JP3805371B2 - 細胞にhiv重感染に対する抵抗性を与える組成物および方法 - Google Patents

細胞にhiv重感染に対する抵抗性を与える組成物および方法 Download PDF

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Description

本発明は、HIVによる重感染に対する抵抗性を与える組成物および方法に関する。
さらに詳細には、本発明は、ヒトの細胞(特にT細胞)に、レトロウイルス、具体的にはヒト免疫不全症ウイルス(HIV)による重感染に対する抵抗力を与える組成物および方法に関する。
インビボでHIV複製を阻止することを目的としたいくつかの実験方策が提案されている。これまで多くの方策は、抗HIV作用機作がよく知られている免疫療法または化学療法的アプローチに基づいていた。しかし、これまで提案されてきた免疫療法および化学療法のアプローチのいずれも、決定的な抗HIV療法であることが証明されていない。
さらに最近開発された代替的抗HIV実験設計の目標は、細胞内免疫化を誘導して、HIV複製に対して標的細胞を抵抗性にすることであった(ボルティモア(Baltimore),Nature 335: 395-396(1988))。実際、HIV重感染の阻害が、HIVトランス優性(trans-dominant)タンパク質(マリム(Malim)ら,J. Exp. Med. 176: 1197-1201(1192);グリーン(Green)ら,Cell 58: 215-223(1989);モデスティ(Modesti)ら,New Biol. 3: 759-768(1991):トロノ(Trono)ら,Cell 59: 113-120(1989);リスジュービッツ(Lisziewicz)ら,Annual Meeting, Laboratory of Tumor Cell Biology, Gene Therapy(1993);ブックシャッチャー(Buchschacher)ら,Hum. Gene Ther. 3: 391-397(1992);スティーブンソン(Stevenson)ら,Cell 83;483-486(1989);およびリウ(Liu)ら,Gene Therapy 1: 32-37(1994))、HIVゲノム指向性リボザイム(ユー(Yu)ら,Gune Therapy 1: 13-26(1994);ローレンツェン(Lorentzen)ら,Virus Genes 5: 17-23(1991);シオウド(Sioud)ら,PNAS USA 88: 7303-7307(1991);ウィーラシンゲ(Weerasinghe)ら,J. Virol. 65: 5531-5534(1991);およびヤマダ(Yamada)ら,Gene Therapy 1: 38-45(1994))、tat/revデコイ(スレンジャー(Sullenger)ら,Cell 63: 601608(1990);スレンジャー(Sullenger)ら,J. Virol. 65: 6811-6816(1991);およびスミス(Smith)ら,UCLA/UCI AIDS Symposium: Gene Therapy Approaches to Treatment of HIV Infection(1993))、アンチセンスRNA(ローズ(Rhodes)ら,J. Gen. Virol. 71: 1965-1974(1990);ローズ(Rhodes)ら,AIDS 5: 145-151(1991);スクザキール(Sczakiel)ら,J. Virol. 65: 468-472(1991);ジョシ(Joshi)ら,J. Virol. 65: 5524-5530(1991);およびチャッタージー(Chatterjee)ら,Science 258: 1485-1488(1992))を発現する細胞において証明された。さらに、有効な抗HIV細胞内免疫化は、HIV感受性細胞を抗gp160一本鎖抗体(マラスコ(Marasco)ら,PNAS USA 90: 7889-7893(1993))またはモノクローナル抗rev一本鎖可変領域抗体(デュアン(Duan)ら,Abstract from the 1994 Annual Meeting, Laboratory of Tumor Cell Biology, Sept. 25-Oct. 1, 1994,メリーランド州、米国)のいずれかをコードするDNAでトランスフェクションすることにより達成された。
しかし先行技術の方法は、以下の欠点がある。HIV複製の単一工程を標的としうる抗HIV化合物が、HIV抵抗性変異体の出現を容易に誘導しうるため、上述の方法の多くは実際には正しく働かない。このことは、例えば、抗レトロウイルス性化合物(すなわち、AZT、ddI)で治療されたAIDS患者から単離された、このような薬剤に対して抵抗性のHIV株により証明されるように、突然変異するHIVの特異な能力を考えると、きわめて一般的な生物学的事象である。従って、多くの研究者は、HIVの生活環の異なる工程を標的としうる抗HIV試薬を合成しようと試みている。さらに、上述の方法のいくつかは、宿主細胞に対して有害であるか、または臨床プロトコールにおいて有効に適用することが困難であることが証明されている。
本発明は、上述の方法の欠点を克服しようとするものである。本発明者らは、少なくともいくつかの細胞の核ゲノム中にHIVの非感染性非生産性ゲノム変種を安定に組み込むことにより、HIV重感染に対する抵抗性をヒトの細胞(特に、T細胞)に与える方法を確立した。HIV重感染に対する抵抗性をヒトの細胞に与えるために、本発明は、AIDS治療においてHIV細胞内免疫化のために使用される組成物を提供する。本発明は、容易な投与方法、非生産性から生産性表現型へのHIVの非欠損性変種の自然復帰の欠如、および重感染に対する良好な抵抗性を与える能力を含む、いくつかの利点を有する。
インビトロ実験により得られた証拠は、F12−HIV非欠損性非生産性変種の発現が、野生型HIVの重感染生活環の種々の工程を阻害しうることを示している。実際、本発明者らは、試験したF12−HIV発現細胞に依存して、その固有のテトロ転写(tetrotranscrption)の前または後のいずれかに、一群の野生型HIVの複製を証明した。さらに、F12−HIVゲノムを有するすべての細胞で、生理学的細胞機能に何の修飾も障害もないことが、証明された。
本明細書において「HIV」は、HIV(例えば、HIV−1およびHIV−2)、およびHTLV(例えば、HTLV−III)のような、後天性免疫不全症候群(AIDS)およびAIDS感染複合症(ARC)の原因物質として考えられているウイルスに過去および現在指定されている全ての名称を包含するために使用される。「重感染(superinfection)」とは、当業者には知られており理解されていること、すなわち、あるウイルスにすでに感染した細胞を感染させる、特定のウイルスの能力を意味する。「抵抗性」とは、ウイルス(特に、レトロウイルス、具体的にはHIV)による重感染に抵抗する能力を意味する。「非欠損性」とは、ゲノムが完全であることを意味し、一方「非生産性」とは、ウイルス粒子が生産されないことを意味する。
本発明は、HIVの重感染に対する抵抗性を細胞(特に、T細胞)に与えるために、標的細胞の核ゲノムの少なくとも1部に、該非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムを安定に組み込むのに充分な量で、かつ該標的細胞中で該非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムを発現するのに充分な量で、非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムを含むレトロウイルスベクター、を含む組成物を提供する。
好ましくは、非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムは、細胞の核ゲノムの少なくとも1%に組み込まれる。さらに好ましくは、非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムは、細胞の核ゲノムの約1%〜約10%に組み込まれる。好ましくは、非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムは、HIV F12ゲノムである。さらに好ましくは、F12−HIVゲノムの3’LTRがレトロウイルスベクターへの挿入の前に欠失しており、そしてこのゲノムがアンチセンス方向でレトロウイルスベクターに挿入される。モロニーマウス白血病ウイルスから誘導されるレトロウイルスベクターが、本発明の組成物のために好ましい。
本発明のさらなる面は、レトロウイルスベクターと接触する細胞の核ゲノムの少なくとも1部へ非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムの安定に組み込むのに充分な量で、かつ該細胞中へ該非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムを発現するのに充分な量で、非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムを含むレトロウイルスベクターの使用を提供する。
好ましくは、非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムは、細胞の核ゲノムの少なくとも1%に組み込まれる。さらに好ましくは、非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムは、細胞の核ゲノムの約1%〜約10%に組み込まれる。好ましくは、非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムは、HIV F12ゲノムである。好ましくは、F12−HIVゲノムの3’LTRがレトロウイルスベクターへの挿入の前に欠失しており、そしてこのゲノムがアンチセンス方向でレトロウイルスベクターに挿入される。モロニーマウス白血病ウイルスから誘導されるレトロウイルスベクターが、本発明の組成物のために好ましい。
あるいは本発明は、AIDS治療用医薬の製造のために使用される、レトロウイルスベクター、非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムを含む組成物の使用を提供する。
本発明の応用方法は、ヒトから細胞を取り出し;取り出した細胞を、細胞の核ゲノムの少なくとも1部への非欠損性、非生産性のHIV変種を安定に組み込みおよび発現するのに充分な量の、本発明の組成物に接触させ;そしてこうして処理した細胞を、細胞を取り出したヒトに再導入することにより、ヒト細胞にHIVの重感染に対する抵抗性を与えることである。このようなエクスビボ法は、ジー・フェラーリ(Ferrari G.)、エス・ロッシーニ(Rossini S.)、アール・ジャヴァッツィ(Giavazzi R.)、ディー・マッジョーニ(Maggioni D.)、エヌ・ノビリ(Nobili N.)、エム・ソリダーティ(Soldati M.)、ジー・ウンゲルス(Ungers G.)、エフ・マヴィリオ(Mavilio F.)、イー・ギルボア(Gilboa E.)、シー・ボルディノン(Bordignon C.)の「ヒト重症複合免疫不全症の体細胞遺伝子治療のインビボモデル(An in vivo model of somatic cell gene therapy for human severe combined immunodeficiency)」,Science 251: 1363, 1991に記載されている。
理論的には、非欠損性、非生産性のHIV変種からの任意のゲノムが、本発明の方法に有用でありうるが、F12−HIVからのゲノム(エム・フェデリコ博士(Dr. M. Federico)、ウイルス学実験室(Laboratory of Virology)、衛生高等研究所(Istituto Superiore di Sanita)、ローマ)。
その配列と性状解析が、カルリーニ(Carlini)ら,J. Virol Disease 1: 40-55(1992)(本明細書にこの全体が組み込まれる)に記載されている、F12−HIV変種ゲノムは、50を超える突然変異を特徴とするが、その突然変異の多くは、gag、pol、およびvif遺伝子にあり、他のHIV−1株には存在しないと考えられている。重感染に対する抵抗性の機作は、未知であり、そしてこの抵抗性は、単一の陰性トランス優性遺伝子産物の発現、またはよりありそうなことは2個以上のこのような産物の同時発現のいずれかにより引き起こされると考えられる。F12−HIV変種ゲノムと、pNL4−3と命名された野生型の感染性HIV−1分子クローン(エム・マーチン博士(Dr. M. Martin)、エイズ研究および照会プログラム(AIDS Research and Reference Program)、エイズプログラム(AIDS Program)、エヌアイエーアイディー(NIAID)、米国国立衛生研究所(NIH))の間の相同断片の交換、これに続くHIV感受性ヒト細胞へのトランスフェクションは、F12表現型を非生産性から生産性に復帰させるために、BclIとXhoI制限部位の間の、pol、vif、vpr、vpu、tat、rev、およびenv遺伝子を包含する、少なくとも6kbのゲノムを置換することが必要であることを示している。従って、複製欠損種から複製可能種への非欠損性F12−HIV変種の自然復帰のリスクは、かなり低い。このリスクは、好適なF12−HIV変種作成体には、両者とも複製に必要な全3’LTRおよびnef遺伝子の大部分が存在しないことによりさらに低下している。F12 HIVゲノムを均質に発現する細胞集団は、同じF12−HIVの作用を干渉することにより、混入した複製可能なHIVを阻止するであろう;このことは、完全長F12−HIVプロウイルスを発現するHIV−1が重感染したHeLa CD4+細胞において、3ケ月の連続的CEMss同時培養にわたり感染性HIV−1放出が観察されなかったという証拠と一致する。
突然変異誘発(例えば、未熟な停止コドンの挿入によるか、または欠失)とこれに続くHIV許容性ヒト細胞への生じた変異体のトランスフェクションのいずれかによる、単独および全ての可能な組合せのF12遺伝子の不活化を行って、どの突然変異が、F12ゲノムを重感染に対する抵抗力を与えることができるかを決定することができる。あるいは、F12ゲノムの全単一突然変異を野生型に復帰させ、生じた産物をHIV許容性ヒト細胞にトランスフェクションすることができる。このような方法は、干渉機作に関与する遺伝子の同定を可能にし、そしてこれらの遺伝子のみが、他のHIVゲノムにおいて突然変異することができ、こうして本発明の方法に関連して他のHIVゲノムを使用することが可能になる。
理論的には、任意のレトロウイルスベクターが本発明において使用するのに適しているが、ウイルスの干渉(すなわち、重感染に対する抵抗性)を達成するのに充分に高レベルでF12ゲノムの発現を可能にするレトロウイルスベクターを使用すべきである。さらに、このレトロウイルスベクターは、選択遺伝子(好ましくはG418抗生物質に対する耐性をコードする遺伝子)を発現すべきである。レトロウイルスベクターの例としては、N2、pLj、LXSN、およびNSVがある。本発明の方法での使用に好ましいレトロウイルスベクターは、N2である。モロニーマウス白血病ウイルス(MoMLV)から誘導されたベクター(イー・ギルボア博士(Dr. E. Gilboa)、スローアン・ケッタリング癌研究所(Sloan-Kettering Institute for Cancer Research)、ニューヨーク、ニューヨーク州)が特に好ましい。
ベクター中の2つの同一の反復配列(すなわち、5’および3’LTR)の存在により引き起こされる不安定さを避けるための手段を取るべきである。好適な方法は、F12−HIVゲノムの3’LTR(nef遺伝子の一部を含有する)を、レトロウイルスベクターに挿入する前に、欠失させることである。
また、F12のLTRとレトロウイルスベクターのLTRとの間に生じうるような、転写干渉を避けるための手段を取るべきである。好適な手段は、F12ゲノム(詳細には3’LTRを欠失させたF12ゲノム)を、レトロウイルスベクター中へアンチセンス方向で挿入することである。
本発明により、上述の非欠損性、非生産性のHIV変種からのゲノムを含むレトロウイルスベクターからなる組成物は、ヒトに直接投与される。適切な投与方法は、当業者には公知である。使用される組成物および投与法とは無関係に、組換えレトロウイルスベクターは、ヒトの細胞の核ゲノム中の少なくとも1部への非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムの安定な組み込みおよび発現を達成するのに充分な量で、ヒトに投与すべきである(例えば、フェラーリ(Ferrari)ら,Science 25: 1363(1991);フェラーリ(Ferrari)ら,Blood 80: 1120(1992);およびマヴィリオ(Mavilio)ら,Blood 83: 1988(1994)、およびボルネオ(Borneo)ら,Human Gene Therapy 4: 513(1993)に記載されたプロトコールを参照のこと)。
非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムを含むレトロウイルスベクターは、インビトロで細胞に接触させるのに適切な組成物、または適切な担体または希釈剤(これらも薬剤学的に許容しうるものである)と共にインビボの投与に適した薬剤組成物に製造することができる。ベクターは、適宜、各投与法のための通常の方法で、坐剤、注射剤、吸入剤、およびエーロゾルのような、固体、半固体、液体または気体の剤型の製剤に処方することができる。組成物が目的の細胞に到達するまで組成物の放出および吸収を防止するために、または組成物の特効性放出を確保するために、当該分野で公知の手段を利用することができる。組成物を無効化しない、薬剤学的に許容しうる剤型を使用すべきである。薬剤投与剤型において、組成物は、単独で、または他の薬剤学的に活性な化合物と適切に合わせて、さらには組合せて使用することができる。
本発明の薬剤組成物は、異なる方法により体内の異なる部位へ送達することができる。当業者であれば、投与に2つ以上の方法を使用することができるが、ある特定の方法が別の方法よりもより直接でより有効な効果を提供しうることに気付くであろう。体腔への本組成物の適用またた注入、エーロゾルの吸入またはガス注入を含む投与により、または筋肉内、静脈内、腹腔内、皮下、皮内、さらには局所投与を含む非経口的導入により、局所または全身へ送達することができる。
本発明の組成物は、各投与単位(例えば、茶匙量、錠剤、液剤、または坐剤)が、あらかじめ決められた量の組成物を、単独または他の活性物質との適切な組合せで含有する、単位投与剤型で提供することができる。本明細書で使用される「単位投与剤型」という用語は、ヒトおよび動物被検体のための単一の投与量として適切な物理的に別々の単位を意味し、各単位は、適宜薬剤学的に許容しうる希釈剤、担体、またはビヒクルと一緒に、あらかじめ決められた量の本発明の組成物を、単独で、または目的の効果を得るために充分な量で計算された他の活性物質との組合せで含有している。単位投与剤型のための規格は、治療される特定の個体の特定の薬物動態に依存する。
従って、非欠損性、非生産性のHIV−1変種ゲノムを含む組換えレトロウイルスベクターは、前述の任意の投与法、または当業者に公知で特定の適用に適切な代替法を使用して、ヒトに投与することができる。投与されるベクターの量は、ヒトの細胞の核ゲノムの少なくとも1部への非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムの安定な組み込み、およびそこでの非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムの発現を達成するのに充分な量である。このような組み込みは、例えば、配列決定またはサザンハイブリダイゼーションと共にポリメラーゼチェイン反応を使用して、例えば、ゲノム組み込みの証拠により追跡することができる。
本発明の組成物は、細胞内免疫化を行って、HIV感染のリスクのある個体における初期のHIV感染を防止または少なくとも実質的に阻害するために使用することができる。また、感染を阻止するか、または少なくとも感染の速度を遅らせて、そしてAIDSまたはARCの発症を防止するか、または少なくとも遅らせることにより、HIV+の個体の治療に使用することができる。この点で、本組成物は、ヒトの細胞の核ゲノムの少なくとも1部に安定に組み込まれそこで自身を発現する、非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムの能力に有害な影響を及ぼさないならば、他の抗レトロウイルス剤、詳細には他の抗HIV治療と組合せて使用することができる。本組成物はまた、インビトロでも有用であることに注意されたい。例えば、本組成物は、F12 HIVが誘導した干渉に関するさらなる側面(すなわち、インビボモデルのSCIDマウスにおいて、またはHIV慢性感染細胞において)の他に、ウイルス複製の非存在下でのエクスビボの細胞(すなわち、末梢血リンパ球、単球、星状細胞)の生理に及ぼす、HIVがコードしたタンパク質の影響を研究するために使用できる。
以下の実施例は、本発明を例示するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。以下の図面について説明する:
図1は、例1に記載される、センス(s)およびアンチセンス(as)のnef−およびnef+ N2/F12−HIV作成体の概略図である;
図2は、例4において使用されるプローブによりカバーされるN2/F12−HIV nef−(as)ゲノムの領域の概略図である;
図3は、N2/F12−HIV nef−(s)および(as)でトランスフェクションしたパッケージング細胞において転写される推定RNAの概略図である;
図4I、4IIおよび4IIIは、感染したneor細胞集団からの、XhoI消化(a)またはEcoRI消化(b)したゲノムDNA、およびnef−(as)で安定に形質導入された細胞クローンからのEcoRI消化(c)したゲノムDNAのサザンブロットである;
図5aおよび5bは、実際の計数対それぞれPA317クローン2番および12番を発現するF12−HIV nef−(as)の蛍光強度のグラフである;
図6a〜dは、PA317クローン2番(図6c)またはPA317クローン12番(図6d)のいずれかと同時培養後のneorCEMss細胞における細胞質内12−HIV gagタンパク質の存在のFACS分析である。未感染CEMss細胞(図6a)およびHUT−78/F12細胞(図6b)は、それぞれ陰性および陽性対照である。また陽性細胞の百分率を図に示す;
図7aおよび7bは、「生産性」PA317クローン2番または12番との同時培養により形質導入して、それぞれF12−HIVゲノムおよびneoプローブとハイブリダイズさせた、neorCEMss細胞の制限酵素消化ゲノムDNAのサザンブロットである;
図8は、「生産性」PA317クローン2番または12番との同時培養により形質導入して、neoプローブとハイブリダイズさせた、neorCEMssおよびHUT−78細胞からのHindIII消化ゲノムDNAのサザンブロットである;
図9a〜dは、完全長F12−HIV(図9a)、F12−HIV U3 LTR(図9b)、F12−HIV nef(図9c)、およびF12−HIV envプローブ(図9d)、すなわち、F12−HIV−特異的プローブとハイブリダイズさせた、F12細胞(レーン1)、親CEMss(レーン2)、およびN2/F12−HIV nef−(as)で形質導入したCEMssクローン40(レーン3)からのポリA+ RNAのノーザンブロットである;
図10a〜dは、neo(図10a)、U3−MLV(図10b)、R/U5−MLV(図10c)、およびMLV(図10d)N2−特異的プローブとハイブリダイズさせた、F12細胞(レーン1)、二重プロモーターレトロウイルスベクターpLjで形質導入したCEMss細胞(レーン2、コーマン(Korman)ら,PNAS USA 84: 2150-2154(1987))、およびN2/F12−HIV nef−(as)で形質導入したCEMssクローン40(レーン3)からのポリA+ RNAのノーザンブロットである;
図11は、HIV+またはHIV−血清の混合物により実施した、代表的なN2/F12−HIV nef−(as)で形質導入したCEMssクローンによるRIPA測定の結果である;
図12a〜cは、抗gagHIV処理したHUT78−F12細胞(図12a、陽性対照)、未感染PBL(図12b、陰性対照)、およびPA317クローン12番との同時培養の終了の5日後の新鮮ヒトPBL(図12c)のFACS分析を表す、実際の計数対蛍光強度のグラフである;
図13は、培養上清のcpm/ml×10-3対感染後(p.i.)日数のグラフである;
図13aは、5×103TCID50/106細胞で重感染した、代表的N2/F12−HIV nef−(as)CEMssで形質導入したクローン(すなわち、15、40および41)の、細胞生存率%対感染後日数のグラフである;
図14は、培養上清のcpm/ml対感染後(p.i.)日数のグラフである;
図14aは、105TCID50/106細胞で重感染した、代表的N2/F12−HIV nef−(as)CEMssで形質導入したクローン(すなわち、15、40および41)の、細胞生存率%対感染後日数のグラフである。
全ての酵素は、製造業者の推奨のとおりに使用した。pUCに基づくプラスミドを増幅するために大腸菌XL−1 Blue株を使用したが、一方pBRに基づくプラスミドを増幅するためには大腸菌JM109株を使用した。細菌の形質転換は、電気穿孔法のためのバイオラッド(Bio-Rad)(リッチモンド、カリホルニア州)のプロトコールにより実施した。両栄養性レトロウイルス調製物の力価は、以前に報告されたようにNIH 3T3細胞でコロニー形成単位(cfu)/mlとして測定した(フェデリコ(Federico)ら,J. Gen. Virol. 74: 2099-2110(1993))。HTLV−IIIBおよびHIVのNL4−3株は、急速に感染させたCEMss細胞の上清から得た。1〜3×106TCID50/mlの範囲にあるHIVの力価は、フェデリコ(Federico)ら(1995)(上記文献)により記載されたように連続希釈したウイルス調製物による感染の5日後のC8166細胞に形成される融合細胞(syncytia)の数を得点にすることにより測定した。重感染後のHIV放出は、逆転写酵素(RT)測定によりモニターした(ロッシ(Rossi)ら,Ann. NY Acad. Sci. 511: 390-400(1987))。
例1 センスおよびアンチセンスN2/F12−HIV nef−およびN2/F12−HIV nef+レトロウイルスベクター作成体の作成
以前に報告されたように、完全長F12−HIVプロウイルスDNAをHUT−78/F12細胞ゲノムライブラリーからクローン化した(カーリニ(Carlini)ら,J. Viral Diseases 1: 40-55(1992))。N2レトロウイルスベクターは、イー・ギルボア(E. Gilboa)により提供された(ケラー(Keller)ら,Nature 318: 149(1985))。図1に示すように、異なる4つのN2/F12−HIV作成体を得た。図1は、5’および3’の長い末端反復配列、それぞれ5’LTRおよび3’LTRの相対位置、制限酵素部位、ネオマイシン耐性マーカー遺伝子(neo)、および5’LTR内のヌクレオチド配列AACCAA(配列番号1)の位置を含む、センス(s)およびアンチセンス(as)のnef−およびnef+N2/F12−HIV作成体の概略図である。記号「//」は、提示された作成体マップが、重要な領域を説明する目的のために縮められていることを示すために使用される。N2/F12−HIV nef−は、nef遺伝子の一部の除去後、F12−HIVゲノムが、同じ(すなわち、「センス」または(s))、または反対(すなわち、「アンチセンス」または(as))の転写方向に、N2のXhoI部位に挿入された作成体を表す。N2/F12−HIV nef+は、3’LTRの一部および5’LTRの負の制御成分(negative regulatory elements)(NRE)の除去後、F12−HIVゲノムが、同じまたは反対の転写方向に、N2のXhoI部位に挿入された作成体を表す。
センス作成体中のN2 5’LTRから転写されたRNAの未熟なポリアデニル化を避けるために、F12HIV 5’LTRのAATAAA(配列番号2)コンセンサスをAACCAA(配列番号1)に突然変異させた。突然変異誘発は、コンセンサスAATAAA(配列番号2)と隣接するHindIII制限部位の両方を包含する、「逆」方向の縮重オリゴマー(5’GGCAAGCTTGGTTGAGGCTTAAGCAGT3’、配列番号3)、および5’LTR U3領域の反対鎖中のSmaI部位を重複する第2のプライマー(5’ATGGATGACCCGGGGAGAAGAGAAAA3’、配列番号4)を使用して実施した。F12−HIV 5’LTRをサブクローン化した1ngのpUC19を増幅するために、DNA PCRを行った。DNA PCR産物は、SmaI/HindIIIで消化して、pUCポリリンカーのHindIII部位(5’HindIII突出末端の変換および5’F12−HIV LTRの再挿入後のHindIII/HindII消化pUC10プラスミドの連結による)、および非変異5’LTRのSmaI/HindIII部分の両方を欠いているpUC19/F12−HIV 5’LTRプラスミド中に挿入した。突然変異誘発の成功は、サンガー(Sanger)の配列決定法によりチェックした(シーケナーゼキット(Sequenase kit)、ユービーエス(UBS)、クリーブランド、オハイオ州)。N2/F12−HIV nef−作成体は、全F12−HIVプロウイルス(カーリニ(Carlini)ら、上記文献)を、F12−HIVのリーダー配列の単一部位を認識するThaI、両方のLTRのU3領域を切断するSmaIで消化することにより得た。次にThaI/SmaI消化F12−HIVゲノムを、前もってKpnIで消化し、T4 DNAポリメラーゼ(ビービーアール(BBR)、マンハイム、ドイツ)で平滑末端化して脱リン酸化した突然変異pUC19/F12−HIV 5’LTRと連結した。N2のXhoIクローニング部位へのF12−HIVゲノムの挿入を可能にするために、XhoI部位をF12−HIVゲノムのユニークなXbaI部位(nt1)に添加した。次に、XhoIによる消化後、nt1〜nt8930までのF12−HIVゲノムを包含するDNA断片をN2ベクターのXhoI部位に挿入して、センスおよびアンチセンス作成体の両方を回収した。
N2/F12−HIV nef+作成体は、報告された(カーリニ(Carlini)ら、上記文献)ようにサブクローン化した突然変異F12−HIV 5’LTRのpUCポリリンカー領域を、5’LTRをnt232および295で切断するAvaI、およびEcoRIで消化して、AvaI−EcoRI消化pUC19ベクター中に再挿入するためのAvaI−EcoRI断片を作成した。従って、生じた5’LTRは、負の制御成分(NRE)(ルー(Lu)ら,J. Virol. 64: 5226-5229(1990))の大部分に対応するU3領域のnt1〜295を欠いていた。次に5’LTR作成体は、XbaIとKpnIで消化し、KpnI末端で平滑末端化して、BssHII末端(BssHIIとThaIは、リーダー配列のユニークな隣接する部位を認識する)で平滑末端化したXbaI−BssHII消化pUC19(SacI−SacI)F12−HIVゲノム(カーリニ(Carlini)ら、上記文献)に挿入した。N2ベクターへのF12−HIV nef+ゲノムの挿入を可能にするため、NotI部位を、XbaI(nt1)とAatII(pUC19ベクター中のSacIで端を切ったF12−HIV 3’LTRに対して570nt下流)部位に隣接して作成した。N2の修飾(上述のとおり)F12−HIVゲノムとのNotI−NotI連結により、センスおよびアンチセンス両方のnef+作成体を作成した。
例2 細胞培養およびトランスフェクション法。
CEMss、HUT−78、H9/HTLVIIIBおよびC8166細胞を、10%ウシ胎児血清(FCS)を補足したRPMI1640培地で維持培養した。HeLa、NIH 3T3、GP+E86(マルコビッツ(Markowitz)ら,J. Virol. 62: 1120-1124(1988))、およびPA317(ミラー(Miller)ら,Mol. Cell. Biol. 6: 2895-2902(1986))細胞を、10%FCSを補足したダルベッコー改変最少必須培地(MEM)で維持培養した。CEMssおよびHUT−78細胞は、選択のために1mg/mlのG418(ギブコ社(GIBCO BRL)、ゲーサーズバーグ(Gaithersburg)、メリーランド州、50%の活性)の存在下で増殖させ、一方パッケージングおよびNIH 3T3細胞は、0.5mg/mlのG148の存在下で増殖させて、選択は感染サイクルの48時間後に開始した。
細胞クローニングは、限界希釈法により0.5細胞/ウェルで96ウェルプレートに接種することにより実施した(フェデリコ(Federico)ら,(1995),上記文献)。以前に報告(ロッシ(Rossi)ら、上記文献)されたように得られたヒト末梢血リンパ球(PBL)をフィトヘマグルチニン(PHA)で48時間刺激して、20%FCSと50U/ml組換えヒトIL−2(rhIL−2、ロッッシュ(Roche)、ナトリー(Nutley)、ニュージャージー州)を補足したRPMI1640で培養した。
細胞単層を、リン酸カルシウム沈殿法(ウィグラー(Wigler)ら,Cell 16: 758-777(1979))によりトランスフェクションした。簡単に述べると、10gのプラスミドDNAを沈殿させて、直径10cmのシャーレ中のコンフルエント前の培養物に加えた。4時間後、沈殿物を取り出し、細胞を洗浄して、新鮮な完全培地を補足した。2日後、上清を取り出し、レトロウイルスの供給源として使用した。
4種の異なるN2/F12−HIV作成体のそれぞれを使用して、HeLa、NIH 3T3およびPA317細胞で一時的トランスフェクション実験を行い、細胞(105)のF12−HIV gagタンパク質の細胞内存在を2日後に評価した。N2ベクター単独による細胞トランスフェクションを陰性対照として使用した。結果を表Iに示すが、この表は、トランスフェクションの48時間後およびG418選択後のN2/F12−HIVでトランスフェクションした細胞の細胞質内F12−HIV gagタンパク質の量(pg p24 HIVタンパク質/105細胞)を提供する。
Figure 0003805371
結果は、F12−HIVゲノムで実施した修飾がゲノムの発現に有害な影響を及ぼさなかったことを示す。実際に、pUC10プラスミドに挿入した完全長F12−HIVゲノム(カーリニ(Carlini)ら、上記文献)に比較して4種のレトロウイルス作成体では、gagタンパク質の産生に有意な差は観察されなかった。トランスフェクションの48時間後もG418選択後も、マウス細胞に比較してヒト細胞では著しく大量のgagタンパク質が観察されたのは、おそらくマウスに比較してヒトではHIVプロモーターが強力な活性を持つためであろう(トロノ(Trono)ら,EMBO 9: 4155-4160(1990))。同様な結果が、安定にトランスフェクションされたHeLaとNIH 3T3でも観察されたが、gagタンパク質の量は、一時的にトランスフェクションした細胞で観察された量に比較して多かった(表Iを参照のこと)。
例3 レトロウイルス作成体は、組換えレトロウイルス粒子を生成することができる
トランスフェクションしたGP+E86およびPA317細胞からの上清を使用して、8mg/mlのポリブレン(シグマ(Sygma)、セントルイス、ミズーリ州)で前処理した、それぞれPA317(単一サイクルの感染)またはCEMss(4サイクルの感染)細胞のコンフルエント前の単層を感染させた。PA317生産性細胞クローンにより放出された両栄養性レトロウイルスにより、CEMss細胞またはヒトPBLのいずれかを感染させるために、同時培養を実施した。生産性細胞(105)をCEMss細胞(105)またはPBL(106)のいずれかを含む1ml培養物に接種した。24時間後、生産性細胞を完全に排除するためにPA317細胞を除去し、培養プレートは、CEMssでは24時間毎に、PBLでは12時間毎に交換した。トランスフェクションした環境栄養性GP+E86細胞からの上清による感染後、G418耐性(neor)PA317細胞が回収した。さらに、F12−HIVを発現するneorヒトCEMss細胞が、トランスフェクションした両栄養性PA317細胞からの上清による感染により生成した。
例4 感染細胞のDNA、RNAおよびタンパク質の分析
標準法によりゲノムDNAを調製した(マニアティス(Maniatis)ら、「モレキュラークローニング:実験室マニュアル(Molecular Cloning: A laboratory manual)」、シー・ノロン(Nolon, C.)編、コールドスプリングハーバーラボラトリー(Cold Spring Harbor Laboratory)、コールドスプリングハーバー、ニューヨーク州(1989年))。グアニジン−イソチオシアネート法(チアグウィン(Chirgwin)ら,Biochemistry 18: 5294(1979))により全RNAを抽出して、オリゴ−dT結合ダイナビーズ(dynabeads)(ダイナル(Dynal)、オスロ、ノルウェー)により分離してポリA+画分を得た。報告(マニアティス(Maniatis)ら、上記文献)されたようにサザンおよびノーザンブロットを実施した。ランダムプライマー法を使用して0.5〜2×109cpm/μg DNAの比活性で32Pによりプローブを放射能標識し、これを、本プローブによりカバーされるN2/F12−HIV nef−(as)ゲノムの領域の概略図である図2に示す。F12−HIVゲノムプローブは、N2/F12−HIV nef−作成体からプロウイルスを切り出すことにより得た。完全長Tn5細菌性トランスポゾンをneoプローブとして使用した。F12−HIV envおよびnefのDNAは、各遺伝子の開始および停止コドンを部分的に重複するEcoRIを最後に付けたオリゴ−プライマーを使用して、pUC19のEcoRI部位にDNA−PCR増幅産物をクローニング後に得た。F12−HIV U3 LTRプローブは、pUC19にクローン化したF12−HIV 5’LTRのXbaI−SmaI消化により回収した。N2特異的なプローブは、LTR−U3プローブについてはNheIおよびSacIによる、LTR−R/U5プローブについてはSmaIおよびSpeIによる、そしてN2(パッケージング部位)部位特異的なプローブについてはEcoRIおよびSpeIによるN2消化後に回収した(図2を参照のこと)。
図4I〜IIIは、感染したneor細胞集団からの、XhoI消化(a)またはEcoRI消化(b)されたゲノムDNA、およびnef−(as)で安定に形質導入した細胞クローンからのEcoRI消化(c)ゲノムDNAのサザンブロットである。図4Iおよび4IIでは、neornef−(as)およびnef−(s)で形質導入したCEMss細胞からのDNAを、それぞれレーンAおよびBに示し、一方neornef(as)、nef−(s)、nef+(as)およびnef+(s)で感染させたPA317細胞からのDNAを、それぞれレーンC〜Fに示す。図4IIIでは、nef−(as)PA317(2と12)およびCEMss(40と41)細胞クローンからのDNAを示す。未感染CEMss(C−)およびH9−HTLVIIIB細胞(C+)からのDNAは、それぞれ陰性および陽性対照として使用した。HindIII消化ファージDNAは、分子マーカーとして使用した(左側)。
N2/F12−HIV nef−(as)でトランスフェクションしたPA317細胞からの上清により感染させたneorCEMss細胞からのXhoI消化DNAのサザンブロットは、全F12−HIVゲノムがXhoI消化により作成体から摘出されるため、予想どおり9kbバンドを示し(図4I、レーンA)、さらに恐らくゲノム再編成により誘導された低分子量の追加のシグナルも示された。これとは対照的、nef−(as)でトランスフェクションしたGP+E86細胞からの上清により感染させたneorPA317細胞のXhoI DNAパターンには余分なバンドは検出されなかった(図4II、レーンA)が、一方PA317細胞では予期しないシグナルが検出された(図4II、レーンC)。
N2/F12−HIV nef−(s)からの上清でトランスフェクションしたPA317細胞の上清により感染したneorCEMss細胞からのXhoI消化DNAのサザンブロット(図4I、レーンB)は、恐らくF12−HIV RNAの3つの主要な形(すなわち、N2/F12−HIV nef−(s)および(as)でトランスフェクションしたパッケージング細胞中で転写された推定RNAの概略図である図3に示されるように、スプライシングされていない形、1回および2回スプライシングされた形)に由来する、異なる3つのF12−HIV特異的DNAの組み込みを証明した(フェデリコ(Federico)ら,(1989),上記文献)。これらのデータはまた、EcoRI消化により確認された(図4II、レーンB)。逆に、トランスフェクションしたnef−(s)GP+E86細胞からの上清で感染したneorPA317細胞からのゲノムDNAではF12−HIV特異的シグナルは検出されなかった(図4I、レーンD)が、このことは、これらの細胞ではF12−HIV配列の形質導入が非常に低い効率であったことを示している。
nef+でトランスフェクションしたPA317の上清による感染およびG148選択後に、CEMss細胞を回収する試みは成功しなかった。neorPA317細胞からのXhoI消化したDNAのサザンブロット分析により、nef+(s)レトロビリオンにより感染したPA317細胞における単一バンドの存在が明らかになった(図4I、レーンE)。このシグナルの分子量(約3kb)は、2回スプライシングされたF12−HIV RNA分子だけが、感染性組換えレトロウイルスにパッケージングされたことを示している。逆に、nef+(as)レトロビリオンで感染したPA317細胞ではバンドが検出されなかった(図4I、レーンF)。
レトロウイルス感染により細胞中に形質導入されたN2/F12−HIV作成体の機能を評価するために、全てのneor細胞集団を、F12−HIVがコードするgagタンパク質の細胞質内蓄積について試験した。レトロウイルス感染細胞の細胞内p24抗原を、0.1%トリトンX−100(シグマ(Sygma)、セントルイス、ミズーリ州)を含有する200μlのTNE(トリス−HCl 10mM、NaCl 100mM、EDTA 1mM、pH7.4)緩衝液に細胞(105)を溶解することにより測定した。氷上で5分間インキュベーション後、細胞溶解物を短時間遠心分離して、生じた上清をELISA−抗原捕捉測定法(アボット(Abbott)、ノースシカゴ、イリノイ州)により試験した。
HIV関連タンパク質は、放射免疫沈降測定法(RIPA、フェデリコ(Federico)ら,(1995),上記文献)により検出した。HIV+またはHIV−血清の混合物のいずれかで実施した。代表的N2/F12HIV nef−(as)で形質導入したCEMssクローンのRIPA測定法の結果を図11に示す。F12およびH9/HTLVIIIB細胞からの細胞溶解物を陽性対照として使用し、一方N2で形質導入したCEMss細胞からの細胞溶解物を陰性対照として使用した、14C標識分子マーカーおよRIPAで検出可能なHIVタンパク質もマークされる。
上記結果から見て、nef−を発現する細胞のみをELISA測定法により分析した。この結果は表IIに示すが、この表は、センス(s)またはアンチセンス(as)N2/F12−HIV組換えレトロウイルスで感染させたneor細胞の細胞質内F12HIV gagタンパク質の量(105neor細胞集団中のgagタンパク質のピコグラムで表される;異なる4回の実験の平均値±標準偏差)、および全評価細胞クローンの中でF12−HIVを発現する細胞クローンの数を与える。
Figure 0003805371
結果は、nef−(s)ビリオンにより感染したneorPA317細胞では細胞質内F12−HIV gagタンパク質が検出されなかったことを示している。nef−(s)両栄養性レトロウイルスにより感染したneorCEMss細胞では最初に低レベルの細胞質内タンパク質が検出されたが、細胞継代により細胞質内タンパク質は検出されなくなった。
これとは対照的に、nef−(as)ゲノムを取り込んだPA317およびCEMss細胞では、両方とも高レベルのF12−HIV gagタンパク質が検出可能であった。これらの陽性の値は、長期、すなわち、1年にわたって安定していた。
安定にF12−HIVゲノムを安定に発現する細胞の百分率を評価するために、nef−ゲノムを(s)または(as)方向に組み込んだneorPA317およびCEMss組織を限界希釈法によりクローン化した。表IIに示されるように、F12−HIV発現nef−(s)クローンは、PA317またはCEMss neor細胞のいずれからも単離されなかった(後者は、最初ELISA試験において陽性であったが)。これとは対照的に、nef−(as)ゲノムを発現するPA317細胞クローンは容易に利用可能であり(約12%);さらに、約23%のCEMssクローンはgagタンパク質を合成することができた。
例5 感染細胞の蛍光活性化細胞ソーター(FACS)解析
原形質膜のCD4受容体を、間接免疫蛍光法により検出して、タッデオ(Taddeo)らが記載したように細胞蛍光分析機により分析した(Virology 194: 441-452(1993))。簡単に述べると、細胞(106)を適切な濃度の抗CD4モノクローナル抗体(mAb、オーソダイアグノスティック(Ortho Diagnostic)、ラリタン(Raritan)、ニュージャージー州)と共に2.5%FCSを含有する100μlのリン酸緩衝化生理食塩水(PBS)中でインキュベートした。氷上で1時間のインキュベーション後、試料をPBSで2回洗浄して、フルオレセインイソチオシアネートと結合した1:20ヤギ抗マウスIgG(オーソダイアグノスティック(Ortho Diagnostic)、ラリタン(Raritan)、ニュージャージー州)100μlと共に氷上でさらに1時間インキュベートした。PBSで3回洗浄後、試料をホルムアルデヒドの2%v/v溶液で固定して、細胞蛍光分析機(ファックス−スキャン(FAC-scan)、ベクトン・ディッキンソン(Becton-Dickinson)、マウンテンビュー、カリホルニア州)により分析した。
細胞質内HIV gag関連タンパク質は、直接免疫蛍光法により検出した。細胞(106)を、2.5%FCSを補足したPBS緩衝液で3回洗浄し、200μlのPBS−EDTAに再懸濁した(10mM)。次にPBS−ホルムアルデヒド(2%v/v)溶液を加えて、細胞を室温(RT)で10分間インキュベートした。PBS/FCS緩衝液で2回洗浄後、細胞を40μlの冷PBS−EDTAに再懸濁した。次に、400μlの冷メタノールを滴下して加えて、細胞を氷上でさらに10分間インキュベートした。次に細胞を3回洗浄して、RTで1時間、フィコエリトリン(PE)と結合したKC57−RD1(クールター社(Coulter Corp.)、ヒアルカム(Hialcam)、フロリダ州)抗gag HIVモノクローナル抗体の1:50希釈物と共にインキュベートした。最後に、細胞をPBS−FCS緩衝液で3回洗浄して、細胞蛍光分析機により分析した。未感染細胞とPE結合非特異的マウスIgG1抗体(クールター社(Coulter Corp.))の両方を陰性対照として使用した。
11個のF12−HIV nef−(as)発現PA317クローンからの上清をNIH 3T3細胞でcfu/mlとして力価測定した。レトロウイルス力価は、比較的低く、大きなサイズのレトロウイルス作成体、すなわち、約11kbの場合、4.6×102〜4×104cfu/mlの範囲であった。
レトロウイルス力価の最も高い2つのPA317クローン(2番と12番)のDNA分析は、レトロウイルス作成体が宿主ゲノム中に充分に組み込まれており(図4III)、ノーザンブロット分析により証明されるように、効率的に転写されたことを示している。細胞質内のF12−HIV特異的gagタンパク質の直接免疫蛍光法は、図5aおよび5bに示されるが、これらの図は、実際の計数対それぞれPA317クローン2番および12番を発現するF12−HIV nef−(as)の蛍光強度のグラフである。両方のグラフで、抗gag HIV処理PA317細胞の傾きは、陰性対照として報告される。図5に示すように、両方のクローンは、F12−HIVゲノムを均質に発現することができた。
例6 形質導入したCEMss細胞とヒトPBLの分子性状解析
F12−HIVゲノムをHIV感受性細胞に形質導入するために、PA317クローンをCEMss細胞およびPHA刺激新鮮ヒトPBLと同時培養した。同時培養の24時間後、G418をCEMss細胞に加えて、20日後にneor細胞集団を得た。細胞質内F12−HIV gagタンパク質を発現するneor細胞の百分率は、FACS分析により測定した。結果は図6a〜dに示すが、これらの図は、未感染CEMss細胞(陰性対照、図6a)、HUT−78/F12細胞(陽性対照、図6b)、PA317クローン2番と同時培養後のneorCEMss細胞(図6c)、およびPA317クローン12番と同時培養後のneorCEMss細胞(図6d)中の細胞質内F12−HIV gagタンパク質の存在のFACS分析を表している。また、それぞれ陽性細胞の百分率も示される。図6a〜dに示されるように、約35%のneor細胞がF12−HIVゲノムを発現した。これらのデータは、HUT−78細胞において反復された。さらに、36/60個の評価したCEMss細胞クローン、すなわち55%が、HIV gag特異的ELISAにより評価するとF12−HIVゲノムを発現していた。
「生産性」PA317クローン2番または12番と同時培養により形質導入したneorCEMss細胞の制限酵素消化したゲノムDNAのサザンブロットを、それぞれ図7aおよび7bに示すように、F12−HIVまたはneo特異的プローブとハイブリダイズさせた。レーン1は、N2で形質導入したCEMss細胞からのDNAを表し、一方レーン2は、クローン化していないN2/F12−HIV nef−(as)PA317細胞により形質導入したneorCEMss細胞からのDNAを表し、レーン3および4は、それぞれPA317クローン2番またはクローン12番と同時培養後のneorCEMss細胞を表し、レーン5および6は、それぞれPA317クローン2番またはクローン12番のいずれかとの同時培養後のneorHUT−78細胞を表し、そしてレーン7は、PA317クローン12番を表す。ゲノムDNAは、所定の制限酵素で消化して、DNA分子マーカーは、図4I〜IIIと同じものとした。ハイブリダイゼーションにより、F12−HIVゲノムが、明らかなゲノムの再編成なく充分に組み込まれたことが示される。
CEMss細胞中の感染発生の頻度を推定するために、neor細胞のクローン性を試験した。「生産性」PA317クローン2番または12番と同時培養して形質導入したneorCEMssまたはHUT−78細胞のHindIII消化ゲノムDNAを、図8に示すようにneoプローブとハイブリダイズさせたが、この図8は、このようなハイブリダイゼーションのサザンブロットである。N2/F12−HIV nef−(as)作成体のN2 5’LTR側から開始して、HindIII酵素により認識される最初の部位は、N2 5’LTR末端から約3kbのF12 env遺伝子に存在する。対照として、PA317クローン12番(陽性)および親CEMss細胞(陰性)からのDNAを使用した。分子量マーカーは、図4I〜IIIと同じものとした。neoプローブとのゲノムDNAのハイブリダイゼーションは、T細胞を形質導入した培養物が主としてポリクローナルであるため、neor細胞集団が、稀な感染発生により出現する可能性は排除されることを証明した。
比較分子性状解析を実施するために、F12−HIV nef−(as)ゲノムを組み込んで発現する40個のCEMssクローンを単離して培養した。2つの代表的クローン(40番と41番)のEcoRIパターンを図4IIIに示す。CEMssクローンはHIV RNAまたはタンパク質パターンに顕著な差は検出されなかった(組み込み部位の変化により評価するとき)。
ポリA+RNAは、F12−HIV特異的なプローブ、すなわち、完全長、U3−LTR、nef、およびenv、またはN2ベクターの異なる領域を認識する図3に示されるプローブのいずれかとハイブリダイズさせた。図9a〜dは、完全長F12−HIV(図9a)、F12−HIV U3 LTR(図9b)、F12−HIV nef(図9c)、およびF12−HIV envプローブ(図9d)、すなわち、F12−HIV特異的プローブとハイブリダイズさせた、F12細胞(レーン1)、親CEMss細胞(レーン2)、およびN2/F12−HIV nef−(as)で形質導入したCEMssクローン40(レーン3)からのポリA+ RNAのノーザンブロットである。F12−HIVの主なRNA種の分子量は、図の左側に示される。図9に示される各ノーザンブロットについて、5μgのRNAをブロットを作成するために使用したゲルの各レーンに流した。F12−HIV nef−を発現するCEMssクローンは、低レベルの2回スプライシングされたHIV RNA、すなわち、F12HIVを発現するHeLa CD4+クローン(フェデリコ(Federico)ら,(1995),上記文献)に報告されたような、調節タンパク質に特異的なメッセンジャーを発現した。これとは対照的に、完全長および1回スプライシングされたRNAは、かなり効率的に転写された。高分子量に明瞭に検出可能な二重線は、F12−HIVおよびMLV 5’LTRにより反対方向に促進された2つの完全長転写物に対応していた。この観察は、同じポリA+ RNAをF12−HIV LTRのU3領域を部分的に重複するプローブとハイブリダイズさせることにより検出される約11kbの(二重バンドの代わりに)一重バンド(これは、N2レトロウイルスベクターをコードするDNA鎖からのみ転写することができた)により支持された。
図10a〜dは、neo(図10a)、U3−MLV(図10b)、R/U5−MLV(図10c)、およびMLV(図10d)N2特異的プローブとハイブリダイズさせた、F12細胞(レーン1)、二重に促進されたレトロウイルスベクターpLjで形質導入したCEMss細胞(レーン2、コーナン(Korrnan)ら,PNAS USA 84: 2150-2154(1987))、N2/F12−HIV nef−(as)で形質導入したCEMssクローン40(レーン3)からのポリA+RNAのノーザンブロットである。pLjベクターによりCEMssで産生される主なRNA種の分子量は、ノーザンブロットの左側に記載されている。neo遺伝子、N2 LTRのU3およびR−U5領域、およびN2部位に特異的なプローブとのポリA+ RNAのハイブリダイゼーションは、F12−HIV 5’LTRにより促進される1回および2回スプライシングされた転写物が、各プローブにより認識されたことを証明し、このことは、これらのRNA種が、MLV 5’LTRのU3領域まで転写されたことを示している。N2部位特異的プローブ(これは、必ずN2 5’LTRで促進される転写物を認識する)とのハイブリダイゼーション後に得られた単一の高分子量バンドは、スプライシングされていないF12−HIV RNAが、このような配列を含まないことを示しており、このことは、代わりに1回および2回スプライシングされたF12−HIV RNAでは起こらなかったスプライシング発生を示唆している。MLV 5’LTRによって、スプライシングされたRNAは転写されなかった。実際、10〜11kbの二重線、および1回および2回スプライシングされたF12−HIV mRNA(これらは、フィルムを露出過剰にした後でさえ容易に見られる)の他には追加のRNAバンドは検出されなかった。従って、図9に示すように、単一の高分子量シグナルは、CEMssポリA+ RNAを、N2 5’LTRで促進される転写物のみを認識するF12−HIV U3/LTRプローブとハイブリダイズさせることにより検出された。
N2/F12−HIV nef−(as)で形質導入したCEMssクローンにより産生されるウイルスタンパク質のプロフィールは、F12−HIVでトランスフェクションしたHeLa CD4+クローンで得られたものと同様であった(フェデリコ(Federico)ら,(1995),上記文献)。図14aは、培養上清のcpm/ml×10-3対感染後(p.i.)日数のグラフであり、そして図14bは、105TCID50/106細胞で重感染した、代表的N2/F12−HIV nef−(as)CEMssで形質導入したクローン(すなわち、15、40および41)に関する、細胞生存率%対感染後日数のグラフである。N2で形質導入した細胞を対照として使用した。gp160 env糖タンパク質の切断は検出されなかったが、一方複製能力のあるHIVで感染した細胞に比較して、p55およびp25 gagタンパク質の量の低下が観察された。表IIIに示すように、クローン21を除いて、CD4発現の顕著な低下は、どのF12−HIV nef−を発現するCEMssクローンでも検出されなかった。
Figure 0003805371
N2/F12−HIV nef−(as)作成体もまた、新鮮ヒト末梢血リンパ球(PBL)に形質導入した。同時培養の24時間後、ELISAにより細胞質内抽出物を試験することにより形質導入効率を評価した。gagタンパク質は、PA317クローン2番および12番との同時培養の終了の5日後に105PBLから、それぞれ15および39pgの量で得た。従って図12a〜cに示すように、FACS分析から、同時培養により約5%のPBLの形質導入が成功したと推定された。図12a〜cは、抗gagHIV処理したHUT78−F12細胞(図12a、陽性対照)、未感染PBL(図12b、陰性対照)、およびPA317クローン12番との同時培養の終了の5日後の新鮮ヒトPBL(図12c)のFACS分析を表す、実際の計数対蛍光強度のグラフである。陽性細胞の百分率は、それぞれ96%、0.7%および5.95%である。これらのデータは、形質導入したPBLから抽出された高分子量DNAのサザン分析により支持された。
例7 HIVで重感染した形質導入したCEMssクローンの分子性状解析
25個のCEMssクローンを、HIV−1(HTLVIIIBまたはNL4−3株のいずれか)で感染多重度(m.o.i.)5×103または5×105TCID50/106細胞で、重感染させた。HIV−1重感染の細胞変性効果(c.p.e.)を融合細胞形成および細胞生存率に関して評点した。さらに、上清の逆転写酵素(RT)活性を測定した。
どのHIV重感染CEMssクローンでも融合細胞形成は検出されなかった。これとは対照的に、野生型CEMssおよびN2ベクターを組み込んだCEMss細胞の両方とも、急速に大きな融合細胞を形成し、HIVの重感染の数日後に死滅した。3つの代表的なCEMssクローンのRT活性と細胞生存率の両方の動態を、図13および14に示す。図13aは、培養上清のcpm/ml×10-3対感染後(p.i.)日数のグラフであり、そして図13bは、5×103TCID50/106細胞で重感染した、代表的N2/F12−HIV nef−(as)CEMssで形質導入したクローン(すなわち、15、40および41)についての、細胞生存率%対感染後日数のグラフである。親CEMssとN2で形質導入したCEMss細胞の両方を対照として使用した。図14は、上述のとおりである。
データは、HIVの重感染が高い感染多重度でさえ、F12−HIVを発現するクローンの増殖に顕著な影響を及ぼさなかったことを示している。より高い感染多重度でクローン15のRT測定法で検出された陽性点は、同じ感染多重度で重感染された25個の形質導入したCEMssクローンの中の5個に由来する数少ないRT陽性試料を代表するものであった。しかし、残りのCEMssクローンでは、使用した感染多重度および重感染後の日数にかかわらず、非常に低いか、または陰性のRT値が検出された。
このように、F12−HIVゲノムの発現は、CD4 HIV受容体の暴露に影響を及ぼすことなく、野性型の重感染するHIVの複製を強力に阻害した。この干渉性はまた、nef遺伝子を欠いているF12−HIVゲノムがN2ベクターに挿入されて、組換えレトロウイルス感染により形質導入されるときにも保存された(フェデリコ(Federico)ら,(1995),上記文献も参照のこと)。
本明細書に記載の特許、特許出願、雑誌の論文および本を含む全ての文献は、その全体が参考のため本明細書に組み込まれる。
本発明を、1つまたはそれ以上の好ましい実施態様を強調して記載したが、当業者には、当該分野における改良から生じる変法を含む変法を利用することができ、本発明を本明細書に具体的に記載されたものと異なる方法で実施することができることは明らかであろう。従って、本発明は、以下の請求の範囲により定義される本発明の精神と範囲に包含される、全てのそのような変法および修飾を含む。
配列表
(1)一般情報:
(i)出願人:
(A)名称:衛生高等研究所(Istituto Superiore di Sanita)
(B)通り:レジーナエレーナ通り299(Viale Regina Elena 299)
(C)市:ローマ
(E)国:イタリア
(F)郵便番号(ZIP):00161
(A)名称:フォンダチオーネ・チェントロ・サン・ラファエレ・デル・モンテ・デル・ターボル(Fondazione Centro San Raffaele del Monte del Tabor)
(B)通り:オルゲッティーナ通り60(Via Olgettina 60)
(C)市:ミラノ
(E)国:イタリア
(F)郵便番号(ZIP):20132
(ii)発明の名称:細胞へのHIV重感染に対する抵抗性を与える組成物および方法
(iii)配列の数:4
(iv)コンピューターで読める形式:
(A)媒体の型:フロッピーディスク
(B)コンピューター:IBM PCコンパチブル
(C)オペレーティング・システム:PC−DOS/MS−DOS
(D)ソフトウェア:パテントイン・リリース#1.0(PatentIn Release #1.0)、バージョン#1,30(ヨーロッパ特許庁(EPO))
(2)配列番号:1の情報:
(i)配列の特色:
(A)長さ:6塩基対
(B)型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(xi)配列:配列番号:1:
Figure 0003805371
(2)配列番号:2の情報:
(i)配列の特色:
(A)長さ:6塩基対
(B)型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(xi)配列:配列番号:2:
Figure 0003805371
(2)配列番号:3の情報:
(i)配列の特色:
(A)長さ:27塩基対
(B)型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(xi)配列:配列番号:3:
Figure 0003805371
(2)配列番号:4の情報:
(i)配列の特色:
(A)長さ:26塩基対
(B)型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(xi)配列:配列番号:4:
Figure 0003805371

Claims (7)

  1. 非欠損性、非生産性のF12−HIV変種からのゲノムであって、3’末端の長い末端反復配列(LTR)が完全に欠失し、かつレトロウイルス組換えベクターの転写方向に対してアンチセンスの方向に挿入されているゲノムを含むレトロウイルス組換えベクターをHIVの重感染に対する抵抗性をヒト細胞に与えるために、ヒト細胞の核ゲノムの少なくとも一部に該ゲノムを安定に組み込ませ、かつ該ゲノムを発現させるのに充分な量で含む組成物。
  2. 非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムは、ヒト細胞の核ゲノムの少なくとも約1%に組み込まれる、請求の範囲第1項に記載の組成物。
  3. 非欠損性、非生産性のHIV変種ゲノムは、ヒト細胞の核ゲノムの約1%〜約10%に組み込まれる、請求の範囲第2項に記載の組成物。
  4. ヒト細胞はT細胞である、請求の範囲第1項から第3項のいずれか一項に記載の組成物。
  5. 非欠損性、非生産性のHIV変種からのゲノムはF12−HIVのゲノムである、請求の範囲第1項から第4項のいずれか一項に記載の組成物。
  6. レトロウイルスベクターは、モロニーマウス白血病ウイルスから誘導されるベクターである、請求の範囲第1項から第5項のいずれか一項に記載の組成物。
  7. レトロウイルスベクターはN2ベクターである、請求の範囲第6項に記載の組成物。
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