JPH05504255A - 遺伝子発現に影響を与える多重標的応答因子をもつベクター - Google Patents
遺伝子発現に影響を与える多重標的応答因子をもつベクターInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
遺伝子発現に影響を与える多重標的応答因子をもつベクター
技術分野
本発明は、複数の標的応答因子をコードするDNA配列によってウィルスの阻害
を引き起こす方法およびこの方法における使用に適する構成物に関するものであ
る。
特に本発明は、ヒト免疫不全ウィルス(HIVウィルス)を阻害する方法に関す
るものである。
従来の技術
HIVのtxtタンパクは、ウィルスの遺伝子発現をトランス作用的に活性化さ
せ、ウィルスの産生に必須のものである[Arya et al、5cienc
e 229:89−73(1985);5odroaki et al、5ci
ence 229ニア4−77(1985);Dayton etal、cel
l 44:941−947(191i6); Fisher et al、Na
ture 320:387−371(198B)] o t a を活性応答因
子(いわゆるTAR)は、転写開始部位の下流側の最初の44ヌクレオチドの領
域中に位置していた[Chen、C,、and Okayama。
H,、!4o1. Ce11.Blol、 7:2745(1987); Ro
sen et al、Ce1141:1l13−823(1985): Ton
g−starksen et al、 Proc。
Natl、 Acad、 Sc1.、 USA 114:6845−6849(
1987); Hauberet al、J、 Virol、 62:673−
679(1988)]。
この領域は、すべてのHIV−1転写物に存在し、異常に安定したスラムルーブ
構造を形成し[0kaioto、 T、。
andWong−Staal、 F、 Ce1l 47:29−35(198B
)] 、いくつかの証拠は、tatの転写効果がウィルスRNAのTAR領域と
の相互作用を通して媒介される、ということを示唆している[:5harp e
t al、 Ce1l 59:229−230(1989);Viscidi
et al、5cience 246:160G−1608(1989);Be
rkhout et al、Ce1159:273−2112(191119)
;Garcia at at。
EMBOJ、llニア85−778<191!9): Feng、 S、 an
d Ho1land、 E。
C,Nature 334:165−167(IHII); Southgat
e et at。
Nature 345:640−642(1990)]。
TARRNA配列への結合が証明されたが[Rappaport、J、et a
t、Co1d Spring Harbor、New York(1989b)
; Djngvall at al、 Proc、 Natl、Acad、Sc
i USA88:8925−8929(1989)]、tatが結合するために
要求される配列は、トランス活性化に必要な配列および構造的な要求を説明する
のには十分でない。細胞的な要因は、また、さらなる特異性を与えるtatを介
したトランス活性化において、役割を演じているように思われる[Marcin
iak et al、Proc、 Natl、^cad、sci、 87:36
24−362111(1990)]。tatは非霊長類細胞においてはほとんど
機能しないようであり、相互特異的なハイブリッドを用いた研究は、トランス活
性化の能力がヒト染色体の12番目の存在と関連していることを示唆している[
Hart erat、5cience 248:488−491]。TARDN
A結合タンパク質だけでなくいくつかの細胞性TARRNAが特定されたが[G
aynor、 R,B、 EMBOJ、 8ニア65−778(1989);G
atignol et at、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、
USA Hニア828−7832(19H); wu et al、EMBO
J、 7:2117−2129(19H);Jones et at、 5ci
ence 232ニア55−758(198B): Garcia etal、
EMBOJ、 8ニア65−778(19H): Marciniak et
al。
Proc、 Natl、 Acad、 Scj、 87:3B24−3628(
1990)] 、Lかしながらtxtを介したトランスからの活性化におけるこ
れらのタンパク質の役割は、いまだにはっきりしていない。
インビトロでは、tatタンパク質は細胞によって放出され取り込まれることが
でき[Frankel、 A、 D、、andPabo、 C,O,Ce1l
55:1189−1193(19811)] 、HI Vプロモーター活性化に
おける役割に加えて、細胞の増殖の制御に対する生物的な効果を有する。最近の
研究は、tatが、リンパ球の増殖を誘発する抗原を阻害し[Viscidi
etat、 5cience 248:160B−1808(1989)]、エ
イズ患者のカポージ肉腫病変由来の細胞の成長促進活性を有する[Ensoll
et al、Nature 340:84−88(1990)] 、というこ
とを示している。反対に、tatはマイトジェンに反応してリンパ球の増殖の著
しい低下を引き起こさない。疾患と関連したHIVの原因とHI V −1ta
tとが関係しているならば、tatの機能を妨害することは治療上重要であるだ
ろう。 HIVタンパク質に対するトランス優勢なミュータントが報告されたC
Mallm et al、Ce1l 5g:205−214(1989); T
orno et al、Ce1l 59:113−120(1989);Mar
cinjak et at、 Proc、 Natl、 Acad、 Scj、
87:3624−3fi2111(1990) ]。これらのタンパク質は、強
力なプロモーターから構造的に産生され、HI V−Iの成長を止めることがで
き、従って、ウィルスの感染に対して“免疫された”細胞系統を作り出すことに
用いることができる。
TARRNAはwtt tatタンパク質と直接[Southgate et
at、 Nature 345+640−642(1990)]または細胞的要
因の合わされた活性化を通して[Maroniak etat、Proc、Na
tl、Acad、Sci、USA g7:3B24−3[128(1990)コ
相互作用すると思われ、出願人は、大量に産生されるTARRNAがtat機能
の競争阻害剤として働いていると仮定した。後述する実施例の結果は、TARR
NAの過剰生産が投与量に依存して、tatを介したトランス活性化を低く抑え
る、ということを示している。ウィルス性または細胞性のトランス活性物を隔絶
する高レベルの標的RNA因子の発現を生物学的に制御する試みは、抗ウイルス
性試薬の新しい種類の生成において一般的な応用性を有している。ここで例示す
るpoly−T A Rの誘導転写物は、トランス優勢なシュータントが細胞内
免疫に対して相互異存的な効果が与えるコード配列と結合することができる。
発明の概要
本発明の目的は、遺伝子の発現を指令するHIV−ILTRをダウンレギュレー
トする方法を提供することである。
本発明のもう1つの目的は、tat機能の競争阻害剤を提供することである。
本発明のさらなる目的は、細胞内免疫として抗ウイルス試薬の一種を提供するこ
とである。
多様な他の目的および利益は、本発明の詳細な説明および図面から明らかになる
。
1つの実施、態様において、本発明は、タンデムに転写されるよう連結された少
なくとも2つの標的応答因子に、作動可能に連結されたベクターおよびプロモー
ターからなるDNA構成物に関するもの、である。その構成物は、さらに、ウィ
ルスDNAに特異的なりボザイムをコードするDNAセグメントまたはウィルス
タンパク質のトランス優勢なネガティブミュータントをコードするDNAセグメ
ントを含んでいてもよい。
もう1つの実施、態様において、本発明は、ウィルス感染を治療する方法に関す
るものである。この方法は、ウィルス感染患者から細胞を得て、そして本発明に
よる構成物を用いてその細胞を形質転換することを含む。この細胞は、次いで、
患者に再び導入される。
さらなる実施態様において、本発明は、ウィルスに感染した細胞に本発明の構成
物を導入することからなる、ウィルスの復製を阻害する方法に関するものである
。ウィルスの産生物は、阻害が効果的であるように、構成物の因子の転写産物を
調節する。
図面の簡単な説明
図1は、HI V−LTR−駆動多重TAR因子を用いたHIV遺伝子発現の細
胞内阻害に対する作用仮説について示したものである。
このモデルによると、ウィルスLTRから発現されたtatは、多重TAR因子
のLTR駆動転写を活性化する。
多重TARRNAはtatの結合と競合する。従って、ウィルス遺伝子の発現は
、構成物中のTAR因子の数に依存した平衡に到達するまで、tatの発現とと
もに減少する。
図2Aは多重TAR因子の構成および転写物の予想される二次構造を示したもの
である。
この図は、Dra IおよびSea Iのハーフパリンドローム配列をもつ完全
な野生型のTAR因子を含む、アニーリングされたオリゴヌクレオチドを示した
ものである。
矢印は、転写の方向を表わす。多重TARRNA因子の予想される二次構造も示
されている。
Bは、プラスミドの一般的構造を示したものである。
この実験で用いたプラスミドはCD7−LTRを含んでおり、このCD7−LT
Rは負の調節因子(NRE)の欠失によって、野生型のHIV−1−LTRから
得られている。すべての構成物は、バクテリアのCAT遺伝子のC末端部分(N
eo 1部位の下流側)およびS V−40のスプライシングおよびポリアデニ
ル化の信号を含む。
図3は、多重TAR因子がトランス活性化をダウンレギュレートすることを示し
たものである。
AおよびB:コス細胞は、ブニスミドを含んだ4.4μgの異なったpoly−
TAR,1u g RS V−ルシフェラーゼ、2.2μg LTR−CATお
よび示したような0.48ug LTR−tat (パネルA)または0.48
ug pSVL−tat (パネルB)のプラスミドを用いて同時トランスフェ
クションされた。+および−は、同時トランスフェクション分析において、特定
のプラスミドがそれぞれ存在するか存在しないかを表わしている。トランスフェ
クションから48時間後、細胞の溶菌液をCATの発現およびルシフェラーゼ活
性について分析した。
C:全RNAは、図に示された異なるプラスミドでトランスフェクションされた
コス細胞から調製された(13)。十および−は、同時トランスフェクション分
析において、特定のプラスミドがそれぞれ存在するか存在しないかを表わしてい
る。10μg RNAは、ノーザンブロット ハイブリダイゼーションによって
分析された。図2が示すように、同時トランスフェクションに用いられる構成物
は、CAT遺伝子の短いC末端部分を含む。ニックトランスレーションされたC
ATフラグメント(ファルマシア社)は、P標識プローブとして用いられた。
D0コス細胞は、発現プラスミドを含む示された異なるpoly−TAR4,4
ug、Iμg R3V−ルシフェラーゼ、2.2ug HTLV−1−LTR−
CAT。
0.48μg HTLV−I−LTR−TAX (13)、示したような0.4
8μg L T R−tatで同時トランスフェクションされた。トランスフェ
クションから48時間後に、細胞の溶菌液をCAT発現およびルシフェラーゼ活
性について分析した。
図4は、トランス活性化の阻害がTARRNA転写産物の量に依存することを示
したものである。
A0コス細胞は、2.2μg LTR−CAT。
0.48μg LTRtatおよび増量したLTR−55TARで同時トランス
フェクションされた。減量したLTR−OTAR(Xは0.22μgを示す)は
、プロモーターの濃度を一定に保つことに用いられた。+および−は、同時トラ
ンスフェクション分析におけるおのおのの特定のプラスミドが存在するか存在し
ないかを表わしている。トランスフェクションから48時間後、細胞の溶菌液を
CATの発現について分析した。
BおよびC0全RNAは、図に示されたような異なるプラスミドでトランスフェ
クションされたコス細胞から調製された。10μg RNAは、ニックトランス
レージョンされた PI12CAT DNAフラグメントを用いて、ノーザンブ
ロット ハイブリダイゼーションによって分析された(パネルB)。CATのプ
ローブは、図1に表わされたすべての構成物に対してアニーリングする。 P標
識されたtatDNAプローブは、異なる条件下で発現されたtatgRNAの
量を決定することに用いられた(パネルC)。
図5は、TARRNA転写産物の量に依存したトランス活性化の阻害量の変化を
示したものである。0TARから50TAR因子を含む構成物によって生ずる阻
害を比較する。
図6は、ウィルスの複製の阻害に対するリボザイムーpoly−T A R構成
物の例を示したものである。
図7は、HIVの複製の阻害に対するΔGAG−poly−TAR構成物の例を
示したものである。
発明の詳細な説明
本発明を導く研究の特殊な目的は、tatタンパク質の活動によって活性化され
、txt活性を同時に阻害することができる導入ベクター系を確立することであ
った。本発明者の試みは、txt活性応答(TAR)因子の過剰生産により、t
atの機能を阻害することであった。図1は、この試みを描いたものである。保
護された細胞は、本発明による構成物の少なくとも1コピーを含んでおり、感染
後は、組み込まれたプロウィルスの1コピーを含んでいる。もし、HI V−L
TRが活性化されるなら、tatタンパク質は最初の遺伝子産物として、プロウ
ィルスのゲノムから作られる。このtatタンパク質のいくつかはウィルス遺伝
子の発現を活性化し、またいくつかは構成物由来の多重化されたTAR因子の転
写産物を活性化する。多重TARRNAはtatの結合と競合するので、ウィル
ス遺伝子の発現は減少する。発現それ自身はtatの存在に依存するので、その
発現は、マルチマーにおけるTAR因子の数に依存したある平衡に到達するまで
、すべてのLTR指令遺伝子発現とともに減少する。これは、遺伝子治療用に提
案された構成物が、生物的な調節の制御下におかれた最初の特例である。もし細
胞が感染状態になり、txtが作られるならば、防御遺伝子(Protecti
ve gene )産物だけが発現されるであろう。
にもかかわらず、構成物は、ゲノム中では不活性である。
多重TAR因子を用いたウィルス複製の阻害は、すべての単MHI Vに対して
効果的であり、というのはそれが機能的な阻害であるからである。たいていのH
IVワクチンが遭遇する問題は、ウィルスの高い突然変異率である。本発明の構
成物は、レトロウィルスの突然変異に限定されない。
従って、本発明は、TAR因子を少なくとも1コピー、好ましくは5〜50コピ
ー、最も好ましくは20コピ一以上コードするDNA構成物に関する。本発明に
よる構成物は、TAR因子のような多重標的応答因子、LTR−HIVのような
プロモーターおよびpCD7のようなベクターを含んでなる、DNAセグメント
を含んでなるものである。多重活性化応答因子は、タンデムでなければならず、
または、もし離されているのならは、それらの転写は離れた配列によって妨げら
れてはならない。本発明は、TAR因子の数のさらなる増加が阻害を増加させな
いような点である25TARを、TARRNAが含むまで、HIVの阻害はTA
R因子の増加ととともに増加する、ということを見い出した。決定試験は、過渡
的な発現分析で行われ、安定な組み込みの場合には、追加されたTARがさらな
る阻害の増加を与えた。
本発明の構成物において、プロモーターは、作り出されたTARRNAの量を制
御するように、多重TARDNAセグメントに作動可能に連結される。後述する
実施例ではHI V−LTRのプロモーターを用いるが、多重TAR因子は、種
々の他のプロモーターによって転写されうる。例えば、tatタンパク質によっ
て活性化されうるプロモーターが用いられる。他のプロモーター(CMV、SV
40!たi!tRNA7’ロモ−9−) を用いることができるが、これらのプ
ロモーターは遺伝子産物の構造的な発現を生み出す。HI V−LTRのような
プロモーターを用いる利点は、それらがウィルスによって誘導される、というこ
とである。このことは、どのプロモーターよりも特異的である。さらにまた、組
織特異的なプロモーターがこれらの構成物に有用である。
本発明の構成物に用いられたベクターは、インビボの標的細胞への高い効率での
遺伝子導入を保障するものでなければならない(例えばレトロウィルスベクター
)。
本発明における使用に適したベクターには、複製起点および原核細胞の増殖に対
する選択マーカーを含んでなるベクターが包含される。ベクターは、1以上のプ
ロモーターを含んでもよい。さらに、本発明の構成物のベクターは、細胞機能を
みだすことなく染色体中への構成物の部位特異的な組み込みを許容する配列を含
むことができる。ベクターは、また、標的細胞への構成物の遺伝子を許容し、さ
らなる感染によってベクターの増殖を促進する“ヘルパーウィルス“配列を含む
ことができる。
本発明の構成物を用いた際、本発明者らは、HIV−1遺伝子の発現のダウンレ
ギュレーションの程度が構成物中のTAR因子の数に依存する、ということを示
した。
このことは、いくつかの過剰な標的ヌクレオチド配列の使用が、望まざる遺伝子
の活性化をダウンレギュレートすることに用いられうる、ということを示してい
る。
TAR因子を、ウィルス発現を阻害し、またはウィルスのタンパク質の破壊的効
果に対して作用する保護タンパク質を誘導することによって作用する他の因子と
、タンデムに結合させることが可能である。例えば、本発明の方法によって作ら
れた図6および7の構成物は、望まざる遺伝子の活性をダウンレギュレートする
ことに用いることができる。構成物への混入に適当な因子の例として、トランス
優性調節タンパク質、アンチセンス配列、インターフェロンまたは免疫系を刺激
する因子のような抗ウイルス因子のコード配列が挙げられる。構成物は、また、
異なる活性または阻害の応答因子を含むことができる。
上記したような本発明の構成物の阻害活性は、その構成物中にウィルスタンパク
質のトランス優性なネガティブミュータント(例えばミニータントGAG、また
は、例えばGAGNAMのようなHIV mRNAに対するリボザイム指令)を
含めることによって強めることができる。この構成物は、また、rev応答因子
(RRE)を含むことができる。構成物のRRE因子は、核から細胞質へと構成
物から作られたRNAを輸送するために機能する。
単一の構成物中における、ウィルスのmRNAに対スるリボザイムとTARとの
組み合わせは、2つの異なった種類の阻害を与える。TARはtatを隔絶する
ことによってHIV−1が指令する遺伝子の発現を阻害するが、リボザイムは標
的RNAにハイブリダイズしそれを開裂させることによってタンパク質の翻訳を
阻害することかできる。これらの2つ阻害機能の結びつきが、全体の阻害の可能
性を増加させる。後述する例で用いられたりボザイム、すなわちGAGNAMは
、GAGIIRNAすなわち特によい標的に対して指令され、というのはそれが
アメリカ人のHIV隔離者に保存されているからである。
TARおよびGAGのようなHIVタンパク質のトランス優勢なミュータントを
含む構成物は、HIV遺伝子発現およびウィルスの構築の両方を阻害する。TA
RおよびミュータントGAGの組み合わせはウィルスが突然変異によって打ち勝
つことのできない純粋な機能阻害を与える。
本発明の構成物は、技術分野において知られた適当な方法によって作ることがで
きる。多重標的応答配列を与えるよう、配列をタンデムに加える方法によって連
結され得る精製された応答配列を用いて、多重標的応答配列を調製することがで
きる。多重活性化応答配列を含む構成物が例示されたが、構成物は、また、多重
阻害応答配列を含むことができる、ということが認識されるべきである。
多重阻害配列の使用は、希望するプロモーターの活性を刺激することを当業者に
予想あらしめると期待される。
タンデムの多重阻害応答配列を含むそのような構成物は、例えば、希望するタン
パク質の発現の要因となるプロモーターを刺激することによって、希望する産物
の産生を増加することに用いることができる。
本発明の構成物は、公知の方法によって遺伝子治療に用いることができる。 D
avid Ba1tjsore(Nature 335:395−396(19
8g))によって表わされ、“細胞内免疫”として知られる方法を、用いること
ができる。例えば、本発明の構成物を、すべての造血幹細胞を含む骨髄細胞へと
導入することができる。血液細胞は、混合した集団がリンパ球のような均一な集
団のいずれかであることができる。
例示した構成物を用いて、HIV惑染個体の細胞が使用される。遺伝子を導入し
たあと、その細胞は患者に再び注入される。移植された細胞の成長の空間を作る
ために、修飾された細胞が注入される前に、照射法によってまたは薬物療法で、
骨髄は部分的に除かれるであろう。
また、患者からの血液細胞へ本発明のベクターを導入することができる。構成物
を保存した細胞は患者に再び導入される。HIV感染者の治療において、構成物
は、CD4+細胞へと導入されなければならない。これらの細胞の交替は比較的
早いので、保護細胞の再導入はウィルスの感染が存在するかぎり必要である。そ
のような細胞の繰り返しの導入は必要であろう。
本発明による多重TAR構成物および/またはTAR+リボザイム構成物は、遺
伝子治療の戦略において重要であるタンパク質産物ではなく阻害RNAだけを作
り出すと信じられている。
本発明の多重TAR因子構成物の使用は、大変有利である。例えば、この構成物
は、HIVが指令する遺伝子発現の特異的な阻害を準備する。防御遺伝子産物の
発現は生物学的に制御され、インビボでの普通の細胞の方法でのTARを含む転
写産物の構造的な発現が有害であるので、際立って有利である。構成物の有用性
は、異なる隔#HIVの間の多様性によって限定されるものではない。さらに、
構成物の使用は、リボザイムまたはHIVタンパク質のトランス優勢なミュータ
ントのいずれかのような配列の下流への挿入によって広げることができる。
例
次の限定を伴わない例は、本発明をさらに説明するために与えられる。本発明は
、HIV系およびTAR因子を用いて例示されるが、本発明の方法を用いること
で他のウィルスの阻害がもたらされることを期待できるということを当業者は、
認識するであろう。
プラスミド構成物
異なった数の単一の方向性を持つTAR因子をHIV−LTRの制御下で含むプ
ラスミドが、構成された(図27照)。“多重化された゛TAR配列は、5’I
(IV−1−LTR欠失ミュータントCD7 (すなわち負の調節因子(NRE
)を欠き、野生型HIV−1−LTRと比較するとより高レベルの発現を冑する
もの)の真正なTAR配列の下流側にクローン化された[5jekevitz
etal、 5cience 238:1575−1578(LH7)]、 H
I V −I L T R(−278−+63)の一部を含むプラスミドpCD
7 (5tepenJosephsの好意により提供された)を制限酵素で消
化し、多重タンデムTAR因子に連結された。LTR−ITAR,LTR−4T
ARおよびLTR−5TARは、それぞ、1つ、4つ、5つのTAR因子のコピ
ーを含んでいた。
プラスミドLTR−5TARおよびLTR−4TARを構成するために、Dra
IおよびSma I制限酸素認識部位に対するパリンドローム配列の半分の隣
に置かれたHIV−Iの完全なTAR因子(+1から+63)の配列を含んでな
る2つのオリゴヌクレオチドが合成された。オリゴヌクレオチドは精製され、リ
ン酸化され、連結された。連結されたDNA (TAR)は、Dra Iおよび
Sma Iの存在下で連結され、TAR因子のタンデム(方向が決められた)連
結のみを許容する。HIV−1−LTRの一部(−278から+63)を含むプ
ラスミ ド CD 7 − CA T [5iekevitz et al、5
cience 238:1575−1578(1987)]は、制限酵素旧nd
mおよびN co Iによって消化され、末端は多重タンデムTAR因子で満た
され連結された。試験されたいくつかの大腸菌株のうち、唯一の株、すなわちB
j 5183:F −、recBC,endo I、gal。
set、 str、 thi、 blo、 hsd (F、Lacrouteか
ら好意的に提供された)が、転移せずにこれらのプラスミドを維持することがで
きた。
LTR−1−TARは、HindIIIおよびNeo IでCD7−CATを消
化することにより構成され、末端は満たされ再び連結された。
2種類の制御プラスミドか作られた。上流のプロモーター配列(TAR配列が存
在するが転写されない)を欠失する5TARおよびTAR配列をもたないが上流
のプロモーター配列を含むLTR−OTAR(図2)。LTR−0−TARは、
Pvu IIおよびNeo Iを用いてCD7−CATプラスミド[5ieke
vitz et al、5cience 23g+1575−1578(198
7)]を消化し平滑末端を作り連結することによって作られた。
5TARプラスミドは、XbaIおよびPVU IIで消化することによってプ
ラスミドLTR−5TARからHIV−LTRの5′部分を欠失させることによ
り構成することができ、その末端は満たされて連結された。LTR−tatは、
Sal IおよびBaIIHIでpsV L−tat[:Rappaporte
t al、the New Biologist 1:101−110(198
9a)コを消化することにより構成された:フラグメントを含む350BPta
tが単離され、平滑末端連結が旧ndIIIおよびNco 1部位の間にベクタ
ーCD7−CATで行われた。
すべての構成物は、制限地図および配列によって確実なものにされた。
クローニングの戦略は方向性の形成を許容するが、TAR因子の逆方向の繰り返
しは許容しない。その理由は、逆方向の繰り返しが連結中に5IIa1およびD
ral酵素によって開裂されるからである。各々の因子の正しい方向および二次
構造は望ましい効果のためにはおそらく重要であり、というのは、TARは位置
に依存した方法においてのみトランス活性化に機能するからである。[Pete
rlinet al、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 USA
83:9734−9738(1986)] トランス活性化のダウンレギュレ
ーション、TAR因子の転写に依存する。
HI V−LTRの指令を受けた遺伝子発現における多重TAR因子の効果を決
定するために、TAR発現ブラスミ ドがL T R−CA T [5ieke
vltz et at;、 5cience238:1575−1578(19
87)]およびコス細胞におけるLTR−tatまたはpsVL−tat[Ra
ppaport et al、The Ne’dBiologistl :10
1−110(1989a)コで同時トランスフェクションされた。
コスー1細胞を、10%ウシ胎児血清(GIBCO社)を補ったダルベツコ修飾
イーグル培地(DMEM)に成育させた。2X105の細胞が、トランスフェク
ションの1日前に6穴組織培養培地中の311の培地に移植された。全プラスミ
ド25μgが3穴に用いられた。異なったプラスミドの量は、図に示される通り
である。プラスミドpBR322は、DNAのキャリアーとして用いられた。
トランスフェクションは、リン酸カルシウム法によって行われた[Chen、C
,、and Okayawa、に、 Mo1. Ce11.7:27−45(1
987)コ。トランスフェクションから48時間後、細胞が集められ(S I
GMA細胞除去試薬)、粗細胞抽出液がPBS中に作られた。
プラスミドR3V−ルシフェラーゼは、トランスフェクションの効率を検出する
ため内部制御として含められた。CATタンパク質の量およびルシフェラーゼ活
性の相対レベルは、感染細胞の抽出液から決定された。CATタンパク質は、製
品の指示に従い5プライム3プライムイライザキツトを用いて分析された;ルシ
フェラーゼの活性は、P、E、 5tanleyおよびS、G、 Willia
IIs[5tanley。
P、E、 and wlllass、 S、G、 Anal、 Biochem
29:31!1(1989)]に従って測定され、活性は任意の単位(A R
U)で表わされた。
図3Aに示されるように、HIV−LTRから転写された多重TAR因子は、t
atの存在下でHI V−LTR指令遺伝子発現を阻害し、観察されるダウンレ
ギュレーションは構成物中のTAR因子の数に比例する。LTR−4TARおよ
びLTR−5TARは、トランス活性化を平均で70%、80%それぞれ阻害し
た。LTR−ITARは、また、40%までのダウンレギュレーションを生ずる
重要な効果を有する。この減少は、CATおよびtatの発現の両方の阻害の累
積的効果を表わす。なぜならば両方の遺伝子産物がこの実験ではHI V−I−
LTRの制御下にあるからである。多重TAR因子は、tatが減少レベルにも
かかわらずSV40の後期プロモーターから構造的に発現される場合に(図3)
、トランス活性化を抑制することができる。図2AおよびBは、tatがHIV
−ILTRから発現された場合、構造的に発現されたtatで観察された50%
の減少と比較してCATの発現が82%に減少する、ということを表している。
多重化されたTAR配列の転写は、効率的なダウンレギュレーションを要求し、
安定状態の競合RNAの累積は、tatの存在下でのみ起こる(図3C参照)。
TAR配列を含まないLTR−OTARプラスミドまたは上流のプロモーター配
列の欠失を有する5TARプラスミドは、HI V−LTR指令遺伝子発現への
重要な効果を生み出さない(図3A、3B、3C参照)。
同時トランスフェクションは多重化されたTARRNAの効果の特異性を決定す
るために他のヒトレトロウィルスLTRで行われた。HTLV−1−LTRCA
T(M、Nerenbergの好意により提供された)は、レポーター遺伝子と
して用いられ、HTLV−1−LTR−TARプラスミドは、HTLV−I L
TRのトランス活性剤として含まれていた[5odroski et at、
5cience 225:381−385(1984); Fe1ber et
at、 5cience229:875−679(1985)] 、 L T
R−tatは、また、多重化されたTAR因子の転写に利用された。図3Dに
表わされた結果は、多重TARRNA因子の発現がHTLV−1プロモーター活
性に影響を与えないことを示し、遺伝子発現のダウンレギュレーションがHIV
−LTHに特異的であることを示唆している。
多重TARRNA因子がHIV遺伝子発現のトランス活性化を特異的に阻害する
ことができる、ということが、また、図3に証明されており、ここでR5Vプロ
モーターはルシフェラーゼレポーター遺伝子と結合されていた。この構成物を用
いて、多重TARRNA因子の特異性は異質のプロモーターの使用に影響を与え
ないことが証明された。R3Vプロモーター活性の重要な違いは、TARRNA
またはDNA因子を用いて検出されてなかった。このことは、HI V−LTR
対R5Vプロモーターのプロモーターの比活性をCATおよびルシフェラーゼの
発現の比率として示す。トランス活性化の阻害は、TAR転写産物の量と同等で
ある。
LTR−CATおよびLTR−tatは、増量したLTR−5TARプラスミド
で同時トランスフェクションされ、トランス活性化へのAR転写物の異なった量
の効果が決定された。RNAは、製造者のプロトコールに従い、CINNA/B
IOTECX RNAzol試薬を用いて単離した。ノーザンブロソト分析のた
めに、RNAを1%ホルムアルデヒド/アガロース ゲルで電気泳動した。RN
Aはニトロセルロース紙に転写され、先述したようにニックトランスレーション
された P標識プローブでハイブリダイズした[Maniatis et al
、 ColdSpring Harbor、New York:Co1d Sp
ring HarborLaboratory(19g2)コ 。
図4Aは、LTR−5TARプラスミドの量の増加が、CAT発現において比例
した減少(97%まで)を生ずる、ということを示している。阻害は、感染させ
られたLTRの上流配列の量がこの実験では一定に保たれていたので、HI V
−I−LTRに関わる転写要因を限定する競合によるものではない。感染させら
れたLTR−5TARプラスミドの増量は、LTR−5TAR転写物の同様な増
加を生ずる(図4B参照)。これらの実験から、HI V−I LTR指令の遺
伝子発現のダウンレギュレーションが発現プラスミドに含まれる転写されたTA
R因子の数に加え、細胞に導入されたプラスミドDNAの発現の相対的な量に依
存するということが結論される。
ノーザンプロットは、tatおよびCATの発現が多重化されたTARRNAに
よって平行して減少することを示しく図40)、それはそれらが両方ともHIV
−LTRによって駆動されるために予想される。
図4のデータは、遺伝子発現のダウンレギュレータ5ンが転写された標的アクチ
ベーターヌクレオチド配列の数に依存するという教示を支持する。その証拠は、
tatによるHIV−1トランス活性化が7TARRNA因子をタンデムに用い
て97%までダウンレギュレートされ、ダウンレギュレーションがTARRNA
転写産物の量の関数であるということを示している。データは、7TAR因子以
上を含む構成物が、より効果的なダウンレギュレーション効果を与えるというこ
とを示多重TAR構成物は、拡大され、50までのTARを含むプラスミドが構
成され試験された(図5参照)。
15から45の間のTARを含むpSP118−polyTAR構成物は、pS
PT18ベクター(ファルマシア社)をXbalで切断することによって構成さ
れた。末端は、次いで、フレノウ酵素によって平滑末端にされ、脱リン酸化され
た、挿入物は、PvulIおよびSCa IでpLTR−5TARを切断し、5
TARを含むフラグメント(455Bp)を単離することにより調整された。
上記のベクターおよび挿入物は、次いて、共に連結され、大腸菌を形質転換する
ことに用いた。プラスミドDNAは単一のコロニーから調製され、クローンは当
業者に周知の方法を用いて大きい挿入物を含むように選択された。挿入物の方向
は、5spIおよびHi n dIII+5splを用いて制限酵素の消化で確
認された。
次のLTR−5TAR−CATがクローン化された。
LTR−CATベクターがXbal+Hindmで切断され、より大きいフラグ
メントが単離された。ポリメラーゼ鎖反応によって調製された挿入物、LTR−
5TARフラグメントは、PCRフラグメントをXbaI+Hindmで切断す
ることによってjI製した。
ベクターおよび挿入物は共に連結され、大腸菌を形質転換することに用いられた
。単一のコロニーが調べられた。
LTR−46TARは、LTR−CATをHindm+BamHIで切断し、L
TR−ITAR+pBR322を含む大きいフラグメントを単離することにより
調製された。上記したように調製されたpSPT45TARはHindIII+
BamHIで切断され、45TARを含む大きいフラグメントが単離された。単
離されたフラグメントは、共に連結され、大腸菌はこの連結された産物で形質転
換された。
LTR−25TARおよびLTR−50TARが、また、調製された。ベクター
L T R−5T A R−CA T ハSa l I+BamHIで切断され
、LTR−5TAR+pBR322を含むフラグメントが単離された。pSPT
−20TARまたはl)S PT−45TARは、5a11+BamHIで切断
され、20TARまたは45TARを含むフラグメントか単離された。ベクター
および挿入物は、次いで共に連結され、大腸菌はこの連結された産物で形質転換
された。
図5で取り上げた結果は、HI V−1−LTR指令遺伝子発現の阻害が25T
ARが用いられるまで、構成物中のTARの数とともに増加するということを示
している。TARの数を25以上に増加することは、阻害を増加させない。従っ
て、tatタンパク質はこの点で飽和すると考えられる。この試験は、阻害のさ
らなる増加を検出する感度が十分でない、ということも、また、可能性としては
ある。
LTR−50TAR,DCベクター[Hantzopauloset al、P
roc、Natl、^cad、sci、UsA 86:3519 (1989)
]のようなレトロウィルスベクターに導入する二とができる。
LTR−50TARはXbalで切断され、フレノウ酵素で満たされ、高い効率
の遺伝子導入用のDCベクターの5naB1部位に挿入される。高い効率の遺伝
子導入を確実にする他のベクターを本発明で用いることもできる。
リボザイム−Poly−TARの構成
pRRE−リボザイムの構成のために、RRE (T7プロモーターの制御下の
rev一対応因子)含むベクター p RRE [Daefler et al
、Proc、Natl、^cad 、 Sc i 、 USA87:4571−
4575(1990)]がBamHIで切断され、脱リン酸化され、精製された
。挿入物として、BamHI部位の隣に位置した65Bpの長いりボザイムPC
Rフラグメント[Chang et at、C11nical Biotech
nology 2+23−31(1990)]をBamHIにより切断し精製し
た。このリボザイムは、HI V−I GAGmRNAに対して指令され、Na
ture247: 1222 (1990)にN。
Sa rve rらによって開示された。
ベクターおよび挿入物は連結され、連給混合物の一部で大腸菌を形質転換した。
プラスミドは独立した形質転換体から調製され、制限酵素の消化によって試験さ
れた。
8クローンが挿入物を含んでいるとして見い出された。
これらのクローンは生物活性をインビトロで試験され、8つのクローンのうち3
つが合成基質(J、Rossiの提供基質)を切断する能力を有していることが
わかった。
LRT−p o 1 yTAR−RRE−リボザイム(図6参照)の構成のため
に、ベクターLTR−46TARが5alIで切断され、その末端がフレノウ酵
素で満たされ、次いで再びHindmで切断される。そのDNAが次いで精製さ
れる。挿入物の調製のために、pRRE−リボザイムがHindInおよびSm
a Iで切断される。
314Bpフラグメントがゲル電気泳動によって単離される。ベクターおよび挿
入物は次いで連結され、大腸菌を形質転換することに用いられた。各々のコロニ
ーが調べられる。
LTR−p o 1 yTAR−RRE−リボザイムは、DCベクター[Han
tzopaulos et al、Proc Natl、^cad。
Sc1.USA H:3519(1989) ]のようなレトロウィルスベクタ
ーに、Xbalで切断することによって導入される。
大きいXabIフラグメントは、フレノウ酵素によって満たされ、DCベクター
の5naB Iに挿入される。レトロウィルスベクターに構成物を置くことは、
高い効率の遺伝子導入に必要であり、DCベクターが好ましい。
しかし、高い効率の遺伝子導入を確実にするどのベクターも適する。
△GAG−Po I y−TARの構成pRRE−ΔGACはpRREベクター
をBamHIで切断し、末端を脱リン酸化し、ベクターを精製することによって
構成された。ミュータントウィルスDNAHT4(Vl−△E −d h f
r ) [Torno at al、Ce1159:113−120(1989
) ]中にコードされたΔGAGタンパク質は、HIV−1の複製を優勢に防げ
ることができる。
プラスミドDNA HT4 (VI−ΔE−dhfr)は、BglIIで切断さ
れ、ΔGAGを含む1429Bpフラグメントは、1%アガロースゲルから単離
された。ベクターおよび挿入物は、連絡され、連絡混合物の一部が大腸菌を形質
転換させるのに用いられた。プラスミドは個々の形質転換体から調製され、制限
酵素による消化、EcoRI+5phI、によって試験された。
LRT−p o 1 yTAR−RRE−ΔGAG (図7参照)の構成のため
に、ベクターLTR−46TARが5alIで切断され、その末端がフレノウ酵
素で満たされる。DNAが次いで精製される。挿入物の調製のために、pRRE
−ΔGAGがEcoRVおよびSma Iで切断される。1.6KBフラグメン
トがゲル電気泳動によって単離される。ベクターおよび挿入物は次いで連結され
、大腸菌を形質転換するのに用いられる。個々のコロニーが調べられる。構成物
は、上記したDCベクターに挿入される。
LTR−7TARとされたプラスミドは、メリーランド州ベセスダ(Bethe
sda)の^merican Type Cu1tureCollection
に、大腸菌に入れられ、1990年1月17日に受託番号68203で寄託され
た。さらに、LTR−50TARプラスミドは、メリーランド州ベセスダ(Be
thesda)のAser4ean Type Cu1ture Co11ec
tionに、大腸菌に入れられ、1990年10月12日に受託番号68446
で寄託された。プラスミドは、ブタペスト条約の下寄託された。
上述した全ての刊行物は、本明細書の開示の一部とされる。
前記発明が、明示と理解のために詳細に記述されているが、この開示を読むこと
により、本発明の真の範囲を逸脱することなく形態や些細な点において様々な変
形が可能であることが当業者によって認識されるであろう。
FIG、 1
l≦ゴ之りわG1二
DNA 5’−GGG、、、、、n1GGG、、、、JTTGGG、、、、mG
GG、、、、、η■3’−CCC,、、、、AAACCC,、、、、AAACC
C,、、、AAACCC,、、、、八^AFIG、 2a
C’J
rつ
LTR−CAT + + + + + + +LTR−TAT −−+ + +
+ +「0
FIG、 4a
LTR−5TAR−10x 25x 40x 50xLTR−OTAR50x
40x 25x 10x −LTR−5TAR−15x 35x 50xLTR
−OTAR50x 35x 15x −FIG、 −5予4り一2
やり
要 約
本発明は多重標的応答配列を含んでなるDNA配列によるウィルスの阻害、特に
HIVの阻害、に関するものである。これは、遺伝子治療用に提案された構成物
が、生物的な調節の制御下におかれた最初の例である。防御遺伝子産物のみが発
現される。本発明によるDNA構成物は、ベクターと、少なくとも一つの標的応
答因子と作動可能に連結されたプロモータとからなり、その結果それらの因子が
タンデムに転写される。このDNA構成物はウィルス感染、特にHIV関連疾患
、の治療に用いることができ、それはHIVに感染した患者から細胞を取りだし
、前記構成物でその細胞を形質転換し、患者にその形質転換細胞を与えることか
らなる。
補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の8)平成 4 年 7 月 20日
謬
Claims (18)
- 1.ベクターと、少なくとも二つの標的応答因子に作動可能に連結されたプロモ ータとからなり、その結果それらがタンデムに転写される、DNA構成物。
- 2.5〜50個の標的応答因子を有する、請求項1記載のDNA構成物。
- 3.25個の標的応答因子を有する、請求項2記載のDNA構成物。
- 4.前記応答因子が活性化応答因子である、請求項1記載のDNA構成物。
- 5.前記因子がtat活性化応答因子である、請求項4記載のDNA構成物。
- 6.前記プロモータがウイルス産生物によって調節され得る、請求項1記載のD NA構成物。
- 7.前記プロモータがHIV−1LTRである、請求項6記載のDNA構成物。
- 8.前記ベクターがpCD7である、請求項1記載のDNA構成物。
- 9.ウイルスRNAに特異的なリボザイムをコードするDNAセグメントを更に 含んでなる、請求項1記載のDNA構成物。
- 10.トランス優勢ネガティブミュータントをコードする、DNAセグメントを 更に含んでなる、請求項1記載のDNA構成物。
- 11.前記プロモータがGAGである、請求項10記載のDNA構成物。
- 12.ベクターと、一つの標的応答因子に作動可能に結合されたプロモータとか ら本質的になる、DNA構成物。
- 13.下記の工程(i)〜(iii)を含んでなる、ウイルス感染の治療法。 (i)ウイルスに感染した患者から細胞を得る工程。 (ii)請求項1または請求項10に記載の構成物を前記細胞に導入する工程。 (iii)前記治療が達成されるような条件の下で、前記工程(ii)で得た前 記細胞を前記患者に再び導入する工程。
- 14.前記ウイルスがヒト免疫不全ウイルス(HIV)である、請求項13記載 の方法。
- 15.前記細胞が骨髄細胞または血液細胞である、請求項13記載の方法。
- 16.HIV−1の複製を阻害する方法であって、請求項1または請求項12に 記載の構成物をウイルス感染細胞に導入することを含んでなる方法。
- 17.前記ウイルスがHIVである、請求項16記載の方法。
- 18.請求項1記載の構成物をウイルスに感染した細胞に導入することからなり 、前記ウイルスの産生物が前記因子の転写を制御し、その結果阻害が達成される 、ウイルスの複製を阻害する方法。
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