍の増殖におけるARのネガティブな役割が、上皮−間質相互作用を通して上皮増殖をポジティブに刺激するAR間質機能によって支配されたことを示す。図20bは、マウスが、16週、20週、および24週の異なる時点で屠殺され、腫瘍重量の違いが測定されたことを示す。
図20は、上皮腫瘍の増殖におけるARのネガティブな役割が、上皮−間質相互作用を通して上皮増殖をポジティブに刺激するAR間質機能によって支配されたことを示す。図20cは、腫瘍増殖速度がBrdU取り込みによって検出されたことを示す。屠殺の24時間前に、マウスに、6時間毎にBrdUを腹腔内注射した。パラフィン固定組織切片を、特別なBrdU検出キットによって染色した。
図20は、上皮腫瘍の増殖におけるARのネガティブな役割が、上皮−間質相互作用を通して上皮増殖をポジティブに刺激するAR間質機能によって支配されたことを示す。図20dは、Ki67(緑色)およびCK5(赤色)の二重免疫蛍光染色が、pes−ARKO−TRAMPマウスにおけるCK5陽性細胞中での増殖を位置付けしたことを示す。ind−ARKO−TRAMPおよび去勢したTRAMPもまた、高い割合のCK5陽性細胞を得たが、それらの前立腺における増殖はなお低かった。
図20は、上皮腫瘍の増殖におけるARのネガティブな役割が、上皮−間質相互作用を通して上皮増殖をポジティブに刺激するAR間質機能によって支配されたことを示す。図20eは、TUNELアッセイを使用して、pes−ARKO−TRAMP、ind−ARKO−TRAMP、および去勢したTRAMPにおけるアポトーシスシグナルが、Wt TRAMPよりも高かったことを示す。
図20は、上皮腫瘍の増殖におけるARのネガティブな役割が、上皮−間質相互作用を通して上皮増殖をポジティブに刺激するAR間質機能によって支配されたことを示す。図20fは、Wt TRAMPマウス、ind−ARKO−TRAMPマウス、pes−ARKO−TRAMPマウス、および去勢したTRAMPマウスの間の寿命の違いが統計学的に有意であったことを示す。
図21は、前立腺上皮におけるAR抑制因子の役割に関与するメカニズムを示す。図21aは、TGFβ1、TGFβ2、TβR−II、FGF2、FGF7、FGF10、FGF−R1、EGF、EGF−R、SDF1、CXCR4、およびVEGFの相対的発現レベルが、リアルタイムRT−PCRによって、WT TRAMPおよびpes− ARKO−TRAMPの16週腹側前立腺において検出されたことを示す。
図21は、前立腺上皮におけるAR抑制因子の役割に関与するメカニズムを示す。図21bは、レーザーキャプチャーマイクロダイセクションによって分離された、16週腹側前立腺上皮および間質におけるTGFβ1、TGFβ2、およびTβR−IIの相対的発現レベルが、リアルタイムRT−PCRによって検出されたことを示す。
図21は、前立腺上皮におけるAR抑制因子の役割に関与するメカニズムを示す。図21cは、DHT処理あり対DHT処理なしのLNCaP細胞、CWR22R−AR+/+対CWR22R−AR+/−におけるTGFβ1、TGFβ2、およびTβR−IIの相対的発現レベルをリアルタイムRT−PCRによって検出したことを示す。
図21は、前立腺上皮におけるAR抑制因子の役割に関与するメカニズムを示す。図21dは、16週腹側前立腺および20週前立腺腫瘍におけるTGFβ1、TβR−II、およびホスホSmad2/3タンパク質が、ウェスタンブロッティングおよびIHC染色によって検出されたことを示す。TGFβ1およびTβR−IIタンパク質レベルの上昇と一貫して、ホスホSmad2/3タンパク質は、16週および20週のpes−ARKO−TRAMPサンプルにおいて細胞質中で増加した(下のパネル)。
図21は、前立腺上皮におけるAR抑制因子の役割に関与するメカニズムを示す。図21eは、TGFβシグナル伝達がクロストークするERK1/2、JNK、およびp38を含むMAPKシグナル伝達経路が、pes−ARKO−TRAMP 16週腹側前立腺および20週前立腺腫瘍において増強されたことを示す。
図21は、前立腺上皮におけるAR抑制因子の役割に関与するメカニズムを示す。図21fは、pes−ARKO−TRAMPマウスの16週腹側前立腺および20週前立腺腫瘍において、高レベルのホスホ−Akt(W.B.とIHCの両方によって示された)およびホスホ−CREBの理由を説明する、比較的高いレベルのEGF−R、FGF−R1、およびCXCR4が観察されたことを示す。
図21は、前立腺上皮におけるAR抑制因子の役割に関与するメカニズムを示す。図21gは、pes−ARKO−TRAMP前立腺における過剰活性化されたMAPKシグナル伝達ならびにホスホ−Aktおよびホスホ−CREBの上昇が、それらの同腹仔と比較して、低レベルのp16およびp21、ならびに高レベルのサイクリンD1を生じることを示す。
図22は、前立腺間質におけるAR刺激因子の役割に関与するメカニズムを示す。図22aは、ウェスタンブロットおよびリアルタイムRT−PCRがARはWPMY1−ARsi細胞中でノックダウンされていたことを示したことを示す。
図22は、前立腺間質におけるAR刺激因子の役割に関与するメカニズムを示す。図22bは、リアルタイムRT−PCRが、間質傍分泌因子、FGF2、FGF7およびFGF1、FGF2、FGF7、およびFGF10の発現の相対的発現レベルが、ind−ARKO−TRAMPマウスのWPMY1−ARsi細胞および16週腹側前立腺において、それぞれ、WPMY 1−v細胞および16週Wt TRAMPサンプルと比較して低かったことを示す。
図22は、前立腺間質におけるAR刺激因子の役割に関与するメカニズムを示す。図22cは、ind−ARKO−TRAMPおよびWPMY1−ARsi細胞の16週腹側前立腺において、16週Wt TRAMPサンプルおよびWPMY 1−v細胞と比較して、より高い発現レベルのINHBAおよびBMP4が観察されたことを示す。TGFβ1もまた、ind−ARKO−TRAMPマウスにおいて上昇した。
図22は、前立腺間質におけるAR刺激因子の役割に関与するメカニズムを示す。図22dは、WT TRAMPマウスの発現レベルと比較して、比較的低い発現レベルのHB−EGF、IGF1、およびSDF1が、ind−AEXO−TRAMPマウスの16週腹側前立腺において見出され、これは、WPMY1−ARsi細胞におけるより低い発現レベルと同様に確認されたことを示す。
詳細な説明
本発明の化合物、組成物、物品、デバイス、および/または方法が開示および記載される前に、これらは、他に明示されない限り、特定の合成方法もしくは特定の組換えバイオテクノロジー方法、または他に明示されない限り、特定の試薬に限定されず、当然、これ自体が変更され得ることが理解されるべきである。本明細書で使用される命名法は、特定の実施形態を記載する目的のみのためであり、限定を意図しないこともまた理解されるべきである。
本発明の化合物、組成物、物品、デバイス、および/または方法が開示および記載される前に、これらは、他に明示されない限り、特定の合成方法もしくは特定の組換えバイオテクノロジー方法、または他に明示されない限り、特定の試薬に限定されず、当然、これ自体が変更され得ることが理解されるべきである。本明細書で使用される命名法は、特定の実施形態を記載する目的のみのためであり、限定を意図しないこともまた理解されるべきである。
A.定義
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「1つの(a)(an)」および「その(the)」は、文脈が明確に他を指示しない限り、複数形の言及を含む。従って、例えば、「薬学的キャリア」との言及は、2種以上のこのようなキャリアの混合物などを含む。
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「1つの(a)(an)」および「その(the)」は、文脈が明確に他を指示しない限り、複数形の言及を含む。従って、例えば、「薬学的キャリア」との言及は、2種以上のこのようなキャリアの混合物などを含む。
範囲は、本明細書では、「約」1つの特定の値から、「約」別の特定の値までとして表現することができる。このような範囲が表現される場合、別の実施形態は、1つの特定の値から、および/または他の特定の値までを含む。同様に、先行詞「約」の使用によって、値が近似値として表現される場合、特定の値が別の実施形態を形成することが理解されるべきである。範囲の各々の終点は、他の終点と関連することと、他の終点とは独立することの両方で意味があることがさらに理解されるべきである。本明細書に開示される多くの値が存在すること、および各値は、その値それ自体に加えて、「約」その特定の値としてもまた本明細書に開示されることもまた理解されるべきである。例えば、値「10」が開示されるならば、「約10」もまた開示される。その値「以下」である値が開示される場合、当業者によって好適に理解されるように、「その値以上」およびそれらの値の間の可能な範囲もまた開示されることもまた理解されるべきである。例えば、値「10」が開示されるならば、「10以下」ならびに「10以上」もまた開示される。本願を通して、データは多数の異なる形式で提供されること、およびこのデータは、終点および出発点、ならびにデータの点の任意の組み合わせの範囲を表すこともまた理解されるべきである。例えば、特定のデータ点「10」および特定のデータ点「15」が開示されるならば、10および15よりも大きい、10および15以上、10および15未満、10および15以下、ならびに10および15に等しいが、10と15の間と同様に開示されると見なされることが理解されるべきである。2つの特定の単位の間の各単位もまた開示されることもまた理解されるべきである。例えば、10および15が開示されるならば、11、12、13、および14もまた開示される。
本明細書および以下に続く特許請求の範囲において、以下の意味を有するとして定義される多数の用語に対して参照がなされる。
「選択的な」または「選択的に」は、引き続いて記載される事象または状況が存在してもよくまたは存在しなくてもよいこと、およびその記載が、その事象または状況が存在する場合および存在しない場合を含むことを意味する。
「プライマー」は、酵素的操作が起こり得るように、ある種の酵素的操作を補助することが可能であり、かつ標的核酸とハイブリダイズし得るプローブのサブセットである。プライマーは、酵素的操作と干渉しない、当該分野において利用可能であるヌクレオチドまたはヌクレオチド誘導体もしくは類似体の任意の組み合わせから作製できる。
「プローブ」は、例えば、ハイブリダイゼーションを通して、典型的には、配列特異的な様式で、標的核酸と相互作用可能である分子である。核酸のハイブリダイゼーションは、当該分野において十分に理解されており、本明細書に議論される。典型的には、プローブは、当該分野において利用可能であるヌクレオチドまたはヌクレオチド誘導体もしくは類似体の任意の組み合わせから作製できる。
本願を通して、種々の刊行物が引用される。これらの刊行物の開示は、それが属する技術分野の状態をより完全に説明するために、参照によりそれらの全体が本願に組み込まれる。開示される引用文献はまた、その参照が依存する文章中に議論されている、それらに含まれる構成要素のために、個々におよび具体的に参照により組み込まれる。
B.アンドロゲン受容体
アンドロゲン受容体は、ステロイドホルモン受容体のスーパーファミリーであり、1988年に最初にサブクローニングされた(Chang,1988)。これは、N末端トランス活性化ドメイン、中心DNA結合ドメイン(DBD)、およびC末端リガンド結合ドメイン(LBD)を含む(Umesono,1995)。ホモダイマーを形成すること、ならびにリガンドおよびコレギュレーターを取り入れることにより、アンドロゲン受容体は、多数の標的遺伝子と相互作用し、その転写を調節する(Ing,1992;Schulman,1995;Beatp,1996;Yeh,1996;Glass,1997、Shibata,1997)。アンドロゲンはアンドロゲン受容体の最も強いリガンドである。しかし、これは唯一のリガンドではない。エストラジオールは、アンドロゲン受容体との相互作用を通して、アンドロゲン受容体トランス活性化を活性化することが見出されている(Yeh,1998)。また、アンドロゲンおよびアンドロゲン受容体は、雄性個体中でのみ作用するのではない。卵胞形成、骨代謝、および脳機能の維持を含む、雌性個体の生理学的プロセスにおいてもまた、アンドロゲンおよびアンドロゲン受容体(AR)が重要な役割を果たしている可能性があることを示す証拠が増加しつつある(Miller,2001)。
アンドロゲン受容体は、ステロイドホルモン受容体のスーパーファミリーであり、1988年に最初にサブクローニングされた(Chang,1988)。これは、N末端トランス活性化ドメイン、中心DNA結合ドメイン(DBD)、およびC末端リガンド結合ドメイン(LBD)を含む(Umesono,1995)。ホモダイマーを形成すること、ならびにリガンドおよびコレギュレーターを取り入れることにより、アンドロゲン受容体は、多数の標的遺伝子と相互作用し、その転写を調節する(Ing,1992;Schulman,1995;Beatp,1996;Yeh,1996;Glass,1997、Shibata,1997)。アンドロゲンはアンドロゲン受容体の最も強いリガンドである。しかし、これは唯一のリガンドではない。エストラジオールは、アンドロゲン受容体との相互作用を通して、アンドロゲン受容体トランス活性化を活性化することが見出されている(Yeh,1998)。また、アンドロゲンおよびアンドロゲン受容体は、雄性個体中でのみ作用するのではない。卵胞形成、骨代謝、および脳機能の維持を含む、雌性個体の生理学的プロセスにおいてもまた、アンドロゲンおよびアンドロゲン受容体(AR)が重要な役割を果たしている可能性があることを示す証拠が増加しつつある(Miller,2001)。
アンドロゲンは、卵巣中で最も目立つステロイドホルモンである(Risch HA,1998)。後期卵胞期におけるテストステロンおよびエストラジオールの濃度は、それらのピークにおいて、それぞれ、0.06〜0.10mg/日および0.04〜0.08mg/日である(Risch HA,1998)。閉経後の女性の卵巣静脈におけるアンドロゲン対エストロゲンの比率は、15対1である(Risch,1998;Doldi N,1998)。アンドロゲン受容体は、卵巣の顆粒膜細胞の中で主として発現される(Hiller SG,1992;Hild−Petito S,1991)。卵巣アンドロゲンの過剰産生によって、多嚢胞卵巣症候群の女性は、小さな胞状卵胞の数の増加で特徴付けられるが、胞状卵胞卵胞発生を停止する卵巣機能障害に苦しめられている(Kase,1963;Futterweit W,1986;Pache TD,1991;Spinder T,1989;Spinder T,1989;Hughesdon PE,1982)。この徴候は、ARが初期の卵胞形成において役割を果たし得るが、後期の卵胞形成において阻害効果に転換することを示唆してきた。動物において行われた最近の研究はこの仮説を支持してきた(Harlow CR,1988;Hilllier S,1988;Weil S,1998; Vendola K,1998;Weil S,1999;Vendola K,1999)。アカゲザルにおけるジヒドロキシテストステロン(DHT)の投与は、一次卵胞、前胞状卵胞、および小さな胞状卵胞の数を増加した。DHTはテストステロンの代謝物であり、芳香化できないので、この結果は、増殖効果がAR系を通してであったことを示唆した(Vendola K,1999)。
C.癌を治療する方法
当該分野において現在使用されているアンドロゲン除去療法は、無差別に間質ARと拮抗して増殖を妨害し、そうすることによって前立腺恒常性における上皮ARの役割を無視しているという概念が、本明細書に開示される。上皮ARは、前立腺腫瘍の上皮増殖ならびに浸潤性および転移の潜在性を抑制するための抑制因子として作用する。アンドロゲン除去療法を通しての上皮ARの損失はARの損失を生じ、従って、浸潤性および転移の潜在性を増強する。加えて、上皮ARの損失は有糸分裂誘発を刺激する。これは、間質組織に対するアンドロゲン除去療法の確立された効果とは対照的である。
当該分野において現在使用されているアンドロゲン除去療法は、無差別に間質ARと拮抗して増殖を妨害し、そうすることによって前立腺恒常性における上皮ARの役割を無視しているという概念が、本明細書に開示される。上皮ARは、前立腺腫瘍の上皮増殖ならびに浸潤性および転移の潜在性を抑制するための抑制因子として作用する。アンドロゲン除去療法を通しての上皮ARの損失はARの損失を生じ、従って、浸潤性および転移の潜在性を増強する。加えて、上皮ARの損失は有糸分裂誘発を刺激する。これは、間質組織に対するアンドロゲン除去療法の確立された効果とは対照的である。
それゆえに、標的化されたアンドロゲンまたは抗アンドロゲン療法を通して、選択的に、細胞増殖を阻害し、または癌を治療する方法が本明細書に開示される。開示される方法は、ARによって促進される上皮抑制を促進可能であることが理解され、これは本発明において意図される。従って、例えば、上皮細胞に指向されるARを被験体に投与する工程を包含する、被験体における細胞増殖を阻害する方法が本明細書に開示される。上皮細胞に指向されるアンドロゲンを被験体に投与する工程を包含する、被験体における細胞増殖を阻害する方法もまた開示される。上皮細胞に指向されるアンドロゲンを被験体に投与する工程を包含する、被験体における癌を治療する方法もまた開示される。
細胞増殖に対する上皮ARの抑制効果の阻害を妨害するための1つの方法は、間質細胞に特異的に指向される抗アンドロゲン療法の標的化された適用を通してであることがさらに理解される。従って、間質細胞に指向される抗アンドロゲンまたは抗アンドロゲン受容体を投与する工程を包含する、被験体における癌を治療し、または細胞増殖を阻害する方法が本明細書に開示される。
「阻害する」「阻害すること」および「阻害」は、活性、応答、状態、疾患、または他の生物学的パラメーターを減少させることを意味する。これは、活性、応答、状態、または疾患の完全な除去を含み得るがこれに限定されない。これは、例えば、天然または対照レベルと比較して、活性、応答、状態、または疾患の10%減少もまた含み得る。従って、減少は、天然または対照レベルと比較して、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、またはその間の任意の減少量であり得る。
「治療」「治療する」または「治療すること」は、疾患または状態の効果を減少する方法を意味する。治療とは、徴候だけではなく、疾患または状態それ自体を減少する方法をもまたいうことができる。治療は、天然レベルからの任意の減少であり得、疾患、状態、または疾患もしくは状態の徴候の完全な除去であり得るがこれに限定されない。それゆえに、開示される方法において、「治療」は、確立された疾患の重篤度または疾患の進行の10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、または100%の減少をいうことができる。例えば、前立腺癌の効果を減少させるための開示される方法は、同じ被験体または対照被験体における天然レベルと比較した場合に、疾患を有する被験体において疾患の1つ以上の徴候の10%減少が存在する場合に、治療であると見なされる。従って、減少は、天然または対照レベルと比較して、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、またはその間の任意の減少量であり得る。「治療」は必ずしも疾患または状態の治癒をいう必要はないが、疾患または状態の見通しの改善をいうことが理解され、本発明で意図されるべきである。
「減少」は、ARなどの組成物または化合物のより少ない量を生じる任意の量をいうことができる。従って、「減少」は、活性の減少をいうことができる。物質もまた、その物質を伴う遺伝子産物の遺伝的出力が、その物質を伴わない遺伝子産物の出力と比較して少ない場合に、遺伝子の遺伝的出力を減少することが理解される。また、例えば、減少は、徴候が以前に観察されたよりも少なくなるような、障害の徴候の変化であり得る。
「増加」は、対照と比較したARなどの、大量の組成物または化合物を生じる任意の変化をいうことができる。従って、例えば、ARの量の増加は、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、または100%の増加を含み得るがこれに限定されない。
アンドロゲンまたはアンドロゲン受容体は直接投与することができ、またはベクター中に含有できることが理解され、本発明で意図される。ベクターは上皮細胞に直接的に標的化でき、またはベクター上にコードされるアンドロゲン遺伝子もしくはアンドロゲン受容体遺伝子は、組織特異的プロモーターに作動可能に結合できることもまた理解される。それゆえに、アンドロゲンまたはアンドロゲン受容体を含み、このアンドロゲンまたはアンドロゲン受容体が、プロバシンなどの上皮組織特異的プロモーターに作動可能に結合されているベクターが本明細書に開示される。従って、上皮組織特異的プロモーターが前立腺上皮組織であり得ることが本発明で意図される。ベクターそれ自体が、組織特異的部位に標的化でき、アンドロゲン遺伝子および/またはアンドロゲン受容体遺伝子がその天然プロモーターに作動可能に結合されていることもまた、本発明で意図される。従って、アンドロゲンまたはアンドロゲン受容体を含むベクターを被験体に投与する工程を包含する、被験体における細胞増殖を阻害し、または癌を治療する方法が本明細書に開示される。ベクターが上皮組織に標的化される、アンドロゲンまたはアンドロゲン受容体を含むベクターを被験体に投与する工程を包含する、被験体における細胞増殖を阻害し、または癌を治療する方法もまた開示される。アンドロゲンまたはアンドロゲン受容体が組織特異的プロモーターに作動可能に結合されている、アンドロゲンまたはアンドロゲン受容体を含むベクターを被験体に投与する工程を包含する、被験体における細胞増殖を阻害し、または癌を治療する方法もまた開示される。
上皮細胞におけるAR促進性抑制のアンドロゲン促進が、癌などの調節されない細胞増殖を阻害できることが理解される。間質組織を標的とする抗アンドロゲン療法もまた、癌などの調節されない参謀増殖を阻害することもまた理解される。抗アンドロゲン薬剤が間質細胞におけるアンドロゲンおよびアンドロゲン受容体の相互作用を阻害し、この抗アンドロゲン薬剤が上皮細胞におけるアンドロゲンおよびアンドロゲン受容体の相互作用を阻害しない、抗アンドロゲン薬剤を被験体に投与する工程を包含する、癌を治療する方法が、本明細書に開示される。このような薬剤は、アンドロゲンおよびアンドロゲン受容体の相互作用を阻害する任意の組成物であり得ることが理解される。従って、例えば、この薬剤は、siRNA、小分子、抗体、または非機能的アンドロゲン受容体もしくはアンドロゲンを含み得る。従って、例えば、間質組織に標的化される抗アンドロゲンもしくは抗アンドロゲン受容体抗体融合タンパク質、またはベクターを介して間質細胞に送達される抗アンドロゲンもしくは抗アンドロゲン受容体抗体もしくはsiRNAである薬剤が本明細書に開示される。従って、抗アンドロゲンもしくは抗アンドロゲン受容体薬剤、siRNA、または抗体を含むベクターを被験体に投与する工程を包含する、被験体における細胞増殖を阻害し、または癌を治療する方法が本明細書に開示される。ベクターが間質組織に標的化される、抗アンドロゲンまたはは抗アンドロゲン受容体を含むベクターを被験体に投与する工程を包含する、被験体における細胞増殖を阻害し、または癌を治療する方法もまた開示される。アンドロゲンまたはアンドロゲン受容体が組織特異的プロモーターに作動可能に結合されている、抗アンドロゲンまたはは抗アンドロゲン受容体を含むベクターを被験体に投与する工程を包含する、被験体における細胞増殖を阻害し、または癌を治療する方法もまた開示される。
上皮組織に指向される開示される治療は、間質組織に指向される治療と組み合わせ可能であることが理解され、本発明で意図される。治療は、疾患の進行が指示するのに応じて、同時にまたは連続して投与できることがさらに理解される。当業者は、上皮組織にアンドロゲン療法を投与するか、または間質組織に抗アンドロゲン療法を投与するかを決定できることが理解される。例えば、当業者は、疾患の進行の初期の上皮組織または間質組織のいずれかを標的としない、アンドロゲン療法を投与することができる。
開示される組成物は、癌などの制御できない細胞増殖が起こる任意の疾患を治療するために使用できる。異なる型の癌の非限定的な例は以下である:リンパ腫、B細胞リンパ腫、T細胞リンパ腫、菌状息肉腫、ホジキン病、骨髄性白血病、膀胱癌、脳腫瘍、神経系の癌、頭頸部癌、頭頸部の扁平上皮癌、腎臓癌(kidney cancer)、小細胞肺癌および非小細胞肺癌などの肺癌(lung cancer)、神経芽細胞腫/膠芽細胞腫、卵巣癌、膵臓癌、前立腺癌、皮膚癌、肝臓癌、黒色腫、口、喉、咽頭、および肺の扁平上皮癌、結腸癌、子宮頸癌、子宮頸癌腫、乳癌、および上皮癌、腎癌(renal cancer)、泌尿生殖器癌、肺癌(pulmonary cancer)、食道癌、頭頸部癌腫、大腸癌、造血細胞癌;精巣癌;結腸および直腸癌、前立腺癌、または膵臓癌。開示される治療は、任意の既知の癌を治療するために使用できることもまた理解される。従って、例えば、開示される治療は、前立腺癌を治療するために使用できることが理解される。
本明細書に開示される化合物は、子宮頸部および肛門の異形成、他の異形成、重篤な異形成、過形成、異型過形成、および新生物形成などの治療のためにもまた使用されてもよい。
アンドロゲン、アンドロゲン受容体相互作用、またはアンドロゲン受容体関連タンパク質(ARA)を伴うARを調節する組織特異的薬剤が、癌を治療するため、または調節されない細胞増殖を阻害するために使用できることが本発明で意図される。従って、例えば、間質においてARまたはAR−ARAとのアンドロゲンの相互作用を阻害する薬剤は、癌を治療するために使用できる。また、例えば、上皮においてARまたはAR−ARAとのアンドロゲンの相互作用を促進する薬剤は、癌を治療するために使用できる。前立腺細胞に薬剤を投与する工程、および細胞上での上皮アンドロゲン受容体のレベルをモニタリングする工程を包含し、対照と比較した上皮アンドロゲン受容体の増加が、前立腺成長を阻害する薬剤であることを示す、前立腺成長を阻害する薬剤をスクリーニングする方法が本明細書に開示される。前立腺細胞に薬剤を投与する工程、および細胞上での上皮アンドロゲン受容体のレベルをモニタリングする工程を包含し、対照と比較した上皮アンドロゲン受容体の増加が、前立腺成長を阻害する薬剤であることを示す、アンドロゲン依存性腫瘍増殖を阻害する薬剤をスクリーニングする方法もまた開示される。このような薬剤は、エキソビボ方法を使用してもまたスクリーニングできることが理解される。従って、例えば、被験体から組織サンプルを入手する工程、組織サンプルに薬剤を投与する工程、および細胞上での上皮アンドロゲン受容体のレベルをモニタリングする工程を包含し、対照と比較した上皮アンドロゲン受容体の増加が、前立腺成長を阻害する薬剤であることを示す、前立腺成長を阻害する薬剤をスクリーニングする方法が開示される。
「組織サンプルを入手する」または「組織サンプルの入手」は、被験体からの組織のサンプルを収集すること、または被験体において組織を測定することを意味する。組織サンプルは、浸潤性技術および非浸潤性技術を含む、当該分野で公知である任意の手段によって入手できることが理解され、本発明で意図される。測定の方法は、直接的または間接的であり得ることもまた理解される。組織サンプルを入手または測定する方法の例には、組織生検、組織洗浄液、吸引、組織スワブ、脊椎穿刺、磁気共鳴画像化(MRI)、コンピュータ断層(CT)スキャン、ポジトロン放出断層撮影法(PET)スキャン、およびX腺(造影剤を用いるかまたは用いない)が含まれ得るがこれらに限定されない。
D.組成物
開示される組成物を調製するために使用される成分、ならびに本明細書に開示される方法の中で使用される組成物それ自体が開示される。これらおよびその他の物質は本明細書に開示され、これらの物質の組み合わせ、サブセット、相互作用、群などが開示される場合、これらの化合物の各々の種々の個別および集合的な組み合わせおよび順列の特定の参照は明確に開示されないかもしれないが、各々が本明細書で具体的に意図されかつ記載されることが理解される。例えば、特定のARが開示および議論され、ならびにARを含む多数の分子に作ることができる多数の改変が議論される場合、反対のことが具体的に示されない限り、ARおよび可能な修飾の各々のおよびすべての組み合わせおよび順列が具体的に意図される。従って、分子A、B、およびCのクラスが開示され、ならびに分子D、E、およびFのクラス、ならびに組み合わせ分子の例、A−Dが開示されるならば、たとえ個別に引用されないとしても、各々は個別にかつ集合的に組み合わせを意味することが意図され、A−E、A−F、B−D、B−E、B−F、C−D、C−E、およびC−Fが開示されると意図される。同様に、これらの任意のサブセットまたは組み合わせもまた開示される。従って、例えば、A−E、B−F、およびC−Eのサブグループは開示されると見なされる。この概念は、開示される組成物を作製および使用する方法における工程を含むがこれらに限定されない、本願のすべての局面に適用される。従って、実施できる種々のさらなる工程が存在する場合、これらのさらなる工程の各々は、開示される方法の任意の特定の実施形態または実施形態の組み合わせを用いて実施できることが理解される。
開示される組成物を調製するために使用される成分、ならびに本明細書に開示される方法の中で使用される組成物それ自体が開示される。これらおよびその他の物質は本明細書に開示され、これらの物質の組み合わせ、サブセット、相互作用、群などが開示される場合、これらの化合物の各々の種々の個別および集合的な組み合わせおよび順列の特定の参照は明確に開示されないかもしれないが、各々が本明細書で具体的に意図されかつ記載されることが理解される。例えば、特定のARが開示および議論され、ならびにARを含む多数の分子に作ることができる多数の改変が議論される場合、反対のことが具体的に示されない限り、ARおよび可能な修飾の各々のおよびすべての組み合わせおよび順列が具体的に意図される。従って、分子A、B、およびCのクラスが開示され、ならびに分子D、E、およびFのクラス、ならびに組み合わせ分子の例、A−Dが開示されるならば、たとえ個別に引用されないとしても、各々は個別にかつ集合的に組み合わせを意味することが意図され、A−E、A−F、B−D、B−E、B−F、C−D、C−E、およびC−Fが開示されると意図される。同様に、これらの任意のサブセットまたは組み合わせもまた開示される。従って、例えば、A−E、B−F、およびC−Eのサブグループは開示されると見なされる。この概念は、開示される組成物を作製および使用する方法における工程を含むがこれらに限定されない、本願のすべての局面に適用される。従って、実施できる種々のさらなる工程が存在する場合、これらのさらなる工程の各々は、開示される方法の任意の特定の実施形態または実施形態の組み合わせを用いて実施できることが理解される。
1.AR遺伝子座を破壊するための組成物および方法
Cre−lox系は、組織特異的アンドロゲン受容体ノックアウトマウス(ARKO)を生成するために本発明で首尾よく使用された。例えば、本明細書に開示される1匹の組織特異的アンドロゲン受容体ノックアウトマウスは、前立腺上皮ARKOマウス(pes−ARKO)である。この原理は、組織特異的導入遺伝子発現のために(Orban PC,1992)、部位特異的遺伝子標的化のために(Gu,1994)、および「ノックイン」法による遺伝子配列の交換のために(Hank M,1995)、首尾よく適用されてきた。本明細書に開示されるように、この系は、アンドロゲン受容体ノックアウトの雄性キャリアの不妊症の問題を回避するため、および前立腺上皮へのノックアウト表現型の発現を制限するために適用されてきた。このストラテジーを使用して、マウス前立腺のトランスジェニック腺癌(TRAMP)マウスとpes−ARKOマウスを交配させることによって前立腺癌の進行のためのノックアウトモデルを生成し、pes−ARKO−TRAMPマウスを作製した。AR遺伝子におけるT857A置換の存在に起因して、AR機能を回復したpes−ARKO誘導マウス(pes−ARKO−T857A)を生成するための「ノックイン」法の利用が、本明細書に開示される。
Cre−lox系は、組織特異的アンドロゲン受容体ノックアウトマウス(ARKO)を生成するために本発明で首尾よく使用された。例えば、本明細書に開示される1匹の組織特異的アンドロゲン受容体ノックアウトマウスは、前立腺上皮ARKOマウス(pes−ARKO)である。この原理は、組織特異的導入遺伝子発現のために(Orban PC,1992)、部位特異的遺伝子標的化のために(Gu,1994)、および「ノックイン」法による遺伝子配列の交換のために(Hank M,1995)、首尾よく適用されてきた。本明細書に開示されるように、この系は、アンドロゲン受容体ノックアウトの雄性キャリアの不妊症の問題を回避するため、および前立腺上皮へのノックアウト表現型の発現を制限するために適用されてきた。このストラテジーを使用して、マウス前立腺のトランスジェニック腺癌(TRAMP)マウスとpes−ARKOマウスを交配させることによって前立腺癌の進行のためのノックアウトモデルを生成し、pes−ARKO−TRAMPマウスを作製した。AR遺伝子におけるT857A置換の存在に起因して、AR機能を回復したpes−ARKO誘導マウス(pes−ARKO−T857A)を生成するための「ノックイン」法の利用が、本明細書に開示される。
AR遺伝子座が破壊されている細胞株を生成する方法が開示される。例えば、AR遺伝子座は、例えば、終止コドンがARペプチドの翻訳を初期に終了するように、またはそのエキソンが完全に除去されるように、エキソンの1つを破壊することによって破壊することができる。AR遺伝子座は、X染色体上のAR遺伝子と関連する任意のエキソンまたはイントロンを含む。
AR遺伝子は、AR遺伝子座と関連する任意の遺伝子座と見なされる。従って、これは、ARを発現する任意の生物の中に含まれる染色体核酸、例えば、イントロン、エキソン、ARコード配列および非コード配列に関与する5’上流配列、ならびにARコード配列および非コード配列に関与する3’下流配列を少なくとも含む。
破壊されたAR遺伝子座は、天然ARタンパク質を産生しない任意のAR遺伝子座であり得る。破壊されたAR遺伝子座は、エキソンおよびイントロンを含む天然のAR遺伝子が変化されている任意のAR遺伝子座もまた含む。典型的には、AR遺伝子の変化は、例えば、AR遺伝子産物におけるDNA結合、またはAR遺伝子産物におけるリガンド結合、またはAR遺伝子産物におけるトランス活性化活性を妨害することによって、AR機能の破壊を引き起こす。破壊されたAR遺伝子座は、相同組換え技術を含む任意の公知の技術を使用して作製することができる。この破壊されたAR遺伝子座は、機能的でないARタンパク質を産生するための、任意のエキソンの変化であり得る。さらに、周囲のエキソンを介しての相同組換えを通して、ARにおける任意のエキソンを変異させるための構築物および方法が開示される。例えば、エキソン1は、イントロン1およびイントロン2と相同組換えする配列中のlox部位の付加を通してフロクス化(flox)することができる。同様に、lox部位は、エキソン2についてはイントロン2およびイントロン3と、エキソン3についてはイントロン4と、エキソン4についてはイントロン4およびイントロン5と、エキソン5についてはイントロン5およびイントロン6と、その他、本明細書に開示されると見なされる各エキソンについてのイントロンと相同組換えする配列に挿入できる。
破壊されたAR遺伝子座は、AR遺伝子座を含む任意の細胞、例えば、胚性幹細胞、胚性生殖細胞、乳房細胞、乳癌細胞、卵巣細胞、卵巣癌細胞、ならびに発現されるAR遺伝子を含む任意の細胞の細胞株、例えば、前立腺細胞、精巣細胞、骨細胞、脳細胞、神経細胞、および筋肉細胞の中に存在し得る。
AR遺伝子座が破壊されており、ここで、a)この破壊が組織特異的であり、b)AR遺伝子座と関連する配列が、リコンビナーゼに対して作用できる部位、例えば、loxP部位によって隣接され、c)これらの部位が、プロバシンプロモーターなどの組織特異的プロモーターの制御下で、creリコンビナーゼなどのリコンビナーゼによって切断できる、動物を生成する方法が開示される。
creリコンビナーゼが、胸部組織のために特異的なプロモーター、例えば、WAPプロモーター、卵巣組織に特異的なプロモーター、例えば、ACTBプロモーター、骨組織に特異的なプロモーターの制御下にある方法もまた開示される。任意の組織特異的なプロモーターが使用できる。前立腺、精巣、および神経に特異的なプロモーターもまた開示される。
機能的アンドロゲン受容体を有さないマウスを生成するための誘導性発現系が開示される。多くの誘導性発現系が当該分野において存在しており、本明細書に記載されるように使用されてもよいことが理解される。誘導性発現系には、Cre−lox系、Flpリコンビナーゼ、およびテトラサイクリン応答性プロモーターが含まれ得るがこれらに限定されない。Creリコンビナーゼ系は、使用する場合,loxP部位において部位特異的組換え事象を実行する。loxP部位によって隣接され、flox化されたDNAのセグメントは、転写物から切除される。Cre−lox系を使用してヌルマウスを作製するために、2つの型のトランスジェニックマウスを作製した。第1のものは、既知の誘導性プロモーターおよび/または組織特異的プロモーターの制御下にあるCreリコンビナーゼについてトランスジェニックであるマウスである。第2のものは、flox化遺伝子を含むマウスである。次いで、これらの2つのトランスジェニックマウス系統は交配されて、療法の変異を含む1つの系統を作製する。組換えの際にヌル変異が作製されるように、flox化位置にアンドロゲン受容体(AR)を配置する構築物およびマウスが開示される。Creリコンビナーゼを介する組換え事象の制御は、Cre発現を制御するために使用されるプロモーターに依存して、構成的または誘導性、ならびに遍在性または組織特異的であり得る。Creリコンビナーゼがβアクチンプロモーターから発現される構成的系が開示される。他の誘導性発現系が存在し、本明細書に開示されるように使用できる。本明細書に開示されるように、非組織特異的プロモーター、βアクチンは、FVB/N−TgN(ACTB−Cre)2Mrt(ストック番号003376)マウス(Jackson Laboratory,Bar Harbor,ME)の型で使用される。しかし、CMVプロモーターおよびアデノウイルスEIIaプロモーターは、例えば、遍在性プロモーターの例でもあり、同じ結果を達成するためにβアクチンを置き換えることができる。誘導性ヌル変異の確立のためにWAPプロモーターを含む構築物およびそれらの使用もまた開示される。ここでは、B6129−TgN(WAPCre)11738Mam(ストック番号003552)(Jackson Laboratory,Bar Harbor,ME)マウスが、WAPの制御下にあるCreを用いる、組織特異的Creリコンビナーゼ発現を確立するために使用される。他の発現系が、本明細書に開示されるCre発現系の代わりに置換されてもよいことが理解される。使用される発現系のバリエーションは、組換え事象の他の構成要素、例えば、プロモーターを変化させる必要性を生じ得ることが予想される。cre−lox誘導性発現系を利用する市販のマウス(Jackson Laboratory,Bar Harbor,ME)には、少なくとも以下が含まれる:129−TgN(PRM−Cre)580g(ストック番号003328)、129.Cg−Foxg1tml(Cre)Skm(ストック番号004337)、129S6−Tg(Prnp−GFP/Cre)1 Blw(ストック番号003960)、B6.129−Tg(Pcp2−Cre)2Mpin(ストック番号004146)、B6.129S4−Meox2CreSor(ストック番号003755)、B6.Cg(D2)−TgN(xstpxLacZ)32And(ストック番号002982)、B6.Cg(SJL)−TgN(NesCre)1Kln(ストック番号003771)、B6.Cg−Tg(Rbp3−Cre)528Jxm(ストック番号003967)、B6.Cg−Tg(Syn1−Cre)671Jxm(ストック番号003966)、B6.Cg−Tg(Tek−Cre)12F1v(ストック番号004128)、B6.Cg−TgN(LckCre)548Jxm(ストック番号003802)、B6.FVB−TgN(EIIa−Cre)C5379Lmgd(ストック番号003724)、B6129−TgN(MMTV−Cre)1Mam(ストック番号003551)、B6129−TgN(MMTV−Cre)4Mam(ストック番号003553)、B6129−TgN(WAPCre)11738Mam(ストック番号003552)、B6;D2−TgN(Sycpl−Cre)4Min(ストック番号003466)、B6;FVB−TgN(GZMB−Cre)1Jcb(ストック番号003734)、B6;SJL−TgN(Co12a1−Cre)1Bhr(ストック番号003554)、BALB/c−TgN(CMV−Cre)#Cgn(ストック番号003465)、C.129P2−Cd19tml(Cre)Cgn(ストック番号004126)、C57BL/6−TgN(AlbCre)21Mgn(ストック番号003574)、C57BL/6−TgN(Ins2Cre)25Mgn(ストック番号003573)、C57BL/6−TgN(Zp3−Cre)3Mrt(ストック番号003394)、C57BL/6−TgN(Zp3−Cre)93Knw(ストック番号003651)、C57BL/6−TgN(Mxl−Cre)1Cgn(ストック番号003556)、DBA/2、TgN(xstpxLacZ)36And(ストック番号002981)、FVB/N−TgN(ACTB−Cre)2Mrt(ストック番号003376)、FVB/N−TgN(EIIa−Cre)C5379Lmgd(ストック番号003314)、FVB/N−TgN(Zp3−Cre)3Mrt(ストック番号003377)、STOCK MttptmlSgyLdlrtmlSgyApobtmlSgyTg(Mx−Cre)1Cgn(ストック番号004192)、STOCK TgN(Wntl−GAL4)11Rth(ストック番号003829)、STOCK TgN(Wnt1 −Cre)11Rth(ストック番号003829)、STOCK TgN(balancer1)2Cgn(ストック番号002858)、STOCK TgN(balancer2)1Cgn(ストック番号002859)、およびSTOCK TgN(hCMV−Cre)140Sau(ストック番号002471)。これらのマウスの中で、B6.Cg(SJL)−TgN(NesCre)1Kln(ストック番号003771)、B6.Cg−Tg(Syn1−Cre)671Jxm(ストック番号003966)、およびC57BL/6−TgN(Ins2Cre)25Mgn(ストック番号003573)が、組織特異的Creプロモーターを有するマウスの例である。B6.Cg−TgN(LckCre)548Jxm(ストック番号003802)マウスは、CreをLckプロモーターの制御下に配置し、組織特異性は有さない。B6.FVB−TgN(EIIa−Cre)C5379Lmgd(ストック番号003724)およびBALB/c−TgN(CMV−Cre)#Cgn(ストック番号003465)もまた、非組織特異的プロモーターの制御下にCreリコンビナーゼを有する。開示されるflox化ARマウスは、さらなるプロモーターの活性および特異性の利点を利用可能であるCreマウスのいずれかと交配させてもよおい。Flpリコンビナーゼ発現系を利用する市販のマウス(Jackson Laboratory,Bar Harbor,ME)は、129S4/SvJaeSor−Gt(ROSA)26Sortml(FLPI)Dym(ストック番号003946)およびB6;SJL−TgN(ACTFLPe)9205Dym(ストック番号003800)である。開示されるCreマウスと交雑した開示されるflox化ARマウスの子孫もまた開示される。従って、例えば、ARノックアウトマウス(ARKO)マウス(すなわち、pes−ARKO−TRAMP、ind−ARKO−TRAMP、およびtgn−ARKO)が本明細書に開示される。
従って、破壊された遺伝子が、組織特異的プロモーターに作動可能に結合されたリコンビナーゼの作用によって産生される、破壊されたAR遺伝子を含むトランスジェニック哺乳動物が本明細書に開示される。組織特異的プロモーターは、前立腺上皮特異的プロモーターであり得ることが理解される。例えば、組織特異的プロモーターが、プロバシン、前立腺プロモーター、分泌タンパク質−94(PSP94)プロモーター、およびNkx3.1プロモーターからなる群より選択される上皮前立腺特異的プロモーターである、トランスジェニック哺乳動物が本明細書に開示される。また、例えば、組織特異的プロモーターが、ARA55プロモーター、およびトランスゲリンプロモーター(SM22を含む誘導性プロモーターSM22−rtTAおよびTagln−cre)などの間質前立腺特異的プロモーターである、トランスジェニック哺乳動物が本明細書に開示される。本明細書に開示されるトランスジェニック哺乳動物は、ブタ、ウシ、マウス、霊長類(ヒトおよび非ヒト)、ラット、モルモット、およびウサギであり得ることが理解される。従って、例えば、破壊された遺伝子が組織特異的プロモーターに作動可能に結合されたリコンビナーゼの作用によって産生される、破壊されたAR遺伝子を含むトランスジェニックマウスが本明細書に開示される。組織特異的プロモーターは、上皮特異的プロモーターまたは間質特異的プロモーターであり得ることが理解され、本発明で意図される。または、組織特異的プロモーターが、上皮細胞と間質細胞の間を区別しない前立腺特異的プロモーターであり得ることが理解され、本発明で意図される。
特定のAR遺伝子が本明細書に開示される場合、そのAR遺伝子の各々のおよびすべての種の変種が具体的に開示されることもまた理解される。従って、例えば、破壊された遺伝子が、組織特異的プロモーターに作動可能に結合されたリコンビナーゼの作用によって産生され、AR遺伝子がマウス遺伝子である、破壊されたAR遺伝子を含むトランスジェニックマウスが本明細書に開示される。開示されたトランスジェニックマウスが所定の遺伝子についてキメラであり得ることもまた本発明で意図される。従って、例えば、開示されるトランスジェニックマウスは、組織特異的プロモーターに作動可能に結合された、破壊されたヒトAR遺伝子を含み得る。
開示されるトランスジェニック哺乳動物は、ARノックアウトに対する機能を回復するために、破壊されたAR遺伝子に「ノックイン」変異もまた含み得る。例えば、マウスAR遺伝子の残基857におけるスレオニンからアラニンへの置換は、ヒトAR遺伝子の残基877におけるスレオニンからアラニンへの置換と同様に、構成的に活性なARを生じる。得られるトランスジェニックマウスは、アミノ酸置換を生じる点変異に起因して、時間とともにAR発現を喪失しないことが理解される。
上述のように、AR遺伝子の破壊は、当該分野において公知である多数の方法で生じ得る。例えば、破壊された遺伝子が、AR遺伝子の中に、ミスセンス変異またはナンセンス変異などの変異を含む、破壊されたAR遺伝子が本明細書に開示される。ARが、遺伝子カセットまたはレポーター遺伝子、例えば、ネオマイシンの挿入を通して破壊されているAR遺伝子もまた本明細書に開示される。従って、AR遺伝子が遺伝子カセット、ミスセンス変異、またはナンセンス変異を含む、破壊されたAR遺伝子を含むトランスジェニック動物が本明細書に開示される。
開示されるトランスジェニック動物は、creリコンビナーゼの発現に際して、変異または挿入が遺伝子から切除されて、ARの完全な発現を可能にするような、loxPによって隣接される変異または挿入の存在を通してAR遺伝子発現を破壊した。組織特異的プロモーターにcreリコンビナーゼを作動可能に結合することによって、ノックアウト表現型は特定の組織に限定されたことが理解される。例えば、creリコンビナーゼを含む開示されるトランスジェニック動物は、プロバシンプロモーターの制御下においてのみ、前立腺上皮におけるARの発現を喪失する。creリコンビナーゼはloxP部位においてAR遺伝子の破壊された領域を切除するので、プロモーター制御の構築された発現として、cre発現は機能的AR遺伝子の発現を生じることもまた理解される。プロモーター発現の喪失はloxP部位を無傷ままにし、従って、Ar機能は失われる。従って、例えば、プロバシン発現が失われるとき、AR発現は減少する。
両方の親の特徴を有する新たなトランスジェニック動物を樹立するために、開示されるトランスジェニック動物が他のトランスフェクション動物と交配可能であることが理解される。例えば、pes−ARKOマウスのTRAMPマウスとの交配から生じるトランスジェニック動物が本明細書に開示され、pes−ARKO−TRAMPマウスを生じる。このようなトランスジェニックマウスは、癌の進行の研究のためのモデルとして使用できる。
破壊されたAR遺伝子を有し、この破壊された遺伝子が、組織特異的プロモーターに作動可能に結合されたリコンビナーゼの作用によって産生される、細胞が本明細書に開示される。この細胞は、胚性幹細胞、胚性生殖細胞、乳房細胞、乳癌細胞、卵巣細胞、卵巣癌細胞、前立腺細胞、精巣細胞、骨細胞、脳細胞、神経細胞、または筋肉細胞ことが理解され、本発明で意図される。この細胞は、癌から誘導することができ、例えば。被験体または前立腺癌細胞株から得られた前立腺癌細胞であり得ることもまた理解される。
本明細書に開示される細胞は、cre−lox系などの誘導性発現系を含み得る。本明細書に開示される細胞は組織特異的であり得ることもまた理解される。ARの組織特異的発現を達成するための公知の1つの方法は、AR遺伝子の中にミスセンスもしくはナンセンス変異を作製すること、または遺伝子カセットの挿入を通して遺伝子を破壊することによって、AR遺伝子を破壊することである。loxP部位と、AR遺伝子中の挿入または変異を隣接させること、および組織特異的プロモーターの制御下にcreリコンビナーゼを配置することによって、creリコンビナーゼ発現を促進し、かつAR遺伝子中の破壊をloxP部位において除去する、組織特異的プロモーターが発現されたときにのみ、得られる細胞はARを発現する。組織特異的プロモーターは、プロバシンプロモーター、前立腺分泌タンパク質−94(PSP94)プロモーター、およびNkx3.1プロモーターからなる群より選択される前立腺上皮プロモーターであり得ることが理解される。従って、例えば、AR遺伝子に挿入され、かつloxP部位に隣接する遺伝子カセットの存在によってAR遺伝子が破壊される、破壊されたAR遺伝子を含む細胞が本明細書に開示され、ここで、この細胞は、プロバシンプロモーターに作動可能に結合されたcreリコンビナーゼをさらに含む。
ノックアウト導入遺伝子を含む、細胞に対する機能を回復する点変異を含む細胞もまた本明細書に開示される。「ノックイン」は、例えば、スレオニンからアラニンへの置換であり得る。従って、cre−lox系の制御下で破壊されたAR遺伝子を含み、マウスAR遺伝子のT857A置換をさらに含む細胞が本明細書に開示される。cre−lox系の制御下で破壊されたAR遺伝子を含み、ヒトAR遺伝子のT877A置換をさらに含む細胞もまた開示される。本明細書に開示される細胞のAR遺伝子は任意の哺乳動物供給源からであり得ることが理解され、本発明で意図される。従って、例えば、破壊されたAR遺伝子を含み、このAR遺伝子がマウスAR遺伝子である、破壊されたヒトAR遺伝子もまた開示される。
本明細書に開示されるベクターおよび/または細胞を含む哺乳動物が開示される。例えば、破壊されたAR遺伝子を有する細胞を含む哺乳動物が本明細書に開示され、この破壊された遺伝子は、組織特異的プロモーターに作動可能に結合されたリコンビナーゼの作用によって産生される。開示される哺乳動物は他の遺伝子についてトランスジェニックであり得ることが理解される。従って、例えば、マウス前立腺の腺癌の導入遺伝子(TRAMP)をさらに含む哺乳動物が開示される。従って、例えば、pes−ARKO−TRAMPマウスおよびind−ARKO−TRAMPマウスが本明細書に開示される。
ウシ、ヒツジ、ブタ、霊長類(ヒトおよび非ヒト)、マウス(ネズミ)、ラット、ハムスター、またはウサギである哺乳動物が開示される。
アンドロゲン受容体(AR)陰性前立腺転移細胞であり、ARプロモーターの制御下でAR遺伝子で安定にトランスフェクトされている細胞もまた本明細書に開示される。例えば、ARプロモーターの制御下でAR遺伝子で安定にトランスフェクトされているPC−3細胞(すなわち、PC−3(AR)9細胞)が本明細書に開示される。
AR陽性前立腺転移細胞であり、「ノックダウン」された発現を有する細胞もまた本明細書に開示される。例えば、AR siRNAで安定にトランスフェクトされている細胞が本明細書に開示される。例えば、AR siRNAで安定にトランスフェクトされているWPMY1細胞(すなわち、WPMY1−ARsi細胞)が本明細書に開示される。AR「ノックダウン」を作製するための代替方法が遺伝子組換えを通してであることが理解される。従って、ノックダウンされたAR発現を有する細胞が本明細書に開示される。例えば、組換え的にノックダウンされたARを有するCWR22R−AR+/+細胞(すなわち、CWR22R−AR+/−細胞)が本明細書に開示される。
2.相同性/同一性
本明細書で議論されるように、相同性および同一性という用語は、類似性と同じことを意味することが理解される。従って、例えば、相同性という言葉の使用が、2つの非天然配列の間で使用される場合、これは、これらの2つの配列間の進化的な関連性を必ずしも意味するのではなく、むしろ、それらの核酸配列間の類似性または関連性を見ていることが理解される。2つの進化的に関連する分子間で相同性を決定するための方法は、それらが進化的に関連するか否かに関わりなく、配列の類似性を測定する目的のために、任意の2つ以上の核酸またはタンパク質に日常的に適用される。
本明細書で議論されるように、相同性および同一性という用語は、類似性と同じことを意味することが理解される。従って、例えば、相同性という言葉の使用が、2つの非天然配列の間で使用される場合、これは、これらの2つの配列間の進化的な関連性を必ずしも意味するのではなく、むしろ、それらの核酸配列間の類似性または関連性を見ていることが理解される。2つの進化的に関連する分子間で相同性を決定するための方法は、それらが進化的に関連するか否かに関わりなく、配列の類似性を測定する目的のために、任意の2つ以上の核酸またはタンパク質に日常的に適用される。
本明細書に開示される遺伝子およびタンパク質の、任意の既知の改変体もしくは誘導体または生じる可能性があるこれらを規定するための1つの方法は、特定の既知の配列に対する相同性によって、改変体または誘導体を規定することを通してであることが理解される。例えば、配列番号9はAR遺伝子の特定の配列を示し、配列番号8は、配列番号9によってコードされるタンパク質、ARタンパク質の特定の配列を示す。言及される配列に対して、少なくとも70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の相同性を有する、本明細書に開示されるこれらの改変体および他の遺伝子ならびにタンパク質が具体的に開示される。当業者は、2つのタンパク質または核酸、例えば、遺伝子の相同性をいかにして決定するかを容易に理解する。例えば、相同性は、相同性がその最高レベルにあるように、2つの配列を整列させた後で計算することができる。
相同性を計算する別の方法は、公開されたアルゴリズムによって実施することができる。比較のための配列の最適なアラインメントは、SmithおよびWaterman Adv.Appl.Math.2:482(1981)の局所的相同性アルゴリズムによって、NeedlemanおよびWunsch,J.MoL Biol.48:443(1970)の相同性アラインメントアルゴリズムによって、PearsonおよびLipman,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.85:2444(1988)の類似性検索方法によって、これらのアルゴリズムのコンピュータによる実行によって(the Wisconsin Genetics Software Package,Genetics Computer Group,575 Science Dr., Madison,WIにおけるGAP、BESTFIT、FASTA、およびTFASTA)、または目視によって実施されてもよい。
同じ型の相同性は、例えば、少なくとも核酸アラインメントに関連する材料のために、参照により本明細書に組み込まれる、Zuker,M.Science 244:48−52,1989,Jaegerら、Proc.Natl.Acad.Sci. USA 86:7706−7710,1989、Jaegerら、Methods Enzymol.183:281−306,1989に開示されるアルゴリズムによって、核酸のために得ることができる。
3.ハイブリダイゼーション/選択的ハイブリダイゼーション
ハイブリダイゼーションという用語は、典型的には、プライマーまたはプローブおよび遺伝子などの、少なくとも2つの核酸分子間の、配列によって促進される相互作用を意味する。配列によって促進される相互作用とは、2つのヌクレオチドまたはヌクレオチド類似体またはヌクレオチド誘導体の間で、ヌクレオチド特異的な様式で起こる相互作用を意味する。例えば、GとCの相互作用、またはAとTの相互作用は、配列によって促進される相互作用である。典型的には、配列によって促進される相互作用は、ヌクレオチドのWatson−Crick面またはHoogsteen面の上で起こる。2つの核酸のハイブリダイゼーションは、当業者に公知である多くの条件およびパラメーターによって影響を受ける。例えば、塩濃度、pH、および反応温度はすべて、核酸分子がハイブリダイズするか否かに影響を与える。
ハイブリダイゼーションという用語は、典型的には、プライマーまたはプローブおよび遺伝子などの、少なくとも2つの核酸分子間の、配列によって促進される相互作用を意味する。配列によって促進される相互作用とは、2つのヌクレオチドまたはヌクレオチド類似体またはヌクレオチド誘導体の間で、ヌクレオチド特異的な様式で起こる相互作用を意味する。例えば、GとCの相互作用、またはAとTの相互作用は、配列によって促進される相互作用である。典型的には、配列によって促進される相互作用は、ヌクレオチドのWatson−Crick面またはHoogsteen面の上で起こる。2つの核酸のハイブリダイゼーションは、当業者に公知である多くの条件およびパラメーターによって影響を受ける。例えば、塩濃度、pH、および反応温度はすべて、核酸分子がハイブリダイズするか否かに影響を与える。
2つの核酸分子間の選択的ハイブリダイゼーションのためのパラメーターは、当業者には周知である。例えば、ある実施形態において、選択的ハイブリダイゼーション条件は、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件として定義することができる。例えば、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーは、ハイブリダイゼーション工程および洗浄工程のいずれかまたは両方の、温度と塩濃度の両方によって制御される。例えば、選択的ハイブリダイゼーションを達成するためのハイブリダイゼーションの条件は、Tm(分子の半分がそれらのハイブリダイゼーションパートナーから解離する融解温度)よりも約12〜25℃下である温度における、高イオン強度溶液(6×SSCまたは6×SSPE)中でのハイブリダイゼーション、続いて、洗浄温度がTmよりも約5℃〜20℃であるように選択した、温度および塩濃度の組み合わせで洗浄することを含み得る。温度および塩濃度は、予備実験において容易に経験的に決定され、ここでは、フィルター上に固定された参照DNAのサンプルは、標識された目的の核酸にハイブリダイズされ、次いで、異なるストリンジェンシーの条件下で洗浄される。ハイブリダイゼーション温度は、典型的には、DNA−RNAおよびRNA−RNAのハイブリダイゼーションのためには、より高い。これらの条件は、ストリンジェンシーを達成するために上記に記載されたように、または当該分野において公知であるように、使用することができる(Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual,2nd Ed.,Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor,New York,1989;Kunkelら、Methods Enzymol.1987:154:367,1987、これらは、核酸のハイブリダイゼーションに少なくとも関連する材料のために、参照により本明細書に組み込まれる)。DNA:DNAハイブリダイゼーションのための好ましいストリンジェントなハイブリダイゼーション条件は、6×SSCまたは6×SSPE中、約68℃(水溶液中)においてであり得、続いて、68℃で洗浄を行い得る。ハイブリダイゼーションおよび洗浄のストリンジェンシーは、所望される場合、所望される相補性の程度が減少するにつれて、およびさらに、変動性が検索される任意の領域のG−CまたはA−Tの豊富さに依存して、減少させることができる。同様に、すべて当該分野において公知であるように、ハイブリダイゼーションおよび洗浄のストリンジェンシーは、所望される場合、所望される相補性の程度が増加するにつれて、およびさらに、高い相同性が所望される任意の領域のG−CまたはA−Tの豊富さに依存して、増加させることができる。
選択的ハイブリダイゼーションを規定するための別の方法は、他の核酸に結合する1つの核酸の量(パーセンテージ)を検討することによる。例えば、ある実施形態において、選択的ハイブリダイゼーション条件は、少なくとも約60%、約65%、約70%、約71%、約72%、約73%、約74%、約75%、約76%、約77%、約78%、約79%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、約100%の限定的な核酸が非限定的な核酸に結合する場合である。典型的には、非限定的なプライマーは、例えば、10倍過剰、または100倍過剰、または1000倍過剰である。この型のアッセイは、限定的なプライマーと非限定的なプライマーの両方が、例えば、それらのkdの10倍もしくは100倍もしくは1000倍下であるか、または核酸分子の一方のみが10倍もしくは100倍もしくは1000倍下であるか、または核酸分子の一方もしくは両方がそれらのkdよりも上である条件下で実施することができる。
選択的ハイブリダイゼーションを規定するための別の方法は、所望される酵素的操作を促進するためにハイブリダイゼーションが必要とされる条件下で、酵素的操作を得るプライマーのパーセンテージを検討することによる。例えば、ある実施形態において、選択的ハイブリダイゼーション条件は、少なくとも約60%、約65%、約70%、約71%、約72%、約73%、約74%、約75%、約76%、約77%、約78%、約79%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、約100%のプライマーが、酵素的操作を促進する条件下で酵素的に操作される場合であり、例えば、酵素的操作がDNA伸長であるならば、選択的ハイブリダイゼーション条件は、少なくとも約60%、約65%、約70%、約71%、約72%、約73%、約74%、約75%、約76%、約77%、約78%、約79%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、約100%のプライマーが伸長される場合である。好ましい条件は、操作を実施する酵素のために好適であるように、製造業者によって示唆されるか、または当該分野において示されるものもまた含む。
相同性と同様に、2つの核酸分子間のハイブリダイゼーションのレベルを決定するために、本明細書に開示される種々の方法が存在することが理解される。これらの方法および条件は、2つの核酸分子間のハイブリダイゼーションの異なるパーセンテージを提供し得るが、他に示さない限り、任意の方法のパラメーターを満たすことが十分であることが理解される。例えば、80%ハイブリダイゼーションが必要とされる場合、これらの方法のいずれか1つの中で必要とされるパラメーターの中でハイブリダイゼーションが起こる限り、これは本明細書に開示されると見なされる。
当業者は、組成物または方法が、集合的または単独でのいずれかでハイブリダイゼーションを決定するためのこれらの判断基準の任意の1つに合致する場合、これは本明細書に開示される組成物または方法であることを理解することが理解される。
4.核酸
例えば、ARをコードする核酸、ARノックアウトを作製するための本明細書に開示される任意の核酸、またはそのフラグメント、ならびに種々の機能的な核酸を例えば含む、核酸ベースである、本明細書に開示される種々の分子が存在する。開示される核酸は、例えば、ヌクレオチド、ヌクレオチド類似体、またはヌクレオチド代替物から作られる。これらおよび他の分子の非限定的な例は本明細書に開示される。例えば、ベクターが細胞の中で発現される場合、発現されるmRNAは、典型的には、A、C、G、およびうから作られることが理解される。同様に、例えば、アンチセンス分子が、例えば、外因性送達を通して、細胞または細胞環境に導入される場合、アンチセンス分子が、細胞間胸中でアンチセンス分子の分解を減少させるヌクレオチド類似体から作られることは有利であることが理解される。
例えば、ARをコードする核酸、ARノックアウトを作製するための本明細書に開示される任意の核酸、またはそのフラグメント、ならびに種々の機能的な核酸を例えば含む、核酸ベースである、本明細書に開示される種々の分子が存在する。開示される核酸は、例えば、ヌクレオチド、ヌクレオチド類似体、またはヌクレオチド代替物から作られる。これらおよび他の分子の非限定的な例は本明細書に開示される。例えば、ベクターが細胞の中で発現される場合、発現されるmRNAは、典型的には、A、C、G、およびうから作られることが理解される。同様に、例えば、アンチセンス分子が、例えば、外因性送達を通して、細胞または細胞環境に導入される場合、アンチセンス分子が、細胞間胸中でアンチセンス分子の分解を減少させるヌクレオチド類似体から作られることは有利であることが理解される。
a)ヌクレオチドおよび関連分子
ヌクレオチドは、塩基部分、糖部分、およびリン酸部分を含む分子である。ヌクレオチドは、それらのリン酸部分および糖部分を通して一緒に結合でき、ヌクレオシド間の結合を形成している。ヌクレオチドの塩基部分は、アデニン−9−イル(A)、シトシン−1−イル(C)、グアニン−9−イル(G)、ウラシル−1−イル(U)、およびチミン−1−イル(T)であり得る。ヌクレオチドの糖部分は、リボースまたはデオキシリボースである。ヌクレオチドのリン酸部分は、5価リン酸である。ヌクレオチドの非限定的な例は、3’−AMP(3’−アデノシン一リン酸)または5’−GMP(5’−グアノシン1リン酸)である。当該分野において利用可能であり、本明細書で利用可能であるこれらの型の分子の多くの変種が存在する。
ヌクレオチドは、塩基部分、糖部分、およびリン酸部分を含む分子である。ヌクレオチドは、それらのリン酸部分および糖部分を通して一緒に結合でき、ヌクレオシド間の結合を形成している。ヌクレオチドの塩基部分は、アデニン−9−イル(A)、シトシン−1−イル(C)、グアニン−9−イル(G)、ウラシル−1−イル(U)、およびチミン−1−イル(T)であり得る。ヌクレオチドの糖部分は、リボースまたはデオキシリボースである。ヌクレオチドのリン酸部分は、5価リン酸である。ヌクレオチドの非限定的な例は、3’−AMP(3’−アデノシン一リン酸)または5’−GMP(5’−グアノシン1リン酸)である。当該分野において利用可能であり、本明細書で利用可能であるこれらの型の分子の多くの変種が存在する。
ヌクレオチド類似体は、塩基部分、糖部分、またはリン酸部分のいずれかにある型の修飾を含むヌクレオチドである。ヌクレオチドへの修飾は当該分野において周知であり、例えば、5−メチルシトシン(5−me−C)、5−ヒドロキシメチルシトシン、キサンチン、ヒポキサンチン、および2−アミノアデニン、ならびに糖部分またはリン酸部分における修飾が含まれる。当該分野において利用可能であり、本明細書で利用可能であるこれらの型の分子の多くの変種が存在する。
ヌクレオチド代替物は、ヌクレオチドと類似の機能的特性を有するが、リン酸部分を含まない分子、例えば、ペプチド核酸(PNA)である。ヌクレオチド代替物は、Watson− CrickまたはHoogsteen様式で核酸を認識するが、リン酸部分以外の部分を通して一緒に結合されている分子である。ヌクレオチド代替物は、好適な標的核酸と相互作用する場合に、二重らせん型構造をとることができる。当該分野において利用可能であり、本明細書で利用可能であるこれらの型の分子の多くの変種が存在する。
例えば、細胞の取り込みを増強するために、ヌクレオチドまたはヌクレオチド類似体に他の型の分子を結合する(結合体化する)こともまた可能である。結合体は、ヌクレオチドまたはヌクレオチド類似体に化学的に結合できる。このような結合体は、コレステロール部分などの脂質部分を含むがこれらに限定されない(Letsingerら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1989,86,6553−6556)。当該分野において利用可能であり、本明細書で利用可能であるこれらの型の分子の多くの変種が存在する。
Watson−Crick相互作用は、ヌクレオチド、ヌクレオチド類似体、またはヌクレオチド代替物のWatson−Crick面との少なくとも1つの相互作用である。ヌクレオチド、ヌクレオチド類似体、またはヌクレオチド代替物のWatson−Crick面には、プリンベースのヌクレオチド、ヌクレオチド類似体、またはヌクレオチド代替物のC2位、N1位、およびC6位、ならびにピリミジンベースのヌクレオチド、ヌクレオチド類似体、またはヌクレオチド代替物のC2位、N3位、およびC4位が含まれる。
Hoogsteen相互作用は、二重鎖DNAの大きな溝に露出しているヌクレオチドまたはヌクレオチド類似体のHoogsteen面上で起こる相互作用である。Hoogsteen面には、プリンヌクレオチドのN7位およびC6位における反応基(NH2またはC)が含まれる。
b)配列
本明細書に開示されるシグナル伝達経路に含まれるタンパク質分子に関連する種々の配列が存在し、そのすべてが、核酸によってコードされるか、または核酸である。これらの遺伝子のヒト類似体および他の類似体、ならびにこれらの遺伝子の対立遺伝子、ならびにスプライシング改変体および他の型の改変体の配列は、Genbankを含む種々のタンパク質および遺伝子データベースにおいて利用可能である。本願の出願時にGenbankにおいて利用可能であった配列は、それらの全体ならびにそこに含まれる個々のサブ配列が、参照により本明細書に組み込まれる。Genbankはhttp://www.ncbi.nih.gov/entrez/query.fcgiにおいてアクセス可能である。当業者は、配列の相違および違いをいかにして解明するか、ならびに特定の配列に関連する組成物および方法をいかにして他の関連する配列に適合させるかを理解している。プライマーおよび/またはプローブは、本明細書に開示される情報および当該分野において公知である情報が与えられると、任意の所定の配列のために設計することができる。
本明細書に開示されるシグナル伝達経路に含まれるタンパク質分子に関連する種々の配列が存在し、そのすべてが、核酸によってコードされるか、または核酸である。これらの遺伝子のヒト類似体および他の類似体、ならびにこれらの遺伝子の対立遺伝子、ならびにスプライシング改変体および他の型の改変体の配列は、Genbankを含む種々のタンパク質および遺伝子データベースにおいて利用可能である。本願の出願時にGenbankにおいて利用可能であった配列は、それらの全体ならびにそこに含まれる個々のサブ配列が、参照により本明細書に組み込まれる。Genbankはhttp://www.ncbi.nih.gov/entrez/query.fcgiにおいてアクセス可能である。当業者は、配列の相違および違いをいかにして解明するか、ならびに特定の配列に関連する組成物および方法をいかにして他の関連する配列に適合させるかを理解している。プライマーおよび/またはプローブは、本明細書に開示される情報および当該分野において公知である情報が与えられると、任意の所定の配列のために設計することができる。
c)プライマーおよびプローブ
本明細書に開示されるように、AR、プロバシン,Nkx3.1、および前立腺分泌タンパク質−94(PSP94)などの開示される核酸と相互作用可能であるプライマーおよびプローブを含む組成物が開示される。特定の実施形態において、プライマーは,]DNA増幅反応を補助するために使用される。典型的には、プライマーは、配列特異的な様式で伸長可能である。配列特異的な様式でのプライマーの伸長は、プライマーがハイブリダイズしまたはさもなくば結合する核酸分子の配列および/または組成が、プライマーの伸長によって産生される産物の組成または配列を指向しまたはそれに影響を与える、任意の方法を含む。それゆえに、配列特異的な様式でのプライマーの伸長には、PCR、DNA配列決定、DNA伸長、DNA重合,RNA転写、または逆転写が含まれるがこれらに限定されない。配列特異的な様式でプライマーを増幅する技術および条件が好ましい。特定の実施形態において、プライマーは、PCRまたは直接的配列決定などのDNA増幅反応のために使用される。特定の実施形態において、プライマーはまた、例えば、プライマーを伸長するために使用されるヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチドが、これらが化学反応を行って配列特異的な様式でプライマーを伸長するように修飾される、非酵素的技術を使用して伸長できることが理解される。典型的には、開示されるプライマーは、開示される核酸または核酸の領域とハイブリダイズし、またはこれらのプライマーは、核酸の相補物または核酸領域の相補物とハイブリダイズする。
本明細書に開示されるように、AR、プロバシン,Nkx3.1、および前立腺分泌タンパク質−94(PSP94)などの開示される核酸と相互作用可能であるプライマーおよびプローブを含む組成物が開示される。特定の実施形態において、プライマーは,]DNA増幅反応を補助するために使用される。典型的には、プライマーは、配列特異的な様式で伸長可能である。配列特異的な様式でのプライマーの伸長は、プライマーがハイブリダイズしまたはさもなくば結合する核酸分子の配列および/または組成が、プライマーの伸長によって産生される産物の組成または配列を指向しまたはそれに影響を与える、任意の方法を含む。それゆえに、配列特異的な様式でのプライマーの伸長には、PCR、DNA配列決定、DNA伸長、DNA重合,RNA転写、または逆転写が含まれるがこれらに限定されない。配列特異的な様式でプライマーを増幅する技術および条件が好ましい。特定の実施形態において、プライマーは、PCRまたは直接的配列決定などのDNA増幅反応のために使用される。特定の実施形態において、プライマーはまた、例えば、プライマーを伸長するために使用されるヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチドが、これらが化学反応を行って配列特異的な様式でプライマーを伸長するように修飾される、非酵素的技術を使用して伸長できることが理解される。典型的には、開示されるプライマーは、開示される核酸または核酸の領域とハイブリダイズし、またはこれらのプライマーは、核酸の相補物または核酸領域の相補物とハイブリダイズする。
核酸との相互作用のためのプライマーまたはプローブのサイズは、特定の実施形態において、プローブまたはプライマーのDNA増幅または単純なハイブリダイゼーションなどの、プライマーの所望される酵素的操作を補助する任意のサイズであり得る。典型的なプライマーまたはプローブは、少なくとも、
他の実施形態において、プライマーまたはプローブは、
AR遺伝子のためのプライマーは、典型的には、AR遺伝子の領域または完全な遺伝子を含む増幅したDNA産物を産生するために使用される。一般的に、典型的には、産物のサイズは、そのサイズが3ヌクレオチドまたは2ヌクレオチドまたは1ヌクレオチド以内で正確に決定できるようなものである。
特定の実施形態において、産物は、少なくとも
他の実施形態において、産物は、
三重鎖を形成する機能的核酸分子は、二本鎖核酸または一本鎖核酸のいずれかと相互作用し得る分子である。三重鎖分子が標的領域と相互作用する場合、三重鎖と呼ばれる構造が形成され、ここでは、Watson−CrickおよびHoogsteen塩基対形成に依存して複合体を形成する3本鎖のDNAが存在する。三重鎖分子は好ましい。なぜなら、これらは、高い親和性および特異性で標的領域に結合し得るからである。三重鎖形成分子は、10−6、10−8、10−10、または10−12未満のkdで標的分子に結合することが好ましい。種々の異なる標的分子に結合するための三重鎖形成分子をいかにして作製および使用するかの代表的な例は、以下の非限定的な米国特許のリストにおいて見出される:5,176,996号、5,645,985号、5,650,316号、5,683,874号、5,693,773号、5,834,185号、5,869,246号、5,874,566号、および5,962,426号。
外部ガイド配列(EHS)は、標的核酸分子に結合して複合体を形成する分子であり、この複合体は、RNasePによって認識され、これは標的分子を切断する。EGSは、選択したRNA分子を特異的に標的とするように設計できる。RNasePは、細胞中で転移RNA(tRNA)をプロセシングする際に補助を行う。細菌RNasePは、標的RNA:EGS複合体を天然のtRNA基質に模倣させるEGSを使用することによって、実質的に任意のRNA配列を切断するために採用することができる(YaleによるWO 92/03566、ならびにForsterおよびAltman,Science 238:407−409(1990))。
同様に、RNAの真核生物EGS/RNAse P−指向性切断は、真核生物細胞中で所望の標的を切断するために利用することができる(Yuanら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:8006−8010(1992);YaleによるWO 93/22434;YaleによるWO 95/24489;YuanおよびAltman、EMBOJ 14:159−168(1995)、ならびにCarraraら、Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)92:2627−2631(1995))。種々の異なる標的分子の切断を容易にするためにEGS分子をいかにして作製および使用するかの代表的な例は、以下の非限定的な米国特許のリストにおいて見出される:5,168,053号、5,624,824号、5,683,873号、5,728,521号、5,869,248号、および5,877,162号。
細胞への組成物の送達
インビトロまたはインビボのいずれかで、核酸を細胞に送達するために使用できる多数の組成物および方法が存在している。これらの方法および組成物は、大部分が2つのクラスに分けることができる:ウイルスベースの送達系および非ウイルスベースの送達系である。例えば、核酸は、エレクトロポレーション、リン酸カルシウム沈殿、プラスミド、ウイルスベクター、ウイルス核酸、ファージ核酸、ファージ、コスミドなどの多数の直接的な送達系を通して、または細胞中の遺伝物質もしくはカチオン性リポソームなどのキャリアの移動を経由して送達することができる。ウイルスベクター、化学的トランスフェクト体、または物理的−機械的方法、例えば、エレクトロポレーションおよびDNAの直接拡散を含む、トランスフェクションのための好適な手段は、例えば、Wolff,J.A.ら、Science,247,1465−1468(1990);およびWolff,J.A.Nature,352,815−818(1991)に記載されている。このような方法は当該分野で周知であり、本明細書に記載される組成物および方法を用いる使用のために容易に適合可能である。特定の場合において、これらの方法は、大きなDNA分子とともに特異的に機能するように修飾される。さらに、これらの方法は、キャリアの標的化特徴を使用することによって、特定の疾患および細胞集団を標的化するために使用できる。
インビトロまたはインビボのいずれかで、核酸を細胞に送達するために使用できる多数の組成物および方法が存在している。これらの方法および組成物は、大部分が2つのクラスに分けることができる:ウイルスベースの送達系および非ウイルスベースの送達系である。例えば、核酸は、エレクトロポレーション、リン酸カルシウム沈殿、プラスミド、ウイルスベクター、ウイルス核酸、ファージ核酸、ファージ、コスミドなどの多数の直接的な送達系を通して、または細胞中の遺伝物質もしくはカチオン性リポソームなどのキャリアの移動を経由して送達することができる。ウイルスベクター、化学的トランスフェクト体、または物理的−機械的方法、例えば、エレクトロポレーションおよびDNAの直接拡散を含む、トランスフェクションのための好適な手段は、例えば、Wolff,J.A.ら、Science,247,1465−1468(1990);およびWolff,J.A.Nature,352,815−818(1991)に記載されている。このような方法は当該分野で周知であり、本明細書に記載される組成物および方法を用いる使用のために容易に適合可能である。特定の場合において、これらの方法は、大きなDNA分子とともに特異的に機能するように修飾される。さらに、これらの方法は、キャリアの標的化特徴を使用することによって、特定の疾患および細胞集団を標的化するために使用できる。
a)核酸ベースの送達系
移入ベクターは、遺伝子を細胞に送達するために使用される任意のヌクレオチド構築物であり得(例えば、プラスミド)、または遺伝子を送達するための一般的ストラテジーの一部として、例えば、組換えレトロウイルスまたはアデノウイルスの一部としてであり得る(Ramら、Cancer Res.53:83−88(1993))。
移入ベクターは、遺伝子を細胞に送達するために使用される任意のヌクレオチド構築物であり得(例えば、プラスミド)、または遺伝子を送達するための一般的ストラテジーの一部として、例えば、組換えレトロウイルスまたはアデノウイルスの一部としてであり得る(Ramら、Cancer Res.53:83−88(1993))。
本明細書で使用されるとき、プラスミドまたはウイルスベクターは、開示される核酸、例えば、ARを、分解を伴うことなく細胞に輸送する薬剤であり、それが送達される細胞中で遺伝子の発現を生じるプロモーターを含む。ウイルスベクターは、例えば、以下である:アデノウイルス、アデノ関連ウイルス、ヘルペスウイルス、ワクシニアウイルス、ポリオウイルス、AIDSウイルス、神経栄養ウイルス、シンドビスおよび他のRNAウイルス、これは、HIV骨格を有するこれらのウイルスを含む。ベクターとしての使用のために好適にする、これらのウイルスの特性を共有する任意のウイルスファミリーもまた好ましい。レトロウイルスには、マウスモロニー白血病ウイルス、MMLV、およびベクターとしてのMMLVの所望の特性を発現するレトロウイルスが含まれる。レトロウイルスベクターは、他のウイルスベクターよりも、より長い遺伝子ペイロード、すなわち、導入遺伝子またはマーカー遺伝子を運ぶことができ、この理由のために、一般的に使用されているベクターである。しかし、これらは、増殖していない細胞においては有用ではない。アデノウイルスベクターは作用させることが比較的安定かつ容易であり、高い力価を有し、エアロゾル製剤で送達することができ、分裂していない細胞にトランスフェクトすることができる。ポックスウイルスベクターは、大きくかつ遺伝子を挿入するために数個の部位を有し、これらは熱安定性であり、室温で保存することができる。好ましい実施形態は、ウイルス抗原によって誘発される、宿主生物の免疫応答を抑制するために操作されたウイルスベクターである。この型の好ましいベクターは、インターロイキン8または10のためのコード領域を有する。
ウイルスベクターは、細胞に遺伝子を導入するために、化学的または物理的方法よりも、より高度なトランスアクションを有し得る。典型的には、ウイルスベクターは、非構造的初期遺伝子、構造的後期遺伝子、RNAポリメラーゼII転写物、複製およびキャプシド形成のために必要である逆方向末端反復、ならびにウイルスゲノムの転写および複製を制御するためのプロモーターを含む。ベクターとして操作される場合、ウイルスは、典型的には、初期遺伝子の1つ以上が除去され、遺伝子または遺伝子/プロモーターカセットが、除去されたウイルスDNAの代わりにウイルスゲノムに挿入される。この型の構築物は、約8kbまでの外来性遺伝子物質を有し得る。除去された初期遺伝子の必要な機能は、典型的には、初期遺伝子の遺伝子産物をトランスで発現するように操作された細胞株によって供給される。
(1)レトロウイルスベクター
レトロウイルスは、任意の型、サブファミリー、属、または向性を含むレトロウイルス科のウイルスファミリーに属する動物ウイルスである。レトロウイルスベクターは、一般的には、Verma,I.M.,Retroviral vectors for gene transfer.Microbiology−1985所収,American Society for Microbiology,pp.229−232,Washington(1985)によって記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。遺伝子治療のためにレトロウイルスベクターを使用するための方法の例は、米国特許第号4,868,116号および同第4,980,286号;PCT出願WO 90/02806およびWO 89/07136;ならびにMulligan(Science 260:926−932(1993))に記載されており、これらの教示は、参照により本明細書に組み込まれる。
レトロウイルスは、任意の型、サブファミリー、属、または向性を含むレトロウイルス科のウイルスファミリーに属する動物ウイルスである。レトロウイルスベクターは、一般的には、Verma,I.M.,Retroviral vectors for gene transfer.Microbiology−1985所収,American Society for Microbiology,pp.229−232,Washington(1985)によって記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。遺伝子治療のためにレトロウイルスベクターを使用するための方法の例は、米国特許第号4,868,116号および同第4,980,286号;PCT出願WO 90/02806およびWO 89/07136;ならびにMulligan(Science 260:926−932(1993))に記載されており、これらの教示は、参照により本明細書に組み込まれる。
レトロウイルスは、本質的に、核酸カーゴを充填したパッケージである。この核酸カーゴは、それとともにパッケージングシグナルを有し、これは、複製された娘分子がパッケージコートの中に効率的にパッケージされることを保証する。パッケージシグナルに加えて、複製、および複製されたウイルスのパッケージングのためにシスで必要とされる多数の分子が存在する。典型的には、レトロウイルスゲノムは、タンパク質コートの作製に関与する遺伝子gag、pol、およびenvを含み、これらは、典型的には、標的細胞に移入される外来性DNAによって置換される。レトロウイルスベクターは、典型的には、パッケージコートへの取り込みのためのパッケージングシグナル、gag転写単位の開始をシグナル伝達する配列、逆転写のために必要なエレメントが含まれ、これらには、逆転写のtRNAプライマーを結合するためのプライマー結合部位、DNA合成の間にRNA鎖のスイッチを導く末端反復配列、DNA合成の第2鎖の合成のためのプライミング部位として働くプリンリッチ配列5’→3’LTR、およびDNA状態のレトロウイルスの挿入物を宿主ゲノムに挿入可能にする、LTRの末端の近傍の特異的配列が含まれる。遺伝子gag、pol、およびenvの除去は、ウイルスゲノムに約8kbの外来性配列が挿入されること、逆転写されること、および複製の際に新たなレトロウイルス粒子にパッケージされることを可能にする。この核酸の量は、各転写物のサイズに依存して、1個から多数の遺伝子までの送達のために十分である。挿入物中の他の遺伝子とともに、ポジティブまたはネガティブのいずれかの選択マーカーを含めることが好ましい。
多くのレトロウイルスベクター中の複製機構およびパッケージングシグナルは除去されているので(gag、pol、およびenv)、ベクターは、典型的には、それらをパッケージング細胞株に配置することによって生成される。パッケージング細胞株は、複製およびパッケージング機構を含むが、パッケージングシグナルを欠くレトロウイルスでトランスフェクトまたは形質転換された細胞株である。選択したDNAを有するベクターがこれらの細胞株にトランスフェクトされるとき、目的の遺伝子を含むベクターは、ヘルパー細胞によってシスで提供される機構によって、複製され、新たなレトロウイルス粒子にパッケージングされる。これらの機構のについてのゲノムはパッケージングされない。なぜなら、これらは必要なシグナルを欠いているからである。
(2)アデノウイルスベクター
複製欠損アデノウイルスの構築は記載されてきた(Berknerら、J.Virology 61:1213−1220(1987);Massieら、Mol.Cell.Biol.6:2872−2883(1986);Haj−Ahmadら、J.Virology 57:267−274(1986);Davidsonら、J.Virology 61:1226−1239(1987);Zhang「Generation and identification of recombinant adenovirus by liposome−mediated transfection and PCR analysis」BioTechniques 15:868−872(1993))。ベクターとしてのこれらのウイルスの使用の利点は、これらが、最初に感染した細胞中で複製できるが、新たな感染性ウイルス粒子を形成することができないので、これらが他の細胞株に伝播できる程度に限定されているという点である。組換えアデノウイルスは、気道上皮、肝細胞、血管内皮、CNS柔組織、および多数の他の組織部位への直接的なインビボ送達後に、高度に効率的な遺伝子移入を達成することが示されてきた(Morsy,J.Clin.Invest.92:1580−1586(1993);Kirshenbaum,J.Clin.Invest.92:381−387(1993);Roessler,J.Clin.Invest.92:1085−1092(1993);Moullier,Nature Genetics 4:154−159(1993);La Salle,Science 259:988−990(1993);Gomez−Foix,J.Biol.Chem.267:25129−25134(1992);Rich,Human Gene Therapy 4:461−476(1993);Zabner,Nature Genetics 6:75−83(1994);Guzman,Circulation Research 73:1201−1207(1993);Bout,Human Gene Therapy 5:3−10(1994);Zabner,Cell 75:207−216(1993);Caillaud,Eur.J.Neuroscience 5:1287−1291(1993);およびRagot,J.Gen. Virology 74:501−507(1993))。組換えアデノウイルスは、特異的細胞表面受容体への結合によって、遺伝子形質導入を達成し、その後、ウイルスは、野生型または複製欠損アデノウイルスと同じ様式で、受容体媒介エンドサイトーシスによって内部移行する(ChardonnetおよびDales、Virology 40:462−477(1970);BrownおよびBurlingham、J.Virology 12:386−396(1973);SvenssonおよびPersson、J.Virology 55:442−449(1985);Sethら、J.Virol.51:650−655(1984);Sethら、Mol.Cell.Biol.4:1528−1533(1984); Vargaら、J.Virology 65:6061−6070(1991);Wickhamら、Cell 73:309−319(1993))。
複製欠損アデノウイルスの構築は記載されてきた(Berknerら、J.Virology 61:1213−1220(1987);Massieら、Mol.Cell.Biol.6:2872−2883(1986);Haj−Ahmadら、J.Virology 57:267−274(1986);Davidsonら、J.Virology 61:1226−1239(1987);Zhang「Generation and identification of recombinant adenovirus by liposome−mediated transfection and PCR analysis」BioTechniques 15:868−872(1993))。ベクターとしてのこれらのウイルスの使用の利点は、これらが、最初に感染した細胞中で複製できるが、新たな感染性ウイルス粒子を形成することができないので、これらが他の細胞株に伝播できる程度に限定されているという点である。組換えアデノウイルスは、気道上皮、肝細胞、血管内皮、CNS柔組織、および多数の他の組織部位への直接的なインビボ送達後に、高度に効率的な遺伝子移入を達成することが示されてきた(Morsy,J.Clin.Invest.92:1580−1586(1993);Kirshenbaum,J.Clin.Invest.92:381−387(1993);Roessler,J.Clin.Invest.92:1085−1092(1993);Moullier,Nature Genetics 4:154−159(1993);La Salle,Science 259:988−990(1993);Gomez−Foix,J.Biol.Chem.267:25129−25134(1992);Rich,Human Gene Therapy 4:461−476(1993);Zabner,Nature Genetics 6:75−83(1994);Guzman,Circulation Research 73:1201−1207(1993);Bout,Human Gene Therapy 5:3−10(1994);Zabner,Cell 75:207−216(1993);Caillaud,Eur.J.Neuroscience 5:1287−1291(1993);およびRagot,J.Gen. Virology 74:501−507(1993))。組換えアデノウイルスは、特異的細胞表面受容体への結合によって、遺伝子形質導入を達成し、その後、ウイルスは、野生型または複製欠損アデノウイルスと同じ様式で、受容体媒介エンドサイトーシスによって内部移行する(ChardonnetおよびDales、Virology 40:462−477(1970);BrownおよびBurlingham、J.Virology 12:386−396(1973);SvenssonおよびPersson、J.Virology 55:442−449(1985);Sethら、J.Virol.51:650−655(1984);Sethら、Mol.Cell.Biol.4:1528−1533(1984); Vargaら、J.Virology 65:6061−6070(1991);Wickhamら、Cell 73:309−319(1993))。
ウイルスベクターは、E1遺伝子が除去されているアデノウイルスに基づくものであり得、これらのビリオンはヒト293細胞株などの細胞株中で生成される。別の好ましい実施形態において、E1とE3の両方の遺伝子はアデノウイルスゲノムから除去されている。
(3)アデノ関連ウイルスベクター
別の型のウイルスベクターは、アデノ関連ウイルス(AAV)に基づく。この欠損パルボウイルスベクターは、これが多くの細胞型に感染し、ヒトに対して病原性ではないので、好ましいベクターである。AAV型ベクターは、約4〜5kbを輸送することができ、第19染色体に安定して挿入されることが知られている。この部位の特異的組み込み特性を含むベクターが好ましい。この型のベクターのとりわけ好ましい実施形態は、Avigen,San Francisco,CAによって製造されているP4.1Cベクターであり、これは、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子、HSV−tk、および/またはマーカー遺伝子、例えば、グリーン蛍光タンパク質、GFPをコードする遺伝子を含み得る。
別の型のウイルスベクターは、アデノ関連ウイルス(AAV)に基づく。この欠損パルボウイルスベクターは、これが多くの細胞型に感染し、ヒトに対して病原性ではないので、好ましいベクターである。AAV型ベクターは、約4〜5kbを輸送することができ、第19染色体に安定して挿入されることが知られている。この部位の特異的組み込み特性を含むベクターが好ましい。この型のベクターのとりわけ好ましい実施形態は、Avigen,San Francisco,CAによって製造されているP4.1Cベクターであり、これは、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子、HSV−tk、および/またはマーカー遺伝子、例えば、グリーン蛍光タンパク質、GFPをコードする遺伝子を含み得る。
別の型のAAVウイルスにおいて、AAVは、異種遺伝子に作動可能に結合された、細胞特異的発現を指向するプロモーターを含む少なくとも1つのカセットに隣接する逆方向末端反復(ITR)の対を含む。異種とは、この状況において、AAVまたはB19パルボウイルスに対して天然ではない任意のヌクレオチド配列または遺伝子をいう。
典型的には、AAVまたはB19コード領域が欠失され、安全な非細胞毒性ベクターを生じる。AAV ITRまたはその改変は、感染性および部位特異的組み込みを付与するが、細胞毒性は付与せず、プロモーターは細胞特異的発現を指向する。米国特許第6,261,834号は、AAVベクターに関する材料のために参照により本明細書に組み込まれる。
このように開示されるベクターは、実質的な毒性を伴うことなく、哺乳動物染色体への組み込みが可能であるDNA分子を提供する。
ウイルスおよびレトロウイルスに挿入される遺伝子は、通常は、所望の遺伝子産物の発現の制御を補助するために、プロモーターおよび/またはエンハンサーを含む。プロモーターは、一般的に、転写開始部位に関して比較的固定された位置にある場合に機能するDNAの配列である。プロモーターは、RNAポリメラーゼおよび転写因子の基本的相互作用のために必要とされるコアエレメントを含み、上流エレメントおよび応答エレメントを含み得る。
(4)大きなペイロードのウイルスベクター
大きなヘルペスウイルスを用いる分子遺伝実験は、それによって大きな異種DNAがクローニングされ、増殖され、ヘルペスウイルスでの感染のために許容される細胞中で樹立される手段を提供する(Sunら、Nature genetics 8:33−41,1994;CotterおよびRobertson、Curr Opin Mol Ther 5:633−644,1999)。これらの大きなDNAウイルス(単純ヘルペスウイルス(HSV)およびエプスタイン−バーウイルス(EBV))は、>150kbのヒト異種DNAのフラグメントを特定の細胞に送達するための潜在能力を有する。EBV組換え体は、エピソームDNAとして感染したB細胞中でDNAの大きな断片を維持できる。個々のクローンは、遺伝的に安定であると思われる330kbまでのヒトゲノム挿入物を有した。これらのエピソームの維持は、EBVの感染の間に構成的に発現される特異的EBV核タンパク質、EBNA1を必要とする。加えて、これらのベクターは、トランスフェクションのために使用することができ、ここでは、大量のタンパク質が一過性にインビトロで生成できる。ヘルペスウイルスアンプリコン系もまた、>220kbのDNAの断片をパッケージし、エピソームとしてDNAを安定に維持できる細胞に感染させるために使用される。
大きなヘルペスウイルスを用いる分子遺伝実験は、それによって大きな異種DNAがクローニングされ、増殖され、ヘルペスウイルスでの感染のために許容される細胞中で樹立される手段を提供する(Sunら、Nature genetics 8:33−41,1994;CotterおよびRobertson、Curr Opin Mol Ther 5:633−644,1999)。これらの大きなDNAウイルス(単純ヘルペスウイルス(HSV)およびエプスタイン−バーウイルス(EBV))は、>150kbのヒト異種DNAのフラグメントを特定の細胞に送達するための潜在能力を有する。EBV組換え体は、エピソームDNAとして感染したB細胞中でDNAの大きな断片を維持できる。個々のクローンは、遺伝的に安定であると思われる330kbまでのヒトゲノム挿入物を有した。これらのエピソームの維持は、EBVの感染の間に構成的に発現される特異的EBV核タンパク質、EBNA1を必要とする。加えて、これらのベクターは、トランスフェクションのために使用することができ、ここでは、大量のタンパク質が一過性にインビトロで生成できる。ヘルペスウイルスアンプリコン系もまた、>220kbのDNAの断片をパッケージし、エピソームとしてDNAを安定に維持できる細胞に感染させるために使用される。
他の有用な系には、例えば、複製および宿主制限非複製ワクシニアウイルスベクターが含まれる。
b)非核酸ベース系
開示される組成物は、種々の方法で標的細胞に送達することができる。例えば、組成物は、エレクトロポレーションを通して、またはリポフェクションを通して、またはリン酸カルシウム沈殿を通して送達することができる。選択される送達メカニズムは、標的化される細胞の型、および送達が、例えば、インビボまたはインビトロで行われているかに部分的に依存する。
開示される組成物は、種々の方法で標的細胞に送達することができる。例えば、組成物は、エレクトロポレーションを通して、またはリポフェクションを通して、またはリン酸カルシウム沈殿を通して送達することができる。選択される送達メカニズムは、標的化される細胞の型、および送達が、例えば、インビボまたはインビトロで行われているかに部分的に依存する。
従って、組成物は、開示されるARまたはベクターに加えて、例えば、脂質、例えば、カチオン性リポソーム(例えば、DOTMA、DOPE、DC−コレステロール)またはアニオン性リポソームなどのリポソームを含み得る。リポソームは、さらに、所望される場合、特定の細胞の標的化を容易にするためのタンパク質をさらに含む。化合物およびカチオン性リポソームを含む組成物の投与は、標的器官に対して導入性である血液に投与可能であり、または気道の細胞を標的とするために気道に吸入可能である。リポソームに関しては、例えば、Brighamら、Am.J.Resp.Cell.Mol.Biol.1:95−100(1989);Felgnerら、Proc.Natl.Acad.Sci USA 84:7413−7417(1987);米国特許第4,897,355号を参照のこと。さらに、化合物は、マクロファージなどの特定の細胞型に標的化できるマイクロカプセルの成分として投与でき、またはマイクロカプセルからの化合物の核酸もしくは化合物の送達が、特定の速度もしくは投薬量のために設計される。
被験体の細胞への外因性DNAの投与および取り込みを含む上記の方法において(すなわち、遺伝子形質導入またはトランスフェクション)、細胞への組成物の送達は、種々のメカニズムを介して可能である。1つの例として、送達は、リポソームを介してあり得、これは、市販のリポソーム調製物、例えば、LIPOFECTIN、LEPOFECTAMINE(GIBCO−BRL,Inc., Gaithersburg,MD)、SUPERFECT(Qiagen,Inc.Hilden,Germany)およびTRANSFECTAM(Promega Biotec,Inc.,Madison,WI)、ならびに当該分野における標準的な手順に従って開発した他のリポソームを使用する。加えて、開示される核酸またはベクターは、Genetronics,Inc.(San Diego,CA)から利用可能な技術であるエレクトロポレーション、ならびにSONOPORATIONマシン(ImaRx Pharmaceutical Corp.,Tucson,AZ)の手段によって、インビボで送達できる。
これらの材料は、溶液中、懸濁液中(例えば、微粒子リポソーム、または細胞)であり得る。これらは、抗体、受容体、または受容体リガンドを介して、特定の細胞型に標的化されてもよい。以下の参考文献は、腫瘍組織に特定のタンパク質を標的化するためのこの技術の使用の例である(Senterら、Bioconjugate Chem.,2:447−451,(1991);Bagshawe,K.D.,Br.J.Cancer,60:275−281,(1989);Bagshaweら、Br.J.Cancer,58:700−703,(1988);Senterら、Bioconjugate Chem.,4:3−9,(1993);Battelliら、Cancer Immunol.Immunother.,35:421−425,(1992);PieterszおよびMcKenzie,Immunolog.Reviews,129:57−80,(1992);およびRofflerら、Biochem.Pharmacol,42:2062−2065(1991))。これらの技術は、種々の他の特定の細胞型のために使用できる。ビヒクルは、例えば、「ステルス」などのおよび他の抗体結合体化リポソーム(結腸癌に標的化される脂質媒介薬物を含む)、細胞特異的リガンドを通してのDNAの受容体媒介標的化、リンパ球指向性腫瘍標的化、およびインビボでのマウス神経膠腫細胞の高度に特異的な治療用レトロウイルス標的化である。以下の参考文献は、腫瘍組織に特定のタンパク質を標的化するためのこの技術の使用の例である(Hughesら、Cancer Research,49:6214−6220(1989);ならびにLitzingerおよびHuang、Biochimica et Biophysica Acta,1104:179−187(1992))。一般的に、受容体はエンドサイトーシスの経路に関与し、構成的であるか、またはリガンド誘導性であるかのいずれかである。クラスリン被覆ピット中のこれらの受容体クラスターは、クラスリン被覆小胞を介して細胞に入り、受容体が識別される酸性化エンドソームを通過し、次いで、細胞表面にリサイクルされて細胞内に保存されるか、またはリソソーム中で分解されるかのいずれかである。内部移行経路は、栄養の取り込み、活性化タンパク質の除去、高分子のクリアランス、ウイルスおよび毒素の日和見性の侵入、リガンドの解離および分解、ならびに受容体レベルの調節などの種々の機能に役立つ。多くの受容体は、細胞型、受容体濃度、リガンドの型、リガンドの価数、およびリガンドの濃度に依存して、1つより多くの細胞内経路に付随する。受容体媒介性エンドサイトーシスの分子および細胞のメカニズムは概説されている(BrownおよびGreene、DNA and Cell Biology 10:6,399−409(1991))
宿主細胞ゲノムに組込まれる、細胞に送達される核酸は、典型的には、組込み配列を含む。これらの配列は、特に、ウイルスベースの系が使用される場合には、しばしば、ウイルス関連配列である。これらのウイルス組込み系は、送達系に含まれる核酸が宿主ゲノムに組込むことができるように、リポソームなどの非核酸ベースの系を使用して送達される核酸に組込むこともできる。
宿主細胞ゲノムに組込まれる、細胞に送達される核酸は、典型的には、組込み配列を含む。これらの配列は、特に、ウイルスベースの系が使用される場合には、しばしば、ウイルス関連配列である。これらのウイルス組込み系は、送達系に含まれる核酸が宿主ゲノムに組込むことができるように、リポソームなどの非核酸ベースの系を使用して送達される核酸に組込むこともできる。
宿主ゲノムへの組込みのための他の一般的な技術には、例えば、宿主ゲノムとの相同組換えを促進するように設計された系が含まれる。これらの系は、典型的には、ベクター核酸と標的核酸との間の組換えが起こる宿主細胞ゲノム中で、標的配列との十分な相同性を有する、発現される核酸と隣接する配列に依存し、送達された核酸を宿主ゲノム中に組込む。相同組換えを促進するために必要なこれらの系および方法は、当業者に公知である。
c)インビボ/エキソビボ
上記のように、本発明の組成物は、薬学的に受容可能なキャリア中で投与でき、当業者に周知である種々のメカニズムによって(例えば、裸のDNAの取り込み、リポソーム融合、遺伝子銃を介するDNAの筋肉内注射エンドサイトーシスなど)、インビボおよび/またはエキソビボで、被験体の細胞に送達させることができる。
上記のように、本発明の組成物は、薬学的に受容可能なキャリア中で投与でき、当業者に周知である種々のメカニズムによって(例えば、裸のDNAの取り込み、リポソーム融合、遺伝子銃を介するDNAの筋肉内注射エンドサイトーシスなど)、インビボおよび/またはエキソビボで、被験体の細胞に送達させることができる。
エキソビボ方法が利用される場合、当該分野において周知である標準的なプロトコールに従って、細胞または組織は、取り出され、身体の外側で維持することができる。本発明の組成物は、例えば、リン酸カルシウム媒介遺伝子送達、エレクトロポレーション、マイクロインジェクション、またはプロテオリポソームなどの任意の遺伝子移入メカニズムを介して細胞に導入することができる。次いで、形質導入された細胞は、細胞または組織型のための標準的な方法に従って、注入し(例えば、薬学的に受容可能なキャリア中で)または同位置に移植して被験体に戻すことができる。被験体への種々の細胞の移植または注入のための標準的な方法は公知である。
6.発現系
細胞に送達される核酸は、典型的には、発現制御系を含む。例えば、ウイルスおよびレトロウイルス系に挿入される遺伝子は、通常、所望の遺伝子産物の発現の制御を補助するために、プロモーターおよび/またはエンハンサーを含む。プロモーターは、一般的に、転写開始部位に関して比較的固定された位置にある場合に機能するDNAの配列である。プロモーターは、RNAポリメラーゼおよび転写因子の基本的相互作用のために必要とされるコアエレメントを含み、上流エレメントおよび応答エレメントを含み得る。
細胞に送達される核酸は、典型的には、発現制御系を含む。例えば、ウイルスおよびレトロウイルス系に挿入される遺伝子は、通常、所望の遺伝子産物の発現の制御を補助するために、プロモーターおよび/またはエンハンサーを含む。プロモーターは、一般的に、転写開始部位に関して比較的固定された位置にある場合に機能するDNAの配列である。プロモーターは、RNAポリメラーゼおよび転写因子の基本的相互作用のために必要とされるコアエレメントを含み、上流エレメントおよび応答エレメントを含み得る。
a)ウイルスプロモーターおよびエンハンサー
哺乳動物宿主においてベクターからの転写を制御する好ましいプロモーターは、種々の供給源、例えば、ポリオーマ、シミアンウイルス40(SV40)、アデノウイルス、レトロウイルス、B型肝炎ウイルスなどのウイルス、最も好ましくは、サイトメガロウイルスのゲノムから、または異種哺乳動物プロモーター、例えば、βアクチンプロモーターから入手されてもよい。SV40ウイルスの初期および後期プロモーターは、SV40ウイルスの複製起点もまた含む、SV40制限フラグメントとして便利に得られる(Fiersら、Nature,273:113(1978))。ヒトサイトメガロウイルスの最初期プロモーターは,HindIII制限フラグメントとして便利に得られる(Greenway,P.J.ら、Gene 18:355−360(1982))。当然、宿主細胞または関連する種からのプロモーターもまた、本発明では有用である。
哺乳動物宿主においてベクターからの転写を制御する好ましいプロモーターは、種々の供給源、例えば、ポリオーマ、シミアンウイルス40(SV40)、アデノウイルス、レトロウイルス、B型肝炎ウイルスなどのウイルス、最も好ましくは、サイトメガロウイルスのゲノムから、または異種哺乳動物プロモーター、例えば、βアクチンプロモーターから入手されてもよい。SV40ウイルスの初期および後期プロモーターは、SV40ウイルスの複製起点もまた含む、SV40制限フラグメントとして便利に得られる(Fiersら、Nature,273:113(1978))。ヒトサイトメガロウイルスの最初期プロモーターは,HindIII制限フラグメントとして便利に得られる(Greenway,P.J.ら、Gene 18:355−360(1982))。当然、宿主細胞または関連する種からのプロモーターもまた、本発明では有用である。
エンハンサーは、一般的には、転写開始部位から固定された距離で機能し、転写単位に対して5’(Laimins,L.ら、Proc.Natl.Acad.Sci.78:993(1981))または3’(Lusky,M.L.ら、Mol.Cell Bio.3:1108(1983))のいずれかであり得るDNAの配列をいう。さらに、エンハンサーは、イントロン中に(Banerji,J.L.ら、Cell 33:729(1983))ならびにコード配列それ自体の中に(Osbome,T.F.ら、Mol.Cell Bio.4:1293(1984))あり得る。これらは、通常は、10〜300bp長であり、これらはシスで機能する。エンハンサーは、すぐ近くのプロモーターからの転写を増加するように機能する。エンハンサーはまた、しばしば、転写の調節を媒介する応答エレメントも含む。プロモーターもまた、転写の調節を媒介する応答エレメントを含む。エンハンサーは、しばしば、遺伝子の発現の調節を決定する。哺乳動物遺伝子(グロビン、エラスターゼ、アルブミン、フェトプロテイン、およびインスリン)からの多くのエンハンサー配列が今日知られているが、典型的には、一般的な発現のためには真核生物細胞ウイルスからのエンハンサーを使用する。好ましい例は、複製起点の後期側のSV40エンハンサー(bp100〜270)、サイトメガロウイルスの初期プロモーターエンハンサー、複製起点の後期側のポリオーマエンハンサー、およびアデノウイルスエンハンサーである。
プロモーターおよび/またはエンハンサーは、光、またはそれらの機能を誘発する特定の化学的事象のいずれかによって、特異的に活性化されてもよい。系は、テトラサイクリンおよびデキサメタゾンなどの試薬によって調節することができる。γ照射などの照射への曝露、またはアルキル化化学療法剤によって、ウイルスベクター遺伝子発現を増強するための方法もまた存在する。
特定の実施形態において、プロモーターおよび/またはエンハンサー領域は、転写される転写単位の領域の発現を最大化するために、構成的プロモーターおよび/またはエンハンサーとして作用することができる。特定の構築物において、プロモーターおよび/またはエンハンサー領域は、たとえ特定の細胞型で特定の時間にのみ発現されるとしても、すべての真核生物型の中で活性である。この型の好ましいプロモーターはCMVプロモーター(650塩基)である。他の好ましいプロモーターはSV40プロモーター、サイトメガロウイルス(全長プロモーター)、およびレトロウイルスベクターLTRである。
すべての特異的調節エレメントがクローニングでき、黒色腫細胞などの特定の細胞型で選択的に発現される発現ベクターを構築するために使用できることが示されてきた。グリア細胞繊維性酸性タンパク質(GFAP)プロモーターは、グリア起源の細胞において遺伝子を選択的に発現するために使用されてきた。
真核生物宿主細胞(酵母、真菌、昆虫、植物、動物、ヒト、または有核細胞)において使用される発現ベクターは、mRNA発現に影響を与え得る転写の終結のために必要な配列もまた含み得る。これらの領域は、組織因子タンパク質をコードするmRNAの非翻訳部分の中のポリアデニル化セグメントとして転写される。3’非翻訳領域もまた、転写終結部位を含む。転写単位は、ポリアデニル化領域もまた含むことが好ましい。この領域の1つの利点は、転写された単位がプロセシングされ、mRNAのように輸送される可能性をこれが増加させるという点である。発現構築物におけるポリアデニル化シグナルの同定および使用は十分に確立されている。相同ポリアデニル化シグナルが導入遺伝子構築物中で使用されることが好ましい。特定の転写単位において、ポリアデニル化領域は、SV40初期ポリアデニル化シグナルから誘導され、約400塩基からなる。転写された単位が、単独で、または上記の配列と組み合わせて、他の標準的な配列を含み、構築物からの発現、または構築物の安定性を改善することもまた好ましい。
b)マーカー
ウイルスベクターは、マーカー産物をコードする核酸配列を含み得る。このマーカー産物は、遺伝子が細胞に送達されたか否かを決定するために使用され、一旦送達されると、遺伝子は発現される。好ましいマーカー遺伝子は、βガラクトシダーゼをコードするE.Coli lacZ遺伝子、およびグリーン蛍光タンパク質である。
ウイルスベクターは、マーカー産物をコードする核酸配列を含み得る。このマーカー産物は、遺伝子が細胞に送達されたか否かを決定するために使用され、一旦送達されると、遺伝子は発現される。好ましいマーカー遺伝子は、βガラクトシダーゼをコードするE.Coli lacZ遺伝子、およびグリーン蛍光タンパク質である。
ある実施形態において、マーカーは選択マーカーである。哺乳動物のための好適な選択マーカーの例は、ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)、チミジンキナーゼ、ネオマイシン、ネオマイシン類似体G418、ハイグロマイシン、およびピューロマイシンである。このような選択マーカーが哺乳動物宿主細胞に首尾よく移入するとき、形質転換された哺乳動物宿主細胞は、選択圧下に置かれた場合に生存する。広範に使用されている2つの別個の選択レジメンのカテゴリーが存在する。第1のカテゴリーは細胞の代謝および補充した培地とは独立して増殖する能力を欠く変異体細胞株の使用に基づく。2つの例としては:CHO DHFR−細胞およびマウスLTK−細胞である。これらの細胞は、チミジンまたはヒポキサンチンのような栄養素の添加なしで増殖する能力を欠いている。これらの細胞は完全なヌクレオチド合成経路のために必要な特定の遺伝子を欠いているので、これらは、欠けているヌクレオチドが補充培地中に提供されない限り、生存できない。培地を補充するための代替法は、それぞれの遺伝子を欠く細胞に無傷DHFRまたはTK遺伝子を導入し、このようにしてそれらの増殖要求性を変化させることである。DHFRまたはTK遺伝子で形質転換しなかった個々の細胞は、補充されない培地中では生存が可能ではない。
第2のカテゴリーは、任意の細胞型で使用される選択スキームをいい、変異体細胞株の使用を必要としない優性選択である。これらのスキームは、典型的には、宿主細胞の増殖を停止するための薬物を使用する。新規な遺伝子を有するこれらの細胞は、薬物耐性を伝達するタンパク質を発現し、選択で生き残る。このような優性選択の例は、薬物、ネオマイシン(Southern P.およびBerg,P.,J.Molec.Appl.Genet.1:327(1982))、ミコフェノール酸(Mulligan,R.C.およびBerg,P.Science 209:1422(1980))、またはハイグロマイシン(Sugden,B.ら、Mol.Cell.Biol.5:410−413(1985))を使用する。これらの3つの例は、好適な薬物G418またはネオマイシン(ジェネティシン)、xgpt(ミコフェノール酸)、またはハイグロマイシンに対する耐性をそれぞれ伝達するために、真核生物制御下で細菌遺伝子を利用する。他の例には、ネオマイシン類似体G418およびピューロマイシンが含まれる。
7.ペプチド
a)タンパク質改変体
本明細書に議論されるように、公知であり、本発明で意図されるARタンパク質の多数の改変体が存在する。既知の機能的AR株改変体に加えて、開示される方法および組成物においてもまた機能する、ARタンパク質の誘導体が存在する。タンパク質改変体および誘導体は、当業者に十分に理解されており、アミノ酸配列修飾を含むことができる。例えば、アミノ酸配列の修飾は、典型的には、3つのクラスのうちの1つ以上に含まれる:置換、挿入、または欠失改変体である。挿入には、アミノ末端および/またはカルボキシル末端の融合、ならびに単一または複数のアミノ酸残基の配列内挿入が含まれる。挿入は、通常は、例えば、1〜4残基の範囲のアミノ末端またはカルボキシ末端の融合物よりも小さな挿入である。免疫原性融合タンパク質誘導体、例えば、実施例に記載されるものは、インビトロでの架橋によって、または融合物をコードするDNAで形質転換した組換え細胞培養物によって、標的配列に免疫原性を付与するために十分に大きなポリペプチドを融合することにより作製される。欠失は、タンパク質配列の1つ以上のアミノ酸残基の除去によって特徴付けられる。典型的には、約2〜6残基以下が、タンパク質分子内の任意の部位において欠失される。これらの改変体は、通常、タンパク質をコードするDNA中のヌクレオチドの特異的変異誘発によって調製され、それによって、改変体をコードするDNAを産生し、その後、組換え細胞培養中でそのDNAを発現させる。既知の配列を有するDNA中の所定の部位において置換変異を作製するための技術は周知であり、例えば、M13プライマー変異誘発およびPCR変異誘発である。アミノ酸置換は、典型的には、単一残基であるが、一度に多数の異なる位置で起こすこともでき;挿入は、通常、約1〜10アミノ酸残基の範囲であり;そして欠失は、約1〜30残基の範囲である。欠失または挿入は、好ましくは、隣接対で作製され、すなわち、2残基の欠失または2残基の挿入である。置換、欠失、またはその任意の組み合わせは、最終産物に到達するために組み合わせることができる。変異は、リーディングフレームから外部に配列を配置してはならず、好ましくは、二次RNA構造を生じ得る相補的を作らない。置換改変体は、少なくとも1つの残基が除去されており、異なる残基がその場所に挿入される。このような置換は、一般的には、以下の表1および2に従って作製され、保存性置換と呼ばれる。
a)タンパク質改変体
本明細書に議論されるように、公知であり、本発明で意図されるARタンパク質の多数の改変体が存在する。既知の機能的AR株改変体に加えて、開示される方法および組成物においてもまた機能する、ARタンパク質の誘導体が存在する。タンパク質改変体および誘導体は、当業者に十分に理解されており、アミノ酸配列修飾を含むことができる。例えば、アミノ酸配列の修飾は、典型的には、3つのクラスのうちの1つ以上に含まれる:置換、挿入、または欠失改変体である。挿入には、アミノ末端および/またはカルボキシル末端の融合、ならびに単一または複数のアミノ酸残基の配列内挿入が含まれる。挿入は、通常は、例えば、1〜4残基の範囲のアミノ末端またはカルボキシ末端の融合物よりも小さな挿入である。免疫原性融合タンパク質誘導体、例えば、実施例に記載されるものは、インビトロでの架橋によって、または融合物をコードするDNAで形質転換した組換え細胞培養物によって、標的配列に免疫原性を付与するために十分に大きなポリペプチドを融合することにより作製される。欠失は、タンパク質配列の1つ以上のアミノ酸残基の除去によって特徴付けられる。典型的には、約2〜6残基以下が、タンパク質分子内の任意の部位において欠失される。これらの改変体は、通常、タンパク質をコードするDNA中のヌクレオチドの特異的変異誘発によって調製され、それによって、改変体をコードするDNAを産生し、その後、組換え細胞培養中でそのDNAを発現させる。既知の配列を有するDNA中の所定の部位において置換変異を作製するための技術は周知であり、例えば、M13プライマー変異誘発およびPCR変異誘発である。アミノ酸置換は、典型的には、単一残基であるが、一度に多数の異なる位置で起こすこともでき;挿入は、通常、約1〜10アミノ酸残基の範囲であり;そして欠失は、約1〜30残基の範囲である。欠失または挿入は、好ましくは、隣接対で作製され、すなわち、2残基の欠失または2残基の挿入である。置換、欠失、またはその任意の組み合わせは、最終産物に到達するために組み合わせることができる。変異は、リーディングフレームから外部に配列を配置してはならず、好ましくは、二次RNA構造を生じ得る相補的を作らない。置換改変体は、少なくとも1つの残基が除去されており、異なる残基がその場所に挿入される。このような置換は、一般的には、以下の表1および2に従って作製され、保存性置換と呼ばれる。
例えば、生物学的および/または化学的に類似の別のアミノ酸による、1つのアミノ酸残基の置換は、保存性置換として当業者に公知である。例えば、保存性置換は、1つの疎水性残基を別の疎水性残基の代わりに、または1つの極性残基を別の極性残基の代わりに置換する。この置換は、例えば、Gly、Ala;Val、Ile、Leu;Asp、Glu;Asn、Gln;Ser、Thr;Lys、Arg;およびPhe、Tyrなどの組み合わせを含む。各々明示的に開示される配列のこのような保存性置換のバリエーションは、本明細書に提供されるモザイクポリペプチドの中に含まれる。
置換および欠失変異誘発は、N−グリコシル化(Asn−X−Thr/Ser)またはO−グリコシル化(SerまたはThr)のための部位を挿入するために利用することができる。システインまたはその他の不安定な残基もまた、所望されてもよい。潜在的プロテオリシス部位、例えば、Argの欠失または置換は、例えば、塩基性残基の1つを欠失されること、またはグルタミル残基もしくはヒスチジル残基によって置換することによって、達成される。
特定の翻訳後誘導体は、発現されたポリペプチドに対する組換え宿主の作用の結果である。グルタミニル残基およびアスパラギニル残基は、頻繁に、翻訳後脱アミド化され、対応するグルタミルおよびアスパリル残基になる。または、これらの残基は、穏やかな酸性条件下で脱アミド化される。他の翻訳後修飾には、プロリンおよびリジンの水酸化、セリルまたはスレオニル残基の水酸基のリン酸化、リジン、アルギニン、およびヒスチジン側鎖のo−アミノ基のメチル化(T.E.Creighton,Proteins:Structure and Molecular Properties,W.H.Freeman & Co.,San Francisco pp 79−86[1983])、N末端アミンのアセチル化、および、ある場合において、C末端カルボキシルのアミド化が含まれる。
本明細書に開示されるタンパク質の改変体および誘導体を規定するための1つの方法は、特定の既知の配列に対する相同性/同一性によって、改変体および誘導体を規定することを通してであることが理解される。例えば、配列番号9は、ARの特定の配列を示し、配列番号8はARタンパク質の特定の配列を示す。言及される配列に対して、少なくとも70%または75%または80%または85%または90%または95%の相同性を有する、これらおよび他の本明細書に記載されるタンパク質の改変体が具体的に開示される。当業者は、2つのタンパク質の相同性をいかにして決定するかを容易に理解する。例えば、相同性は、相同性がその最高レベルにあるように、2つの配列を整列させた後で計算することができる。
相同性を計算する別の方法は、公開されたアルゴリズムによって実施することができる。比較のための配列の最適なアラインメントは、SmithおよびWaterman Adv.Appl.Math.2:482(1981)の局所的相同性アルゴリズムによって、NeedlemanおよびWunsch,J.MoL Biol.48:443(1970)の相同性アラインメントアルゴリズムによって、PearsonおよびLipman,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.85:2444(1988)の類似性検索方法によって、これらのアルゴリズムのコンピュータによる実行によって(the Wisconsin Genetics Software Package,Genetics Computer Group,575 Science Dr.,Madison,WIにおけるGAP、BESTFIT、FASTA、およびTFASTA)、または目視によって実施されてもよい。
同じ型の相同性は、例えば、少なくとも核酸アラインメントに関連する材料のために、参照により本明細書に組み込まれる、Zuker,M.Science 244:48−52,1989、Jaegerら、Proc.Natl.Acad.Sci USA 86:7706−7710,1989、Jaegerら、Methods Enzymol.183:281−306,1989に開示されるアルゴリズムによって、核酸のために得ることができる。
保存性変異および相同性の説明は、任意の組み合わせで、例えば、改変体が保存性変異である、特定の配列に対して少なくとも70%相同性を有する実施形態で、一緒に合わせることができることが理解される。
本明細書は種々のタンパク質およびタンパク質配列を議論するので、これらのタンパク質配列をコードし得る核酸もまた開示されることが理解される。これは、特定のタンパク質配列に関連するすべての縮重配列、すなわち、1つの特定のタンパク質配列をコードする配列を有するすべての核酸、ならびに、縮重核酸、開示される改変体をコードする核酸、およびタンパク質配列の誘導体を含むすべての核酸を含む。従って、各々の特定の核酸配列は本明細書に書かれていないかもしれないが、各々のおよびすべての配列が、開示されたタンパク質配列を通して、実際に開示または記載されることが理解される。例えば、配列番号8に示されるタンパク質配列をコードし得る多くの核酸配列のうちの1つが配列番号9に示される。アミノ酸配列は、どの特定のDNA配列が生物の中でそのタンパク質をコードするかを示していないが、開示されるタンパク質の特定の改変体が本明細書に開示される場合、タンパク質がそこから生じる特定のARにおけるタンパク質をコードする既知の核酸配列もまた、公知であり、本明細書に開示され、記載されることもまた理解される。
開示される組成物に組み込むことができる多数のアミノ酸およびペプチド類似体が存在することが理解される。例えば、異なる機能の置換基を有する多数のDアミノ酸が存在し、次いで、これらのアミノ酸は表3および表4に示される。天然に存在するペプチドの反対向きの立体異性体、ならびにペプチド類似体の立体異性体が開示される。これらのアミノ酸は、tRNA分子に選択したアミノ酸を委託すること、ならびに例えば、アンバーコドンを利用する遺伝子構築物を操作して、部位特異的なやり方で、類似体アミノ酸をペプチド鎖に挿入することによって、ポリペプチド鎖に容易に取り込むことができる(Thorsonら、Methods in Molec.Biol.77:43−73(1991)、Zoller,Current Opinion in Biotechnology,3:348−354(1992);Ibba,Biotechnology & Genetic Enginerring Reviews 13:197−216(1995)、Cahillら、TIBS,14(10):400−403(1989);Benner,TIB Tech,12:158−163(1994);IbbaおよびHennecke、Bio/technology,12:678−682(1994)、これらのすべては、少なくともアミノ酸類似体に関連する材料のために、参照により本明細書に組み込まれる)。
ペプチドに類似しているが、天然のペプチド結合を介して接続されてはいない分子を産生することができる。例えば、アミノ酸またはアミノ酸類似体のための結合には以下が含まれ得る:CH2NH−、−CH2S−、−CH2−CH2−,−CH=CH−(シスおよびトランス)、−COCH2−、−CH(OH)CH2−、および−CHH2SO−(これらおよび他のものは、以下において見い出すことができる:Spatola,A.F.Chemistry and Biochemistry of Amino Acids, Peptides,and Proteins所収、B.Weinstein編、Marcel Dekker,New York,p.267(1983);Spatola,A.F.,Vega Data(March 1983),Vol.1,Issue 3,Peptide Backbone Modifications(一般的概説);Morley,Trends Pharm Sci (1980)pp. 463−468;Hudson,D.ら、Int J Pept Prot Res 14:177−185(1979)(−CH2NH−,CH2CH2−);Spatolaら、Life Sci 38:1243−1249(1986)(−CH H2−S);Hann J.Chem.Soc Perkin Trans.I 307−314(1982)(−CH−CH−、シスおよびトランス);Almquistら、J.Med.Chem.23:1392−1398(1980)(−COCH2−);Jennings−Whiteら、Tetrahedron Lett 23:2533 (1982)(−COCH2−);Szelkeら、European Appln,EP 45665 CA(1982):97:39405(1982)(−CH(OH)CH2−);Holladayら、Tetrahedron.Lett 24:4401−4404(1983)(−C(OH)CH2−);およびHruby Life Sci 31:189−199(1982)(−CH2−S−);これらの各々は参照により本明細書に組み込まれる)。ペプチド類似体は、結合原子間に1つより多くの原子を有し得ること(例えば、bアラニン、gアミノ酪酸など)が理解される。
アミノ酸類似体およびペプチド類似体は、しばしば、より経済的な製造、より高い化学的安定性などの、増強されたまたは所望の特性、薬理学的特性の増強(半減期、吸収、効力、有効性など)、特異性の変化(例えば、広いスペクトルの生物学的活性)、抗原性の減少、およびその他を有する。
Dアミノ酸は、より安定なペプチドを生成するために使用できる。なぜなら、Dアミノ酸は、ペプチダーゼによって、そのように認識されないからである。同じ型のDアミノ酸とのコンセンサス配列の1つ以上のアミノ酸の系統的置換は(例えば、Lリジンの代わりにDリジン)、より安定なペプチドを生成するために使用できる。システイン残基は、2つ以上のペプチドを一緒に環化または結合するために使用できる。このことは、ペプチドを特定の構造に制約するために有益であり得る(RizoおよびGierasch Ann.Rev.Biochem.61:387(1992)、参照により本明細書に組み込まれる)。
8.抗体
(1)抗体一般
「抗体」という用語は、広い意味で本明細書で使用され、ポリクローナル抗体とモノクローナル抗体の両方を含む。無傷免疫グロブリン分子に加えて、抗体がARと相互作用する能力のために選択される限り、「抗体」という用語には、これらの免疫グロブリンのフラグメントまたはポリマー、および免疫グロブリン分子またはそのフラグメントのヒトまたはヒト化バージョンもまた含まれる。ARとアンドロゲンの間の相互作用に関与するARの開示された領域に結合する抗体もまた、開示される。抗体は、本明細書に記載されるインビトロアッセイを使用して、または類似の方法によって、それらの所望の活性について試験することができ、その後、それらのインビボでの治療的および/または予防的活性が、公知の臨床試験方法に従って試験される。
(1)抗体一般
「抗体」という用語は、広い意味で本明細書で使用され、ポリクローナル抗体とモノクローナル抗体の両方を含む。無傷免疫グロブリン分子に加えて、抗体がARと相互作用する能力のために選択される限り、「抗体」という用語には、これらの免疫グロブリンのフラグメントまたはポリマー、および免疫グロブリン分子またはそのフラグメントのヒトまたはヒト化バージョンもまた含まれる。ARとアンドロゲンの間の相互作用に関与するARの開示された領域に結合する抗体もまた、開示される。抗体は、本明細書に記載されるインビトロアッセイを使用して、または類似の方法によって、それらの所望の活性について試験することができ、その後、それらのインビボでの治療的および/または予防的活性が、公知の臨床試験方法に従って試験される。
「モノクローナル抗体」という用語は、本明細書で使用される場合、実質的に均質な抗体の集団から得られた抗体をいい、すなわち、この集団の中の個々の抗体は、抗体分子の小さなサブセット中に存在し得る可能な天然に存在する変異以外は同一である。本発明のモノクローナル抗体は、抗体が所望のアンタゴニスト活性を示す限り、具体的に、「キメラ」抗体、ならびにこのような抗体のフラグメントを含み、キメラ抗体においては、重鎖および/または軽鎖の一部は、特定の種に由来する抗体または特定の抗体のクラスもしくはサブクラスに属する抗体の中の対応する配列と同一であるかまたはそれと相同であるのに対して、鎖の残りは、別の種に由来する抗体または別の抗体のクラスもしくはサブクラスに属する抗体の中の対応する配列と同一であるかまたはそれと相同である(米国特許第4,816,567号およびMorrisonら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,81:6851−6855(1984)を参照のこと)。
開示されるモノクローナル抗体は、モノクローナル抗体を産生する任意の手順を使用して作製できる。例えば、開示されるモノクローナル抗体は、KohlerおよびMilstein,Nature,256:495(1975)によって記載されたようなハイブリドーマ技術を使用して調製できる。ハイブリドーマ法において、マウスまたは他の好適な宿主動物が、典型的には、免疫剤に特異的に結合する抗体を産生するかまたは産生可能であるリンパ球を誘発する免疫剤で免疫される。代替的には、リンパ球は、例えば、本明細書に記載されるHIV Env−CD4−コレセプターを使用して、インビトロで免疫されてもよい。
モノクローナル抗体は、組換えDNA法、例えば、米国特許第4,816,567号(Cabillyら)によってもまた、作製されてもよい。開示されるモノクローナル抗体をコードするDNAは、従来的な手順を使用して(例えば、マウス抗体の重鎖および軽鎖をコードする遺伝子に特異的に結合可能なオリゴヌクレオチドプローブを使用することによって)、容易に単離および配列決定できる。抗体または活性抗体フラグメントのライブラリーもまた、例えば、Burtonらへの米国特許第5,804,440号およびBarbasらへの同第6,096,441号に記載されているようなファージディスプレイ技術を使用して、生成およびスクリーニングできる。
インビトロ方法もまた、一価抗体を調製するために好適である。それらのフラグメント、特に、Fabフラグメントを生じるための抗体の消化は、当該分野で公知である日常的な技術を使用して達成することができる。例えば、消化は、パパインを使用して実施することができる。パパイン消化の例は、1994年12月22日に公開されたWO 94/29348および米国特許第4,342,566号に記載されている。抗体のパパイン消化は、典型的には、Fabフラグメントと呼ばれる2つの同一の抗原結合フラグメントを生じ、各々が単一の抗原結合部位、および残りのFcフラグメントを有する。ペプシン処理は、2つの抗原結合部位を有し、なお抗原を架橋可能であるフラグメントを生じる。
抗体または抗体フラグメントの活性が、非修飾抗体または抗体フラグメントと比較して有意に変化されておらず、または損なわれていないという条件で、フラグメントは、他の配列に結合されるか否かに関わらず、特定の領域または特定のアミノ酸残基の挿入、欠失、置換、または他の選択された修飾もまた含み得る。これらの修飾は、あるさらなる特性、例えば、ジスルフィド結合可能なアミノ酸を除去/付加すること、その生物学的な長寿を増加すること、その分泌特性を変化させることなどを提供し得る。いずれの場合においても、抗体または抗体フラグメントは、生物活性特性、例えば、その同種抗原への特異的結合などを有さなければならない。抗体または抗体フラグメントの機能的または活性領域は、タンパク質の特異的領域の変異誘発、続いて、発現および発現されたポリペプチドの試験によって同定されてもよい。このような方法は、当業者には容易に明らかであり、これには、抗体または抗体フラグメントをコードする核酸の部位特異的変異誘発が含まれ得る(Zoller,M.J.Curr.Opin.Biotechnol.3:348−354,1992)。
本明細書で使用される場合、「抗体」という用語は、ヒト抗体またはヒト化抗体をいうこともできる。多くの非ヒト抗体(例えば、マウス、ラット、またはウサギ由来の抗体)は、ヒトの中では天然に抗原性であり、従って、ヒトに投与されたときには、望ましくない免疫応答を生じ得る。それゆえに、本発明の方法におけるヒト抗体またはヒト化抗体の使用は、ヒトに投与した抗体が望ましくない免疫応答を惹起する機会を少なくするように機能する。
(2)ヒト抗体
開示されるヒト抗体は任意の技術を使用して調製することができる。ヒトモノクローナル抗体酸性のための技術の例には、Coleら(Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy,Alan R.Liss,p.77,1985)によって記載されるものおよびBoernerら(J.Immunol.,147(1):86−95,1991)によって記載されるものが含まれる。ヒト抗体(およびそのフラグメント)は、ファージディスプレイライブラリーを使用して産生させることもできる(Hoogenboomら、J.Mol.Biol.,227:381,1991;Marksら、J.Mol.Biol,222:581,1991)。
開示されるヒト抗体は任意の技術を使用して調製することができる。ヒトモノクローナル抗体酸性のための技術の例には、Coleら(Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy,Alan R.Liss,p.77,1985)によって記載されるものおよびBoernerら(J.Immunol.,147(1):86−95,1991)によって記載されるものが含まれる。ヒト抗体(およびそのフラグメント)は、ファージディスプレイライブラリーを使用して産生させることもできる(Hoogenboomら、J.Mol.Biol.,227:381,1991;Marksら、J.Mol.Biol,222:581,1991)。
開示されるヒト抗体は、トランスジェニック動物から得ることもできる。例えば、免疫に応答してヒト抗体の完全なレパートリーを産生可能であるトランスジェニック変異型マウスが記載されている(例えば、Jakobovitsら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90:2551−255(1993);Jakobovitsら、Nature,362:255−258(1993);Bruggermannら、Year in Immunol,7:33(1993)を参照のこと)。詳細には、これらのキメラおよび生殖系列変異型マウスにおける抗体重鎖結合領域(J(H))のホモ接合性欠失は、内因性抗体産生の完全な阻害を生じ、このような生殖系列変異型マウスへのヒト生殖系列抗体遺伝子アレイの首尾よい移入は、抗原チャレンジに際してヒト抗体の産生を生じる。所望の活性を有する抗体は、本明細書に記載されるように、Env−CD4−コレセプター複合体を使用して選択する。
(3)ヒト化抗体
抗体のヒト化技術は、一般的には、抗体分子の1つ以上のポリペプチド鎖をコードするDNAを操作するための組換えDNA技術の使用を含む。従って、非ヒト抗体(またはそのフラグメント)のヒト化型は、ヒト(レシピエント)抗体のフレームワークに組込まれた非ヒト(ドナー)抗体からの抗原結合部位の一部を含む、キメラ抗体または抗体鎖(またはそのフラグメント、例えば、Fv、Fab、Fab’、または抗体の他の抗原結合部分)である。
抗体のヒト化技術は、一般的には、抗体分子の1つ以上のポリペプチド鎖をコードするDNAを操作するための組換えDNA技術の使用を含む。従って、非ヒト抗体(またはそのフラグメント)のヒト化型は、ヒト(レシピエント)抗体のフレームワークに組込まれた非ヒト(ドナー)抗体からの抗原結合部位の一部を含む、キメラ抗体または抗体鎖(またはそのフラグメント、例えば、Fv、Fab、Fab’、または抗体の他の抗原結合部分)である。
ヒト化抗体を生成するために、レシピエント(ヒト)抗体分子の1つ以上の相補性決定領域(CDR)からの残基が、所望の抗原結合特性(例えば、標的抗原に対して特定のレベルの特異性および親和性)を有することが知られているドナー(非ヒト)抗体分子の1つ以上のCDRからの残基によって置換される。ある例において、ヒト抗体のFvフレームワーク(FR)残基は、対応する非ヒト残基によって置換される。ヒト化抗体はまた、レシピエント抗体においても、移入されたCDRまたはフレームワーク配列においても見い出されない。一般的に、ヒト化抗体は、非ヒトである供給源からそこに導入される1つ以上のアミノ酸残基を有する。実際上、ヒト化抗体は、典型的には、いくつかのCDR残基およびおそらくFR残基が、齧歯類抗体中の類似の部位からの残基によって置換されているヒト抗体である。ヒト化抗体は、一般的には、抗体定常領域(Fc)の少なくとも一部、典型的には、ヒト抗体のそれを含む(Jonesら、Nature, 321:522−525(1986)、Reichmannら、Nature,332:323−327(1988)、およびPresta,Curr.Opin.Struct.Biol.,2:593−596(1992))。
非ヒト抗体をヒト化するための方法は当該分野において周知である。例えば、ヒト化抗体は、Winterおよび共同研究者の方法(Jonesら、Nature,321:522−525(1986),Riechmannら、Nature,332:323−327(1988),Verhoeyenら、Science,239:1534−1536(1988))に従って、ヒト抗体の対応する配列の代わりに齧歯類CDRまたはCDR配列を置換することによって生成することができる。ヒト化抗体を産生するために使用できる方法は、米国特許第4,816,567号(Cabillyら)、同第5,565,332号(Hoogenboomら)、同第5,721,367号(Kayら)、同第5,837,243号(Deoら)、同第5,939,598号(Kucherlapatiら)、同第6,130,364号(Jakobovitsら)、および同第6,180,377号(Morganら)にもまた記載されている。
9.薬学的キャリア/薬学的産物の送達
上記に記載されるように、本発明の組成物は、薬学的に受容可能なキャリア中、インビボで投与することもできる。「薬学的に受容可能」とは、生物学的にまたは他の点で望ましくないわけではない物質を意味し、すなわち、この物質は、いかなる望ましくない生物学的効果を引き起こすことなく、またはそれが含まれる薬学的組成物の他の成分のいずれかと有害な様式で相互作用することなく、核酸またはベクターとともに、被験体に投与されてもよい。キャリアは、当然ながら、当業者に周知であるように、活性成分のいかなる分解も最小化し、被験体におけるいかなる副作用も最小化するように、選択される。
上記に記載されるように、本発明の組成物は、薬学的に受容可能なキャリア中、インビボで投与することもできる。「薬学的に受容可能」とは、生物学的にまたは他の点で望ましくないわけではない物質を意味し、すなわち、この物質は、いかなる望ましくない生物学的効果を引き起こすことなく、またはそれが含まれる薬学的組成物の他の成分のいずれかと有害な様式で相互作用することなく、核酸またはベクターとともに、被験体に投与されてもよい。キャリアは、当然ながら、当業者に周知であるように、活性成分のいかなる分解も最小化し、被験体におけるいかなる副作用も最小化するように、選択される。
本発明の組成物は、経口的に、非経口的に(例えば、静脈内に)、筋肉内注射によって、腹腔内注射によって、経皮的に、体外で、局所的、他などで投与されてもよく、これには、局所的鼻内投与または吸入による投与が含まれる。本明細書で使用される場合、「局所的鼻内投与」とは、鼻孔の片方または両方を通しての鼻または鼻の中への組成物の送達を意味し、噴霧メカニズムもしくは液滴メカニズムによる、または核酸もしくはベクターのエアロゾル化を通しての送達を含み得る。吸入による組成物の投与は、噴霧または液滴メカニズムによる送達を介して鼻または口を通してであり得る。送達は、挿管を介して呼吸系(例えば、肺)の任意の領域に直接的であり得る。必要とされる組成物の正確な量は、被験体の種、年齢、体重、および一般的状態、治療されるアレルギー性疾患の重篤度、使用される特定の核酸またはベクター、その治療の様式などに依存して、被験体から被験体で変化する。従って、すべての組成物について正確な量を特定することは不可能である。しかし、好適な量は、本明細書の教示が与えられれば、日常的な実験のみを使用して、当業者によって決定可能である。
組成物の非経口的投与は、使用される場合、一般的には、注射によって特徴付けられる。注射液は、従来的な形態で、液体溶液または懸濁液のいずれかとして、液体中の懸濁溶液のために好適な注射前の固体形態、またはエマルジョンとして、調製することができる。より最近修正された非経口投与のためのアプローチは、一定の投薬量が維持されるような、遅延放出または持続放出系の使用を含む。例えば、米国特許第3,610,795号を参照のこと。これは、参照として本明細書に組み込まれる。
これらの材料は、溶液、懸濁液(例えば、微粒子、リポソーム、または細胞に取り込まれる)中にあり得る。これらは、抗体、受容体、または受容体リガンドを介して特定の細胞型に標的化されてもよい。以下の参考文献は、腫瘍組織に特定のタンパク質を標的化するためのこの技術の使用の例である(Senterら、Bioconjugate Chem.,2:447−451(1991);Bagshawe,K.D.,Br.J.Cancer,60:275−281(1989);Bagshaweら、Br.J.Cancer,58:700−703(1988);Senterら、Bioconjugate Chem.,4:3−9(1993);Battelliら、Cancer Immunol.Immunother.,35:421−425(1992);PieterszおよびMcKenzie、Immunolog.Reviews,129:57−80(1992);ならびにRofflerら、Biochem.Pharmacol,42:2062−2065,(1991))。「ステルス」および他の抗体結合体化リポソームなどのビヒクル(結腸癌に標的化される脂質媒介薬物を含む)、細胞特異的リガンドを通してのDNAの受容体媒介標的化、リンパ球指向性腫瘍標的化、およびインビボでのマウス神経膠腫の高度に特異的な治療用レトロウイルス標的化である。以下の参考文献は、腫瘍組織に特定のタンパク質を標的化するためのこの技術の使用の例である(Hughesら、Cancer Research,49:6214−6220(1989);ならびにLitzingerおよびHuang、Biochimica et Biophysica Acta,1104:179−187(1992))。一般的に、受容体はエンドサイトーシスの経路に関与し、構成的であるか、またはリガンド誘導性であるかのいずれかである。クラスリン被覆ピット中のこれらの受容体クラスターは、クラスリン被覆小胞を介して細胞に入り、受容体が識別される酸性化エンドソームを通過し、次いで、細胞表面にリサイクルされて細胞内に保存されるか、またはリソソーム中で分解されるかのいずれかである。内部移行経路は、栄養の取り込み、活性化タンパク質の除去、高分子のクリアランス、ウイルスおよび毒素の日和見性の侵入、リガンドの解離および分解、ならびに受容体レベルの調節などの種々の機能に役立つ。多くの受容体は、細胞型、受容体濃度、リガンドの型、リガンドの価数、およびリガンドの濃度に依存して、1つより多くの細胞内経路に付随する。受容体媒介性エンドサイトーシスの分子および細胞のメカニズムは概説されている(BrownおよびGreene、DNA and Cell Biology 10:6,399−409(1991))
a)薬学的に受容可能なキャリア
抗体を含む組成物は、薬学的に受容可能なキャリアと組み合わせて、治療的に使用することができる。
a)薬学的に受容可能なキャリア
抗体を含む組成物は、薬学的に受容可能なキャリアと組み合わせて、治療的に使用することができる。
好適なキャリアおよびそれらの製剤は、Remington:The Science and Practice of Pharmacy(第19版)A.R. Gennaro編,Mack Publishing Company,Easton,PA 1995に記載されている。典型的には、好適な量の薬学的に受容可能な塩が、製剤を等張性にするために、製剤中で使用される。薬学的に受容可能なキャリアの例には、生理食塩水、リンガー液、およびデキストロース溶液が含まれるがこれらに限定されない。溶液のpHは、好ましくは約5〜約8であり、より好ましくは約7〜約7.5である。さらなるキャリアには、抗体を含む固体の疎水性ポリマーの半透性マトリックスなどの持続放出調製物が含まれ、このマトリックスは、成型された物品、例えば、フィルム、リポソーム、または微粒子の形態である。例えば、投与の経路および投与される組成物の濃度に依存して、特定のキャリアがより好ましいことが当業者には明らかである。
薬学的キャリアは当業者に公知である。これらは、最も典型的には、滅菌水、生理食塩水、および生理的pHにおける緩衝溶液を含む、ヒトへの薬物の投与のための標準的なキャリアである。本発明の組成物は、筋肉内または皮下的に投与することができる。他の化合物は、当業者によって使用される標準的な手順に従って投与される。
薬学的組成物は、選択した分子に加えて、キャリア、濃厚剤、希釈剤、緩衝剤、保存剤、界面活性剤などを含み得る。薬学的組成物は、抗微生物剤、抗炎症剤、麻酔剤などのような1種以上の活性成分を含み得る。
薬学的組成物は、局所的または全身的な治療が望まれているか、および治療される領域に依存して、多数の方法で投与されてもよい。投与は、局所的(眼科的、膣、直腸、鼻内を含む)、経口的、吸入による、または非経口的、例えば、静脈内点滴、皮下、腹腔内、または筋肉内の注射であり得る。開示される抗体は、静脈内、腹腔内、筋肉内、皮下、腔内、または経皮的に投与され得る。
非経口投与のための調製物は、滅菌水溶液または非水性溶液、懸濁液、およびエマルジョンが含まれる。非水性溶媒の例は、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、オリーブ油などの植物油、およびオレイン酸エチルなどの注射用有機エステルである。水性キャリアには、アルコール/水溶液、エマルジョンまたは懸濁液が含まれ、生理食塩水および緩衝化媒体が含まれる。非経口的ビヒクルには、塩化ナトリウム溶液、リンガーデキストロース、デキストロースおよび塩化ナトリウム、乳酸を含むリンガー液、および固定油が含まれる。静脈内ビヒクルには、液体および栄養補充剤、電解質補充剤(例えば、リンガーデキストロースに基づくもの)などが含まれる。保存剤および他の添加剤、例えば、抗微生物剤、抗酸化剤、キレート剤、および不活性ガスなどが存在してもよい。
局所的投与のための製剤には、軟膏、ローション、クリーム、ゲル、ドロップ、坐剤、スプレー、液体、および粉末が含まれ得る。従来的な薬学的キャリア、水溶液、粉末、または油ベース、濃厚剤などは、必要であり得るかまたは所望され得る。
経口投与のための組成物には、粉末または顆粒、水または非水系媒体中の懸濁液または溶液、カプセル、サシェ剤、または錠剤が含まれる。濃厚剤、香料、希釈剤、乳化剤、分散補助剤、または結合剤が所望され得る。
いくつかの組成物は、潜在的には、薬学的に受容可能な酸または塩基付加塩として投与されてもよい。この塩は、塩酸、臭化水素酸、過塩素酸、硝酸、チオシアン酸、硫酸、およびリン酸などの無機酸、ならびにギ酸、酢酸、プロピオン酸、グリコール酸、乳酸、ピルビン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、およびフマル酸などの有機酸との反応によって、または水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化カリウムなどの無機塩基、ならびにモノ−、ジ−、トリアルキル、およびアリールアミンおよび置換エタノールアミンなどの有機塩基との反応によって形成される。
b)治療的使用
組成物を投与するための有効な投薬量およびスケジュールは経験的に決定されてもよく、このような決定を行うことは当業者の範囲内である。組成物の投与のための投薬量の範囲は、徴候の障害が影響を受ける所望の効果を生じるために十分に大きい。投薬量は、有害な副作用、例えば、望ましくない交差反応アナフィラキシー反応などを引き起こすほどには大きくあるべきではない。一般的に、投薬量は、患者の年齢、状態、性別、および疾患の程度、投与の経路、または他の薬物がレジメンに含まれているか否かで変化し、当業者によって決定することができる。投薬量は、任意の反対表示(counterindications)の事象において個別の医師によって調整できる。投薬量は変化可能であり、1日から数日間、毎日1回以上の用量で投与可能である。指針は、所定のクラスの薬学的製品についての好適な投薬量について文献中に見い出すことができる。例えば、抗体についての好適な用量を選択する際の指針は、抗体の治療的使用に関する文献、例えば、Handbook of Monoclonal Antibodies,Ferroneら編、Noges Publications,Park Ridge,N.J.(1985)ch.22およびpp.303−357;Smithら、Antibodies in Human Diagnosis and Therapy,Haberら編、Raven Press, New York(1977)pp.365−389の中に見い出すことができる。単独で使用される典型的な1日の抗体の投薬量は、上記に言及される要因に依存して、1日あたり1μg/1kg〜100mg/kg体重以上の範囲であり得る。
組成物を投与するための有効な投薬量およびスケジュールは経験的に決定されてもよく、このような決定を行うことは当業者の範囲内である。組成物の投与のための投薬量の範囲は、徴候の障害が影響を受ける所望の効果を生じるために十分に大きい。投薬量は、有害な副作用、例えば、望ましくない交差反応アナフィラキシー反応などを引き起こすほどには大きくあるべきではない。一般的に、投薬量は、患者の年齢、状態、性別、および疾患の程度、投与の経路、または他の薬物がレジメンに含まれているか否かで変化し、当業者によって決定することができる。投薬量は、任意の反対表示(counterindications)の事象において個別の医師によって調整できる。投薬量は変化可能であり、1日から数日間、毎日1回以上の用量で投与可能である。指針は、所定のクラスの薬学的製品についての好適な投薬量について文献中に見い出すことができる。例えば、抗体についての好適な用量を選択する際の指針は、抗体の治療的使用に関する文献、例えば、Handbook of Monoclonal Antibodies,Ferroneら編、Noges Publications,Park Ridge,N.J.(1985)ch.22およびpp.303−357;Smithら、Antibodies in Human Diagnosis and Therapy,Haberら編、Raven Press, New York(1977)pp.365−389の中に見い出すことができる。単独で使用される典型的な1日の抗体の投薬量は、上記に言及される要因に依存して、1日あたり1μg/1kg〜100mg/kg体重以上の範囲であり得る。
癌(例えば、前立腺癌)を治療、阻害、または予防するための、ARを含むベクターなどの開示される組成物の投与後に、治療用ベクターの効力が、当業者に周知である種々の方法で評価できる。例えば、当業者は、本明細書に開示される、ARを含むベクターなどの組成物が、腫瘍増殖速度を減少し、または腫瘍サイズのさらなる増大を予防することを観察することによって、この組成物が前立腺癌を治療または阻害する際に有効であることを理解する。
本明細書に開示される組成物は、癌、例えば、前立腺癌のリスクがある患者または被験体に予防的に投与されてもよい。
10.開示される組成物を用いてスクリーニングすることによって同定される組成物
開示される組成物は、開示される組成物の構造を同定するため、または潜在的なもしくは実際の分子、例えば、開示される組成物と所望の方法で相互作用する低分子を同定するためのいずれかのために、任意の分子モデリング技術の標的として使用できる。本明細書に開示される核酸、ペプチド、および関連分子は、任意の分子モデリングプログラムまたはアプローチにおける標的として使用できる。
開示される組成物は、開示される組成物の構造を同定するため、または潜在的なもしくは実際の分子、例えば、開示される組成物と所望の方法で相互作用する低分子を同定するためのいずれかのために、任意の分子モデリング技術の標的として使用できる。本明細書に開示される核酸、ペプチド、および関連分子は、任意の分子モデリングプログラムまたはアプローチにおける標的として使用できる。
モデリング技術において開示される組成物を使用する場合、阻害または刺激または標的分子の機能などの特定の所望の特性を有する高分子などの分子が同定されることが理解される。開示される組成物を使用する場合、同定され、単離される分子、例えば、ARもまた開示される。従って、開示される組成物を含む分子モデリングアプローチを使用して産生される産物、例えば、ARもまた、本明細書に開示されると見なされる。
従って、選択した分子を結合する分子を単離するための1つの方法は、合理的設計を通してである。これは、構造情報およびコンピュータモデリングを通して達成される。コンピュータモデリング技術は、選択した分子の三次元原子構造の可視化、およびその分子と相互作用する新規な化合物の合理的設計を可能にする。この三次元構築物は、典型的には、選択した分子のx線結晶学的解析またはNMRイメージングからのデータに依存する。この分子ダイナミックスは力場データを必要とする。コンピュータグラフィックスシステムは、新規な化合物がいかにして標的分子に結合するかの予測を可能にし、ならびにその化合物および標的化合物の構造の実験的操作を、完全な結合特異性まで可能にする。どの分子結合化合物の相互作用があるか、小さな変化が一方または両方でいつ起こるかの予測は、分子メカニクスソフトウェアおよび計算力が強化されたコンピュータを必要とし、通常は、分子設計プログラムとユーザーとの間のユーザーフレンドリーなメニューによって行われるインターフェースと結び付けられている。
分子モデリングシステムの例は、CHARMmおよびQUANTAプログラム、Polygen Corporation,Waltham,MAである。CHARMmは、エネルギー最小化関数および分子ダイナミックス関数を実行する。QUANTAは、構築、グラフィックモデリング、および分子構造の分析を実行する。QUANTAは、反復的な構築、修飾、可視化、および互いの分子の挙動の分析を可能にする。
以下の多数の論文が、特定のタンパク質と相互作用的な薬物のコンピュータモデリングを概説している:Rotivinenら、1988 Acta Pharmaceutica Fennica 97,159−166;Ripka,New Scientist 54−57(June 16,1988); McKinalyおよびRossmann,1989 Annu.Rev.Pharmacol.Toxiciol.29,111−122;PerryおよびDavies,QSAR:Quantitative Structure−Activity Relationships in Drug Design pp.189−193(Alan R.Liss,Inc.1989);LewisおよびDean,1989 Proc.R.Soc.Lond.236,125−140および141−162;ならびに、核酸成分のためのモデル酵素に関しては、Askewら、1989 J.Am.Chem.Soc.111,1082−1090。化学物質をスクリーニングし、かつ画像を描く、他のコンピュータプログラムは、BioDesign,Inc.,Pasadena,CA.、Allelix,Inc,Mississauga,Ontario,Canada、およびHypercube,Inc.,Cambridge,Ontarioなどの企業から利用可能である。これらは、主として、特定のタンパク質に特異的な薬物の適用のために設計されているが、一旦領域が同定されると、これらは、DNAまたはRNAの特定の領域と特異的に相互作用する分子の設計のために適合させることができる。
結合を変化できる化合物の設計および生成に関して上記に記載したが、基質結合または酵素活性を変化させる化合物について、天然物または合成化学物質、およびタンパク質を含む生物学的に活性な物質を含む、既知の化学物質のライブラリーをスクリーニングすることができる。
11.キット
本明細書に開示される方法を実施する際に使用できる試薬になるキットが本明細書に開示される。このキットは、本明細書に開示されるか、または開示される方法の実施において必要とされるかまたは有益であると理解される、任意の試薬または試薬の組み合わせを含み得る。例えば、これらのキットは、本発明の方法の特定の実施形態において議論される増幅反応を実施するためのプライマー、ならびに意図されるようなプライマーを使用するために必要とされる緩衝液および酵素を含むことができる。例えば、配列番号11および12に示されるオリゴヌクレオチドを含む、前立腺癌になる被験体のリスクを評価するためのキットが開示される。
本明細書に開示される方法を実施する際に使用できる試薬になるキットが本明細書に開示される。このキットは、本明細書に開示されるか、または開示される方法の実施において必要とされるかまたは有益であると理解される、任意の試薬または試薬の組み合わせを含み得る。例えば、これらのキットは、本発明の方法の特定の実施形態において議論される増幅反応を実施するためのプライマー、ならびに意図されるようなプライマーを使用するために必要とされる緩衝液および酵素を含むことができる。例えば、配列番号11および12に示されるオリゴヌクレオチドを含む、前立腺癌になる被験体のリスクを評価するためのキットが開示される。
12.類似の機能を有する組成物
本明細書に開示される組成物は、特定の機能、例えば、上皮AR発現の増強を有することが理解される。開示される機能を実施するための特定の構造的な要件が本明細書に開示され、開示される構造に関連するのと同じ機能を実施できる種々の構造が存在すること、およびこれらの構造が、同じ結果、例えば、上皮AR発現の刺激または阻害を最終的に達成することが理解される。
本明細書に開示される組成物は、特定の機能、例えば、上皮AR発現の増強を有することが理解される。開示される機能を実施するための特定の構造的な要件が本明細書に開示され、開示される構造に関連するのと同じ機能を実施できる種々の構造が存在すること、およびこれらの構造が、同じ結果、例えば、上皮AR発現の刺激または阻害を最終的に達成することが理解される。
E.組成物を作製する方法
本明細書に開示される組成物、および開示される方法を実施するために必要な組成物は、他に特に注記されない限り、その特定の試薬または化合物のために当業者に公知である任意の方法を使用して作製することができる。
本明細書に開示される組成物、および開示される方法を実施するために必要な組成物は、他に特に注記されない限り、その特定の試薬または化合物のために当業者に公知である任意の方法を使用して作製することができる。
1.核酸合成
例えば、核酸、例えば、プライマーとして使用されるオリゴヌクレオチドは、標準的な化学合成法を使用して作製可能であり、または酵素的な方法または任意の他の方法を使用して作製可能である。このような方法は、核酸フラグメント単離に従う標準的な酵素的消化から(例えば、Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual,2nd Edition(Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.,1989)第5章、第6章を参照のこと)、例えば、MilligenまたはBeckman System 1Plus DNAシンセサイザー(例えば、Milligen−Biosearch,Burlington,MAのModel 8700自動シンセサイザーまたはABI Model 380B)を使用する、シアノエチルホスホルアミダイト法による純粋な合成方法までの範囲であり得る。オリゴヌクレオチドを作製するために有用な合成方法は、Ikutaら、Ann.Rev.Biochem.53:323−356(1984)(ホスホトリエステルおよびホスファイト−トリエステル法)、およびNarangら、Methods Enzymol.,65:610−620(1980)(ホスホトリエステル法)によってもまた記載されている。タンパク質核酸分子は、Nielsenら、Bioconjug.Chem.5:3−7(1994)によって記載されるものなどの公知の方法を使用して作製することができる。
例えば、核酸、例えば、プライマーとして使用されるオリゴヌクレオチドは、標準的な化学合成法を使用して作製可能であり、または酵素的な方法または任意の他の方法を使用して作製可能である。このような方法は、核酸フラグメント単離に従う標準的な酵素的消化から(例えば、Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual,2nd Edition(Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.,1989)第5章、第6章を参照のこと)、例えば、MilligenまたはBeckman System 1Plus DNAシンセサイザー(例えば、Milligen−Biosearch,Burlington,MAのModel 8700自動シンセサイザーまたはABI Model 380B)を使用する、シアノエチルホスホルアミダイト法による純粋な合成方法までの範囲であり得る。オリゴヌクレオチドを作製するために有用な合成方法は、Ikutaら、Ann.Rev.Biochem.53:323−356(1984)(ホスホトリエステルおよびホスファイト−トリエステル法)、およびNarangら、Methods Enzymol.,65:610−620(1980)(ホスホトリエステル法)によってもまた記載されている。タンパク質核酸分子は、Nielsenら、Bioconjug.Chem.5:3−7(1994)によって記載されるものなどの公知の方法を使用して作製することができる。
2.ペプチド合成
配列番号8などの開示されるタンパク質を作製する1つの方法は、タンパク質化学技術によって、2つ以上のペプチドまたはポリペプチドを一緒に結合することである。例えば、ペプチドまたはポリペプチドは、Fmoc(9−フルオレニルメチルオキシカルボニル)またはBoc(tert−ブチルオキシカルボニル)のいずれかの化学反応を使用して、現在利用可能な実験設備を使用して化学合成できる(Applied Biosystems,Inc.,Foster City,CA)。当業者は、開示されるタンパク質に対応するペプチドまたはポリペプチドが、標準的な化学反応によって合成可能であることを容易に認識する。例えば、あるペプチドまたはポリペプチドが合成でき、その合成樹脂から切断できないのに対して、ペプチドまたはタンパク質の他のフラグメントは、合成でき、続いて樹脂から切断でき、それによって、他のフラグメントに対して機能的にブロックされている末端基を露出する。ペプチド縮合反応によって、これらの2つのフラグメントは、それぞれ、それらのカルボキシル末端およびアミノ末端で、ペプチド結合を介して共有結合可能であり、抗体またはそのフラグメントを形成する(Grant GA(1992)Synthetic Peptides:A User Guide.W.H.Freeman and Co.,N.Y.(1992);Bodansky M and TrostB.編(1993)Principles of Peptide Synthesis.Springer−Verlag Inc.,NY(これは、少なくともペプチド合成に関連する物質のために、参照により本明細書に組み込まれる))。代替として、ペプチドまたはポリペプチドは、本明細書に記載されるように、独立してインビボで合成される。一旦単離されると、これらの独立したペプチドまたはポリペプチドは、同様のペプチド縮合反応を介して、ペプチドまたはペプチドフラグメントに結合されてもよい。
配列番号8などの開示されるタンパク質を作製する1つの方法は、タンパク質化学技術によって、2つ以上のペプチドまたはポリペプチドを一緒に結合することである。例えば、ペプチドまたはポリペプチドは、Fmoc(9−フルオレニルメチルオキシカルボニル)またはBoc(tert−ブチルオキシカルボニル)のいずれかの化学反応を使用して、現在利用可能な実験設備を使用して化学合成できる(Applied Biosystems,Inc.,Foster City,CA)。当業者は、開示されるタンパク質に対応するペプチドまたはポリペプチドが、標準的な化学反応によって合成可能であることを容易に認識する。例えば、あるペプチドまたはポリペプチドが合成でき、その合成樹脂から切断できないのに対して、ペプチドまたはタンパク質の他のフラグメントは、合成でき、続いて樹脂から切断でき、それによって、他のフラグメントに対して機能的にブロックされている末端基を露出する。ペプチド縮合反応によって、これらの2つのフラグメントは、それぞれ、それらのカルボキシル末端およびアミノ末端で、ペプチド結合を介して共有結合可能であり、抗体またはそのフラグメントを形成する(Grant GA(1992)Synthetic Peptides:A User Guide.W.H.Freeman and Co.,N.Y.(1992);Bodansky M and TrostB.編(1993)Principles of Peptide Synthesis.Springer−Verlag Inc.,NY(これは、少なくともペプチド合成に関連する物質のために、参照により本明細書に組み込まれる))。代替として、ペプチドまたはポリペプチドは、本明細書に記載されるように、独立してインビボで合成される。一旦単離されると、これらの独立したペプチドまたはポリペプチドは、同様のペプチド縮合反応を介して、ペプチドまたはペプチドフラグメントに結合されてもよい。
例えば、クローニングされたセグメントまたは合成ペプチドセグメントの酵素的ライゲーションは、比較的短いペプチドフラグメントが、大きなペプチドフラグメント、ポリペプチド、または全体のタンパク質ドメインを産生されるように結合されることを可能にする(Abrahmsen Lら、Biochemistry,30:4151(1991))。または、合成ペプチドの天然な化学的結合は、より短いペプチドフラグメントから、大きなペプチドまたはポリペプチドを合成的に構築するために利用することができる。この方法は2段階化学反応からなる(Dawsonら、Synthesis of Proteins by Native Chemical Ligation.Science,266:776−779(1994))。第1段階は、保護されていない合成ペプチド−チオエステルの、アミノ末端Cysを含む別の保護されていないペプチドセグメントとの化学選択的反応であり、初期の共有結合生成物として、チオエステル結合中間体を与える。反応条件の変化を伴うことなく、この中間体は、自発的な、迅速な分子内反応を受けて、結合部位において天然ペプチド結合を形成する(Baggiolini Mら(1992)FEBS Lett.307:97−101;Clark−Lewis Iら、J.Biol.Chem.,269:16075(1994);Clark−Lewis Iら、Biochemistry,30:3128(1991);Rajarathnam Kら、Biochemistry 33:6623−30(1994))。
または、保護されていないペプチドセグメント化学的に結合され、ここで、化学的結合の結果としてペプチドセグメント間で形成した結合は、非天然(非ペプチド)結合である(Schnolzer,Mら、Science,256:221(1992))。この技術は、タンパク質ドメインの類似体、ならびに完全な活性を有する比較的純粋な大量のタンパク質を合成するために使用されてきた(deLisle Milton RCら、Techniques in Protein Chemistry IV.Academic Press,New York,pp.257−267(1992))。
3.組成物を作製するためのプロセスクレーム
組成物を作製するためのプロセス、ならびに組成物に導く中間体を作製するためのプロセスが開示される。例えば、配列番号9の核酸が開示される。これらの組成物を作製するために使用できる種々の方法、例えば、合成化学の方法および標準的な分子生物学の方法が存在する。これらおよび他の開示される組成物を作製する方法が具体的に開示されることが理解される。
組成物を作製するためのプロセス、ならびに組成物に導く中間体を作製するためのプロセスが開示される。例えば、配列番号9の核酸が開示される。これらの組成物を作製するために使用できる種々の方法、例えば、合成化学の方法および標準的な分子生物学の方法が存在する。これらおよび他の開示される組成物を作製する方法が具体的に開示されることが理解される。
配列番号9に示される配列を含む核酸、および核酸の発現を制御する配列を操作的な方法で結合する工程を含むプロセスによって産生される核酸分子が開示される。
配列番号9に示される配列に対して80%同一性を有する配列を含む核酸分子、および核酸の発現を制御する配列を操作的な方法で結合する工程を含むプロセスによって産生される核酸分子が開示される。
配列番号9に示される配列にストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下でハイブリダイズする配列を含む核酸分子、および核酸の発現を制御する配列を操作的な方法で結合する工程を含むプロセスによって産生される核酸分子が開示される。
配列番号9に示されるペプチドをコードする配列を含む核酸分子、およびこの核酸分子の発現を制御する配列を操作的な方法で結合する工程を含むプロセスによって産生される核酸分子が開示される。
配列番号9に示されるペプチドに対して80%同一性を有するペプチドをコードする配列を含む核酸分子、およびこの核酸分子の発現を制御する配列を操作的な方法で結合する工程を含むプロセスによって産生される核酸分子が開示される。
配列番号8からの任意の変化が保存性変化である、配列番号8に示されるペプチドに対して80%同一性を有するペプチドをコードする配列を含む核酸分子、およびこの核酸分子の発現を制御する配列を操作的な方法で結合する工程を含むプロセスによって産生される核酸分子が開示される。
開示される任意の核酸で細胞を形質転換するプロセスによって産生される細胞が開示される。天然には存在しない任意の開示される核酸で細胞を形質転換するプロセスによって産生される細胞が開示される。
開示される任意の核酸を発現するプロセスによって産生される任意の開示されるペプチドが開示される。開示される任意の核酸を発現するプロセスによって産生される任意の天然には存在しない開示されるペプチドが開示される。天然には存在しない開示される任意の核酸を発現するプロセスによって産生される任意の開示されるペプチドが開示される。
本明細書に開示される任意の核酸分子で動物の中の細胞をトランスフェクトするプロセスによって産生される動物が開示される。本明細書に開示される任意の核酸分子で、動物の中の細胞をトランスフェクトするプロセスによって産生される動物が開示され、ここで、動物は哺乳動物である。本明細書に開示される任意の核酸で動物の中の細胞をトランスフェクトするプロセスによって産生される動物もまた開示され、ここで、哺乳動物はマウス、ラット、ウサギ、ウシ、ヒツジ、または霊長類である。
本明細書に開示される任意の細胞を動物に加えるプロセスによって産生される動物もまた開示される。
本願を通して、種々の刊行物が種々の刊行物が引用される。これらの刊行物の開示は、それが属する技術分野の状態をより完全に説明するために、参照によりそれらの全体が本願に組み込まれる。開示される引用文献はまた、その参照が依存する文章中に議論されている、それらに含まれる構成要素のために、個々におよび具体的に参照により組み込まれる。
本発明の範囲および技術思想から逸脱することなく、種々の改変およびバリエーションが本発明において作製可能であることは当業者に明らかである。本発明の他の実施形態は、本明細書を考慮することおよび本明細書に開示される本明細書の実施から、当業者には明らかである。明細および実施例は例示のみと見なされ、本発明の真の範囲および技術思想は以下の特許請求の範囲によって示されることが意図される。
F.実施例
以下の実施例は、当業者に、本明細書で特許請求される化合物、組成物、物品、デバイス、および/または方法がいかにして作製および評価されるかについての完全な開示および説明を提供するために示され、純粋に例示的であることが意図され、開示を限定することは意図されない。数値(例えば、量、温度など)に関して正確さを保証するための努力はなされてきたが、ある程度の誤差および偏差は考慮されるべきである。他に示されない限り、部は重量部であり、温度は℃または大気温度であり、圧力は大気圧またはその周辺である。
以下の実施例は、当業者に、本明細書で特許請求される化合物、組成物、物品、デバイス、および/または方法がいかにして作製および評価されるかについての完全な開示および説明を提供するために示され、純粋に例示的であることが意図され、開示を限定することは意図されない。数値(例えば、量、温度など)に関して正確さを保証するための努力はなされてきたが、ある程度の誤差および偏差は考慮されるべきである。他に示されない限り、部は重量部であり、温度は℃または大気温度であり、圧力は大気圧またはその周辺である。
実施例1:前立腺上皮アンドロゲン受容体を欠くマウスにおける前立腺細胞増殖の増加および細胞分化の損失
a)pes−ARKOマウスの生成および特徴付け
pes−ARKOマウスはcreリコンビナーゼを促進する前立腺上皮特異的プロモーターを含む(Greenberg,N.M.ら、(1994)Mol Endocrinol 8,230−9)。プロバシンプロモーター導入遺伝子の発現は、2〜7週で発現が増加し、発現の持続が生涯を通じて観察されることが報告されている(Wu,X.ら、(2001)Mech Dev 101,61−9)。pes−ARKOマウスの前立腺上皮におけるAR遺伝子欠損を確証するために、候補マウスを、プロバシン−cre導入遺伝子および条件付きflox−AR対立遺伝子について遺伝子型決定した(図1a)。組換えの特異性もまた、AR遺伝子のエキソン1および3に向けられたプライマーを使用するRT−PCRによっていくつかの鍵となる器官において評価した。ARエキソン2の欠失は、pes−ARKOマウスの腹側前立腺および背外側前立腺の中でのみ存在する、RT−PCRを介する短縮型転写物の検出によって確認した(図b)。この葉特異的発現は、他のモデルにおけるプロバシンプロモーター導入遺伝子促進性発現と一貫している(Greenberg,N.M.ら(1995)Proc Natl Acad Sci USA 92,3439−43)。野生型(WT)またはpes−ARKOマウスにおける他の組織は、短縮型のAR−DNAを含まなかった。
a)pes−ARKOマウスの生成および特徴付け
pes−ARKOマウスはcreリコンビナーゼを促進する前立腺上皮特異的プロモーターを含む(Greenberg,N.M.ら、(1994)Mol Endocrinol 8,230−9)。プロバシンプロモーター導入遺伝子の発現は、2〜7週で発現が増加し、発現の持続が生涯を通じて観察されることが報告されている(Wu,X.ら、(2001)Mech Dev 101,61−9)。pes−ARKOマウスの前立腺上皮におけるAR遺伝子欠損を確証するために、候補マウスを、プロバシン−cre導入遺伝子および条件付きflox−AR対立遺伝子について遺伝子型決定した(図1a)。組換えの特異性もまた、AR遺伝子のエキソン1および3に向けられたプライマーを使用するRT−PCRによっていくつかの鍵となる器官において評価した。ARエキソン2の欠失は、pes−ARKOマウスの腹側前立腺および背外側前立腺の中でのみ存在する、RT−PCRを介する短縮型転写物の検出によって確認した(図b)。この葉特異的発現は、他のモデルにおけるプロバシンプロモーター導入遺伝子促進性発現と一貫している(Greenberg,N.M.ら(1995)Proc Natl Acad Sci USA 92,3439−43)。野生型(WT)またはpes−ARKOマウスにおける他の組織は、短縮型のAR−DNAを含まなかった。
WTマウスとpes−ARKOマウスの間の生殖器−肛門の距離を含む、外部の特徴に変化はなかった(図1c)。内部の泌尿生殖器器官もまた、WTマウスとpes−ARKOマウスの間で違いはなかった(図1d、上のパネル)。対照的に、pes−ARKOマウスは、24週で有意に大きな腹側前立腺を有した(図1d、右下)。pes−ARKOマウスの腹側前立腺と背外側前立腺のいずれも、サイズが有意に変化していなかった。
ARの進行性の喪失は、免疫組織化学によって確認した。上皮ARについての標識指標を決定し、一覧にした(図1e、左)。上皮核に局在化したARタンパク質は、WT同腹仔と比較して、pes−ARKOマウスの齢とともにゆっくりと減少した。24週までに、上皮ARはほぼなくなった。上皮ARシグナル伝達を間接的に評価するために、成熟動物におけるアンドロゲン調節タンパク質であるプロバシンの染色強度を定量した。プロバシン強度は、12週齢まで、pes−ARKOおよびWT同腹仔の中で同様であり、ここでは、WTと比較して減少したレベルのpes−ARKOサンプルは、有意さに近づいた(P<0.057)。24週までおよびその後、この違いは、有意であった(P<0.027)(図1e、右)。これらのデータは、プロバシン発現がARの有意な喪失前には正常であり、上皮ARの減少がAR依存性分泌タンパク質の損失に先立つことを示す。
pes−ARKOマウスが拡大された腹側前立腺以外の異常を含むか否かを評価するために、生殖能力を評価した。WTまたはpes−ARKOのいずれかである雄をWT雌とつがわせたとき、同腹仔サイズの有意な違いが存在した(図1f)。腹側前立腺のサイズの変化が循環しているアンドロゲンレベルに起因し得る可能性を除外するために、血清テストステロンレベルをELISAによって測定した。12週齢または24週齢のWT雄とpes−ARKO雄の間で違いは観察されなかった(図1f、右)。それとともに、図1に示される結果は、ARの効果的な欠失が前立腺上皮に限定されること、およびAR遺伝子欠失の結果は前立腺に制限されるようであり、血清テストステロンの影響を伴わないことを実証する。
b)pes−ARKOマウスにおける分化した腺構造の損失
前立腺の組織形態学は、前側前立腺、背外側前立腺、および腹側前立腺について、2〜6週まで毎週、次いで、32週まで週2回調べた。初期には、pes−ARKO腺は正常に見え、考慮すべき前立腺の出芽および長い柱状の腺上皮への分化を示した(図2)。9週目の件から開始して、この分化状態の進行性の損失は、腹側前立腺において観察された。顕著に腺の陥入の喪失が存在し、上皮細胞はここでは短くかつ立方形状に見え、分裂した分泌上皮細胞の典型的な特徴を欠いていた(図2)。
前立腺の組織形態学は、前側前立腺、背外側前立腺、および腹側前立腺について、2〜6週まで毎週、次いで、32週まで週2回調べた。初期には、pes−ARKO腺は正常に見え、考慮すべき前立腺の出芽および長い柱状の腺上皮への分化を示した(図2)。9週目の件から開始して、この分化状態の進行性の損失は、腹側前立腺において観察された。顕著に腺の陥入の喪失が存在し、上皮細胞はここでは短くかつ立方形状に見え、分裂した分泌上皮細胞の典型的な特徴を欠いていた(図2)。
pes−ARKOマウスの腹側前立腺における前立腺の出芽の誘導は正常に発達し、前立腺上皮は成熟に達し、pes−ARKOマウスとWT同腹仔の両方について5〜6週齢において腺陥入を有する高分泌性柱状上皮を含んだ(図2a)。9週齢のpes−ARKOマウスにおいて、腹側前立腺の中のいくつかの管は、WT同腹仔からのより長いまたはより柱状の上皮と比較して、高さがより短くまたは低い立方形であった上皮を含んだ。pes−ARKOマウスにおける腺陥入の損失は、前立腺上皮の形態の損失と一貫した(図2a)。これらの組織形態学的変化は、24週(およびそれ以降)までの時間にわたって増加し、ほぼすべての管が、低い高さの上皮の脱分化および腺陥入の欠如を含んだ(図2a)。
14週齢のpes−ARKOマウスにおいて、増加した数の細胞が、前立腺管腔中で脱離した層として見い出された(図2e)。組織学的な脱分化が見られた管において、正常な腺陥入(図2b)ならびにそれらの基部における収縮を有する一連の陥入(図2c、d)が観察できた。陥入がそれらの基部において狭くなるにつれて、基部から先端部まで移動する核によって観察されるように、細胞は極性を失ったように見える。最終的には、腺陥入は失われ、外見上前立腺管腔に脱落した(図2a)。
c)上皮ARの損失はアンドロゲンによって調節される遺伝子発現を減少する
異なる齢のWTおよびpes−ARKOマウスからの腹側前立腺を、ARおよびアンドロゲンによって調節されるプロバシンについて染色した(図3)。3週目において、上皮細胞と間質細胞の両方におけるAR染色は2つの系統において明白であった。6週目において、pes−ARKO前立腺は、顕著に弱い上皮AR染色を有し始め、24週までに、上皮におけるAR染色は消失したようである。ARタンパク質を欠いているpes−ARKOマウスの背外側前立腺の中の上皮細胞の少ないパーセンテージもまた存在したが、腹側前立腺のほぼすべての管腔細胞がARについてポジティブであった。pes−ARKOマウスの腹側前立腺の中でのプロバシンの下降は、ARのそれに遅れたが、24週までに消失した(図3)。重要なことに、間質ARは、評価したすべての段階において見られた。
異なる齢のWTおよびpes−ARKOマウスからの腹側前立腺を、ARおよびアンドロゲンによって調節されるプロバシンについて染色した(図3)。3週目において、上皮細胞と間質細胞の両方におけるAR染色は2つの系統において明白であった。6週目において、pes−ARKO前立腺は、顕著に弱い上皮AR染色を有し始め、24週までに、上皮におけるAR染色は消失したようである。ARタンパク質を欠いているpes−ARKOマウスの背外側前立腺の中の上皮細胞の少ないパーセンテージもまた存在したが、腹側前立腺のほぼすべての管腔細胞がARについてポジティブであった。pes−ARKOマウスの腹側前立腺の中でのプロバシンの下降は、ARのそれに遅れたが、24週までに消失した(図3)。重要なことに、間質ARは、評価したすべての段階において見られた。
プロバシン、前立腺分泌タンパク質−94(PSP94)、およびNkx3.1は、アンドロゲンによって転写制御されることが知られている3つの前立腺特異的タンパク質である(He,W.W.ら(1997)Genomics 43,69−77;Kwong,J.,(2000)Endocrinology 141,4543−51)。しかし、間質ARシグナル伝達または上皮ARがそれらの調節の原因であるか否かについては知られていない。下流の遺伝子発現に対する上皮ARシグナル伝達の損失を評価するために、6週、12週、18週、および32週のWTおよびpes−ARKOマウスからの腹側上皮RNAに対して、RT−PCRを実施した。pes−ARKO腹側前立腺において、プロバシンおよびPSP94の転写的ダウンレギュレーションが18週目で観察され、32週の最終的な時点にわたって残った(図4a)。Nkx3.1は、前立腺の形態形成およびパターン化を支配する転写因子(Bhatia−Gaur,R.ら(1999)Genes Dev 13,966−77)、ならびに腫瘍の開始および進行におけるマーカーである(Kim,M.J.ら(2002)Cancer Res 62,2999−3004)。Nkx3.1遺伝子発現は、12週までに有意に減少し(P<0.05)、32週にわたって低いままであった(図4a)。Nkx3.1の発現の減少は、腺陥入の顕著な損失と一致する。従って、ARシグナル伝達は、12週までに前立腺上皮の中で顕著に失われ、その上皮ARは、これらの遺伝子の主要な転写調節因子である。これらのデータは、上皮ARが分泌タンパク質発現を支配することを示唆する報告と一致し(Donjacour,A.A. & Cunha,G.R.(1993)Endocrinology 132,2342−50)、上皮ARシグナル伝達の損失は、成熟前立腺の生化学的と構造的の両方の脱分化に導く。
d)成熟前立腺成長はpes−ARKOマウスにおいて増加する
組織成長は肥大および/または過形成を通して起こり、細胞死によってバランスがとれている。正常な成体前立腺は成長静止状態であるのに対して、前立腺疾患においては、器官サイズおよび上皮増殖が増加する。pes−ARKOマウスの腹側前立腺は、それらのWT同腹仔のそれよりも大きかった。pes−ARKOマウスからの腹側前立腺の組織学的試験において注目されるように、上皮細胞はサイズが縮小し、腹側前立腺の拡大は肥大に起因するのではなかった(図2a、14〜32週)。腹側前立腺成長を調べるために、ブロモ−デオキシウリジン(BrdU)の取り込みを評価した。14週までの成熟期前および成熟前立腺は、系統に関わらずBrdU取り込みに違いはなく、上皮細胞核に主として局在化された(図4b)。しかし、24週までに、上皮ARのほぼ完全な損失と同時に、BrdU取り込みは、WT同腹仔よりもpes−ARKOマウスの前立腺上皮の中で有意に高かった(図4bおよびc)。この知見は、増殖している細胞の核抗原についての免疫組織化学試験(PCNA)で確認した。前立腺上皮細胞の増殖は、アンドロゲンによって調節される間質因子によって(Chang,C.S.ら、(1988)Science 240,324−6;Wang,Y.ら、(2001)Cancer Res 61,6064−72)、および上皮細胞上で直接的な増殖効果を有するアンドロゲンによって(Bello,D.ら(1997)Carcinogenesis 18,1215−23;Danielpour,D.ら(1994)Cancer Res 54,3413−21)維持されていることは広く受け入れられている。しかし、今や、上皮アンドロゲン/ARシグナル伝達が管腔上皮細胞中の成長抑制因子の産生を誘導することが明らかである。これは、増殖を阻害するために、根底にあるAR−陰性前駆細胞に作用する。それゆえに、ARの除去は、管腔細胞の成長抑制効果を放棄し、増殖が起こる。pes−ARKOマウスの上皮の中のARの欠如は、ARが間質中にのみ存在し、上皮には存在しないという点において、初期前立腺発生において観察されるものを空間的に反復する(Shannon,J.M.およびCunha,G.R.(1983)Prostate 4,367−373;Takeda,H.ら(1985)J.Endocrinol.104,87−92)。興味深いことに、発生のこの時間中、上皮増殖は高い(Donjacour,A.A.およびCunha,G.R.(1988)Develop.Biol.128,1−14;Sugimura,Y.,Cunha,G.R.およびDonjacour,A.A.(1986)Biol.Reprod.34,961−971)。ここに提示する結果は、前立腺生物学の新たな概念概念を提示し、ここでは、上皮ARが、成熟前立腺における上皮増殖の抑制因子として作用することによって、上皮増殖を制御可能である。
組織成長は肥大および/または過形成を通して起こり、細胞死によってバランスがとれている。正常な成体前立腺は成長静止状態であるのに対して、前立腺疾患においては、器官サイズおよび上皮増殖が増加する。pes−ARKOマウスの腹側前立腺は、それらのWT同腹仔のそれよりも大きかった。pes−ARKOマウスからの腹側前立腺の組織学的試験において注目されるように、上皮細胞はサイズが縮小し、腹側前立腺の拡大は肥大に起因するのではなかった(図2a、14〜32週)。腹側前立腺成長を調べるために、ブロモ−デオキシウリジン(BrdU)の取り込みを評価した。14週までの成熟期前および成熟前立腺は、系統に関わらずBrdU取り込みに違いはなく、上皮細胞核に主として局在化された(図4b)。しかし、24週までに、上皮ARのほぼ完全な損失と同時に、BrdU取り込みは、WT同腹仔よりもpes−ARKOマウスの前立腺上皮の中で有意に高かった(図4bおよびc)。この知見は、増殖している細胞の核抗原についての免疫組織化学試験(PCNA)で確認した。前立腺上皮細胞の増殖は、アンドロゲンによって調節される間質因子によって(Chang,C.S.ら、(1988)Science 240,324−6;Wang,Y.ら、(2001)Cancer Res 61,6064−72)、および上皮細胞上で直接的な増殖効果を有するアンドロゲンによって(Bello,D.ら(1997)Carcinogenesis 18,1215−23;Danielpour,D.ら(1994)Cancer Res 54,3413−21)維持されていることは広く受け入れられている。しかし、今や、上皮アンドロゲン/ARシグナル伝達が管腔上皮細胞中の成長抑制因子の産生を誘導することが明らかである。これは、増殖を阻害するために、根底にあるAR−陰性前駆細胞に作用する。それゆえに、ARの除去は、管腔細胞の成長抑制効果を放棄し、増殖が起こる。pes−ARKOマウスの上皮の中のARの欠如は、ARが間質中にのみ存在し、上皮には存在しないという点において、初期前立腺発生において観察されるものを空間的に反復する(Shannon,J.M.およびCunha,G.R.(1983)Prostate 4,367−373;Takeda,H.ら(1985)J.Endocrinol.104,87−92)。興味深いことに、発生のこの時間中、上皮増殖は高い(Donjacour,A.A.およびCunha,G.R.(1988)Develop.Biol.128,1−14;Sugimura,Y.,Cunha,G.R.およびDonjacour,A.A.(1986)Biol.Reprod.34,961−971)。ここに提示する結果は、前立腺生物学の新たな概念概念を提示し、ここでは、上皮ARが、成熟前立腺における上皮増殖の抑制因子として作用することによって、上皮増殖を制御可能である。
基底および管腔の上皮細胞のための免疫細胞化学マーカーを使用し、次いで、pes−ARKO動物が成熟するにつれて、p63−陽性基底上皮細胞集団が成熟期の間に増加し、次いで、上昇したままであるのに対して、サイトケラチン−8および−18陽性管腔上皮細胞集団は下降したことが決定された。対照的に、WT動物において、基底細胞数は年齢とともに下降したが、管腔細胞集団は安定なままであった(図5)。
pes−ARKOマウスにおいて時間の経過とともに上皮細胞の集団が増加したことを評価するために、各細胞型を、細胞特異的マーカーを使用して同定した。基底細胞および管腔細胞は、p63(Signoretti,S.ら(2000) Am J Pathol 157,1769−75;Wang,Y.ら(2001)Differentiation 68,270−279)ならびにサイトケラチン−8および−18(Hayward,S.W.ら(1996)Acta Anat(Basel)155,81−93)に対する抗体を使用すると、それぞれ、組織化学的に同一であった。p63の発現は、上皮発生および形態形成を持続するために必要である前駆細胞−細胞集団を維持するために重要である(Yang,A.ら(1999)Nature 398,714−8;Signoretti,S.およびLoda,M.(2006)Cell Cycle 5,138−41)。予想された通り、基底細胞の数は、WTマウスにおいて時間の経過とともに減少したのに対して、p63陽性細胞数は、32週にわたって、pes−ARKOマウスにおいて上昇したままであった(図5)。BrdU−陽性細胞は、主として、CK5−陽性基底細胞とともに、より少ない程度では、CK8陽性細胞と共局在化する(図6d)。サイトケラチン−8および−18、ならびにパン−サイトケラチン陽性細胞の局在化は、成熟期にわたって、WTおよびpes−ARKOにおいて類似していた。しかし、pes−ARKOマウスが加齢するにつれて、ARタンパク質発現は減少し、サイトケラチン−8、−18、ならびにパン−サイトケラチン陽性細胞の発現は減少した(図5)。
細胞死を評価するために、組織学的およびTUNEL染色をpes−ARKOマウスからの腹側前立腺において使用した(図6b)。しかし、管腔中では、脱落した上皮の層、免疫細胞、および断片化したDNAが観察された。TUNEL分析は、腹側前立腺上皮および間質で、WTとpes−ARKOの間でアポトーシス速度に違いがないことを実証した。しかし、TUNEL陽性細胞または核断片は、pes−ARKOマウスの前立腺管腔の中で観察された。アンドロゲン/ARシグナル伝達の欠如は、間質を通して媒介されることが示されてきたので、上皮層の中でのアポトーシスの欠如は驚くべきことではない。無傷上皮中ではアポトーシス細胞はほとんど存在しなかったので、このことは、DNA断片化の検出の前にそれらの基底膜から脱離することによって、管腔中のTUNEL陽性上皮細胞がアノイキスを受け(Reddig,P.J.およびJuliano,R.L.(2005)Cancer Metastasis Rev 24,425−39)、TUNEL陽性DNAの蓄積および管腔中での免疫細胞の除去をもたらしたことを示す。これらのデータは、上皮AR/シグナル伝達の欠如が、上皮細胞の管腔への脱落(図2b−dおよび図6a)、最終的には上皮細胞の細胞死(図6b)をもたらすことを実証する。
e)T857A−ARのノックインを介するARの回復機能はpes−ARKOを正常前立腺表現型に回復させる
成長および形態学的属性が構成的に活性されるT857A−AR(機能的ヒト変異体AR、T877Aに等価なマウスAR変異体は、LNCaP細胞ならびにヒト前立腺腫瘍において見い出される(Han,G.ら、(2005)Proc Natl Acad Sci USA 102,1151−6;Han,G.ら(2001)J Biol Chem 276,11204−13)の、pes−ARKOマウスの前立腺上皮への「ノックイン」後に、レスキューできるか否かの決定が望まれていた。なぜなら、細胞増殖および分化の欠如は、前立腺上皮中でWT ARの除去に伴って観察されたからである。それゆえに、このようなノックインマウスを作製し、次いで、上皮ARおよびAR依存性機能の回復についてこれらを評価した。上記の研究に記載される判断基準を使用して、前立腺上皮へのARの回復は、細胞増殖および分化に対するAR依存性効果を回復したことが見い出された(図7)。集合的に、ノックインAR実験を介してのこれらの機能の獲得は、結論として、上皮ARが細胞分化および増殖のための必須の役割を果たしていることを実証し、この役割とは、以前には間質因子に帰するとされていた役割である(Cunha,G.R.およびLung,B.(1978)J Exp Zool 205,181−93;Cunha,G.R.ら(2004)J Steroid Biochem Mol Biol 92,221−36)。
成長および形態学的属性が構成的に活性されるT857A−AR(機能的ヒト変異体AR、T877Aに等価なマウスAR変異体は、LNCaP細胞ならびにヒト前立腺腫瘍において見い出される(Han,G.ら、(2005)Proc Natl Acad Sci USA 102,1151−6;Han,G.ら(2001)J Biol Chem 276,11204−13)の、pes−ARKOマウスの前立腺上皮への「ノックイン」後に、レスキューできるか否かの決定が望まれていた。なぜなら、細胞増殖および分化の欠如は、前立腺上皮中でWT ARの除去に伴って観察されたからである。それゆえに、このようなノックインマウスを作製し、次いで、上皮ARおよびAR依存性機能の回復についてこれらを評価した。上記の研究に記載される判断基準を使用して、前立腺上皮へのARの回復は、細胞増殖および分化に対するAR依存性効果を回復したことが見い出された(図7)。集合的に、ノックインAR実験を介してのこれらの機能の獲得は、結論として、上皮ARが細胞分化および増殖のための必須の役割を果たしていることを実証し、この役割とは、以前には間質因子に帰するとされていた役割である(Cunha,G.R.およびLung,B.(1978)J Exp Zool 205,181−93;Cunha,G.R.ら(2004)J Steroid Biochem Mol Biol 92,221−36)。
pes−ARKOマウスの前立腺上皮へのARの回復は記載されるpes−ARKO表現型を逆転するか否かを決定するために、三重変異体マウスを作製した。これは、T857A−AR、floxAR、およびARRPB2−creを含み、T857A/pes−ARKOマウスを生じ、これは、前立腺上皮中にWT ARを有さないが、トランスジェニックT857A−ARを発現する。ゲノムDNA(PCR)、mRNA(rtPCR)、およびタンパク質アッセイ(免疫組織化学)は、すべて、T857A/pes−ARKOマウスにおいてWT ARの欠失およびT857A−ARの好適な発現が生じたことを実証した。T857A/pes−ARKOと、WTまたはpes−ARKOマウスの間では、外的な違いは見られなかった。T857A/pes−ARKOマウスの全体の解剖は、任意の段階において、WTとpes−ARKOマウスの間で内部泌尿生殖器にほとんど違いがないことを明らかにした。重要なことに、腹側前立腺は、WT同腹仔と比較してサイズが同様であった。腹側前立腺は、pes−ARKOマウスにおけるよりも、T857A/pes−ARKOマウスにおいてはるかに小さかった。予想されたように、pes−ARKOマウスにおけるARシグナル伝達の回復は、32週齢のWTマウスのそれと全く同様の腺上皮表現型を生じた(図7)。これには、腺陥入および長い分泌性柱状細胞の存在が含まれた。正常前立腺構造を回復することに加えて、T857A/pes−ARKOマウスの上皮中の機能的ARの発現は、上皮の中での生化学的変化および分化マーカーの再発現を刺激した。これらの変化には、分泌タンパク質、PSP94およびプロバシンの遺伝子発現の増加が含まれた(図7)。T857A/pes−ARKOマウスにおける上皮細胞増殖を測定するために、BrdU標識指標を上記のように決定した。重要なことには、T857A/pes−ARKOマウスにおける腹側前立腺は、pes−ARKOマウスにおけるそれよりも小さく、このことは、WTマウスからの前立腺におけるものと同様の増殖の欠如を示す。pes−ARKOマウスにおけるアンドロゲン/AR作用の回復は、上皮増殖を、WT同腹仔と違わないレベルまで顕著に減少した(図7b、右)。集合的に、これらの機能獲得実験は、ARが前立腺上皮増殖をインサイチュとインビボの両方で抑制可能であることを示す。
f)結論
成体正常前立腺の鍵となる特徴は、増殖を刺激するアンドロゲンが存在する場合であっても増殖が欠如することである。これは、上皮細胞が増殖する能力を獲得している良性前立腺過形成および前立腺癌とは対照的である。本発明において、細胞生物学および癌研究において大きな影響力を持つ2つの発見が開示される。第1に、成熟前立腺上皮において、ARが前立腺の分化した表現型および全体的な恒常性を維持するために重要であることが開示される。さらに、上皮ARシグナル伝達の除去は、さもなくば増殖静止状態である前立腺の有糸分裂誘発を刺激する。これらのデータは、分化した前立腺上皮におけるARが、上皮増殖抑制因子の誘導(または成長刺激因子の産生の減少)を介して恒常性を維持するという仮説を支持する。この抑制因子は、間質因子を間接的に通過することができ、または推定のAR陰性幹細胞または前駆細胞に対して直接的に作用でき、それによって、上皮増殖を阻害する。第2に、マウスおよびヒトの前立腺癌細胞モデルからの4通りの別々の手段を通して、上皮ARシグナル伝達の損失は、浸潤性および転移の潜在性を増強することが開示される。ARがこれらのプロセスを媒介するメカニズムは、傍分泌因子を含む、複数の要因であり得る。アンドロゲン/ARシグナル伝達は、前立腺癌において異常であるので、上皮AR誘導性増殖抑制因子の欠損が、幹細胞および/または前駆細胞の増殖を可能にし、これが次には、発癌を容易にし、最終的には不死化に導くという可能性がある。正常な前立腺成長は、間質ARの増殖的な役割と上皮ARの成長抑制的な役割の間の繊細な時間的および空間的なバランスを必要とする。これらの知見は、前立腺におけるアンドロゲン/ARシグナル伝達の役割を再構築し、結果として、上皮のARの抑制的な役割を考慮することなく、増殖を防止するために間質のARと拮抗させることに、専らかつ無差別的に依存している、前立腺疾患のための現在の治療的ストラテジーに疑問を呈する。
成体正常前立腺の鍵となる特徴は、増殖を刺激するアンドロゲンが存在する場合であっても増殖が欠如することである。これは、上皮細胞が増殖する能力を獲得している良性前立腺過形成および前立腺癌とは対照的である。本発明において、細胞生物学および癌研究において大きな影響力を持つ2つの発見が開示される。第1に、成熟前立腺上皮において、ARが前立腺の分化した表現型および全体的な恒常性を維持するために重要であることが開示される。さらに、上皮ARシグナル伝達の除去は、さもなくば増殖静止状態である前立腺の有糸分裂誘発を刺激する。これらのデータは、分化した前立腺上皮におけるARが、上皮増殖抑制因子の誘導(または成長刺激因子の産生の減少)を介して恒常性を維持するという仮説を支持する。この抑制因子は、間質因子を間接的に通過することができ、または推定のAR陰性幹細胞または前駆細胞に対して直接的に作用でき、それによって、上皮増殖を阻害する。第2に、マウスおよびヒトの前立腺癌細胞モデルからの4通りの別々の手段を通して、上皮ARシグナル伝達の損失は、浸潤性および転移の潜在性を増強することが開示される。ARがこれらのプロセスを媒介するメカニズムは、傍分泌因子を含む、複数の要因であり得る。アンドロゲン/ARシグナル伝達は、前立腺癌において異常であるので、上皮AR誘導性増殖抑制因子の欠損が、幹細胞および/または前駆細胞の増殖を可能にし、これが次には、発癌を容易にし、最終的には不死化に導くという可能性がある。正常な前立腺成長は、間質ARの増殖的な役割と上皮ARの成長抑制的な役割の間の繊細な時間的および空間的なバランスを必要とする。これらの知見は、前立腺におけるアンドロゲン/ARシグナル伝達の役割を再構築し、結果として、上皮のARの抑制的な役割を考慮することなく、増殖を防止するために間質のARと拮抗させることに、専らかつ無差別的に依存している、前立腺疾患のための現在の治療的ストラテジーに疑問を呈する。
g)方法
(1)トランスジェニックマウスの生成
pes−ARKOマウスを生成するために、pes−ARKOマウス、ARRPB2−Creトランスジェニックマウス(Wu,X.ら(2001)Mech Dev 101,61−9)(C57BL/6N、NIHより)を、条件付きAR対立遺伝子(floxed AR;図8)を含むマウス(C57BL/6J)(Yeh,S.ら(2002)Proc Natl Acad Sci U S A 99,13498−503)とつがわせた。pes−ARKO/T857A ARマウスを生成するために、3種のトランスジェニックマウス、ARRPB2−Creマウス(C57BL/6N)、floxed ARマウス(C57BL/6J)、および T857A ARマウス(FVB)(Dr.N.Greenburg,FHCRC,Seattle,WAから寄与された)を異種交配させた。
(1)トランスジェニックマウスの生成
pes−ARKOマウスを生成するために、pes−ARKOマウス、ARRPB2−Creトランスジェニックマウス(Wu,X.ら(2001)Mech Dev 101,61−9)(C57BL/6N、NIHより)を、条件付きAR対立遺伝子(floxed AR;図8)を含むマウス(C57BL/6J)(Yeh,S.ら(2002)Proc Natl Acad Sci U S A 99,13498−503)とつがわせた。pes−ARKO/T857A ARマウスを生成するために、3種のトランスジェニックマウス、ARRPB2−Creマウス(C57BL/6N)、floxed ARマウス(C57BL/6J)、および T857A ARマウス(FVB)(Dr.N.Greenburg,FHCRC,Seattle,WAから寄与された)を異種交配させた。
(2)統計学
データは平均±標準偏差(SD)として表示した。比較は、両側スチューデントt検定を使用して群間で行った。P値*P<0.05または**P<0.01は有意であると見なした。生存曲線は、カプラン−マイヤー分析およびログ−ランク検定によって分析した。
データは平均±標準偏差(SD)として表示した。比較は、両側スチューデントt検定を使用して群間で行った。P値*P<0.05または**P<0.01は有意であると見なした。生存曲線は、カプラン−マイヤー分析およびログ−ランク検定によって分析した。
(3)免疫組織化学
pes−ARKO試料:3つすべての葉は、同じブロックに包埋し、5μm切片を調製した。免疫検出は、VectaStainキット(Vector Laboratories Inc.Burlingame,CA)中で実施した。以下の抗体を使用した:抗AR(C−19、1:200)、抗プロバシン(1:300)、抗E−カドヘリン(1:100)、抗CK14(1:50)、抗CK8/18(1:100)、抗P27(1:200)、抗RhoB(1:300)、抗PCNA(1:500)(Santa Cruz)、抗p63(1:50)(abcam)、および抗SMA(1:100)(Sigma)。ARポジティブ対全体の核の比率は、3つの無作為に選択した領域の各々において、少なくとも500個の細胞において計算した。
pes−ARKO試料:3つすべての葉は、同じブロックに包埋し、5μm切片を調製した。免疫検出は、VectaStainキット(Vector Laboratories Inc.Burlingame,CA)中で実施した。以下の抗体を使用した:抗AR(C−19、1:200)、抗プロバシン(1:300)、抗E−カドヘリン(1:100)、抗CK14(1:50)、抗CK8/18(1:100)、抗P27(1:200)、抗RhoB(1:300)、抗PCNA(1:500)(Santa Cruz)、抗p63(1:50)(abcam)、および抗SMA(1:100)(Sigma)。ARポジティブ対全体の核の比率は、3つの無作為に選択した領域の各々において、少なくとも500個の細胞において計算した。
免疫蛍光染色は、一次抗体(抗CK8/18、抗パンサイトケラチン、抗カルポニン)との、室温で1時間のインキュベーションによって実施した。次いで、切片を、二次ビオチン化抗体(Vector Laboratories,Inc.Burlingame,CA)と、次いで、FITCまたはTexas red結合体化(Vector Laboratories,Inc.Burlingame,CA)とインキュベートした。スライドは、顕微鏡検査のためにアンチフェイディング媒体とともに装着した。
(4)Pes−ARKO−TRAMPおよびPC−3組織:
PLNおよび肝臓からの組織サンプルは、緩衝化中性ホルマリン(VWR Scientific Products)中で、室温にて一晩固定した。組織は、70、85、95、および100%エタノールを通すことによって脱水し、キシレンで清浄し、1:1キシレン/パラフィンで45分間処理し、パラフィン中に包埋した。この組織切片は、5〜7μm厚に切断し、Probe−On Plus充填スライド(Fisher Scientific)に装着した。免疫組織化学のために、切片は55℃で少なくとも2時間加熱し、キシレン中で脱パラフィン処理し、再水和し、Tris緩衝化生理食塩水(TBS)/pH 8.0中で洗浄した。抗原検索のために、スライドは、0.01M クエン酸ナトリウム/pH 6.0中でマイクロ波照射し、メタノール中1%過酸化水素に30分間浸漬し、TBS中20%正常ヤギ血清で60分間ブロッキングした。PBSでの洗浄後、切片は、1%BSAを含むTBS中で1:200希釈したT−ag、AR、およびパン−CK−10抗体と90分間、続いて、1%BSAを含むTBS中で1:300希釈したヤギ抗ウサギビオチン化二次抗体とインキュベートした。スライドは、ヘマトキシリンで30分間対比染色し、脱水し、キシレンで清浄し、装着し、陰性対照のために、一次抗体をTBS中正常ヤギIgGまたは1% BSAで置き換えた。
PLNおよび肝臓からの組織サンプルは、緩衝化中性ホルマリン(VWR Scientific Products)中で、室温にて一晩固定した。組織は、70、85、95、および100%エタノールを通すことによって脱水し、キシレンで清浄し、1:1キシレン/パラフィンで45分間処理し、パラフィン中に包埋した。この組織切片は、5〜7μm厚に切断し、Probe−On Plus充填スライド(Fisher Scientific)に装着した。免疫組織化学のために、切片は55℃で少なくとも2時間加熱し、キシレン中で脱パラフィン処理し、再水和し、Tris緩衝化生理食塩水(TBS)/pH 8.0中で洗浄した。抗原検索のために、スライドは、0.01M クエン酸ナトリウム/pH 6.0中でマイクロ波照射し、メタノール中1%過酸化水素に30分間浸漬し、TBS中20%正常ヤギ血清で60分間ブロッキングした。PBSでの洗浄後、切片は、1%BSAを含むTBS中で1:200希釈したT−ag、AR、およびパン−CK−10抗体と90分間、続いて、1%BSAを含むTBS中で1:300希釈したヤギ抗ウサギビオチン化二次抗体とインキュベートした。スライドは、ヘマトキシリンで30分間対比染色し、脱水し、キシレンで清浄し、装着し、陰性対照のために、一次抗体をTBS中正常ヤギIgGまたは1% BSAで置き換えた。
(5)RNAの単離および分析
総細胞RNAは各葉から単離し、RT−PCRまたはリアルタイムPCRによる分析のためにランダムプライムド第1鎖相補的DNAを合成するために使用した。ARエキソン2、Nkx3.1、プロバシン、およびPSP 94の増幅は(プライマー配列については表5を参照のこと)、各サンプル中のβアクチンに標準化した。
総細胞RNAは各葉から単離し、RT−PCRまたはリアルタイムPCRによる分析のためにランダムプライムド第1鎖相補的DNAを合成するために使用した。ARエキソン2、Nkx3.1、プロバシン、およびPSP 94の増幅は(プライマー配列については表5を参照のこと)、各サンプル中のβアクチンに標準化した。
インサイチュ細胞死検出キット(In Situ Cell Death Detection Kit)(Roche Pharmaceuticals,Nutley NJ)は、アポトーシス細胞の検出のために製造業者の指示書に従って使用した。
(7)BrdU標識指標
マウスは、屠殺の24時間前にBrdU(30ug/gm体重、Sigma)をI.P.で注射した。BrdU標識上皮細胞は、アポトーシス細胞の検出のために製造業者の指示に従って、モノクローナル抗BrdU抗体(Zymed Laboratories,San Francisco,CA)を利用して検出した。標識した細胞は、各スライドの複数の視野から計算した。各前立腺からのいくつかの切片を分析し、BrdU陽性上皮細胞の平均値を得た。前立腺の各葉から増殖している細胞の平均値を報告した。
マウスは、屠殺の24時間前にBrdU(30ug/gm体重、Sigma)をI.P.で注射した。BrdU標識上皮細胞は、アポトーシス細胞の検出のために製造業者の指示に従って、モノクローナル抗BrdU抗体(Zymed Laboratories,San Francisco,CA)を利用して検出した。標識した細胞は、各スライドの複数の視野から計算した。各前立腺からのいくつかの切片を分析し、BrdU陽性上皮細胞の平均値を得た。前立腺の各葉から増殖している細胞の平均値を報告した。
2.実施例2:前立腺上皮アンドロゲン受容体は前立腺癌転移のための抑制因子として機能する
未分化前立腺癌細胞株の研究からの実験的証拠は、アンドロゲンによって活性化されたときに、上皮ARが細胞増殖を増加するというアイデアをもたらした(Bello,D.ら(1997)Carcinogenesis 18,1215−1223;Danielpour,D.ら(1994)Cancer Res.54,3413−3421;Suzuki,H.ら(2003)Endocr Relat Cancer 10,209−16)。臨床的研究はまた、アンドロゲン/アンドロゲン受容体(AR)機能の抑制を伴うアンドロゲン枯渇療法(ADT)が、多くの前立腺癌患者にとって有効な治療であることを指摘している((1967)Surg.Gynecol.Obstet.124:1011−1017;Messing,E.M.ら(1999)N.Engl.J.Med.341,1781−1788)。しかし、多くの患者の腫瘍は、継続的なADTの1〜2年後に再成長する(Eisenberger,M.A.ら(1998)New Engl.J.Med.339,1036−1042)。アンドロゲン/ARの抑制が最終的に前立腺腫瘍転移を抑制するのに失敗する理由の詳細なメカニズムは明らかではない。
未分化前立腺癌細胞株の研究からの実験的証拠は、アンドロゲンによって活性化されたときに、上皮ARが細胞増殖を増加するというアイデアをもたらした(Bello,D.ら(1997)Carcinogenesis 18,1215−1223;Danielpour,D.ら(1994)Cancer Res.54,3413−3421;Suzuki,H.ら(2003)Endocr Relat Cancer 10,209−16)。臨床的研究はまた、アンドロゲン/アンドロゲン受容体(AR)機能の抑制を伴うアンドロゲン枯渇療法(ADT)が、多くの前立腺癌患者にとって有効な治療であることを指摘している((1967)Surg.Gynecol.Obstet.124:1011−1017;Messing,E.M.ら(1999)N.Engl.J.Med.341,1781−1788)。しかし、多くの患者の腫瘍は、継続的なADTの1〜2年後に再成長する(Eisenberger,M.A.ら(1998)New Engl.J.Med.339,1036−1042)。アンドロゲン/ARの抑制が最終的に前立腺腫瘍転移を抑制するのに失敗する理由の詳細なメカニズムは明らかではない。
前立腺上皮中にのみARを欠き、自発的に前立腺癌を生成する最初のマウス(pes−ARKO−TRAMP)の世代が本発明に開示される。顕著には、AR獲得−および機能の損失−および上皮−間質細胞との同時培養実験を通して、前立腺癌細胞における上皮ARの新規な抑制的な役割が実証される。本発明から導き出された、直観で分かるものではないアイデアは、前立腺疾患と闘う方法に革命を起こす。
a)結果
(1)上皮ARは前立腺癌細胞の浸潤性の抑制因子であり、間質ARはその刺激因子である
(a)PC3−v細胞対PC3−AR9細胞
ARが以下にして前立腺癌の転移に影響を与えるかを精査するために、前立腺癌患者からの骨転移性腫瘍からもともと単離した前立腺癌PC3細胞を、ヒトARプロモーターと結合した機能的AR cDNAで安定にトランスフェクトした(Mizokami,A.ら(1994)Mol.Endocrinol.8 77−88)。ARが強力なウイルスプロモーターで過剰発現され(Yuan,S.ら(1993)Cancer Res.53,1304−1311)、非天然のARの積み重ねをもたらす他の細胞モデルとは異なり、PC3−AR9と名付けられたこれらの細胞は、正常な量の機能的ARを発現し、アンドロゲンであるジヒドロテストステロン(DHT)によって活性化される(図9a−b)。浸潤アッセイを使用して2つの系統を比較すると、PC3−AR9は、ベクターのみで安定にトランスフェクトされた親のPC3細胞(PC3−vと名付けた)よりも、有意に低い浸潤性であることが見い出された(図9c)。
(1)上皮ARは前立腺癌細胞の浸潤性の抑制因子であり、間質ARはその刺激因子である
(a)PC3−v細胞対PC3−AR9細胞
ARが以下にして前立腺癌の転移に影響を与えるかを精査するために、前立腺癌患者からの骨転移性腫瘍からもともと単離した前立腺癌PC3細胞を、ヒトARプロモーターと結合した機能的AR cDNAで安定にトランスフェクトした(Mizokami,A.ら(1994)Mol.Endocrinol.8 77−88)。ARが強力なウイルスプロモーターで過剰発現され(Yuan,S.ら(1993)Cancer Res.53,1304−1311)、非天然のARの積み重ねをもたらす他の細胞モデルとは異なり、PC3−AR9と名付けられたこれらの細胞は、正常な量の機能的ARを発現し、アンドロゲンであるジヒドロテストステロン(DHT)によって活性化される(図9a−b)。浸潤アッセイを使用して2つの系統を比較すると、PC3−AR9は、ベクターのみで安定にトランスフェクトされた親のPC3細胞(PC3−vと名付けた)よりも、有意に低い浸潤性であることが見い出された(図9c)。
(b)WPMYl−v細胞対WPMYl−ARsi細胞
これらの驚くべき結果は、前立腺ARが前立腺癌の進行を促進するための刺激因子として機能するはずであると考えている、前立腺分野における古典的な概念と対照的であり、前立腺癌の細胞浸潤におけるARの役割を確認するために、間質WPMY1細胞(Webb,M.M.ら(1999)Carcinogenesis 20,1185−1192)とPC3−v細胞を同時培養することのさらなる適用を促進した。初期の報告は、WPMY1細胞において発現された機能的ARが、アンドロゲン依存性ケラチノサイト増殖因子(KGF)遺伝子発現の促進をもたらしたことを実証した(Heitzer,M.D.およびDeFranco,D.B.(2006)Cancer Res.66,7326−7333)。本発明において、内因性AR発現は、AR−siRNA(WPMYl−ARsiと名付けた)の安定なトランスフェクションを用いてWPMY1細胞中でノックダウンされ、細胞浸潤アッセイのために、Boydenチャンバーの異なる層で(図9d)、PC3−v細胞と同時培養した。結果は、WPMYl−ARsi細胞中での間質ARのノックダウンは、上皮PC3−v細胞浸潤の抑制を生じることを示した(図9e−f)。対照的に、Boydenチャンバー中でPC3−V細胞またはPC3−AR9細胞のいずれかのみを有するベクターでトランスフェクトしたWPMY1−v細胞の同時培養からの結果は、PC3−AR9細胞中の上皮ARの添加が上皮細胞浸潤の抑制を生じること(図9e−f)、およびWPMYl−ARsi細胞とのPC3−AR9細胞の同時培養は、細胞浸潤をさらに抑制したこと(図9e−f)を示した。これらの同時培養の結果は図9cを確認し、上皮ARが前立腺癌の細胞浸潤の抑制因子として機能すること、および間質ARが前立腺癌の細胞浸潤の刺激因子として機能することを示す。
これらの驚くべき結果は、前立腺ARが前立腺癌の進行を促進するための刺激因子として機能するはずであると考えている、前立腺分野における古典的な概念と対照的であり、前立腺癌の細胞浸潤におけるARの役割を確認するために、間質WPMY1細胞(Webb,M.M.ら(1999)Carcinogenesis 20,1185−1192)とPC3−v細胞を同時培養することのさらなる適用を促進した。初期の報告は、WPMY1細胞において発現された機能的ARが、アンドロゲン依存性ケラチノサイト増殖因子(KGF)遺伝子発現の促進をもたらしたことを実証した(Heitzer,M.D.およびDeFranco,D.B.(2006)Cancer Res.66,7326−7333)。本発明において、内因性AR発現は、AR−siRNA(WPMYl−ARsiと名付けた)の安定なトランスフェクションを用いてWPMY1細胞中でノックダウンされ、細胞浸潤アッセイのために、Boydenチャンバーの異なる層で(図9d)、PC3−v細胞と同時培養した。結果は、WPMYl−ARsi細胞中での間質ARのノックダウンは、上皮PC3−v細胞浸潤の抑制を生じることを示した(図9e−f)。対照的に、Boydenチャンバー中でPC3−V細胞またはPC3−AR9細胞のいずれかのみを有するベクターでトランスフェクトしたWPMY1−v細胞の同時培養からの結果は、PC3−AR9細胞中の上皮ARの添加が上皮細胞浸潤の抑制を生じること(図9e−f)、およびWPMYl−ARsi細胞とのPC3−AR9細胞の同時培養は、細胞浸潤をさらに抑制したこと(図9e−f)を示した。これらの同時培養の結果は図9cを確認し、上皮ARが前立腺癌の細胞浸潤の抑制因子として機能すること、および間質ARが前立腺癌の細胞浸潤の刺激因子として機能することを示す。
(c)CWR22R−AR+/+細胞対CWR22R−AR+/−細胞
上皮ARが前立腺癌の細胞浸潤の抑制因子として機能することを示す、予測しなかった結果をさらに確認するために、相同遺伝子組換えストラテジーを使用する別のアプローチ(Yeh,S.ら(2003)J.Exp.Med.198,1899−1908)を、ホルモン不応性前立腺腫瘍から単離したヒトCWR22R前立腺癌細胞におけるノックダウンAR(Nagabhushan,M.ら(1996)Cancer Res.56,3042−3046)に適用した。図9gに示されるように、CWR22R−AR+/−細胞細胞は、親のCWR22R−AR+/+細胞と比較して、はるかに少ないARを発現し、無視できるARトランス活性化であった。Boydenチャンバー浸潤アッセイは、再度、CWR22R−AR+/−細胞におけるノックダウンARが、親のCWR22R−AR+/+細胞と比較して、より浸潤性を生じることを実証した(図9g、下のパネル)。CWR22R−AR+/−細胞におけるノックダウンARに対するAR−siRNAを介する異なるアプローチを使用することもまた、親のCWR22R−AR+/+細胞と比較して、より浸潤性を有するという同様の結論を生じ、機能的ARをCWR22R−AR+/−細胞に戻して加えると、空のベクターのみでトランスフェクトされたCWR22R−AR+/−細胞と比較して、細胞浸潤の減少を生じる(図9h)。
上皮ARが前立腺癌の細胞浸潤の抑制因子として機能することを示す、予測しなかった結果をさらに確認するために、相同遺伝子組換えストラテジーを使用する別のアプローチ(Yeh,S.ら(2003)J.Exp.Med.198,1899−1908)を、ホルモン不応性前立腺腫瘍から単離したヒトCWR22R前立腺癌細胞におけるノックダウンAR(Nagabhushan,M.ら(1996)Cancer Res.56,3042−3046)に適用した。図9gに示されるように、CWR22R−AR+/−細胞細胞は、親のCWR22R−AR+/+細胞と比較して、はるかに少ないARを発現し、無視できるARトランス活性化であった。Boydenチャンバー浸潤アッセイは、再度、CWR22R−AR+/−細胞におけるノックダウンARが、親のCWR22R−AR+/+細胞と比較して、より浸潤性を生じることを実証した(図9g、下のパネル)。CWR22R−AR+/−細胞におけるノックダウンARに対するAR−siRNAを介する異なるアプローチを使用することもまた、親のCWR22R−AR+/+細胞と比較して、より浸潤性を有するという同様の結論を生じ、機能的ARをCWR22R−AR+/−細胞に戻して加えると、空のベクターのみでトランスフェクトされたCWR22R−AR+/−細胞と比較して、細胞浸潤の減少を生じる(図9h)。
異なる前立腺癌細胞を用いる、4つの異なるアプローチ(ノックイン、遺伝子組換えを用いるノックダウン、siRNAを用いるノックダウン、および同時培養系)を使用する図9からの結果をまとめると、すべては、上皮ARが前立腺癌浸潤を抑制するための抑制因子として機能することを実証している。
(2)PC3−AR9細胞中の機能的ARの付加は、インビボマウスモデルにおいて浸潤の減少を生じる
PC3細胞は骨転移性腫瘍から単離されるので、骨と接触したPC3−AR9細胞中のARの浸潤活性をさらに調べた。破骨細胞形成は、骨−ウェハ再吸収アッセイにおいてアッセイした(Goater,J.J.ら(2002)J.Orthop.Res.20,169−173)。PC3−vまたはPC3−AR9細胞は、骨ウェハの上に重層した新生ラット骨髄からの骨細胞とともに同時培養し、破骨細胞形成(Goater,J.J.ら(2002)J.Orthop.Res.20,169−173)を定量した。この実験からの結果は、親のPC3−v細胞と比較して,PC3−AR9細胞において、減少した数の溶骨性病変(へこんだ部分)を実証した(図10a)。インビボでの浸潤特性を評価するために、細胞は、ヌードマウスの脛骨に注射した(Corey,E.ら(2002)Prostate 52,20−33)。x線分析により決定されるように、PC3−v腫瘍は、PC3−AR9よりも、より攻撃的に(図10b)かつより浸潤的に(図10c)成長した。集合的には、機能的ヒトARのノックインからのこれらの機能獲得データは、前立腺上皮ARシグナル伝達の損失は、インビボとインビトロの両方で、浸潤を直接的に促進し、間接的に周囲の微小環境に影響を及ぼすことを示す。
PC3細胞は骨転移性腫瘍から単離されるので、骨と接触したPC3−AR9細胞中のARの浸潤活性をさらに調べた。破骨細胞形成は、骨−ウェハ再吸収アッセイにおいてアッセイした(Goater,J.J.ら(2002)J.Orthop.Res.20,169−173)。PC3−vまたはPC3−AR9細胞は、骨ウェハの上に重層した新生ラット骨髄からの骨細胞とともに同時培養し、破骨細胞形成(Goater,J.J.ら(2002)J.Orthop.Res.20,169−173)を定量した。この実験からの結果は、親のPC3−v細胞と比較して,PC3−AR9細胞において、減少した数の溶骨性病変(へこんだ部分)を実証した(図10a)。インビボでの浸潤特性を評価するために、細胞は、ヌードマウスの脛骨に注射した(Corey,E.ら(2002)Prostate 52,20−33)。x線分析により決定されるように、PC3−v腫瘍は、PC3−AR9よりも、より攻撃的に(図10b)かつより浸潤的に(図10c)成長した。集合的には、機能的ヒトARのノックインからのこれらの機能獲得データは、前立腺上皮ARシグナル伝達の損失は、インビボとインビトロの両方で、浸潤を直接的に促進し、間接的に周囲の微小環境に影響を及ぼすことを示す。
さらに、転移性アッセイにおけるARの役割は、インビボマウスモデルにおいて試験した。PC3−v細胞またはPC3−AR9細胞のいずれかを、ヌードマウスの前部前立腺に直接的に同所注射した。予想されたように、PC3−v細胞を注射したマウスは、PC3−AR9細胞を注射したマウスと比較して、リンパ節により大きな転移性腫瘍を発生した(図10d)。
PC3−v、PC3−AR9、WPMY1−v、およびWPMY1−ARsiの異なる同時培養の組み合わせもまたヌードマウスの前部前立腺に同所注射した。予想されたように、これらのインビボデータは図9のインビトロデータと一致して、PC3−AR9中の上皮ARの付加は、リンパ節中でより少ない転移性腫瘍を発生し、間質WPMF1−ARsi細胞におけるノックダウンARもまた、リンパ節においてより少ない転移性腫瘍を発生した(図10e)。
まとめると、種々のヒト前立腺癌細胞におけるノックダウンまたはノックインのいずれかのARを使用して、インビトロ細胞株データおよびインビボマウスデータは、すべてが、上皮ARが前立腺転移性腫瘍浸潤を抑制するための抑制因子として機能すること、および間質ARが前立腺転移性腫瘍浸潤を促進するための刺激因子として機能することを実証する。
(3)pes−ARKO−TRAMPマウスは、より攻撃性かつ浸潤性の転移性腫瘍を発生する
これまでのところ、上記のすべてのデータは、インビトロ細胞同時培養系からまたはインビボマウスモデルからのいずれも、すべてがヒト前立腺癌細胞から生じた。従って、実験は、上記の結論を証明するために、別のインビボ動物モデルとして、前立腺腫瘍を自発的に発生できるマウスを使用するように修飾した。雌性flox/AR(C57BL/6/128)マウス(Suzuki,H.ら(2003)Endocr Relat Cancer 10,209−16)を、TRAMP(C57BL/6/TRAMP×FVB)マウス(Hill,R.E.ら(2003)Exp.Biol.Med.228,818−822)とつがわせて、flox/AR−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB)マウスを生じ、これらのマウスをPb−Cre(C57BL/6)マウス(Wu,X.ら(2001)Mech.Dev.101,61−69)と交配させて、前立腺中でのみARを欠くpes−ARKO−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB)マウスを生じた。AR C−末端領域に特異的なC−19抗体を使用する、前立腺腫瘍の免疫組織化学分析は(Mirosevich,J.ら(1999)J.Endocrinol.162,341−350)、Wt−TRAMPマウスの腫瘍のみがARを発現したのに対して(図11a、左のパネル)、pes−ARKO−TRAMPマウスは、ほとんどARを発現しなかった(図11a、右のパネル)ことを示した。予想されたように、Wt−TRAMPとpes−ARKO−TRAMPマウスの両方からの泌尿生殖器は、正常に発達していた(図11b)。
これまでのところ、上記のすべてのデータは、インビトロ細胞同時培養系からまたはインビボマウスモデルからのいずれも、すべてがヒト前立腺癌細胞から生じた。従って、実験は、上記の結論を証明するために、別のインビボ動物モデルとして、前立腺腫瘍を自発的に発生できるマウスを使用するように修飾した。雌性flox/AR(C57BL/6/128)マウス(Suzuki,H.ら(2003)Endocr Relat Cancer 10,209−16)を、TRAMP(C57BL/6/TRAMP×FVB)マウス(Hill,R.E.ら(2003)Exp.Biol.Med.228,818−822)とつがわせて、flox/AR−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB)マウスを生じ、これらのマウスをPb−Cre(C57BL/6)マウス(Wu,X.ら(2001)Mech.Dev.101,61−69)と交配させて、前立腺中でのみARを欠くpes−ARKO−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB)マウスを生じた。AR C−末端領域に特異的なC−19抗体を使用する、前立腺腫瘍の免疫組織化学分析は(Mirosevich,J.ら(1999)J.Endocrinol.162,341−350)、Wt−TRAMPマウスの腫瘍のみがARを発現したのに対して(図11a、左のパネル)、pes−ARKO−TRAMPマウスは、ほとんどARを発現しなかった(図11a、右のパネル)ことを示した。予想されたように、Wt−TRAMPとpes−ARKO−TRAMPマウスの両方からの泌尿生殖器は、正常に発達していた(図11b)。
pes−ARKO−TRAMPマウスが、WT−TRAMPマウスよりも、より大きな(P<0.05;3.0対1.7mg)骨盤リンパ節(PLN)を有したことが見い出された(図12a−12b)。さらに、より多くの転移性病巣が、pes−ARKO−TRAMPマウスの肝臓中で観察された(図12c)。ウェスタン分析は、pes−ARKO−TRAMPマウスからのPLN中でのARの損失を確証した(図12d)。TRAMP細胞の浸潤性を評価するために、Boydenチャンバーマトリゲル浸潤アッセイ(Pilatus,U.ら(2000)Neoplasia 2,273−279)を、マウスの両方の株からのPLNの一次培養細胞に対して使用した。pes−ARKO−TRAMPマウスからのPLN細胞は、WT−TRAMPマウスからのそれよりも浸潤性であった(図12e)。さらに、機能的ARを回復させることは、PLN一次腫瘍細胞の浸潤性を減少させた(図12e)。まとめると、pes−ARKO−TRAMPマウス(図12a−d)およびPLN腫瘍研究からの一次培養細胞(図12e)からの結果は、前立腺上皮ARの損失は、より浸潤性の転移性前立腺腫瘍の発生をもたらし、AR機能の獲得は、pes−ARKO−TRAMPマウスからのPLN細胞における増加した浸潤を逆転させることを示す。次いで、より浸潤性の転移性前立腺腫瘍は、WT−TRAMP同腹仔からのそれと比較して、pes−ARKO−TRAMPマウスにおけるより低い生存率をもたらす(図12f)。
(4)Ind−ARKO−TRAMPマウスは、攻撃性および浸潤性がより少ない転移性腫瘍を発生する
誘導性ノックアウト系はまた、12週齢のInd−ARKO−TRAMPマウスへのインターフェロンγの注射(PIPC)を介して(Kuhn,R.ら(1995)Science 269,1427−1429)、前立腺上皮AR(〜50%〜60%)と間質AR(〜50%)の両方をノックダウンするInd−ARKO−TRAMPマウスを生成するために使用することもできる。24週のpes−ARKO−TRAMPマウス、野生型マウス(12週齢でPIPCの注射ありまたはなし)、および12週齢でPIPCを注射したind−ARKO−TRAMPマウスの中での転移性腫瘍サイズの比較は、pes−ARKO−TRAMPマウスが、それらの野生型同腹仔と比較して、リンパ節においてより大きくかつより攻撃的な転移性腫瘍を発生することを明らかにした(図13a)。対照的に、ind−ARKO−TRAMPマウスにおける上皮細胞と間質細胞の両方の中のノックダウンARは、IPICを注射したそれらの野生型同腹仔と比較して、リンパ節においてより小さくかつより攻撃性が少ない転移性腫瘍を発生をもたらした(図13a)。
誘導性ノックアウト系はまた、12週齢のInd−ARKO−TRAMPマウスへのインターフェロンγの注射(PIPC)を介して(Kuhn,R.ら(1995)Science 269,1427−1429)、前立腺上皮AR(〜50%〜60%)と間質AR(〜50%)の両方をノックダウンするInd−ARKO−TRAMPマウスを生成するために使用することもできる。24週のpes−ARKO−TRAMPマウス、野生型マウス(12週齢でPIPCの注射ありまたはなし)、および12週齢でPIPCを注射したind−ARKO−TRAMPマウスの中での転移性腫瘍サイズの比較は、pes−ARKO−TRAMPマウスが、それらの野生型同腹仔と比較して、リンパ節においてより大きくかつより攻撃的な転移性腫瘍を発生することを明らかにした(図13a)。対照的に、ind−ARKO−TRAMPマウスにおける上皮細胞と間質細胞の両方の中のノックダウンARは、IPICを注射したそれらの野生型同腹仔と比較して、リンパ節においてより小さくかつより攻撃性が少ない転移性腫瘍を発生をもたらした(図13a)。
前立腺腫瘍は、pes−ARKO−TRAMPマウスとind−ARKO−TRAMPマウスの間で異なる速度で発生したので、別のアプローチを採用して、これら2種の異なるマウス間の転移性腫瘍の発生を比較した。pes−ARKO−TRAMPマウスは、1cm直径近くのサイズを有する前立腺原発性腫瘍を発生するために18週間を要することが見い出された。しかし、ind−ARKO−TRAMPは、同様のサイズの前立腺原発性腫瘍を発生するために36週間かかった(図13b)。さらに、異なる程度の悪性度が、同様のサイズを有するこれら2種の腫瘍において見い出され、より攻撃的な腫瘍は、pes−ARKO−TRAMPにおいて見い出された。さらに、原発性腫瘍が1cm直径まで発達した段階で、pes−ARKO−TRAMPマウス腫瘍は腸間膜リンパ節に移動し、ind−ARKO−TRAMPマウスは精嚢に移動した(図13b)。
まとめると、図13からの結果は、上皮細胞と間質細胞の両方におけるノックダウンARは、それらの野生型同腹仔と比較して、リンパ節においてより小さくかつより攻撃性が少ない転移性腫瘍の発生をもたらすことを明確に実証する。対照的に、上皮ARの損失は、それらの野生型同腹仔、ならびに上皮ARと間質ARの両方の損失と比較して、より攻撃的な転移性腫瘍を生じる。それゆえに、刺激因子として機能する間質ARは、前立腺転移の抑制因子として機能する上皮ARと比較して、より支配的な役割を果たす。
(5)AR発現は、前立腺癌患者から単離した原発性前立腺腫瘍と比較して、転移において減少される
前立腺癌患者からの前立腺転移および原発性腫瘍におけるAR染色の強度のアッセイを介する直接的臨床データの調査もまた、上皮ARが前立腺転移の抑制因子として機能するという上記の結論を支持した。前立腺原発性腫瘍(97例)および前立腺転移(28例)を評価し、AR核染色はすべてのAR陽性腫瘍において見い出され、原発性腫瘍(91.75%)と転移性腫瘍(67.86%)の間にAR発現の顕著な違いが見い出された(P<0.01)(図14)。これらのインビトロ臨床データは、前立腺全摘出術で治療下前立腺癌患者からの組織アレイを利用した最近の臨床研究と一致しており(Li,R.ら(2004)Am.J.Surg.Pathol.28,928−934)、ここでは、AR発現は、転移性前立腺癌において、原発性前立腺癌または正常前立腺と比較して有意に減少したと結論付けられた(平均1.30対3.49、P=0.000)。これらの2つのインビボ臨床研究において、AR発現が、転移性腫瘍において、原発性腫瘍と比較して減少したという事実は、前立腺転移性腫瘍におけるARのネガティブな役割を支持する。
前立腺癌患者からの前立腺転移および原発性腫瘍におけるAR染色の強度のアッセイを介する直接的臨床データの調査もまた、上皮ARが前立腺転移の抑制因子として機能するという上記の結論を支持した。前立腺原発性腫瘍(97例)および前立腺転移(28例)を評価し、AR核染色はすべてのAR陽性腫瘍において見い出され、原発性腫瘍(91.75%)と転移性腫瘍(67.86%)の間にAR発現の顕著な違いが見い出された(P<0.01)(図14)。これらのインビトロ臨床データは、前立腺全摘出術で治療下前立腺癌患者からの組織アレイを利用した最近の臨床研究と一致しており(Li,R.ら(2004)Am.J.Surg.Pathol.28,928−934)、ここでは、AR発現は、転移性前立腺癌において、原発性前立腺癌または正常前立腺と比較して有意に減少したと結論付けられた(平均1.30対3.49、P=0.000)。これらの2つのインビボ臨床研究において、AR発現が、転移性腫瘍において、原発性腫瘍と比較して減少したという事実は、前立腺転移性腫瘍におけるARのネガティブな役割を支持する。
(6)前立腺癌に対する現在の臨床治療の影響
異なるヒト前立腺腫瘍細胞(図9、10)および種々の前立腺腫瘍マウスモデル(図10〜13)、ならびにヒト臨床データ(図14)からの結果は、すべてが、上皮ARは前立腺転移の抑制因子として機能し、間質ARはその抑制因子として機能することを指摘したので、驚くべきことでありかつ前立腺ARの古典的な概念(抑制因子としては機能するはずがない)とは矛盾するこれらの結果が、現在の前立腺癌治療に影響を与えるか否かを研究した。上記の結論に基づくと、前立腺癌と闘うための理想的な治療的アプローチは、AR−siRNAまたは化合物、例えば、ASC−19のいずれかを介して、間質ARを標的として、間質細胞中のARのみを抑制または分解することである。不運にも、これまでは、このような理想的な間質特異的な送達系は、間質ARのみを標的とするためのARキラーを送り込むことができなかった。さらに、すべての現在の外科的な去勢または利用可能な抗アンドロゲンを用いての化学的去勢は、主としてアンドロゲンを標的とし、ARを標的としていない(その理由は、抗アンドロゲン治療後に不応性前立腺腫瘍を有する患者が、前立腺腫瘍中に比較的多量のアンドロゲンをなお維持していることである可能性がある(Chen,C.D.ら(2004)Nat.Med.10,33−39))。それにも関わらず、ind−ARKO−TRAMPマウスにおいて行ったように、たとえ全体のARが標的化できる場合でさえ、前立腺癌と、正しいタイミングで、なお効果的に闘うことができた。異なる時期にARを標的とするind−ARKO−TRAMPマウスモデルに基づくと、ノックダウンARを介するARの初期の標的化(4週目)は、より後期の時期(20週目)に行ったものと比較して、はるかにより良好な前立腺腫瘍の抑制を生じる(表1を参照のこと)。これらの結果は、間質ARが上皮ARよりもより支配的な役割を果たすのみならず、これはまた、より初期の段階でARを標的化することが前立腺癌を闘うためのより良好なストラテジーであり得ることを指摘する。
異なるヒト前立腺腫瘍細胞(図9、10)および種々の前立腺腫瘍マウスモデル(図10〜13)、ならびにヒト臨床データ(図14)からの結果は、すべてが、上皮ARは前立腺転移の抑制因子として機能し、間質ARはその抑制因子として機能することを指摘したので、驚くべきことでありかつ前立腺ARの古典的な概念(抑制因子としては機能するはずがない)とは矛盾するこれらの結果が、現在の前立腺癌治療に影響を与えるか否かを研究した。上記の結論に基づくと、前立腺癌と闘うための理想的な治療的アプローチは、AR−siRNAまたは化合物、例えば、ASC−19のいずれかを介して、間質ARを標的として、間質細胞中のARのみを抑制または分解することである。不運にも、これまでは、このような理想的な間質特異的な送達系は、間質ARのみを標的とするためのARキラーを送り込むことができなかった。さらに、すべての現在の外科的な去勢または利用可能な抗アンドロゲンを用いての化学的去勢は、主としてアンドロゲンを標的とし、ARを標的としていない(その理由は、抗アンドロゲン治療後に不応性前立腺腫瘍を有する患者が、前立腺腫瘍中に比較的多量のアンドロゲンをなお維持していることである可能性がある(Chen,C.D.ら(2004)Nat.Med.10,33−39))。それにも関わらず、ind−ARKO−TRAMPマウスにおいて行ったように、たとえ全体のARが標的化できる場合でさえ、前立腺癌と、正しいタイミングで、なお効果的に闘うことができた。異なる時期にARを標的とするind−ARKO−TRAMPマウスモデルに基づくと、ノックダウンARを介するARの初期の標的化(4週目)は、より後期の時期(20週目)に行ったものと比較して、はるかにより良好な前立腺腫瘍の抑制を生じる(表1を参照のこと)。これらの結果は、間質ARが上皮ARよりもより支配的な役割を果たすのみならず、これはまた、より初期の段階でARを標的化することが前立腺癌を闘うためのより良好なストラテジーであり得ることを指摘する。
表1.初期の齢(4週齢)においてindo−ARKO−TRAMPマウスで誘導されたARノックアウトは、腫瘍の発生および進行を有意に減少したのに対して、20週齢の後期の齢においては、腫瘍進行をブロックすることに失敗した。
ARが前立腺転移性腫瘍浸潤を促進する分子メカニズムを精査するために、Q−PCRを使用して、その発現が前立腺腫瘍転移と密接に相関している、多くの報告されている前立腺転移/浸潤関連遺伝子のmRNA発現を定量した。表2に示されるように、WT−TRAMPおよびpes−ARKO−TRAMPマウスからのPLN腫瘍、ならびにPC−3対PC3−AR9からの異種移植腫瘍における多くの前立腺転移/浸潤関連遺伝子の相対的mRNA発現は、それらの転移状態とよく相関する。
表2.pes−ARKO−TRAMPマウスおよびPC3異種移植腫瘍の骨盤リンパ節腫瘍(PLN)における前立腺転移/浸潤関連遺伝子発現プロフィール、Wt TRAMPマウスのPLNおよびPC3−AR3異種移植腫瘍とそれぞれ比較。
これらの結果は、前立腺上皮ARの損失が転移性腫瘍浸潤を促進することを示すインビボの知見を強化する。図15に提示されるさらなるメカニズムの精査は、ARが、これらの転移/浸潤関連遺伝子を調節するために複数のメカニズムを利用することを示す。
(8)上皮ARが前立腺転移性腫瘍浸潤を抑制する分子メカニズム
さらなるメカニズムの精査は、ARが、これらの転移/浸潤関連遺伝子を調節するために複数のメカニズムを利用することを示す。
さらなるメカニズムの精査は、ARが、これらの転移/浸潤関連遺伝子を調節するために複数のメカニズムを利用することを示す。
(a)アンドロゲン/ARは、いくつかの転移/浸潤関連遺伝子、例えば、神経エンドペプチダーゼ(NEP)およびシクロオキシゲナーゼ2(Cox−2)を転写レベルで調節する
NEPは、前立腺癌細胞の移動を促進する際に関係する、ボンベシン、エンドセリン−1、およびニューロテンシンなどのニューロペプチドを分解可能である(Nelson,J.B.およびCarducci,M.A.(2000)Cancer Invest.18,87−96Papandreou, C.N.ら(1998)Nat.Med.4,50−57;Sehgal,I.ら(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91,4673−4677)。ここで、NEP mRNA(表1)およびタンパク質(図15a)の発現は,ARを欠く両方の転移性腫瘍においてより低い。NEP 5’プロモーター−ルシフェラーゼアッセイを使用するトランス活性化は、誘導されたNEP転写が、AR−siRNAを加えることによって抑制されることをさらに確証する(図15a、下のパネル)。
NEPは、前立腺癌細胞の移動を促進する際に関係する、ボンベシン、エンドセリン−1、およびニューロテンシンなどのニューロペプチドを分解可能である(Nelson,J.B.およびCarducci,M.A.(2000)Cancer Invest.18,87−96Papandreou, C.N.ら(1998)Nat.Med.4,50−57;Sehgal,I.ら(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91,4673−4677)。ここで、NEP mRNA(表1)およびタンパク質(図15a)の発現は,ARを欠く両方の転移性腫瘍においてより低い。NEP 5’プロモーター−ルシフェラーゼアッセイを使用するトランス活性化は、誘導されたNEP転写が、AR−siRNAを加えることによって抑制されることをさらに確証する(図15a、下のパネル)。
Cox−2の発現は前立腺癌において上昇すること(Saunders,M.A.ら(2001)J.Biol.Chem.276,18897−18904)、および前立腺腫瘍におけるCox−2活性の阻害はそれらの浸潤を抑制する(Attiga,F.A.ら(2000)Cancer Res.60,4629−4637)ことが示されてきた。本発明において、Cox−2 mRNA(表1)およびタンパク質(図15b、上のパネル)の発現は、ARを欠く両方の転移性腫瘍においてより高い。Cox−2,5’プロモーター−ルシフェラーゼアッセイを使用するトランス活性化は、Cox−2転写が、pBabeウイルスによって発現されるAR cDNAを介する、PC3−AR9細胞へのより多くの機能的ARの付加によって抑制されることもまた示した(図15b、下のパネル)。
(b)アンドロゲン/ARは、p27などの転移/浸潤関連遺伝子のタンパク質レベルを増強する
p27はサイクリン依存性キナーゼ阻害剤であり、p27のダウンレギュレーションは、多くの腫瘍における局所的浸潤または離れた距離での転移に関連付けられている(Belletti,B.ら(2005)Curr.Med.Chem.12,1589−1605)。最近、細胞質p27タンパク質が、腫瘍の移動および浸潤を阻害することが報告されている(Baldassarre,G.ら(2005)Cancer Cell 7,51−63))。本発明では、p27 mRNA(表1)とタンパク質(図15c)の両方の発現が、ARを欠く転移性腫瘍においてより低いことが見い出された。しかし、p27 5’プロモーター−ルシフェラーゼアッセイを使用するトランス活性化は、アンドロゲン/ARがp27トランス活性化にほとんど影響がないことを示す。p27タンパク質の安定性をアッセイし、1nM DHTの存在下で、P27は、PC3細胞中で、PC3−AR9細胞と比較して迅速に分解されたことを観察した。このことは、アンドロゲン/ARが、p27タンパク質を、その安定性を増強することによりアップレギュレートすることを示す。
p27はサイクリン依存性キナーゼ阻害剤であり、p27のダウンレギュレーションは、多くの腫瘍における局所的浸潤または離れた距離での転移に関連付けられている(Belletti,B.ら(2005)Curr.Med.Chem.12,1589−1605)。最近、細胞質p27タンパク質が、腫瘍の移動および浸潤を阻害することが報告されている(Baldassarre,G.ら(2005)Cancer Cell 7,51−63))。本発明では、p27 mRNA(表1)とタンパク質(図15c)の両方の発現が、ARを欠く転移性腫瘍においてより低いことが見い出された。しかし、p27 5’プロモーター−ルシフェラーゼアッセイを使用するトランス活性化は、アンドロゲン/ARがp27トランス活性化にほとんど影響がないことを示す。p27タンパク質の安定性をアッセイし、1nM DHTの存在下で、P27は、PC3細胞中で、PC3−AR9細胞と比較して迅速に分解されたことを観察した。このことは、アンドロゲン/ARが、p27タンパク質を、その安定性を増強することによりアップレギュレートすることを示す。
(c)アンドロゲン/ARは、NF−κBシグナルの間接的な調節を介して、MMP−9などの転移関連遺伝子を抑制する
MMP−9は腫瘍転移に関与することが知られている(Wang,X.ら(2003)Nat.Med.9,1313−1317)。MMP−9のより高度な発現は、いくつかの原発性腫瘍から生じた骨転移において見い出されてきた(Corey,E.ら(2003)Clin.Cancer Res.9,295−306)。MMP−9 mRNA(表1)とタンパク質(図15d)の両方の発現は、ARを欠く転移性腫瘍においてより高いことが見い出された。PC3−AR9細胞中のMMP−9の酵素アッセイは、1nM DHTがMMP−9のゼラチナーゼ活性を抑制でき、1μM 抗アンドロゲンHFがその活性を回復できることをさらに示す(図15d)。しかし、MMP−9 5’プロモーター−ルシフェラーゼアッセイを使用するトランス活性化アッセイは、アンドロゲン/ARがMMP−9転写に対してほとんど影響がないことを示す。初期の報告は、MMP−9がNF−κBによって調節されること(Eberhardt,W.ら(2000)J.Immunol.165,5788−5797)、およびアンドロゲン/ARが前立腺癌細胞においてNF−κBをダウンレギュレートできること(Altuwaijri,S.ら(2003)Cancer Res.63,7106−7112)を示唆した。図13dは、MMP−9活性の増加が、NF−κB誘導因子である10nM TPAの添加を介して増強でき、NF−κB阻害剤である1μg Parthのさらなる添加を行い、次いで、MMP−9活性を減少することができることを示す(図15d)。さらに、1nM DHTは、NF−κB発現を有意に減少でき、1μM HFの添加が、PC3−AR9細胞中でのDHT抑制効果を逆転できる。それゆえに、アンドロゲン/ARは、NF−κBシグナルの中断を介してMMP−9活性を抑制できる。
MMP−9は腫瘍転移に関与することが知られている(Wang,X.ら(2003)Nat.Med.9,1313−1317)。MMP−9のより高度な発現は、いくつかの原発性腫瘍から生じた骨転移において見い出されてきた(Corey,E.ら(2003)Clin.Cancer Res.9,295−306)。MMP−9 mRNA(表1)とタンパク質(図15d)の両方の発現は、ARを欠く転移性腫瘍においてより高いことが見い出された。PC3−AR9細胞中のMMP−9の酵素アッセイは、1nM DHTがMMP−9のゼラチナーゼ活性を抑制でき、1μM 抗アンドロゲンHFがその活性を回復できることをさらに示す(図15d)。しかし、MMP−9 5’プロモーター−ルシフェラーゼアッセイを使用するトランス活性化アッセイは、アンドロゲン/ARがMMP−9転写に対してほとんど影響がないことを示す。初期の報告は、MMP−9がNF−κBによって調節されること(Eberhardt,W.ら(2000)J.Immunol.165,5788−5797)、およびアンドロゲン/ARが前立腺癌細胞においてNF−κBをダウンレギュレートできること(Altuwaijri,S.ら(2003)Cancer Res.63,7106−7112)を示唆した。図13dは、MMP−9活性の増加が、NF−κB誘導因子である10nM TPAの添加を介して増強でき、NF−κB阻害剤である1μg Parthのさらなる添加を行い、次いで、MMP−9活性を減少することができることを示す(図15d)。さらに、1nM DHTは、NF−κB発現を有意に減少でき、1μM HFの添加が、PC3−AR9細胞中でのDHT抑制効果を逆転できる。それゆえに、アンドロゲン/ARは、NF−κBシグナルの中断を介してMMP−9活性を抑制できる。
(d)アンドロゲン/ARは、転移/浸潤遺伝子、例えば、上皮増殖因子受容体(EGFR)、インスリン様増殖因子b鎖(IGF−b)、インターロイキン−6(IL−6)、および腫瘍壊死因子α(TNFα)に関連するAktの上流シグナルを調節することを介して、Akt活性を抑制する
初期の報告は、Aktシグナルの活性化が前立腺腫瘍浸潤を引き起こすことを示唆した(Enomoto,A.ら(2005)Dev.Cell 9,389−402)。
初期の報告は、Aktシグナルの活性化が前立腺腫瘍浸潤を引き起こすことを示唆した(Enomoto,A.ら(2005)Dev.Cell 9,389−402)。
興味深いことに、いくつかの報告は、表1に記載される4種の転移/浸潤関連遺伝子(EGFR、IGF−b、EL−6、およびTNFα)はAkt活性を活性化可能であることを実証した(Mizokami,A.ら(1994)Mol.Endocrinol.8,77−88;Yeh,S.ら(2003)J.Exp.Med.198,1899−1908;Corey,E.ら(2002)Prostate 52,20−33;Pilatus,U.ら(2000)Neoplasia 2,273−279)。以前の報告は、アンドロゲン/AR活性の抑制が、Aktの活性化を生じることもまた実証した(Yuan,S.ら(1993)Cancer Res.53,1304−1311;Webb,M.M.ら(1999)Carcinogenesis 20,1185−1192;Heitzer,M.D.およびDeFranco,D.B.(2006)Cancer Res.66,7326−7333;Yeh,S.ら(2003)J.Exp.Med.198,1899−1908;Nagabhushan,M.ら(1996)Cancer Res.56,3042−3046;Goater,J.J.ら(2002)J.Orthop.Res.20,169−173)。従って、転移性腫瘍におけるARの損失は、おそらく、Akt上流のシグナル、例えば、EGFR、IGF−b、IL−6、およびTNFαなどを増強することを介して、Aktの活性化を生じる。予測されるように、抗ホスホ−Akt(Ser473)を用いるウェスタンブロットアッセイは、Akt活性が、ARを欠くPLN−pes−ARKOとPC−3の両方の転移性腫瘍においてより高いことを示す(図15e)。
(9)間質ARが前立腺転移性腫瘍浸潤を促進する分子メカニズム
上記のような、上皮ARが前立腺転移を抑制することによって反対の様式で機能する理由のメカニズムを精査することと比較すると、ここで、間質ARが前立腺転移を促進する理由を説明することは比較的容易である。WPMY1−ARsi細胞におけるAR−siRNAを介するARのノックダウンは、TGFβ1、TGFβ2、TGFβ3、VEGF、およびSDF1のmRNA発現の減少を生じ(図15f)これは、前立腺転移の促進におけるそれらの極めて重要な役割について、間質−上皮相互作用を介してよく研究された(Derynck,R.ら(2001)Nat.Genet.29,117−129;Jennbacken,K.ら(2005)Prostate 65,110−116;Taichman,R.S.ら(2002)Cancer Res 62,1832−1837)。初期の研究はまた、間質TGFβが、血管形成を増強することおよび免疫細胞を阻害することを介して、前立腺転移の促進において鍵となる役割を果たし得ることを十分に実証した。それゆえに、間質細胞からのこれらの転移の鍵となる役割の調節を介して、間質ARが前立腺転移を促進すると考えることは合理的である。
上記のような、上皮ARが前立腺転移を抑制することによって反対の様式で機能する理由のメカニズムを精査することと比較すると、ここで、間質ARが前立腺転移を促進する理由を説明することは比較的容易である。WPMY1−ARsi細胞におけるAR−siRNAを介するARのノックダウンは、TGFβ1、TGFβ2、TGFβ3、VEGF、およびSDF1のmRNA発現の減少を生じ(図15f)これは、前立腺転移の促進におけるそれらの極めて重要な役割について、間質−上皮相互作用を介してよく研究された(Derynck,R.ら(2001)Nat.Genet.29,117−129;Jennbacken,K.ら(2005)Prostate 65,110−116;Taichman,R.S.ら(2002)Cancer Res 62,1832−1837)。初期の研究はまた、間質TGFβが、血管形成を増強することおよび免疫細胞を阻害することを介して、前立腺転移の促進において鍵となる役割を果たし得ることを十分に実証した。それゆえに、間質細胞からのこれらの転移の鍵となる役割の調節を介して、間質ARが前立腺転移を促進すると考えることは合理的である。
b)結論
本発明において、マウスおよびヒトの前立腺癌細胞モデル(pes−ARKO−TRAMPマウス、マウスPLN腫瘍からの原発性腫瘍、ヒトCWR22R−AR+/−細胞、およびヒトPC3−AR9細胞)から4つの別々の手段を通して、上皮ARシグナル伝達の損失が浸潤性および転移の潜在性を増強することが開示される。これらの知見は、アンドロゲン/ARが癌の増殖および/または進行を促進していると考えている、前立腺癌に対する現在の臨床的な治療を伴う古典的な概念と一致しないように見える((1967)Surg.Gynecol.Obstet.124:1011−1017;Messing,E.M.ら(1999)N.Engl.J.Med.341,1781−1788)。この不一致についての1つの可能な説明は以下であり得る。転移部位においてさえ、隣接する間質細胞中のARは、ADTまで悪性の前立腺上皮細胞を刺激し続け、間質中のARをサイレンシングすることによって、この疾患は寛解に導かれ、これは最終的には逆転され、継続的なADTが前立腺上皮ARの転移抑制因子機能をサイレンシングする場合には、「アンドロゲン非依存性」疾患の進行に導く。前立腺腫瘍進行に対するARの影響の最終的な結果は、これら2つの対照的な役割(転移の刺激因子としての間質AR 対 転移の抑制因子としての上皮AR)のバランスに依存し、データは、間質ARが前立腺癌の初期段階において上皮ARよりもより支配的な役割を果たすことを示す。これらの結論の暗示は現在の治療アプローチに挑戦する。なぜなら、これらは、現在利用されているようなADTは、最終的には、それ自体の治療効果に対する抵抗性を誘導することを暗示しているからである。
本発明において、マウスおよびヒトの前立腺癌細胞モデル(pes−ARKO−TRAMPマウス、マウスPLN腫瘍からの原発性腫瘍、ヒトCWR22R−AR+/−細胞、およびヒトPC3−AR9細胞)から4つの別々の手段を通して、上皮ARシグナル伝達の損失が浸潤性および転移の潜在性を増強することが開示される。これらの知見は、アンドロゲン/ARが癌の増殖および/または進行を促進していると考えている、前立腺癌に対する現在の臨床的な治療を伴う古典的な概念と一致しないように見える((1967)Surg.Gynecol.Obstet.124:1011−1017;Messing,E.M.ら(1999)N.Engl.J.Med.341,1781−1788)。この不一致についての1つの可能な説明は以下であり得る。転移部位においてさえ、隣接する間質細胞中のARは、ADTまで悪性の前立腺上皮細胞を刺激し続け、間質中のARをサイレンシングすることによって、この疾患は寛解に導かれ、これは最終的には逆転され、継続的なADTが前立腺上皮ARの転移抑制因子機能をサイレンシングする場合には、「アンドロゲン非依存性」疾患の進行に導く。前立腺腫瘍進行に対するARの影響の最終的な結果は、これら2つの対照的な役割(転移の刺激因子としての間質AR 対 転移の抑制因子としての上皮AR)のバランスに依存し、データは、間質ARが前立腺癌の初期段階において上皮ARよりもより支配的な役割を果たすことを示す。これらの結論の暗示は現在の治療アプローチに挑戦する。なぜなら、これらは、現在利用されているようなADTは、最終的には、それ自体の治療効果に対する抵抗性を誘導することを暗示しているからである。
c)方法
(1)細胞培養、プラスミド、および試薬
ヒト前立腺癌細胞株CWR22R−AR+/+、CWR22R−AR+/−、PC3−v、PC3−AR2、およびPC3−AR9を、10%ウシ胎仔血清、25U/ml ペニシリン、および25μg/ml ストレプトマイシンを有するRPMI 1640培地中に維持した。DHTおよびHFはSigmaから入手した。AR(C−19)、NEP、Cox−2、p27、MMP−9、およびアクチンに対する抗体(Santa Cruz Biotechnology)および全体のAktおよびp−Akt(473)(Cell Signaling)を使用した。天然のプロモーターで促進されるARプラスミドは、hAR 5’−UTRを有する3.6kb hARプロモーター、および全長AR cDNAを、pIRESプラスミドに挿入することによって構築し,ARの発現は、pIREにクローニングされた3.6kbの近位のARプロモーター領域の制御下に配置した。ネオマイシン耐性細胞は、500μg G418を伴うインキュベーションによって選択した。
(1)細胞培養、プラスミド、および試薬
ヒト前立腺癌細胞株CWR22R−AR+/+、CWR22R−AR+/−、PC3−v、PC3−AR2、およびPC3−AR9を、10%ウシ胎仔血清、25U/ml ペニシリン、および25μg/ml ストレプトマイシンを有するRPMI 1640培地中に維持した。DHTおよびHFはSigmaから入手した。AR(C−19)、NEP、Cox−2、p27、MMP−9、およびアクチンに対する抗体(Santa Cruz Biotechnology)および全体のAktおよびp−Akt(473)(Cell Signaling)を使用した。天然のプロモーターで促進されるARプラスミドは、hAR 5’−UTRを有する3.6kb hARプロモーター、および全長AR cDNAを、pIRESプラスミドに挿入することによって構築し,ARの発現は、pIREにクローニングされた3.6kbの近位のARプロモーター領域の制御下に配置した。ネオマイシン耐性細胞は、500μg G418を伴うインキュベーションによって選択した。
(2)マウスpBabe−AR、hARpCDNA3、およびヒトAR−siRNAの構築
オリゴヌクレオチド
オリゴヌクレオチド
(3)浸潤アッセイ
浸潤アッセイは、6.4μmインサートおよび8μm細孔を有するBoydenチャンバー(Becton Dickinson)を使用した。マトリゲルマトリックス(100g/cm2表面積)を、浸潤チャンバーの内層上の培地中に配置し(1:5希釈)、37℃で30分間インキュベートし、その後細胞を加えた。これらのチャンバーは、24ウェル培養プレートのウェルに、マトリゲルの存在/不在で配置し、チャンバーの内側に500μlアリコート中の細胞を加え、5% CO2雰囲気中、1nM DHTの存在下および非存在下で、37℃にて20時間チャンバーをインキュベートし、細胞浸潤および移動アッセイのために収集し、これは記載されるように(Attiga,F.A.ら(2000)Cancer Res.60,4629−4637)、標準的なMTTアッセイによって定量した。
浸潤アッセイは、6.4μmインサートおよび8μm細孔を有するBoydenチャンバー(Becton Dickinson)を使用した。マトリゲルマトリックス(100g/cm2表面積)を、浸潤チャンバーの内層上の培地中に配置し(1:5希釈)、37℃で30分間インキュベートし、その後細胞を加えた。これらのチャンバーは、24ウェル培養プレートのウェルに、マトリゲルの存在/不在で配置し、チャンバーの内側に500μlアリコート中の細胞を加え、5% CO2雰囲気中、1nM DHTの存在下および非存在下で、37℃にて20時間チャンバーをインキュベートし、細胞浸潤および移動アッセイのために収集し、これは記載されるように(Attiga,F.A.ら(2000)Cancer Res.60,4629−4637)、標準的なMTTアッセイによって定量した。
(4)インビトロ骨−ウェハ再吸収および破骨細胞形成アッセイ
PC−3およびPC−3(AR)9細胞をラット頭蓋冠骨細胞(破骨細胞および間質細胞)に加え、これを骨ウェハ上で培養し、10nM 副甲状腺ホルモン(PTH)(Bachem)の存在下で10日間処理し、2週間毎に培地を交換した。10日後、ウェハをかき取り、乾燥させ、トルイジンブルーで染色し、光学顕微鏡を用いて、40×拡大でこれらを調べた。デジタルカメラを使用してウェハからの画像をキャプチャーし、ウェハの表面上のピットを追跡し、Osteometriesソフトウェアを使用して、閉じた領域を測定した。10日後、ウェハをかき取り、乾燥させ、TRAPについて、白血球酸ホスファターゼキット(Sigma)を使用してそれらを染色した。破骨細胞形成を定量するために,多核TRAP陽性細胞の数を、記載されたように計数した(Goater,J.J.ら(2002)J.Orthop.Res.20,169−173)。
PC−3およびPC−3(AR)9細胞をラット頭蓋冠骨細胞(破骨細胞および間質細胞)に加え、これを骨ウェハ上で培養し、10nM 副甲状腺ホルモン(PTH)(Bachem)の存在下で10日間処理し、2週間毎に培地を交換した。10日後、ウェハをかき取り、乾燥させ、トルイジンブルーで染色し、光学顕微鏡を用いて、40×拡大でこれらを調べた。デジタルカメラを使用してウェハからの画像をキャプチャーし、ウェハの表面上のピットを追跡し、Osteometriesソフトウェアを使用して、閉じた領域を測定した。10日後、ウェハをかき取り、乾燥させ、TRAPについて、白血球酸ホスファターゼキット(Sigma)を使用してそれらを染色した。破骨細胞形成を定量するために,多核TRAP陽性細胞の数を、記載されたように計数した(Goater,J.J.ら(2002)J.Orthop.Res.20,169−173)。
(5)トランスジェニックマウスの生成
pes−ARKOマウスを生成するために、pes−ARKOマウス、ARRPB2−Creトランスジェニックマウス(Wu,X.ら(2001)Mech Dev 101,61−9)(C57BL/6N、NIHより)を、条件付きAR対立遺伝子(floxed AR;図8)を含むマウス(C57BL/6J)(Yen,S.ら(2002)Proc Natl Acad Sci USA 99,13498−503)とつがわせた。pes−ARKO/T857A ARマウスを生成するために、3種のトランスジェニックマウス、ARRPB2−Creマウス(C57BL/6N)、floxed ARマウス(C57BL/6J)、およびT857A ARマウス(FVB)(Dr.N.Greenburg,FHCRC,Seattle,WAから寄与された)を異種交配させた。TRAMP (C57BL/6−TRAMPxFVB)およびプロバシンCre(Pb−Cre)(C57BL/6)マウスをJackson Laboratoryから得た。
pes−ARKOマウスを生成するために、pes−ARKOマウス、ARRPB2−Creトランスジェニックマウス(Wu,X.ら(2001)Mech Dev 101,61−9)(C57BL/6N、NIHより)を、条件付きAR対立遺伝子(floxed AR;図8)を含むマウス(C57BL/6J)(Yen,S.ら(2002)Proc Natl Acad Sci USA 99,13498−503)とつがわせた。pes−ARKO/T857A ARマウスを生成するために、3種のトランスジェニックマウス、ARRPB2−Creマウス(C57BL/6N)、floxed ARマウス(C57BL/6J)、およびT857A ARマウス(FVB)(Dr.N.Greenburg,FHCRC,Seattle,WAから寄与された)を異種交配させた。TRAMP (C57BL/6−TRAMPxFVB)およびプロバシンCre(Pb−Cre)(C57BL/6)マウスをJackson Laboratoryから得た。
(6)統計学
データは平均±標準偏差(SD)として表示した。比較は、両側スチューデントt検定を使用して群間で行った。p値*P<0.05または**P<0.01は有意であると見なした。生存曲線は、カプラン−マイヤー分析およびログ−ランク検定によって分析した。
データは平均±標準偏差(SD)として表示した。比較は、両側スチューデントt検定を使用して群間で行った。p値*P<0.05または**P<0.01は有意であると見なした。生存曲線は、カプラン−マイヤー分析およびログ−ランク検定によって分析した。
3.実施例3:上皮アンドロゲン受容体の損失は前立腺癌の進行を促進する
TRAMPマウスにおける腫瘍形成は、最小プロバシンプロモーターの制御下で、SV40初期遺伝子T抗原(T−ag)の発現によって促進される。TRAMP腫瘍において、p53の抑制および通常高いニューロエンドクリン細胞集団のために、ヒト前立腺癌に対するこのモデルの関連性についてはある程度の懸念が存在しているが、このモデルは、これらの腫瘍が正常組織から開始する可能性があり、腫瘍の進行が、前立腺上皮内新形成(PIN)から低度、次いで高度の癌までに発達するという点でヒト前立腺癌のそれを模倣するので、依然として優秀な動物モデルのままである。重要なことに、TRAMPマウスがARノックアウト(ARKO)マウスと交配されるときに、プロバシンは継続して(誕生後1日目から5週目まで)発現されるのに対して、ARは5週目でノックアウトされ始め、これは、24週まで継続し、その時点ではARはほとんど発現されない。従って、プロバシンプロモーターによって促進され、発現されるT−agのために十分な時間ウィンドウ(生涯の最初の5週間の間)が存在する。この観察はまた、TRAMPマウスは、マウスが4週齢で去勢されたときでさえ、前立腺腫瘍をなお発症することを示す初期の報告と一致する。TRAMPマウスにおいてプロバシン−Cre(Pb−Cre)を使用して前立腺上皮ARをノックアウトすることは(AR発現の抑制は5週目で開始し、24週にわたって増加する)、それゆえに、前立腺上皮ARの損失がいかにして前立腺癌の進行に影響を与えるかについて研究するための優秀な動物モデルを提供する。
TRAMPマウスにおける腫瘍形成は、最小プロバシンプロモーターの制御下で、SV40初期遺伝子T抗原(T−ag)の発現によって促進される。TRAMP腫瘍において、p53の抑制および通常高いニューロエンドクリン細胞集団のために、ヒト前立腺癌に対するこのモデルの関連性についてはある程度の懸念が存在しているが、このモデルは、これらの腫瘍が正常組織から開始する可能性があり、腫瘍の進行が、前立腺上皮内新形成(PIN)から低度、次いで高度の癌までに発達するという点でヒト前立腺癌のそれを模倣するので、依然として優秀な動物モデルのままである。重要なことに、TRAMPマウスがARノックアウト(ARKO)マウスと交配されるときに、プロバシンは継続して(誕生後1日目から5週目まで)発現されるのに対して、ARは5週目でノックアウトされ始め、これは、24週まで継続し、その時点ではARはほとんど発現されない。従って、プロバシンプロモーターによって促進され、発現されるT−agのために十分な時間ウィンドウ(生涯の最初の5週間の間)が存在する。この観察はまた、TRAMPマウスは、マウスが4週齢で去勢されたときでさえ、前立腺腫瘍をなお発症することを示す初期の報告と一致する。TRAMPマウスにおいてプロバシン−Cre(Pb−Cre)を使用して前立腺上皮ARをノックアウトすることは(AR発現の抑制は5週目で開始し、24週にわたって増加する)、それゆえに、前立腺上皮ARの損失がいかにして前立腺癌の進行に影響を与えるかについて研究するための優秀な動物モデルを提供する。
a)結果
(1)上皮ARは、同時培養した上皮細胞と間質細胞を異種移植したヌードマウスにおける前立腺癌進行の抑制因子として機能し、間質ARはその刺激因子として機能する
前立腺癌の進行におけるARの役割を研究するために、ヒトARの天然のプロモーターによって促進される機能的ヒトAR cDNAは、PC3細胞に安定にトランスフェクトされた(PC3−AR9と名付けた)。ARトランス活性化アッセイは、これらのPC3−AR9細胞においてアンドロゲンがAR活性を刺激し得ることを実証した。PC3−AR9細胞および安定にベクターにトランスフェクトした親のPC3細胞(PC3−vと名付けた)は、ヌードマウスの前部前立腺に正しく局所的に(orthotopically)注射した。興味深いことに、有意に大きな原発性前立腺腫瘍は、PC3−AR9細胞を注射したマウスと比較して、PC3−v細胞を注射した12週齢マウスにおいて見い出された(図16a)。このことは、PC3−AR9における機能的ARの付加が前立腺癌進行の抑制を生じることを示す。
(1)上皮ARは、同時培養した上皮細胞と間質細胞を異種移植したヌードマウスにおける前立腺癌進行の抑制因子として機能し、間質ARはその刺激因子として機能する
前立腺癌の進行におけるARの役割を研究するために、ヒトARの天然のプロモーターによって促進される機能的ヒトAR cDNAは、PC3細胞に安定にトランスフェクトされた(PC3−AR9と名付けた)。ARトランス活性化アッセイは、これらのPC3−AR9細胞においてアンドロゲンがAR活性を刺激し得ることを実証した。PC3−AR9細胞および安定にベクターにトランスフェクトした親のPC3細胞(PC3−vと名付けた)は、ヌードマウスの前部前立腺に正しく局所的に(orthotopically)注射した。興味深いことに、有意に大きな原発性前立腺腫瘍は、PC3−AR9細胞を注射したマウスと比較して、PC3−v細胞を注射した12週齢マウスにおいて見い出された(図16a)。このことは、PC3−AR9における機能的ARの付加が前立腺癌進行の抑制を生じることを示す。
この予測されなかった結果は、前立腺ARが前立腺癌の進行のための刺激因子として機能するはずであり、抑制因子ではないと考えている、前立腺分野における古典的な概念に反している。これらの知見は、上皮細胞および間質細胞の同時培養を用いる別のアプローチを介して確証した:PC3−vまたはPC3−AR9は、機能的ARを発現した間質WPMY1−v細胞とともに同時培養し、これらの同時培養した細胞は、ヌードマウスの前部前立腺に正しく局所的に注射した。これらの結果は、PC3−AR9細胞におけるARの付加が、12週齢マウスにおいてより小さな前立腺腫瘍を生じることを示す図16aと一致している(図16b)。
内因性ARを効果的にノックダウンし得るAR−siRNAは、WPMY1−v細胞に安定にトランスフェクトし(WPMY1−ARsiと名付けた)、PC3−vまたはPC3細胞−AR9細胞のいずれかと同時培養され、ヌードマウスの前部前立腺に正しく局所的に注射した。結果は、間質WPMY1−ARsi細胞中のノックダウンARが原発性腫瘍成長の抑制を生じること(PC3−v+WPMYl−v対PC3−v+WPMY1−ARsi)、およびPC3−AR9細胞中のノックインARが原発性腫瘍増殖の促進を生じること(PC3−v+WPMY1−v対PC3−AR9+WPMY1)を示す。腫瘍の悪性度に伴うHE染色もまた、PC3−AR9+WPMY1−Arsi細胞の中で原発性前立腺腫瘍はより分化が乏しく、より悪性であることを示した。増殖マーカーKi67を用いる細胞増殖アッセイは、ARがヌードマウスにおける前立腺癌進行を促進するための刺激因子として機能することを示す上記の表現型の観察をさらに確証する。
まとめると、図16aと16bの両方からの結果は、上皮ARが前立腺癌進行のための抑制因子として機能し、間質ARがその刺激因子として機能することを示す明確に実証する。
(2)前立腺上皮においてのみARを欠くpes−ARKO−TRAMPマウスの生成および確認
インビトロ細胞同時培養系からの上記のすべてのデータは、インビボマウスモデルとともに、すべてがヒト前立腺癌細胞から生成したので、上記の結論を証明するために、別のインビボ動物モデルとして、自発的に前立腺腫瘍を発生するマウスの使用は関心対照となる。最初に、前立腺上皮においてのみARを欠くpes−ARKOマウスを生成し、これらのpes−ARKOマウスにおける上皮ARの損失は、前立腺細胞増殖の増加を生じることを実証した。また、前立腺間質平滑筋においてのみARを欠くtgn−ARKOマウスを生成し、これらのtgn−ARKOマウスにおける間質平滑筋ARの損失が前立腺細胞増殖の減少を生じることを実証した。
インビトロ細胞同時培養系からの上記のすべてのデータは、インビボマウスモデルとともに、すべてがヒト前立腺癌細胞から生成したので、上記の結論を証明するために、別のインビボ動物モデルとして、自発的に前立腺腫瘍を発生するマウスの使用は関心対照となる。最初に、前立腺上皮においてのみARを欠くpes−ARKOマウスを生成し、これらのpes−ARKOマウスにおける上皮ARの損失は、前立腺細胞増殖の増加を生じることを実証した。また、前立腺間質平滑筋においてのみARを欠くtgn−ARKOマウスを生成し、これらのtgn−ARKOマウスにおける間質平滑筋ARの損失が前立腺細胞増殖の減少を生じることを実証した。
これらのpes−ARKOおよびtgn−ARKOマウスからの結果は、上皮ARが正常前立腺成長の抑制因子であり、間質ARがその刺激因子であることを示した。これらのfloxed/ARマウスは、自発的に前立腺癌を発生できるpes−ARKO−TRAMPマウスを生成するために使用した。雌性flox/AR(C57BL/6/128)マウスを、TRAMP(C57BL/6/TRAMP×FVB)マウスとつがわせて、flox/AR−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB)マウスを生じ、次いで、これらのマウスをPb−Cre(C57BL/6)マウスと交配させて、前立腺上皮中でのみARを欠くpes−ARKO−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB)マウスを生じた(図17a)。
このpes−ARKO−TRAMPマウスを、以前に記載されたように、尾スニップDNAからのPCRによって遺伝子型決定した10。図17bに示されるように、野生型(Wt)−TRAMPとpes−ARKO−TRAMPマウスの両方がT−agを発現したのに対して(図17b)、上のパネル)、pes−ARKO−TRAMPマウスのみがfloxed AR(図17b、中央のパネル)およびPb−cre(図17b、下のパネル)のバンドを発現した。mRNAレベルは、前部前立腺(AP)、背外側前立腺(DLP)、腹側前立腺(VP)、および精嚢(SV)からのPCRを介して、ARの欠失エキソン2に特異的なプライマーを用いて分析し、AR−エキソン2が、pes−ARKO−TRAMPマウスからのAP、DLP、およびVPにおいて切除されていたが、Wt−TRAMPにおいては切除されていなかったことを実証した(図17c)。
(3)前立腺においてARをノックダウンしているind−ARKO−TRAMPマウスの生成および確認
誘導性ノックアウト系は、雌性flox/AR−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB)マウスをMx−Cre(C57BL/6/FVB)マウスをつがわせることを介して、AR(上皮と間質の両方)をノックダウンし得るind−ARKO−TRAMPマウスを生成するために適用した(図17a)。次いで、ind−ARKO−TRAMPマウスへのインターフェロンχの注射は、前立腺を含む種々の組織中でのARのノックダウンを誘導する。
誘導性ノックアウト系は、雌性flox/AR−TRAMP(C57BL/6/129×TRAMP−FVB)マウスをMx−Cre(C57BL/6/FVB)マウスをつがわせることを介して、AR(上皮と間質の両方)をノックダウンし得るind−ARKO−TRAMPマウスを生成するために適用した(図17a)。次いで、ind−ARKO−TRAMPマウスへのインターフェロンχの注射は、前立腺を含む種々の組織中でのARのノックダウンを誘導する。
遺伝子型を確証するために、尾スニップDNAを鋳型として使用して、PCRを実行した。図17bに示されるように、野生型(Wt)−TRAMPとind−ARKO−TRAMPマウスの両方がT−agを発現したのに対して(図17b)、上のパネル)、ind−ARKO−TRAMPマウスのみがfloxed AR(図17b、中央のパネル)およびMx−Cre(図17b、下のパネル)のバンドを発現した。ind−ARKO−TRAMPマウスにおけるARのノックダウンは、前部前立腺(AP)、背外側前立腺(DLP)、腹側前立腺(VP)、精嚢(SV)、肝臓、脾臓、および精巣などの異なる器官において、ARエキソン2のmRNA欠失を検出することを介して、RT−PCRによってmRNAレベルでさらに確証した(図17c)。
(4)pes−ARKO−TRAMPおよびind−ARKO−TRAMPマウスにおけるAR発現
pes−ARKO−TRAMPマウスにおけるARノックアウト効率をモニタリングするために、定量的リアルタイムRT−PCRを利用して、レーザーキャプチャーマイクロダイセクション(LCM)を介して前立腺上皮から抽出したARエキソン2 mRNAの発現を測定した。図18aからの結果は、AR mRNAが、pes−ARKO−TRAMPマウスの6週、12週、および16週において、25%、50%、および90%以上ノックアウトされたことを示した。16週pes−ARKO−TRAMPマウスからの前立腺におけるAR発現の免疫組織化学染色は、管腔細胞および基底細胞を含む、前立腺上皮におけるARの損失を確証し、間質ではないことを確証した(図18c)。
pes−ARKO−TRAMPマウスにおけるARノックアウト効率をモニタリングするために、定量的リアルタイムRT−PCRを利用して、レーザーキャプチャーマイクロダイセクション(LCM)を介して前立腺上皮から抽出したARエキソン2 mRNAの発現を測定した。図18aからの結果は、AR mRNAが、pes−ARKO−TRAMPマウスの6週、12週、および16週において、25%、50%、および90%以上ノックアウトされたことを示した。16週pes−ARKO−TRAMPマウスからの前立腺におけるAR発現の免疫組織化学染色は、管腔細胞および基底細胞を含む、前立腺上皮におけるARの損失を確証し、間質ではないことを確証した(図18c)。
12週目でPIPCを注射したind−ARKO−TRAMPマウスの、4週目または8週目のいずれかの期間でのノックダウン効率のモニタリングについては、AR mRNAが前立腺において40〜50%、精巣において40%、精嚢において20%、および肝臓において80%ノックダウンされたことが見い出された(図18d)。16週齢ind−ARKO−TRAMPマウスにおけるLCM単離した上皮または間質からのAR mRNAの定量的リアルタイムRT−PCRもまた、上皮細胞における60% AR mRNAおよび間質細胞における50% AR mRNAを確証した(図18f)。
(5)pes−ARKO−TRAMPおよびind−ARKO−TRAMPマウスにおける前立腺サイズおよびテストステロンの変化
全体の生殖器官は、pes−ARKO−TRAMPマウスにおける前立腺がより大きいことを除いて、pes−ARKO−TRAMPマウスとそれらの野生型(WT)同腹仔の間で同様であった(図19a)。対照的に、ind−ARKO−TRAMPマウスは、それらのWT同腹仔と比較して、前立腺を含むより小さな生殖器官を有していた(図19a)。血清テストステロンは、pes−ARKO−TRAMPマウスとそれらのWT同腹仔の間で互換性があるままである。しかし、血清テストステロンは、12週目でPIPCを注射したind−ARKO−TRAMPマウスで16〜24週まで減少していた。まとめると、図19aおよび19bからの結果は、前立腺上皮におけるノックアウトARが、pes−ARKO−TRAMPマウス中で血清テストステロンの変化がほとんどないより大きな前立腺を生じ、ind−ARKO−TRAMPマウスにおけるARの誘導性ノックダウンは、より低い血清テストステロンを有するより小さな前立腺を生じることを示す。
全体の生殖器官は、pes−ARKO−TRAMPマウスにおける前立腺がより大きいことを除いて、pes−ARKO−TRAMPマウスとそれらの野生型(WT)同腹仔の間で同様であった(図19a)。対照的に、ind−ARKO−TRAMPマウスは、それらのWT同腹仔と比較して、前立腺を含むより小さな生殖器官を有していた(図19a)。血清テストステロンは、pes−ARKO−TRAMPマウスとそれらのWT同腹仔の間で互換性があるままである。しかし、血清テストステロンは、12週目でPIPCを注射したind−ARKO−TRAMPマウスで16〜24週まで減少していた。まとめると、図19aおよび19bからの結果は、前立腺上皮におけるノックアウトARが、pes−ARKO−TRAMPマウス中で血清テストステロンの変化がほとんどないより大きな前立腺を生じ、ind−ARKO−TRAMPマウスにおけるARの誘導性ノックダウンは、より低い血清テストステロンを有するより小さな前立腺を生じることを示す。
(6)pes−ARKO−TRAMPおよびind−ARKO−TRAMPマウスの前立腺上皮において見い出される中間体細胞のより大きな集団
前立腺上皮中の3種の主要な細胞(リザーブ幹細胞、中間体細胞、および分泌管腔細胞)の中で、上皮ARのノックダウンは、分泌管腔細胞の大部分の損失を生じる。対照的に、CK5/CK8二重陽性中間体細胞は、pes−ARKO−TRAMPとind−ARKO−TRAMPの両方のマウスにおいて増加した(図19d)。この結論は、pes−ARKO−TRAMPおよびind−ARKO−TRAMPマウスにおいてより高いCD44発現を示す別の中間体マーカーCD44の免疫蛍光染色によってさらに支持されている。まとめると、図19cから19eまでの結果は、pes−ARKO−TRAMPおよびind−ARKO−TRAMPマウスにおいて、上皮におけるノックアウトARが、より多くの中間体細胞、およびはるかに少ない分泌管腔細胞を有する、細胞集団の変化を生じることを示す。
前立腺上皮中の3種の主要な細胞(リザーブ幹細胞、中間体細胞、および分泌管腔細胞)の中で、上皮ARのノックダウンは、分泌管腔細胞の大部分の損失を生じる。対照的に、CK5/CK8二重陽性中間体細胞は、pes−ARKO−TRAMPとind−ARKO−TRAMPの両方のマウスにおいて増加した(図19d)。この結論は、pes−ARKO−TRAMPおよびind−ARKO−TRAMPマウスにおいてより高いCD44発現を示す別の中間体マーカーCD44の免疫蛍光染色によってさらに支持されている。まとめると、図19cから19eまでの結果は、pes−ARKO−TRAMPおよびind−ARKO−TRAMPマウスにおいて、上皮におけるノックアウトARが、より多くの中間体細胞、およびはるかに少ない分泌管腔細胞を有する、細胞集団の変化を生じることを示す。
(7)pes−ARKO−TRAMPおよびind−ARKO−TRAMPマウスにおける前立腺癌の進行の増加対減少
上皮ARのノックアウトを介して上皮中の中間体細胞が増加している変化した細胞集団が前立腺癌の進行に影響を与えるか否かを試験して、16、20、および24週齢のpes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、WT同腹仔よりも大きな原発性前立腺腫瘍が見い出された。対照的に、12週目でIPICを注射したind−ARKO−TRAMPマウスの24週においては、WT同腹仔と比較して、より小さな原発性前立腺腫瘍が観察された(図20a−b)。HE染色もまた、16週齢または20週齢のそれらのWT同腹仔と比較して、pes−ARKO−TRAMPマウスにおける原発性腫瘍が乏しく分化していることを見い出した(図20a、HE)。このことは、pes−ARKO−TRAMPマウスにおけるより小さな原発性腫瘍が、それらのwt同腹仔と比較して、より攻撃的な挙動を有することを示す。
上皮ARのノックアウトを介して上皮中の中間体細胞が増加している変化した細胞集団が前立腺癌の進行に影響を与えるか否かを試験して、16、20、および24週齢のpes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、WT同腹仔よりも大きな原発性前立腺腫瘍が見い出された。対照的に、12週目でIPICを注射したind−ARKO−TRAMPマウスの24週においては、WT同腹仔と比較して、より小さな原発性前立腺腫瘍が観察された(図20a−b)。HE染色もまた、16週齢または20週齢のそれらのWT同腹仔と比較して、pes−ARKO−TRAMPマウスにおける原発性腫瘍が乏しく分化していることを見い出した(図20a、HE)。このことは、pes−ARKO−TRAMPマウスにおけるより小さな原発性腫瘍が、それらのwt同腹仔と比較して、より攻撃的な挙動を有することを示す。
顕著には、ind−ARKO−TRAMPマウスにおいて見い出されたより小さな原発性腫瘍もまた、それらのWT同腹仔と比較して、乏しく分化していた(図20a)。
サイズの増加を原発性前立腺腫瘍における成長速度と相関させるために、BrdU染色を介する増殖速度と、TUNELアッセイを介したアポトーシス速度の両方をアッセイした。実質的により高いBrdU染色が、それらのWT同腹仔と比較して、pes−ARKO−TRAMPマウスの原発性腫瘍において観察された(図20c)。対照的に、pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて、それらのWT同腹仔と比較してより少ないBrdU染色が見い出された(図20c)。別の増殖マーカーKi67の、CK−5陽性中間体細胞との二重染色もまた、BrdUデータを確証し、それらのWT同腹仔と比較して、pes−ARKO−TRAMPマウスの原発性前立腺腫瘍におけるより高い増殖活性、およびind−ARKO−TRAMPマウスにおける少ない増殖を示す(図20c)。TUNELアッセイを使用して、それらのWT同腹仔と比較して、より高いアポトーシス速度がpes−ARKO−TRAMPマウスの原発性前立腺腫瘍において見られ、より低いアポトーシス速度がind−ARKO−TRAMPマウスの原発性前立腺腫瘍において見られた(図20d)。まとめると、これは、それらのWT同腹仔と比較して、pes−ARKO−TRAMPマウスにおけるより高い増殖速度およびアポトーシス速度を有するより大きくかつより攻撃的な前立腺腫瘍、ならびにind−ARKO−TRAMPマウスにおけるより低い増殖速度およびアポトーシス速度を有するより小さくかつより攻撃性が少ない前立腺腫瘍を示す。pes−ARKO−TRAMPマウスにおけるより大きくかつより攻撃的な原発性前立腺腫瘍は、それらのWT同腹仔と比較して、より早期の死亡を生じる(図20e)。対照的に、ind−ARKO−TRAMPマウスにおけるより小さくかつより攻撃性が少ない前立腺腫瘍は、それらのWT同腹仔と比較して、より長い生存を生じる(図20e)。まとめると、同時培養系でノックインまたはノックアウトのいずれかのARを有するヒト前立腺癌細胞と(図16)、ノックアウト上皮ARまたは上皮および間質ARでノックダウンしたかのいずれかのマウスは(図20)、すべて、上皮ARが前立腺癌進行のための抑制因子として機能し、間質ARがその刺激因子として機能することを実証する。さらに、間質ARは、上皮および間質のARの同時ノックダウンが前立腺癌の進行の抑制を生じるように、上皮ARよりも支配的な役割を果たす。
(8)pes−ARKO−TRAMPマウスにおける上皮ARの損失が細胞増殖を促進する分子メカニズム
上皮ARの損失が前立腺癌の進行の促進をいかにして生じるかの分子メカニズムを精査するために、細胞増殖の促進と関連があるいくつかのシグナル伝達経路をスクリーニングした。リアルタイムPCR定量からの結果は、TGFβ、EGF、SDF1、VEGF、およびFGF受容体のシグナルのみが、16週齢のpes−ARKO−TRAMPからの腹側前立腺(これはすでにPINを発症している)において、WT同腹仔からのそれと比較して増加したことを示す(図21a)。次に、上皮増殖に対するそれらのネガティブな効果について以前に研究されたTGFβを研究した。リアルタイムPCRからの結果は、16週齢のpes−ARKO−TRAMPマウスのLCM単離した前立腺上皮からのTGFβ1、TGFβ2、およびそれらの受容体TβR−IIを確証した(図21b)。対照的に、LCM単離した前立腺間質からのTGFβ1、TGFβ2、および受容体TβR−IIのmRNA発現は、pes−ARKO−TRAMPとそれらの同腹仔の間で適合可能である(図21b)。これらの結果は、2種のヒト前立腺癌細胞からさらに確証した:図21cからのデータは、CWR22R細胞中のARのノックダウンまたはLNCaP細胞中のDHTの欠乏を示し、すべては、TGFβ1およびTGFβ2 mRNA発現の増加を生じる。ウェスタンブロットおよび免疫染色のデータはもまた、WT同腹仔におけるそれと比較して、16週齢および20週齢のpes−ARKO−TRAMPマウスからの腹側前立腺におけるTGFβ1タンパク質発現の増加を見い出した(図21d)。
上皮ARの損失が前立腺癌の進行の促進をいかにして生じるかの分子メカニズムを精査するために、細胞増殖の促進と関連があるいくつかのシグナル伝達経路をスクリーニングした。リアルタイムPCR定量からの結果は、TGFβ、EGF、SDF1、VEGF、およびFGF受容体のシグナルのみが、16週齢のpes−ARKO−TRAMPからの腹側前立腺(これはすでにPINを発症している)において、WT同腹仔からのそれと比較して増加したことを示す(図21a)。次に、上皮増殖に対するそれらのネガティブな効果について以前に研究されたTGFβを研究した。リアルタイムPCRからの結果は、16週齢のpes−ARKO−TRAMPマウスのLCM単離した前立腺上皮からのTGFβ1、TGFβ2、およびそれらの受容体TβR−IIを確証した(図21b)。対照的に、LCM単離した前立腺間質からのTGFβ1、TGFβ2、および受容体TβR−IIのmRNA発現は、pes−ARKO−TRAMPとそれらの同腹仔の間で適合可能である(図21b)。これらの結果は、2種のヒト前立腺癌細胞からさらに確証した:図21cからのデータは、CWR22R細胞中のARのノックダウンまたはLNCaP細胞中のDHTの欠乏を示し、すべては、TGFβ1およびTGFβ2 mRNA発現の増加を生じる。ウェスタンブロットおよび免疫染色のデータはもまた、WT同腹仔におけるそれと比較して、16週齢および20週齢のpes−ARKO−TRAMPマウスからの腹側前立腺におけるTGFβ1タンパク質発現の増加を見い出した(図21d)。
pes−ARKO−TRAMPマウスのLCM単離した上皮におけるTGFβシグナルの増加は、細胞質におけるその下流の標的であるホスホ−Smad2/3発現の増加を生じた(図21e)。pes−ARKO−TRAMPマウスの前立腺上皮における細胞質ホスホ−Smad2/3発現の増加の蓄積が細胞増殖を促進するためにMAPKシグナルを通過するか否かをさらに試験するために、ホスホ−Smad2/3発現の増加が見い出され、これには、それらのwt同腹仔のそれと比較した、16週齢および20週齢のpes−ARKO−TRAMPマウスから単離した前立腺中のホスホ−Erk1/2、ホスホ−JNK、およびホスホ−38の増加が付随した(図21e)。
図21aに示す他の増加したシグナルについては、免疫染色を使用して、それらのwt同腹仔のそれと比較した、16週齢および20週齢のpes−ARKO−TRAMPマウスから単離した腹側前立腺中のEGF−R、EGF−R1、およびCXCR4についてのタンパク質発現の増加をさらに確証した。これらの増殖因子経路からのシグナルの増加は、ホスホ−AKTおよびホスホ−CREBのより高い発現を生じる(図21f)。
集合的に、TGFβ ホスホ Smad2/3 ホスホ−Erk1/2/ホスホ−JNK/ホスホ38と、EGFR/FGFR/SDF1−CXCR4 ホスホ−AKT/ホスホ−CREBの両方は、すべて、p16およびp21の発現の現象に寄与し、サイクリンD1発現の増加は(図21g)、pes−ARKO−TRAMPマウスの前立腺腫瘍増殖の増加を生じる。
(9)間質ARが細胞増殖を促進するための刺激因子として機能するメカニズム
間質ARが上皮ARに対して反対の役割を果たす(刺激因子対抑制因子)メカニズムを精査するために、FGF、TGFβ1、EGF、および SDF−1のシグナルを研究し、pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて見い出されるような増加の代わりに、ind−ARKO−TRAMPマウスからの前立腺中で減少されることを見い出した(図22b−d)。リアルタイムPCR定量からの結果はまた、PC3−WPMY2−Vの同時培養に対して比較して、同時培養PC3中の−WPMY1−ARsi、FGF2、FGF7、FGF10(図22b)、ならびにHB−EGFおよびSDF−1(図22d)のmRNA発現の減少を確証した。さらに、IGF1の発現の減少、ならびに同時培養したPC3−WPMY−ARsiとind−ARKO−TRAMPマウスの両方におけるINHBAおよびBMP4の発現の増加もまた、前立腺腫瘍進行を促進するために間質ARの刺激因子の役割を支持する。
間質ARが上皮ARに対して反対の役割を果たす(刺激因子対抑制因子)メカニズムを精査するために、FGF、TGFβ1、EGF、および SDF−1のシグナルを研究し、pes−ARKO−TRAMPマウスにおいて見い出されるような増加の代わりに、ind−ARKO−TRAMPマウスからの前立腺中で減少されることを見い出した(図22b−d)。リアルタイムPCR定量からの結果はまた、PC3−WPMY2−Vの同時培養に対して比較して、同時培養PC3中の−WPMY1−ARsi、FGF2、FGF7、FGF10(図22b)、ならびにHB−EGFおよびSDF−1(図22d)のmRNA発現の減少を確証した。さらに、IGF1の発現の減少、ならびに同時培養したPC3−WPMY−ARsiとind−ARKO−TRAMPマウスの両方におけるINHBAおよびBMP4の発現の増加もまた、前立腺腫瘍進行を促進するために間質ARの刺激因子の役割を支持する。
b)方法
(1)細胞培養、プラスミド、および試薬
CWR22R−AR+/−細胞株は、以前に記載されたように、AR発現をノックダウンするために相同遺伝子組換えストラテジーを使用して、親のCWR22R−AR+/+細胞株から生成される。w PC3遺伝子は、ヒトプロモーターによって以前に促進されたAR cDNAで安定にトランスフェクトされ、この細胞株をPC3−AR9と名付けた。ネオマイシン耐性遺伝子を、500μg G418/mlとのインキュベーションによって選択した。ヒト前立腺癌細胞株CWR22R−AR+/+、CWR22R−AR+/−、PC−3、およびPC−3(AR)9を、10%ウシ胎仔血清、25U/ml ペニシリン、および25μg/ml ストレプトマイシンを含むRPMI 1640培地中に維持した。DHTおよびHFはSigmaからであった。
(1)細胞培養、プラスミド、および試薬
CWR22R−AR+/−細胞株は、以前に記載されたように、AR発現をノックダウンするために相同遺伝子組換えストラテジーを使用して、親のCWR22R−AR+/+細胞株から生成される。w PC3遺伝子は、ヒトプロモーターによって以前に促進されたAR cDNAで安定にトランスフェクトされ、この細胞株をPC3−AR9と名付けた。ネオマイシン耐性遺伝子を、500μg G418/mlとのインキュベーションによって選択した。ヒト前立腺癌細胞株CWR22R−AR+/+、CWR22R−AR+/−、PC−3、およびPC−3(AR)9を、10%ウシ胎仔血清、25U/ml ペニシリン、および25μg/ml ストレプトマイシンを含むRPMI 1640培地中に維持した。DHTおよびHFはSigmaからであった。
(2)安定にトランスフェクトされた細胞株WPMY1−ARsiの樹立
siRNA標的化AR mRNA配列
siRNA標的化AR mRNA配列
アメリカンタイプカルチャーコレクション(the American Type Culture Collection)から入手したWPMY1細胞は、増殖の対数期の中期または後期まで培養した。トリプシン処理後、細胞を再懸濁し、抗生物質を含まない2.5% FBS培地で2回洗浄した。400μlの細胞懸濁液(107細胞)をエレクトロポレーションキュベット(VWR)に移し、エレクトロポレーター(Bio−RAD GENE PULSER II)の電圧を300Vに設定し、ヒンジキャパシティーは950μFに設定し、各キュベットに総計20μgのpSuperior−ベクターまたはpSuperior−ARsi DNAを加え、RTで5分間インキュベートした。パルスチャージ後、細胞は氷上で5分間インキュベートし、35mm培養ディッシュに移した。完全な培地中37℃、5% CO2での72時間の培養後、トランスフェクトした細胞はトリプシン処理し、感染細胞を選択するために、5μg/mlのピューロマイシン中で再プレーティングした。選択培地は、耐性細胞のコロニーが形成するまで、2〜3週間の間、2〜4日毎に選択培地を交換した。この方法により、WPMY−1ベクター(WPMY1−v)およびWPMY1−ARsi安定細胞系統が樹立された。
(3)ヌードマウスにおける腫瘍形成
ARがインビボで前立腺腫瘍成長において役割を果たすか否かを調べるために、無胸腺ヌードマウスの前部前立腺にPC3細胞およびPC3−AR9細胞を直接的に導入するプロトコールを利用した。麻酔後、8週齢ヌードマウスの腹部を無菌環境下で外科的に切開した。100μlのマトリゲルに懸濁した5×106PC3またはPC3−AR9細胞を、細針により前部前立腺に直接注射した。手術後、腹部は絹縫合により閉じた。注射の12週間後、マウスを屠殺して異種移植腫瘍を収集した。組織をパラフィン中に固定した。
ARがインビボで前立腺腫瘍成長において役割を果たすか否かを調べるために、無胸腺ヌードマウスの前部前立腺にPC3細胞およびPC3−AR9細胞を直接的に導入するプロトコールを利用した。麻酔後、8週齢ヌードマウスの腹部を無菌環境下で外科的に切開した。100μlのマトリゲルに懸濁した5×106PC3またはPC3−AR9細胞を、細針により前部前立腺に直接注射した。手術後、腹部は絹縫合により閉じた。注射の12週間後、マウスを屠殺して異種移植腫瘍を収集した。組織をパラフィン中に固定した。
(4)トランスジェニックマウスの生成
pes−ARKO−TRAMPまたはind−ARKO−TRAMPマウスを生成するために、TRAMP(C57BL/6−TRAMP×FVB、Jackson Laboratoryより)トランスジェニックマウスを、条件付きAR対立遺伝子(floxed AR)3を含むfloxed ARマウス(C57BL/6J)とつがわせて、TRAMP−floxAR雌性マウスを生成した。次いで、TRAMP−floxAR雌性マウスを、ARRPB2−Creマウス13(C57BL/6N、NIHより)またはMx Cre(C57BL/6−FVB、Jackson Laboratoryより)のいずれかと交配させて、pes−ARKO−TRAMPまたはind−ARKO−TRAMPをそれぞれ生成した。
pes−ARKO−TRAMPまたはind−ARKO−TRAMPマウスを生成するために、TRAMP(C57BL/6−TRAMP×FVB、Jackson Laboratoryより)トランスジェニックマウスを、条件付きAR対立遺伝子(floxed AR)3を含むfloxed ARマウス(C57BL/6J)とつがわせて、TRAMP−floxAR雌性マウスを生成した。次いで、TRAMP−floxAR雌性マウスを、ARRPB2−Creマウス13(C57BL/6N、NIHより)またはMx Cre(C57BL/6−FVB、Jackson Laboratoryより)のいずれかと交配させて、pes−ARKO−TRAMPまたはind−ARKO−TRAMPをそれぞれ生成した。
(5)レーザーキャプチャーマイクロダイセクション
前立腺組織はドライアイス中でO.C.T.で包埋し、切断するまで−80℃に保存した。5μm切片を平らなコートしていないガラススライド上で切断し、これらを、HistoGene LCM Frozen Section Staining Kit(Arcturusより)によって、製造業者の指示書に従って、すぐに染色した。Pixcell II LCMシステム上で、前立腺上皮および間質は、異なるキャップ上でレーザー移動した。マイクロダイセクション後、キャップは、PicoPure RNA Isolation Kit(Arcturusより)のRNA抽出緩衝液中に浸漬し、RNAを、製造業者の指示書に従って単離した。RiboAmp RNA Amplification Kit(Arcturusより)を使用して、1ラウンドのRNA増幅を行った。
前立腺組織はドライアイス中でO.C.T.で包埋し、切断するまで−80℃に保存した。5μm切片を平らなコートしていないガラススライド上で切断し、これらを、HistoGene LCM Frozen Section Staining Kit(Arcturusより)によって、製造業者の指示書に従って、すぐに染色した。Pixcell II LCMシステム上で、前立腺上皮および間質は、異なるキャップ上でレーザー移動した。マイクロダイセクション後、キャップは、PicoPure RNA Isolation Kit(Arcturusより)のRNA抽出緩衝液中に浸漬し、RNAを、製造業者の指示書に従って単離した。RiboAmp RNA Amplification Kit(Arcturusより)を使用して、1ラウンドのRNA増幅を行った。
(6)RNA抽出、RT−PCR、およびリアルタイムRT−PCR
組織をTrizol(Invitrogen)中で収集し、総RNAを製造業者の指示書に従って抽出した。5μgの総RNAを、Superscript IIIキット(Invitrogen)によって、オリゴ−dTプライマーを用いて、20μlのcDNAにすぐに逆転写した。PCRおよびリアルタイムPCRを実行し、それぞれ、MyCyclerサーマルサイクラー(Bio−RAD)上で、Taqポリメラーゼ(Promega)によって1μl cDNAを増幅し、iCycler IQマルチカラーリアルタイムPCR検出システム上で、SYBR Green PCR Master Mixによって1/5μl cDNAを増幅した。
組織をTrizol(Invitrogen)中で収集し、総RNAを製造業者の指示書に従って抽出した。5μgの総RNAを、Superscript IIIキット(Invitrogen)によって、オリゴ−dTプライマーを用いて、20μlのcDNAにすぐに逆転写した。PCRおよびリアルタイムPCRを実行し、それぞれ、MyCyclerサーマルサイクラー(Bio−RAD)上で、Taqポリメラーゼ(Promega)によって1μl cDNAを増幅し、iCycler IQマルチカラーリアルタイムPCR検出システム上で、SYBR Green PCR Master Mixによって1/5μl cDNAを増幅した。
プライマーは、Beacon Designer 2ソフトウェアを使用して、以下のように設計した:ARエキソン2
(7)免疫組織化学
サンプルは、5%中性緩衝化ホルマリン中で固定し、パラフィンに包埋した。AR、ARA70、およびPSAのタンパク質発現レベルは、サンプルの4通りすべての対でEHC法によって研究した。ウサギ抗Ki67、ウサギ抗Tag、ウサギ抗AR(C19)(Santa Cruz Biotechnology)、抗CK5、抗CK8、抗CD44、抗TGFβ1、抗pSmad2/3、および抗pAKT抗体を使用した。結合した一次抗体は、ビオチン化二次抗体(Vector)によって認識され、VECTASTAIN ABCペルオキシダーゼシステム(Vector)およびペルオキシダーゼ基質DABキット(Vector)によって可視化された。ポジティブ染色は、Image Jソフトウェアにより半定量的であった。
サンプルは、5%中性緩衝化ホルマリン中で固定し、パラフィンに包埋した。AR、ARA70、およびPSAのタンパク質発現レベルは、サンプルの4通りすべての対でEHC法によって研究した。ウサギ抗Ki67、ウサギ抗Tag、ウサギ抗AR(C19)(Santa Cruz Biotechnology)、抗CK5、抗CK8、抗CD44、抗TGFβ1、抗pSmad2/3、および抗pAKT抗体を使用した。結合した一次抗体は、ビオチン化二次抗体(Vector)によって認識され、VECTASTAIN ABCペルオキシダーゼシステム(Vector)およびペルオキシダーゼ基質DABキット(Vector)によって可視化された。ポジティブ染色は、Image Jソフトウェアにより半定量的であった。
(8)免疫蛍光染色
サンプルは、5%中性緩衝化ホルマリン中で固定し、パラフィンに包埋した。切片は一次抗体、マウス抗CK5()およびニワトリ抗CD8抗体(Abcam)とともに4℃で一晩インキュベートした。60分間のすすぎ後(3×20分間、PBS+1% Triton−X 100)、スライスを二次抗体(Alexa Fluors、ロバ抗ニワトリ596およびウマ抗マウス488)とともに室温で1時間インキュベートした。スライスを60分間すすぎ(3×20分間)、Vectashield Mounting Medium H1000(Vector Laboratories,Burlingame,CA)に装着し、蛍光顕微鏡(Leica)で調べた。
サンプルは、5%中性緩衝化ホルマリン中で固定し、パラフィンに包埋した。切片は一次抗体、マウス抗CK5()およびニワトリ抗CD8抗体(Abcam)とともに4℃で一晩インキュベートした。60分間のすすぎ後(3×20分間、PBS+1% Triton−X 100)、スライスを二次抗体(Alexa Fluors、ロバ抗ニワトリ596およびウマ抗マウス488)とともに室温で1時間インキュベートした。スライスを60分間すすぎ(3×20分間)、Vectashield Mounting Medium H1000(Vector Laboratories,Burlingame,CA)に装着し、蛍光顕微鏡(Leica)で調べた。
(9)ウェスタンブロット分析
組織および細胞溶解物は、RIPA緩衝液中で調製した。次いで、wタンパク質サンプルをSDS−10% PAGE上で分離し、ポリビニリデンジフルオリドメンブレンにこれらを転写した。PBST緩衝液中の5%ノンファットミルクおよび5%FBSによるブロッキング後、このメンブレンを一次抗体でイムノブロットし、次いで、AP結合体化二次抗体(Santa Cruz)とともにインキュベートした。最後に、メンブレンは、APカラー発色試薬(Bio−RAD)によって発色させた。AR(C−19)、NEP、Cox−2、p27、MMP−9、およびアクチン(Santa Cruz Biotechnology)に対する抗体、ならびに総Aktおよびp−Akt(473)(Cell Signaling)を使用した。
組織および細胞溶解物は、RIPA緩衝液中で調製した。次いで、wタンパク質サンプルをSDS−10% PAGE上で分離し、ポリビニリデンジフルオリドメンブレンにこれらを転写した。PBST緩衝液中の5%ノンファットミルクおよび5%FBSによるブロッキング後、このメンブレンを一次抗体でイムノブロットし、次いで、AP結合体化二次抗体(Santa Cruz)とともにインキュベートした。最後に、メンブレンは、APカラー発色試薬(Bio−RAD)によって発色させた。AR(C−19)、NEP、Cox−2、p27、MMP−9、およびアクチン(Santa Cruz Biotechnology)に対する抗体、ならびに総Aktおよびp−Akt(473)(Cell Signaling)を使用した。
(10)BrdU取り込みアッセイ
5’−ブロモ−2’−デオキシウリジン(BrdU)はSigmaから購入し、10mg/ml濃度でDDWに溶解した。屠殺の24時間後、マウスは、グラム体重あたり10μg BrdUを、6時間毎に腹腔内注射した。収集後、組織はパラフィンに包埋し、Zymed Laboratories Inc.からのBrdU Staining Kitの製造業者による指示書に従って標識した。
5’−ブロモ−2’−デオキシウリジン(BrdU)はSigmaから購入し、10mg/ml濃度でDDWに溶解した。屠殺の24時間後、マウスは、グラム体重あたり10μg BrdUを、6時間毎に腹腔内注射した。収集後、組織はパラフィンに包埋し、Zymed Laboratories Inc.からのBrdU Staining Kitの製造業者による指示書に従って標識した。
(11)TUNELアッセイ
フルオレセイン−Frag EL(商標)DNA Fragmentation Detection KitをCALBIOCHEM CO.から購入した。パラフィン包埋組織切片は、製造業者による指示書に従って標識した。標識した核は、465〜495nmの標準的なフルオレセインフィルターを使用することによって対比した。
フルオレセイン−Frag EL(商標)DNA Fragmentation Detection KitをCALBIOCHEM CO.から購入した。パラフィン包埋組織切片は、製造業者による指示書に従って標識した。標識した核は、465〜495nmの標準的なフルオレセインフィルターを使用することによって対比した。
(12)統計学
データは平均±標準偏差(SD)として表示した。比較は、両側スチューデントt検定を使用して群間で行った。P値*P<0.05または**P<0.01は有意であると見なした。生存曲線は、カプラン−マイヤー分析およびログ−ランク検定によって分析した。
データは平均±標準偏差(SD)として表示した。比較は、両側スチューデントt検定を使用して群間で行った。P値*P<0.05または**P<0.01は有意であると見なした。生存曲線は、カプラン−マイヤー分析およびログ−ランク検定によって分析した。
G.参考文献
Claims (85)
- 上皮組織特異的プロモーターに作動可能に結合されたアンドロゲンまたはアンドロゲン受容体遺伝子を含むベクターを被験体に投与する工程を包含する、該被験体における細胞増殖を阻害する方法。
- 上皮組織特異的プロモーターに作動可能に結合されたアンドロゲンまたはアンドロゲン受容体遺伝子を含むベクターを被験体に投与する工程を包含する、該被験体における癌を治療する方法。
- 前記癌が前立腺癌である、請求項2に記載の方法。
- 抗アンドロゲンまたは抗アンドロゲン受容体薬剤を前記被験体に投与する工程をさらに包含し、該薬剤が間質組織に標的化される、請求項2に記載の方法。
- 抗アンドロゲンまたは抗アンドロゲン受容体薬剤を被験体に投与する工程を包含し、該薬剤が間質組織に標的化される、該被験体における癌を治療する方法。
- 前記癌が前立腺癌である、請求項2〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記薬剤が抗アンドロゲンまたは抗アンドロゲン受容体抗体である、請求項4または5に記載の方法。
- 前記薬剤が間質組織標的化部位を含む抗体融合タンパク質である、請求項7に記載の方法。
- 前記薬剤が抗アンドロゲンまたは抗アンドロゲン受容体siRNAである、請求項5に記載の方法。
- 前記siRNAが配列番号13、20、または21に示される配列を含む、請求項9に記載の方法。
- 前記薬剤がASC−J9である、請求項5に記載の方法。
- アンドロゲン受容体プロモーターに作動可能に結合されたアンドロゲン受容体遺伝子を含むベクター。
- 前記ベクターが上皮組織に標的化される、請求項12に記載のベクター。
- 請求項12に記載のベクターを被験体に投与する工程を包含する、細胞増殖を阻害する方法。
- 請求項12に記載のベクターを被験体に投与する工程を包含する、癌を治療する方法。
- 前記癌が前立腺癌である、請求項15に記載の方法。
- アンドロゲンプロモーターに作動可能に結合されたアンドロゲン遺伝子を含むベクター。
- 前記ベクターが上皮組織に標的化される、請求項17に記載のベクター。
- 請求項17に記載のベクターを被験体に投与する工程を包含する、細胞増殖を阻害する方法。
- 請求項17に記載のベクターを被験体に投与する工程を包含する、癌を治療する方法。
- 前記癌が前立腺癌である、請求項20に記載の方法。
- 上皮組織特異的プロモーターに作動可能に結合されたアンドロゲンまたはアンドロゲン受容体遺伝子を含むベクター。
- 請求項22に記載のベクターを被験体に投与する工程を包含する、細胞増殖を阻害する方法。
- 請求項22に記載のベクターを被験体に投与する工程を包含する、癌を治療する方法。
- 前立腺成長を阻害する薬剤をスクリーニングする方法であって、該方法は、前立腺細胞に該薬剤を投与する工程、および該細胞上の上皮アンドロゲン受容体のレベルをモニタリングする工程を包含し、ここで、対照と比較した上皮アンドロゲン受容体の増加が、前立腺成長を阻害する薬剤であることを示す、方法。
- アンドロゲン依存性腫瘍増殖を阻害する薬剤をスクリーニングする方法であって、該方法は、前立腺細胞に該薬剤を投与する工程、および該細胞上の上皮アンドロゲン受容体のレベルをモニタリングする工程を包含し、ここで、対照と比較した上皮アンドロゲン受容体の増加が、アンドロゲン依存性腫瘍増殖を阻害する薬剤であることを示す、方法。
- 前立腺成長を阻害する薬剤をスクリーニングする方法であって、該方法は、被験体から組織サンプルを入手する工程、該サンプルに該薬剤を投与する工程、および該組織中の上皮アンドロゲン受容体のレベルをモニタリングする工程を包含し、ここで、対照と比較した上皮アンドロゲン受容体の増加が、前立腺成長を阻害する薬剤であることを示す、方法。
- 前立腺成長を阻害する薬剤をスクリーニングする方法であって、該方法は、前立腺細胞に該薬剤を投与する工程、および該細胞上の間質アンドロゲン受容体のレベルをモニタリングする工程を包含し、ここで、対照と比較した間質アンドロゲン受容体の減少が、前立腺成長を阻害する薬剤であることを示す、方法。
- アンドロゲン依存性腫瘍増殖を阻害する薬剤をスクリーニングする方法であって、該方法は、前立腺細胞に該薬剤を投与する工程、および該細胞上の間質アンドロゲン受容体のレベルをモニタリングする工程を包含し、ここで、対照と比較した間質アンドロゲン受容体の減少が、アンドロゲン依存性腫瘍増殖を阻害する薬剤であることを示す、方法。
- 前立腺成長を阻害する薬剤をスクリーニングする方法であって、該方法は、被験体から組織サンプルを入手する工程、該サンプルに該薬剤を投与する工程、および該組織中の間質アンドロゲン受容体のレベルをモニタリングする工程を包含し、ここで、対照と比較した間質アンドロゲン受容体の減少が、前立腺成長を阻害する薬剤であることを示す、方法。
- AR遺伝子が破壊されており、該破壊された遺伝子は、プロモーターに作動可能に結合されているリコンビナーゼの作用によって産生される、細胞。
- 前記細胞が、胚性幹細胞、胚性生殖細胞、乳房細胞、乳癌細胞、卵巣細胞、卵巣癌細胞、前立腺細胞、精巣細胞、骨細胞、脳細胞、神経細胞、または筋肉細胞である、請求項31に記載の細胞。
- 前記細胞が前立腺癌細胞または前立腺癌細胞株である、請求項32に記載の細胞。
- 前記プロモーターが組織特異的プロモーターである、請求項31に記載の細胞。
- 前記組織特異的プロモーターが前立腺上皮特異的プロモーターである、請求項34に記載の細胞。
- 前記前立腺上皮特異的プロモーターが、プロバシンプロモーター、前立腺分泌タンパク質−94(PSP94)プロモーター、およびNkx3.1プロモーターからなる群より選択される、請求項35に記載の細胞。
- 前記組織特異的プロモーターが前立腺間質特異的プロモーターである、請求項34に記載の細胞。
- 前記前立腺間質特異的プロモーターがARA55プロモーターまたはトランスジェリン(transgelin)プロモーターである、請求項37に記載の細胞。
- 前記プロモーターが上皮前立腺細胞と間質前立腺細胞との両方において発現される、請求項31に記載の細胞。
- 前記プロモーターがMxプロモーターである、請求項39に記載の細胞。
- 前記AR遺伝子がマウスAR遺伝子である、請求項31に記載の細胞。
- 前記AR遺伝子の残基857において置換をさらに含む、請求項41に記載の細胞。
- 前記置換がThrからAlaの置換(T857A)である、請求項42に記載の細胞。
- 前記AR遺伝子がヒトAR遺伝子である、請求項31に記載の細胞。
- 前記AR遺伝子の残基877において置換をさらに含む、請求項44に記載の細胞。
- 前記置換がThrからAlaの置換(T877A)である、請求項45に記載の細胞。
- 前記リコンビナーゼがCreリコンビナーゼである、請求項31に記載の細胞。
- 前記破壊されたAR遺伝子が第1および第2のloxP部位を含む、請求項31に記載の細胞。
- 前記破壊されたAR遺伝子がナンセンス変異を含む、請求項31に記載の細胞。
- 前記第1および第2のloxP部位が前記ナンセンス変異に隣接する、請求項49に記載の細胞。
- 前記破壊されたAR遺伝子がミスセンス変異を含む、請求項31に記載の細胞。
- 第1および第2のloxP部位が前記ミスセンス変異に隣接する、請求項51に記載の細胞。
- 前記破壊されたAR遺伝子が遺伝子カセットを含む、請求項31に記載の細胞。
- 第1および第2のloxP部位が前記遺伝子カセットに隣接する、請求項53に記載の細胞。
- 請求項31〜54に記載の細胞を含むトランスジェニック哺乳動物。
- 前記哺乳動物がマウスである、請求項55に記載のトランスジェニック哺乳動物。
- 前記マウスがトランスジェニックマウス前立腺腺癌(adenocarsinoma)(TRAMP)マウスである、請求項56に記載のトランスジェニック哺乳動物。
- 破壊されたAR遺伝子を含むトランスジェニック哺乳動物であって、該破壊された遺伝子は、プロモーターに作動可能に結合されているリコンビナーゼの作用によって産生される、トランスジェニック哺乳動物。
- 前記プロモーターが組織特異的プロモーターである、請求項58に記載の哺乳動物。
- 前記組織特異的プロモーターが前立腺上皮特異的プロモーターである、請求項59に記載の哺乳動物。
- 前記前立腺上皮特異的プロモーターが、プロバシンプロモーター、前立腺分泌タンパク質−94(PSP94)プロモーター、およびNkx3.1プロモーターからなる群より選択される、請求項60に記載の哺乳動物。
- 前記組織特異的プロモーターが前立腺間質特異的プロモーターである、請求項59に記載の哺乳動物。
- 前記前立腺間質特異的プロモーターがARA55プロモーターまたはトランスジェリンプロモーターである、請求項62に記載の哺乳動物。
- 前記プロモーターがMxプロモーターである、請求項58に記載の哺乳動物。
- 前記AR遺伝子がマウスAR遺伝子である、請求項58に記載の哺乳動物。
- 前記AR遺伝子の残基857において置換をさらに含む、請求項65に記載の哺乳動物。
- 前記置換がThrからAlaの置換(T857A)である、請求項66に記載の哺乳動物。
- 前記AR遺伝子がヒトAR遺伝子である、請求項58に記載の哺乳動物。
- 前記AR遺伝子の残基877において置換をさらに含む、請求項58に記載の哺乳動物。
- 前記置換がThrからAlaの置換(T877A)である、請求項69に記載の哺乳動物。
- 前記リコンビナーゼがCreリコンビナーゼである、請求項58に記載の哺乳動物。
- 前記破壊されたAR遺伝子が第1および第2のloxP部位を含む、請求項58に記載の哺乳動物。
- 前記破壊されたAR遺伝子がナンセンス変異を含む、請求項58に記載の哺乳動物。
- 第1および第2のloxP部位が前記ナンセンス変異に隣接する、請求項73に記載の哺乳動物。
- 前記破壊されたAR遺伝子がミスセンス変異を含む、請求項58に記載の哺乳動物。
- 第1および第2のloxP部位が前記ミスセンス変異に隣接する、請求項75に記載の細胞。
- 前記破壊されたAR遺伝子が遺伝子カセットを含む、請求項58に記載の哺乳動物。
- 第1および第2のloxP部位が前記遺伝子カセットに隣接する、請求項77に記載の哺乳動物。
- 前記哺乳動物がマウスである、請求項58に記載の哺乳動物。
- 前記マウスがトランスジェニックマウス前立腺腺癌(adenocarsinoma)(TRAMP)マウスである、請求項78に記載のトランスジェニック哺乳動物。
- 請求項58に記載のマウスを含む前立腺癌のモデル。
- アンドロゲン受容体(AR)陰性前立腺転移性細胞であり、ARプロモーターの制御下でAR遺伝子で安定にトランスフェクトされている、細胞。
- 前記細胞がPC−3細胞である、請求項82に記載の細胞。
- アンドロゲン受容体(AR)陽性前立腺転移性細胞であり、AR siRNAで安定にトランスフェクトされている、細胞。
- 前記細胞がWRMY1細胞、CW22R−AR+/+細胞、またはCW22R−AR+/−細胞である、請求項84に記載の細胞。
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