JPH07505534A - 筋芽細胞における遺伝子発現を増大させるための転写コントロール要素 - Google Patents

筋芽細胞における遺伝子発現を増大させるための転写コントロール要素

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JPH07505534A JP5518348A JP51834893A JPH07505534A JP H07505534 A JPH07505534 A JP H07505534A JP 5518348 A JP5518348 A JP 5518348A JP 51834893 A JP51834893 A JP 51834893A JP H07505534 A JPH07505534 A JP H07505534A
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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】 胚芽細胞における遺伝子発現を増大させるための転写コントロール要素35U、 S、C,9202fc)により、米国政府が、ここに記載された発明に成る権利 を有し、そしてその発明はNational In5titute of He althからの資金により一部なされた技術分計 本発明は、遺伝子発現及び遺伝子治療の領域に関する。特に、転写コントロール 要素が、胚芽性細胞における遺伝子発現をコントロールするために提供される。
背景技術 を椎動物の骨格筋の繊維は、原種の胚芽細胞の細胞融合により形成され、該細胞 は、胚の筋肉形成域を増殖しそして存在する胚の細胞である。
胚芽性の系統は、体部の形態形成中決定されるようになり、安定に決定された胚 芽細胞の形成に導かれる。
筋肉繊維への胚芽細胞の分化の過程は、クローンの胚の胚芽細胞の細胞培養で研 究されてきており、胚芽細胞のラインを確立した。分散された細胞培養では、胚 芽細胞は、成長因子に富む培地の存在下クローン的に増殖できるが、融合された 筋肉細胞で分化するそれらの潜在力を維持する。従って、胚芽細胞は、広範囲の 細胞の分裂ができる安定に決定された細胞のタイプであり、その子孫は、それら の胚芽細胞の同一性を忠実に受け継ぎ、筋肉繊維中へ分化するそれらの潜在力を 発現できる。胚芽細胞の成長及び分化は、細胞外の因子、特に成長因子例えばb asiC縁維芽細胞成長因子(bFGF)及びトランスフォーミング成長因子− β(TGF−β)によりコントロールされる。これら成長因子の存在下、胚芽細 胞は増殖し、一方これら因子の低い濃度では、胚芽細胞は、G、で細胞サイクル に存在し、融合しそして収縮性の繊維に分化する。
胚形成は、それ故、体部における胚芽細胞の系統の「決定」及び胚の筋肉形成域 における胚芽細胞の「分化」を含む。細胞系統の決定を調節する分子のメカニズ ムは、マウス細胞ラインC3H10T1/2 (10Tl/2)を使用して研究 されてきた。Konieczny及びEmerson、Ce1l、38.791  (1984)。このモデル細胞培養系は、骨格筋の系統の決定を調節する二三 の暖」動物の遺伝子(my。
D、ミョーゲニン(myogenin)、Myf−5及びMRF−4)の同定を 行わせた。これらの遺伝子は、Myc関連DNA結合蛋白の塩基性ヘリックス− ルーブーへリックス(bHLH)スーパーファミリのサブファミリを含む転写因 子をエンコードする。
bHLH筋芽性筋部性調節蛋白ミノ配列の相同により証拠立てられるように、進 化的に保存されていることが決定された。Pownal lら、Sem1nar s in Devel、Biol、、3.229−241(1992)、de  la Brousseら、Genes andDevel、4.567−581  (1990)、特にウズラ(quall)からのmyoD蛋白(QMyoD) である蛋白qmflは、マウスMyoD 1、Myf5、ミョーゲニン並びにX enopus LaevisからのMyoD1配列(XMyoD)と広範囲の相 同をともにする。de la Brousseら、同上。
トランスフェクションされたcDNAとして、上記の胚芽性調節因子は、増殖性 の胚芽細胞の安定に決定された集団へのマルチポテンシャル10T1/2細胞の 胚芽性転換を誘発する。決定におけるそれらの機能と一致して、これらの胚芽性 調節遺伝子は、胚の骨格筋系統でのみ発現し、体部の形成の初期段階で開始する 。これらの転写因子は骨格筋の系統の決定を調節するが、それらも、それら自体 調節される。胚の骨格筋系統におけるそれらの発現を活性化する転写調節メカニ ズムは、現在まで未知であった。
胚芽細胞が増殖性(即ち再生性)でありそして既に発育した筋肉組織中に注・射 されるとき、ともに融合して成熟した筋肉繊維を形成できるために、胚芽細胞の 転移の技術は、筋肉疾患に対する可能性のある療法又は治療として提案されてき た。胚芽細胞の転移は、処置を要する患者の筋肉中に胚芽細胞を注射することを 含む。発育した筋肉繊維は再生性ではないが、胚芽細胞は、制限された量の増殖 ができ、そのため胚芽細胞の注入の位置で筋肉細胞の量を増加させる。成熟され た筋肉組織中にそのように転移された胚芽細胞は増殖し、そして成熟した筋肉繊 維中に分化する。このプロセスは、これらの単核胚芽性の細胞(胚芽細胞)の融 合を含み、多核シンシチウム(筋繊維又は篩管)を形成する。従って、疾患又は 外傷の何れかにより危険にさらされた筋肉組織は、危険にさらされた組織中への 胚芽性の厘種細胞即ち胚芽細胞の転移により、補強される。
胚芽細胞の転移は、又遺伝子治療に使用でき、有用性は、増殖し融合する胚芽細 胞の能力により増大する。元来、胚芽細胞は、二三の手段の一つにより遺伝学的 に改変されて、この治療を必要とする患者において不完全又は欠けている機能的 な遺伝子を含む。組換え胚芽細胞は、次に患者に転移されて、それらは、増加し 融合し、さらに組換え遺伝子を発現する。この技術を使用して、患者の筋肉系に おける失った又は不完全な遺伝子は、遺伝学的に改変された胚芽細胞の注入によ り補強又は置換できる。
遺伝学的に欠陥のあるmdxマウス中に注射された胚芽細胞が、宿主の筋肉繊維 中に融合し、そして組換え遺伝子の生成物即ちシストロフィン(細胞内蛋白、そ の欠陥はデュシエン(Duchenne)筋肉ジストロフィー(DMD)を生じ る)を発現できることが示された。Partridgeら、Nature、33 7.176 (1989)、Morganら′、 J、Ce11. Biol、 lil 、 2437 (1990) 、Karpatjら、Am、J、Pat hol、135.27 (1989)。ヒトの患者を含む最近の研究では、祖先 又は影響を受けていない同胞(s ibl ings)からの正常な胚芽細胞は 、DMDにかがった二三人の子供の筋肉中に移植され、注射された筋肉の組織に おける正常なドナーのシストロフィンの発現を生ずる。Gussoniら、Na ture、356.435−438 (1992)。非筋肉遺伝子生成物(ヒト の成長ホルモン)の長期な発現も、マウスの筋肉中への遺伝子工学的筋芽細胞の 転移を使用して達成される。Dhawanら、Sc 1ence、254.15 09−12 (1991)。それ故、胚芽細胞の転移を使用する遺伝子治療は、 筋肉組織ばかりでなく、筋肉組織から血流への分泌を経て必須の遺伝子生成物を 提供するのに適用できる。
胚芽細胞の転移を経る遺伝子治療は非常に可能性のある有用性を有するが、その 有用性は、最近、組換え胚芽細胞における遺伝子発現を誘発するのに利用できる 胚芽細胞特異性のプロモーター又はエンハンサ−が存在しないという事実により 制限される。これらの転写コントロール要素は、二つの理由のため胚芽細胞介在 遺伝子治療に必要とされる。(1)有用な遺伝子(例えば胚芽細胞の成長のオー トクリン制御)を胚芽細胞で発現させること、並びに(2)この組換え遺伝子発 現を胚芽細胞及びそれらの子孫に制限すること。従って、胚芽細胞介在遺伝子治 療を助けるために、筋芽細胞特異的転写コントロール要素が必要とされる。
遺伝子発現の胚芽細胞特異的エンハンサ−も、農業用動物における筋肉の集まり の人工的な操作に、非常に望まれている代替を提供できた。
最近、食用動物例えばウシ、ブタ及びニワトリの筋肉の重量は、伝統的な飼育プ ログラムにより、そしてホルモン処置例えば成長ホルモンにより操作されている 。体重の増加を助けるための動物のホルモン処置は、高価であり、これらの食品 添加物に過敏な消費者に危険の可能性を与えるとともに、動物の市場の価格の増 大に導く。明らかに、もし体重の増加が代替的な手段により媒介できるならば、 ホルモン処置の潜在的に危険な使用が避けられるだろう。
胚の段階において遺伝可能な遺伝子による改変を導入することにより、トランス ジェニック動物を創作するための技術の有効性は、遺伝子工学による筋肉の成長 を操作するための可能性のある手段を提供する。しかし、胚芽性の系統の原種胚 細胞の特定の操作は、胚芽性の系統に特異的なプロモーター及びエンハンサ−の 有効性を必要とする。さもなければ、筋肉特異的遺伝子の改変は、導入できない だろう。これらエンハンサ−の有効性は、筋肉のサイズ及び成長における遺伝子 に基づく改良の発展のために必要であり、現在まで、より時間のかかる又はさも なければ望ましくない技術例えばホルモン処置によってのみ達成可能であった。
発明の概要 本発明によれば、胚芽性細胞の遺伝子発現を調節する転写コントロール要素が提 供される。本発明の一つの態様では、培養された細胞及び非培養の胚芽性細胞に おいてエンハンサ−活性を有する隔離されたDNAセグメントが提供される。こ のエンハンサ−活性は、DNAセグメント及び標的遺伝子がDNA鎖内に配列さ れ、そしてDNAセグメントがその標的遺伝子の発現を増大させるために標的遺 伝子に関して5′方向の位置するとき、標的遺伝子の発現を増大させる。好まし い態様では、エンハンサ−活性を有する隔離されたDNAセグメントは、bHL H筋芽性筋部性調節蛋白コードする遺伝子に対して5゛方向に隣接する5O−1 00kb領域から隔離される。
本発明の他の態様によれば、ここに記載された配列1.D、No、2て5′方向 に隣接する約25.5kbフラグメントから隔離及び精製されたDNAセグメン トが提供される。好ましい態様では、ここに記載された配列1.D、No、2の 塩基1−258と実質的に同じヌクレオチド配列から本質的になるI) N A セグメントがfilされる。又、ここに記載された配列1.D、No、3と実質 的に同じヌクレオチド配列を有する、ウズラqmf 1遺伝子に対して5゛方向 に隣接する約18kbフラグメントから隔離及び精製されたDNAセグメントも 提供される。
本発明の他の態様によれば、上記されたDNAセグメントを含むベクターが提供 される。これらのベクターによりトランスフェクションされた又は形質転換され た原核又は真核の生物の宿主細胞も提供される。
本発明の他の態様によれば、上記のエンハンサ−活性を有するDNAセグメント によるハイブリッド形成可能な配列を有するアンチセンスオリゴヌクレオチドが 提供される。これらアンチセンスオリゴヌクレオチドは、本発明の転写コントロ ール要素における特に機能的な領域を同定し位置を定めるのに有用であろう。
本発明のさらに他の!IJ様によりば、培iI細胞においてエンハンサ−活性を 有する隔離されたDNAセグメントが提供され、それは、(1)このエンハンサ −活性を有するものと考えられるbHLH筋芽性筋部性調節蛋白コードする遺伝 子の100kb内の5′上流領域からDNA配列のテストセグメントを得て、( 2)テストセグメントの一つ、リポータ−遺伝子及び培養した真植生物の細胞で の発現に適合したベクターをそれぞれ含むテストコンストラクトのセットを製造 し、その際テストセグメント及びリポータ−遺伝子は、互いにそしてベクターの 任意の調節配列に関して位置して、もし存在するならばテストセグメントのエン ハンサ−活性とともにリポータ−遺伝子の発現を行わせ、(3)リポータ−遺伝 子及びベクターを含むがテストセグメントを有しないコントロールコンストラク トを同様に製造し、(4)リポータ−遺伝子の発現を行わせる条件下で培養した 真核生物の細胞中にテストコンストラクト或はコントロールコンストラクトを導 入しくリポータ−遺伝子の発現は、遺伝子の発現と相関しつる量で形成される検 出可能な生成物の形成を生じさせ)、(5)テストコンストラクトから形成され る検出可能な生成物の量を、コントロールコンストラクトを有する細胞中に形成 される検出可能な生成物の量とを比較し、これら二つの間の比の大きさは、テス トセグメントにより保持されていると思われるエンハンザ−活性を示し、そして (6)このエンハンサ−活性を保持することが分ったそれぞれのテストセグメン トを同定し隔離することを含む方法により隔離できる。
本発明の他の態様によれば、特に生体動物の胚芽性細胞にエンハンサ−活性を有 する隔離されたDNAセグメントが提供され、それは、(1)このエンハンサ− 活性を有するものと考えられるbHLH筋芽性筋部性調節蛋白コードする遺伝子 の100kb内の5′上流領域からDNA配列のテストセグメントを得て、(2 )テストセグメント、リポータ−遺伝子、並びにを椎動物の胚の細胞におけるリ ポータ−遺伝子の発現に必要なすべての調節配列をそれぞれ含むテストコントラ クトのセットを製造し、その際会ての配列は、互いに関して位置して、もし存在 するならばテストセグメントのエンハンサ−活性とともにリポータ−遺伝子の発 現を行わせ、(3)リポータ−遺伝子の発現を行わせる条件下で培養した真植生 物の細胞中にテストコンストラクト或はコントロールコンストラクトを導入しく リポータ−遺伝子の発現は、遺伝子の発現と相関しつる量で形成される検出可能 な生成物の形成を生じさせ)、(4)もしあるならば、を椎動物の胚のどの細胞 が検出可能な生成物を形成するかを決定し、特に胚芽性細胞における検出可能な 生成物の形成は、エンハンサ−活性を示し、そして(5)このエンハンサ−活性 を保持するテストセグメントを同定し隔離することを含む方法により隔離できる 。
本発明の胚芽細胞特異的転写コントロール要素は、胚芽細胞の伝達及び顕微注射 の技術を使用して遺伝子治療の分野で顕著な進歩を行うことができるだろう。最 近、これらの技術を使用する遺伝操作は、胚芽性細胞に対して特異的でないプロ モーター及びエンハンサ−のコントロールの下紐換え遺伝子により行われている 。胚芽細胞の特異性のこの欠如は、遺伝子が胚芽性細胞の系列にのみ発現するが 又は筋肉の成長の過程で発現することを要する、遺伝子治療又は他の遺伝工学の 技術にこれらの方法の有用性を制限する。本発明の転写コントロール要素は、必 要な胚芽細胞の特異性をもたらす。
本発明の胚芽細胞特異的転写コントロール要素の他の有利な応用は、エンハンサ −例えばmyoDエンハンサ−が「オン」及び「オフ」と変るために、それは、 胚芽性の系列の決定に非常に早く操作する転写因子によりそれ自体調節されねば ならないという鮫察に関する。本発明の転写コントロール要素は、これら初期の 転写因子の活性に関する生化学的アッセイに、非常に大きな利点で利用できるだ ろう。
図面の簡単な説明 図IAは、ヒトのコスミドクローンchMD−13のマツプである。
EcoRl (マークされていない横li)及びNot I制限部位並びに推定 Mbolクローニング部位が、指示されている。MyoDのエキソン及びイント ロンは、それぞれ黒ブロック及び白ブロックにより示されている。参考のために 、示されている酵素のための制限フラグメントは、コスミドクローニングベクタ ーの5′末端がら3′末端に連続してラベルされている。太線、ヒトの配列(一 定の比率で縮小)、細線、pWE15ベクター配列。太線の下の数字1−10は 、chMD−13を含むEc 6R1フラグメントに関する。
図IBは、コスミドクローンchMD−13のEcoR1フラグメント3のマツ プである。Apal、BamHl、Kpnl及びPstl制限部位が示される。
横線の下の数字0−4は、キロベースによる長さに関する。配列1.D、No、 2に対応するchMD−43フラグメント3の1757bp領域の位置が指示さ れる。
図2は、上流myoD転写コントロール要素を含むCATコンストラクトを示す 。EcoR1制限部位(マークのない横11[)が示される。−2,5CAT及 び−24CATは、リポータ−遺伝子に追加したヒトmyoD上流配列の最小量 及び最大量を有するCATリポータ−遺伝子コンストラクトに関する。太線、ヒ トの配列(一定の比率で縮小)、細線、pB1uescriptベクター配列、 点線、ptkCAT EHベクター配列。CAT構造遺伝子配列及びSV40が 示される。
図3は、ヒトmyoD遺伝子の上流の5′フランキング配列を含むCATリポー タ−遺伝子コンストラクトを有する23A2筋芽細胞の過渡的転写を示す。Po CATは、プロモーターのないCAT遺伝子コンストラクトであり、そして−2 4ΔF3CATは、フラグメント3が欠失したことを除き一24CATと同じで ある。Y軸、37℃における毎時の蛋白1mcg当りのブチリル−1H−クロラ ムフェニコールへの”H−クロラムフェニコールの変換%として示されるCAT 活性。
図4は、ウズラからのqmf 1 (QmyoDlDNA座を含むλEMBL3 クローンgc1.120のマツプである。EcoRl (○)及びPstl(ロ )制限部位が示される。qmf 1のエキソン(El、、E2及びE3)が示さ れる。参考のために、示された酵素に対する制限フラグメントは、クローニング ベクターの5゛末端から3′末端に連続してラベルされている(EcoR1フラ グメント=R1−R9、Pst 1フラグメント=P1−P4)。
図5は、qmf遺伝子の上流の5°フランキング配列を含むCATリポータ−遺 伝子を含むウズラの一次筋芽細胞の過渡的トランスフェクションを示す。CAT リポータ−遺伝子は、チミジンキナーゼ(TK)プロモーター(pTKCat△ EH)に結合しさらに図4に示されるqmf1制限フラグメントに結合した。X 軸では、TK=チミジンキナーゼプロモーターのみ、R1−R5及びPL−P4 =指示された制限フラグメントと結合されたチミジンキナーゼプロモーター。Y 軸、37℃における毎時の蛋白10μg当りのブチリル−3H−クロラムフェニ コールへのjH−クロラムフェニコールの変換%として示されるCAT活性。
詳細な説明 以下の語及び語句は、本発明を記述するのに参考のために、以下のように規定さ れる。
1、転写コントロール要素:特定の条件下、標的遺伝子の発現に関して転写コン トロール活性を有する隔離されたDNAセグメントに関する。
エンハンサ−は、転写コントロール要素の一つのタイプである。エンハンサ−は 、それに対する適切な近位に置かれるとき、標的遺伝子の発現を一般に増大する 。用語「転写コントロール要素」及び「エンハンサ−」は、本発明の隔離された DNAセグメントに関するとき、ここでは相互に交換可能に使用される。
2、胚芽性細胞:その後代がそれらの胚芽細胞の同一性を忠実に受け継ぎそして 成熟した筋肉繊維に分化する可能性を有する、広範囲な細胞の分裂ができる安定 に決定された細胞のタイプに関する。用語「胚芽細胞」及び「胚芽性細胞」は、 ここでは相互に交換可能に使用される。
3、標的遺伝子:その上に本発明の転写コントロール要素がその転写コントロー ル活性を働かす遺伝子に関する。特に、本発明のエンハンサ−要素が、標的遺伝 子から上流に置かれたとき、標的遺伝子の発現を増大させる。ここで使用される とき、「標的遺伝子」は、プロモーターを含む。これらのプロモーターは、標的 遺伝子の相同的ブロモ−夛−であってもよいし、又は、それらは非相同的プロモ ーターであってもよい。しかし、標的遺伝子は、プロモーターのコントロールの 下でなければならない。
4、「実質的に同じ」:ここで示された特異的DNA配列に関するとき、「実質 的に同じ」は、多数の理由のために生ずる小さい変異又は置換を考慮に入れるこ とを意味するが、配列により規定されたDNA分子の全体の特徴を変更するもの ではない。例えば、動物の異なる系又は亜種から隔離された相同性の領域は、こ れらの配列をここで示された配列と実質的に同じにさせるがしがし同一ではない 配列の多室性を有することができる。さらに、DNA配列情報の分析における誤 差又はこの情報を記録システムに入れるときの誤差も、又ここで示された配列と 実質的に同じであるがしかし同一ではない配列を生じさせる。
5、「大体(約)J:DNAフラグメントの長さを記述するのにここで使用され るとき、「大体(約)」は、標準の方法例えばアガロースゲル電気泳動並びに既 知のサイズの標準のフラグメントとの比較による、DNAフラグメントのサイズ 又はDNA鎖に対する相対的位置の測定に関する普通許容可能な誤差の範囲以内 を意味する。
本発明によれば、ヒトmyoD遺伝子の発現は、プロモーターによるばかりでな く、myoD遺伝子から18−22キロベース上流(5”)の端部エンハンサ− 配列により調節されることが見出された。myoDプロモーター及びエンハンサ −の転写活性は、5−アザシチジン処理により多罷性10TI/2細胞系から由 来する胚芽性細胞でアッセイされた。myoDエンハンサ−及びプロモーターは 、筋芽性細胞系及び非筋芽性細胞系で活性であった。myoDプロモーターは、 上流エンハンサ−配列と組み合わされない限り、それ自体は全く活性が弱いこと が分った。その上、myoDエンハンサ−配列は、又たとえ非相同プロモーター 例えばヘルペスウィルスチミジンキナーゼ(HS V t k )プロモーター と組み合わされるときでも、遺伝子の発現を増加可能にすることができることが 見出された。
ウズラMyoD蛋白(QMyoDlをエンコードする第二のmyoDエンハンサ −(ここではqmf 1と呼ばれる)も、又隔離されクローンされた。ヒトmy oDエンハンサ−と同様に、qmf 1エンハンサーは、筋芽性及び非筋芽性の 細胞系で活性である。qmflエンハンサ−配列は、又qmf 1プロモーター 又は非相同プロモーター例えばヘルペスウィルスチミジンキナーゼ(H3Vtk lプロモーターの何れかと組み合わされるとき、遺伝子の発現を増加できる。し かし、ヒトmyoDエンハンザ−と異なり、qmf 1エンハンサ−は、qmf  1遺伝子から大体11.5−15kb上流に位置する。その上、qmflエン ハンサ−は、ヒトmyoDエンハンサー配列と広範囲な配列の相同性を含まない 。
二つのmyoDプロモーター及びエンハンサ−は、非筋芽性培養細胞で活性であ るが、トランスジェニックマウスの肚では、ヒトmyoDエンハンサ−及びqm f 1エンハンサ−は、骨格筋系統(筋芽細胞)のみに特異的な遺伝子の発現を 導くことが、さらに見出された。しかし、ヒトmyoDエンハンサ−のコントロ ール下の遺伝子の空間及び時間的な発現は、以下の実施例6に詳細に記述されて いるように、qmf 1エンハンサ−のコントロールの下の遺伝子のそれとは異 なる。
知られている限り、上記のエンハンサ−は、隔離されクローンされた始めての慕 芽細胞特異的エンハンサ−である。これらのエンハンサ−は、以下にさらに詳細 に記述されているように、相同又は非相同プロモーターとともに利用できて、胚 芽細胞特異的遺伝子の発現を増加する。
以下の記述は、本発明を実施するのに含まれる一般的なやり方を示す。
特定の物質が述べられている程度に関し、それは単に説明のためのものであり、 そして本発明を制限することを目的としていない。
■、筋筋線細胞特異的転写コントロール要素製造胚芽細胞特異的転写コントロー ル要素は、二つの一般的な方法により製造できる。(1)それらは、適切なヌク レオチドトリホスフェートから合成できるか、又は(2)それらは、生物学的源 から隔離されそして精製できる。両方の方法は、当業者に周知のプロトコールを 利用する。
他に特定されないならば、標準のクローニング及び組換えDNAのやり方例えば Sambrookら、Mo1ecular Cloning。
Co1d Spring、Harbor Labolatory(1989)( 以下、rsambrookら」)が使用される。
DNA配列の情報が周知であるときには、本発明の胚芽細胞特異的エンハンサ− は、オリゴヌクレオチド合成により製造できる。合成オリゴヌクレオチドは、A pplied Biosystems 3BOADNA合成機又は同様な装置で 使用されるホスホルアマダイト法により製造できる。得られるコンストラクトは 、当業者により周知のやり方例えば高速液体クロマトグラフィー(HP L C )により精製できる。長い二本鎖ポリヌクレオチド例えば本発明のそれらは、現 在のオリゴヌクレオチド合成法に固有のサイズの制限によって、段階にわけて合 成しなければならないだろう。従って、例えば、4kb二本鎖DNA分子は、適 切な相補性の二三のより小さいセグメントとして合成できる。このようにして生 成した相補性のセグメントは、それぞれのセグメントが、隣接するセグメントの 付着のために適切な付着末端を有するように、アニーリングされる。隣接するセ グメントは、DNAリガーゼの存在下付着末端のアニーリングにより連結されて 、全4kb二本鎖分子を構築する。
そのように構築された合成りNA分子は、次に適切なベクターにクローンされ増 殖される。
本発明のコンストラクトは、任意の好都合なりローニングベクターで維持できる 。好ましい態様では、大きなコンストラクトは、コスミドクローニング/転移ベ クター例えばpWE15 (Staratagenelに維持され、それは、好 適なE、coli宿主細胞例えばE、coli菌株NM554 (Starat agene)で増殖し、さらに又哺乳動物の細胞に転移される。別に、コンスト ラクトは、ラムダベクター(例又は、λEMBL)に維持でき、それは、ゲノム ライブラリーを構築するのにしばしば使用される。より小さいコンストラクトは 、好都合にプラスミド中にクローンされる。
胚芽細胞特異的転写コントロール要素は、当業者に周知の方法を使用して適切な 生物学的源から隔離できる。一つの好ましい態様では、ヒトmyoD転写コント ロール要素は隔離されそしてクローンされる。胚芽細胞ゲノムライブラリーは、 ニスミドクローン中に構築できる。ライブラリーは、Pinneyら、Ce1l 、53.781 (1988)により記述されているように、cDNA例えば省 略なしの(full lengthlマウスmyoD cDNAによりスクリー ニングできる。このスクリーニングにより同定されるクローンは、有意な量の上 流DNA配列の存在について、例えば制限地図により分析できる。myoD遺伝 子の5′末端の50kbまでを有するクローンが選択され、そしてエンハンサ− 及びプロモーター活性について分析される。最近の技術における制限により、普 通に使用されるクローニングベクターは、大体50kbより大きい挿入DNAを 含むことができない。この理由のため、myoD遺伝子から5O−100kbの 5′領域は、myoD遺伝子から25−50kbの上流配列を含む既に同定され たクローンを使用して、第二のスクリーニング段階により同定されなければなら ないだろう。さらに、端部の配列を得るためのこのような戦略は、当業者により 普通に使用される。
ヒt−m V o D遺伝子及び大体25kbの上流領域を含むコスミドクロー ンが構築され、それは、本発明により胚芽細胞特異的転写コントロール要素を構 成する。このコンストラクトのダイアグラムは、図IAに提供される。ヒトmy oD転写コントロール要素は、二三の特有の特徴を含む。プロモーター領域は、 遺伝子の5゛末端に隣接する2、5kbフラグメントに存在する。プロモーター 領域を含むlkbの上流配列を含むヒトmyoD遺伝子のDNA配列は、配列I DNo、1として以下に示される。推定のTATAボックス、プロモーター領域 の31末端、並びにmyoD遺伝子の翻訳開始部位の位置が指示される。
I ACAGACTCCA CAAATCACACAGTTGGAAACTCT GAGTCTG CACTCAACTG51 GTCTGCAAACCGCAC TCTCG GAGACTTCAG GTGAGATGAG GTCAGGTT CT101 CAGGCCAGGT CCTGAAGTTT GACACCTT GG CGAAATGCACTTTCCTTGAC151丁CAGCACCGC GAGTGAGGCG GAGC[;AAGCCCCGAGCAGAA GGG τTTTCTT201 CCCAGCTGAA GAGGCAGCTCAGCC TAGACCCCAGGCATGG CACTGGACAC251CCCTGC TGTG GAAACGTGCA GATTTAGATG GAGGGGATT CCTAACCTGGG301 CAGGATCCGA GTTTGGAGAG  ATTGGCGCGA ACG丁TTAGCA GCAATC丁CCG351  ATTCC丁GTACAACCATAGCT GGGTTTCTAA GCG TCTAGGG AAGAAGGACT401 GGGCCCACGA CCT GCTGAGCAACTCCCAGG TCGGGGACTG GCGGAAT ATC451AGAGCCTCTA CGACCCG丁TT GTCTCGGG CT CGCCCACTTCAACTCTCGGG501 GTCTCTCCG CCTGTTGTTGCACTCG丁GCGT TTCTCTGCCCCTGA CGCTCT551 ^AGCTTTCTG CT丁TCTGCGT GTCT CTCAGCCTCTTTCGGT CCCTCTTTCA601 CGGTC TCACT CCTCAGCTCT GTGCCCCCAA TGCCTTGC CT CTCTCCAAAT651 CTCTCACGACCTGATTTCT A CAGCCGCTCT ACCCATGGGT CCCCCACAAA70 1 TCAGGGGACA GAGGAG丁ATT GAAAGTCAGCTC AGAGGTGA GCGCGCGCAC751AGCGTTTCCCGCGG ATACAG CAGTCGGGTG TTGGAGAGGT T丁GGAAA GGG801 CGTGCCGGAG AGCCAAGTGCAGCCGCCT AG GGCTGCCGGT CGCTCCCTCC851CTCCCTGCC CGGTAGGGGACCTAGCGCGCA CGCCAGTGTG GAG GGGCGGG901 CTGGCTGGCCAGTCTGCGGG CCCC TGCGGCCACCCCGGGG ACCCCCCCCA951 AGCCC CGCCCCGCAGTGTTCCTA丁丁GGCCT CGGACTCCCC CTCCCCCAGC1051GGCGCCTGGCGAGAAGCTAG G GGTGAGGAA GCCCTGGGGCTGCCGCCGCTllol 丁 TCCτTAACCAC^^ATCAGG CCGGACAGGA GAGGG AGGGG TGGGGACAGτ1151 GGGTGGGCAT TCAG ACTGCCAGCACTTTGCTATCTACAGCCGGGGC丁CCC l301 CCGCGACGTA GACTGACGGCCCCCGACGGC TCTCTCTGCT CCTTTGCCAC1351AACGGACGACT TCTATGACG ACCCGTGTTT CGACTCCCCG GACC TGCGCT1401 TCTTCGAAGA CCTGGACCCG CGC CTGATGCACGTGGGCGCGCTCC丁GAAA1451 CCCG AAGAGCACTCGCACTT CCCCGCGGCG GTGCACCC GG CCCCGGGCGC1501ACGTGAGGACGAGCATGTG CGCGCGCCCAG CGGGCACCACCAGGCGGGCC1551 GCTGCCTACT GTGCCTGCAA GGCGTGCAAG CGC ^^GACCA CCAACGCCGA1601 CCGCCGCAAG GC CGCCACCA TGCGCGAGCG GCGCCGCCTG AGCAA AGTA^1651 ATGAGGCCTT TGAGACACTCAAGCG CTGCA CGTCGAGCAA TCCAAACCAG1701 CGG丁 TGCCCA AGGTGGAGAT CCTGCGCAACGCC^GCCC CT ATATCGAGGG1751 CCTGCAGGCT CTGCTGC GCG ACCAGGACGCGCGCCCCCTG GCGCCGCAGC1 801CGGCCTTC丁^ TGCG丁入GGGCCCGCTGCCCCCG GGCCGCGG CGGCGAGCAC1851TACAGCGGCG AC TCCGACGCGTGCACCCGG CGCTCC^^CT GCTCCG ACGG1901 CATGGTAAGG CCGGGACCCCAGGAAG 丁GAG GAAGTTAGGG CGGCGC丁CGG1951 GATAT CAGGG ACGCGTTTCCGAGGGCGGGG AGCTGGCCT T GCGGGAGGTT2001 TGGGCCAGGA TCCTTCCC GA GAGAGAGGACCCCCTTGTCCTGGGCAGCTG205 1 TCACTGGGGT AGCCTGTTTT GGAAGTGTGCGG GCAAGCGT TCGAGCTGCC2101CCATTGGGGG CG CTATTAGA ACACTGCAGCGCGAACGTGA AGATCT TTTT2151 CTCTACTTAT CCCTACTTCCAAAATG TAAA TTTGCGCCCC丁TGGTGACTG2201 TCCGCC CTTG GTTTGGCCCT GCATGTTGCA GACCTCATC T CCTACCCAC[:2251 CGTAATTACCCCCCCAAC CA GGACAGGTCT GGGCCCGGAA CTAGAGCCTT2 301 AGGCTAGAGT TAGGGAGGGG GCGGCTACAG  GAATTGGTGT TCGGGCCTCG2351 AGCCGTCCC G CGGGCCTGACTCAGTCGCCCTTCTGTTTGCAGAT GGACTA2401 CAGCGGCCCCCCGAGCGGCG CCCG GCGGCG GAACTGCTACGAAGGCGCCT2451 ACTA CAACGA GGCGCCCAGCGGTGGGTATT CCGGGCCT CT CCCTGCTCGC2501TCCTCCTCCT TCATGGAG CT GTCCTGGCCT CTATCTAGGA CGCTCCCACC2 551CCCACTCACA CACGCCTATG TCCTGGGAAG  TGGTGCAGGA GATGAAATAC2601T^^GCAAGTA  GCTCCCTGTCTTTTCGATTG TCCCGGACTCTAACT AAAGT2651 CCTCAGTTTCCAATCTGTCT CAAAG TACTG GGCCCGGGGG TGGGAGGCTT2701 GTCG CGGCCCCACCCCTGCT TACTAACCGA GCCC,TCC CCG CGCAGAACCC2751AGGCCCGGGA AGAGTGC GGCGGTGTCGAGCCTAGACTGCC丁GTCCAGCAT280 1 CGTGGAGCGCATCTCCACCG AGAGCCTGCG GC GCCCGCCCTCCTGCTGGC2851GGACGTGCCT TCT GAGTCGCCTCCGCGCAG GCAAGAGGCT GCCGCCC CCA2901 GCGAGGGAGA GAGCAGCGGCGACCCCA CCCAGTCACCGGA CGCCGCCCCG2951 CAGTCGG GTG CGGGTGCGAA CCCCAACCCG ATATACCAGG  TGCTCTGAGG3001 GGATGGTGGCCGCCCACCCC AACCCCGCCCGAGGGATGGT GCCCCTAGGG3051  TCCCTCGCGCCCAAAAGATT GAACTTAAAT GCCC CCCTCCCAACAGCGCT3101 TTAAAAGCGA CCTC TCTTGA GGTAGGAGAG GCGGGAGAACTGAAGTTT CC3151GCCCCCGCCCCACAGGGCAA GGACACAGC G CGGTTTTTTCCACGCAGCAC3201CCTTCTCGGA  GACCCATTGCGATGGCCGCT CCGTG丁TCCT CGG TGGGCC^3251 GAGCTGAACCTTGAGGGGCT AGG TTCAGCT TTCTCGCGCCCTCCCCATGG3301 GGG TGAGACCCTCGCAGACCTAAGCCCTGCCCCGGGATG CACCGGTTATT3351 TGGGGGGGCG TGAGACCCA G TGCACTCCGG TCCCAAATGT AGCAGGTGTA34 01 ACCGTAACCCACCCCCAACCCGTTTCCCGG TT CAGGACCA CTTTTTGTAA3451 TACTTTTGTA A TCTATTCCT GTA^^T^^GA GTTGCTTTGCCAGAG CAGGA3501 GCCCCTGGGG CTGTATTTAT CTCT GAGGCA TGGTGTG丁GG TGC丁^丁入GGG3551 AAT TTGTACG TTTATACCGCAGGCGGGCGA GCCGCGG GCG CTCGCTCAGG3601 τGATCAAAAT AAAGGC GCTA ATTTATACCG CCGTGGCTCCGGCTGCCCCT 3651 GGACATGGGT GTGGGATCCG GAGGAAAAT CCGCAAACTGG GCCAGCTGTC3701CCTCAGCGAC GCGTCTAGGG GGCAGGCGGA TTGCAAGGAG GAA GCCTGC丁3751 GCCTGGGGAA GGAAGGAGGG GT GCAAATTT CTCCAGTACG TGAGGAAGTT3801 C CTCTGACCT TGACTACATT ACTACACACG TCCG TGGCTCTTATGGAAGG3851 GTACACAGGT TGAT ATGAGT ATTTTTTAAA CCCA丁GTCTG AGCTCGC CCC3901CTAGATATTCTGATTT^^TG TTTCTGCC CCATATACCCAG GGCCAGG丁^丁3951 丁GGTATTT TT TTTCAAAAGCTCCCCAAGTG ATTCTGAAGT T CATTC^^GG4001 CTGAGAATCA TCCCTCCATA  TAAGTGAG丁G AACCCAGGTG TGATACAGAG4051  ACACGGAGTG TGCCAGGCAT CACTTGGGGC丁CG TGG(a)−推定のTATAボックス (b)−プロモーター領域の3″末端 (c)−翻訳開始部位 エンハンサ−要素は、ヒトmyoD遺伝子から大体18−22kb上流の4kb フラグメント(フラグメント3)に存在する。このフラグメントの制限マツプは 、図1に示される。このフラグメントの大体1.7kbのDNA配列は、配列I DNo、2として以下に示される。
I CCACAGCAGT TGGGGGCATT 丁^TGGGCCTT C CTATAAACT TCTGAGAGGG51 TAACTTTATCCTG CTTCTTT CAGCCAAGTA TCCTCCTCCA GCAGCT GGTClol ACAAAGCTGG TTAATCTCCCAGAGTGC TCA GCTTAAAACCCGTGACTCAC151^GCACAGCC A GTGTGGGGGA GGGGGTGGCT GCCTCCAATA C GTGGCGCCC201AGAGTCAGCT GTTCTGGGGCCTT CTCTGGT TTCTCCAACT GAGTCCTGAG251 G丁T TGGGGCCTTGTCTTCCT TCCTGGAGTCCTGCTTCT CA CTGACCCCTA301 CATACAAGCCATGAGAGGT CAGGGACCTGA GAGGAGGGCCAGTTCCAGGC351C TTGGCTTTG GCCAAGCCCT CAGGCTATCCCAG^^ ATGACCAGAAGGCC丁401 TGGCCTTCCA GAGAAG GGGA AGGTTTCAAG TGTAACTCTG GGAGGGGTT G451 GτCCTGAAAT TGGGGTCCCT GCCTCACCT G CCCAGACCTG GA^^^ATTCC501CTTCAGCCAT  GACCCTC丁CA TGGCGGATCT TCATTCCCTG TC AGCATGTG551 ACATGAAACCTGTGTATGGT GGC TGAAGTG AGCTAGCAAA ^^GTAACACA851 TCA GGTAGAA AAGGTGGAGT AGTGTTTTGG CCTTGG AGAG ACATGGGT丁C701AAGTCCCAACTCTGCCAC CT ACTAGCTGAA TAGCTTCCCT GAGCCTCTGT7 51 TTCCTCCTCT GTAAAACTGG GATAGTAATA  GCATTACCTT GGCGAGCTAA801 TGTGAGAATCA AAACCTATT TTCCTGCTTA GTAGGTGGGA GCTA TTAATA851 TTATTGTTGT TATCGTCATCATCAT ACTGCTCAA^^AGCA GGAGAATCCA901 TTTTCA TTTG TCAGGGGACT TATGTTTGTA TAGCGGGGA G GGAAGCTAAT951 GGTCTGA^^G GATTTCAGT G ACACCTCTCA CTTGGCAGGA AATCTATTCTlo ol GATGAATATG ACTCTGTAAA TGATAAGGGA  GTATCTGCCA GCCAGTGGC^1051 TCGTGCTTGT  TATGGTTGAA GACCTAACCCAGGAAACAGCTATA GCAGA’T1101 ^CACGACGGA GGCTCCCACT GG TACCTCTA CTGAGCAAAG CACAAATCGT1151 G TGCTAACCCTTGCTCCTGT GGTGCCAGTG ATTCT CAATA CCTTCTACTC1201CATCTGAAAA GTCCC ATACT CATCCAAAGA TTCCTGTGTG TAAGGAGG AA1251 TGAACCACTT TATAAGTTCCTGTTATGG GCCAGACACTAT ATTAAACAC^130】 ^^TATTTG ACCATATCTAACCCTTACAACA TCCCTTGGAG TG GGTATACT1351 ATTATCTACA TGTGGTGGACCA ATTATATT AATGAATCTA GTTCTTCACTl、401  CCTCCTCGTA TTCATACCCT TTGCCTTATG ATT TTGCAACTCTTCATATC1451^GGAGGCATA TTGT GTATTT CTCCATGTCT CAGTTCTGAG TTCAGCC ATG1501 丁^ACTTGTTT TAACCCATGA GATATT AACA TATATGAATCAGGCAGAGGT1551 TTGGGA AATG TGCTTATGTT TCTGCTTGCA CTTTTGCAC CACTACCATTA1601、CCATGAAAACACGCCTAGGC TAGCCTGCTA GAGGTGAGGCCTGTGGAGCG1651  CAGCTGAGTCGCCCAGTTCCCCAGCC^^GA CCAGC CTGAG CCAGTAAAGT1701 ^CAGCATGTG AG丁G AGCCCA GCAGAGCCTA GGAAAACAGA CCAATCT AAA1751 TAGCCA^ 特別な増大活性を有する、現在までに同定されたエンハンサ−要素の配列化部分 の二つのサブ領域は、bpl−258及び1185−1757に位置する。bp l−258に位置するサブ領域は、胚芽細胞特異性に関Vるように思われ、一方 1.185−1757サブ領域は、発現増大活性の量に影響する。他の領域特に 配列化領域の5′末端も活性を有することは、当業者に明かであろう。
他の好ましい態様では、ウズラmyoD転写コントロール要素が、隔離されそし てクローンされる。この態様では、ウズラ胚−次筋繊維が、ラムダベクターに構 築され、そしてde la Brousseら、Genes and Deve l、4.567−581 (19901により記述されるように、QMyoD調 節蛋白をエンコーディングしたCDNA例えばウズラqmflcDNAクローン によりスクリーニングされる。スクリーニングにより同定されたクローンは、有 意な量の上流DNA配列の存在について分析され、モしてqmf 1の5′末端 の50kbまでを有するクローンを選びそしてエンハンサ−及びプロモーター活 性について分析する。それより上流のDNA配列は、父上記のように二次スクリ ーニングを行うことにより分析される。
qmfl遺伝子及び大体18kb上流領域を含む^EMBL3クローンは隔離さ れ、それは、本発明による胚芽細胞特異的転写コントロール要素を構成する。こ のコンストラクト(gcl120と呼ばれる)のダイアグラムは、図4に示され る。
エンハンサ−要素は、制限フラグメントP3において、qmfl遺伝子から大体 11.5−15kb上流の2.2kbフラグメントに存在する。フラグメントP 3のDNA配列は、配列1.D、No、3として以下に示される。
I ACGTTGTCAA GGAAAATTCT GAGTCTTTTT T AAAAGTGAA AGCCAACACA51 GTAGCACTGA CA CTTGTGTG TATTTGTGGT GAGGTC^^TG ACTGT TATGGlol ATTTTAGACT GTTTTTTTTCTGCCTG TGCCATTCTGGCTA CCACCTCTGC151TCCTTGAA GT GACTCTGCTT TGCTTCTTTCTGTAATATAT C CCATCTGG^201 CATGGTCCAA GTGGAAAGTG A CTCAAAACT AATCAAACCT CAGAAGGTCA251 A AANTGAAAA GAGGTACAGT TCAGGGAAAT ACAT GTTAGA ATACGTGTTA301 GAGAAGTTGT GACT GGTGAT ATGAGCAGCT TGTAGCAAGG TCATGTT 丁TC、151 CCCT^^CACT GCTTTGTGAG CACTTT GGAA AGCCTACTTT TGCTCAGG丁T401 TTGTCT GATG TGTCCCAGAA CGGGATCATCCATATTTCCT  TG^^GGATGC451TTATGGTCTA GAATCTGGGA  TG(:AAACAGG ACTGAGGGACACATC丁TG丁G501  ^GGCAGCAGT AAGGCCATGG TACGTGGGCA GAG GGAGGGT AGTGAAGTTT551 GCCATGTGTA GCT TTTGACT TGTAGCTGTN TGCTTTGAAG CAGGAG ACAA601 G^^GATTTAT TTTCCTTTTT GAAGGA AGAT CAGTGCACAG CA^^GATAGG651 TGAG^^ GTTCCAAGGAAAACTAAACAGAGA AGAGAAGCAG  CACTAACTGG701 CAGAGTGGGCCAAACCTTTCAC TGTTGTAT ATGGGCATTA CTCATAC^^C751TTC AAGAGAG TACATGATTG AAC丁GAGCAT GTACCA GCTG AGGGCCTGGC801CCATAATGTT CNTTATA AAG GTCCGATTCCTCCCCA^^TA GTTTTTCCCT8 51 CTCTCTTC^^ AGGGGCACCT GTTGTTGGAG  GAGCTGGTGA TGATACTGGA901 T丁AGTGCACA  TGCGGTCAGCCCACTTGGCCTCGGCCCTTT GGACC CA^^^951 TGAACTCCAG CTGCTGTTACCCAGAG CAGG TGCTTCATCCAGCCTGTGCAlool GCTGTT TGAA TGCATGCTGT TGTGGCCAAT AGGCGGGGT に AGTCCTCTGA1051 ACTACCAGGG GAAGAGCT GG TCAGCAGGAG GGAAGGGAAA GGCACAGAGCl lol TGGGTTTCTT ATACCCAGCA TTTAGC^^GG  AGACAGTGTT CCAGCATAGT1151 ^TGGTG[;A AA TGGGAAACAG TGGCTGGTAT CCTGCATGCA  ACATGCCCAC1201^TGACCCAGT GATGGATCCT  TGTTCCCAAA ATGAGGCTGA GACCTATAGA1251  ATACCAGCAG GACCCTGACA AATGCTGGAT CT GTAAGATG CTGAATCTCC1301CTTGTCAGT丁 ^C TGGCCTAG TGTGAGACAT TCAGAGGGCT GC丁GG CATCT1351 AACAGTTACT CAGTG丁丁TTCAGCCA CTGGT TTA^^GCT丁T ^^^GAGCTGC1401CTGGC GAAGG TGAGATAGGCGCAGAGCGCG TGCAGGGTG A ArATCrr;Tc^1451 CGTGCAANAG CTGAAAC CAG CAGCAAAGGA AGATGACAAA AGCAGAGGGA 1501 ^ATGGGTTAA GATGCAGCCA CGGGAGTGC A AGGGACTGTG CCAGGTCAG丁1551 GGAGGGTG AG GAGACNCGGG CGTTCAGAGT TAGGGAAGGCT GGAAGTCAG1601 CAGCCAGAGT TTGAAGAAGG  AGTATAGACA GGTAACACCA ATGGTAGAGC1651 ^GTGGTAACCCAGGGAGGGN )IAGAGAGAAG GGA GCAGGGCAGGNNTGAAG1701 GTTTCTTTTT TCT ACATTGCATATGGTTTCAGTCAGGTCT CATCAGCC AG1751 GCTTCTCATT CTTCATGCCT TTGCTAA TTG CTCAAGCAAG CTCTCAGCGA1801 ^CCTCC ATAT TTCATTTTTCATTACAGTGT GGCGCAAGCC CAGGAGAAAA1851 ACATAAATAT TTGAGGCCTC TCTTTGTCAG G^^^TGGGAT TTCNGCAGGT1901  GCTCATTTGCAAATACTGTG CATGCTTCTG AGG CTTGGNA TA)IGGcATTG1951 (:TAAATCCTG  ATTCAGG^丁G CAAGAATG丁C丁CGTGGCCTCTGCCA TGTAA2001 ACTGTTGTCCGCCCAAGTTT GG^^G TCAGCCCTCAGTGAT GGCACテ^GAC2051AAGTAT GGGT GAAATGAGCA GCTTGGCTTCAGCACTGAGC AAGACTTGTT2101 AAACACTGTA AGTACAGATG  GGCCAATTCA CAGTTTG^^T AGTATAAC^^215 1 TACATATATA TATAATATTA TGGCTTTTTCTG CAGGNNNT CGANNNNANN2201 NNNNNCGATA C CGACGACCT CGAGGGGGGCCGGTA遺伝子の発現は、転写開 始部位の5′末端(こ隣接して位置するプロモーター配列により、少なくとも一 部コントロールされることカイ通常予想されるだろう。しかし、成る遺伝子は、 遺伝子それ自体力)ら遥力)(こ離れた位置に存在できるエンハンサ−要素によ りざら(ニ調節される。これらエンハンサ−要素は、遺伝子から遥かに離れた上 流(成る場合に+、t、約5o−t6okb+に、又は3′未翻訳領域で遺イ云 子力・らの下流(こ、又は遺伝子それ自体の中、イントロンにすら見出される。
MINこ、遺伝子(よ、任意のエンハンサ−要素のコントロールなしくこ発現で きる。S、D、G230 (1985)参照。
エンハンサ−要素が存在するかどうか又(よどこ(こ存在する力)を予言するの に困難があるにかかわらず、一度特定の遺伝子に関するエンハンサー配列が同定 されると、同様に位置するエンハンサー要素も関連する遺伝子、又は他の種類か らの相同遺伝子に存在するようである。従って、本発明によれば、上記のヒトm yoDエンハンサーカf見出され、そしてヒトmyoD転写開始部位から1.8 −22 k b上流で存在する1、7kbフラグメントの特徴がある。一度ここ に記述された方法に従ってヒトm y o I)エンハンサ−が見出されそして 位置を突き止めると、ウズラmyoD遺伝子(qmfl)の上流領域は、同様( こ位置するエンハンサー要素の存在について調べられた。このエンAンサー(よ 、qmf 1転写開始部位から大体15−17kb上流で同定された。このエン ノxンサー【よ、ヒトmyoDエンハンサ−から異なる配列相同性のものであり そしてマウスの胚で胚成長のやや異なる〕\ターンを導く力τ、それCよ、本発 明によりもたらされる筋芽細胞特異的エンハンサー要素の基本的な特徴を含む。
従って、ヒトmyoD遺伝子及びウズラqmf 1遺伝子の両者は、遺伝子発現 の上流のエンハンサ−を有することが示されている。背景技術で記述されたよう に、myoD及びqmflの蛋白は、胚芽性調節蛋白のbHLH群の一部である 。これらの蛋白は、高度の進化的保存を有することが示されている。Powna llら、前出。この理由のため、ヒトmyoD遺伝子及びウズラqmfl遺伝子 の両者の上流エンハンサ−の存在は、このエンハンサ−要素もb HL H胚芽 性調節蛋白群の他の遺伝子に存在することの明らかな表れである。これは、ヒト myoD及びウズラqmf 1がbHLH群の最も密接に関連するメンバーでは ないことが観察されるとき、まさにそうである。
bHLH筋芽性筋芽蛋白群のメンバーの中の関係から見て、本発明は、bHLH 群の任意の一つからの上流エンハンサ−を含む転写コントロール要素を提供する 。bHLH群は、以下のものを含むが、これらに限定されない。(1)MRF4  (マウス、ラット、ヒト)、(2)myogにワトリ、マウス、ラット、ヒト )、(3)MyoD (ヒト、ヒツジ、マウス、Xenopus、Drosop hila、ウニ、C,elegans、ウズラ(qmfl、qmf2及びqmf 3を含む))、(5)ミオゲニン及び(6)myf5(ウシ、ヒト、Xenop us)o任意のbHLH筋芽性筋部性調節遺伝子領域を分析するためのここで示 された方法は、これらエンハンサ−要素を同定し位置を定めるのに適切であろう 。その上、このエンハンサ−を同定するための好ましい方法は、ここで記載され るように機能的アッセイによることは、当業者に明らかであろう。例えば、ここ で特に例示された2種のmyoDエンハンサ−要素は、ともに、たとえそれぞれ のエンハンサ−が配列の相同性を示さないとしても、非筋芽性又は胚芽性の培養 細胞の遺伝子発現を増大する、そして特に非培養筋芽細胞の遺伝子発現を増大す る同じ基本的な官能的特徴を有する。
胚芽細胞特異的転写コントロール活性は、推定のエンハンサ−要素が、普通のリ ポータ−遺伝子例えばクロラムフェニコールアセチル転移酵素fcAT)をエン コードした遺伝子から上流に位置するコンストラクトを調製することにより分析 できる。CATリポータ−遺伝子を使用するクローン化DNAセグメントのプロ モーター/エンハンサ−活性をテストする方法は、以下の実施例に詳細に記述さ れる。
一度エンハンサー配列が同定されると、それらの胚芽細胞特異性は、トランスジ ェニックマウスの胚のリポータ−遺伝子の発現を調べることにより生体内でテス トできる。転写コントロール要素は、リポータ−遺伝子例えば1acZ遺伝子に 組み合わされ、そして周知の方法により、前核注射により動物の胚中に導入され る。リポータ−遺伝子の発現は、体細胞筋節肢芽の胚芽性細胞が先ず高濃度で胚 芽性遺伝子転写を発現するときである、受精後数日(例えば11−121の全封 入及び連続切片の胚を観察することによりモニターできる。もし推定の転写コン トロール要素が本当に胚芽細胞に特異的でありそして胚芽性細胞で活性であるな らば、リポータ−遺伝子は、これらの条件下で発現すべきである。生体内で胚芽 細胞特異的転写コントローロール要素の能力をテストする方法は、以下の実施例 に詳細に記述される。
Il、胚芽細胞特異的転写コントロール要素を使用する方法A1体細胞遺伝子治 療 本発明の転写コントロール要素は、胚芽細胞介在遺伝子治療にかなりの有利さで 使用される。胚芽細胞は増殖し互いに融合するので、それらは、正常の筋肉の成 長の段階で、組換又遺伝子を含む後代を多数の多核筋繊維にすることができる。
Dhawanら、5cience、254.1509−12 (1991)。本 発明の転写コントロール要素は、現在の胚芽細胞転移技術と関連して使用されて 、組換え遺伝子の高度の発現、並びに遺伝子の発現の大きな特異性をもたらす。
本発明の転写コントロール要素の顕著な特徴は、胚芽細胞が成熟した筋肉細胞に 分化した後にそれが不活性であるということにあることを注意しなければならな い。
そのため、この要素は、遺伝子の発現の必要なコントロールをもたらし、それに より組換え遺伝子が融合の胚芽細胞の増殖中に発現するが、一度筋芽性の細胞及 びそれらの後代が分化するか又はその直後に、「切れる」だろう。好ましい態様 では、本発明の転写コントロール要素は、一度筋芽細胞が、胚芽細胞に特異的で はないプロモーターと関連して使用されて、筋肉細胞に分化すると、不活性にな るエンハンサ−要素を含む。
本発明による遺伝工学的に処理された胚芽細胞を使用する胚芽細胞の転移は、当 業者に周知の方法により達成できる。例えば、Dhawanら、前出、参照。例 えば、培養された胚芽性細胞は、遺伝学的に変更されて、当業者に周知のトラン スフェクション又は感染法を使用する胚芽細胞特異的転写コントロールの下で安 定に挿入された組換え遺伝子を含む。これらのトランスフェクション又は感染法 は、哺乳動物の発現ベクター又は高能率レトロウィルス介在感染を経るトランス フェクションを含む。このやり方で遺伝学的に変更された胚芽細胞は、次に組換 え遺伝子の発現について調べられる。これらの遺伝学的に変更された細胞は、生 体内で筋肉組織中への導入のために拡大される。
筋肉中への胚芽細胞の注入には、細胞は、トリプシン処理され、洗浄され、そし て例えばホスフェート緩衝塩水(PBS)に懸濁される。1o’−io’個の胚 芽細胞が、処理されるべき筋肉組織全体に一連の二二の注入で少量(例えば10 −100ミクロL)で注入される。転移された組換え胚芽細胞は、それらが増殖 しそして存在する筋肉細胞と融合し始める間中、組換え遺伝子生成物を発現する だろう。しかし、一度この期間が終ると、組換え遺伝子をコントロールするエン ハンサ−は、不活性化され、それにより組換え遺伝子の発現は経る。
本発明の胚芽細胞特異的エンハンサ−を使用する胚芽細胞の転移は、筋肉の成長 のオートクリン調節(即ち、それ自身の成長を調節する胚芽細胞の能力)を操作 するのに特に有利に使用できる。成長因子(例えば、F G F又はインスリン 様成長因子)をエンコードした遺伝子は、本発明の胚芽細胞特異的エンハンサ− のコントロールの下に置かれたとき、遺伝学的(ζ変更した胚芽細胞に使用でき た。これらの胚芽細胞は、組換え遺伝子が発現するであろう筋肉中に転移された 。組換え胚芽細胞により発現される成長因子は、組換え細胞をして非組換え胚芽 細胞よりも大きな程度に胚芽細胞として増殖させ、それにより処−理される筋肉 組織の胚芽性細胞の量を拡大した。
本発明の胚芽細胞特異的転写コントロール要素のコントロールの下で潜在的に有 用な遺伝子を含むコンストラクトは、生体中への胚芽細胞の転移を行う前に培養 された細胞でテストできる。例えばこのコンストラクトは、適切な発現ベクター に置かれたとき、以下の実施例2に詳細に記述されるように、23A2筋芽細胞 をトランスフェクトするのに使用できる。コンストラクトにより発現される組換 え蛋白の量は、標準の方法(例えば免疫沈降により)に従って測定できる。この やり方で、本発明の転写コントロール要素のコントロール下の遺伝子によりエン コードされた潜在的に有用な蛋白が、それが胚芽細胞の転移に適切である好適な レベルに発現できるかどうかを生体外で決定できる。
さらに、本発明の転写コントロール要素のコントロール下の組換え遺伝子を含む 潜在的に有用なコンストラクトは、成長している動物の胚でテストできる。胚動 物における発現のテストは、胚芽細胞の転移に使用される胚芽細胞における発現 条件にさらに密接に近い。マウスの胚中へのこれらコンストラクトの導入方法は 、以下の実施例3に詳細に記述されている。
B、生殖系列遺伝操作 既に述べたように、本発明の転写コントロール要素のコントロール下の組換又遺 伝子は、胚細胞の遺伝学的変更に使用されて、改良された筋肉の特徴を有するト ランスジェニック動物を生ずる。胚芽細胞特異的転写コントロール要素のコント ロール下の組換え遺伝子は、以下の実施例3に記述されているように、前核注射 により導入される。胚を犠牲にする代りに、実施例に記述されているように、胚 は、雌の受容者に移植され、そして動物を産ませる。推定のトランスジェニック 動物を育て、そして産ませて、動物のゲノム中に組換え遺伝子の遺伝可能な挿入 があったかどうかを決定する。
トランスジェニック動物の発生学的成長中、組換え遺伝子は、胚芽細胞の決定が 始まるような時間まで、休止状態のままでなければならない。
組換え遺伝子は、次に胚芽細胞で活性化されるようになり、選択された組換え遺 伝子生成物の利益を与えなければならない。例えば、成長ホルモンをエンコード された遺伝子は、本発明の転写コントロール要素のコントロールの下に置かれ、 そして筋肉の形成が生じつつある動物の成長の期間を通じて活性化されるように なる。筋肉組織が成熟すると、転写コントロール要素は、既に述べたように、不 活性化され、そして組換え遺伝子生成物は生成が停止する。
上記のそして以下の実施例3におけるマウスの発生学的システムは、本発明の転 写コントロール要素のコントロールの下紐換え遺伝子をテストするための極めて 有用な動物モデルシステムである。これらの動物は、胚として実験室で操作でき 、そして又コントロールされた条件下で成体に育てられる。従って、潜在的に有 用な組換え遺伝子は、マウスの成長期間を通して発現及び有効性についてスクリ ーンされ、そして他の動物における効力に関してそのI&礎に晟づいて評価され る。
以下の実施例は、さらに詳細に本発明を記述するために提供される。
これらの実施例は、説明のためのものでありそして本発明を制限することを目指 すものではない。
実施例 1 ヒトmyoD転写コントロール要素の隔離及びクローニングヒトmyoD遺伝子 の発現を調節する転写コントロール要素を同定しクローンした。省略なしのマウ スmyoDcDNA fPinneyら、Ce1l 53.781.1988) を使用してpWE15ヒトゲノムMboIコスミドライブラリー(Strata gene、La Jolla、CA)をスクリーンした。20枚の重複ニトロセ ルロースフィルター上の大体400000個のコロニーを、3ipをラベルした ランダムプライムマウスMyoD1 cDNAにより、中程度の厳密さでハイブ リッド形成した(前ハイブリッド形成及びハイブリッド形成では65℃、洗浄で は55℃)。
このスクリーンは、合計40kbに及ぶ3個のユニークなオーバーラツプクロー ンを示す4個の組換え体を生じた。ヒトMyoD cDNAとの配列の比較は、 ハイブリッド種をmyoDと同定した。
クローンのEcoR1マツプは、Wahlら、Pro、Nat、’ 1゜Aca d、Sci、(USAI 84.2160 (1987)により記述されている ように、間接的末端ラベル法により生じた。次の分析(ahMD−131で使用 されるコスミドクローンの編成は、図IAに示されるように、大体25.5kb のDNA上流及び4kb下流のmyoD遺伝子を含む。chMD−13の制限フ ラグメントの大体のサイズは、以下の通りである。1.1.7kb、2.1.9 kb、3.4.1kb、4、0. 45kb、5.9. 7kb、6.0. 6 5kb、7.0.25kb、8.3. 9kb、9.6.4kb、 10.2. 8kb0実施例 2 培養した胚芽性細胞のmyoD調節転写コントロール要素の転写コントロール活 性の測定 実施例1に記載されたmyoD転写コントロール要素の転写活性は、23A2筋 芽細胞、即ち5−アザシチジン処理により多能性10T1/2細胞系から由来す る胚芽性細胞でアッセイされた。Koniecznyら、Ce1l、38.79 1 (1984)。:れは、二重のクローンを構築することにより達成され、m yoDの5°フランキング配列の異なる領域は、クロラムフェニコールアセチル 転移酵素(CATI リポータ−遺伝子に融合し、次に増殖性23A2筋芽細胞 中への過渡的なトランスフェクション後CAT活性についてアッセイされた。
全ての細胞系は、23A2を除きAmerican Type Cu1ture  Co11ectionから得られ、23A2は、上言己のように、5−アザシ チジン処理によりl0TI/2から由来した。C3H10TI/2及び23A2 の細胞は、15%牛血清(FBSIを補給された基本培地Eagle (BME Iに維持された。JEG−3ヒト絨毛癌の細胞は、10%FBSを補給されたD ulbeccoの修飾Eag1e培地(DMEM)に維持され、そしてHepG 2ヒトへバトーマ細胞は、10%FBSを補給された50:50DMEM Ha mのF12に維持された。全ての培地は、ペニシリンG(100U/mL)及び 硫酸ストレプトマイシン(100μg/mL)(Gibco、GrandIsl and、NY)を補給された。トランスフェクションに使用される全てのDNA は、標準の方法に従って、アルカリ性溶解により調製され、そしてCsC1勾配 に二重バンドされた。細胞は、以下の燐酸カルシウム沈降法によりトランスフェ クションされた。細胞は、トリプシン処理され、そして100mmプレート当り 2X10’個の細胞で置がれるか(IOTI/2及び23A2の細胞)、又は5 0%集密的プレートから〜1:10で通過された(JEG−3及びHe p G  2の細胞)。
次の日に、細胞に新鮮な培地を供給し、そして3時間後燐酸カルシウムーDNA 共沈降物4100mm皿当り1mL)を加えた(o、8、pモルのテストベクタ ー、ベクター担体DNAにより25μgにした)。約16−18時間後、沈降物 を取り出し、細胞をFBSなしの基本培地で結融解により溶解した。細胞抽出物 のCAT酵素活性は、’Hをラベルしたクロラムフェニコール(31,2Ci/ m−モル、New England Nuclear)及びN−ブヂリル補#素 A (S i gma、 St、Lou is、MO)により、5eedら、Q ene、67.271(198B)により記述されたように、キシレン抽出法に よって定量された。等量の蛋白N5ioRad蛋白キツトにより測定されるとき 15−25μg、並びに標準として牛血清アルブミン)並びに1時間の反応時間 を全てのCATアッセイに使用し、それは、全ての値をアッセイの11!線範囲 に維持した。15μgの蛋白による代表的な実験では、ブチリル3HりF1ラム フェニコールへの3Hをラベルしたクロラムフェニコールの1%転換は、シンチ レーション計数により測定して〜45000cpmであった。
CATコンストラクトを図2に示す。コンストラクトは、以下の方法により製造 した。pUC18のNde 1−Hind IIIフラグメントの欠失によりp  B L CA T 2 f L u c k o wら、Nuc、Ac1d− s Re5earch、15.5490 (1987))から由来するpt k 、 CA TΔEHを、全てのトランスフェクションの実験に使用した。
同様なCAT活性ベクターは、又例えばPromega Biotech (M adison、WI)から市販されており、そしてここで使用されるベクターに 代りつる。全てのクローニングのやり方は、標準の方法によった。pBlues cript II KS+(PromegaBiotechから入手可能な広い pUC誘導体)配列欠失から由来するmyoDプロモーターを含む2.8kbフ ラグメントは、Sac Iによる消化、次にKpn Iによる部分的消化により 生じ(両者の部位は、pB]、ue−scriptベクターのマルチクローニン グ部位から由来)、そしてXba I及びBgl’ IIによる消化後ptkC ATΔEH中に平滑末端連結した(それにより−105から+51の全てのH8 Vtkプロモーター配列を除いた)。得られたコンストラクトは、myoD遺伝 子のEco R1部位〜2.5kb5’ (図IA参照)からTATAボックス に関する+198(翻訳の開始に関してヌクレオチド−37、配列1.D、No 、1参照)に延びるヒトの配列の〜2.7kbを含む。
−24CAT:lンストラクトは、NotIによるchMD−13の消化、次に EcoRlによる部分的開裂により生じた。部分的開裂生成物は、0.6%アガ ロースゲル上でサイズ分画され、そして約2O−25kbのフラグメントはゲル 精製され、そしてNotIにより消化され次にEcoRlにより部分的に消化さ れた−2.5CAT中に指向的にクローンされた(−2,5CATのベクター配 列は二つのEc oR1部位を含む)。得られたクローンは、端部NotI部位 から+198までの連続的ヒト配列を含んだ。フラグメント2−8は、NotI 及びEcoRlによりchMD−13を消化しそしてユニークXbai部位中に フラグメントを平滑末端連結することにより−2,5CATのXba1部位中の クローンされた(図2参照)。フラグメント3は、ユニークBamH1部位中へ の平滑末端連結によりtkプロモーターの上流の両方の配向にクローンされた( F3/1kCAT及びF3’ /1kCAT)。−24ΔF3CATコンストラ クトは、EcoR1連結のゲル精製及びサイズ選択消化生成物により一24CA Tを部分的に消化し、そしてフラグメント3のみを失ったクローンについてのコ ロニーハイブリッド形成によりスクリーニングすることにより生じた。
図2に示されるように、−2,5CAT及び−24CATは、過渡的トランスフ ェクションアッセイでテストされた最小量及び最大量のヒトmyoD5’配列を 有するCATリポータ−遺伝子コンストラクトに関する。−2,5CATのこれ らの配列は、myoDの〜2.5kb上流のEco11部位からTATAボック スに関する+198に延びる(配列IDNo、1参照)。chMD−13のフラ グメント2−8(図IA参照)は、図2に示されるように、−2,5CATのX baI部位中にクローニング後転写増大活性についてテストされた。
過渡的トランスフェクションアッセイの結果は、図3に示される。myoDプロ モーター領域を含むコンストラクト(−2,5CAT、図2)が、プロモーター のないCATコンストラクト(PoCAT)より5−10倍大きいCAT活性を 生ずることが分る。−2,5CAT活性は、他のプロモーター即ちヘルペスウィ ルスチミジンキナーゼfH3Vtk)プロモーターが使用されるとき達成された CAT活性の〜20%を構成した(データは示さず)。その上、フラグメントF 2又はF4−F8の−2,5CATへの添加は、CAT活性に有意な増加を生じ なかった。
しかし、フラグメントF3が−2,5CATに加えられたとき、CAT活性は、 プロモーター単独より〜10倍刺激された。事実、そのコンストラクトの活性は 、フラグメントFl−F8の全てを含む一24CAT’の活性よりもさらに大き かった(図2)。F3フラグメントは、Fl−F8を含むがF3を欠<CATコ ンストラクト(−24ΔF3CAT)の構築を通してCATの発現のために必須 であることが示された。このコンストラクトは、上記のmyoDプロモーターと 同様にCAT活性を刺激した(図3)。
それ故、myoD増加活性は、myoDの5′末端の18−22kbのフラグメ ント(フラグメント3、図IA)で定量的に回収された。myoDプロモーター の活性の増加に加えて、フラグメント3もH5Vtkプロぞ一夕一の活性を増大 することが分り、そして両方の配向で等しく有効であった。さらに、何れの配向 のフラグメント3は、プロモーターのないCATコンストラクトのパックグラウ ンドCAT活性を示すに過ぎず、フラグメント3がプロモーター活性を有しない ことを立証した。
myoDが骨格筋で排他的に発現されるので、myoD転写コントロール要素の 筋肉特異性が研究された。l0TI/2細胞は、非筋芽性であり、そしてmyo Dを発現しないが、胚芽性調節cDNAの強制的発現によりモしてゲノム遺伝子 座mydのトランスフェクションにより、5−アザシチジンによって胚芽性細胞 に転換される。myoDプロモーター及びエンハンサ−1並びに全24kbの5 ′フランキング配列は、23A2筋芽細胞においてl0TI/2細胞と同様に活 性があった。安定なトランスフェクションアッセイにおいて、これらのコントロ ール要素も、l0TI/2及び23A2細胞において同様な活性を示した。
種々の細胞系を、myoDプロモーター及びエンハンサ−を発現するそれらの能 力で非筋芽性細胞の中で多能性10TI/2細胞がユニークであるかどうかを決 定するためにテストされた。これらは、Ltk細胞、3種のl0TI/2由来脂 肪細胞系、BNL肝細胞、HepGへバし−マ細胞及びJEG−3M毛癌細胞を 含んだ。mVoDエンハンサ−及びプロモーターは、JEG−3細胞を除いてこ れらの細胞系の全てで活性を有した。活性は、HepG2細胞では比較的低いが 、他の細胞系では23A2筋芽細胞のそれど同様であった。同様に、レジデント ヒトmyOD遺伝子は、染色体11が一次ヒト繊維芽細胞から種々の組織培養細 胞系に転移されるとき、活性化された。周知のヘリックス−ループ−へリックス 筋芽性調節蛋白を全く発現しない、これらの非筋芽性細胞中のmyoDエンハン サ−及びプロモーターの発現は、それらの活性が、ヘリックス−ループーへリッ クス筋芽性蛋白群のメンバーによる自動活性化又は交差活性化に依存しないこと を示す。
実施例 3 myoD転写コントロール要素の生体内胚芽細胞の特異性myoD転写コントロ ール要素は、非筋芽性培養細胞で活性を有するが、生体内で胚芽細胞にとり特異 的であること−が分った。この生体内特異性を決めるために、2種の1acZリ ポータ−遺伝子コンストラクトをトランスジェニックマウスの胚でテストした。
1acZベクター即ちりPD46.21を、トランス遺伝子の構築に使用した。
pPD46.21は、それが5up−7遺伝子を欠いていることを除いて、pP Dl、27 CFireら、Gene、93.189(1990))と同じであ る。それは、1acZからちょうど上流で開始コドン及びSV40抗N核局在信 号、並びに1acZの下流でSV40初期領域からのポリアゾニレ−ジョン配列 を含む。同様な1acZリポータ−コンストラクトは、市販されており(例えば 、PrOmegaBiotech、Madison、WI)、そしてここで使用 される1acZコンストラクトを置換できる。−2,51acZ及びF3’ / −2,51acZベクターは、フランキング5alI及びXhoI部位で−2, 5CAT及びF3’ /−2,5CATを消化し、そしてpPD4621の5゛ ポリリンカーの5alI部位中にゲル精製フラグメントをクローンする(それに よりXhoI部位を破壊する)ことにより構築された。−2,51acZ及びF 3’ /−2,51acZベクターは、23A2筋芽細胞中への過渡的トランス フェクション後、それぞれ微弱又は強い核局在M号を生じた(データは示さず) 。注射のためのDNAは、NotIにより消化されてpUc19配列を除き、そ して1acZ融合は、アガロースゲル上で精製された。市販の同系繁殖橿FBV /Nの受精卵の前核中へのプラスミドのない1acZ融合遺伝子の顕微注射ng  the Mouse Embryo:A LaboratoryManual 、Co1d Spring Harbor Laboratory、N、Y、( 1986)iM、5hani、Mo1.Ce1l Biol、6.2624 ( 19861参照。受精後(p、−c。)11.5日の胚を、O,1Mホスフェー ト緩衝液、pH7,4中の1%バラホルムアルデヒド、0.2%グルタルアルデ ヒド中で30−60分間染色した。洗浄後、胚を、5anesら、EMBOJ、 5.3133(1986)の方法に従ってβ−galについて染色した。顕微鏡 写真法に従って、胚をパラフィンに埋め、8μmに連続切片し、そして切片をニ ュクレアファーストレッドにより逆染色した。
プロモーター/ 1 a c Z :)ンストラクト(−2,51acZ)は、 1acZの上流でクローンされたmyoD遺伝子の5′末端で2.5kbのヒト 配列を含んだが、他(F3’ /−2,51acZlは、2.5kbのフランキ ングDNA、並びにアンチセンス配向でクローンされた上流のエンハンサ−フラ グメントを含んだ、−2,51acZコンストラクトは、前核注射により9個の 胚中に導入された。全封入及び連続切片の胚を、p、c、11.5日にβ−ガラ クトシダーゼ(β−ga’ll活性について分析し、そのとき、体部、篩筒及び 腔部の胚芽性細胞が先ず高濃度でmyoD転写物を発現する。−2,51acZ を注射されたマウスの胚のいずれも体部、腔部又は胚芽性細胞の全ての他の集ま りにおいて1acZの発現を示さなかった。
F3’ /−2,51aeZを注射された14個の胚の4個は、]、acZ発現 細胞を含んだ。4個全ての胚では、このトランス遺伝子が、その場の分析により 示される各骨格筋形成領域からの細胞で活性化されて、内在性myoD遺伝子を 発現した。これらの肚の最も顕著な特徴は、体部及び肢贅の強い染色であった。
体部の染色は、胚の中心軸に沿ってβ−gal陽性細胞の体部のパターンを生じ た。3個の胚の組織学的切片の観察は、体部1aeZ染色は、体部の筋部区画に おける細胞に限定されることを立証した。p、c、11.5日において、1ac Z発現細胞は、20−25個の最も吻の体部のみの筋部に観察され、1acZ発 現は、後肢のレベル又はその尾側の付近の体部に検出されなかった。後の段階で 、全ての体部の胚は、1aCZトランス遺伝子を発現した。これは、1acZ発 現の嘲罵側の勾配を明らかに限定し、それは、myoD及び池の胚芽性調節因子 に関する転写物蓄積の勾配に相当し、体部の形成及び成熟の嘲罵配列を反映する 。1acZ)ランス遺伝子は、腹から背の配列で活性化されるようである。それ は、1acZ発現細胞が、より成熟していない尾の体部における腹側の筋部に限 定されるが、さらに成熟した腹側の体部における腹−背筋節の軸全体に存在する からである。
全ての4個の1acZ陽性胚は、前及び後の腔部の両者の基部領域におけるβ− ga1発現細胞を含んだ。これらの細胞は、腹及び背の前筋肉の集まりに局在し 、それは、肢の骨格の筋組織を生ずる。前肢は、トランス遺伝子を発現する細胞 の大きな集まりを含み、一方後肢は殆ど1acZ発現細胞を含まなかった。成長 する腔部の筋芽細胞は、体部す皮膚動節かも由来するので、後の腔部における1 acZ発現細胞のより小さい集まりは、前肢のレベルの吻側の体部に比較して後 肢のレベルの体部の初期の成長段階を恐らく反映している。
1acZ発現細胞は、又識号で観察され、染色された細胞のパッチ又は背腹の配 列として全封入で明らかであった。組織学的切片では、染色された細胞の群は、 識号の開票に見出され、中心及び周辺に局在する集まりに組織化された。myo Dに関する転写物、ミオゲニン(myogenin)、Myf−5は、識号のこ れらの領域にともに局在化し、そ炎中の横隔膜の仮定の筋肉は、β−galにつ いて強く染まる。1acZトランス遺伝子は、myoDを発現しない筋肉のタイ プである平滑筋及び心筋では発現しなかった。この1aCZトランス遺伝子を有 する安定なトランスジェニック系は、1acZ発現の同じ骨格筋特異的パターン を与えた。これらのトランスジェニックデータは、myoD転写コントロール要 素をともに構成するmyoDエンハンサ−及びプロモーターは、それによりmy oD発現が調節されるDNA要素であることを立証する。
実施例 4 ウズラmyoD (qmf 1)転写コントロール要素の隔離及びクローニング ウズラqmfl遺伝子の発現を調節するエンハンサ−要素は、同定されそしてク ローンされた。qmfl DNAクローン(gC1083)fde la Br ousseら、前出)を使用して、ウズラ筋芽性−次筋繊維DNAの部分的Mb o 1制限フラグメントのゲノムDNAライブラリーをスクリーニングし、Ba mHl?l!1化ラムダEうBL3アーム(Stratagene)中に連結し 、そして細菌菌株L E 392に置いた。合計約400000個の一次ブシー クをスクリーニングし、そして2個の陽性のクローンを隔離し、それらをqmf l遺伝子の5”上流配列のみを含むゲノムフラグメントに非常に厳しい条件(前 ハイブリッド形成及び洗浄に65℃)下でハイブリッド形成した。これらのクロ ーンの内1個が、既にマツプしたラムダCharon4Aクローンfdela  Brousseら、前出)に似ていることが分り、一方他のものは、qmf 1 遺伝子の第一のエキメン領域でのみそのクローンと重複していることが分った。
gc1120と呼ばれるこの後者のゲノムクローンの制限マツピングは、それが 5°qmf 1上流領域の大体18kbを含むことi示した。gc1120の制 限マツプは、図4に示される。
gcl120の制限フラグメン]・の大体のサイズ(kb)は、以下の通りであ る。R1,6,1、R2,2,0、R3,4,5、R4,1,7、R5,0,7 、R6,4,1、R7,0,8,’″R8,6,5、R9,4゜1、Pl、0. 7、R2,1,8、R3,2,2、R4,1,4゜実施例 5 培養した胚芽性細胞におけるqmf 1調節転写コントロール要素の転写コント ロール活性の測定 実施例4に記載されたqmf 1上流領域の転写活性は、実施例1に記載された 方法に従ってアッセイされたが、但し、ウズシー次筋芽細胞が、23A2筋芽細 胞及びqmflプロモーターが使用される代りに、qmfi−CATリポータ− 遺伝子フンストラクトのトランスフェクションに利用された。
CATコンストラクトに関して、ヘルペスウィルスTKプロモーター(p T  K CA T△E )(lに結合したCAT遺伝子は、図4に示されたqmfi 制限フラグメントのそれぞれに結合した。各制限フラグメントの転写エンハンサ −活性は、37℃で毎時10μgの蛋白当りのブチリル−1H−クロラムフェニ コールへのSH−クロラムフェニコールの転換%どして報告された細胞抽出物の CAT活性を測定することによりテストされた。
過渡的トランスフェクションアッセイの結果は、図5に示される。R1又はR3 の制限フラグメントを含むコンストラクトが最大のCAT活性を生じ、TKプロ モーターのみに結合したCAT遺伝子より12−20倍大きいことが分る。図2 から分るように、R19i域は、qmf 1遺伝子から大体11.5−15kb 上流であり、配列1.D、No、3としてここに同定される2、2kb配列に位 置する。
実施例 6 ウズラMyoD (qmf 1)転写コントロール要素の生体内筋芽細胞の特異 性 qmflエンハンサ−の生体内の特異性を調べるために、前記のR3制限フラグ メントを含む1acZリポータ−遺伝子コンストラクトを、実施例3に記載され た方法に従って、トランスジェニックマウスの肚でテストした。トランスジェニ ックマウスに使用されるR3 1acZプラスミドは、先ずPD46.21の5 alI/XbaI部位中にqmf1プロモーターを含む2.4kbSalI/X baIフラグメントをクローニングすることにより構築された。2.2kb R 3フラグメントは、次にqmf 1プロモーターに隣接するPstI部位中にク ローンして、最終のR3−qmf 1−1acZコンストラクトを生じた。この コンストラクトは、実施例3に記載されたように利用された。
qmflエンハンサ−は、実施例3に記載されたヒトmyoDエンハンサ−につ いて観察されたのに似たしかし正確に同じではないやり方で、トランスジェニッ クマウスの肝における1acZ発現をコントロールすることが分った。qmf  1エンハンサ−は、トランスジェニックの胚において9日までに吻側の体部の筋 部における1acZリポータ−遺伝子の発現を導き、一方ヒトmyoDエンハン サ−は、筋部において後で発現を導く(即ち10−10.5日まで)ことが分っ た。qmf 1エンハンサ−は、胚芽で12.5日までに発現され、それは、1 0−10.5日で発現するヒトmyoDエンハンサ−より後である。体部におけ るqmflの初期の発現は、中心の篩筒細胞に局在し、そして活性化は吻−背の 進行で進む。ヒトmyoDエンハンサーコントロール1acZの後の活性化は、 先ず体部の腹側領域における顕著な染色を伴う前肢の腔部のレベルで生ずる。次 の発現は、より前の体部で生じ、それは、残りの体部にお゛けるよりもより背の 活性化を示す。qmfl増大1acZとは対照的に、ヒトエンハンサ−は、中心 の筋部筋肉に主として発現を導かないことが分った。従って、qmf 1及びヒ トのmyoDエンハンサ−は、体部及び四肢における発現の異なる成長のタイミ ング及び体部における異なる空間発現を有する。空間発現のこれらの相違は、胚 の異なる筋肉を生ずる胚芽性細胞の異なる系統の形成を反映しているようである 。
しかし、qmfl及びヒトの両者のmyoD発現は、体部の初期の胚の胚芽性系 列に制限される。
本発明の成る態様は、好ましい態様として上計に記述されそして例示されたが、 種々の他の態様は、前記の記述から当業者に明らかであろう。
それ故、本発明は、前記で特に記述されそして例示された態様に限定されず、請 求の範囲から逸脱することなく変化及び修飾しつるものである。
F工G℃a℃E IA− chMD−13 F工GURE 2 F工GURE 3 F工GURE 5 フロントページの続き (51) Int、 C1,6識別記号 庁内整理番号Cl2Q 1/68 A  9453−4BI

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.培養された細胞及び培養されていない筋芽性細胞においてエンハンサー活性 を有する隔離されたDNAセグメントにおいて、該DNAセグメント及び標的遺 伝子がDNA鎖内に配置され、そして該DNAセグメントが該標的遺伝子に関し て5′方向に位置して標的遺伝子の発現の増大を行わせるとき、該エンハンサー 活性は該標的遺伝子の発現を増大させる、隔離されたDNAセグメント。
  2. 2.該標的遺伝子の5′方向の100キロベース(kb)内に位置する請求項1 の隔離されたDNAセグメント。
  3. 3.該標的遺伝子の5′方向の10kb−30kbの間に位置する請求項2の隔 離されたDNAセグメント。
  4. 4.bHLH筋芽性調節蛋白をエンコーディングした遺伝子の5′方向に隣接す る100kb領域から隔離された請求項1の隔離されたDNAセグメント。
  5. 5.該bHLH筋芽性調節蛋白がMyoD蛋白である請求項4の隔離されたDN Aセグメント。
  6. 6.該bHLH筋芽性調節蛋白をエンコーディングした該遺伝子がヒトmyoD である請求項4の隔離されたDNAセグメント。
  7. 7.該ヒトmyoD遺伝子から5′方向に大体18−22kbの領域から隔離さ れた請求項6の隔離されたDNAセグメント。
  8. 8.ここに記載した配列I.D.No.2と実質的に同じヌクレオチド配列を有 する請求項6の隔離されたDNAセグメント。
  9. 9.ここに記載した配列I.D.No.2の塩基1−158と実質的に同じヌク レオチド配列を有する請求項6の隔離されたDNAセグメント。
  10. 10.ここに記載した配列I.D.No.2の塩基1185−1757と実質的 に同じヌクレオチド配列を有する請求項6の隔離されたDNAセグメント。
  11. 11.該bHLH筋芽性調節蛋白をエンコーディングした該遺伝子がウズラqm f1である請求項4の隔離されたDNAセグメント。
  12. 12.該qmf1遺伝子から5′方向に大体11.5−15kbの領域から隔離 された請求項11の隔離されたDNAセグメント。
  13. 13.ここに記載した配列I.D.No.3と実質的に同じヌクレオチド配列を 有する請求項11の隔離されたDNAセグメント。
  14. 14.請求項1のDNAセグメントを含むベクター。
  15. 15.請求項14のベクターにより形質転換された又はトランスフェクションさ れた原核又は真核宿主細胞。
  16. 16.請求項1のDNAセグメントとハイブリッド形成可能な配列を有するアン チセンスオリゴヌクレオチド。
  17. 17.ここに記載した配列I.D.No.2と実質的に同じヌクレオチド配列を 有する、ヒトmyoD遺伝子に対して5′方向に隣接する大体25.5kbフラ グメントから隔離され精製されたDNAセグメント。
  18. 18.請求項17のDNAセグメントを含むベクター。
  19. 19.ここに記載した配列I.D.No.2の塩基1−158と実質的に同じヌ クレオチド配列から本質的になる請求項17のDNAセグメント。
  20. 20.ここに記載した配列I.D.No.2の塩基1185−1757と実質的 に同じヌクレオチド配列から本質的になる請求項17のDNAセグメント。
  21. 21.ここに記載した配列I.D.No.3と実質的に同じヌクレオチド配列を 有する、ウズラqmf1遺伝子に対して5′方向に隣接する大体18kbフラグ メントから隔離され精製されたDNAセグメント。
  22. 22.請求項21のDNAセグメントを含むベクター。
  23. 23.培養された細胞においてエンハンサー活性を有する隔離されたDNAセグ メントにおいて、該エンハンサー活性は、該DNAセグメント及び標的遺伝子が DNA鎖内に配置され、そして該DNAセグメントが該標的遺伝子に関して5′ 方向に位置して標的遺伝子の発現の増大を行わせるとき、該標的遺伝子の発現を 増大させるものであり、該DNAセグメントは、 a)bHLH筋芽性調節蛋白をエンコーディングした遺伝子の100kb内の5 ′方向に配置されたDNA配列を含む少なくとも1個のテストセグメントを入手 し、前記の少なくとも1個のテストセグメントの1個又はそれ以上は該エンハン サー活性を有するものと予想され、b)テストコンストラクトのセットを作り、 それぞれの前記のテストコンストラクトは、一つの該テストセグメント、リポー ター遺伝子及び培養した真核細胞で発現するように適合したベクターを含み、該 テストセグメント及び該リポーター遺伝子は、互いに関してしかも該ベクターの 調節配列に関して位置して、該リポーター遺伝子の発現、並びにもし存在するな らば該テストセグメントの前記の増大する活性を生じさせ、c)リポーター遺伝 子及び培養した真核細胞で発現するように適合したベクターを含むコントロール コンストラクトを作り、該リポーター遺伝子は、該ベクターの調節配列に関して 位置して、該リポーター遺伝子の発現を行わせ、 d)該リポーター遺伝子の発現を行わせる条件下で培養した真核細胞中にそれぞ れの該テストコンストラクト又は該コントロールコンストラクトを導入し、該発 現は、該発現に相関可能な量で検出可能な生成物の形成を生じさせ、 e)該コントロールコンストラクトを含む前記の培養した真核細胞に形成された 検出可能な生成物の前記の量に対する該テストコンストラクトを含む前記の培養 した真核細胞に形成された検出可能な生成物の前記の量の比を決め、該比の大き さは該テストセグメントにより有すると思われる該エンハンサー活性を指示し、 f)該エンハンサー活性を有するそれぞれの該テストセグメントを同定し、それ により該エンハンサー活性を有する該DNAセグメントを隔離する ことよりなる方法により隔離されるDNAセグメント。
  24. 24.特に生きている動物の筋芽性細胞においてエンハンサー活性を有する隔離 されたDNAセグメントにおいて、該エンハンサー活性は、該DNAセグメント 及び標的遺伝子がDNA鎖内に配置され、そして該DNAセグメントが該標的遺 伝子に関して5′方向に位置して標的遺伝子の発現の増大を行わせるとき、該標 的遺伝子の発現を増大させるものであり、該DNAセグメントは、 a)bHLH筋芽性調節蛋白をエンコーディングした遺伝子の100kb内の5 ′方向に配置されたDNA配列を含む少なくとも1個のテストセグメントを入手 し、前記の少なくとも1個のテストセグメントの1個又はそれ以上は該エンハン サー活性を有するものと予想され、b)テストコンストラクトのセットを作り、 それぞれの前記のテストコンストラクトは、一つの該テストセグメント、リポー ター遺伝子及び脊椎動物の胚の細胞における該リポーター遺伝子の発現に必要な 調節配列を含み、該テストセグメント及び該リポーター遺伝子は、互いに関して しかも該調節配列に関して位置して、該リポーター遺伝子の発現、並びにもし存 在するならば該テストセグメントの前記の増大する活性を生じさせ、 c)該リポーター遺伝子の発現を行わせる条件下で前記の脊椎動物の胚の細胞中 にそれぞれの該テストコンストラクトを導入し、該発現は、該発現に相関可能な 量で検出可能な生成物の形成を生じさせ、d)もし存在するならば、前記の脊椎 動物の胚のどの細胞が前記の検出可能な生成物を形成するかを決定し、前記の脊 椎動物の胚の筋芽性細胞に特異的な前記の検出可能な生成物の形成は、該エンハ ンサー活性を指示するものであり、 e)該エンハンサー活性を有するそれぞれの該テストセグメントを同定し、それ により該エンハンサー活性を有する該DNAセグメントを隔離する ことよりなる方法により隔離されるDNAセグメント。
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