JPH07504320A - インオボ(in ovo)で筋肉内にDNAを導入することによる鳥類への遺伝子伝達 - Google Patents
インオボ(in ovo)で筋肉内にDNAを導入することによる鳥類への遺伝子伝達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】
鳥類への遺伝子伝達
艮直i蚕出願
本出願は、米国特許出願第07/826.030号(1992年1月27日出願
)の−1庸駈願てあり、この内容は参照として完全にここに取り入れる。
登りの分野
本発明は、鳥類の筋肉内に外来DNAを導入することによって鳥類の表現型を変
更する方法に関する。
発明Q背旦
商品として流通する飼鳥類は、極めて重要な食料源である。しかしながら、遺伝
子工学打継iにより鳥類の表現型を有効に変化させる方法については、比軛灼注
意が払われていない、このことは、前記同気(・初(古典的な改良技術よりも鳥
類に望ましい表現型特性を導入するためのより迅速なす気付を提供するため、残
念なことである。
−M的に、最も広く団究されている眞6類への遺伝子トランスフェクシジンの方
法は、レトロウィルスベクターを用いている。典型的なものに、5ouzaら、
J、Ex t−1,Zool、、232,465−473 <1984>があり
、前記文献では、成長ホルモンをコードするレトロウィルスベクターを日齢9日
の胚の卵黄嚢の導管化した部分に注射している。さらに、ShumanおよびS
h。
ffer、PouIt、Sci、、65.1437−1444(1986);S
a I t e rら、Poultr Sci、、6旦、1445−1.468
(1986)HSalterら、y±ro工二産L−土旦ヱ、236−240
(1987);Bosse Imannら、5cience、24旦、533
−535 <1.989〉;ならびにBossclmanら、米国特許第5.1
62.215号を参照されたい。
Nabelら、5cience、249.1285−1288<1990)およ
びWo I f fら、5c1ence、247.1445−1468(199
0)は、2−5か月の−Th生の発現がDNAの直接微量注射により獲得される
かもしれないと述Jくているが、n浦己翅1jをいかに飼鳥類の遺伝子工学応用
しうるかについては示唆していない、Nabe Iらは、ブタの動脈体節内に注
射したβ−ガラクトシダーゼをコードするDNAの発現は(改醍注射の部位によ
って制限されると述べている。Ac5adiら、New Bioloyjst、
旦、71.−81(1,991)は、心筋細胞がaQtしたター伝子を一晦勺に
発現さぜることができたと述べている。
Sjmkissら、Protop l asma、±51.164−1.66
(1,989)は、内国性1ノトロウイルス西Jりを含む第17段階の胚の始原
生殖細胞が、心臓育串1によりl/トロウィルスマーカーを欠損した比較可能な
宿主である第16段階の胚に伝達可1mて”あると述べている。インキュベーシ
ョン17日目で、宿主鳥類のドッl〜プロットは、供与体DNAが生殖腺に存在
すること、ならびに微量のドナーDNAが肝臓および毛NU職に存在することを
示した、?遭寸したDNA分子の発現については報告されていない。
PCT特許出、aUS90101515は核酸配列をを維褒m癲朋n内部に伝達
する方法について述べている。飢q類内へのDNA分子の注射については報告さ
れ変化させる方法を提(”=1−ることにある。
本発明の他の目的は、外因性DNA1lυIIの発現が表現型の十分な変化を引
き起こすことを含む2,1類の表現型を変化させる方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、鳥類の表現型を変化させる迅速かつ便利な方法を提供する
ことにある。
発明の概栗
本発明の第一の態様は、烏の表現型を変更する方法である。この方法は、ふ死後
の烏の表現型の変化(例えば、成長速度、飼料効率、病気耐性、又はこれらの要
素のすべての組み合わせの変化)の原因となるに有効なりNA分子を用いて、へ
DNA分子を導入することからなる。DNAの導入は、胚本体を含む卵の任意の
区分内にインオボでDNA分子を注射することを含む、任意の適当な手段によっ
て実行されてよい。
望ましくは、DNAを導入された卵はふ化までインキュベーションされ、生まれ
た烏を少なくとも表現型に咳預メθυ見する適齢まで育てた。
望ましくLtftci圃休へた連中体直接微量注射することによって、導入され
る。
本発明の第三の態様は、DNA分子をインオボでインキュベーション中の卵に含
まれる烏の筋肉組織内に導入することからなり、その中でDNA分子はふ死後の
鳥の表現型を変化させる原因となるに有効である、烏の表現型を変更させるため
の方法である。
本発明の第四の態様は、DNA分子をインオボでインキュベージジン中の卵内に
ある烏の筋肉組織内へ導入することからなり、その中でDNA分子は烏の免疫応
答を誘導するのに有効である、烏の免疫化方法である。
本発明の第五の態様は、抗原をコードするDNA分子をインオボでインキュベー
ション中の卵に含まれる鳥の筋肉組織内に、母性抗体を中和するに十分な量、導
入することからなる烏の処理方法である。望ましbIMf53&では、DNA分
子めにDNA分子を使用することである。
本発明の第七の態様は、任意の前述の方法を実行するため、インオボでインキュ
ベーション中の卵内にDNA分子を導入するための装置である。
図面の簡単な説明
図はインオボで鳥類の筋肉内に物質を導入するための特定の方法および装置を示
す。
R反ビ禮封町Z閲男
トリの肝の発達状況には、体細胞への遺伝子伝達の魅力ある凛的となるいくつめ
4訳力fある。第一に、財4島乃最大のJtllRよ母親の生Mυψ攻ト側であ
る卵の中で起こるため、IIZ4よ外因性、DNAを導入するために容易に接近
することができる。
第二に、卵が多区画単位であるという事実は、生体物質を特定の胚部位に伝達す
るため4.JIJ用することかできる9例えば、早期胚の卵黄嚢は、造血機能を
もつ。
ふ化直前に、卵黄嚢は一次栄養として働き、腸管内に取り込まれ、さらにふ化の
間および後に盲腸の嚢状部に輸送される。故に、卵黄嚢へ飼料を投与すると、胚
の盲腸又は血管系の両方に伝達することができる。DNAを卵黄嚢内へ投与する
ことによるDNAの血管系への伝達は、成長ホルモン、インターフェロンおよび
インターロイキン−2のようなリンホカイン、インスリン様増殖因子、ある四よ
甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン(TRI−1)といったような烏の生理活性ペ
プチドを発現する能力を持つDNA1yS造の投与にとってとくに望ましい、さ
らに、ペプチドあるいはDNA横築物の投与は、しよう尿膜上又は空気室膜上に
分子を注射することによr)Il”8勺に実行することができる。最後に、胚の
筋肉区分への接近は、インキュベーションの最終四半期、さらにニワトリでは、
より望ましくは、インキュベージジン17−19日に直接胚に注射を行うことに
より達成すること分に誘発されさえすれば、たとえ形質転換された胚及びニワト
リがキメラであっても、有害性はまったく問題にならない。
本発明の前述および他の態様は、以下のより多くの詳細で説明される。
八−去戊型Ω庶兜
木発すI4t、インオボで烏にDNA分子を導入することによりふ化ttf#1
′)−24型を変更させる多くの方法を提供する0本明細書で用いられる、烏の
°゛表現型”の変更とは、烏の組織内で外来DNAが発現することによって、烏
の細胞生化学上、慎ヲj鮮耐莞することを包括し、そり咳瀝υ用姦渠として一つ
又はより多くのトリの身体介A耐攻を変化させる、ことを意味する。このように
この定義下では、表現型の変更は、サイズ、外観、内分泌物応答成長速度、特定
抗原に対する免疫応答、代謝速度、飼料消費および効率、性q4δ8ヒで有り得
る。択一的に述べるならば、本発明はペプチドをコードし発現するDNA分子を
工乞オボで鳥に投与することによりふ死後のトリに生理応答(例えば、免疫応答
、又はホルモンもしくが、(ふ化の後まで持続するような生理応答をふ化前4:
3発させるといったように)ふ死後二次的に誘発されてもよいことに注意された
い。
とくに興味ある表現型の変更は−DNA分子の導入が烏を免疫化することを含む
免疫応答の変化である。模範的な導入DNA分子は、宿主の鳥から免疫応答を誘
発する防御抗原タンパク質をコードするDNA分子である。これは、烏を特異的
病原体から防御するためのワクチン接種と組み合わせて、又は、より望ましくは
、ワクチン接種の代わりになされうる。
新生児に提供されるこれらの抗体は、特異的抗原と複合し、従って、新生児の免
疫能発達前にそれらの抗原に対して自然の防御を提供する。不幸なことに、母性
抗体はイ匂優θなワクチン接種処方をも媚ヂうる:母性抗体はワクチンの免疫成
分に結合し、従って新生児期の抗体生産を阻害する。母性抗体の存在4m4巳”
、Qlk7)発達における早期のワクチン接種を妨げる0代表的には、もはやワ
クチンを妨げ略を提供する0本発明の一つの態様は、抗原をコードするDNA分
子をインオボむワクチンを干渉しない;このように、その様なワクチンはトリを
免疫化するなめに使用されうる。DNA分子は、発現した時に、抗原が母性抗体
を中和するだけでなく、特定の病原体に備えてトリにワクチン接種する免疫原を
提供するために、有効な策を導入することができる。
導入されるDNA分子は、烏に存在する母性抗体を中和するであろう抗原をコー
トする任意の分子であることができる。興味ある模範的抗原には、ガンプロ病ウ
ィルス、ニューカッスル病ウィルス(NDV) 、感染性バーサル病ウィルス(
IBDV)、ラウス肉腫ウィルス、大腸1fii(E、col i)、およびコ
クシヂア(Cocc i d ia)によって生産される抗原が含まれる。
DNA分子は以下の0項に述べる任意の方法によって導入され、また以下に述べ
る任意のDNA横築物の配置力)らなる。
DNA分子4iJl勤挽疫能を発達させる時ある四詔姿、)勺にはインキュベー
ジフンの最終四半期、に抗原を発現させるように導入されるのが望ましい、免疫
能を持つと、DNA構築物にコードされる表面抗原はB細胞およびT細胞の両方
の応答を刺激することができ、結果としてふ化後野外で出くわす病原体による挑
戦を受ける前に免疫化することができる。インキュベージジンの最終四半期のタ
イミングおよび期間は、トリの種閥駆)、インキュベージジン期間の違いによっ
て異なる0例えば、ニワトリでは、インキュベーションの最終四半賜よ、ふ化前
約16日からであり二七面鳥では、最終四半jII)LJ−化前約19日からで
ある。
旦ユ投函Ω対象りよび時期
本発明はニワトリ、七面鳥、アヒル、ガチョウ、うずら、およびこうらいきじを
含む、がこれらに限定されるものではない、任意のトリを対象として実行されて
よい、DNAはインオボでインキュベーション中の任意の時期に導入されてよ<
、wAtt川mに用り異なる0例えば、DNAはニワトリの卵内に、インキュベ
ージジン初期(例えば、インキュベージジンのおおよそ2−3日の間)に、又は
インキュベーションの末期(例えば、インキュベーションの最終四半期、すなわ
ちインキュベーションのおおよそ16−21日の間)に、導入されてもよい。
DNA分子は、空気室、卵白、しよう尿膜、卵黄嚢、卵黄、尿膜、羊膜、を含む
卵の任意の部位、又は胚状態の烏に直接に導入してよい0本発明の望ましい実層
多沫では、DNA分子は胚期のトリの筋肉組織内に導入され、より望ましい実施
態様では、DNA分子は骨格筋肉組織内に導入される。筋肉細胞内にとどまるタ
ンパク質をコードするDNA分子の導入は、外来タンパク質を直接(N)/7つ
特異的に筋肉細胞に投与するために用いることができる。別殿方法として、筋肉
細胞から分泌されるであろうタンパク質をコードするDNA分子を導入すること
ができる;この方法は筋肉組織と血しようの間の接触を通じてトリのからだ全体
にタンパク質を伝達するために使用することができる0例として、骨格筋組織導
入部位は、卵殻の近くに位置し、そのため他の肝組織を傷つけることなく比較的
容易に注射装置fi’F漣する、胸筋肉およびふ化筋肉組織である。
Ω−見NΔ撓箔迦
イン!LrΦ落人されるDNA分子は、一般的には、トリの細胞内で機能するプ
ロモーター、およびプロモーターに機ff1Uに結合したペプチドある四まタン
パク質をコードする遺伝子、からなる構築物である。望ましくは、タンパク質あ
るいはペプチドは生理活性があり、トリの表現型の変化を生ずることができる。
=般的には、DNA横mは直線DNA分子であってもよく、ベクター、または、
リボゾーム、リン酸カルシウムもしくはDMSOと言ったような他の適切なキャ
リヤーによって運ばれる分子であっても良い、ベクターは、以下に論するように
。
プラスミド、ウィルス(レトロウィルスを含む)およびファージであってよく、
それらは自然体又はその誘導体のどちらかである。DNA分子は、望ましくは。
宿主のトリの染色体DNA内に感染DNAを組込むに十分なレトロウィルスのD
NA部分を含むべぎでない。
タンパク質またはペプチドをコードする遺伝子の実例は、成長ホルモン、甲状腺
遊離ホルモン(TRH) 、表皮成長因子、ならびにマレック病ウィルス、感染
性気管支炎ウィルス、マイコブラスマ、トリ白血病ウィルス、レオウィルス、ボ
ックス病ウィルス、アデノウィルス、クリブトスボリディア、ニワトリ貧血因子
、バステウレラ(エルニシア)種、トリのインフルエンザウィルス、マレックス
MDX、ガンプロ病ウィルス、ニューカッスル病ウィルス(NDV)−感染性バ
ーサル病ウィルス(IBDV)、ラウス肉腫ウィルス、大腸菌、およびエイメリ
アテネラ(Eimeria t、enella)のようなエイメリア種によって
生産されるような免疫原組換え抗原からなる群より選択されたタンパク質または
ペプチドをコードする遺伝子である。
遁f云子工学によるクローン化遺伝子、組換えDNA、ベクター、形質転換され
た宿主細胞、タンパク質およびタンパク質フラグメントの生産は良く知られてい
る1例えば、Be1lら、米国特許第4.761.371号、第6欄第3行かも
第9欄第65行HC1arkら、米国特許第4.87”7,729号、第4欄第
38行かち第7欄第6行;5chl l ing、米国特許第4.912,03
8号。
第3欄第26行から第14欄第12行を参照されたい(出願人は特にここに引用
したこれらおよび他の1iW号I例のすべての開示を参照としてここに取り入れ
るつもりである)、制限エンドヌクレアーゼ消化、ベクターの調製、DNAの精
製、および他のその様な手順の処方は、本質的には、標準クローニング便覧に記
載されている。Sambrookら、Mo1ecular Cloning、a
Laboratory Manual (第2版+Co1d Spring
Harbor Press、New York、1989)を参照されたい。
ベクターは興味ある遺伝子をコードするDNAを増幅および/または発現させる
ために使われる複製可能なりNA&ある。望ましい発現ベクターは、ベクターを
適当な宿主に導入する時に、正しい方向に配置されたクローン化cDNAまたは
染色体DNAを発現させる能力を持つ制御成分を持つであろう、そのよよびボリ
アデコIEシグナルを含むが、これらに限定されるものではない、さらに、翻訳
を可能にする能力を持ち、発現させる遺伝子と一勺番4をかする、リボゾーム結
合部位としてのDNA配列をも必要とする。
旦旦Δ、旦旦、6404−6408 (1988))、骨格筋内で用いるのに適
切な他の例示的なプロモーターは、骨格筋アクチン、ホスホグリセリン酸キナー
ゼ(PGK)、デしドロ葉酸レダクターゼ(DHFR> 、筋肉クレアチニンキ
ナーゼ、および綿剣tA冊W長因子を発現さぜる遺1R子に関連するプロモータ
ー、ヘルペスウィルスのプロモーター、チミジンキナーゼ、ならびにラウス肉腫
ウィルスのようなウィルス性LTR(long−terminus repea
t)のプロモーターを含む。
ベクターは、プラスミド、ウィルス、M(例えば、アデノウィルス、シトメガロ
ウイルス)、ファージ、および組換えによって宿主染色体内に組込まれうるDN
Aフラグメントからなる。ベクターは、宿主染色体で独立的に複製し、機能する
。
旦−逗伝子標的
直接DNA微量注射は、新たに受精させた卵の前核内に少址のDNA溶液を注入
することにより、マウスのような実験動物、ならびに家畜のウシ、ヒツジ、およ
びブタのような大きい動物に用いて好結果を得た。飼鳥類へのこれらのシステム
の利用は(産卵前の)新規に受精させな卵に限られるが、殻なし培養と代用卵1
−101 <1987):Perry、Nat、ure、1旦1,70−72
(1988)、Na1toら1.J、Ex tl−Zool、、254.322
326 (] 990))を含む、このシステムはおおよその第−非削分裂時
にトリの卵の圃胞質内にDNAを微量注射することを許し、胚内での一時的な発
現が得られる。(SangおよびPerry、Mo1.Re rod、and
Dev、。
1.98−106.(1,989))。
本発明において、DNAはトリの胚の筋肉組織内に注射、又は直接的に導入さい
、DNAは、以下の詳細に、より詳しく論するが、代表的には筋肉組織内に中空
の注射器または針を挿入し、さらに筋肉組織内にDNAを含有する医薬的に許容
しうるキャリアー水溶液を注射することによって導入されてよい、溶液の注射は
筋肉組織から沿攬拍+を引き抜く前または引き抜くと同時に実行されてよい、以
下に論する実施態様では、注射は筋肉組織内に、力つこれを貫いて注射針を挿入
することにより実行され、液体は筋肉組織を貫いた注射針を引き抜くと同時に注
射針を通して放出され、それによってDNAは注射針を引き抜くときに通った道
筋に沿って筋肉組織内に導入される。
l へのDNA “ 2“
段が用いられてよい、望ましくは、DNAは導入されるDNAを含む医薬的悶午
容しうる水溶液を筋肉内に導入することによって導入される。
インオボでの注射にどの様な注射手法を用いるかは重要ではないが、胚の組織お
よび器官またはそれを取り巻く胚体夕Iを甚だしく傷つけず、結果としてその処
理がふ化速度を減少させないような方法が望ましい、望ましい注射部位は、筋肉
組織、詳しくは骨格筋、より詳しくは胸の筋肉およびふ化筋肉組織であり、それ
らは卵殻の近くに位置し、それ故地の胚体格造を傷つけることなく、さらに卵殻
による保護を害することなく、注射装置が比較的容易に芋1漣する。おおよそ1
8−26ゲージの針の適合する皮下注射器が目的のために適当である0発達の正
確な段階および胚の位置によって、1インチのaQ#Wbヨコ上の流体内又はヒ
ヨコそれ自身内のいずれかに針の久方)1漣するように差し込まれるであろう、
注射針を通すための穴は、注射針の損傷または鈍りを防ぐため番″−fl’U+
針の挿入前にパンチまたはドリルて′殻にあけられてよい請求めに応じて、卵は
、ワックスのような実質的に細菌不浸透の封印材料、または後の望ましくない細
菌の侵入を防ぐ同様のもので封印することができる。
トリ胚のための高速自動注射システムが本発4%訪部こ特に好適であろうと想像
される。多数のその様な装置が入手可能であり、模範的なものに、“’EMBR
EX lN0VOJECT”システム(米国特許第4,681.063号、He
brankに記載)、並びに米国特許第4,040,388号、第4.469゜
047号および第4.593,646号、Mi I ler、がある、ここに引
用したこれらの引例およびすべての引例の開示は参照としてここに収り入れる1
本発明を実施するために応用されるようなその様なすべての装置は、DNAを含
有する装置によってDNAを伝達する卵に注射するために設置された前記DNA
含有?」1器からなる。さらに、注入装置と楢用迫りに関連する封印装置はそれ
を注入した後、卵の穴を封印するために提供されて良い。
本発明を苅鰐゛るための現時点での望ましい装置は、米国特許第4,681゜0
63号、Hebrankおよび米国特許第4,903,625号、)−1ebr
ankに開示されており、これらの開示は参照としてここに収り入れる。この装
置は、多数の卵内に流体物質を伝達するための注射装置、および多数の個々の卵
を上を向いた部分から一斉に保持して持ち上げ、力つ卵が吸引装置によって引き
込まれると同時に卵に注射するための注射器と協力して働く、吸引装置からなる
。
この装置の特徴は本発傅V層勃帳こあたって上述した装置の特徴と合同させてよ
い。
当業者は、以下の詳細により詳しく論するように、この器具が注射器の進入の深
さを調節することにより卵の任意の部分への注入に応用されうることを正しく認
識するであろう。
注入方法および装置のとくに望ましい実施態様を略図に示した。方法および装置
は実質的には上述のようなものであるが、細長い注射器または注射針10を卵1
2の鈍端11に城郭の長軸15から角度Aで設置し、その角度は針刃骸胚16の
肩または胸に向くように選択されるすることをも含む0次いで、針は、実質的に
進入の直線路17に沿って、胚の肩または胸肉に至【漣するのに十分な深さに、
卵の殻を通って挿入される。卵内に導入される物質は、(望ましくは上述のDN
Aを含む水溶液であるが、)液体であっても注射可能な固体であってもよく、次
いで針を通して注射される。望ましい実施態様では、針は実質的に進入の直線路
に沿って引ぎ抜かれ、カリ物質を注射する段階は針を引き抜く段階と同時に行わ
れ、そうすることによって、物質は進入路に沿って卵内に投与される。オフセッ
ト角度Aは肩または胸肉内への注射の確率を高めるのに十分である0代表的には
、角度は1〜5度、望ましくは2〜3度である。紹邸818の殻の真下に、胚の
肩または胸肉に達する又は通り過ぎるに十分な深さに挿入されてよい;代表的に
は、鉗↓卵内に7/8インチ(2,2cm)挿入される。装置は、吸引装置に対
して針をある角度にg=ttす位置を定めるなどのように、角度Aを作り出すた
めの針に対して卵をある角度に位置させるための装置、と機能的に関連する手段
を含むように修正されてよい。
本発明は以下の非限定の実施例の中でより良く説明される6本実施例中、“μじ
はマイクロリットルを意味し、“μg”はマイクログラムを意味し、”mL”は
ミリリットルを意味し、”cc”はキュービックセンナメートルを意味し、°“
mm”はミリメートルを意味し、 ”mM”はミリモル濃度を意味し、”mg”
はミリグラムを意味し、°C゛°は摂氏温度を意味する。
インキュベージジン18日の羊膜て根室される領域内の胚内に100μLのリン
酸塩M’1fif液(PBS)に溶解した25.50、もしくは100.ugの
pmiwZまたはpR3V−ADHDNAを注射することにより行われる。胚は
インキュベーション19.20または21日て′犠牲にし、発現の仕方を調べ、
るなめに筋肉組織を組肩n幀勺に;にまたづ−る。LacZの発現は、無萄汐カ
わしを質(ImaGene” Mo1ecular Probes、Inc、)
を用いて肝臓組織で、まADHの発現は、Droso hilaのADI−1に
特異的であってを椎動物のA1)14に利用されない基質である2−ブタノール
(Ordahl、前出、(1986))を用いて、固定化組織で試験される。そ
れ故、内因性の発現は外因性の発現と区別することができる。
構築物が発現した場合、胚に注射された他のト!JJa化させ、退会1−21ま
で飼育される。この期間、いろいろな時点で烏を犠牲にして、19−21日の胚
内へ注射した部位および発現した部位に関係する筋肉の一部分について、111
mのβ−ガラクトシダーゼまたはDroso hilaのADH活性を分析した
。
mλ ^ へのプラスミド 6 りおよび”2つのプラスミド構築物、pmiw
ZおよびpR3V−LLIX、が筋肉組織への遺伝子の伝達を評価するために用
いられた。プラスミドpmiwZは大腸菌のβ−ガラクトシダーゼリポータ−遺
伝子、ニワトリのa−クリスタリンエンハンサ−1およびラウス肉種ウィルス(
R5V)プロモーターからなる。この構築物は、エンハンサ−およびプロモータ
ーが筋肉内で活性であり、且つβ−ガラクトシダーゼの組織化学的アッセイを行
うのが簡単であると言う事実より選ばれた。
しかしながら、β−ガラクトシダー−ビmσ河ユ新色は定性的アッセイである。
第2のtt4第4築拗R3V−LUXプラスミド、は遺伝子発現に関して定量的
アッセイができるため、且つ筋肉内に注射したDNAの発現が1つの特別なプラ
スミド横築物に特異的でないことを証明するためLj加fれた。このプラスミド
はホタルのルシフェラーゼリポータ−遺伝子およびR3Vプロモーターを含む、
pR3V−LUXプラスミドによってコードされる遺(k石東成物の発現はルシ
フェラーゼ酵素によって生じたルミネセンスを測定する生化学的アッセイによっ
て定量的に測定されてよい。
プラスミドDNAは共有結合によって閉鎖されたの開環状型で精製された。注射
される溶液は、リン酸塩緩衝液(PBS)中の250.500.750または1
1000u/mLのDNA、および50μL/mLのIndia Inkからな
る。India Inkは死体解剖時に注射した正確な部位を標識するために用
いた;それは、筋肉内で少なくとも2週間代謝されず、持続した。各々のヒヨコ
はふ化時に腿の筋肉の後ろ部分に適当に希釈したDNAを100μL注射した。
注射は針が筋肉内に2mm入り込むようにカラーをつけた26G3/8インチの
針をつけたlccシリンジで実行した。DNA溶液は、針の正確な配置を確実に
するために足の筋肉を穏やかに圧迫して、伝達した0次いで、ヒヨコはCO2で
安楽死させるまで、1または2週間囲いの中に置かれた。
実杷一旦ポリメラーゼ こよる へ組 のDNA横築−Q検出筋肉によるプラス
ミドDNAの取り込みおよびDNA分子の持続性はポリメラーゼ鎖反応(PCR
)を基本とした方法によって注則tヒ→雪ひぐ測定した。pcR分析を行うため
のDNAサンプルを筋肉から得るために、注射部位の回りの筋肉を摘出し、50
mMトリスpH8,0,100mM−EDTA pH8,0,100mM Na
Cl、1%SDS、および0.5mg/m!ブロテイナービKからなる緩衝液内
においな、55℃で一夜インキユベーションした後、サンプルは等容量のフェノ
ールで一度、等容量のフェノール:クロロホルム溶液(50:50)で一度、お
よび等容量のクロロホルムで一度、抽出し、次いでmナトリウムおよびエタノー
ルで沈殿させた。DNAは10mM0mMトリスル、0.1mM EDTA p
)48.0に再懸濁し、濃度を定量した0次いで、DNAサンプルは、大腸菌の
β−ガラクトシダーゼに特異的なオリゴヌクレオチドブライマーを用いて以下の
pcRffl準技術に委ねた。PCR生成物はゲル電気泳動によって試験し、注
射したプラスミドDNA分子の存在または不在を決定した。
実施例田二己戟した方法から以下の表1に示すデータを得た。
青土 適齢1週の烏に存在するpmiwZDNA投与量(μg> 0 25 5
0 75 100鳥の総試験数 4655 1
表1では、試験したpmiwZ投薬量のすべてで、プラスミドが注射した部位に
最も近い筋肉組織内に保持されていることをPCRが示している。
この様にこれらのデータは、筋肉組織内に注射されたDNA横築物が少なくとも
一週間そごに存在する能力を持つことを示している。また、これらの結果はDN
A1li築物の保存を妨げるヌクレアーゼが新たにふ化したトリの筋肉組織内に
は存在しないことを示している。
X倒立 J内組 ・の −ガラクトシダーゼの 川筋肉組織を、pmiwZの注
射後4.6.7および14日のβ−ガラクトシダーゼ活性を検出するための組織
化学的染色を行うために得た。トリはCO2で安楽死させ、注射部位に被さった
皮膚を取り除いた。筋肉かん押子を(Indiaink染色によって同定される
)注射部位の回りにおき、筋肉をかん押子で切り取り周辺組織からサンプルを切
り離した。かん押子で切り取った筋肉はPBSで飽和させな目の荒い薄地の綿布
(寒冷紗)上におき、室温に5分岱1保った。次いで、筋肉かん押子から筋肉を
取り除き、液体窒素で冷やしたイソペンタン中で凍結させた。
凍結切片はゼラチン被覆スライド上に調製した。スライドは0.05Mリン酸t
m液pH7,4,0,2%グルタルアルデヒド、2%ホルムアルデヒドおよび2
mM MgC1□中で、10分間室温て′固定した。スライドを固定液より取り
出し、0.05Mす/fffl緩街液pH7,4,2mM MgCl2および0
.02%NP−40の溶液中で各々20分間3回すすいだ9次いで、スライドは
、0゜05Mすmi液pH7,4,0,5mg/mL X−gal、5mMへキ
サシアン鉄<III)酸カリウム、5mMへキサシアン鉄(II) Kカリウム
、および24に保つことによって、ニワトリの内因性ガラクトシダーゼによるバ
ックグラウンド象ぞす滓乳表される。
ついて実施され、組織化学的に分析された。結果を以下の表2に示す。
fU ふイは表6日のβ−ガラクトシダーゼの検出DNA投与Ji(μg> 0
25 50 75 100鳥の総試験数 2221 1
陽性サンカL/T& 0 2 2 1 1これらの結果は、注射されたDNAが
ヒヨコの筋肉内で注射後10日まで活性タンパク質を発現する能力を持つことを
証明している。
これらのデータは、烏に存在する内因性のヌクレアーゼおよびプロテアーゼがp
miwZfl築物の発現を妨げないことを示している。
pR3V−LUXをコードする椙探閉叡々mされた:この酵素により生成される
0、25.50Mgのこの′tH!hh(ふ化の日、筋肉内に注射された;筋肉
は注射f&1退[’ll又凱した。
注射した筋肉内でのルシフェラーゼ活性の水準を定量するため、筋肉サンプルは
ニワトリの安楽死後収集され、即座に液体窒素で凍結した。サンプルはドライア
イスで冷やした乳鉢および乳棒で微粉末になる丈ですりつぶし、溶解緩鏑中に再
懸濁し、室温で15分間インキュベージジンした9次いで、抽出液は凍結−解凍
サイクルに3回委ね、14.OOOxgで3分間遠心分離した。ベレットは新た
調製した溶解緩衝液に再懸濁し、上述の手順を繰り返した0両上溌部よ、プール
し、−70℃で凍結した1次いで、サンプルは商品として入手可能なアッセイシ
ステム(Promega)を用いてルシフェラーゼ活性を検定した。
ルは生成した蛍光の光単位を測定することによってルシフェラーゼ活性を分析し
な、結果を下の表出ごRす。
83 ルシフェラーゼ活性の検定
DNA投与量(μg)02550
鳥の総試験数 7 7 6
陽性サンプル数 0 4 4
これらのデータはDNA1li築物)注射によってタンパク質が発現しているこ
とを7F4フjH列8のデータの確認を提供する。さらに、これらのデータは発
現したタンパク質量が注射中に伝達されたDNA量に直接的4.3系しているこ
とを示しプラスミドpmiwZは実施例2に記載の方法で調製した。この調製物
は18日または19日のヒヨコの胚の胸筋肉、ふ化筋肉、または腿の筋肉内に手
動で注射した526ゲ一ジ53/8インチの針が伝達に用いられた。投与量は1
007zLの伝達べしタル中プラスミド0.25および50Mgの恒筐s−4ヒ
させた。針によって作られた孔はポリエチレンフィルムで封印した。
トリはふ化させ、CO2で安楽死させな、筋肉サンプルを調製し、実施例3に記
載の方法でPCHによって分析した。
できた烏からのみ採取した。
注入データ 18日胚 19日胚
烏の総試験数 86
陽性サンプル数 76
筋肉組織内に維持されうろことを示している。この発見は、筋肉組織が外因性タ
ンパク質を生成するDNA横築物の注入部位として用いることができることを、
またこの様な筋肉的注射は鳥類へ外来DNAを導入するための実行可能な方法で
あることを示唆している。
■、 の゛さ1”から1. 1/2” <2.5−3−8cm)ノ’ 一本刀験
右よ、深さ1”−1,5” (2,5−3,8CI71)の注射がヒヨコの胚の
胸領域に到達するか否かを決定した。18または19日の胚のブロイラー卵にI
ndia inkを100μし、各々の卵にいろいろな深ざで注射した。卵は上
部(鈍端)から注射した。すべての注射は自動車−卵注射器を用いて行った。
卵内の胚の位置が一定になるように卵の向きを合わせると言ったような試みは行
わな力)っな0次いで、卵を割り、色素がどこに注入されたかを目で調べて明確
に確定した。
結果を表5に示す0色素は行った注射の深さによって、3−67%が胸領域内に
注入された。
六亘 18日および19日の卵へσ又」十インキュベーション 注射の深さ 胸
領域 その他 試験数18 1 1、/2”<3.8cm) 34 66 27
19 ] 1/2”<3.8cm> 16 84 4918 1°’ (2,5
cm) 36 64 3519 1” (2,5cm) 33 67 2818
1 1/4”(3,1cm) 67+ 33 3319 ]、1/8°’ (
2,8cm) 3 97 30I+、 l砿腿組 内へのパ、・−深さ] 1.
/2” (3,8cm19日の胚ブロイラー卵49個に、単−卵注射器を用いて
、各々50μLのIndia inkを] 1/2” <3.8crn)の深さ
に注射した0次いで、卵を割り、色素がどこに注入されたかを目て訓べて明確に
確定した。88%の卵の胚に注入力(認められ、注射の16%が胸筋肉組織内に
入っていた。結果を表6に示す。
試験数 首 喉 胸 胸及び 肺又は 卵黄のう 羊膜卵 筋肉 内臓 体腔
49 8% 5% 12% 4% 56% 2% 12%III シJ+p組
への2刊・(2さ7/8°′)19日の胚ブロイラー卵に、手動で50μLのI
ndia inkを7/8°。
(2,2cm)の深さに中心軸に沿って直接的に注射した。上述のように、卵を
割り、jゼt’?4筋肉組織を横切っているか否かを調べ決定した。最初V頂欺
では注射の42.7%が胸筋南向に直接位置しているのに対して、35%は胸筋
間の上部の皮下に位置していることが分かった(表7)。
注入が正確に行われないのは貧しいインキュベージジン条件によるものではない
ことを保証するために、上述の実験を第二のふ化場で繰り返した。結果は同様で
あった。(データには示していない、)卵試験数 胸筋間 皮下 内臓 羊膜
68 42.7% 35.3% 10−0% 12%rv−;育のばらつきと?
・ の正確さ発育のばらつき、およびそのばらつきと注入の正確さの関係を確か
めるため、18日および19日の胚のブロイラー卵の空気室の奥行を決定した。
空気室の奥行きは胚が成長し、ふ化する姿勢に向かうに伴い減少する0次いで、
自動の卵注射器を用いて120個の卵に卵の上部(鈍端)より7/8” <2−
2cm)の深さに50μLのIndia inkを注射した。結果を表8に示す
、89%の卵は3−6mmの空気室の奥行きを持ち:注大の正確さは空気室の奥
行きが4−5あった。
a8 胸筋南向への注射における19日ブロイラー卵の空気室の奥行の変化と効
果
ηり(乞の舅片〒き 2345678 9分布% 329271813 2 5
1ふ化筋肉% 5037650000
胸筋肉% 25 20 47 36 19 0 33 100V、7/8” (
2,2cm)<7Xさでの19日Hへの19日の胚ブロイラー卵60個に上部(
鈍端)から7/8°’ (2,2cm)の深さに注射する試験を2回行った1本
mより、注射は常に直接的に胸の筋肉に命中するわけではないが、時折り最初に
胚の背中才たは肩に命中し、体腔を通過して、右の胸筋中に又は胸筋を通りぬけ
ている事が分かった。注射の少なくとも60%が(表中、胸及び皮下と示すもの
では)、ある時点で筋肉組織を通っていた。結果を表9に利−
さらに、内臓注射の多くが、肺又は1提可肋骨(羽かく)内、直接的には胸筋間
の下部にあった。
把 19日のブロイラー卵の上部からのaQ’t 7 / 8” (2,2cm
)による染色の配置
卵式験数 胸筋間 皮下 内臓 羊膜 胚試験1 60 36 22 34 3
97試験2 60 27 15 37 3 97平均 120 31 29
36 3 97v1.′さを増しての沿A・
注射の深さを増してすべてのを主射力警胸を突き通るように、またIndia
inkは(注射した物質の足跡を残すために)針を引き抜ぎながら注射するよう
に、実験を行った9本実験では針の進入路が筋肉細胞を通過しているか否かを調
べた。
針を卵内に挿入し、針を適所に刺したままの卵を割り、針が筋肉組織を貫通して
いるか否かを、さらにどの様に貫通しているの力)を目に見えるようにした0本
技術を用いて多数の結果が得られ、以下の結論に達した。針の進入銘仙R勿鴫@
よ胚の成長「清または卵内の各々の個体の胚の位置の変化のいずれかに一部依存
する。胚がふ化に近い場合、胚の背中が卵の中心の方に向かって丸くなるなめ、
胚るかのどちらかである。他の場合、針は体腔を通過するが、胸筋肉組織には入
らず、胸部又は腹部の体腔内で止まっている。胚が軸の回りの中lc4こ位置す
る時、鉗よ羽根と胸部の間に入り、胸筋肉を貫通し胸すれすれを通り且つ直接的
には戊膚の下部にまで達するくが筋肉組織を貫通するには至ってない)か、また
は胸を完全に突き損なって羊膜に達するかもしくは腹部領域に入るか、のいずれ
かである、もしも針を卵の真中に入れない場合は、注射器は胚の膜または首に達
するこ事によって針が胸筋肉の上部を横切ってかすめ通る(結果として皮下注射
となる)ことを防げるか否かを決定した1本技術では最初に針の通路に適切なよ
うに胚の方向を合わせる必要がある1本技術が筋肉組織内へ直接的に注入される
割合(%)を増加させるか否かを決定するために実験をおこなった。
注射の最良の角度は、卵を光に透かして調べ、空気室又は肩の最も高い部分を記
録することによって決定した。針は注射前に胚の肩または胸の方向へ向けた。
5度の角度で挿入した針は、60%の頻度で胸の上部先端上に位置した。角度2
゜5度で針を挿入した場合、調べた胚の7/9(78%)では胸筋肉に命中し、
一つの胚でシJ侯、及び他の一つでは胸の最上部又は皮下であった。角度2.5
%を今後の研究のすべてに用いた。
研究では、50μL India inkの注射を行い、角度をつけた注射と次
の研究に於いて、垂直注射の技術では試験した卵(n=21)の54%が何らか
の部分で筋肉を力すめ通っていたが、それに対して角度をつけた方法では試験し
た卵(n=22>の90%が筋肉組織を貫通していた1次に108の卵を用いて
角度をつけた方法を研究したが、92%の正確さで注入を実証した。角度をつけ
た方法を用いて行ったすべての実験の要約は、本技術では93%の正確さで筋肉
組織を通っていることを示唆した(表11)。
轟1旦 垂直と角度を匍カリ注射技術との比較垂直 18 33% 39% 2
8%
角度 24 71% 21% 8%
試験 胸筋肉命中数 卵試験数 %
1 17 24 71%
2 99 108 92%
3 19 21 90%
4 7 9 78%
5151788%
に含まれる請求の範囲と等価である。
フロントページの続き
(51) Int、 C1,’ 識別記号 庁内整理番号Cl2M 1100
A 9050−4BC12N 15109
// A61 K 31/70 9454−4C481008314−4C
C12N 5/10
(81)指定図 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、ES、FR,GB、GR,IE、IT、LU、MC,NL、PT、SE)
、0A(BF、BJ、CF、CG、 CI、 CM、 GA、 GN、 ML、
MR,SN、 TD。
TG)、 AT、 AU、 BB、 BG、 BR,CA、 CH。
CZ、DE、DK、ES、FI、GB、HU、JP、KP、 KR,LK、 L
U、 MG、 MN、 MW、 NL、 N。
、 NZ、 PL、 PT、 RO,RU、 SD、 SE、 SK。
A
(72)発明者 ペティット、ジェームズ・エムアメリカ合衆国ノース・カロラ
イナ州
27603 、ローリ、シャディウッド・レーン(72)発明者 リックス・キ
ャサリン・エイアメリカ合衆国ノース・カロライナ州
27603 、ローリ、マナー・リッジ・ドライブ3336
Claims (49)
- 1.インオボ(inovo)でインキユベーシヨン中に卵内の鳥の筋肉組織にD NAを導入することからなり、該DNAがふ化後の該鳥の表現型を変える原因と なるに有効である、鳥の表現型の変更方法。
- 2.該導入段階が該DNA分子を該鳥の筋肉粗組織内に注射することからなる請 求項1記載の方法。
- 3.該DNAが胸筋肉粗織及びふ化筋肉組織(pippingmuscleti ssue)からなる群より選択される筋肉組織内に導入される請求項1記載の方 法。
- 4.該DNAがベクターによって運ばれる組換えDNA分子からなる請求項1記 載の方法。
- 5.該ベクターがプラスミド、ウイルス、及びファージからなる群より選択され る請求項4記載の方法。
- 6.該DNAがリボソームとDNA−リボソーム複合体のかたちで結合されてい ることからなる請求項1記載の方法。
- 7.調鳥がニワトリ、七面鳥、アヒル、ガチョウ、ウズラ、及びコウライキジか らなる群より選択される請求項1記載の方法。
- 8.該DNAがインキュベーションの最終四半期に導入される請求項1記載の方 法。
- 9.該DNAが、トリの筋肉組織内て機能しうるプロモーター、及び該プロモー ターと実施可能なように結合したペプチド又はタンパク質をコードする遺伝子、 からなる請求項1記載の方法。
- 10.該遺伝子が成長ホルモン、インスリン様増殖因子、リンホカイン、表皮増 殖因子、及び甲状腺刺激ホルモン放出ホルモンからなる群より選択されるタンパ ク質又はペプチドをコードする請求項9記載の方法。
- 11.該遺伝子が防御抗原タンパク質又はペプチドをコードする請求項9記載の 法。
- 12.さらに該卵をふ化までインキュベーションする段階からなる請求項1記載 の方法。
- 13.さらに、少なくとも表現型の該変化が発現する週齢まて該鳥を育てる段階 からなる請求項12記載の方法。
- 14.インオボで卵に含まれる鳥の筋肉組織内にDNAを導入することよりなり 、該DNAが該鳥の免疫応答を誘導するために有効である、鳥の免疫化方法。
- 15.該導入段階が該鳥の筋肉組織内に該DNAを注射することよりなる請求項 14記載の方法。
- 16.該DNAを胸筋肉組織及びふ化筋肉組織よりなる鮮より選択された筋肉組 織内に注射する請求項14記載の方法。
- 17.該DNAがベクターによって運搬される組換えDNA分子からなる請求項 14記載の方法。
- 18.該ベクターがプラスミド、ウイルス及びファージからなる群より選択され る請求項17記載の方法。
- 19.該DNAがリボソームとDNA−リボソーム複合体の形で結合されている 請求項14記載の方法。
- 20.該鳥がニワトリ、七面鳥、アヒル、ガチョウ.ウズラ、及びコウライキジ からなる群より選択される請求項14記載の方法。
- 21.該DNAがインキュベーションの最終四半期に導入される請求項14記載 の方法。
- 22.該DNAが、トリの筋肉組織内て機能するプロモーター、及び該プロモー ターと実施可能なように結合するペプチド又はタンパク質をコードする遺伝子、 がらなる請求項14記載の方法。
- 23.該遺伝子が防御抗原タンパク質又はペプチドをコードする請求項22記載 の方法。
- 24.さらに、該卵をふ化までインキュベーションする段階よりなる請求項14 記載の方法。
- 25.さらに、少なくとも該免疫応答が誘導される適齢まで該鳥を育てる段階か らなる請求項24記載方法。
- 26.インオで卵に含まれる鳥の筋肉組織内に抗原をコードするDNAを導入す ることからなり、卵が該抗原と結合する母性抗体を含み、該DNAが該母性抗体 を中和するに十分な量導入される、インオボでトリを免疫化する方法。
- 27.該導入段階が該DNAを該鳥の筋肉組織内に注射することよりなる請求項 26記載の方法。
- 28.該DNAを胸筋肉組織及びふ化筋肉粗織からなる群より選択される筋肉組 織内に注射する請求項26記載の方法。
- 29.該DNAがベクターによって運搬される組換えDNA分子からなる請求項 26記載の方法。
- 30.該ベクターがプラスミド、ウイルス、及びファージからなる群より選択さ れる請求項29記載の方法。
- 31.該DNAがリボソームとDNA−リボソーム複合体の形で結合されている 請求項26記載の方法。
- 32.該鳥がニワトリ、七面鳥、アヒル、ガチョウ、ウズラ、及びコウライキジ からなる群より選択される請求項26記載の方法。
- 33.該DNAがインキュベーションの最終四半期に導入される請求項26記載 の方法。
- 34.該DNAが、トリの筋肉組織内て機能しうるプロモーター、及び該プロモ ーターと機能的に結合したペプチド又はタンパク質をコードする遺伝子、からな る請求項26記載の方法。
- 35.該遺伝子が防御抗原タンパク質又はペプチドをコードする請求項34記載 の方法。
- 36.さらに、該卵がふ化するまでインキュベーションする段階からなる請求項 26記載の方法。
- 37.さらに、少なくとも免疫応答が誘導される週齢まで該鳥を育てる段階から なる請求項36記載の方法。
- 38.a)細長い注射針を卵の鈍端(largeend)に、該卵の長軸と角度 をつけて置き、斜が該胚の肩または胸に向けるように該角度を選択し、次いで、 b)針を該卵殻から、実質上進入の直線路に沿って、該胚の肩または胸を通り過 ぎるに十分な深さに挿入し、次いで、c)該物質を卵内に該針を通して注射する 、ことからなる:インオポでインキュベーション中の卵に含まれる鳥の筋肉組織 内に物質を導入する方法。
- 39.さらに、該方法が実質上進入の直線路に沿って該針を引き抜く段階からな り; さらに、該物質を注射する該段階が該針を引き抜く該段階と同時に行われ、その 結果該物質が該進入路に沿って投与される;請求項38記載の方法。
- 40.該角度が1−5度である請求項39記載の方法。
- 41.該角度が2−3度である請求項39記載の方法。
- 42.該針が該胚の肩または胸内に及び肩または胸を通って進むに十分な深さに 挿入される請求項39記載の方法。
- 43.該針が該卵内に7/8インチ(2.2cm)挿入される請求項39記載の 方法。
- 44.該物質がDNA分子よりなる請求項39記載の方法。
- 45.該鳥がニワトリ、七面鳥、アヒル、ガチョウ、ウズラ、及びコウライキジ からなる群より選択される請求項39記載の方法。
- 46.該物質が該卵のインキュベーションの最終四半期に導入される、請求項3 9記載の方法
- 47.さらに、該卵をふ化するまでインキュベーションする段階よりなる請求項 39記載の方法。
- 48.多数の卵を保持するための保持手段;細長い針を該卵の殻から、実質上進 入の直線路に沿って、肩又は胸内に到達するのに十分な深さにまで挿入するため の,該保持手段と共同する注射手段:および 細長い注射針を該卵の鈍端に該卵の長軸と角度をつけて該針を胚又は肩又は胸に 向けて位置決めするための位置決定手段;からなる:多数の卵内のトリの胚の筋 肉組織に同時に注射するための装置。
- 49.引き込み手段が多数の各々の卵を同時に持ち上げるための引き込み手段か らなる請求項48記載の装置。
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