JP4242447B2 - Cd40リガンド遺伝子の突然変異の検出および治療 - Google Patents
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Description
本発明は、細胞表面抗原CD40のリガンドであるCD40リガンド(CD40L)に関する。更に詳しくは、本発明は、CD40L遺伝子における突然変異を検出する方法、および血清IgM濃度を増加させ且つ免疫グロブリンの他のイソタイプ全部の濃度を減少させる症候群の治療法に関する。
発明の背景
ヒトX連鎖高IgM症候群は、高濃度の血清IgMおよび低(実際的に検出不能な)濃度の免疫グロブリンの他のイソタイプを特徴とする。男性患者は、通常、生後1年以内に反復感染の開始を経験している。臨床経過としては、間欠性好中球減少症およびニューモシスティス(Pneumocystis)肺炎、並びに低ガンマグロブリン血症を一層代表する感染、例えば、細菌性耳炎、静脈洞炎および肺炎がありうる。この症状は医学的介入の不存在下において致命的であるが;しかしながら、患者は、特に、誕生後すぐに治療を開始した場合、典型的に、静脈内ガンマグロブリンから成る持続療法に対して十分に反応する。
男性患者は、正常な数の循環性BおよびTリンパ球を有するが、胚中心の不存在によるリンパ節増殖症は共通している(ノタランジェロ(Notarangelo)ら、Annu.Rev.Immunol.10:215,1992)。このような患者からのB細胞は、正常なB細胞培養においてクラスを変化させることが知られているT細胞系と一緒にインビトロで循環された場合にイソタイプを変化させることができ、それらは正常であると考えられる(ヘンドリックス(Hendricks)ら、Eur.J.Immunol.20:2603,1991;メーヤー(Mayer)ら、N.Engl.J.Med.314:409,1986)。
高濃度の血清IgMは、複合可変免疫欠乏症(CVID)および後先天性風疹を含む他の症候群で生じる。一次遺伝免疫欠乏症の結果としてかまたは後天性CD4+T細胞異常(例えば、AIDS)の結果としてのT細胞の活性化の変化は、CD40Lに誘導されたB細胞活性化シグナルを減少させることもあり、したがって、これらの状態で見られるB細胞機能の二次異常を部分的に説明することができる。
CD40細胞表面抗原は、B細胞増殖および分化においてある重要な役割を果たすことが示された。B細胞の表面上に存在する細胞表面抗原であるヒトCD40タンパク質(CD40)は、277アミノ酸を有する分子量30,600のペプチドであり、19アミノ酸分泌シグナルペプチドは主として疎水性アミノ酸を含む。ヒトCD40をコードしているcDNAは、バーキットリンパ腫細胞系ラジ(Raji)から製造されたcDNAライブラリーから単離された(スタメンコビック(Stamenkovic)ら、EMBO J.8:1403,1989)。
活性CD4+T細胞は、CD40のリガンド(CD40L)を高レベルで発現する。膜に結合した糖タンパク質であるヒトCD40Lは、最近、本明細書中に参考として開示が包含されているスプリッグス(Spriggs)ら、J.Exp.Med.176:1543(1992)および1992年10月23日出願の米国特許出願第07/969,703号明細書に記載されたように、末梢血T細胞からクローン化された。ネズミCD40Lのクローニングは、アーミタージ(Armitage)ら、Nature 357:80,1992に記載されている。CD40Lは、いずれの補助刺激剤も不存在下においてB細胞増殖および各種免疫グロブリンイソタイプ(IgE以外)の分泌を誘導するし、更に、サイトカイン存在下においてIgEを生産することができる。
したがって、CD40Lは、CD40+Tヘルパー細胞とB細胞との間の同族相互作用において重要な役割を果たすと考えられる。X連鎖高IgM症候群およびその関連症候群の患者についての更に詳細な分析は、体液性免疫反応に関与するT細胞−B細胞相互作用についての貴重な情報を提供する。X連鎖高IgM症候群およびその関連症候群の初期検出は、適切な治療の開始を促すことができる。したがって、当該技術分野において、X連鎖高IgM症候群並びにCD40およびCD40Lがある役割を果たしているB細胞−T細胞相互作用の他の異常を検出するおよび確認する方法を開発する必要がある。このような症候群の別の治療法も必要とされている。
発明の概要
本発明は、CD40L遺伝子の1種類または複数の突然変異を検出する方法であって、個体から核酸(RNAまたはDNA)を単離し、CD40リガンド遺伝子に由来する核酸を選択的に増幅させ、そして増幅された核酸を分析して、CD40L遺伝子に1種類の(または複数の)突然変異が存在するかどうかを決定することを含む上記方法に関する。この遺伝子の突然変異は、CD40LおよびCD40の相互作用の異常を引き起こし、その結果、T細胞およびB細胞の相互作用に変化が生じる。このようなT細胞−B細胞相互作用の変化は、ヒトのX連鎖高IgM症候群においてある役割を果たしているし、しかも他の症候群を引き起こすこともある。
本発明は、更に、T細胞およびB細胞の相互作用が影響を受けている症候群(例えば、X連鎖高IgM症候群)の個体を治療する方法であって、有効量の可溶性CD40Lを投与することを含む上記方法を提供する。可溶性の形のCD40LはCD40Lの細胞外部分を含み、例えば、CD40Lの細胞外部分およびヒト免疫グロブリンのFc部分を含む融合タンパク質並びにCD40Lの細胞外部分に対してマルチマー生成ペプチドを加えることによって生成されたCD40Lマチルマーがある。
本発明は、更に、X連鎖高IgM症候群およびCD40L遺伝子が生物学的に活性なCD40Lをコードしていない他の症候群を矯正するために遺伝子療法を用いる方法を提供する。このような症候群を矯正する遺伝子療法は、罹患した個体からCD4+T細胞を単離し、単離されたT細胞を、生物学的に活性なCD40Lを発現するトランスフェクションベクターによってトランスフェクトし、そして生物学的に活性なCD40Lを発現するトランスフェクトされたT細胞を該個体に対して投与することを含む。
更に、胚幹細胞を用いる遺伝子を標的とする技術によって、インビボで非機能性CD40−Lを発現する動物を提供する。このような動物はノックアウト動物と称され、インビボでTおよびB細胞の同族相互作用を研究する場合に有用な非ヒトモデルを提供する。
【図面の簡単な説明】
図1は、CD40−Lノックアウトマウスを生じさせるのに用いられた標的に到達するベクターの構築を表わすフローチャートである。エクソンは、CD40−L遺伝子地図上で黒一色の箱形で表わされ、左から右へ1〜5までの番号を付けられている。黒一色の矢印はPGK−Neo遺伝子を表わし;大型の塗りつぶされていない矢印はHSV TK遺伝子を表わす。
図2は、pHRV−MCD40L#3のための遺伝子を標的とするスキームを図示する。
図3は、遺伝子型決定のためのPCRスキームを示す。PCRプライマー3は配列番号:13に対応し;PCRプライマー4は配列番号:14に対応し;PCRプライマー1は配列番号:15に対応し、そしてPCRプライマー2は配列番号:16に対応する。
発明の詳細な説明
本発明は、CD40の膜結合リガンドをコードしている遺伝子の欠乏によってT細胞およびB細胞間の相互作用が異常である症候群または症状に関する。TNF受容体超系列のメンバーであるCD40は、Bリンパ球、上皮細胞およびある種の癌腫細胞系で発現されることが分かった膜結合受容体タンパク質である。CD40に対して向けられた単クローン性抗体は、相同接着性;加した細胞寸法;抗IgM、抗CD20単クローン性抗体(mAb)、ホルボールエステルまたはインターロイキン−4(IL−4)と組合わされたホルボールエステルによって活性化されたB細胞の増殖;並びにIL−4で刺激されたT細胞減少培養からのIgEおよびIgMの生産を含むヒトB細胞の各種機能的作用を媒介する。これらの結果は、B細胞の増殖および分化におけるCD40およびCD40Lの重要性を示唆している。
CD40Lは、そのC末端にある細胞外部分、トランスメンブラン部分およびN末端にある細胞内部分を有する膜結合ポリペプチドである。CD40Lの可溶性変種は、細胞外部分またはそのフラグメントから製造することができる。CD40Lの生物学的活性はCD40に対して結合することによって媒介され、B細胞の増殖および活性B細胞からの免疫グロブリン分泌の誘導を含む。CD40L(可溶性オリゴマーの形、更には膜に結合した形を含む)は、活性を媒介するIL−4および架橋を必要とする抗CD40抗体とは対照的に、加えられたIL−4の存在を必要とすることなくB細胞増殖および免疫グロブリン分泌(IgE以外)をもたらすことができる。CD40Lのクローニングおよびその各種活性のいくつかは、1992年10月23日出願の米国特許出願第07/969,703号明細書に記載されている。
CD40Lの遺伝子は、Hprt遺伝子座に連鎖したネズミX染色体の近位部分に地図で表わされた。プローブされたヒトCD40L cDNAを用いるヒト中期染色体のin situハイブリッド形成実験は、ヒトにおいて同様の位置を確証しており、最大数の木目模様はバンドq26に地図で表わされた。CD40Lの染色体位置と一緒にその機能についてのインビトロの生物学的データは、この遺伝子がX連鎖免疫欠乏症においてある役割を果たしうることを示唆した。特に、X連鎖高IgM症候群の患者の表現型およびこの症候群の連鎖地図位置は、機能性CD40Lの発現の欠損と最も一致していた。X連鎖高IgM症候群は、HPRTに近いXq26に地図で表された(パタヤチー(Padayachee)ら、Genomics 14:551,1992年;メンシンク(Mensink)ら、Hum.Genet.76:96,1987年)。
CD40L遺伝子の発現は、一次X連鎖高IgM症候群の患者において、フィコル・ハイパクーでの分離によって精製された後にCD3に対して免疫感作された単クローン性抗体によって活性化された末梢血T細胞を用いて実験された。可溶性CD40タンパク質(ヒトIgG1のFc部分に融合したヒトCD40の細胞外ドメインを含む融合タンパク質;本明細書中においてCD40.Fcと称され、USSN07/969,703号明細書およびファンスロー(Fanslow)ら、J.Immunol.149:655,1992年に記載された)を用いて、刺激されたT細胞を蛍光活性細胞選別(FACS)によって分析した。対照細胞(正常な成人ドナーおよび/または無関係のX連鎖免疫欠乏症と診断された患者から精製されたT細胞)を同様に分析した。X連鎖高IgM患者からのT細胞は、CD3抗体による活性化によって何等かの検出可能なCD40Lを発現することができなかったが(いくつかの実験において、一人の患者からの活性T細胞はCD40にして弱く結合すると考えられたが)、IL−2受容体(T細胞表面活性化マーカー)のα鎖を、対照ドナーからのT細胞について見られたのと同様のレベルで発現した。高IgM患者からのT細胞は、更に、PHAまたはCD3 mAbおよびIL−7に対する正常な増殖反応を示した。
RNAは、前記のように刺激された患者およびドナー細胞から抽出され、そしてPCR反応のための鋳型として役立つcDNAを生じさせるのに用いられた。得られたcDNAのヌクレオチド配列分析は、4人の高IgM患者の内の3人のCD40Lにおいて単点突然変異が引き起こされたことを示した。それぞれのヌクレオチド変化は独特であって、いずれもCD40Lの細胞外ドメインで生じた。四人目の患者から生じたCD40L cDNAは、コーディング領域中に何等かのヌクレオチド変化を含むとは考えられず、おそらくは5′または3′非コーディング配列を必要とする別の機序が、この患者からのT細胞上のCD40Lの不存在の原因であるに違いないことが示された。
これらの突然変異が全く天然に存在しない遺伝子多形性ではなかったことを確かめるために、見出されたヌクレオチド変化の内の2種類を、ヒトCD40Lの完全なコーディング領域を含む哺乳動物発現ベクター中に、特定部位の突然変異誘発を用いて別個に導入した。細胞を、野生型かまたは突然変異誘発CD40Lを有するベクターによってトランスフェクトし、代謝的に放射性標識し、そしてヒトCD40Lを発現するCV1/EBNA細胞に対して向けられた多クローン性血清とのまたはCD40.Fcとの沈降によってCD40Lタンパク質の発現について試験した。野生型CD40Lによってトランスフェクトされた細胞は、CD40.Fcを用いて検出された33kDタンパク質を発現した。対照的に、CD40Lのそれぞれの突然変異型によってトランスフェクトされた細胞は、CD40.Fcによって認識されたタンパク質を発現しなかった。多クローン性抗血清を用いる同一の溶解産物の免疫沈降の結果として、突然変異体および野生型の両方でトランスフェクトされた細胞からの、CD40.Fcによって認識されたCD40Lタンパク質と一緒に共移動した33kDタンパク質が認識された。ノーザンブロット分析は、野生型および突然変異体両方でトランスフェクトされた細胞において同様のレベルのCD40L特異的RNAを示した。更に、CD40Lのそれぞれの突然変異型によってトランスフェクトされた細胞は、CD40.Fc結合について完全に負であったが、野生型CD40Lを発現する細胞は強いCD40.Fc結合を示した。それぞれの形の突然変異誘発CD40Lを発現する細胞は、更に、B細胞増殖またはIgE分泌を誘導することができず、それらの細胞表面上の機能性CD40Lの不存在が確証された。
X連鎖高IgM患者からのT細胞減少末梢血単核細胞(PBMC;B細胞に富む集団)は、対照ドナーからの同様に精製されたPBMCについて見られたのと同様のCD40Lに対する増殖反応を示した。正常ドナーからのPBMCは、IL−4と一緒に培養された場合、測定しうる量のIgEを生産したが、同様の条件下で培養されたいずれの高IgM患者の細胞においてもIgE生産は検出されなかった。高IgM患者のPBMCを含む培養に対する組換え体CD40LまたはCD40mAbの添加は、4人の患者の内3人からのPBMCのIgEを分泌する能力を回復した。
これらの実験の結果は、CD4+Tヘルパー細胞およびB細胞間の同族相互作用においてCD40Lが果たすと考えられる重要な役割を例証している。この相互作用は、大部分の抗原に対して体液性免疫応答がうまく機能する主要な要件の一つである。高IgM症候群および関連症候群の更に別の研究は、CD40およびCD40Lの構造的/機能的関係について並びに体液性免疫応答に関与する種々の細胞の相互作用についての貴重な情報を提供する。CD40Lの異常を検出する方法は、高IgM症候群、更にはCD40およびCD40Lがある役割を果たしているB細胞−T細胞相互作用の他の異常についての様々な推定上の形(常染色体劣性、常染色体優性)を説明する。
CD40Lにおける突然変異は、個体から核酸(DNA、RNA)を単離し、CD40L遺伝子に由来する核酸を選択的に増幅させ、そして増幅された核酸を分析して、CD40L遺伝子に1種類または複数の突然変異が存在するかどうかを決定することによって検出することができる。核酸は、末梢血細胞、または羊水穿刺若しくは絨毛膜絨毛試料採取によって得られた胎児細胞などの細胞から単離することができる。他の核酸源としては、生検組織および核酸が存在する他の組織試料があった。
核酸は、CD40L遺伝子に特異的なオリゴヌクレオチドプローブを用いて、CD40L遺伝子に由来するこれら核酸に対して選択的にハイブリッド形成させ且つそれらを増幅させるポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によって増幅させることができる。CD40L遺伝子に由来するRNAを増幅させるのに有用であるオリゴヌクレオチドプローブとしては、配列番号:1〜4によって定義されたプローブがある。CD40L遺伝子の配列に由来する更に別のオリゴヌクレオチドプローブは、核酸の5′および3′非コーディング領域並びにmRNAに転写されないCD40L遺伝子に存在する任意のイントロンの配列を分析するのに用いることができるが、機能性CD40L遺伝子生産物の発現に影響を及ぼすことがある。
ヌクレオチド配列分析を行なうことによって核酸を分析して、遺伝子に1種類または複数の突然変異が存在するかどうかを決定することができる。ヌクレオチド配列分析は、例えば、ジデオキシアナログチェインターミネーター法によって手動で行なうことができる。或いは、自動シークエンサーを用いてヌクレオチド配列分析を行なうことができる。増幅された核酸のヌクレオチド配列は、参考として開示が包含されたUSSN07/969,703号明細書、およびスプリッグスら、J.Exp.Med.176:1543(1992)にも開示されているCD40Lの公表された配列(配列番号:7)と比較される。
増幅された核酸とCD40Lの公開された配列との間のヌクレオチド配列の相違は、核酸から発現されたCD40Lペプチドの突然変異をもたらすことがある。このような突然変異としては、CD40Lペプチド中の1種類(または複数)の異なるアミノ酸の置換、CD40Lペプチドからの1種類またはそれ以上のアミノ酸の欠失、CD40Lペプチドの未成熟終結およびCD40Lペプチドに対するアミノ酸の付加がある。他の種類の突然変異は、エクソンの不適当なスプライシング、読取りできない(ナンセンス)核酸コドンを生じるフレームシフトを引き起こすことがあるし、または生物学的に活性なCD40Lの転写および翻訳に必要な他の要素に影響を及ぼすことがある。したがって、突然変異は、CD40L遺伝子のコーディング領域かまたはCD40Lの非コーディング領域にありうる。
生物学的に活性なCD40Lの発現に対する1種類または複数の突然変異の影響は、生物学的に活性なCD40Lをコードする発現ベクター中に1種類または複数の突然変異を導入することによって評価することができる。hCD40−Lと称するヒトCD40L配列を含むクローニングベクターは、1991年12月6日にアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(American Type Culture Collection)、ロックビル、MD(ATCC)に受託番号68873で寄託された。突然変異体は、例えば、オーバーラップエクステンション(SOEing)法(ホートン(Horton)ら、BioTechniques 8:528,1990年)によるまたは当該技術分野において知られている他の方法による遺伝子スプライシングを用いることによって構築することができる。次に、突然変異体発現ベクターを細胞中で発現させ、そして突然変異体によってコードされたCD40Lの生物学的活性を、本明細書中並びにUSSN07/969,703号明細書、アーミタージら、Nature 357:80,1992年、ファンスローら、J.Immunol.149:655,1992年およびスプリッグスら、J.Exp.Med.176:1543(1992)に記載された1種類またはそれ以上の生物学的活性検定を用いて決定する。
正常なB細胞機能が、外因性の生物学的活性CD40Lの添加によって回復されうるという知見は、この分子の治療的使用を支持する。この種の療法は、精製されたCD40Lを、適当な希釈剤または担体中に有効量のCD40Lを含む治療用組成物で投与することを含むことがありうる。治療的使用のために、精製されたCD40Lまたはその生物学的活性類似体は、指示に適した方法での治療用に患者に投与される。CD40L薬剤組成物は(例えば、マルチマー可溶性細胞外ドメインまたはそのフラグメントの形で)、ボーラス注射、連続注入、植込み物からの徐放または他の適当な技法によって与えることができる。
典型的に、CD40L治療薬は、精製CD40Lポリペプチドを生理学的に許容しうる担体、賦形剤または希釈剤と一緒に含む薬剤組成物の形で投与される。このような担体は、用いられる用量および濃度において患者に対して無毒性である。通常、このような組成物の製法は、CD40Lポリペプチドと、緩衝剤;アスコルビン酸などの酸化防止剤;低分子量(約10残基未満)ポリペプチド;タンパク質;アミノ酸;グルコース、スクロース若しくはデキストランを含む炭水化物;EDTAなどのキレート化剤;グルタチオンおよび他の安定剤;並びに賦形剤とを混合することを伴う。中性に緩衝された食塩水または同種血清アルブミンと混合された食塩水は、典型的な適当な希釈剤である。
生物学的に活性なCD40Lをコードしている遺伝子は、更に、遺伝子転移技術を用いて、異常なまたは欠陥CD40Lを有する個体から得られたT細胞(好ましくは、CD4+T細胞)中に導入することができる。T細胞を単離し、そして生物学的活性CD40Lによってトランスフェクトし;引続き、それらを個体に再投与した後、生物学的活性CD40Lを生産することによって症候群の症状を矯正する。
外因性遺伝子を、例えば、トランスフェクションによってまたは感染によって哺乳動物細胞中に導入するための多数の方法が開発されてきた。これらの形質導入法は物理的性質の方法であってもよく、またはそれらは、RNAに転写され、感染ウイルス粒子中に包装され、そして標的細胞を感染させることによって望ましい遺伝物質を与えるのに用いることができる組換えレトロウイルスベクターをコードしているDNAの使用に頼ることができる。
多数の異なる種類の哺乳動物遺伝子転移および発現ベクターが開発された(ミラー(Miller)およびカロス(Calos)監修、「哺乳動物細胞のための遺伝子転移ベクター(Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells)」、Current Comm.Mol.Biol.,コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー(Cold Spring Harbor Laboratory),ニューヨーク,1987年を参照されたい)。裸のDNAは、制限されないが、リン酸カルシウムトランスフェクション(ベルマン(Berman)ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84 81:7176,1984年)DEAE−デキストラントランスフェクション、プロトプラスト融合(ディーンス(Deans)ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84 81:1292,1984年)、エレクトロポレーション(ポター(Potter)ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84 81:7161,1984年)、リポフェクション(フェルグナー(Felgner)ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:7413,1987年)、ポリブレントランスフェクション(カワイ(Kawai)およびニシザワ(Nishzawa)、Moll.Cell.Biol. 4:1172,1984年)および細胞膜のレーザー微小穿刺による直接遺伝子転移(タオ(Tao)ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84 84:4180,1987年)がある多数の技術のいずれか一つを用いるトランスフェクションによって哺乳動物細胞中に物理的に導入することができる。
遺伝子供給用に組換え感染性ウイルス粒子を用いる各種感染技術が開発された。これは、本発明に対する好ましいアプローチを表わす。この方法で用いられてきたウイルスベクターとしては、シミアンウイルス40(SV40;カールソン(Karlsson)ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84 82:158,1985年)、アデノウイルス(カールソンら、EMBO J.5:2377,1986年)、アデノ関連ウイルス(ラフェイス(LaFace)ら、Virology 162:483,1988年)およびレトロウイルス(コフィン(Coffin)、1985年、ワイス(Weiss)ら(監修)、RNA Tumor Viruses,第二版,2巻,コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー、ニューヨークの17〜71頁)に由来するウイルスベクターがある。
したがって、遺伝子転移および発現法は多数であるが、本質的には、哺乳動物細胞中において遺伝物質を導入するおよび発現するように働く。上記技術のいくつかは、造血系またはリンパ系細胞への形質導入に用いられており、リン酸カルシウムトランスフェクション(ベルマンら、上記、1984年)、プロトプラスト融合(ディーンスら、上記、1984年)、エレクトロポレーション(カン(Cann)ら、Oncogene 3:123,1988年)および組換え体アデノウイルスによる感染(カールソンら、上記;ルーター(Ruether)ら、Mol.Cell.Biol.6:123,1986年)アデノ関連ウイルス(ラフェイスら、上記)およびレトロウイルスベクター(オーヴェレル(Overell)ら、Oncogene 4:1425,1989年)がある。初代Tリンパ球は、エレクトロポレーション(カンら、上記、1988年)によっておよびレトロウイルス感染(ニシハラ(Nishihara)ら、Cancer Res.48:4730,1988年;カシド(Kasid)ら、上記、1990年)によってうまく形質導入された。
胚幹細胞を用いる遺伝子標的技術は、ある選択された遺伝子において特定の変化を有する形質転換マウスを生じさせることを可能にした(ワルドマン(Waldman)A.S.1992年、Crit.Rev.Oncol.Hematol.12(1):49〜64;ホワン(Huang)M.T.1993年、Lab.Anim.Sci.43(2):156〜159;コラー(Koller)およびスミシーズ(Smithies)、1992年、Annu.Rev.Immunol10:705〜730;ジョイナー(Joyner)A.L.1991年、Bioessays.13(12):649〜656;スミシーズ O.、1993年、Trends Genet.9(4):112〜116)。例えば、プローブを、所望の遺伝子のcDNAから製造し且つ用いて、ゲノムライブラリー中の実際の遺伝子を識別する。遺伝子の構造を決定し、そして所望の1種類(または複数)の変化を生じさせる。組換えDNA技術を用いて、相同的組換えによる胚幹細胞の遺伝子の所望の1種類(または複数)の変化を導入するベクターを製造する。
次に、変更された胚幹細胞(ES細胞)を胚盤胞に注入し、生殖細胞を含む全組織種の形成に寄与させる。このような胚盤胞から発生する動物をキメラと称する。キメラ動物を繁殖させた場合、突然変異を有する生殖細胞は、機能性遺伝子を欠いた動物を生じる。このような動物を「ノックアウト」(KO)動物と称する。KOマウスについて多数の実施例が知られており;これらの動物の多くは、ある種のヒト遺伝病で見られるのと同様の表現型を示し、したがって有用な動物モデルとして役立つ。
CD40−L KOマウスは、胸腺依存性抗体反応におけるTおよびB細胞間の同族相互作用並びに免疫グロブリンイソタイプスイッチングの各種態様を研究する科学者にとって極めて興味深いと考えられる。ヒトX連鎖高IgM症候群におけるCD40−Lの役割は、CD40−L KOマウスが、高IgMに可能な治療(すなわち、可溶性組換え体リガンドの投与)を試験するための貴重な手段になったことを示している。更に、CD40−Lノックアウトマウスは、多数の様々な種類の研究にとって興味深く、すなわち、これらの動物は、免疫応答に不可欠な一つの特異的細胞相互作用を無力にすると予想される極めて明確な遺伝的欠損を有する。したがって、CD40−L KOマウスは、種々の疾患および症候群(感染性疾患を含む)におけるT細胞およびB細胞の役割を定義する場合、そして高IgM症候群並びにTおよびB細胞の相互作用の異常に起因するまたはそれに関連した他の症状の治療法を開発する場合に、ワクチン製剤または免疫応答調節剤を試験するためのモデルとして有用であると考えられる。
以下の実施例は、特定の実施態様を例証することを目的とし、本発明の範囲を制限するためのものではない。全ての参考文献の適切な開示は本明細書中に参考として包含される。
実施例1:CD40L遺伝子の地図表示
ネズミCD40L遺伝子のコーディング領域に対応するcDNAを用いて(アーミタージら、Nature 357:80,1992年)、ネズミCD40遺伝子座の染色体位置を、[(C57BL/6Jxマス・スプレタス(Mus spretus))F1XC57BL/6J]マウスの交配に由来する子孫を用いる種間戻し交雑分析によって決定した。この種間戻し交雑地図表示パネルは、常染色体全部並びにX染色体中に適当に分布している1100遺伝子座について知られている(コプランド(Copeland)およびジェンキンス(Jenkins)、Trends Genet.7:113,1991年)。C57BL/6Jおよびマス・スプレタスDNAをいくつかの制限エンドヌクレアーゼで消化し、そしてマウスCD40L cDNAプローブを用いる有益な制限フラグメント長さ多形性(RFLP)についてサザンブロットハイブリッド形成によって分析した。地図表示結果は、CD40L遺伝子(CD40l)が、ヒポキサンチン−グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(Hprt)、骨形態形成タンパク質−2b2(Bmp−2b2)およびコネクシン(connexin)−32(Cnx−32)に対して連鎖したネズミX染色体の近位部分に位置することを示している。Hprt、Bmp−2b2およびCnx−32を含むCd40lに連鎖した遺伝子座についてのプローブおよびRFLPの説明は前に報告された(M.E.ディキンソン(Dickinson)ら、Genomics 6:505,1990年;J.A.ヘフリガー(Haefliger)ら、J.Biol.Chem.267:2057,1992年)。組換え距離は、計算機プログラムスプレタス・マドネス(SPRETUS MADNESS)を用いて(E.L.グリーン(Green)、Genetics and Probability in Animal Breeding Experiments,オックスフォード・ユニバーシティー・プレス(Oxford University Press)、ニューヨーク、1992年,77〜113頁に)記載のように計算された。遺伝子順序は、対立遺伝子分布パターンを説明するのに必要な組換え回数を最小限にすることによって決定された。決定された組換え頻度は、Cd40l遺伝子をHprt遺伝子座から1.5+/−1.1センチモルガン遠位に置く。HPRTはヒトX染色体ではq26部分に地図で表わされ、CD40Lのヒト相同染色体もこの部分に地図で表わされるであろうということが示唆される。これは、ヒトCD40L cDNAプローブを用いるヒト中期染色体についてのsituハイブリッド形成実験によって確証された。ヒト中期染色体は、二人の正常な男性ドナーのリンパ球から得られた。ハイブリッド形成は、文献記載のように(J.D.マース(Marth)ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 83:7400,1986年)、1X106cpm/μgの比活性に対して3Hで標識されたヒトCD40Lプローブを用いて行なわれた。最終プローブ濃度は、ハイブリッド形成混合物0.4ng/μgであった。スライドを5〜7週間暴露した。染色体をQ−バンド法によって識別した。記録されたハイブリッド形成の115部位の内18(16%)は、X染色体の長アームの遠位部分に位置した。最大数の木目模様はバンドq26にあり、他のヒト染色体上にハイブリッド形成はほとんどなかった。
実施例2:高IgM患者T細胞でのCD40L発現の分析
CD40Lの発現を、臨床的および実験室知見が一次X連鎖高IgM症候群と一致した4人の青年期患者において実験した。これら患者の3人の症状は散在性であり、同様の症状の男性血縁者はいなかった。4人目の患者は、高IgM症候群の典型的X連鎖遺伝を示す実証された3世代系図を有する家系に属した。
CD40Lの発現は、4人の高IgM患者から精製された末梢血T細胞で直接的に調べた。休止末梢血T細胞は、検出不能なレベルのCD40L mRNAおよびタンパク質両方を発現するが、しかしながら、CD3に特異的な抗体による16時間の刺激は、mRNAおよび細胞表面タンパク質のレベルを有意に増加させる(スプリッグスら、J.Exp.Med.176:1543,1992年)。したがって、末梢血白血球は、フィコル・ハイパクーでの分離によって患者または対照ドナーのヘパリン処理された全血から精製された。T細胞を、固定化CD3 mAbによって活性化し、そして可溶性型CD40を用いるフローサイトメトリーによって分析した。この可溶性CD40タンパク質(CD40.Fc)は、USSN07/969,703およびファンスローら、J.Immunol.149:655,1992年に記載されており、ヒトIgG1のFc部分に対して融合したヒトCD40の細胞外ドメインを含む融合タンパク質である。実験はいずれも、正常成人ドナーから並びに患者1、3および4の場合は同年齢の非罹患男性からの対照細胞を含んだ。患者2の対照細胞としては、無関係の免疫欠乏症であるX連鎖無ガンマグロブリン血症(XLA)と診断された同年齢、同人種の男性が含まれた。対照ドナーからのT細胞とは対照的に、患者2、3および4からのT細胞は、CD3抗体による活性化の際に検出可能なCD40Lを全く発現できなかった。若干の実験において、患者1からの活性T細胞は、CD40を弱く結合すると考えられた。しかしながら、固定化CD3 mAbによる4人の患者全部からのT細胞の活性化は、共通のT細胞表面マーカーであるIL−2受容体(IL−2Rα)のα鎖の発現に関しては、対照ドナーからのT細胞で見られたのと同様のレベルで引き起こした。更に、高IgM患者からのT細胞は、PHAまたはCD3 mAbおよびIL−7に対する正常な増殖反応を示した。これらのデータは、高IgM患者のT細胞はマイトジェンに対してまたはそれらのT細胞受容体による活性に対して正常に反応するが、それらの細胞表面上に野生型CD40Lを発現しないことを示す。
実施例3:高IgM患者からのCD40Lのヌクレオチド配列分析
実施例2の高IgM患者からのcDNAのヌクレオチド配列を分析した。患者または対照ドナーからの末梢血白血球(PBL)をヘパリン処理された全血からフィコール・ハイパクーで精製した。次に、細胞を固定化CD3抗体またはPHAと一緒に一晩中インキュベートすることによって刺激した。刺激されたPBLから、RANゾル(バイオテクス(Biotecx)、ハウストン、TX)を用いてRNAを抽出した。全RNA5〜10μgを水10μlで希釈し且つ68℃で5分間加熱した。この混合物に対して、RNアシン1μl、10Xパーキン・エルマー(Perkin−Elmer)PCR緩衝液2μl、20mM dNTP 1μl、ランダムヘキサマープライマー(ファーマシア(Pharmacia)、ウプサラ、スウェーデン)2μlおよび100U逆転写酵素を加えた。混合物を室温で10分間、続いて37℃で1分間インキュベートし、そして95℃で5分間加熱失活させた。この反応からのcDNAを、以下の反応条件、すなわち、総容量50μlに対して10Xパーキン・エルマー緩衝液5μl、50μM dNTP、1μMプライマー、cDNA反応2μlおよび1.25U Taqポリメラーゼ(パーキン・エルマー)を用いるPCR反応において鋳型として用いた。混合物を95℃で5分間変性させ、そしてTaqポリメラーゼを加えた後、55℃で1分間、72℃で1分間および94℃で1分間を3サイクル行なった。cDNA全体にわたるようにPCR反応を2回行なった。cDNAの5′部分を増幅させるのに用いられたプライマーは、5′−CCAGAAGATACCATTTC−3′(配列番号:1)および5′−AGCCCACTGTAACACAG−3′(配列番号:2)であった。cDNAの3′部分のためのプライマーは、5′−CATGTCATAAGTGAGGC−3′(配列番号:3)および5′−CATAAGGAGGATCCTAG−3′(配列番号:4)であった。PCRフラグメントにクレノウ(ファーマシア、ウプサラ、スウェーデン)をフィルインし、1.5%アガロースゲル上で分離し、そして精製されたフラグメントを配列決定のためにSmaI−カットpTZ19Rに連結した。二本鎖配列決定は、シークエナーゼ(Sequenase)キット(USB、クリーブランド、OH)を用いて手動で行なわれた。自動配列決定は、アプライド・バイオシステムズ(Applied Biosystems)373A型シークエンサーで行なわれた。これらの実験において、対照細胞は、罹患していない同年齢対照によってかまたは、いずれの場合にも少なくとも一人の正常な成人ドナーによって提供された。更に、無関係の免疫欠乏症であるX連鎖リンパ増殖性障害(XLP)と診断された一人の青年期男性が患者1の対照として含まれた。得られたcDNAのヌクレオチド配列分析は、単点突然変異が4人の高IgN患者の内の3人のCD40Lに存在したことを示した。これらの変化がPCR増幅中に導入された人工物ではなかったということを確かめるために、最初のcDNA合成反応を含む全ての反応を少なくとも二重反復試験で行なった。それぞれのヌクレオチド変化は独特であり、全てCD40Lの細胞外ドメインに存在する。これらの変化は、以下のアミノ酸変化、すなわち、患者1における227位のグリシン対バリンの変化;患者2における155位のロイシン対プロリンの変化;および患者3における211位のトレオニン対アスパラギンの変化を引き起こす。患者4から生じたCD40L cDNAは、コーディング領域中に何等かのヌクレオチド変化を含むとは考えられなかった。この患者について行なわれた生物学的分析は機能性CD40Lの欠損を明らかに示しているので、おそらくは5′または3′非コーディング配列を必要とするもう一つの機序が、患者4におけるT細胞上のCD40Lの不存在の原因であるにちがいない。XLP患者を含むどの対照試料からのCD40L cDNAにおいてもヌクレオチド変化は見られなかった。
実施例4:CD40L cDNAの特定部位の突然変異誘発
実施例3で検出されたヌクレオチド変化がCD40Lの発現またはCD40に対して結合するその能力に影響を及ぼすかどうかを試験するために、実施例2の患者1および患者2で見られた2種類のヌクレオチド変化を、部位特異的変異誘発を用いて、ヒトCD40Lの完全なコーディング領域を含む哺乳動物発現ベクター中に別個に導入した。hCD40−Lと称するヒトCD40L配列を含むクローニングベクターは、1991年12月6日にアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(American Type Culture Collection)、受託番号68873として寄託された。突然変異体は、オーバーラップエクステンション(SOEing)法(ホートンら、BioTechniques 8:528,1990年)による遺伝子スプラシングを用いて構築された。患者1で見出された突然変異を再現するのに用いられたプライマーは、5′−TGCGGGCAACAATCCATTCACTTGGGAGTATTTGAATTTGCAA(配列番号:5)であった。患者2で見出された突然変異を再現するのに用いられたプライマーは、5′−CCATGAGCAACAACTTGGTAACCCCGGAAAATGGGAAACAGC(配列番号:6)であった。必要なプライマーの残り部分は、CD40L配列から生成された(USSN07/969,703号明細書並びにアーミタージら、Nature 357:80,1992年およびスプリッグスら、J.EXp.Med.176:1543,1992年)。得られたベクターをそれぞれミュータント1およびミュータント2と称した。適当なヌクレオチド変化が導入されたことは、完全なコーディング領域の配列分析によって実際の発現ベクターにおいて確証された。ヒト胚腎細胞系293を、野生型CD40Lかまたは突然変異誘発を有するベクターによってトランスフェクトし、トランスフェクション後3日目に、細胞を33Sトランス標識(ICNラジオケミカルズ(Radiochemicals)、アービン、CA)によって代謝的に放射性標識した。細胞溶解産物を調製し、そしてヒトCD40Lを発現するCV1/EBNA細胞に対して向けられた多クローン性血清とのまたはCD40.Fcとの沈降によってCD40Lタンパク質の発現について試験した。野生型CD40Lによってトランスフェクトされた細胞は、CD40.Fcを用いて容易に沈降させることができる33kDタンパク質を発現した。対照的に、各突然変異体の形のCD40Lによってトランスフェクトされた細胞は、CD40.Fcによって認識されたタンパク質を発現しなかった。多クローン性抗血清を用いる同一溶解産物の免疫沈降は、しかしながら、突然変異体並びに野生型でトランスフェクトされた細胞からの33kDタンパク質を認識した。このタンパク質は、CD40.Fcによって認識されたCD40Lタンパク質と共移動し、ベクターのみによってトランスフェクトされた溶解産物中には存在しなかった。これらの結果と一致して、ノーザンブロット分析は、野生型および突然変異体両方でトランスフェクトされた細胞において同様のレベルのCD40L特異的RNAを示した。
更に、トランスフェクトされた細胞をフローサイトメトリー分析によって検査した。CD40Lのどちらの突然変異体の形によってトランスフェクトされた細胞も、CD40.Fc結合について完全に陰性であったが、野生型CD40Lを発現する細胞は強いCD40.Fc結合を示した。突然変異CD40Lタンパク質の生物学的活性に取り組むために、野生型または突然変異誘発CD40Lによってトランスフェクトされた細胞を、増殖およびIL−4と一緒に共培養された精製扁桃B細胞からのIgE分泌を誘導するそれらの能力について試験した。野生型リガンド(表1)によってトランスフェクトされた細胞とは対照的に、それぞれの形の突然変異誘発CD40Lを発現する細胞は、B細胞増殖またはIgE分泌を誘導できず、それらの細胞表面上の機能性CD40Lの不存在が確証された。
実施例5:高IgM患者B細胞は野生型CD40Lに対して正常に反応する
野生型CD40Lに反応するX連鎖高IgM B細胞の能力に取り組むために、増殖およびイソタイプ分泌検定を行なった。実施例2の4人の患者全員からのT減少末梢血単核細胞(PBMC)(B細胞に富む集団)は、対照ドナーから同様に精製されたPBMCについて見られたのと同様のCD40Lに対する増殖反応を示した。対照的に、XLA疾患は循環性成熟Bリンパ球の実質的不存在を特徴とするという事実と一致して、XLA患者から得られたPBMCのT細胞減少培養においてこのような増殖反応は見られなかった。
以前行なった研究において、IL−4存在下の単一ドナーPBMCの培養が、IgEの生産を引き起こすことを示した(T減少のための分別をしていないPBMCの1x105個からのIgE分泌は、5ng/mlのIL−4を、200ng/mlのG28−5抗体(CD40に対する単クローン性抗体、E.A.クラーク(Clark)博士、ワシントン大学、シアトル、WAから得られた)またはベクターのみ若しくはヒトCD40Lによってトランスフェクトされた1x104個の固定したCV1/EBNA細胞と一緒に含む10日間の培養後に決定された)。PBMCの調製および分泌されたIgE濃度の決定は、ファンスローら、J.Immunol.149:655,1992年に記載のように行なわれた。結果を、三重反復試験培養の平均+/−SEMとして表わす。正常ドナー(対照1、3および4)からのPBMCは、IL−4と一緒に培養された場合、測定しうる量のIgEを生産した(表2)。対照的に、同様の条件下で培養された4人の高IgM患者のいずれからもIgE生産は検出されなかった。重要なことに、4つの症例の内の3つにおいて(患者1、2および4)、組換え体CD40LまたはCD40 mAbであるG28−5を高IgM患者のPBMC含有培養物に加えることにより、IgEを分泌するそれらの能力が回復した。同様に、試験されたこれら3人の患者および全対照からのT減少PBMC(B細胞に富む培養)は、IL−4および組換え体CD40LかまたはG28−5抗体の存在下でIgEを分泌した(表2)。患者3の場合、IL−4および組換え体CD40LまたはG28−5抗体と一緒に培養されたPBMCにおいてIgEは検出されなかった。これらの結果についての理由は不明である。追加のPBMCをこの患者から入手できなかったので、この応答の欠損が再現性があるかまたは実験変動によるのかどうかを決定することはできなかった。
実施例6:CD40L遺伝子のヌクレオチド配列分析
CD40Lのヌクレオチド配列を、ヒト細胞から製造されたゲノムライブラリーを用いて決定した。ゲノムライブラリーからのクローンを制限酵素で消化して、電気泳動によって分離することができる制限フラグメントを生成した。電気泳動によって分離された制限フラグメントを、CD40Lのコーディング領域の各種部分から製造された長さ30〜40オリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドプローブを用いるサザンブロットによって分析した。オーバーラップフラグメントを決定し且つ配列決定し、配列決定は、CD40Lのコーディング領域全体を包含するのに十分なフラグメントについて行なわれた。PCRプローブは、全エクソンについてのイントロン−エクソン境界に隣接する部分の配列に基づいて製造することができる。PCRプローブを実施例3に記載されたのと同様に用いて、CD40Lゲノム材料中に存在する任意の非コーディング領域の配列に異常があるかどうかを決定した。このような分析は、例えば、羊水穿刺または絨毛膜絨毛試料採取によって胎児から得られた細胞からのゲノム材料を分析する場合に有用である。この方法で誘導されたPCRプローブは、CD40L遺伝子のコーディング領域に異常が検出されない場合に必要であるかもしれないように、ゲノム材料を分析する場合にも有用である。
実施例7:CD40Lノックアウトマウスの発生
製造されたDNA構築物の種類を、正に選択可能なマーカー(ネズミPGK−1プロモーターによって指令されたネオマイシン耐性遺伝子)が標的遺伝子(CD40L)に対して相同な部分によって両側に隣接されている「置換型」ベクターとして分類する。このようなベクターは、標的に対して相同な2か所のベクター配列部分が関与する二重相互交差の結果により生じる相同的組換えによって野生型対立遺伝子を変更された変種と置換するように設計されている。対照的に、ランダム組込みは、分子全体を組込むと考えられる。したがって、標的に到達する効率を上げるために、負の選択マーカー(HSVチミジンキナーゼすなわちTK遺伝子)を、ベクターの相同領域の一方の末端に挿入した。
標的用ベクターをES細胞中に導入した後、正−負選択(PNS)を開始した。ネオマイシン耐性遺伝子は、G418に対する耐性を与えるが、HSV TK遺伝子の生産物は、ガンシクロビア(gancyclovir)を毒性化合物に変化させる。したがって、理論上、相同的に組換えされた細胞のみが両方の選択から生き残る。ベクター構築およびPNSについてのこのスキームは十分に確立されている(マンサワー(Mansour)ら、1988年、Nature.336:348〜352)。
CD40Lのための遺伝子標的用ベクターの構築を容易にするために、129SV系統(ストラタジーン(Stratagene)、カタログ番号946305)から構築されたネズミゲノムDNAライブラリーを、完全なコーディング領域を含む放射性標識されたネズミCD40L cDNAプローブによってスクリーニングした(アーミタージら、1992年、Nature.357:80〜82およびUSSN07/969,703号明細書)。6種類のクローンを単離し、そしてλ1およびλ2と称する二つを、それらが重なり合い且つそれぞれが遺伝子のかなり大きな部分を含んでいたという証拠に基づいて更に分析するために選択した。制限地図並びにエクソン位置および寸法は標準法を用いて決定されており、図1に示されている。
λ2からの6.8Kb BamH1−Spe1フラグメントを、BamH1+Xba1によって消化されたpGEM11中にサブクローン化した。得られたプラスミドpλ2−6.8BSをBamH1によって消化し、そしてクレノウフラグメントによる処理によって末端をブラントにした。pPGK/Neo(WT)A−からのブラントにされた1.5Kb EcoR1−BamH1フラグメントを挿入してp6.8Neoを生成した。この構築物をXho1によって消化し、クレノウフラグメントによってブラントにし、そしてλ1からの2.0KbのブラントにされたHind3−Asp718フラグメントを挿入した。得られたプラスミドp6.8NeoHAをXho1によって消化し、pTGX105−9(HSV TK遺伝子含有)からの2.0Kb Xho1−Sa11フラグメントを挿入してpHRV−mCD40L#1を生成した。
pHRV−mCD40L#1は、相同的組換えによって、エクソン4のみを欠失したCD40L対立遺伝子を生じると考えられる。更に分析することにより、この突然変異は、CD40−L遺伝子の機能を完全に損なわせていないらしいことが示された。したがって、エクソン3を以下の方法で更に欠失させた。pλ2−6.8BSをSpe1+BamH1によって消化し、そして得られた7.7Kbフラグメントを精製した。これを、pHRV−mCD40L#1からの5.5Kb BamH1−Xba1フラグメントと連結して、pHRV−mCD40L#2を生成した。このベクターは、相同的組換えによって、エクソン3および4を欠失した突然変異CD40L対立遺伝子を生じるべきである。
pHRV−mCD40L#2を胚幹細胞中に200Vおよび960μFでエレクトロポレーションを行なった。細胞を、白血病阻止因子(LIF)を発現するγ照射されたネオマイシン耐性STO細胞の支持層上で培養した。細胞は、175μg/mLのG418+2mMガンシクロビア中で約10日間選択された。次に、クローンを単独に平板培養し、そして5つのクローンのプールでのPCRによって分析した。PCRは、CD40L特異的プライマーTGX106.19(5′−GGCAAGGTCAAGCTCATCC−3′;配列番号:9)を、アンチセンスネオマイシン耐性遺伝子プライマーTGX63.20(5′−GATATTGCTGAAGAGCTTGG−3′;配列番号:10)と連結して用いて行なわれた。全部で800の二重耐性クローン(129SV誘導ES系AB1の680およびC57BL/6誘導ES系B22の120)をこの方法で相同的組換え結果についてスクリーニングした。正のクローンは検出されなかった。
pHRV−mCD40L#2によるいくつかの不成功の試みの後、CD40−L遺伝子の3′末端に対する相同の長いほうの部分を有する第三のプラスミドを製造した。pHRV−mCD40L#2をXba1およびXho1によって消化し、そして4.7KbフラグメントをpGEM11中にサブクローン化してpHRV2−4.7XXを生成した。1.9Kb Hind3−Sal1フラグメントを、λ2からの2.7Kb Hind3−Sal1フラグメントによって置換した。このプラスミドをpHRV2−5.5XSと称した。0.7Kb Asp718−Sal1フラグメントを、λ1からの10.3Kb Asp718−Sal1フラグメントによって置換してpHRV2−15XSを生成した。このプラスミドを引続きSal1によって消化し、pTGX105−9(HSV TK遺伝し含有)からの2.0Kb Xho1−Sal1フラグメントを挿入した。この結果、pHRV−mCD40L#3が得られ、これを、1993年1月19日にブダペスト条約の規定に基づきアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC)に寄託し、そしてATCC受託番号 を与えられた。pHRV−mCD40L#3を用いる相同的組換えは、pHRV−mCD40L#2と同様の突然変異、すなわち、エクソン3および4の除去を引き起こす。
pHRV−mCD40L#3のエレクトロポレーションを行ない且つ前記のようにES細胞を選択した。PCRスクリーニングは、CD40L特異的プライマーTGX124.19(5′−GTATGTGGCTGAACACCTG−3′;配列番号:11)およびアンチセンスPGK/NeoプライマーTGX53.18(5′−CTTGTGTAGCGCCAAGTG−3′;配列番号:12)を用いて行なわれた。全部で1191の二重耐性クローン(AB1の760、B22の231、および129SV誘導ES系D3の200)が得られた。いくつか正を識別し且つ核型分析を行ない、そしてD3系のクローンD3 CD40L3#9−72は正常な核型を有することが分かった。
CD40L遺伝子の標的突然変異は、ゲノムサザンプロット分析によって実証された。D3 CD40L3#9−72および野生型D3からのゲノムDNAをPst1によって消化し、アガロース中で電気泳動を行ない、ニトロセルロースに対してブロットし、そしてpHRV−mCD40L#3の5′末端のすぐ上流にある放射性標識された400bpのXba1−Pst1フラグメントによってプローブした。このプローブは、野生型D3ゲノム中の9.0Kb Pst1フラグメントとハイブリッド形成した。しかしながら、遺伝子標的は、5′Pst1部位の新規のPst1部位(PGK/Neo中)2.2Kb 3′を導入した。したがって、2.2Kb Pst1フラグメントのみが、D3 CD40L3#9−72ゲノム中のプローブとハイブリッド形成した。
D3 CD40L3#9−72細胞を、黒色外被色を有するC57BL/6マウスから単離された3.5日目の胚盤胞中に注射した。注射された胚盤胞は、偽妊娠スイス・ウェブスター(Swiss Webster)雌マウスにおける出産予定日まで維持された。D3 CD40L3#9−72は、黒色アグーチ(褐色)外被色を有する129SV系統に由来するES細胞中で生成された。キメラ子孫は、混合外被色(褐色および黒色)の存在によって識別された。雄のキメラを野生型C57BL/6の雌と交配させた。突然変異CD40−L対立遺伝子の生殖系列伝達は、黒色アグーチ雌子孫の存在によって識別された。これらの雌はCD40−L遺伝子座でヘテロ接合している。
ヘテロ接合雌を、野生型雄C57BL/6マウスに交配させた。標準的なメンデル遺伝によると、雄の子孫全体の50%は、CD40−L突然変異についてヘミ接合であると予想されるので、高IgM表現型を示すと予想される。ヘミ接合雄をヘテロ接合雌に交配させて、その系統を永続させる。更に、突然変異CD40−L対立遺伝子を示す共通遺伝子系129SV系統は、例えば、ヘテロ接合雌を野生型129SV雄に戻し交雑することによって発生させることができる。或いは、突然変異CD40−L遺伝子を効率よく伝達する雄キメラを129SV雌に交配させる。突然変異X染色体の生殖系列伝達は、ヘテロ接合129SV雌を生じ、これを野生型129SV雄に交配させて、突然変異体CD40−Lを示すヘミ接合129SV雄を得る。ヘミ接合雄129SVマウスをヘテロ接合129SV雌に交配させて、ホモ接合雌を生じる。
対立遺伝子の状態(すなわち、野生型対ヘテロ接合対ホモ接合突然変異体(雄のヘミ接合突然変異体))を、実施例3に記載の簡単なPCRスキームによって決定する。組織試料(血液または耳生検試料)からのDNAに、4種類のプライマーを用いるPCR増幅を施した。TGX157.23(5′−CCCAAGTGTATGAGCATGTGTGT−3′;配列番号:13)およびTGX156.23(5′−GTTCCTCCACCTAGTCATTCATC−3′;配列番号:14)は、エクソン4のちょうど3′のCD40−L遺伝子上の部分に特異的であり、250bpフラグメントを増幅する。Neo1(5′−GCCCTGAATGAACTGCAGGACG−3′;配列番号:15)およびNeo2(5′−CACGGGTAGCCAACGCTATGTC−3′;配列番号:16)は、ネオマイシン耐性遺伝子の3′末端に特異的である。これらのプライマーは、突然変異対立遺伝子に特異的な500bpフラグメントを増幅する。突然変異対立遺伝子の存在は、実質的には前記のようなサザンブロット分析によって決定される。
ヘテロ接合雌を入手し、そしてその対立遺伝子の状態を前記および図2に概説されたPCRスキームにしたがって分析した。それを、前記のように野生型C57BL/6雄に交配させた。その潜在的ヘミ接合雄子孫1匹からの試料を前記および図3に概説されたように分析したが;その分析結果は、エクソン3および4がCD40−L遺伝子に不存在であったことを示しており、そのマウスがヘミ接合であったことが示された。
配列表
(2)情報SEQ ID NO:1:
(i)配列の特性:
(A)長さ:17塩基対
(B)型:核酸
(C)鎖の数:シングル
(D)トポロジー:リニヤー
(ii)分子型:オリゴヌクレオチド
(iii)ハイポセチカル:NO
(iv)アンチセンス:NO
(xi)配列SEQ ID NO:1:
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(i)配列の特性:
(A)長さ:17塩基対
(B)型:核酸
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(D)トポロジー:リニヤー
(ii)分子型:オリゴヌクレオチド
(xi)配列SEQ ID NO:2:
(2)情報SEQ ID NO:3:
(i)配列の特性:
(A)長さ:17塩基対
(B)型:核酸
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(D)トポロジー:リニヤー
(ii)分子型:オリゴヌクレオチド
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(2)情報SEQ ID NO:4:
(i)配列の特性:
(A)長さ:17塩基対
(B)型:核酸
(C)鎖の数:シングル
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(ii)分子型:オリゴヌクレオチド
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(i)配列の特性:
(A)長さ:45塩基対
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(D)トポロジー:リニヤー
(ii)分子型:オリゴヌクレオチド
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(2)情報SEQ ID NO:6:
(i)配列の特性:
(A)長さ:42塩基対
(B)型:核酸
(C)鎖の数:シングル
(D)トポロジー:リニヤー
(ii)分子型:オリゴヌクレオチド
(xi)配列SEQ ID NO:6:
(2)情報SEQ ID NO:7:
(i)配列の特性:
(A)長さ:840塩基対
(B)型:核酸
(C)鎖の数:シングル
(D)トポロジー:リニヤー
(ii)分子型:cDNA
(iii)ハイポセチカル:NO
(iv)アンチセンス:NO
(vi)起源:
(A)生物種:ヒト
(vii)直接の起源:
(B)クローン:CD40-L
(ix)特徴:
(A)NAME/KEY:CDS
(B)LOCATION:46..831
(xi)配列SEQ ID NO:7:
(2)情報SEQ ID NO:8:
(i)配列の特性:
(A)長さ:261アミノ酸
(B)型:アミノ酸
(D)トポロジー:リニヤー
(ii)分子型:タンパク質
(xi)配列SEQ ID NO:8:
(2)情報SEQ ID NO:9:
(i)配列の特性:
(A)長さ:19塩基対
(B)型:核酸
(C)鎖の数:シングル
(D)トポロジー:リニヤー
(ii)分子型:オリゴヌクレオチド
(xi)配列SEQ ID NO:9:
(2)情報SEQ ID NO:10:
(i)配列の特性:
(A)長さ:20塩基対
(B)型:核酸
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(D)トポロジー:リニヤー
(ii)分子型:オリゴヌクレオチド
(xi)配列SEQ ID NO:10:
(2)情報SEQ ID NO:11:
(i)配列の特性:
(A)長さ:19塩基対
(B)型:核酸
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(D)トポロジー:リニヤー
(ii)分子型:オリゴヌクレオチド
(xi)配列SEQ ID NO:11:
(2)情報SEQ ID NO:12:
(i)配列の特性:
(A)長さ:18塩基対
(B)型:核酸
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(xi)配列SEQ ID NO:12:
(2)情報SEQ ID NO:13:
(i)配列の特性:
(A)長さ:23塩基対
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(i)配列の特性:
(A)長さ:23塩基対
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(i)配列の特性:
(A)長さ:22塩基対
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(i)配列の特性:
(A)長さ:22塩基対
(B)型:核酸
(C)鎖の数:シングル
(D)トポロジー:リニヤー
(ii)分子型:オリゴヌクレオチド
(xi)配列SEQ ID NO:16:
Claims (9)
- 個体におけるCD40リガンド遺伝子の変異を検出する方法であって、該個体から単離された核酸を分析して、CD40リガンド遺伝子中に、当該遺伝子から発現されるCD40リガンドポリペプチド中のアミノ酸227位および/または155位におけるアミノ酸の変異をもたらす変異が存在するかどうかを決定することを含み、ここで当該変異の存在は、該個体がX連鎖高IgM症候群であることの指標となる、前記方法。
- CD40リガンド遺伝子中に変異が存在するかどうかを決定するための分析工程が、
(i)個体から単離されたメッセンジャーRNA(mRNA)から相補的DNA(cDNA)を生成し;
(ii)CD40リガンドのコーディング領域に由来するオリゴヌクレオチドプライマーを用いて、該cDNAについてポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行うことにより、該個体のCD40リガンド遺伝子に由来するDNAを増幅し;そして、
(iii)増幅されたDNAについてヌクレオチド配列分析により配列を決定して、CD40リガンド遺伝子に変異が存在するかどうかを決定すること;
を含む、請求項1に記載の方法。 - オリゴヌクレオチドプライマーが、配列番号:1、配列番号:2、配列番号:3および配列番号:4によって定義されるものである、請求項2に記載の方法。
- 核酸を末梢血リンパ球から単離する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。
- 核酸の単離の前に、末梢血リンパ球をマイトジェンによって刺激する、請求項4に記載の方法。
- マイトジェンが、CD3と称する細胞表面抗原に対する抗体を含む、請求項5に記載の方法。
- 核酸を、羊水穿刺または絨毛膜絨毛試料採取によって得られた胎児細胞から単離する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。
- 核酸がメッセンジャーRNA(mRNA)である、請求項1ないし7のいずれか1項に記載の方法。
- 核酸がDNAである、請求項1および4ないし7のいずれか1項に記載の方法。
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