JP2746480B2 - Vectors with multiple target response factors affecting gene expression - Google Patents

Vectors with multiple target response factors affecting gene expression

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、複数の標的応答因子をコードするDNA配列
によってウイルスの阻害を引き起こす方法およびこの方
法における使用に適する構成物に関するものである。特
に本発明は、ヒト免疫不全ウイルス(HIVウイルス)を
阻害する方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for causing inhibition of a virus by a DNA sequence encoding a plurality of target response elements, and a composition suitable for use in the method. In particular, the present invention relates to a method for inhibiting human immunodeficiency virus (HIV virus).

従来の技術 HIVのtatタンパクは、ウイルスの遺伝子発現をトラン
ス作用的に活性化させ、ウイルスの産生に必須のもので
ある[Arya et al,Science 229:69-73(1985);Sodroak
i et al,Science 229:74-77(1985);Dayton et al,Cel
l 44:941-947(1986);Fisher et al,Nature 320:367-3
71(1986)]。tat活性応答因子(いわゆるTAR)は、転
写開始部位の下流側の最初の44ヌクレオチドの領域中に
位置していた[Chen,C.,and Okayama,H.,Mol.Cell.Bio
l.7:2745(1987);Rosen et al,Cell41:813-823(198
5);Tong-starksen et al,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 8
4:6845-6849(1987);Hauber et al,J.Virol.62:673−6
79(1988)]。
BACKGROUND OF THE INVENTION The HIV tat protein transactivates viral gene expression and is essential for virus production [Arya et al, Science 229: 69-73 (1985); Sodroak
i et al, Science 229: 74-77 (1985); Dayton et al, Cel
l 44: 941-947 (1986); Fisher et al, Nature 320: 367-3.
71 (1986)]. The tat activity response element (the so-called TAR) was located in a region of the first 44 nucleotides downstream of the transcription start site [Chen, C., and Okayama, H., Mol. Cell. Bio.
l.7: 2745 (1987); Rosen et al, Cell 41: 813-823 (198
5); Tong-starksen et al, Proc. Natl. Acad. Sci., USA 8
4: 6845-6849 (1987); Hauber et al, J. Virol. 62: 673-6.
79 (1988)].

この領域は、すべてのHIV−1転写物に存在し、異常
に安定したスラムループ構造を形成し[Okamoto,T.,and
Wong-Staal,F.Cell 47:29-35(1986)]、いくつかの証
拠は、tatの転写効果がウイルスRNAのTAR領域との相互
作用を通して媒介される、ということを示唆している
[Sharp et al,Cell 59:229-230(1989);Viscidi et a
l,Science 246;1606-1608(1989);Berkhout et al,Cel
l 59:273-282(1989);Garcia et al,EMBO J.8:765-778
(1989);Feng,S.and Holland,E.C.Nature 334:165-167
(1988);Southgate et al,Nature 345:640-642(199
0)]。
This region is present in all HIV-1 transcripts and forms an unusually stable slam loop structure [Okamoto, T., and
Wong-Staal, F. Cell 47: 29-35 (1986)], some evidence suggests that the transcriptional effect of tat is mediated through its interaction with the TAR region of viral RNA [ Sharp et al, Cell 59: 229-230 (1989); Viscidi et a
l, Science 246; 1606-1608 (1989); Berkhout et al, Cel
l 59: 273-282 (1989); Garcia et al, EMBO J. 8: 765-778.
(1989); Feng, S. and Holland, ECNature 334: 165-167
(1988); Southgate et al, Nature 345: 640-642 (199
0)].

TAR RNA配列への結合が証明されたが[Rappaport,J.e
t al,Cold Sprin Harbor,New York(1989b);Dingwall
et al,Proc.Natl.Acad.Sci USA 86:6925-6929(198
9)]、tatが結合するために要求される配列は、トラン
ス活性化に必要な配列および構造的な要求を説明するの
には十分ではない。細胞的な要因は、また、さらなる特
異性を与えるtatを介したトランス活性化において、役
割を演じているように思われる[Marciniak et al.Pro
c.Natl.Acad.Sci.87:3624-3628(1990)]。tatは非霊
長類細胞においてはほとんど機能しないようであり、相
互特異的なハイブリッドを用いた研究は、トランス活性
化の能力がヒト染色体の12番目の存在と関連しているこ
とを示唆している[Hart er al,Science 246:488-49
1]。TAR DNA結合タンパク質だけでなくいくつかの細胞
性TAR RNAが特定された[Gaynor,R.B.EMBO J.8:765-778
(1989);Gatignol et al,Proc.Natl.Acad,Sci.USA 86:
7828-7832(1989);Wu et al,EMBO J.7:2117-2129(198
9);Jones et al,Science 232:755-758(1986);Garcia
et al,EMBO J.8:765-778(1989);Marciniak et al,Pr
oc.Natl.Acad.Sci.87:3624-3628(1990)]、しかしな
がらtatを介したトランスからの活性化におけるこれら
のタンパク質の役割は、いまだにはっきりしていない。
Binding to the TAR RNA sequence has been demonstrated [Rappaport, Je
t al, Cold Sprin Harbor, New York (1989b); Dingwall
et al, Proc. Natl. Acad. Sci USA 86: 6925-6929 (198
9)], The sequence required for tat to bind is not sufficient to explain the sequence and structural requirements required for transactivation. Cellular factors also appear to play a role in tat-mediated transactivation, which confer additional specificity [Marciniak et al. Pro.
c. Natl. Acad. Sci. 87: 3624-3628 (1990)]. tat appears to function poorly in non-primate cells, and studies with cross-specific hybrids suggest that transactivation ability is associated with the 12th presence of the human chromosome [Hart er al, Science 246: 488-49
1]. Several cellular TAR RNAs have been identified as well as TAR DNA binding proteins [Gaynor, RBEMBO J. 8: 765-778.
(1989); Gatignol et al, Proc. Natl. Acad, Sci. USA 86:
7828-7832 (1989); Wu et al, EMBO J. 7: 2117-2129 (198
9); Jones et al, Science 232: 755-758 (1986); Garcia
et al, EMBO J. 8: 765-778 (1989); Marciniak et al, Pr
oc. Natl. Acad. Sci. 87: 3624-3628 (1990)], however, the role of these proteins in tat-mediated activation from trans remains unclear.

インビトロでは、tatタンパク質は細胞によって放出
され取り込まれることができ[Frankel,A.D.,and Pabo,
C.O.Cell 55:1189-1193(1988)]、HIVプロモーター活
性化における役割に加えて、細胞の増殖の制御に対する
生物的な効果を有する。最近の研究は、tatが、リンパ
球の増殖を誘発する抗原を阻害し[Viscidi et al,Scie
nce 246:1606-1608(1989)]、エイズ患者のカポージ
肉腫病変由来の細胞の成長促進活性を有する[Ensoli e
t al,Nature 340:84-86(1990)]、ということを示し
ている。反対に、tatはマイトジェンに反応してリンパ
球の増殖の著しい低下を引き起こさない。疾患と関連し
たHIVの原因とHIV-Itatとが関係しているならば、tatの
機能を妨害することは治療上重要であるだろう。HIVタ
ンパク質に対するトランス優勢なミュータントが報告さ
れた[Malim et al,Cell 58:205-214(1989);Trono et
al,Cell 59:113-120(1989);Marciniak et al,Proc.N
atl.Acad.Sci.87:3624-3628(1990)]。これらのタン
パク質は、強力なプロモーターから構造的に産生され、
HIV−Iの成長を止めることができ、従って、ウイルス
の感染に対して“免疫された”細胞系統を作り出すこと
に用いることができる。
In vitro, the tat protein can be released and taken up by cells [Frankel, AD, and Pabo,
COCell 55: 1189-1193 (1988)], in addition to its role in HIV promoter activation, has a biological effect on the control of cell growth. Recent studies have shown that tat inhibits antigens that induce lymphocyte proliferation [Viscidi et al, Scie
nce 246: 1606-1608 (1989)], which has an activity to promote the growth of cells derived from a Kaposi's sarcoma lesion of an AIDS patient [Ensolie
tal, Nature 340: 84-86 (1990)]. Conversely, tat does not cause a significant decrease in lymphocyte proliferation in response to mitogens. If HIV-Itat is associated with the cause of HIV associated with the disease, interfering with tat function may be of therapeutic importance. Trans-dominant mutants for HIV proteins have been reported [Malim et al, Cell 58: 205-214 (1989); Trono et
al, Cell 59: 113-120 (1989); Marciniak et al, Proc. N
atl.Acad.Sci.87: 3624-3628 (1990)]. These proteins are produced structurally from strong promoters,
HIV-I growth can be stopped and thus used to create "immune" cell lines against viral infection.

TAR RNAはtatタンパク質と直接[Southgate et al,Na
ture 345:640-642(1990)]または細胞的要因の合わさ
れた活性化を通して[Maroniak et al,Proc.Natl.Acad.
Sci.USA 87:3624-3628(1990)]相互作用すると思わ
れ、出願人は、大量に産生されるTAR RNAがtat機能の競
争阻害剤として働いていると仮定した。後述する実施例
の結果は、TAR RNAの過剰生産が投与量に依存して、tat
を介したトランス活性化を低く抑える、ということを示
している。ウイルス性または細胞性のトランス活性物を
隔絶する高レベルの標的RNA因子の発現を生物学的に制
御する試みは、抗ウイルス性試薬の新しい種類の生成に
おいて一般的な応用性を有している。ここで例示するpo
ly-TARの誘導転写物は、トランス優勢なシュータントが
細胞内免疫に対して相互異存的な効果が与えるコード配
列と結合することができる。
TAR RNA directly interacts with the tat protein [Southgate et al, Na
Nature 345: 640-642 (1990)] or through the combined activation of cellular factors [Maroniak et al, Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 87: 3624-3628 (1990)], and applicants hypothesized that TAR RNA produced in large quantities is acting as a competitive inhibitor of tat function. The results of the examples described below show that overproduction of TAR RNA
It is shown that transactivation via is suppressed to a low level. Attempts to biologically control the expression of high levels of target RNA factors that sequester viral or cellular transactivators have general applicability in the generation of new classes of antiviral reagents . Po illustrated here
Inducible transcripts of ly-TAR can bind to coding sequences whose trans-dominant shootant confers a mutually exclusive effect on intracellular immunity.

発明の概要 本発明の目的は、遺伝子の発現を指令するHIV−1 LTR
をダウンレギュレートする方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an HIV-1 LTR that directs gene expression.
Is to provide a way to down regulate

本発明のもう1つの目的は、tat機能の競争阻害剤を
提供することである。
Another object of the present invention is to provide competitive inhibitors of tat function.

本発明のさらなる目的は、細胞内免疫として抗ウイル
ス試薬の一種を提供することである。
It is a further object of the present invention to provide a class of antiviral reagents for intracellular immunity.

多様な他の目的および利益は、本発明の詳細な説明お
よび図面から明らかになる。
Various other objects and advantages will be apparent from the detailed description and drawings of the present invention.

1つの実施、態様において、本発明は、タンデムに転
写されるよう連結された少なくと2つの標的応答因子
に、作動可能に連結されたベクターおよびプロモーター
からなるDNA構成物に関するもの、である。その構成物
は、さらに、ウイルスDNAに特異的なリボザイムをコー
ドするDNAセグメントまたはウイルスタンパク質のトラ
ンス優勢なネガティブミュータントをコードするDNAセ
グメントを含んでいてもよい。
In one embodiment, the invention is directed to a DNA construct comprising a vector and a promoter operably linked to at least two target response elements transcribed in tandem. The construct may further comprise a DNA segment encoding a ribozyme specific for viral DNA or a DNA segment encoding a trans-dominant negative mutant of a viral protein.

もう1つの実施、態様において、本発明は、ウイルス
感染を治療する方法に関するものである。この方法は、
ウイルス感染患者から細胞を得て、そして本発明による
構成物を用いてその細胞を形質転換することを含む。こ
の細胞は、次いで、患者に再び導入される。
In another embodiment, the invention is directed to a method of treating a viral infection. This method
Obtaining cells from a patient infected with the virus and transforming the cells with a composition according to the invention. The cells are then reintroduced into the patient.

さらなる実施態様において、本発明は、ウイルスに感
染した細胞に本発明の構成物を導入することからなる、
ウイルスの複製を阻害する方法に関するものである。ウ
イルスの産生物は、阻害が効果的であるように、構成物
の因子の転写産物を調節する。
In a further embodiment, the invention comprises introducing a composition of the invention into a cell infected with a virus,
The present invention relates to a method for inhibiting virus replication. The products of the virus regulate the transcripts of the constituent factors so that the inhibition is effective.

図面の簡単な説明 図1はHIV-LTR−駆動多重TAR因子を用いたHIV遺伝子
発現の細胞内阻害に対する作用仮説について示したもの
である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows the hypothesis of the effect on the intracellular inhibition of HIV gene expression using HIV-LTR-driven multiple TAR factors.

このモデルによると、ウイルスLTRから発現されたtat
は、多重TAR因子のLTR駆動転写を活性化する。多重TAR
RNAはtatの結合と競合する。従って、ウイルス遺伝子の
発現は、構成物中のTAR因子の数に依存した平衡に到達
するまで、tatの発現とともに減少する。
According to this model, tat expressed from the viral LTR
Activates LTR-driven transcription of multiple TAR elements. Multiple TAR
RNA competes with tat binding. Thus, viral gene expression decreases with tat expression until an equilibrium is reached that depends on the number of TAR factors in the construct.

図2Aは多重TAR因子の構成および転写物の予想される
二次構造を示したものである。
FIG. 2A shows the composition of the multiple TAR elements and the expected secondary structure of the transcript.

この図は、Dra IおよびSma Iのハーフパリンドローム
配列をもつ完全な野生型のTAR因子を含む、アニーリン
グされたオリゴヌクレオチドを示したものである。矢印
は、転写の方向を表わす。多重TAR RAN因子の予想され
る二次構造も示されている。
This figure shows an annealed oligonucleotide containing a complete wild-type TAR element with Dra I and Sma I half palindrome sequences. Arrows indicate the direction of transcription. The predicted secondary structure of multiple TAR RAN elements is also shown.

Bは、プラスミドの一般的構造を示したものである。
この実験で用いたプラスミドはCD7-LTRを含んでおり、
このCD7-LTRは負の調節因子(NRE)の欠失によって、野
生型のHIV−1−LTRから得られている。すべての構成物
は、バクテリアのCAT遺伝子のC末端部分(Nco I部位の
下流側)およびSV-40のスプライシングおよびポリアデ
ニル化の信号を含む。
B shows the general structure of the plasmid.
The plasmid used in this experiment contains CD7-LTR,
This CD7-LTR has been obtained from the wild-type HIV-1-LTR by deletion of the negative regulator (NRE). All constructs include the C-terminal portion of the bacterial CAT gene (downstream of the NcoI site) and SV-40 splicing and polyadenylation signals.

図3(a−d)は、多重TAR因子がトランス活性化を
ダウンレギュレートすることを示したものである。
FIG. 3 (ad) shows that multiple TAR elements down-regulate transactivation.

図3aおよび3b:コス細胞は、プニスミドを含んだ4.4μg
の異なったpoly-TAR、1μg RSV−ルシフェラーゼ、2.2
μg LTR-CATおよび示したような0.48μg LTR-tat(図3
a)または0.48μg pSVL-tat(図3b)のプラスミドを用
いて同時トランスフェクションされた。+および−は、
同時トランスフェクション分析において、特定のプラス
ミドがそれぞれ存在するか存在しないかを表わしてい
る。トランスフェクションから48時間後、細胞の溶菌液
をCATの発現およびルシフェラーゼ活性について分析し
た。
Figures 3a and 3b: Cos cells contain 4.4 μg of pnismid
Different poly-TAR, 1 μg RSV-luciferase, 2.2
μg LTR-CAT and 0.48 μg LTR-tat as indicated (FIG. 3)
a) or 0.48 μg pSV L -tat (FIG. 3b) with the plasmid. + And-
In co-transfection analysis, this indicates whether a particular plasmid is present or absent, respectively. 48 hours after transfection, cell lysates were analyzed for CAT expression and luciferase activity.

図3C:全RNAは、図に示された異なるプラスミドでトラン
スフェクションされたコス細胞から調製された(13)。
+および−は、同時トランスフェクション分析におい
て、特定のプラスミドがそれぞれ存在するか存在しない
かを表わしている。10μg RNAは、ノーザンブロット
ハイブリダイゼーションによって分析された。図2が示
すように、同時トランスフェクションに用いられる構成
物は、CAT遺伝子の短いC末端部分を含む。ニックトラ
ンスレーションされたCATフラグメント(ファルマシア
社)は、32P標識プローブとして用いられた。
FIG. 3C: Total RNA was prepared from Kos cells transfected with different plasmids as shown (13).
+ And-indicate the presence or absence, respectively, of the particular plasmid in the co-transfection analysis. 10 μg RNA, Northern blot
Analyzed by hybridization. As FIG. 2 shows, the construct used for co-transfection contains the short C-terminal part of the CAT gene. Nick-translated CAT fragment (Pharmacia) was used as a 32 P-labeled probe.

図3d:コス細胞は、発現プラスミドを含む示された異な
るpoly-TAR 4.4μg、1μg RSV−ルシフェラーゼ、2.2
μg HTLV−I−LTR-CAT、0.48μg HTLV−I−LTR-TAX
(13)、示したような0.48μg LTR-tatで同時トランス
フェクションされた。トランスフェクションから48時間
後に、細胞の溶菌液をCAT発現およびルシフェラーゼ活
性について分析した。
FIG.3d: Cos cells show 4.4 μg, 1 μg RSV-luciferase, 2.2 μg of different indicated poly-TARs containing the expression plasmid.
μg HTLV-I-LTR-CAT, 0.48 μg HTLV-I-LTR-TAX
(13) Co-transfected with 0.48 μg LTR-tat as indicated. 48 hours after transfection, cell lysates were analyzed for CAT expression and luciferase activity.

図4(a−c)は、トランス活性化の阻害がTAR RNA
転写産物の量に依存することを示したものである。
FIG. 4 (ac) shows that transactivation inhibition is due to TAR RNA.
This shows that it depends on the amount of the transcript.

図4a:コス細胞は、2.2μg LTR-CAT、0.48μg LTRtatお
よび増量したLTR-5STARで同時トランスフェクションさ
れた。減量したLTR-0TAR(Xは0.22μgを示す)は、プ
ロモーターの濃度を一定に保つことに用いられた。+お
よび−は、同時トランスフェクション分析におけるおの
おのの特定のプラスミドが存在するか存在しないかを表
わしている。トランスフェクションから48時間後、細胞
の溶菌液をCATの発現について分析した。
FIG. 4a: Kos cells were co-transfected with 2.2 μg LTR-CAT, 0.48 μg LTRtat and increasing amounts of LTR-5STAR. Reduced LTR-0TAR (X represents 0.22 μg) was used to keep the promoter concentration constant. + And-indicate the presence or absence of each particular plasmid in the co-transfection analysis. 48 hours after transfection, cell lysates were analyzed for CAT expression.

図4bおよび4c:全RNAは、図に示されたような異なるプラ
スミドでトランスフェクションされたコス細胞から調製
された。10μg RNAは、ニックトランスレーションされ
32P標識CAT DNAフラグメントを用いて、ノーザンブ
ロット ハイブリダイゼーションによって分析された
(図4b)。CATのプローブは、図1に表わされたすべて
の構成物に対してアニーリングする。32P標識されたta
t DNAプローブは、異なる条件下で発現されたtat m RNA
の量を決定することに用いられた(図4c)。
Figures 4b and 4c: Total RNA was prepared from Kos cells transfected with different plasmids as shown. 10 μg RNA was analyzed by Northern blot hybridization using a nick-translated 32 P-labeled CAT DNA fragment (FIG. 4 b). The CAT probe anneals to all the components represented in FIG. 32 P-labeled ta
The tDNA probe is a tat mRNA expressed under different conditions.
(Figure 4c).

図5は、TAR RNA転写産物の量に依存したトランス活
性化の阻害量の変化を示したものである。0TARから50TA
R因子を含む構成物によって生ずる阻害を比較する。
FIG. 5 shows the change in the amount of transactivation inhibition depending on the amount of TAR RNA transcript. 0TAR to 50TA
The inhibition caused by the construct containing the R factor is compared.

図6は、ウイルスの複製の阻害に対するリボザイム−
poly-TAR構成物の例を示したものである。
FIG. 6 shows ribozyme-inhibition of viral replication inhibition.
It shows an example of a poly-TAR construct.

図7は、HIVの複製の阻害に対するGAG-poly-TAR構成
物の例を示したものである。
FIG. 7 shows examples of GAG-poly-TAR constructs for inhibiting replication of HIV.

発明の詳細な説明 本発明を導く研究の特殊な目的は、tatタンパク質の
活動によって活性化され、tat活性を同時に阻害するこ
とができる導入ベクター系を確立することであった。本
発明者の試みは、tat活性応答(TAR)因子の過剰生産に
より、tatの機能を阻害することであった。図1は、こ
の試みを描いたものである。保護された細胞は、本発明
による構成物の少なくとも1コピーを含んでおり、感染
後は、組み込まれたプロウイルスの1コピーを含んでい
る。もし、HIV-LTRが活性化されるなら、tatタンパク質
は最初の遺伝子産物として、プロウイルスのゲノムから
作られる。このtatタンパク質のいくつかはウイルス遺
伝子の発現を活性化し、またいくつかは構成物由来の多
重化されたTAR因子の転写産物を活性化する。多重TAR R
NAはtatの結合と競合するので、ウイルス遺伝子の発現
は減少する。発現それ自身はtatの存在に依存するの
で、その発現は、マルチマーにおけるTAR因子の数に依
存したある平衡に到達するまで、すべてのLTR指令遺伝
子発現とともに減少する。これは、遺伝子治療用に提案
された構成物が、生物的な調節の制御下におかれた最初
の時例である。もし細胞が感染状態になり、tatが作ら
れるならば、防御遺伝子(Protective gene)産物だけ
が発現されるであろう。にもかかわらず、構成物は、ゲ
ノム中では不活性である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A particular purpose of the work leading to the present invention was to establish a transduction vector system that could be activated by the activity of the tat protein and simultaneously inhibit tat activity. The inventor's attempt was to inhibit the function of tat by overproduction of the tat activity response (TAR) factor. FIG. 1 depicts this attempt. The protected cell contains at least one copy of the composition according to the invention and, after infection, one copy of the integrated provirus. If the HIV-LTR is activated, the tat protein is made from the proviral genome as the first gene product. Some of this tat protein activates viral gene expression and some activates transcripts of multiplexed TAR factors from the construct. Multiple TAR R
As NA competes with tat binding, viral gene expression is reduced. Since expression itself depends on the presence of tat, its expression decreases with all LTR-directed gene expression until reaching an equilibrium depending on the number of TAR factors in the multimer. This is the first time that a proposed composition for gene therapy has been placed under the control of biological regulation. If the cells become infected and tat is made, only the Protective gene product will be expressed. Nevertheless, the construct is inactive in the genome.

多重TAR因子を用いたウイルス複製の阻害は、すべて
の単離HIVに対して効果的であり、というのはそれが機
能的な阻害であるからである。たいていのHIVワクチン
が遭遇する問題は、ウイルスの高い突然変異率である。
本発明の構成物は、レトロウイルスの突然変異に限定さ
れない。
Inhibition of viral replication with multiple TAR factors is effective against all isolated HIV, as it is a functional inhibition. The problem encountered by most HIV vaccines is the high mutation rate of the virus.
The constructs of the present invention are not limited to retroviral mutations.

従って、本発明は、TAR因子を少なくとも1コピー、
好ましくは5〜50コピー、最も好ましくは20コピー以上
コードするDNA構成物に関する。本発明による構成物
は、TAR因子のような多重標的応答因子、LTR-HIVのよう
なプロモーターおよびpCD7のようなベクターを含んでな
る、DNAセグメントを含んでなるものである。多重活性
化応答因子は、タンデムになければならず、または、も
し離されているのならば、それらの転写は離れた配列に
よって妨げられてはならない。本発明は、TAR因子の数
のさらなる増加が阻害を増加させないような点である25
TARを、TAR RNAが含むまで、HIVの阻害はTAR因子の増加
ととともに増加する、ということを見い出した。決定試
験は、過渡的な発現分析で行われ、安定な組み込みの場
合には、追加されたTARがさらなる阻害の増加を与え
た。
Accordingly, the present invention provides a method for preparing at least one copy of
Preferably it relates to a DNA construct encoding 5 to 50 copies, most preferably 20 copies or more. A composition according to the invention comprises a DNA segment comprising a multi-target response element such as a TAR element, a promoter such as LTR-HIV and a vector such as pCD7. Multiple activation response elements must be in tandem or, if separated, their transcription must not be hampered by distant sequences. The present invention is such that a further increase in the number of TAR factors does not increase inhibition.
It was found that until TAR RNA was included, inhibition of HIV increased with increasing TAR factors. Decision tests were performed by transient expression analysis, and in the case of stable integration, the added TAR provided a further increase in inhibition.

本発明の構成物において、プロモーターは、作り出さ
れたTAR RNAの量を制御するように、多重TAR DNAセグメ
ントに作動可能に連結される。後述する実施例ではHIV-
LTRのプロモーターを用いるが、多重TAR因子は、種々の
他のプロモーターによって転写されうる。例えば、tat
タンパク質によって活性化されうるプロモーターが用い
られる。他のプロモーター(CMV,SV40またはtRNAプロモ
ーター)を用いることができるが、これらのプロモータ
ーは遺伝子産物の構造的な発現を生み出す。HIV-LTRの
ようなプロモーターを用いる利点は、それらがウイルス
によって誘導される、ということである。このことは、
どのプロモーターよりも特異的である。さらにまた、組
織特異的なプロモーターがこれらの構成物に有用であ
る。
In the compositions of the present invention, a promoter is operably linked to multiple TAR DNA segments to control the amount of TAR RNA produced. In the embodiments described below, HIV-
Although the LTR promoter is used, multiple TAR elements can be transcribed by various other promoters. For example, tat
A promoter that can be activated by a protein is used. Other promoters (CMV, SV40 or tRNA promoters) can be used, but these promoters produce constitutive expression of the gene product. The advantage of using promoters like the HIV-LTR is that they are driven by the virus. This means
More specific than any promoter. Furthermore, tissue-specific promoters are useful for these constructs.

本発明の構成物に用いられたベクターは、インビボの
標的細胞への高い効率での遺伝子導入を保障するもので
なければならない(例えばレトロウイルスベクター)。
本発明における使用に適したベクターには、複製起点お
よび原核細胞の増殖に対する選択マーカーを含んでなる
ベクターが包含される。ベクターは、1以上のプロモー
ターを含んでもよい。さらに、本発明の構成物のベクタ
ーは、細胞機能をみだすことなく染色体中への構成物の
部位特異的な組み込みを許容する配列を含むことができ
る。ベクターは、また、標的細胞への構成物の遺伝子を
許容し、さらなる感染によってベクターの増殖を促進す
る“ヘルパーウイルス”配列を含むことができる。
The vectors used in the constructs of the present invention must ensure high efficiency of gene transfer into target cells in vivo (eg, retroviral vectors).
Vectors suitable for use in the present invention include vectors comprising an origin of replication and a selectable marker for prokaryotic cell growth. Vectors may include one or more promoters. Further, the vector of the construct of the present invention can contain a sequence that allows site-specific integration of the construct into the chromosome without eliciting cellular functions. Vectors can also include "helper virus" sequences that allow the constituent genes to target cells and promote propagation of the vector upon further infection.

本発明の構成物を用いた際、本発明者らは、HIV−1
遺伝子の発現のダウンレギュレーションの程度が構成物
中のTAR因子の数に依存する、ということを示した。こ
のことは、いくつかの過剰な標的ヌクレオチド配列の使
用が、望まざる遺伝子の活性化をダウンレギュレートす
ることに用いられうる、ということを示している。
Using the constructs of the present invention, the inventors have identified HIV-1
It has been shown that the degree of down-regulation of gene expression depends on the number of TAR factors in the construct. This indicates that the use of some excess target nucleotide sequence can be used to down regulate the activation of unwanted genes.

TAR因子を、ウイルス発現を阻害し、またはウイルス
のタンパク質の破壊的効果に対して作用する保護タンパ
ク質を誘導することによって作用する他の因子と、タン
デムに結合させることが可能である。例えば、本発明の
方法によって作られた図6および7の構成物は、望まざ
る遺伝子の活性をダウンレギュレートすることに用いる
ことができる。構成物への混入に適当な因子の例とし
て、トランス優性調節タンパク質、アンチセンス配列、
インターフェロンまたは免疫系を刺激する因子のような
抗ウイルス因子のコード配列が挙げられる。構成物は、
また、異なる活性または阻害の応答因子を含むことがで
きる。
TAR factors can be tandemly linked to other factors that act by inhibiting viral expression or inducing protective proteins that act against the disruptive effects of viral proteins. For example, the constructs of FIGS. 6 and 7 made by the methods of the present invention can be used to down regulate the activity of an undesired gene. Examples of factors suitable for inclusion in the construct include trans-dominant regulatory proteins, antisense sequences,
Coding sequences for antiviral factors, such as interferons or factors that stimulate the immune system. The components are
It may also include response agents of different activities or inhibitions.

上記したような本発明の構成物の阻害活性は、その構
成物中にウイルスタンパク質のトランス優性なネガティ
ブミュータント(例えばミュータントGAG、または例え
ばGAGNAMのようなHIV mRNAに対するリボザイム指令)を
含めることによって強めることができる。この構成物
は、また、rev応答因子(RRE)を含むことができる。構
成物のRRE因子は、核から細胞質へと構成物から作られ
たRNAを輸送するために機能する。
The inhibitory activity of the constructs of the invention as described above may be enhanced by including in the construct a trans-dominant negative mutant of the viral protein (eg mutant GAG, or ribozyme command for HIV mRNA such as GAGNAM). Can be. The construct may also include a rev response factor (RRE). The constituent RRE elements function to transport RNA made from the constituents from the nucleus to the cytoplasm.

単一の構成物中における、ウイルスのmRNAに対するリ
ボザイムとTARとの組み合わせは、2つの異なった種類
の阻害を与える。TARはtatを隔絶することによってHIV
−1が指令する遺伝子の発現を阻害するが、リボザイム
は標的RNAにハイブリダイズしそれを開裂させることに
よってタンパク質の翻訳を阻害することができる。これ
らの2つ阻害機能の結びつきが、全体の阻害の可能性を
増加させる。後述する例で用いられたリボザイム、すな
わちGAGNAMは、GAGmRNAすなわち特によい標的に対して
指令され、というのはそれがアメリカ人のHIV隔離者に
保存されているからである。
The combination of a ribozyme and TAR against the viral mRNA in a single construct gives two different types of inhibition. TAR is HIV by isolating tat
Inhibiting the expression of -1 directed genes, ribozymes can inhibit protein translation by hybridizing to and cleaving target RNA. The connection of these two inhibitory functions increases the likelihood of overall inhibition. The ribozyme used in the examples described below, GAGNAM, is directed against GAG mRNA, a particularly good target, since it is conserved in American HIV isolates.

TARおよびGAGのようなHIVタンパク質のトランス優勢
なミュータントを含む構成物は、HIV遺伝子発現および
ウイルスの構築の両方を阻害する。TARおよびミュータ
ントGAGの組み合わせはウイルスが突然変異によって打
ち勝つことのできない純粋な機能阻害を与える。
Constructs containing trans-dominant mutants of HIV proteins, such as TAR and GAG, inhibit both HIV gene expression and viral assembly. The combination of TAR and mutant GAGs provides a purely functional inhibition that the virus cannot overcome by mutation.

本発明の構成物は、技術分野において知られた適当な
方法によって作ることができる。多重標的応答配列を与
えるよう、配列をタンデムに加える方法によって連結さ
れ得る精製された応答配列を用いて、多重標的応答配列
を調製することができる。多重活性化応答配列を含む構
成物が例示されたが、構成物は、また、多重阻害応答配
列を含むことができる、ということが確認されるべきで
ある。
The compositions of the present invention can be made by any suitable method known in the art. Multiple target response elements can be prepared using purified response elements that can be ligated by methods of adding sequences in tandem to provide multiple target response elements. Although constructs containing multiple activation response elements have been exemplified, it should be confirmed that the constructs can also contain multiple inhibitory response elements.

多重阻害配列の使用は、希望するプロモーターの活性
を刺激することを当業者に予想あらしめると期待され
る。タンデムの多重阻害応答配列を含むそのような構成
物は、例えば、希望するタンパク質の発現の要因となる
プロモーターを刺激することによって、希望する産物の
産生を増加することに用いることができる。
The use of multiple inhibitory sequences is expected to suggest to one of skill in the art to stimulate the activity of the desired promoter. Such constructs containing a tandem multiple inhibitory response element can be used to increase the production of a desired product, for example, by stimulating a promoter responsible for the expression of the desired protein.

本発明の構成物は、公知の方法によって遺伝子治療に
用いることができる。David Baltimore(Nature 335:39
5-396(1988))によって表わされ、“細胞内免疫”と
して知られる方法を、用いることができる。例えば、本
発明の構成物を、すべての造血幹細胞を含む骨髄細胞へ
と導入することができる。血液細胞は、混合した集団が
リンパ球のような均一な集団のいずれかであることがで
きる。例示した構成物を用いて、HIV感染固体の細胞が
使用される。遺伝子を導入したあと、その細胞は患者に
再び注入される。移植された細胞の成長の空間を作るた
めに、修飾された細胞が注入される前に、照射法によっ
てまたは薬物療法で、骨髄は部分的に除かれるであろ
う。
The composition of the present invention can be used for gene therapy by a known method. David Baltimore (Nature 335: 39
5-396 (1988)) and a method known as "intracellular immunity" can be used. For example, the compositions of the present invention can be introduced into bone marrow cells, including all hematopoietic stem cells. Blood cells can be any of a homogeneous population, such as a lymphocyte, where the mixed population is. Using the illustrated construct, cells of an HIV-infected solid are used. After introducing the gene, the cells are injected back into the patient. The bone marrow will be partially removed by irradiation or by drug therapy before the modified cells are infused to make room for the growth of the transplanted cells.

また、患者からの血液細胞へ本発明のベクターを導入
することができる。構成物を保存した細胞は患者に再び
導入される。HIV感染者の治療において、構成物は、CD4
+細胞へと導入されなければならない。これらの細胞の
交替は比較的早いので、保護細胞の再導入はウイルスの
感染が存在するかぎり必要である。そのような細胞の繰
り返しの導入は必要であろう。
Further, the vector of the present invention can be introduced into blood cells from a patient. The cells that have preserved the composition are re-introduced into the patient. In treating HIV-infected individuals, the component is CD4
+ Must be introduced into cells. Since the replacement of these cells is relatively fast, reintroduction of protective cells is necessary as long as viral infection is present. Repeated introduction of such cells may be necessary.

本発明による多重TAR構成物および/またはTAR+リボ
ザイム構成物は、遺伝子治療の戦略において重要である
タンパク質産物ではなく阻害RNAだけを作り出すと信じ
られている。
It is believed that the multiple TAR constructs and / or TAR + ribozyme constructs according to the invention produce only inhibitory RNAs, not protein products that are important in gene therapy strategies.

本発明の多重TAR因子構成物の使用は、大変有利であ
る。例えば、この構成物は、HIVが指令する遺伝子発現
の特異的な阻害を準備する。防御遺伝子産物の発現は生
物学的に制御され、インビボでの普通の細胞の方法での
TARを含む転写産物の構造物な発現が有害であるので、
際立って有利である。構成物の有用性は、異なる隔離HI
Vの間の多様性によって限定されるものではない。さら
に、構成物の使用は、リボザイムまたはHIVタンパク質
のトランス優勢なミュータントのいずれかのような配列
の下流への挿入によって広げることができる。
The use of multiple TAR factor constructs of the present invention is highly advantageous. For example, this construct provides for specific inhibition of HIV-directed gene expression. The expression of the defense gene product is biologically regulated and can be performed in vivo using normal cellular methods.
Since the structural expression of transcripts including TAR is harmful,
Significantly advantageous. The usefulness of the composition is different HI
It is not limited by the diversity between the V. In addition, the use of the construct can be extended by downstream insertion of sequences such as either ribozymes or trans-dominant mutants of HIV proteins.

例 次の限定を伴わない例は、本発明をさらに説明するた
めに与えられる。本発明は、HIV系およびTAR因子を用い
て例示されるが、本発明の方法を用いることで他のウイ
ルスの阻害がもたらされることを期待できるということ
を当業者は、認識するであろう。
Examples The following non-limiting examples are provided to further illustrate the invention. Although the present invention is illustrated using the HIV system and TAR factors, those skilled in the art will recognize that using the methods of the present invention can be expected to result in inhibition of other viruses.

プラスミド構成物 異なった数の単一の方向性を持つTAR因子をHIV-LTRの
制御下で含むプラスミドが、構成された(図2参照)。
“多重化された"TAR配列は、5′HIV−1−LTR欠失ミュ
ータントCD7(すなわち負の調節因子(NRE)を欠き、野
生型HIV−I−LTRと比較するとより高レベルの発現を有
するもの)の真正なTAR配列の下流側にクローン化され
た[Siekevitz et al,Science 238:1575-1578(198
7)]。HIV-1LTR(−278−+63)の一部を含むプラスミ
ドpCD7(Stepen Josephsの好意により提供された)を制
限酵素で消化し、多重タンデムTAR因子に連結された。L
TR-1TAR、LTR-4TARおよびLTR-5TARは、それぞれ、1
つ、4つ、5つのTAR因子のコピーを含んでいた。
Plasmid Constructs Plasmids containing different numbers of single directional TAR elements under the control of the HIV-LTR were constructed (see FIG. 2).
The "multiplexed" TAR sequence has a 5 'HIV-1-LTR deletion mutant CD7 (i.e., lacks the negative regulator (NRE) and has a higher level of expression as compared to the wild-type HIV-I-LTR. [Siekevitz et al, Science 238: 1575-1578 (198
7)]. Plasmid pCD7 containing a portion of the HIV-1 LTR (-278- + 63) (kindly provided by Stepen Josephs) was digested with restriction enzymes and ligated into a multiple tandem TAR element. L
TR-1TAR, LTR-4TAR and LTR-5TAR are each 1
One, four, and five copies of the TAR element were included.

プラスミドLTR-5TARおよびLTR-4TARを構成するため
に、DraIおよびSmaI制限酸素認識部位に対するパリンド
ローム配列の半分の隣に置かれたHIV−Iの完全なTAR因
子(+1から+63)の配列を含んでなる2つのオリゴヌ
クレオチドが合成された。オリゴヌクレオチドは精製さ
れ、リン酸化され、連結された。連結されたDNA(TAR)
は、DraIおよびSmaIの存在下で連結され、TAR因子のタ
ンデム(方向が決められた)連結のみを許容する。HIV
−I−LTRの一部(−278から+63)を含むプラスミドCD
7-CAT[Siekevitz et al,Science 238:1575-1578(198
7)]は、制限酵素HindIIIおよびNcoIによって消化さ
れ、末端は多重タンデムTAR因子で満たされ連結され
た。試験されたいくつかの大腸菌株のうち、唯一の株、
すなわちBj 5183:F-,recBC,endo I,gal,met,str,thi,b
io,hsd(F.Lacrouteから好意的に提供された)が、転移
せずにこれらのプラスミドを維持することができた。
To construct plasmids LTR-5TAR and LTR-4TAR, include the sequence of the complete TAR element of HIV-I (+1 to +63) located next to half the palindromic sequence for the DraI and SmaI restriction oxygen recognition sites. Were synthesized. The oligonucleotide was purified, phosphorylated and ligated. Ligated DNA (TAR)
Is ligated in the presence of DraI and SmaI and allows only tandem (directed) ligation of TAR elements. HIV
-Plasmid CD containing part of -I-LTR (-278 to +63)
7-CAT [Siekevitz et al, Science 238: 1575-1578 (198
7)] was digested with the restriction enzymes HindIII and NcoI, and the ends were filled with multiple tandem TAR elements and ligated. Of the several strains of E. coli tested, only one,
That Bj 5183: F -, recBC, endo I, gal, met, str, thi, b
io, hsd (kindly provided by F. Lacroute) was able to maintain these plasmids without transfer.

LTR−1−TARは、HindIIIおよびNco IでCD7-CATを消
化することにより構成され、末端は満たされ再び連結さ
れた。
LTR-1-TAR was constructed by digesting CD7-CAT with HindIII and NcoI, the ends filled and religated.

2種類の制御プラスミドが作られた:上流のプロモー
ター配列(TAR配列が存在するが転写されない)を欠失
する5TARおよびTAR配列をもたないが上流のプロモータ
ー配列を含むLTR-0TAR(図2)。LTR−0−TARは、Pvu
IIおよびNco Iを用いてCD7-CATプラスミド[Siekevitz
et al,Science 238:1575-1578(1987)]を消化し平滑
末端を作り連結することによって作られた。
Two control plasmids were created: 5TAR lacking the upstream promoter sequence (the TAR sequence is present but not transcribed) and LTR-0TAR without the TAR sequence but containing the upstream promoter sequence (Figure 2). . LTR-0-TAR is Pvu
CD7-CAT plasmid [Siekevitz using II and NcoI
et al, Science 238: 1575-1578 (1987)] and made blunt ends and ligated.

5TARプラスミドは、XbaIおよびPvu IIで消化すること
によってプラスミドLTR-5TARからHIV-LTRの5′部分を
欠失させることにより構成することができ、その末端は
満たされて連結された。LTR-tatは、Sal IおよびBam HI
でpSVL-tat[Rappaport et al,the New Bilogist 1:101
-110(1989a)]を消化することにより構成された:フ
ラグメントを含む350BPtatが単離され、平滑末端連結が
HindIIIおよびNco I部位の間にベクターCD7-CATで行わ
れた。
The 5TAR plasmid can be constructed by deleting the 5 'portion of the HIV-LTR from plasmid LTR-5TAR by digestion with XbaI and PvuII, the ends of which were filled and ligated. LTR-tat is available for Sal I and Bam HI
In pSV L -tat [Rappaport et al, the New Bilogist 1: 101
-110 (1989a)]: 350BPtat containing the fragment was isolated and blunt-end ligation was performed.
This was done with the vector CD7-CAT between the HindIII and NcoI sites.

すべての構成物は、制限地図および配列によって確実
なものにされた。
All constructs were confirmed by restriction maps and sequences.

クローニングの戦略は方向性の形成を許容するが、TA
R因子の逆方向の繰り返しは許容しない。その理由は、
逆方向の繰り返しが連結中にSma1およびDra1酵素によっ
て開裂されるからである。各々の因子の正しい方向およ
び二次構造は望ましい効果のためにはおそらく重要であ
り、というのは、TARは位置に依存した方法においての
みトランス活性化に機能するからである。[Peterlin e
t al,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 83:9734-9738(1986)]
トランス活性化のダウンレギュレーション、TAR因子の
転写に依存する。
Cloning strategies allow directionality, but TA
Reverse repetition of the R factor is not allowed. The reason is,
This is because the reverse repeat is cleaved by the Sma1 and Dra1 enzymes during ligation. The correct orientation and secondary structure of each factor is probably important for the desired effect, because TAR functions for transactivation only in a position-dependent manner. [Peterlin e
tal, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 9734-9738 (1986)]
Down-regulation of transactivation, depending on TAR factor transcription.

HIV-LTRの指令を受けた遺伝子発現における多重TAR因
子の効果を決定するために、TAR発現プラスミドがLTR-C
AT[Siekevitz et al;,Science 238:1575-1578(198
7)]およびコス細胞におけるLTR-tatまたはpSVL-tat
[Rappaport et al,The New Biologist1:101-110(1989
a)]で同時トランスフェクションされた。
To determine the effect of multiple TAR factors on HIV-LTR-directed gene expression, the TAR expression plasmid was tested for LTR-C
AT [Siekevitz et al ;, Science 238: 1575-1578 (198
7)] and LTR-tat or pSVL-tat in Kos cells
[Rappaport et al, The New Biologist 1: 101-110 (1989
a)].

コス−1細胞を、10%ウシ胎児血清(GIBCO社)を補
ったダルベッコ修飾イーグル培地(DMEM)に成育させ
た。2×105の細胞が、トランスフェクションの1日前
に6穴組織培養培地中の3mlの培地に移植された。全プ
ラスミド25μgが3穴に用いられた。異なったプラスミ
ドの量は、図に示される通りである。プラスミドpBR322
は、DNAのキャリアーとして用いられた。トランスフェ
クションは、リン酸カルシウム法によって行われた[Ch
en,C.,and Okayama,K.Mol.Cell.7:27-45(1987)]。ト
ランスフェクションから48時間後、細胞が集められ(SI
GMA細胞除去試薬)、粗細胞抽出液がPBS中に作られた。
COS-1 cells were grown in Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) supplemented with 10% fetal calf serum (GIBCO). 2 × 10 5 cells were transplanted one day prior to transfection into 3 ml of medium in 6-well tissue culture medium. 25 μg of total plasmid was used in three wells. The amounts of the different plasmids are as shown in the figure. Plasmid pBR322
Was used as a carrier for DNA. Transfection was performed by the calcium phosphate method [Ch
en, C., and Okayama, K. Mol. Cell. 7: 27-45 (1987)]. 48 hours after transfection, cells are harvested (SI
GMA cell removal reagent), a crude cell extract was made in PBS.

プラスミドRSV−ルジフェラーゼは、トランスフェク
ションの効率を検出するため内部制御として含められ
た。CATタンパク質の量およびルシフェラーゼ活性の相
対レベルは、感染細胞の抽出液から決定された。CATタ
ンパク質は、製品の指示に従い5プライム3プライムイ
ライザキットを用いて分析された;ルシフェラーゼの活
性は、P.E.StanleyおよびS.G.Williams[Stanley,P.E.a
nd Willams,S.G.Anal.Bichem 29:381(1969)]に従っ
て測定され、活性は任意の単位(ARU)で表わされた。
Plasmid RSV-Lugiferase was included as an internal control to detect transfection efficiency. The amount of CAT protein and the relative level of luciferase activity were determined from extracts of infected cells. CAT protein was analyzed using a 5-prime 3-prime ELISA kit according to the product instructions; luciferase activity was determined by PEStanley and SGWilliams [Stanley, PEa
nd Willams, SGAnal. Bichem 29: 381 (1969)] and the activity was expressed in arbitrary units (ARU).

図3Aに示されるように、HIV-LTRから転写された多重T
AR因子は、tatの存在下でHIV-LTR指令遺伝子発現を阻害
し、観察されるダウンレギュレーションは構成物中のTA
R因子の数に比例する。LTR-4TARおよびLTR-5TARは、ト
ランス活性化を平均で70%、80%それぞれ阻害した。LT
R-1TARは、また、40%までのダウンレギュレーションを
生ずる重要な構成を有する。この減少は、CATおよびtat
の発現の両方の阻害の累積的効果を表わす。なぜならば
両方の遺伝子産物がこの実験ではHIV−I−LTRの制御下
にあるからである。多重TAR因子は、tatが減少レベルに
もかかわらずSV40の後期プロモーターから構造的に発現
される場合に(図3)、トランス活性化を抑制すること
ができる。図2AおよびBは、tatがHIV-1LTRから発現さ
れた場合、構造的に発現されたtatで観察された50%の
減少と比較してCATの発現が82%に減少する、というこ
とを表している。
Multiple T transcribed from HIV-LTR, as shown in FIG.
AR factor inhibits HIV-LTR-directed gene expression in the presence of tat, and the observed down-regulation is
It is proportional to the number of R factors. LTR-4TAR and LTR-5TAR inhibited transactivation on average by 70% and 80%, respectively. LT
R-1TAR also has an important configuration that results in down regulation of up to 40%. This decrease is due to CAT and tat
The cumulative effect of both inhibitions of the expression of This is because both gene products are under the control of the HIV-I-LTR in this experiment. Multiple TAR elements can suppress transactivation when tat is constitutively expressed from the SV40 late promoter despite reduced levels (FIG. 3). FIGS. 2A and B show that when tat is expressed from the HIV-1 LTR, the expression of CAT is reduced to 82% compared to the 50% reduction observed with constitutively expressed tat. ing.

多重化されたTAR配列の転写は、効率的なダウンレギ
ュレーションを要求し、安定状態の競合RNAの累積は、t
atの存在下でのみ起こる(第3C参照)。TAR配列を含ま
ないLTR-0TARプラスミドまたは上流のプロモーター配列
の欠失を有する5TARプラスミドは、HIV-LTR指令遺伝子
発現への重要な効果を生み出さない(図3A,3B,3C参
照)。
Transcription of multiplexed TAR sequences requires efficient down-regulation, and accumulation of steady-state competing RNA is
Only occurs in the presence of at (see 3C). LTR-0TAR plasmid without TAR sequence or 5TAR plasmid with deletion of upstream promoter sequence does not produce significant effect on HIV-LTR directed gene expression (see FIGS. 3A, 3B, 3C).

同時トランスフェクションは多重化されたTAR RNAの
効果の特異性を決定するために他のヒトレトロウイルス
LTRで行われた。HTLV−I−LTRCAT(M.Nerenbergの好意
により提供された)は、レポーター遺伝子として用いら
れ、HTLV−I−LTR−TARプラスミドは、HTLV−ILTRのト
ランス活性剤として含まれていた[Sodeoski et al,Sci
ence 225:381-385(1984);Felber et al,Science229:6
75-679(1985)]。LTR-tatは、また、多重化されたTAR
因子の転写に利用された。図3Dに表わされた結果は、多
重TAR RNA因子の発現がHTLV−Iプロモーター活性に影
響を与えないことを示し、遺伝子発現のダウンレギュレ
ーションがHIV−LTRに特異的であることを示唆してい
る。
Cotransfection is another human retrovirus to determine the specificity of the effect of multiplexed TAR RNA
Made in LTR. HTLV-I-LTRCAT (kindly provided by M. Nerenberg) was used as the reporter gene, and the HTLV-I-LTR-TAR plasmid was included as a transactivator of HTLV-ILTR [Sodeoski et al. , Sci
225: 381-385 (1984); Felber et al, Science 229: 6.
75-679 (1985)]. LTR-tat is also a multiplexed TAR
Used for transcription of factors. The results presented in FIG.3D show that expression of multiple TAR RNA factors does not affect HTLV-I promoter activity, suggesting that down-regulation of gene expression is specific for the HIV-LTR. I have.

多重TAR RNA因子がHIV遺伝子発現のトランス活性化を
特異的に阻害することができる、ということが、また、
図3に証明されており、ここでRSVプロモーターはルシ
フェラーゼレポーター遺伝子と結合されていた。この構
成物を用いて、多重TAR RNA因子の特異性は異質のプロ
モーターの使用に影響を与えないことが証明された。RS
Vプロモーター活性の重要な違いは、TAR RNAまたはDNA
因子を用いて検出されてなかった。このことは、HIV-LT
R対RSVプロモーターのプロモーターの比活性をCATおよ
びルシフェラーゼの発現の比率として示す。トランス活
性化の阻害は、TAR転写産物の量と同等である。
That multiple TAR RNA factors can specifically inhibit transactivation of HIV gene expression,
This is demonstrated in FIG. 3, where the RSV promoter was linked to the luciferase reporter gene. Using this construct, it was demonstrated that the specificity of the multiple TAR RNA elements did not affect the use of foreign promoters. RS
An important difference in V promoter activity is that TAR RNA or DNA
Not detected using the factor. This means that HIV-LT
The specific activity of the R versus the promoter of the RSV promoter is shown as the ratio of CAT and luciferase expression. Inhibition of transactivation is equivalent to the amount of TAR transcript.

LTR-CATおよびLTR-tatは、増量したLTR-5TARプラスミ
ドで同時トランスフェクションされ、トランス活性化へ
のAR転写物の異なった量の効果が決定された。RNAは、
製造者のプロトコールに従い、CINNA/BIOTECX RNAzol試
薬を用いて単離した。ノーザンブロット分析のために、
RNAを1%ホルムアルデヒド/アガロース ゲルで電気
泳動した。RNAはニトロセルロース紙に転写され、先述
したようにニックトランスレーシランされた32P標識ブ
ローブでハイブリダイズした[Maniatis et al,Cold Sp
ring Harbor,New York:Cold Spring Harbor Laboratory
(1982)]。
LTR-CAT and LTR-tat were co-transfected with increasing amounts of LTR-5TAR plasmid and the effect of different amounts of AR transcript on transactivation was determined. RNA is
It was isolated using the CINNA / BIOTECX RNAzol reagent according to the manufacturer's protocol. For Northern blot analysis,
RNA was electrophoresed on a 1% formaldehyde / agarose gel. RNA was transferred to nitrocellulose paper and hybridized with a nick-translated 32 P-labeled probe as described previously [Maniatis et al, Cold Sp.
ring Harbor, New York: Cold Spring Harbor Laboratory
(1982)].

図4Aは、LTR-5TARプラスミドの量の増加が、CAT発現
において比例した減少(97%まで)を生ずる、というこ
とを示している。阻害は、感染させられたLTRの上流配
列の量がこの実験では一定に保たれていたので、HIV−
I−LTRに関わる転写要因を限定する競合によるもので
はない。感染させられたLTR−5TARプラスミドの増量
は、LTR-5TAR転写物の同様な増加を生ずる(図4B参
照)。これらの実験から、HIV-1LTR指令の遺伝子発現の
ダウンレギュレーションが発現プラスミドに含まれる転
写されたTAR因子の数に加え、細胞に導入されたプラス
ミドDNAの発現の相対的な量に依存するということが結
論される。
FIG. 4A shows that increasing the amount of LTR-5TAR plasmid results in a proportional decrease (up to 97%) in CAT expression. Inhibition was due to HIV-level because the amount of upstream sequence of the infected LTR was kept constant in this experiment.
It is not due to competition limiting the transcription factors involved in the I-LTR. Increasing the amount of infected LTR-5TAR plasmid results in a similar increase in LTR-5TAR transcript (see FIG. 4B). These experiments show that down-regulation of HIV-1 LTR-directed gene expression depends on the relative amount of expression of plasmid DNA introduced into cells, in addition to the number of transcribed TAR elements contained in the expression plasmid. Is concluded.

ノーザンブロットは、tatおよびCATの発現が多重化さ
れたTAR RNAによって平行して減少することを示し(図4
C)、それはそれらが両方ともHIV-LTRによって駆動され
るために予想される。
Northern blots show that expression of tat and CAT is reduced in parallel by the multiplexed TAR RNA (FIG. 4).
C), it is expected that they are both driven by the HIV-LTR.

図4a〜cのデータは、遺伝子発現のダウンレギュレー
ションが転写された標的アクチベーターヌクレオチド配
列の数に依存するという教示を支持する。その証拠は、
tatによるHIV−1トランス活性化が5TAR RAN因子をタン
デムに用いて97%までダウンレギュレートされ、ダウン
レギュレーションがTAR RNA転写産物の量の関数である
ということを示している。データは、5TAR因子以上を含
む構成物が、より効果的なダウンレギュレーション効果
を与えるということを示唆する。
The data in FIGS. 4a-c support the teaching that down regulation of gene expression depends on the number of transcribed target activator nucleotide sequences. The evidence is
HIV-1 transactivation by tat was down-regulated to 97% using the 5TAR RAN factor in tandem, indicating that down-regulation is a function of the amount of TAR RNA transcript. The data suggests that constructs containing more than 5 TAR factors will give more effective down-regulation effects.

5以上のTAR因子を含む構成物 多重TAR構成物は、拡大され、50までのTARを含むプラ
スミドが構成され試験された(図5参照)。
Constructs Containing Five or More TAR Elements Multiple TAR constructs were expanded and plasmids containing up to 50 TARs were constructed and tested (see FIG. 5).

15から45の間のTARを含むpSPI18-polyTAR構成物は、p
SPT18ベクター(ファルマシア社)をXbaIで切断するこ
とによって構成された。末端は、次いで、クレノウ酵素
によって平滑末端にされ、脱リン酸化された、挿入物
は、PvuIIおよびSCaIでpLTR-5TARを切断し、5TARを含む
フラグメント(455Bp)を単離することにより調整され
た。
The pSPI18-polyTAR construct containing between 15 and 45 TARs
It was constructed by cutting the SPT18 vector (Pharmacia) with XbaI. The ends were then blunt-ended by Klenow enzyme and dephosphorylated. The insert was prepared by cutting pLTR-5TAR with PvuII and SCaI and isolating a fragment containing 5TAR (455 Bp). .

上記のベクターおよび挿入物は、次いで、共に連結さ
れ、大腸菌を形質転換することに用いた。プラスミドDN
Aは単一のコロニーから調製され、クローンは当業者に
周知の方法を用いて大きい挿入物を含むように選択され
た。挿入物の方向は、SspIおよびHindIII+SspIを用い
て制限酵素の消化で確認された。
The above vector and insert were then ligated together and used to transform E. coli. Plasmid DN
A was prepared from a single colony and clones were selected to contain the large insert using methods well known to those skilled in the art. The orientation of the insert was confirmed by restriction enzyme digestion with SspI and HindIII + SspI.

次のLTR-5TAR-CATがクローン化された。LTR-CATベク
ターがXbaI+HindIIIで切断され、より大きいフラグメ
ントが単離された。ポリメラーゼ鎖反応によって調製さ
れた挿入物、LTR-5TARフラグメントは、PCRフラグメン
トをXbaI+HindIIIで切断することによって調製した。
ベクターおよび挿入物は共に連結され、大腸菌を形質転
換することに用いられた。単一のコロニーが調べられ
た。
The following LTR-5TAR-CAT was cloned. The LTR-CAT vector was cut with XbaI + HindIII and a larger fragment was isolated. The insert, LTR-5TAR fragment, prepared by the polymerase chain reaction, was prepared by cutting the PCR fragment with XbaI + HindIII.
The vector and insert were ligated together and used to transform E. coli. A single colony was examined.

LTR-46TARは、LTR-CATをHindIII+BamHIで切断し、LT
R-1TAR+pBR 322を含む大きいフラグメントを単離する
ことにより調製された。上記したように調製されたpSPT
45TARはHindIII+BamHIで切断され、45TARを含む大きい
フラグメントが単離された。単離されたフラグメント
は、共に連結され、大腸菌はこの連結された産物で形質
転換された。
LTR-46TAR cuts LTR-CAT with HindIII + BamHI, LT
Prepared by isolating the large fragment containing R-1TAR + pBR322. PSPT prepared as described above
45TAR was cut with HindIII + BamHI and a large fragment containing 45TAR was isolated. The isolated fragments were ligated together and E. coli was transformed with the ligated product.

LTR-25TARおよびLTR-50TARが、また、調製された。ベ
クターLTR-5TAR-CATはSalI+BamHIで切断され、LTR-5TA
R+pBR322を含むフラグメントが単離された。pSPT-20TA
RまたはpSPT-45TARは、SalI+BamHIで切断され、20TAR
または45TARを含むフラグメントが単離された。ベクタ
ーおよび挿入物は、次いで共に連結され、大腸菌はこの
連結された産物で形質転換された。
LTR-25TAR and LTR-50TAR have also been prepared. The vector LTR-5TAR-CAT is cut with SalI + BamHI and
A fragment containing R + pBR322 was isolated. pSPT-20TA
R or pSPT-45TAR is cut with SalI + BamHI and 20TAR
Alternatively, a fragment containing 45TAR was isolated. The vector and insert were then ligated together and E. coli was transformed with the ligated product.

図5で取り上げた結果は、HIV−1−LTR指令遺伝子発
現の阻害が25TARが用いられるまで、構成物中のTARの数
とともに増加するということを示している。TARの数を2
5以上に増加することは、阻害を増加させない。従っ
て、tatタンパク質はこの点で飽和すると考えられる。
この試験は、阻害のさらなる増加を検出する感度が十分
でない、ということも、また、可能性としてはある。
The results featured in FIG. 5 indicate that inhibition of HIV-1-LTR directed gene expression increases with the number of TARs in the construct until 25 TAR is used. TAR number 2
Increasing above 5 does not increase inhibition. Therefore, the tat protein is considered to be saturated at this point.
It is also possible that this test is not sensitive enough to detect further increases in inhibition.

LTR-50TAR、DCベクター[Hantzopaulos et al,Proc.N
atl.Acad.Sci.USA 86:3519(1989)]のようなレトロウ
イルスベクターに導入することができる。LTR-50TARはX
baIで切断され、クレノウ酵素で満たされ、高い効率の
遺伝子導入用のDCベクターのSnaBI部位に挿入される。
高い効率の遺伝子導入を確実にする他のベクターを本発
明で用いることもできる。
LTR-50TAR, DC vector [Hantzopaulos et al, Proc. N
Atl. Acad. Sci. USA 86: 3519 (1989)]. LTR-50TAR is X
It is cut with baI, filled with Klenow enzyme, and inserted into the SnaBI site of a DC vector for efficient gene transfer.
Other vectors that ensure high efficiency gene transfer can also be used in the present invention.

リボザイム−Poly-TARの構成 pRRE−リボザイムの構成のために、RRE(T7プロモー
ターの制御下のrev−対応因子)を含むベクターpRRE[D
aefler et al,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:4571-4575
(1990)]がBamHIで切断され、脱リン酸化され、精製
された。挿入物として、BamHI部位の隣に位置した65Bp
の長いリボザイムPCRフラグメント[Chang et al,Clini
cal Biotechnology 2:23-31(1990)]をBamHIにより切
断し精製した。このリボザイムは、HIV-1GAGmRNAに対し
て指令され、Science247:1222(1990)にN.Sarverらに
よって開示された。
Construction of Ribozyme-Poly-TAR For the construction of pRRE-ribozyme, the vector pRRE containing RRE (rev-corresponding element under control of the T7 promoter) [D
aefler et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 4571-4575
(1990)] was cut with BamHI, dephosphorylated, and purified. As insert, 65 Bp located next to the BamHI site
Long ribozyme PCR fragment [Chang et al, Clini
cal Biotechnology 2: 23-31 (1990)] was digested with BamHI and purified. This ribozyme is directed against HIV-1 GAG mRNA and was disclosed by N. Sarver et al. In Science 247: 1222 (1990).

ベクターおよび挿入物は連結され、連結混合物の一部
で大腸菌を形質転換した。プラスミドは独立した形質転
換体から調製され、制限酵素の消化によって試験され
た。8クローンが挿入物を含んでいるとして見い出され
た。これらのクローンは生物活性をインビトロで試験さ
れ、8つのクローンのうち3つが合成基質(J.Rossiの
提供基質)を切断する能力を有していることがわかっ
た。
The vector and insert were ligated and a portion of the ligation mixture was used to transform E. coli. Plasmids were prepared from independent transformants and tested by restriction enzyme digestion. Eight clones were found to contain the insert. These clones were tested for biological activity in vitro and three out of eight clones were found to have the ability to cleave a synthetic substrate (a substrate provided by J. Rossi).

LTR-polyTAR-RRE−リボザイム(図6参照)の構成の
ために、ベクターLTR-46TARがSalIで切断され、その末
端がクレノウ酵素で満たされ、次いで再びHindIIIで切
断される。そのDNAが次いで精製される。挿入物の調製
のために、pRRE−リボザイムがHindIIIおよびSmaIで切
断される。314Bpフラグメントがゲル電気泳動によって
単離される。ベクターおよび挿入物は次いで連結され、
大腸菌を形質転換することに用いられた。各々のコロニ
ーが調べられる。
For the construction of the LTR-polyTAR-RRE-ribozyme (see FIG. 6), the vector LTR-46TAR is cut with SalI, its ends are filled with Klenow enzyme and then cut again with HindIII. The DNA is then purified. For the preparation of the insert, the pRRE-ribozyme is cut with HindIII and SmaI. The 314Bp fragment is isolated by gel electrophoresis. The vector and insert are then ligated,
It was used to transform E. coli. Each colony is examined.

LTR-polyTAR-RRE−リボザイムは、DCベクター[Hantz
opaulos et al,Proc Natl.Acad.Sci.USA 86:3519(198
9)]のようなレトロウイルスベクターに、XbaIで切断
することによって導入される。大きいXabIフラグメント
は、クレノウ酵素によって満たされ、DCベクターのSnaB
Iに挿入される。レトロウイルスベクターに構成物を置
くことは、高い効率の遺伝子導入に必要であり、DCベク
ターが好ましい。しかし、高い効率の遺伝子導入を確実
にするどのベクターも適する。
LTR-polyTAR-RRE-ribozyme is a DC vector [Hantz
opaulos et al, Proc Natl. Acad. Sci. USA 86: 3519 (198
9)] and introduced by cutting with XbaI. The large XabI fragment was filled by the Klenow enzyme and the SnaB
Inserted into I. Placing the construct on a retroviral vector is necessary for high efficiency gene transfer, and DC vectors are preferred. However, any vector that ensures high efficiency gene transfer is suitable.

ΔGAG-Poly-TARの構成 pRRE−ΔGAGはpRREベクターをBamHIで切断し、末端を
脱リン酸化し、ベクターを精製することによって構成さ
れた。ミュータントウイルスDNAHT4(VI−ΔE−dhfr)
[Trono et al,Cell 59:113-120(1989)]中にコード
されたΔGAGタンパク質は、HIV−1の複製を優勢に防げ
ることができる。プラスミドDNA HT4(VI−ΔE−dhf
r)は、BglIIで切断され、ΔGAGを含む1429Bpフラグメ
ントは、1%アガロースゲルから単離された。ベクター
および挿入物は、連絡され、連絡混合物の一部が大腸菌
を形質転換させるのに用いられた。プラスミドは個々の
形質転換体から調製され、制限酵素による消化、EcoRI
+SphI、によって試験された。
Construction of ΔGAG-Poly-TAR pRRE-ΔGAG was constructed by cutting the pRRE vector with BamHI, dephosphorizing the ends, and purifying the vector. Mutant virus DNAHT4 (VI-ΔE-dhfr)
The ΔGAG protein encoded in [Trono et al, Cell 59: 113-120 (1989)] can predominantly prevent HIV-1 replication. Plasmid DNA HT4 (VI-ΔE-dhf
r) was cut with BglII and the 1429 Bp fragment containing ΔGAG was isolated from a 1% agarose gel. The vector and insert were communicated and a portion of the communication mixture was used to transform E. coli. Plasmids are prepared from individual transformants and digested with restriction enzymes, EcoRI
+ SphI.

LTR-plyTAR-RRE−ΔGAG(図7参照)の構成のため
に、ベクターLTR-46TARがSalIで切断され、その末端が
クレノウ酵素で満たされる。DNAが次いで精製される。
挿入物の調製のために、pRRE−ΔGAGがEcoRVおよびSmaI
で切断される。1.6KBフラグメントがゲル電気泳動によ
って単離される。ベクターおよび挿入物は次いで連結さ
れ、大腸菌を形質転換するのに用いられる。個々のコロ
ニーが調べられる。構成物は、上記したDCベクターに挿
入される。
For the construction of LTR-plyTAR-RRE-ΔGAG (see FIG. 7), the vector LTR-46TAR is cut with SalI and its ends are filled with Klenow enzyme. The DNA is then purified.
For the preparation of the insert, pRRE-ΔGAG was used for EcoRV and SmaI.
Cut at The 1.6KB fragment is isolated by gel electrophoresis. The vector and insert are then ligated and used to transform E. coli. Individual colonies are examined. The construct is inserted into the DC vector described above.

LTR-5TAR(これは5TARを含む)とされたプラスミド
は、メリーランド州ベセスダ(Bethesda)のAmerican T
ype Culture Collectionに、大腸菌に入れられ、1990年
1月17日に受託番号68203で寄託された。さらに、LTR-5
0TARプラスミドは、メリーランド州ベセスダ(Bethesd
a)のAmerican Type Culture Collectionに、大腸菌に
入れられ、1990年10月12日に受託番号68446で寄託され
た。プラスミドは、ブタペスト条約の下寄託された。
Plasmid identified as LTR-5TAR (including 5TAR) was obtained from American T, Bethesda, MD.
Entered into the ype Culture Collection in E. coli and deposited on January 17, 1990 under accession number 68203. In addition, LTR-5
The 0TAR plasmid is available from Bethesd, MD
In the a) American Type Culture Collection, it was placed in Escherichia coli and deposited on October 12, 1990 under the accession number 68446. The plasmid was deposited under the Budapest Treaty.

上述した全ての刊行物は、本明細書の開示の一部とさ
れる。
All publications mentioned above are a part of the disclosure of this specification.

前記発明が明示と理解のために詳細に記述されている
が、この開示を読むことにより、本発明の真の範囲を逸
脱することなく形態や些細な点において様々な変形が可
能であることが当業者によって認識されるであろう。
While the invention has been described in detail for purposes of clarity and understanding, it is understood that various modifications, both in form and in trivial aspects, are possible from reading this disclosure without departing from the true scope of the invention. It will be recognized by those skilled in the art.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI (C12N 5/10 C12R 1:91) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI (C12N 5/10 C12R 1:91)

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ベクターと、 少なくとも二つのHIVtat活性化応答(TAR)因子に、該
因子がタンデムに転写されるように作動可能に連結され
たプロモータと を含んでなる、DNA構築物。
1. A DNA construct comprising a vector and a promoter operably linked to at least two HIVtat activation response (TAR) factors such that the factors are transcribed in tandem.
【請求項2】前記プロモータがヒト免疫不全ウイルス
(HIV)LTRプロモータである、請求項1記載のDNA構築
物。
2. The DNA construct according to claim 1, wherein said promoter is a human immunodeficiency virus (HIV) LTR promoter.
【請求項3】5〜50個の前記因子を有する、請求項1記
載のDNA構築物。
3. The DNA construct according to claim 1, which has 5 to 50 of said factors.
【請求項4】25個の前記因子を有する、請求項2記載の
DNA構築物。
4. The method of claim 2, wherein said factor has 25 of said factors.
DNA construct.
【請求項5】前記因子の転写がウイルス発現産生物によ
って調節され得るものである、請求項1記載のDNA構築
物。
5. The DNA construct according to claim 1, wherein the transcription of said factor can be regulated by a viral expression product.
【請求項6】前記プロモータがHIV−1 LTRである、請求
項4記載のDNA構築物。
6. The DNA construct according to claim 4, wherein said promoter is HIV-1 LTR.
【請求項7】前記ベクターがpCD7である、請求項1記載
のDNA構築物。
7. The DNA construct according to claim 1, wherein said vector is pCD7.
【請求項8】前記ベクターがレトロウイルスベクターで
ある、請求項1記載のDNA構築物。
8. The DNA construct according to claim 1, wherein said vector is a retroviral vector.
【請求項9】ウイルスの複製を阻害する分子をコード
し、かつ同一の転写によって前記因子とともに転写され
る追加因子であって、前記因子に作動可能に連結された
追加因子を更に含んでなる、請求項1〜8のいずれか一
項に記載のDNA構築物。
9. An additional factor that encodes a molecule that inhibits viral replication and is transcribed with said factor by the same transcription, further comprising an additional factor operably linked to said factor. A DNA construct according to any one of claims 1 to 8.
【請求項10】前記分子がRNA分子である、請求項9記
載のDNA構築物。
10. The DNA construct according to claim 9, wherein said molecule is an RNA molecule.
【請求項11】前記RNA分子がウイルスRNAに特異的なリ
ボザイムである、請求項10記載のDNA構築物。
11. The DNA construct according to claim 10, wherein said RNA molecule is a ribozyme specific to viral RNA.
【請求項12】前記リボザイムがHIV RNAに対して特異
的なものである、請求項11記載のDNA構築物。
12. The DNA construct according to claim 11, wherein the ribozyme is specific for HIV RNA.
【請求項13】前記分子がタンパク質である、請求項9
記載のDNA構築物。
13. The method according to claim 9, wherein said molecule is a protein.
The described DNA construct.
【請求項14】前記タンパク質がミュータントウイルス
タンパク質である、請求項13記載のDNA構築物。
14. The DNA construct according to claim 13, wherein said protein is a mutant virus protein.
【請求項15】前記ミュータントウイルスタンパク質が
トランス優勢gagミュータントタンパク質である、請求
項14記載のDNA構築物。
15. The DNA construct according to claim 14, wherein said mutant virus protein is a trans-predominant gag mutant protein.
【請求項16】前記ウイルスがHIVである、請求項9記
載のDNA構築物。
16. The DNA construct according to claim 9, wherein said virus is HIV.
【請求項17】請求項1〜16のいずれか一項に記載のDN
A構築物を含んでなる、細胞。
17. The DN according to any one of claims 1 to 16
A cell comprising the A construct.
【請求項18】前記細胞がウイルスに感染したものであ
る、請求項17に記載の細胞。
18. The cell according to claim 17, wherein said cell is infected with a virus.
【請求項19】前記ウイルスがHIVである、請求項18に
記載の細胞。
19. The cell according to claim 18, wherein said virus is HIV.
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