JP3639555B2 - Ramp活性変更法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物、及び破断されたRNAP遺伝子を含む遺伝的に変更された動物細胞に関する。本発明は更にRAMP活性を変更する作用物質に関するスクリーニング方法、及びRAMP1、RAMP2またはRAMP3遺伝子を発現する細胞のRAMP機能を変更する方法にも関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、受容体活性変更蛋白質(RAMP)ファミリーには3種類にメンバー(RAMP1、RAMP2及びRAMP3)が含まれると考えられている;それらは特定G蛋白質結合受容体に連合し、そして受容体機能に影響する単一の膜貫通ドメイン蛋白質である。例えば、RAMPsはカルシトニン受容体様受容体(CRLP)の原形質膜への移送に必要とされる。CRLRの表現形は、その移送に関わるRAMPにより変わる。例えば、RAMP1が移送するCRLRはカルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)受容体表現形を示すが、RAMP2又はRAMP3移送CRLPはアドレノモジュリン受容体表現形を示す(McLatchieら、Nature 393:333−330,1998:Christopoulosら、Mol.Pharmacol.56:236−42、1999)。更にRAMP2以外のRAMP1及びRAMP3は、カルシトニン(CR)ファミリーの受容体とも連合し、アミリン(膵島アミロイドポリペプチド)に対する受容体の特異性を増し、そしてカルシトニンに対する特異性を下げる(Muffら、Endocrinology140:2924−27、1999)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
幾つかのG蛋白質共役受容体の機能に於けるRAMPsの複雑な役割、及びこれら機能に関わる治療上の含意を理解するためには、更なる研究が求められる。従って、本発明はRAMP1、RAMP2及びRAMP3機能を研究するために生物学的手段、及びこれら機能に結びついた疾患及び状態の治療への利用に関しこれらRAMPsを制御する作用物質を同定する方法を提供する。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は分断型RAMP1、RAMP2又はRAMP遺伝子を含む遺伝的に変更された動物細胞、及び遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物、ならびにこれらRAMP遺伝子の一つの活性を変更する作用物質を特定することに関するアッセイ、及びこれらRAMP蛋白質の1つ又はそれ以上を変更することで哺乳動物の病気または状態を治療または予防する方法を特徴とする。第1の側面では、発明は遺伝的に変更された、非ヒト哺乳動物にあって、変更が分断型RAMP1又はRAMP3遺伝子を生じるものを特徴とする。哺乳動物はこの変更に関しヘテロ接合体でもホモ接合体のいずれかである。好ましくは哺乳動物は齧歯類であり、より好ましくはマウスである。好ましくは、哺乳動物は制御配列であるRAMP1又はRAMP3遺伝子の制御下に外来性レポーター遺伝子を発現する。発明はまた、結果として分断型RAMP2遺伝子を生じ、そしてこのRAMP2遺伝子の制御配列制御下に外来性レポーター遺伝子が発現する、遺伝的変更に関しヘテロ接合性である遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物を特徴とする。好ましくは哺乳動物はマウスである。第2及び関連側面に於いては、発明は遺伝的に変更された動物細胞にあって、変更が分断型RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子を含む細胞を提供する。動物細胞はこの変更に関しヘテロ接合性又はホモ接合性である。好ましくは細胞は胚性幹(ES)細胞であり、細胞はヒト細胞であり又は細胞はネズミ細胞である。発明は更に変更動物細胞に由来する膜標本を特徴とする。
【0005】
別の側面では、発明は哺乳動物の肝機能及び/又は筋肉代謝に関連した疾患を治療する方法を特徴とする。方法は、RAMP1活性を変更する作用物質を投与することを含む。好ましくは、作用物質はRAMP1活性を上昇し、そしてうっ血性心不全、僧帽弁狭窄症、高血圧、慢性又は急性肝炎、肝腫、脂肪肝、胆道閉鎖、胆石、及び/又は化学薬品または薬物誘導肝毒性を治療又は予防するために投与される。
【0006】
発明の別の側面は:(a)哺乳動物内の細胞にRAMP1活性を変更する作用物質を投与することを含む、線条体、大脳皮質、中央肝静脈平滑筋層、女性又は男性生殖道、又は皮膚の細胞に於けるRAMP1活性を変更する方法;(b)RAMP2活性を変更する作用物質を細胞に投与することを含む、哺乳動物に於ける精子形成細胞のRAMP2活性を変更する方法;及び(c)RAMP3活性を変更する作用物質を哺乳動物の細胞に投与することを含む、哺乳動物の尾状核、大脳の側背面域、又は男性生殖道内の細胞のRAMP3活性を変更する方法、を提供する。
【0007】
関連側面では、発明は:(a)作用物質を線条体、大脳皮質、中央肝静脈平滑筋層、胆嚢、女性又は男性生殖道、又は皮膚由来の細胞に接触せしめること、及びRAMP1活性を測定することを含むRAMP1活性を変更する作用物質を特定する方法にあって、作用物質無し及び作用物質有りの活性差が作用物質がRAMP1活性を変更できることを示す方法;(b)作用物質を精子形成細胞に接触せしめること、及びRAMP2活性を測定することを含むRAMP2活性を変更する作用物質を特定する方法にあって、作用物質無し及び作用物質有りでの活性の差が作用物質がRAMP2活性を変更できることを示す方法;
(c)作用物質を尾状核、大脳の側背面域、又は男性生殖道由来の細胞に接触せしめること、及びRAMP3活性を測定することを含む、RAMP3活性を変更する作用物質を特定する方法にあって、作用物質無し及び作用物質有りの活性差が作用物質がRAMP3活性を変更できることを示す方法、を提供する。
【0008】
発明のその他関連側面は:(a)作用物質を線条体、大脳皮質、中央肝静脈平滑筋層、胆嚢、女性又は男性生殖道、又は皮膚に由来し、RAMP1遺伝子制御配列の制御下にコーディング配列を発現する細胞に接触せしめること、及びRAMP1活性を測定することを含むRAMP1活性を変更する作用物質を特定する方法にあって、作用物質無し及び作用物質有りの活性差が作用物質がRAMP1活性を変更できることを示す方法;(b)作用物質を、RAMP2遺伝子制御配列の制御下にコーディング配列を発現する精子形成細胞に接触せしめること、及びRAMP2活性を測定することを含むRAMP2活性を変更する作用物質を特定する方法にあって、作用物質無し及び作用物質有りでの活性の差が作用物質がRAMP2活性を変更できることを示す方法;(c)作用物質を尾状核、大脳の側背面域、又は男性生殖道に由来し、RAMP3遺伝子制御配列の制御下にコーディング配列を発現する細胞に接触せしめること、及びRAMP3活性を測定することを含む、RAMP3活性を変更する作用物質を特定する方法にあって、作用物質無し及び作用物質有りでの活性の差が作用物質がRAMP3活性を変更できることを示す方法、を提供する。好ましくはコーディング配列はレポーターポリペプチドをコードする。
【0009】
また発明はさらに:作用物質を、遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物又は動物細胞、あるいは動物細胞に由来する膜標本にあってRAMP1遺伝子の遺伝的分断に関しホモ接合性であるものに接触せしめることを含む、RAMP1活性を変更するものとして特定された作用物質がRAMP1を通じその作用を伝達するか否かを確認する方法にあって、野生型の非ヒト型哺乳動物、動物細胞又は膜標本では認められるが遺伝的に変更された哺乳動物、又は動物細胞、あるいは膜標本のRAMP1活性には効果が認められないことで作用物質がRAMP1を通じその作用を伝達することを確認する方法;及びRAMP3遺伝子の遺伝的分断に関しホモ接合性である遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物又は動物細胞、あるいは動物細胞に由来する膜標本に作用物質を接触せしめる含む、RAMP3活性を変更するものとして特定された作用物質がその作用をRAMP3を介し伝達するか否かを確認する方法にあって、野生型の非ヒト型哺乳動物、動物細胞又は膜標本では認められるが遺伝的に変更された哺乳動物、又は動物細胞、あるいは膜標本のRAMP3活性には効果が認められないことで作用物質がRAMP3を介しその作用を伝達することを確認する方法、も提供する。
【0010】
更に、発明の別の側面は:RAMP1遺伝子の分断に関しホモ接合性である遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物、及び/又はRAMP3遺伝子の分断に関しホモ接合性である遺伝的に修飾された非ヒト哺乳動物に於けるアミリンシグナル伝達反応を野生型非ヒト哺乳動物と比較することを含む、カルシトニン受容体伝達アミンリンシグナル伝達に於けるRAMP1及びRMAP3のインビボでの役割を特定する方法;及びRAMP3遺伝子の分断に関しホモ接合性である遺伝的に修飾された非ヒト哺乳動物のアドレノモジュリンシグナル伝達反応を野生型非ヒト哺乳動物と比較することを含む、カルシトニン受容体様受容体伝達アドレノモジュリンシグナル伝達に於けるRAMP2及びRAMP3のインビボでの役割を特定する方法を提供する。
【0011】
当業者は本発明を記載する明細書及び添付クレーム中、ここに使用される用語を完全に理解するだろう。それでも尚ここに特に記載されない限り、次の用語は以下記載の通りである。
【0012】
”遺伝的に変更”されている非ヒト哺乳動物又は動物細胞は、遺伝子工学により非ヒト哺乳動物又は動物細胞内、又は非ヒト哺乳動物又は動物始原細胞内に導入される変更に関してヘテロ接合性又はホモ接合性である。変更導入に利用できる遺伝子工学の標準的方法は、ホモ接合性組み換え、ウイルスベクター遺伝子トラッピング、放射線照射、化学的突然変異誘導及びアンチセンスRNA単独又は触媒リボザイムと組合せコードするヌクレオチド配列のトランスジェニック発現を含む。遺伝的変更に関する好適方法は、例えば相同的組み換え及びウイルスベクタートラッピングの様な遺伝子座内に”外部核酸配列”を挿入することで内因性遺伝子を変更する様な方法である。”外部核酸配列”は、変更対象となる遺伝子内に非天然的に生起する外来性配列である。外部DNAのこの挿入は、遺伝子にいずれかの領域、例えばエンハンサー、プロモーター、制御領域、非コーディング領域、コーディング領域、イントロン又はエクソン内に生じせしめることができる。遺伝子工学の最適方法は、外部核酸配列が単独又は特異的ヌクレオチド変化と組合せて標的的手段により挿入される、あるいは内因性遺伝子配列の一部が欠失される相同的組み換えである。
【0013】
”分断”されたRAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子とは、RAMP遺伝子の野生型を正常に発現している細胞に於いて分断された遺伝子にコードされた各RAMPポリペプチドの細胞活性が低下する様に遺伝的に修飾されているRAMP遺伝子を意味する。遺伝的変更が細胞内のRAMP遺伝子の全ての野生型コピーを効果的に排除した場合(例えば遺伝的変更された非ヒト哺乳動物又は動物細胞がRAMP遺伝子分断に関しホモ接合性であるか、又は元来存在しているRAMP遺伝子の野生型コピーのみがあらためて分断される)、この遺伝的変更の結果、野生型RAMP遺伝子を発現する適当な比較細胞に比べRAMPのポリペプチド活性は低下する。RAMPポリペプチド活性のこの低下はRAMP遺伝子発現の低下(即ち、RAMPmRNAレベルの低下によりRAMPポリペプチドのレベルが低下する)の結果、及び/又は分断RAMP遺伝子が野生型RAMPポリペプチドに比し低い機能を持つ変位型ポリペプチドをコードしているためである。好ましくは、遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物又は動物細胞のRAMP1、RAMP2又はRAMP3ポリペプチドの活性は、野生型レベルの50%以下、より好ましくは25%以下、さらにより好ましくは野生型レベルの10%以下である。最適には、ポリペプチド活性は遺伝的分断に関しホモ接合性である遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物又は動物細胞において検出されない。
【0014】
分断されたRAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子を含む”遺伝的に変更された、非ヒト哺乳動物”とは、例えば所望の遺伝的変更を有する胞胚細胞を作製し、続いてこの胞胚細胞を子宮内発生のために養母内に移植することで作製された非ヒト哺乳動物を意味する。遺伝的に変更された胞胚細胞は、マウスでは遺伝的に変更された胚性幹(ES)細胞をマウス胞胚細胞内に移植することで作製できる。あるいは、核移植により遺伝的に変更された各種胚を得ることができる。核移植の場合、ドナー細胞は体細胞または多能性幹細胞であり、これはRAMP遺伝子を分断する所望の遺伝的変更を含む様に加工されている。次にこの細胞核は脱核された受精又は単為生殖卵細胞内に移され、胚が再構築され、肺胞に発生する。上記いずれかの方法で作製された遺伝的に変更された胞胚細胞は続いて当業者既知の標準的方法により養母内に移植される。”遺伝的に変更された、非ヒト哺乳動物”は、上記方法により作成された哺乳動物の全ての子孫を含み、子孫はRAMP遺伝子を破壊する遺伝的変更の少なくとも1コピーを遺伝する。遺伝的に変更された哺乳動物の全ての体細胞及び生殖細胞がこの変更を含むことが好ましい。分断型RAMP遺伝子を含む様に遺伝的に変更される好ましい非ヒト哺乳動物にはマウス及びラットの様な齧歯類、ネコ、イヌ、ウサギ、モルモット、ハムスター、ブタ、ヤギ及びフェレットが含まれる。
【0015】
分断型RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子を含む”遺伝的に変更された動物細胞”とは、分断型遺伝子を含む様に遺伝的に加工され作製された、ヒト細胞を含む動物細胞及びその遺伝子を遺伝する嬢細胞を意味する。これら細胞は当分野既知の標準的方法により遺伝的に変更され培養されるだろう。培養細胞細胞を遺伝的に変更する別の手段は、所望RAMP遺伝子分断を含む遺伝的に修飾された非ヒト哺乳動物から非ヒト哺乳動物細胞を単離する方法である。発明の動物細胞は初代細胞又は組織標本、あるいは培養適合及び/又は形質転換細胞株より得られるだろう。これら細胞又は細胞株は、例えば内皮細胞、上皮細胞、島、神経単位及びその他神経組織由来細胞、中皮細胞、骨細胞、リンパ細胞、軟骨細胞、造血細胞、免疫細胞、主要な腺及び器官(例えば肝臓、肺、心臓、胃、膵臓、精巣、卵巣、腎臓及び皮膚)の細胞、筋細胞(骨格筋、平滑筋及び心筋を含む)、外分泌又は内分泌細胞、繊維芽細胞及び胚性及びその他全能性又は多能性幹細胞(例えばES細胞、ES様細胞及び胚性生殖(EG)細胞、及び子孫細胞及び組織由来幹細胞の様なその他肝細胞)に由来する。好ましい遺伝的に変更された細胞はES細胞であり、より好ましくはマウス又はラットES細胞であり、最適にはヒトES細胞である。
【0016】
”ES細胞”又は”ES様細胞”とは不定型自己再生が可能であり、そして3種類の胚葉全てを代表するタイプの細胞に分化できる胚、始原生殖細胞、又はテトラカルシノーマ由来の多能性幹細胞を意味する。
【0017】
”低下した”とは統計有意な低下を意味する(即ち、p<0.1、好ましくはp<0.05)。
”変更する”とは、統計有意な増加又は低下(完全排除を含む)を意味する。
【0018】
”発現を測定すること”とは、mRNAレベル又はmRNAがコードするポリペプチドのレベルを測定することを意味する。
”RAMP1ポリペプチド活性””RAMP1活性”又は”RAMP1ポリペプチド様活性”とは、RAMP1遺伝子によりコードされたポリペプチドにより伝達されるCRLRに対するCGRP結合の増加、cAMPの増加、及び/又は内向き電流の増加を意味する。この様な活性は細胞に於いて、発現レベル(例えば細胞内に存在するポリペプチドのレベルを変化させることで)又は各RAMP1ポリペプチド分子の特異的機能特性(例えば結合親和性又は細胞シグナル伝達活性)を変更することで調節できる。
【0019】
”RAMP2ポリペプチド活性””RAMP2活性”又は”RAMP2ポリペプチド様活性”とは、RAMP2遺伝子によりコードされたポリペプチドにより伝達されるカルシトニン受容体様受容体(CRLR)に対するアドレノモジュリン結合の増加、cAMPの増加、及び/又は内向き電流の増加を意味する。この様な活性は細胞に於いて、発現レベル(例えば細胞内に存在するポリペプチドのレベルを変化させることで)又は各RAMP2ポリペプチド分子の特異的機能特性(例えば結合親和性又は細胞シグナル伝達活性)を変更することで調節することができる。
【0020】
”RAMP3ポリペプチド活性””RAMP3活性”又は”RAMP3ポリペプチド様活性”とは、RAMP3遺伝子によりコードされたポリペプチドにより伝達されるCRLRに対するアドレノモジュリン結合の増加、cAMPの増加、及び/又は内向き電流の増加を意味する。この様な活性は細胞に於いて、発現レベル(例えば細胞内に存在するポリペプチドのレベルを変化させることで)又は各RAMP3ポリペプチド分子の特異的機能特性(例えば結合親和性又は細胞シグナル伝達活性)を変更することで調節できる。
【0021】
”制御配列”とは、遺伝子の内因性発現を伝達するプロモーター及び/又はその他配列(例えばエンハンサー)を意味する。
発明のその他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及びクレームより明らかになるだろう。発明は特定実施態様と結びつけ記載されるが、その他の実施可能な変更及び改良も本発明の一部であり、添付クレームの範囲内にあることが理解されるだろう。本出願は、一般に当分野既知又は通常実務内にある、及び過度の実験なしに確認することができる本開示からの解離例を含む、発明の原理に従った発明等価体、変型、使用または適合についても適用範囲に入れることを意図している。核酸及びポリペプチドの作製及び利用に関するその他指針は微生物学、蛋白質科学及び免疫学の標準的教科書に見られる(例えばDavisら、Basic Methods in Molecular Biology、Elsevir Sciences Publishing、Inc.,New York,NY,1986;Hamesら、Nucleic Acid Hypridization、IL Press、1985;Molecular Cloning、Sambrookら、Current Protocols いn Molecular Biology、編集Ausbelら、John Wileyand Sons;Current Protocols in HumanGenetics、編集。Dracopoliら、John Wiley and Sons;Current Protocols in ProteinScience、編集。John E. Coliganら、John Wiley and Sons;及びCurrent Protocols in Immunology、編集。John E. Coliganら、John Wiley and Sons参照)。ここに記した全ての参考文献は参照され取り込まれている。
【0022】
本発明はRAMP1又はRAMP3遺伝子のいずれかを分断する遺伝的変更に関しヘテロ接合性又はホモ接合性である遺伝的に変更された、非ヒト哺乳動物を提供する。更に発明はRAMP2遺伝子を分断する遺伝的変更に関しヘテロ接合性であり、それに代わってRAMPプロモーター/制御配列の制御下に発現されるレポーター遺伝子コーディング配列を与える、遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物を特徴とする。本発明はまた、RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子を分断する変更に関し接合性であるか又はホモ接合性である、遺伝的に変更されたヒト細胞を含む動物細胞も提供する。好ましくは、ヘテロ接合性細胞は、RAMPコーディング配列に代わりRAMPプロモーター/制御配列の制御下にレポーター遺伝子コーディング配列が発現される様に遺伝的に変更されている。動物細胞は遺伝的に加工された培養細胞に由来するものであるか、又は非ヒト哺乳動物細胞の場合には細胞は上記遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物より単離することができるだろう。
【0023】
発明はさらに、各RAMP1、RAMP2又はRAMP3の活性を変更する作用物質を投与することにより異常なRAMP1、RAMP2又はRAMP3活性と関連する病気又は状態、及び/又はこれら病気または状態の症状を治療すること、又は予防することに関する方法も提供する。具体的には、我々はRAMP1分断(遺伝的に変更されたマウスホモ接合体(RAMP1−/−)の表現形の研究に基づいて、RAMP1が肝機能及び筋肉代謝に役割を果たしていることを見いだした。従って本発明は、RAMP1活性を変更する作用物質を投与することにより、うっ血性心不全、僧帽弁狭窄症、急性心筋梗塞の様な心臓、骨格筋又は平滑筋の病気又は状態、及び/又は症状、及び高血圧の様な血管及び心臓血管疾患の様な病気を治療する又は予防するための方法を提供する。本発明はまたRAMP1活性を変更する作用物質を投与することによる慢性及び急性肝炎、肝肥大、脂肪肝、胆道閉鎖、胆石及び化学又は薬剤誘導肝毒性の様な肝細胞疾患又は状態、及び/又はそれらの症状を治療すること、又は予防するための方法も提供する。
【0024】
発明の遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物及び遺伝的に変更された動物細胞は、化学的突然変異誘導法(Rinchik、Trends in Genetics 7:15−21、1991、Russell、Environmental & Molecular Mutagenesis 23(Suppl.24)23−29,1994)、放射線(Russell、上記)、単独又は触媒RNAリボザイム配列と組み合わせたRAMP1又はRAMP3遺伝子アンチセンスRNAのトランスジェニック発現(Luyckxら、Proc.Natl.Acad.Sci.96:12174−79、1999;Sokolら、Transgenic Research 5:363−71、1996;Efratら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA91:2051−55、1994;Larssonら、Nucleic Acids Research 22:2242−48,1994)、及び以下詳細に論ずるように外来核酸配列のRAMP1又はRAMP3遺伝子座への挿入を含む遺伝的変更に関する当分野既知の複数の技術の一つにより分断された、少なくとも1個のRAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子座を有している。好ましくは、外来配列は相同的組み換え、又はウイルスベクターの挿入により挿入される。最適には、遺伝子分断法は相同的組み換えであり、内因性RAMP1又はRAMP3遺伝子配列部分の欠失を含む。
【0025】
外来配列の組み込みは、以下のメカニズムの1またはそれ以上を通じRAMP1又はRAMP3遺伝子を分断する;RAMP遺伝子転写又は翻訳工程の妨害(例えばプロモーター認識を妨害することによる、又はRAMP遺伝子内に転写終止部位又は転写停止コドンを導入することによる);又は正常機能を持ったRAMP1又はRAMP3ポリペプチドをもはやコードしない様にRAMP遺伝子コーディング配列を分断すること(例えばRAMP遺伝子コーディング配列内に外来コーディング配列を挿入すること、フレームシフト突然変異を導入すること、又は二重交叉例に於いては機能を持ったRAMP1又はRAMP3蛋白質の発現に必要なRAMP遺伝子コーディング配列の一部を欠失することによる)。 外来配列を細胞ゲノムのRAMP遺伝子座内に挿入するために、外来DNA配列はエレクトロポレーション、リン酸カルシウム沈殿法、レトロウイルス感染、マイクロインジェクション、バイオリスティックス、リポゾームトランスフェクション、DEAEデキストラントランスフェクション、又はトランスフェリンフェクション(例えばNeumannら、EMBO J.1:841−845、1982;Potterら、Proc.Natl.Acad.Sci USA81:7161−65,1984;Chuら、Nucleic Acids Res.15:1311−26、1987;ThomasとCapecchi、Cell 51:503−12、1987;Baumら、Biotechniques 17:1058−62,1994;Biewengaら、J.Neuroscience Methods 71ー75,1997;Zhangら、Biotechniques 15:868−72、1993;RayとGage、Biotechniques 13:598−603、1992;Lo、Mol.Cell.Biol.3:1803−14、1983;Nickoloffら、Mol.Biotech.10:93−101、1998;Linneyら、Dev.Biol.(Orlando)213:207−16、1999;ZimmerとGruss、Nature 338:150−153、1989;及びRobertsonら、Nature 323:445−48、1986参照)等当業者に良く知られている好適方法により細胞内に導入される。外来DNAの細胞内への挿入に関する好適方法はエレクトロポレーションである。
【0026】
RAMP遺伝子へのDNA挿入の方法例
1.相同的組み換え
相同的組み換え法はRAMP遺伝子を含む細胞内にRAMP遺伝子ターゲティングベクターを導入することにより、RAMP1又はRAMP3遺伝子を分断の標的とする。ベクターがRAMP遺伝子を分断標的にする能力は、ベクター内に遺伝子と相同であるヌクレオチド配列を使用することに由来している。この相同領域がベクターとRAMP1又はRAMP3遺伝子の内因性配列間のハイブリダイゼーションを促進する。ハイブリダイゼーションにより標的としたベクターとゲノム配列間の交叉の発生が大きく増加する。この交叉の発生により、遺伝子座内へのベクター配列の組み込み、及びRAMP1又はRAMP3遺伝子の機能的分断がもたらされる。
【0027】
当業者は、Bradleyら(Biotechnol.10:534、1992)に概論されている標的化に使用されるベクターの構築に関する一般原理を理解するだろう。相同的組み換えによるDNAの挿入には、2種類のベクター:挿入ベクター又は交換ベクターが利用できる。挿入ベクターは2本鎖切断を有する遺伝子相同域を含む環状DNAである。相同域と内因性RAMP遺伝子間のハイブリダイゼーションに続き、2本鎖切断部に於ける単一交叉により交叉部位にて内因性遺伝子内への全ベクター配列の挿入が起こる。
【0028】
相同的組み換えへの使用に関する、より好ましいベクターは環状ではなく共直線性である交換ベクターである。交換ベクターのRAMP1又はRAMP3遺伝子内への挿入は、二重交叉、即ちターゲティングベクターとRAMP遺伝子間ハイブリダイゼーションの2カ所での交叉を必要とする。二重交叉はRAMP1又はRAMP3遺伝子内の2カ所に挟まれたベクター配列の組み込みと、2カ所の交叉部位間に本来存在している対応する内因性RAMP遺伝子配列の欠失をもたらす(例えばThomasとGapecchiら、Cell 51:503−12、1987;Mansourら、Nature 336:348−52、1988;Mansourら、Proc.Natl.Acad。Sci.USA 87:7788−7692、1990;及びMansour、GATA 7:219−227、1990参照)。
【0029】
ターゲティングベクター内の相同域は一般に少なくとも100ヌクレオチド長である。最適には相同域は少なくとも1−5キロベース(kb)長である。相同域として必要とされる最短長または最小関連性の例示されていない。しかし当業者は、相同的組み換えの標的効率が一般にターゲティングベクターと標的となる遺伝子座の間の長さ、及び関連性の程度に対応していることを認識するだろう。交換ベクターを使用する例では、内因性RAMP1又はRAMP3遺伝子部分は相同的組み換えにより欠失されため、内因性RAMP1又はRAMP3遺伝子の欠失部分の大きさについても考慮される。内因性遺伝子のこの部分が1Kbより大きい長さの場合、組み換え効率を高めるためには1kbより長い相同域を持つ標的カセットが推奨される。相同的組み換えに効果的である配列の選択及び使用に関するその他指針は文献に記載されている(例えばDengとCapecchi、Mol.Cell.Biol.12:3365−3371、1992;Bollagら、Annu.Rev.Genet.23:199−225、1989;及びWaldmanとLiskay、Mol.Cell.Biol.8:5350−5357、1988)。
【0030】
本発明のRAMP1又はRAMP3遺伝子ターゲティングベクターの構築には、pBluescript−関連プラスミド(例えばBluescript KS+11)、pQE70、pQE60、pQE−9、pBS、pD10、ファージスクリプト、phiX174、pBK Phagemid、pNH8A、pNH16a、pNH18Z、pNH46A、ptrc99a、pKK223−3、pKK233−3、pDR540及びpRIT5 PWLNEO、pSV2CAT、pXT1、pSG、pBR325、pKH47、pBR328、pHC79、ファージCharon28、pKB11、pKSV−10,pK19関連プラスミド、pUCプラスミド及びpGEMシリーズのプラスミドを含む広範囲のクローニングベクターをベクター主骨格として使用できるだろう。これらベクターは各種供給元から入手できる(例えばべーリンガーマンハイムイオケミカルス(Boehringer Mannheim Biochemicals)、インディアナポリス(Indianapolis)、インディアナ(IN);キアゲン(Qiagen)、バレンシア(Valencia)カリフォルニア(CA);ストラタジーン(Stratagene)、ラジョラ(La Jolla)、カリフォルニア(CA);プロメガ(Promega)、マジソン(Madison)、ウイスコンシン(WI);及びニューイングランドバイオラブス(New England Biolabs)、ベヴァリー(Baverly)、マサチューセッツ(MA))。しかしその他ベクター、例えばプラスミド、ウイルス又はその一部も、それらが所望宿主内にて複製可能であり、そして生存可能である限り利用できるだろう。ベクターはまたそのゲノムが変更される宿主に於いてそれを複製可能にする配列も含むだろう。この様なベクターの使用は、組み換えが起こる間の相互作用期間を延長でき、標的化の効率を高めることができる(Molecular Biology、編集、Ausubelら、Unit9、16、図9.16.1参照)。
【0031】
本発明のターゲティングベクターの調整に使用される具体的な宿主は重要ではない。例にはE.coli K12RR1(Bolivarら、Gene 2:95,1977)、E.coli K12HB101(ATCC番号33694)、E.coliMM21(ATCC番号336780)、E.coliDH1(ATCC番号33849)、E.coli株DH5α及びE.coliSTBL2が含まれる。あるいはS.cerevisiae又はB.subtilisの様な宿主も利用できる。上記宿主は市販されている(例えばストラタジーン、ラジョラ、カリフォルニア;及びライフテクノロジーズ(Life Technologies)、ロックビル(Rockville)、メリーランド(MD))。
【0032】
ターゲティングベクターを作成するために、RAMP1又はRAMP3遺伝子標的化構築体が上記ベクター主骨格内に加えられる。発明のRAMP遺伝子標的化構築体は少なくとも1個のRAMP遺伝子相同領域を有する。遺伝子相同領域を作成するため、RAMP1又はRAMP3遺伝子配列はポリメラーゼチェインリアクション(PCR)プライマーを生ずるための基礎として使用される。これらプライマーは、高忠実性PCR増幅によるRAMPゲノム又はcDNA配列内所望領域の増幅に使用される(Mattilaら、Nucleic AcidsRes.19:4967、1991;EckertとKunkel 1:17、1991;及び米国特許第4、683、202号)。ゲノム配列はクローンライブラリー又はゲノムDNA又はcDNAの標本から、好ましくはRAMP遺伝子分断に関し標的とされる動物種より得られる。ヒト及びマウスRAMP1に関するコーディング配列はGenBank登録番号AJ001014及びBAA76617号にそれぞれ開示されている;ヒト及びマウスRAMP3のコーディング配列はそれぞれジーンバンク登録番号AJ001016及びAAD35020に開示されている。
【0033】
好ましくは、発明の標的化構築体はポジティブマーカー蛋白質をコードする外来性ヌクレオチド配列も含む。ベクター組み込み後のポジティブマーカーの安定発現は、細胞生存性を犠牲にすることなく細胞に特定可能な特性を付与する。従って、交換ベクター例ではマーカー遺伝子は2カ所ある連結相同域の間に配置されているため、二重交叉の結果それはRAMP1またはRAMP3遺伝子内に組み込まれる。ポジティブマーカー蛋白質は選択可能な蛋白質;細胞内での蛋白質の安定発現が選択可能な表現形上の特性;即ち、そうでない場合には致死的である条件の下で細胞の生存を高める特性を付与する蛋白質であることが好ましい。即ち選択条件に曝すことで、ポジティブマーカーをコードしているベクター配列を安定して発現している細胞を、生存性に基づきベクター配列を上手く組み込めなかったその他細胞から分離することができる。ポジティブ選択可能マーカー蛋白質の例(及びそれらの選択の作用物質)にはNeo(G418又はカナマイシンキナーゼ)、Hyg(ヒグロマイシン)、HisD(ヒスチジノール)、Gpt(キサンチン)、Ble(ブレオマイシン)及びHprt(ヒポキサンチン)(例えばCapecchiとThomas、米国特許第5、464、764号、及びCapecchi、Science 244:1288−92,1989参照)が含まれる。選択可能マーカーの代替として使用できるであろうその他ポジティブマーカーには、β−ガラクトシダーゼ、ホタルルシフェラーゼ、又はグリーン蛍光蛋白質(例えばCurrent Protocols in Cytometry、Unit9.5、及びCurrent Protocols inMolecular Biology,Unit9.6、John Wiley & Sons、New York、NY、2000参照)が含まれる。
【0034】
上記ポジティブ選択段階はRAMP1又はRAMP3遺伝子座での標的化相同的組み換えにより組み込まれたベクターを有する細胞と、いずれかの染色体位置内にベクター配列を無作為、非相同的に組み込んだ細胞と区別しない。従って、相同的組み換えに関する交換ベクターを使用した場合には、ネガティブ選択マーカー蛋白質をコードしているヌクレオチド配列を含めることも好ましい。ネガティブ選択可能マーカーの発現は、特定の作用物質に細胞が曝されたときに細胞の生存性を失わせるマーカーを細胞に発現させる(例えばマーカー蛋白質が特定の選択可能条件下には細胞に対し致死的となる)。ネガティブ選択可能マーカー(及び致死性のそれら作用物質)の例には単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(ガンシクロビル又は1、2−デオキシ−2−フルオロ−α−d−アラビノフラニンシル−5−インドウラシル)、Hprt(6−チオグアニン又は6−チオキサンチン)及びジフテリア毒素、リシン毒素、又はシトシンジアミナーゼ(5−フルオロシトシン)が含まれる。
【0035】
ネガティブ選択可能マーカーをコードしているヌクレオチド配列は交換ベクターの2カ所ある相同域の外側に配置される。ここに位置せしめることで、細胞は、組み込みが無作為、非相同的組み換えにより起こった場合にのみネガティブ選択可能マーカーを組み込み、そして安定に発現する;RAMP1又はRAMP3遺伝子と標的化構築体内にある2カ所の相同領域間に相同的組み換えが起こると、組み込みからネガティブ選択可能マーカーが排除される。即ち、ネガティブ条件にすることで、無作為、非相同的組み換えによりターゲティングベクターを取り込んでいた細胞は生存性を失う。
【0036】
ポジティブ及びネガティブ選択可能マーカーの組み合わせは、一連のポジティブ及びネガティブ選択段階が相同的組み換えによるベクター組み込みを行った細胞、即ち分断型RAMP1又はRAMP3遺伝子を持つ可能性のある細胞のみを選択する様に工夫できることから、発明の遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物及び動物細胞の作成に関する好適な選択様式である。ポジティブ−ネガティブ選択様式、選択マーカー、及び標的化構築体のその他の例は、例えば米国特許第5、464、764号、WO94/06908号、及びValanciusとSmithies、Mol.Cell.Biol.11:1402,1991に記載されている。
【0037】
マーカー蛋白質に関してベクター組み込みにより安定して発現させるためには、組み込みによりマーカーコーディング配列が内因性RAMP1又はRAMP3遺伝子プロモーターと動作可能に連結される様にターゲティングベクターは設計されるだろう。次に通常はRAMP1又はRAMP3遺伝子を発現させる細胞内の内因性遺伝子プロモーターによりマーカーの発現が起こる。この後者の様式は、典型的にはRAMP1又はRAMP3遺伝子を発現しない細胞に於いてマーカー発現を可能にするという利点を有している(SmithとBerg、ColdSpring Harbor Symp.Quant.Biol.49:171、1984;SedivyとSharp、Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)86:227:1989;ThomasとCapecchi、Cell 51:503,1987)。
【0038】
マーカー遺伝子発現の駆動に使用可能な外因性プロモーターは細胞特異的又は段階特異的プロモーター、構成的プロモーター及び誘導可能又は制御可能プロモーターが含まれる。これらプロモーターの例には単純ヘルペスキナーゼプロモーター、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター/エンハンサー、SV40プロモーター、PGKプロモーター、PMC1−neo、メタロチオネインプロモーター、アデノウイルス後期プロモーター、ワクシニアウイルス7.5kプロモーター、トリベータグロビンプロモーター、ヒストンプロモーター(例えばマウスヒストンH3−614)、ベータアクチンプロモーター、ニューロン特異的エノラーゼ、筋肉アクチンプロモーター、及びカリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーター(一般的には、Sambrookら、Molecular Cloning,I−III巻、Cold Spring Harbor Laboratory Press、Cold Spring Harbor、NY、1989及びCurrent Protocols in MolecularBiology、John Wiley & Sons、New York,NY、2000;Stratagene、La Jolla,CA参照)。
【0039】
細胞が標的遺伝子座内にベクター配列を組み込んでいるか確認するために、所望ベクターの組み込みに関し特異的であるプライマー又はゲノムプローブをPCR又はサザンブロット分析と組み合わせて使用することで、RAMP1又はRAMP3遺伝子座内への所望ウイルスの組み込みの有無を特定できる(Erlichら、Science 252:1643−51,1991;ZimmerとGruss、Nature 338:150、1989;Mouellicら、Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)87:4712、1990;及びSheselyら、Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)88:4294、1991)。
【0040】
2.ジーンターゲティング
外来核酸配列をRAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子座に挿入し、遺伝子を分断することに利用可能な別の方法はジーンターゲティングである。この方法は、エクソンをmRNAにスプライシングし無作為的に遺伝子内に遺伝子トラップベクターコーディング配列を挿入するという、全ての哺乳動物細胞内に存在する細胞機構を利用する。挿入されると遺伝子トラップベクターは、トラップされたRAMP遺伝子を分断する突然変異を作り出す。相同的組換えに対し、この突然変異に関するシステムは、非常に無作為的に突然変異を作り出す。即ち、分断RAMP遺伝子を含む遺伝的に変更された細胞を得るためには、各種遺伝子内に無作為に突然変異を含む細胞の集団よりこの特別な突然変異を含む細胞を特定して選別する必要がある。
【0041】
遺伝子トラッピングシステム及びベクターは、ネズミ細胞又はその他のタイプの細胞の遺伝的な変更への使用に関し既述されている(例えばAllenら、Nature 333:825−55、1988;Bellenら、Genes Dev。3:1288−1300、1989;Bierら、Genes Dev。3:1273−1287、1989; Bonnerotら、J.Virol。66:4982−91、1992;Brennerら、Proc.Nat.Acad.Sci.USA 86;5517−21、1989;Changら、Virology 193:737−47、1993;FriedrichとSoriano、Methods Enzymol.225:681−701。1993;FriedrichとSoniano、Genes Dev.5:1513−23、1991;Goff、Methods Enzymol.152:469−81、1987;Gossierら、Science 244:463−65、1989;Hope、Develop.113:399−408、1991;Kerrら、Cold Spring Harb.Symp.Quant。Biol.2:767−776、1989;Reddyら、J.Virol.65:1507−1515、1991;Reddyら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.89:6721−25、1992;Sharnesら、Genes Dev.6:903−918、1992;von MelchnerとRuley、Virol.63:3227−3233、1989;及びYoshidaら、Transgen.Res.4:277−87、1995参照)。 プロモータートラップ、又は5’、ベクターは、5’から3’の方向に、スプライスアクセプター配列、それに続き典型的には翻訳開始コドン及びオープンリーディングフレームにより特徴付けられるエクソン、及び/又は内部リボソーム開始部位を含む。一般には、これらプロモータートラップベクターはプロモーターまたは作動可能に連結されたスプライスドナー配列を含まない。結果として宿主細胞の細胞ゲノム内に組み込まれることでプロモータートラップベクター配列が上流遺伝子の正常スプライシングを中断し、終末エクソンとして機能する。ベクターコーディング配列の発現は、ベクターが分断遺伝子イントロン内に適当な読みとり枠として組み込まれたかに依存している。この様な例では、細胞スプライシング機構はベクターコーディング配列の上流にあるトラップ遺伝子からエクソンをスプライシングする(Zambrowiczら、WO99/50426)。
【0042】
上記プロモータートラップベクターに類似の効果を生ずる別手段は、プロモータートラップベクターのスプライスアクセプターと翻訳開始コドン又はポリアデニレーション配列との間の領域内に存在するか、あるいは存在する様に加工されたストップコドンのネステッドセットを取り込むベクターである。コーディング配列は独立したリボソーム浸入部位(IRES)を含む様に加工することができ、その結果コーディング配列は宿主細胞ゲノム内の組み込み位置に大きく依存する形で発現される。典型的にはIRESはストップコドンのネステッドセットと組合せて使用されるが、絶対ではない。
【0043】
遺伝子トラッピングの別の様式は3’遺伝子トラップベクターを使用する。このタイプのベクターは、動作可能な組合せとして接続したコーディング配列の発現を伝達するプロモーター領域、コーディング配列及びコーディング配列エクソンの3’末端を規定するスプライスドナー配列を含む。宿主細胞ゲノム内への組み込み後、ベクタープロモーターにより発現された転写体は、組み込まれた遺伝子トラップベクター配列の下流に位置するトラップされた遺伝子よりスプライスアクセプター配列にスプライシングされる。即ち、ベクターの組み込みにより、3’遺伝子トラップカセットのコーディング配列及び終末エクソンとそのポリアデニレーションシグナルを含む下流の細胞性エクソンを含む融合転写体の発現をもたらす。この様なベクターが遺伝子に組み込まれると、細胞のスプライシング機構がトラップされた遺伝子の3’エクソンの上流にあるベクターコーディング配列をスプライシングする。この様なベクターの利点の一つは、3’遺伝子トラップベクターの発現が遺伝子トラップカセット内にあるプロモーターにより駆動され、宿主細胞内で正常に発現される遺伝子内への組み込みが必要ないことである(Zambrowiczら、WO99/50426)。3’遺伝子トラップベクター内に組み込まれるであろう転写プロモーター及びエンハンサーの例には、ターゲティングベクターに関する上記の例が含まれる。
【0044】
プロモーター又は3’遺伝子トラップベクターの構造成分として使用するウイルスベクター主骨格は、標的細胞のゲノム内に挿入可能な広範囲のベクターから選択できるだろう。好適主骨格ベクターには単純ヘルペスウイルスベクター、アデノウイルスベクター、アデノ関連ウイルスベクター、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクター、仮性狂犬病ウイルスベクター、アルファ−ヘルペスウイルスベクター等が含まれるが、これらに限定されない。ウイルスベクターの概要、特に非複製細胞を変更する好適ウイルスベクター及びこれらベクターの外因性ポリヌクレオチド配列と結びつけた使用方法は、Viral Vectors:Gene Therapy and Neuroscience Applications、編集 Caplitt及びLoewy、Academic Press、San Diego、1995に見いだすことができる。
【0045】
好ましくは、レトロウイルスベクターが遺伝子トラッピングに使用される。これらベクターは米国特許第5、449、614号に記載の様なレトロウイルスパッケージング細胞株と共に使用することができる。ネズミ以外の哺乳動物の細胞を遺伝的変更に関する標的細胞として使用する場合には、両栄養性又は向汎性パッケージング細胞株を使い好適ベクターをパッケージングすることができる(Oryら、Proc.Natl.Acad.Sci.、USA 93:11400−11406、1996)。ここに記載の遺伝子トラップベクターの作製に適合できる代表的レトロウイルスベクターは例えば米国特許第5、521、076号に記載されている。
【0046】
遺伝子トラッピングベクターは相同的組み換えに使用されるターゲティングベクターに関して上記論じたポジティブマーカー遺伝子の1またはそれ以上を含んでもよい。ターゲティングベクターでの使用同様、これらポジティブマーカーは遺伝子トラッピングベクター内に使用され、細胞ゲノム内にベクターを組み込んだ細胞を特定し、選別する。マーカー遺伝子をIRESを含む様にに加工し、ベクターが標的細胞ゲノム内に組み込まれている位置に殆ど無関係な形でマーカーが発現される様にしてもよい。
【0047】
遺伝子トラップベクターが完全に無作為な形で感染宿主細胞ゲノム内に組み込まれた場合には、無作為にベクターが組み込まれた細胞集団から分断型RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子を有する遺伝的に変更された細胞を識別しなければならない。好ましくは、細胞集団中の遺伝的変更は十分な無作為性と頻度を有し、その結果集団が細胞ゲノムに見いだされる実質全ての遺伝子について突然変異を表し、それにより所望する分断型RAMP遺伝子を持つ細胞が集団から識別されることを可能にする(Zambrowiczら、WO99/50426;Sandsら、WO98/14614参照)。
【0048】
分断型RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子を含む個々の突然変異細胞株は、例えば遺伝子配列内の突然変異を同定する逆転写及びPCRを使用し突然変異誘導細胞集団中に識別される。この工程はクローンをプールすることで能率化できる。例えば、分断型RAMP遺伝子を含む個々のクローンを見いだすために、遺伝子トラップベクター内に固定された1プライマーとRAMP遺伝子配列内に位置するもう一方のプライマーを使用しRT−PCRが行われる。RT−PCR結果が陽性であることは、ベクター配列がRAMP遺伝子転写体内にコードされていること、即ちRAMP遺伝子が遺伝子トラップの組み込みにより分断されたことを示す(例えばSandsら、WO98/14614参照)。
【0049】
時間的、空間的、及び誘導性RAMP遺伝子分断
本発明のある実施態様では、内因性RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子の機能的分断は、特定の発生段階又は細胞周期段階(時間的分断)、又は特異的な細胞型(空間的分断)にて生ずる。別の実施態様では、遺伝子分断は誘導性である。特定の発生段階、特異的な組織又は細胞型、又は特定の環境条件下にRAMP遺伝子を活性化する、又は不活性化するためにCre−Loxシステムを使用してもよいだろう。一般にCre−Lox技術の利用方法はTorresとKuhn、Laboratory Protocols for Conditional Gene Targeting、Oxford University Press、1997に記載の如くに実施される。FLP−FRTシステムを利用し、Cre−Loxシステムに関する記載に類似した方法を利用することもできる。FLP−FRTシステム、及び相同的組み換え又はウイルス挿入による条件付きの遺伝子分断に関するリコンビナーゼ切り出しシステムの利用に関するその他指針は文献に提供されている(例えば米国特許第5、626、159号、米国特許第5、527、695号、米国特許第5、434、066号、Gaitanaris、WO98/29533号、Orbanら、Proc.Nat.Acad.Sci.USA 89:6861−65、1992;O’Gormanら、Science 251:1351−55、1991;Sauerら、Nucleic Acids Research 17:147−61、1989;Barinaga、Science 265:26−28、1994;及びAkagiら、Nucleic Acids Res.25:1760−73、1997)。1より多くのリコンビナーゼシステムを使用し、動物又は細胞を遺伝的に変更することができる。
【0050】
時間的、空間的、又は誘導性の様式にて所望RAMP遺伝子を分断するために相同的組み換えを利用し、Cre−Loxシステムの様なリコンビナーゼシステムを使用する場合には、RAMP遺伝子コーディング領域RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子コーディング域の一部は、LoxP部位側方に並ぶRAMP遺伝子コーディング域を含む標的構築体により置き換えられる。この遺伝的変更を持つ非ヒト哺乳動物及び動物細胞は、機能性loxP−並列RAMP遺伝子を含む。RAMP遺伝子分断の時間的、空間的又は誘導性側面は、追加のトランス遺伝子、Creリコンビナーゼトランス遺伝子の発現パターンにより引き起こされ、それらはそれぞれ所望の空間的制御、時間的制御又は誘導性プロモーターの制御の下に非ヒト哺乳動物又は動物細胞中に発現される。Creリコンビナーゼは組み換えに関しloxP部位を標的とする。従って、Cre発現が活性化されるとされると、LoxP部位は組み換えを起こしサンドイッチされたRAMP遺伝子コーディング配列を切り出し、結果としてRAMP遺伝子の機能的分断が起こる(Rajewskiら、J.Clin.Invest.98:600−03、1996;St−Ongeら、Nucleic Acids Res.24:3875−77、1996;Agahら、J.Clin.Invest.100:169−79、1997;、Brocardら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA94:14559−63、1997;Feilら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA93:10887−90、1996;及びKuhnら、Science269:1427−29,1995)。
【0051】
Creリコンビナーゼトランス遺伝子及びloxP−並列RAMP遺伝子を両方含む細胞は、標準的トランスジェニック技術によるか、又は遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物例では、一方の親がloxP並列RAMP遺伝子を含み、もう一方の親が所望プロモーター制御下にCreリコンビナーゼトランス遺伝子を含むものである遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物を交配させることで作成することができる。リコンビナーゼ系及びRAMP遺伝子の条件的分断に有用な特異的プロモーターに関する更なる指針は、例えばSauer、Meth.Enz.225:890−900、1993、Guら、Science 265:103−06、1994、Arakiら、J.Biochem.122:977−82、1997、Dymecki、Proc.Natl.Acad.Sci.93:6191−96、及びMeyersら、Nature Genetics 18:136−41、1998に見いだされる。
【0052】
RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子の誘導性分断は、テトラサイクリン反応性バイナリーシステム(GossenとBujard、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:5547−51、1992)を使用することで達成することもできる。本システムは細胞を遺伝的に変更し、内因性RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子制御要素内にTetプロモーター及びテトラサイクリン制御可能レプレッサー(TetR)を発現しているトランス遺伝子を導入することを含む。この様な細胞ではテトラサイクリンの投与によりTetRが活性化され、次にこれがRAMP遺伝子発現を抑制し、その結果RAMP遺伝子が分断される(St−Ongeら、Nucleic Acids Res.24:3875−77、1996、米国特許第5、922、927号)。
【0053】
RAMP遺伝子の時間的、空間的及び誘導性分断はまた、例えばGaitanarisら、WO98/29533に記載の様に、遺伝的変更方法として遺伝子トラッピングを利用しても可能である。
【0054】
遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物及び動物細胞
遺伝的変更に関する上記方法を利用し、実質的に動物由来のいずれの体細胞又は幹細胞でもRAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子を分断することができる。発明の遺伝的に変更された動物細胞にはヒト細胞を含む哺乳動物細胞、及びトリ細胞が含まれるが、これに限定されない。これら細胞は、培養適合、腫瘍形成性、又は形質転換細胞株の様な遺伝的に加工された何れかの動物細胞株であるか、又はそれらはRAMP遺伝子に対し所望の遺伝的変更を有している遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物から単離されるだろう。
【0055】
細胞はRAMP遺伝子分断に関しヘテロ接合性(+/−)であるか、又はホモ接合性(−/−)である。RAMP遺伝子分断に関しホモ接合性である細胞を得るためには、両対立遺伝子の直接的な連続標的化が実施できる。この工程は、ポジティブ選択可能マーカーを反復することで容易になる。この様式によれば、ポジティブ選択可能マーカーをコードするヌクレオチド配列は、Cre−LoxP系を利用し1個のRAMP1、RAMP2又はRAMP3対立遺伝子を分断した後取り除かれる。従って、第2の各RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子対立遺伝子座を分断を目的とした2回目の操作にも同一ベクターを使用することができる(AbuinとBradley、Mol.Cell.Biol。16:1851−56、1966;Sedivyら、T.I.G.15:88−90、1999;Cruzら、Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)88:7170−74、1991;Mortensenら、Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)88:7036−40、1991;te Rieleら、Nature(London)348:649−651、1990)。 RAMP遺伝子分断に関しホモ接合性であるES細胞を得るための別の方策は、RAMP分断に関しヘテロ接合性である細胞集団からの細胞ホモ接合体化である。方法は、選択可能な薬剤耐性マーカーを発現しているヘテロ接合体標的クローンを非常に高濃度の薬剤に対し選択する方法を利用する;この選択では薬剤耐性マーカーをコードする配列を2コピー発現する細胞、即ちRAMP遺伝子分断に関するホモ接合体(Mortensenら、Mol.Cell.Biol.12:2391−95、1992)に有利である。更にRAMP1又はRAMP3遺伝子分断に関しホモ接合体である遺伝的に変更された動物細胞は、RAMP1+/−又はRAMP3+/−ヘテロ接合体を下記詳細に記すように交配することで作られる、遺伝的に変更されたRAMP1−/−又はRAMP3+/−非ヒト哺乳動物から得ることができる。
【0056】
所望細胞又は細胞株の遺伝的変更に続いて、当分野既知である標準的PCRによるPCR分析又はサザンブロティング法により変更部位としてRAMP1,RAMP2又はRAMP3遺伝子座を確認することができる(例えば米国特許第4、683、202号;及びErlichら、Science 252:1643、1991参照)。遺伝的変更が所望RAMP遺伝子を分断する更なる証明は、RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子mRANレベル及び/又はポリペプチドレベルが正常時にはRMAP遺伝子を発現している細胞において低下することでも証明される。RAMP遺伝子mRNAレベルの測定は逆転写トランスクリプターゼを利用したPCR(RT−PCR)、ノーザンブロット分析、又はインサイチューハイブリダイゼーションによって得られるだろう。細胞が産生したRAMPポリペプチドレベルの定量化は、例えば当分野既知の標準的免疫アッセイ法により実施できる。この様な免疫アッセイにはラジオ免疫アッセイ、ELISA(酵素結合免疫吸着アッセイ)、”サンドイッチ”免疫アッセイ、免疫ラジオメトリックアッセイ、ゲル拡散沈殿反応、免疫拡散アッセイ、インサイチュー免疫アッセイ(例えば金コロイド、酵素又は放射性同位元素標識体を利用した)、ウエスタンブロット、沈降反応、免疫蛍光アッセイ、プロテインAアッセイ、免疫電気泳動アッセイの様な技術を利用した競合的、及び非競合的アッセイ系を含むが、これらに限定されない。
【0057】
好ましい遺伝的に変更された動物細胞はES細胞及びES様細胞である。これら細胞はマウス(Evansら、Nature129:154−156、1981;Martin、Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,78:7634−7638、1981)、ブタ及びヒツジ(Notanianniら、J.Reprod.Fert.Suppl.,43:255−260、1991;Campbellら、Nature 380:64−68、1996)及びヒトを含む霊長類(Thomsonら、米国特許第5、843、780、Thomsonら、Science282:1145−1147、1995;及びThomsonら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA92:7844−7848、1995)の様な多様な動物種の着床前胚及び胚盤胞に由来する。
【0058】
これらのタイプの細胞は多分化性である。即ち、適当な条件の下でそれらは3種類全ての胚葉;外胚葉、中胚葉及び内胚葉に由来する広い範囲のタイプの細胞に分化する。培養条件によりES細胞のサンプルは幹細胞として限定的に培養することができ、単一サンプル内に広範囲の様々なタイプの細胞に分化させること、又はマクロファージ様細胞、肝細胞、膵臓β細胞、神経細胞、心筋細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、平滑筋細胞、内皮細胞、骨格筋細胞、ケラチノ細胞及び好酸球、マスト細胞、赤血球前駆細胞、又は巨核細胞の様な造血細胞といった特定の型の細胞に分化させることができる。定方向分化は、例えばKellerら、Curr.Opin.Cell Biol.7:862−69、1995、Liら、Curr.Biol.8:971、1998、Klugら、J.Clin.Invest.98:216−24、1996、Lieschkeら、Exp.Hematol.23:328−34,1995、Yamaneら、Blood 90:3516−23、1997及びHirashimaら、Blood 93:1253−63、1999に更に記載されている様に、特異的増殖因子又はマトリックス成分を培養条件に含めることで達成される。
【0059】
遺伝的に変更されたマウスES細胞は遺伝的に変更されたマウスの作成に利用されるだろう。胚性幹細胞は公開手順に従い操作される(Robertson、1987、Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells:A Practical Approach、編集E.J.Robertson、Oxford:IRL Press、pp.71−112、1987;Zjilstraら、Nature 342:435−438、1989;及びSchwartzbergら、Science 246:799−803、1989)。使用される具体的な胚性幹細胞株は重要ではない;例示のマウスES細胞株にはAB−1(McMahon及びBradley、Cell62:1073−85、1990)、E14(Hooperら、Nature326:292−95、1987)、D3(Doetschmanら、J.Embryol.Exp.Morph.87:27−45,1985)、CCE(Robertsonら、Nature323:445−48、1986)、RW4(Genome Systems、St.Louis、MO)及びDBA/1lacJ(Roachら、Exp.Cell Res.221:520−25、1995)。
【0060】
ES細胞はRAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子の所望される機能的分断を含むことを確認した後、これらES細胞は当分野既知の方法に従いキメラマウスを作成するために(Capecchi、Trends Genet.5:70,1989)好適胚盤胞宿主に注入される。本発明に使用される具体的マウス胚盤胞は重要ではない。この様な胚盤胞の例には、C57BL/6マウス、C57BL/6アルビノマウス、Swiss非近交系マウス、CFLPマウス、及びMFIマウス由来の胚盤胞が含まれる。あるいは、ES細胞は凝集ウエル中にて4倍体胚間に挟まれるだろう(Nagyら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA90:8424−8428、1993)。
【0061】
次に遺伝的に変更されたES細胞を含む胚盤胞は偽妊娠したメスマウスに移植され、子宮内にて発生させられる(Hoganら、Manipulating the Mouse Embryo:A Laboratory Manual、Cold Spring Harbor Laboratory、1988;及びTetratocarcinomas and Embryonic Stem Cells:A Pratical Approach、E.J.Robertson、編集、IRL Press、Washington、D.C.,1987)。養母マウスより生まれた子孫をスクリーニングにかけ、RAMP1mRAMP2又はRAMP3遺伝子分断に関しキメラである子孫を同定する。この様な子孫は遺伝的に変更されたドナーES細胞に由来する細胞、及び元の胚盤胞に由来するその他の細胞を含む。子孫はまずモザイクコート色についてスクリーニングされ、ドナーES細胞に由来する細胞と胚盤胞由来の細胞とを区別するためにコート色の選択が行われる。あるいは子孫の尾組織から得たDNAを用いて遺伝的に変更された細胞を含むマウスを特定することもできる。
【0062】
RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子分断を生殖細胞系に含むキメラマウスの交配は、全ての生殖細胞及び体細胞中にそれぞれRAMP1又はRAMP3遺伝子分断を持つ子孫を生ずる。RAMP1又はRAMP3遺伝子分断に関しヘテロ接合性であるマウス同士を次に交配してホモ接合体を生ずることができる(例えば米国特許第5、557、032号及び米国特許第5、532、158号を参照)。
【0063】
遺伝的変更を1細胞から動物全体に移すための上記ES細胞技術の代替法は核移植である。この方法はマウスの作製に限定されない;それはその他の遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物、例えばヒツジ(McCreathら、Nature29:1066−69、2000;Campbellら、Nature 389:64−66、1996;及びSchniekeら、Science278:2130−33、1997)及び子ウシ(Cibelliら、Science 280:1256−58、1998)。簡単に述べると、核ドナとして体細胞(例えば繊維芽細胞)又は多分可性幹細胞(例えばES様細胞)が選択され、そしてRAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子の機能的分断を含む様に遺伝的に変更される。DNAベクターを体細胞に挿入し所望RAMP遺伝子に突然変異を誘導する場合、ベクターのRAMP遺伝子内への組み込みの結果マーカーの発現が分断RAMP遺伝子のプロモーターの制御下に起こる様に、ベクター内に無プロモーターマーカーを使用することが好ましい(Sedivy及びDutriaux、T.I.G.15:88−90、1999;McCreathら、Nature 29:1066−69、2000)。次に適当なRAMP遺伝子分断を有するドナー細胞に由来する核を、脱核された受精卵細胞又は単為生殖卵細胞に移す(Campbellら、Nature 380:64、1996;Wilmutら、Nature 385:810、1997)。胚は再構築され、培養され、桑実胚/胞胚段階まで発生させられ、そして子宮内で正期発生させるために養母内に移される。
【0064】
本発明はまた遺伝的に変更された、非ヒト哺乳動物及び遺伝的に変更された動物細胞の子孫を包含する。子孫はRAMP遺伝子を分断する遺伝的変更に関しヘテロ接合性又はホモ接合性であるが、それらはここに記した元のRAMP遺伝子に生じた分断以外の、継代中にその他遺伝子座に起こったであろう突然変位又は環境からの影響について親の非ヒト哺乳動物及び動物細胞と遺伝的に同一ではないだろう。
【0065】
”ヒト化”非ヒト哺乳動物及び動物細胞
発明の、分断された内因性RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子を含む、遺伝的に変更された非ヒト哺乳動物及び動物細胞(非ヒト)は、更に対応するヒトRAMP1、RAMP2又はRAMP3配列(以後”ヒト化”と称する)を発現する様に変更することができる。ヒトRMAP1、RAMP2及びRAMP3遺伝子コーディング配列は例えばGenBank登録番号AJ001014、AJ001015、及びAJ001016にそれぞれ開示されている。
【0066】
細胞をヒト化する好適方法には、相同的組み換えにより内因性RAMP配列を対応するヒトRAMP配列をコードしている核酸配列で置き換える方法が含まれる。ターゲティングベクターは5’及び3’相同部分及びポジティブ/ネガティブ選択の図式に関しては、ノックアウトベクターとして従来使用されているものに類似している。しかしベクターは同時に組み換え後には内因性配列をヒトコーディング配列に置換するか、又は内因性配列をヒトRAMP配列がコードする様に変更する塩基対交換、エクソン置換、又はコドン置換を起こす配列も含んでいる。一度相同的組み換えが特定されると、Cre又はFlp伝達部位特異的組み換え(Dymecki、Proc.Natl.Acad.Sci.93:6191−96,1996)によって選択ベース配列(例えばNeo)を切り出すことができる。
【0067】
対応する内因性配列をヒトRAMP1、RAMP2又はRAMP3配列で置き換える場合、これら変化が内因性翻訳開始部位の下流に直接導入されることが好ましい。この位置取りは、RMAP遺伝子の内因性の時間的及び空間的発現パターンを保存する。ヒト配列は適当なプロセッシングに適した3’末端に結合されたポリAテールを持つ完全長ヒトcDNA配列又は全ゲノム配列でなければならない(Shiaoら、Transgenic Res。8:295−302、1999)。細胞及び非ヒト哺乳動物を遺伝的に変更し、内因性遺伝子の発現をそのヒト相対物に置き換えるこれら方法に関する更なる指針は、例えばSullivanら、J.Biol.Chem。272:17972−80,1997,Peaumeら、J.Biol.Chem。271:23380−88、1996及びScottら、米国特許第5、777、194号に見いだされる。
【0068】
この様な”ヒト化”生物を作製する別の方法は、内因性遺伝子の分断とそれに続くノックアウト胚への前核マイクロインジェクションによるヒト配列をコードするトランス遺伝子の導入を含む2段階工程である。
【0069】
【実施例】
実施例1:以下の遺伝子型の遺伝的に変更されたマウスの作製;RAMP1+/−、RAMP1−/−、RAMP2+/−、RAMP3+/−及びRAMP3−/−
RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子内に標的化された分断を持つ遺伝的に変更されたマウスES細胞及びマウスは、相同的組み換えを利用し作られた(デルタジーン(DeltaGen)、メンローパーク(Menlo Park)、カリフォルニア(CA))。
【0070】
RAMP1標的分断に関しては、図1(配列番号1)に示す部分的RAMP1配列を用いて標的構築体を設計した。欠失及びLacZ−Neoとの置換の標的となるエクソン配列は二重下線の付いた配列として示されている。図2の如く配列番号2及び3の2カ所の相同部位(それぞれ10ヌクレオチド長)及びIRES LacZ−Neo配列を含む標的構築体が作られた。
【0071】
RAMP2標的分断に関しては、図3に示す様に配列番号7と8の2カ所の相同部位、及びIRES−LacZ Neo配列を含む構築体が作られた。
RAMP3標的分断に関しては、図4(配列番号4)に示す様に部分的RAMP−3配列を用いて標的構築体が設計された。相同的組み換えにより欠失され、LacZ−Neoにより置き換えられたエクソン及びイントロン配列は二重下線のついた配列として示されている。配列番号5及び6の2カ所の相同部位を含むRAMP3標的構築体の概略図は図5に例示されている。
【0072】
標的構築体に使用したNeo配列はpGT−N28(ニューイングランドバイオラブス、ベヴァリー、マサチューセッツ)に由来し、Neoオープンリーディングフレームの555位置に特異的に導入されたネオマイシン耐性を増強するTからGへの塩基変化を含んだ。IRES−lacZ配列は、例えばDengら、Dev.Biol.212:307−22、1999に更に記載されている。
【0073】
RAMP1、RAMP2又はRAMP3標的構築体を含むDNAがエレクトロポレーションによりES R1細胞(Nagyら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:8424−28、1993)内に挿入された。ネオマイシン耐性であるES細胞はサザンブロットにより分析され、RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子の標的分断が確認された。図6A及び6Bに示す様に、ゲノムDNAのサザンブロット分析はRAMP1及びRAMP3遺伝子それぞれについて相同的組み換えが起ったことが確認された。
【0074】
次にそれぞれRAMP1、RAMP2及びRAMP3標的ES細胞を使い、細胞をc57BL/6胚盤胞内に注射すること(ハルラン(Harlan)、インディアナポリス(Indianapolis)、インディアナ(IN))及びCD1偽妊娠マウス(チャールズリバーラボラトリーズ、ウイルミントン、マサチューセッツ;及びCapecchiら、Trends Genet.5:70、1989、Hoganら、Manipulating the Mouse Embryo:A Laboratory Manual、Cold Spring Harbor Laboratory、1988;及びTeratocarcinomas and Embryonic Stem Cells:A Practical Approach、E.J.Robertson、編集、IRL Press、Washingon、D.C.,1987も参照せよ)に胚盤胞を移植することでRAMP1、RAMP2又はRAMP3標的分断に関してヘテロ接合性であるキメラマウスを作製した。次にこのキメラマウスをC57BL/6(チャールズリバーラボラトリーズ)マウスと交配させF1ヘテロ接合体を作製した。次にRAMP1とRAMP3ヘテロ接合体を交配させ、F2ホモ接合マウスを作製した。ヘテロ接合体及びホモ接合体内のRAMP1、RAMP2及びRAMP3遺伝子の機能的分断はPCR及びサザンブロット分析により確認された。
【0075】
RAMPsの機能及び治療実用性の特徴
RAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子を分断するための非ヒト哺乳動物又は動物細胞の一般的変更を利用することで、これら分断が生理学的に関連性のある効果又は表現形を生ずるか決定することができる。RAMP1又はRAMP3分断に関するホモ接合性である非ヒト哺乳動物では、RAMP1又はRAMP3活性の低下を伴う異常表現形はRAMPに関連した機能を特定し、これら機能に関連する病気又は状態を治療し、あるいは予防するためのRAMP1又はRAMP3標的治療の特定と開発に関する基礎を確立する。更に、RAMP1、RAMP2又はRAMP3の機能に関する研究に使用する細胞、組織又は表現形を決定することに関する指針が、例えばこれら蛋白質に関する発現パターン中に見い出される。
【0076】
更に、RAMP1−/−及びRAMP3−/−非ヒト哺乳動物及び動物細胞はまた、複数のRAMPが重複する機能を有する例で、あるRAMPがインビボにて優性な役割を果たすか否かを決定するのにも有用である。例えばRAMP1及びRAMP3は共にカルシトニン受容体に対するアミリン結合を伝達する。哺乳動物へのアミリン投与は血中グルコースの増加と筋肉によるグルコース取り込みの低下をもたらす。これらの効果が主にRAMP1又はRAMP3どちらの作用によるものか決定するために、アミリンを野生型、RAMP1−/−及びRAMP3−/−の非ヒト哺乳動物(例えばマウス又はラット)、あるいはこれら動物の筋肉標本に投与することができる。RAMP1−/−マウスが野生型マウスと同様のアミリン反応を示した場合、又はRAMP3−/−マウスが大きく異なる反応を示した場合には、インビボのアミリン反応は主にRAMP3受容体により伝達される。逆にRAMP3−/−マウスが野生型マウスに似たアミリン反応を示し、又はRAMP1−/−マウスが大きく傷害された反応を示す場合には、インビボのアミリン反応は主にRAMP1により伝達される。
【0077】
上記の方法はインビボでのアドレノモジュリンシグナル伝達が主にRAMP2又はRAMP3の活動を介して起こるか決定する場合にも応用できる。RAMP2及びRAMP3は共にCRLRと相互作用し、アドレノモジュリンシグナルを伝達する。アドレノモジュリンは血管拡張と血圧低下をもたらす。従ってこれら生理学的効果が主にRAMP2又はRAMP3の作用によるものかを決定するために、アドレノモジュリンをRAMP3−/−及び野生型非ヒト哺乳動物(例えばマウス又はラット)、あるいはこれら哺乳動物由来の血管片標本に投与することができる。RAMP3−/−マウスの反応が野生型マウスと同一である場合には、正常なシグナル伝達は主にRAMP2を開始行われる。しかしRAMP3−/−マウスのアドレノモジュリン反応が大きく傷害されいる場合には、アドレノモジュリンに対する生理学的反応ではRAMP3が重要な役割を果たしている。
【0078】
1.RAMP1、RAMP2及びRMAP3発現
ここに示すRAMP1、RAMP2及びRAMP3の発現パターンに関する我々の研究は、それぞれRAMP1+/−、RAMP2+/−及びRAMP3+/−ヘテロ接合性マウスでのレポーター遺伝子LacZの発現に基づいている。これらヘテロ接合性マウスでのLacZ発現が内因性のRAMP遺伝子プロモーターにより制御されている場合には、これらマウスに於けるLac発現は野生型マウスに於ける標的遺伝子の内因性発現パターンに対応する。
【0079】
野生型及びヘテロ接合性マウス(6−8週齢)の組織及び器官を凍結し、切片にし(10μm)、スライド上に乗せ2%ホルムアルデヒド/0.2%グルタールアルデヒドで1分間固定した。サンプルを1分間Tris緩衝液、pH8.0で洗浄し、フェリシアニド緩衝液(組織染色基本液、スペシャリティーメディア(Specialty Media)、ピッツバーグ(Phillipsburg)、ニュージャージー(NJ))を用い、メーカー(スペシャリティーメディア、ピッツバーグ、ニュージャージー)の推奨に従い希釈されたβ−ガラクトシダーゼ基質であるX−gal(5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリルベータ−D−ガラクトシダーゼ、ゴールドバイオテクノロジー(Gold Biotechnology)、セントルイス(St.Louis)、ミズリー(MO))を含む染色液に浸漬された。一晩、室温にインキュベーションした後、切片はリン酸緩衝化食塩水で濯がれ、カバーグラスがかけられ写真撮影された。切片は濡クリアーファーストレッド(シグマ−アルドリッチ(Sigma−Aldrich)、セントルイス(St.Louis)、ミズリー(MO))で二重染色された。野生型コントロールサンプルでの染色にて内因性のベータガラクトシダーゼ活性を示したことから、本発現研究からは次の組織が除かれた:小腸及び大腸、胃、精管及び副睾丸。
【0080】
実施例2:RAMP1発現
McLatchieら、Nature393:333−39、1998に記載されている如く、RAMP1は心臓、筋肉、膵臓、脳、子宮、膀胱、肝臓及び胃腸管に発現されている。今回の結果は更に脳、子宮及び肝臓でのRAMP1発現を詳細に描写すると同時にRAMP1を発現する追加の組織も特定している。
【0081】
LacZ発現は脳全体に観察されたが、特に大脳、線条体、及び皮質第2層で強く発現していた。その他の顕著な脳での発現には梨状皮質、第3脳室、海馬、第4脳室及び脳幹部が含まれた。LacZ発現はまた男性生殖道(例えば精巣の精子形成細胞及び間質細胞、並びに凝固腺を囲む筋肉層)、女性生殖道(例えば卵管(ファロピー管)の上皮細胞及び卵巣の濾胞細胞)、肝臓(中心静脈の筋肉層)、胆嚢上皮の繊維芽細胞及び皮膚上皮の繊維芽細胞にも示された。
【0082】
RAMP1発現パターン(実施例2及び/又はMcLatchieらの報告の如く)は、哺乳動物でのRAMP1活性の変更は疼痛及び認識増強(線条体及び大脳皮質でのRAMP1発現を介し)に影響すること;パーキンソン病、ハンチントン病及び振戦(脳の背側線条体でのRAMP1発現を介し)といった運動障害、精神病、耽溺症、強迫性障害、注意欠陥障害(腹側線条体でのRAMP1発現を介し)、精神病、鬱病及び不安(梨状皮質でのRAMP1発現を介し)の治療に;記憶障害及びアルツハイマー病(海馬でのRAMP1発現を介し)、受精及び生殖(男女生殖道でのRAMP1発現を介し)の改善に;及び以下の病気又は状態の進行又は発生、あるいは症状を治療し、又は予防することに利用できることを示している:皮膚疾患(皮膚でのRAMP1発現を介し)、肝細胞障害(中心肝静脈平滑筋層及び胆嚢に於けるRAMP1発現を介し)、筋肉代謝及び/又は糖代謝の障害(膵臓及び骨格筋でのRAMP1発現を介し)、心臓血管障害及び/又は高血圧(心臓でのRAMP1発現を介し)。
【0083】
実施例3:RAMP2発現
RAMP2発現は精巣の精子形成細胞に示され、RAMP2活性の変更が男性不妊の変更に有用であることが示唆された。
【0084】
実施例4:RMAP3発現
LacZ発現は尾状核(線条体)及び大脳の側部背部視床部に示され、男性生殖道の凝固腺の上皮細胞には拡散性に示された。
【0085】
脳の尾状核に於けるRAMP3発現パターンは、哺乳動物でのRAMP3活性の変更がパーキンソン病、ハンチントン病及び振戦を含む運動障害の治療に有用であることを示している。凝固腺内でのRAMP3発現は、哺乳動物に於けるRAMP3活性の変更が性/生殖障害及び良性前立腺肥大の治療に有用であることを示している。
【0086】
2.表現形上の特徴
6−8週齢の、RAMP1又はRAMP3標的分断に関しホモ接合性であるマウスの表現形を、ほぼ一致している野生型コントロールと比較した。RMAP2標的分断に関しホモ接合性であるマウスは生まれなかった。RMAP−/−及びRAMP3−/−の身体検査、剖検、組織学、臨床化学、血液化学、体長、体重、臓器重量、血液学及び骨髄の細胞学的評価よりデータを集めた(デルタゲン(Deltagen)、メンローパーク(Menlo Park)、カリフォルニア(CA))。
【0087】
実施例5:RAMP1−/−及びRAMP3−/−マウス表現形
実施例2で論じた肝臓及び筋肉機能に於けるRAMP1の役割はRMAP1−/−マウスの表現形上の特徴より更に支持される。心臓、骨格筋、平滑筋及び/又は肝臓細胞の障害指示体であるアラニントランスフェラーゼ(ALT)、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)及びクレアチンキナーゼ(CK)の酵素活性の上昇が表1に示す様にRAMP1−/−マウスで検出された。
【0088】
【表1】
値は平均値±標準偏差(サンプル数)として表されている。野生型マウスは+/ +で;RANP1−/−マウスは−/−として表されている。
筋肉及び肝臓細胞障害に関する表1の結果は、活性を増加するRMAP1の変更はうっ血性心不全、急性心筋梗塞の様な心臓血管障害、骨格筋ミオパシー、及び慢性並びに急性肝炎、肝臓肥大、脂肪肝、胆道閉鎖症、胆石及び化学的又は薬物誘導肝毒性を含む肝臓障害の治療又は予防に有用であろうことを示している。
【0089】
RAMP3−/−マウスの検査は異常な表現形を示さなかった。
RMAP活性を変更する作用物質の同定
作用物質がRAMP1、RAMP2又はRAMP3活性を変更するか否か決定するには、RAMP遺伝子を発現する細胞、組織標本又は動物全体を使用できる。ヒト細胞株又は初代ヒト組織標本に由来する様な、ヒト遺伝子を発現する組織、又は細胞サンプルを使用することが好ましい。あるいはこの様な組織又は細胞サンプルはヒト化された非ヒト哺乳動物又は動物細胞より得られるだろう。同様にRAMP機能研究に適した好適試験動物は、遺伝的に変更されたRAMP1、RAMP2又はRAMP3ヒト化哺乳動物である。上記サンプルのいずれかを使用する場合、適当に適合したRAMP1−/−又はRAMP3−/−非ヒト哺乳動物又はRAMP1−/−、RAMP2−/−、RAMP3−/−動物細胞を陰性コントロールとして使用し、作用物質がそれらの作用をそれぞれRAMP1、RAMP2又はRAMP3ポリペプチドを通じ伝達することを証明することができる。
【0090】
RAMP1ポリペプチド機能の直接的評価は、例えばインビトロに於ける細胞膜への125I−CGRPの結合を測定することで実施できる(ReceptorーLigand Interactions:A Practical Approach、編集、E.C.Hulme、IRL Press、Oxford、1992、McLatchieら、Nature 393:333−339、1998参照)。RAMP1及びCRLRをコードするプラスミド構築体は、リボフェクタミン(ギブコ(Gibco)BRL、ロックビル(Rockville)、メリーランド(MD))又はFugeneTM(インビトロゲン(Invitrogen)、サンジェゴ(San Digeo)、カリフォルニア(CA))試薬をメーカー指示書に従いを使用し、安定的又は一過的に宿主細胞内に導入される。トランスフェクションに適した宿主細胞例には、HEK293細胞、CHO細胞、又はSwiss3T3細胞が含まれる。HEK293細胞は、例えば37℃、5%CO2にて、10%胎児ウシ血清が添加されたダルベッコ改良イーグル培地(ギブコBRL)中に培養される。一過性トランスフェクションに適した方法の例では、細胞を非酵素的に組織培養プレートから剥がして集め(Versene、シグマケミカル社、セントルイス、MO)、5×107−5×108個の細胞を6μlのFugene試薬、10ugのCRLR DNA及び8ugのRAMP1DNAと20分間インキュベーションする。細胞はT75フラスコ上に播かれ、更に48−72時間培養される。
【0091】
メンブレンは例えばトランスフェクションされた宿主細胞をリン酸緩衝化食塩水(PBS)内に集め、低速度遠心分離により沈殿させ、沈殿を50mmのHepes−HCl、pH7.6、1mM EDTA、及びプロテアーゼ阻害剤カクテル(例えばロシュバイオサイエンス(Roche Biosciences)、パロアルト(Palo Alto)、カリフォルニア(CA)を含むホモジェナイゼーション緩衝液中にホモジェナイゼーションすることで調整される。ホモジェナイゼーションされた沈殿を低速度(4℃、500×gで15分間)した後、上清を更に高速度(4℃、50,000×gにて20分間)遠心分離にかけ、最終沈殿はホモジェナイゼーション緩衝液に懸濁される。結合アッセイは96ウエルマイクロタイタープレート内にて行われる:膜蛋白質50ugを50μMの125I−CGRP1(アマシャム(Amersham)、ピスキャタウェイ(Piscataway)、ニュージャージー(NJ))と共に反応容積100ul中にインキュベーションする。標識蛋白質をセルハーベスターを用い、濾過してGF/Bフィルター上に集める。フィルターを0.1%ポリエチレンアミンで洗浄し、標識量をシンチレーションカウンターにより定量化する。結合親和性は、競合する未標識CGRPの量を増やしながら加え決定された。RAMP2ポリペプチド機能を評価するアッセイは、細胞がRAMP1の代わりにRAMP2を発現する様にトランスフェクトされる形に上記アッセイを適応させることで実施できる。RAMP3ポリペプチド機能を評価するアッセイは、細胞がRAMP1の代わりにRAMP3を発現し、そしてCRLRの代わりにアドレノモジュリン受容体を発現する様にトランスフェクトされる形に上記アッセイを適応させることで実施できる。同様にRAMP3機能評価のアッセイでは、放射標識されたCGRP及び未標識CGRPは、それぞれ放射線標識されたアドレノモジュリン置換体及び未標識アドレノモジュリン置換体に交換される。
【0092】
RAMP1又はRAMP3機能はまた細胞レベルでも、例えばRAMP1とCRL,又はRAMP3とアドレノモジュリン受容体とを発現している細胞に於けるCGRP−伝達又はアドレノモジュリン伝達細胞内cAMPの上昇を定量化することでも測定される(ReceptorーEffector Coupling:A Practical Approach、E.C.Hulme、編集、IRL Press、Oxford、1990参照)。RAMP2機能は例えばRMAP2及びCRLRを発現している細胞に於ける細胞内cAMP上昇を測定することでも測定される。アデニルシクラーゼの活性化は、例えば市販各社より入手可能な検出アッセイキット(例えばGlashPlateTMアッセイ、NENライフサイエンスプロダクツ(Life Science Products、ボストン(Boston)、マサチューセッツ(MT))を使用し測定できる。プレート上の抗cAMP抗体への(125I)−標識cAMP結合と刺激細胞により産生された未標識cAMP間の競合により、産生されたcAMPの定量が可能になる。トランスフェクションされた細胞は、例えば結合アッセイに関する上記同様に調製される。細胞は96ウエルマイクロタイターFlashPlateTMに50,000−100,000細胞/ウエルの割合いで播かれ、100mmHepes−HCl、pH7.6、1mM CaCl2、5mM KCl、10mM グルコース及びホスホジエステラーゼ阻害剤であるIBMX(シグマ)中に前インキュベーションされる。試験作用物質をCGRPリガンド又はアドレノモジュリンリガンドと共に細胞に37℃、5%CO2にて10分間加える。反応は透過性界面活性剤(例えばNP−40)及び0.09%アジ化ナトリウムを添加することで停止される。プレートはカバーされ、室温にて最低2時間インキュベーションされた後マイクロプレートシンチレーションカウンターにて測定される。 RAMP1活性を測定するための別の細胞の基礎は、CGRP又はアドレノモジュリンそれぞれ曝したの後の細胞に於ける内向き基礎電流を測定することである(McLatchieら、Nature393:333−39、1998)。RAMP2及びRAMP3活性は、アドレノモジュリンへ暴露した後に同様のやり方で測定できる。例えば内向き電流は事前に嚢胞性繊維症膜貫通制御体(CFTR)又はCRLRとRAMP1、あるいはアドレノモジュリン受容体とRAMP2又はRAMP3をコードする構築体でトランスフェクションされたアフリカツメガエル卵細胞で測定できる。次にRAMP1の場合にはCGRPに曝された後に、あるいはRAMP2又はRAMP3の場合にはアドレノモジュリンにさらされた後に内向き電流が測定される。
【0093】
RAMP1機能はまた、四塩化炭素(CTC)の様な肝障害を誘導する肝毒性作用物質を共投与し、RAMP1変調体がRMAP1活性を刺激することで上記障害を相殺するか決定することで、インビボにおいて評価するこもできる。RAMP1変調体により付与される保護の程度は、血清AST及びALTの活性を測定することで評価される。この方法は、以下の実験パラメーターの最適化を必要とする:投与されるCTCの量は35−145mg/kgの範囲で力価測定され、AST/ALTレベルの上昇に関する用量−反応曲線を得なければならない(Skrzypinska−Gawrysiakら、Int.J.of Occ。Med.& Environ.Health,13:165−73,2000)及び推定RAMP1変調体である試験作用物質はCTCの前の各種時間、及び同時に投与される。
【0094】
RAMPポリペプチド機能の直接評価に代わる方法として、作用物質をRAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子の発現に及ぼすそれらの効果についてスクリーニングすることができる。このスクリーニング法はRAMP遺伝子を発現できる細胞を使用する(例えば正常時には内因性のRAMP1、RAMP2又はRAMP3遺伝子を発現しているタイプの細胞)。細胞中でRAMP遺伝子制御要素に連結されたコーディング配列は、RAMP遺伝子コーディング配列そのもの、又はレポーター遺伝子配列の様なその他のコーディング配列のいずれかである。RAMP1、RAMP2又はRAMP2発現に及ぼす作用物質の効果は、試験作用物質有り無しで試験動物又は細胞中のコーディング配列の発現を比較することで評価される。好適実施態様では、試験作用物質の効果は、遺伝的に変更され、内因性RAMP1、RAMP2、又はRAMP3コーディング配列の替わりとしてLacZ又はその他のレポーター遺伝子を発現するRAMP1+/−、RAMP1−/−、RAMP2+/−、RAMP3+/−又はRAMP3−/−非ヒト哺乳動物又は動物細胞に於けるLacZ発現を測定することで評価される。
【0095】
スクリーニングされる作用物質の例には、核酸(例えばDNA及びRNA)、炭水化物、脂質、蛋白質、ペプチド、ペプチド模擬体、小分子及びその他作用物質がふくまれるが、これらに限定されない。作用物質は試験に関し個別に又はライブラリーの一部として選別できる。これらライブラリーは当分野既知のコンビナトリアルライブラリー法の複数の方法を使用し得られ、それには:生物学的ライブラリー;空間的アドレスが可能なパラレル固相又は液相ライブラリー;デコンボリューションを必要とする合成ライブラリー法;”1ビーズ1化合物”ライブラリー法;及びアフィニティークロマトグラフィー選別を利用した合成ライブラリー法を含む。生物学的ライブラリー法はペプチドライブラリーに限定されるが、その他4種類の方法はペプチド、非ペプチドオリゴマー又は化合物の小分子ライブラリーに応用できる(例えばLam、1997、Anticancer Drug Des.12:145;米国特許第5.738,996号;及び米国特許第5、807、683号)。
【0096】
分子ライブラリーの合成に関する方法の例は当技術、例えばDeWittら、1993、Proc.Natl.Acad.Sci.USA90:6909、Erbら、1994、Proc.Natl.Acad.Sci.USA81:11422、Zuckermannら、1994、J.Med.Chem.37:2678、Choら、1993、Science 261:1303、Carrellら、1994、Angew.Chem.Int.Ed.Engl.33:2059、Carellら、1994、Angew.Chem.Int.Ed.Engl.33:2601及びGallopら、1994.J.Med.Chem.37:1233に見いだすことができる。
【0097】
個々の作用物質又は作用物質のライブラリーは溶液中(例えばHoughten、1992、Bio/Techniques 13:412−421)又はビーズ上(Lam、1991、Nature 354:82−84)、チップ上(Fordor、1993、Nature 364:555−556)、細菌上(米国特許第5,223,409号)、胞子上(米国特許第5、571、698号;第5、403、484号及び第5、223、409号)、プラスミド上(Cullら、1992、Proc.Natl.Acad.Sci.USA89:1865ー1869)又はファージ上(ScottとSmith、1990、Science 249:386−390;Devlin、1990、Science249:404−406;Cwirlaら、1990、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:6378−6382;及びFellici、1991、J.Mol.Biol.222:301−310)に存在するだろう。
【0098】
治療応用
RAMP1、RAMP2又はRAMP3を変更する作用物質は、これら遺伝子を発現する細胞でのRAMP1、RAMP2又はRAMP3を変更するために投与できる。肝機能及び筋肉代謝に於けるRAMP1の役割を仮定すると、RAMP1活性を変更するものとして同定だれた作用物質(例えばRAMP1活性を促進する作用物質)は、うっ血性心不全、僧帽弁狭窄症、急性心筋梗塞及び高血圧の様な血管並びに心臓血管障害を含む心臓、骨格筋又は平滑筋の病気の様な、疾患又は状態、あるいはそれらの症状のを治療する、又は予防する治療薬として利用できる。RAMP1活性を増加する変調体は慢性及び急性肝炎、肝臓肥大、脂肪肝、胆道閉鎖症、胆石及び化学的又は薬物誘導肝毒性を含む肝細胞障害又はそれらの症状を治療し、又は予防するための治療薬としても利用できる。
【0099】
RAMP1、RAMP2又はRAMP3活性を変更する作用物質は適当な経路により投与されるだろう。例えば投与は座薬又は経口投与により、経口、静脈内、動脈内、皮下、筋肉内、頭内、眼窩内、眼内、脳室内、関節嚢内、脊髄内、槽内、腹腔内、鼻内、エアゾールに投与されるだろう。
【0100】
治療処方薬を投与する場合には、処方薬は溶液又は懸濁液の形状、錠剤又はカプセルの形状、あるいは粉末、鼻内滴下剤又はエアゾールの形状であろう。処方薬を作製することに関する当分野で良く知られている方法は、例えばRemington’s Pharmaceutical Sciences(編集、Gennaro、Mack Publishing Co.,Easton、PA、19版、1995)に見られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は部分的なネズミRAMP1ゲノム配列(配列番号1)を示す。エクソンコーディング配列は大文字で、推定イントロン配列は小文字で示されている。スプライス部位コンセンサンス配列は四角に囲まれており、欠失及びLacZ−Neoによる置換の標的エクソン配列には二重下線が付されている。
【図2】図2は、RAMP1遺伝子との相同的組み換えに使用された標的構築体及びRAMP1遺伝子の分断の略図例である。領域”X”は欠失及びLac−Neoとの置換標的の内因性コーディング配列を表す。SSは推定スプライス部位を表す。ヌクレオチド文字に続く番号は、元のマウスcDNA(上)内のヌクレオチド位置を表している。標的(KO)構築体(下)内のpAは転写体の端部切り取りに使用されるポリアデニレーションシグナルを表す。配列番号2及び3は、標的構築体内の相同部分として使用された配列を示す。
【図3】図3は、RAMP2遺伝子との相同的組み換えに使用された標的構築体及びRAMP2遺伝子の分断の略図例である。領域”X”は欠失及びLac−Neoとの置換標的の内因性コーディング配列を表す。SSはスプライス部位を表す。ヌクレオチド文字に続く番号は、元のマウスcDNA(上)内のヌクレオチド位置を表している。標的(KO)構築体(下)内のpAは転写体の端部切り取りに使用されるポリアデニレーションシグナルを表す。配列番号7及び8は、標的構築体内の相同部分として使用された配列を示す。
【図4】図4は、RAMP3遺伝子の部分的ネズミゲノム配列(配列番号4)を示す。大文字はcDNAのエクソンコーディング配列を表している;小文字は推定イントロン配列を表している。スプライス部位コンセンサンス配列は四角に囲まれている。欠失及びLacZ−Neoによる置換の標的となるエクソン及びイントロン配列には”..”で表されている。
【図5】図5は、相同的組み換えに使用された標的構築体及びRAMP3遺伝子の分断の略図例である。領域”X”は欠失及びLac−Neoとの置換標的の内因性コーディング配列を表す。SSは推定スプライス部位を表す。ヌクレオチド文字に続く番号は、元のマウスcDNA(上)内のヌクレオチド位置を表している。標的(KO)構築体(下)内のpAは転写体の端部切り取りに使用されるポリアデニレーションシグナルを表す。配列番号5及び6は、標的構築体内の相同部分として使用された配列を示す。
【図6】図6AはES細胞ゲノムDNA内のRAMP1遺伝子の標的分断に関するサザンブロット確認を描写している。DNAは制限酵素EcoRV、NcoI又はSpeIにて消化され、ブロットは相同部位の近接する外側にハイブリダイズする様に設計された放射線標識化DNA断片とハイブリダイズされた。親ES細胞は野生型RAMP対立遺伝子を表す単一バンドを示した。これに対し、遺伝的に変更されたES細胞(RAMP1+/−)は期待された相同的組み換えに由来する標的対立遺伝子を表す第2対立遺伝子を示した。図6BはRAMP3遺伝子の標的分断を確認するサザンブロットを描写している。親ES細胞は野生型RAMP対立遺伝子を表す単一バンドを示したが、遺伝的に変更されたES細胞(RAMP3+/−)は期待された相同的組み換えに由来する標的対立遺伝子を表す第2対立遺伝子を示した。ゲノムDNAは図6Aに関し記載同様のプロトコールに従いEcoRI又はEcoRV消化にかけられ、ブロッティングされた。
Claims (5)
- RAMP1またはRAMP3遺伝子分断に関してホモ接合性の遺伝的に変更されたマウス。
- 前記マウスが外因性レポーター遺伝子を、前記分断されたRAMP1又はRAMP3遺伝子の制御配列の制御下に発現する、請求項1のマウス。
- RAMP1またはRAMP3遺伝子分断に関してホモ接合性の遺伝的に変更されたマウス細胞。
- 前記細胞が胚性幹(ES)細胞である、請求項3のマウス細胞。
- RAMP1またはRAMP3遺伝子分断に関してホモ接合性の遺伝的に変更されたマウスから得られた膜標本。
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