JPH07507450A - invivo遺伝子治療のための方法及び組成物 - Google Patents
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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
in vivo遺伝子治療のための方法及び組成物本発明は、in vivoで
哺乳類、特にヒトの細胞への外因性遺伝物質の全身性導入のための方法及び組成
物に関する。
背景
異常な発現が生命を脅かすヒトの疾患に関連する遺伝子のかなり長い配列がクロ
ーン化され同定されている。このようなりローン化遺伝子のヒトにおける発現能
は、多くの重要なヒトの疾患の予防及び/又は治療を最終的には可能にするであ
ろう。このような疾患は、今、現在有効な治療法によってご(わずかに治療され
るか又は治療不可能にある。例えば、ヒトの患者におけるコレステロール調節遺
伝子、ITIVの複製を選択的に遮断する遺伝子又は腫瘍抑制遺伝子のin v
iv。
発現は、各々心臓疾患、HIV及び癌の治療を劇的に改良する。しかし、現在有
効な遺伝子送達(del 1very)戦略は、哺乳宿主への全身性投与の後で
、広範囲の組織におけるin vivoでの高レベルの又は広汎性の注入遺伝子
(transgene)発現をもたらことはできていない。この不可能性は、殆
どのヒトの疾患のための有効な遺伝子治療の開晃を妨げている。
遺1′i、子治療の手法には、異なる到達点とこれらの到達点に達するための異
なる方法が共に含まれる。この到達点には、一般的に、遺伝子置換、遺伝子修正
及び遺伝子増大が含まれる。遺伝子置換では、変異遺伝子配列が、特異的にゲノ
ムから取り出され、正常な機能的遺伝子と置換される。遺伝子修正では、変異遺
伝子配列が、標的ゲノムにおいて更に変化することなく修正される。遺伝子増大
では、欠陥細胞中の変異遺伝子の発現が、外来正常遺伝子配列を導入することに
よって改変さAする。
池のよって用いられる上記到達点に達するための方法には、標的細胞の“体外性
(ex viv0)”トランスフェクションと、その後の宿主哺乳類における好
適器官へのトランスフオームされた細胞の導入が含まれる。EX vivo技術
には、裸のDNA又はDNAリポソーム結合体によるin vitroでの細胞
のトランスフェクションと、その後の宿主器官への導入(“ex vivo”遺
伝子治療)が含まれる。好適標的器官又は組織の基準には、容易にアクセス可能
であり、in vitroで操作することができ、遺伝的改変方法が行いやすい
標的器官及び組織であること並びに、理想的には、非複製細胞又はサイクリング
(細胞周期をまわっている)幹細胞を含み遺伝子修正を永続化できることが含ま
れる。更に、遺伝的に改変された細胞を、機能的及び安定な形態で生物へ再移植
可能なことも必要である。この基準に適合する標的器官の例は、哺乳類の骨髄細
胞である。ex vivo遺伝子治療の更なるJ、(ill+、には、レトロウ
ィルスベクターを用いる場合、細胞が有糸分裂前であることである。有糸分裂後
の細胞は、レトロウィルスベクターによる感染に無反応性である。これは報告さ
れていないが、例えば、修正遺伝子産物が所望の効果で/標的細胞に、血液又は
他の体液において循環して分泌され影響を及ぼすならば、exX唱・0遺伝子治
療を用いて標的器官又は組織以外からの細胞をトランスフエフ1−=i丁「1ヒ
となりj辱る。
ex vivo冶療には幾つかの欠点がある。例えば、分化し、複製中の細胞の
みが感染すると、新たに導入された遺伝子機能は、その細胞が成熟して死滅すれ
ば失われてしまう。ex vivo的手段は、また限られた数の細胞のトランス
フェクションにしか利用てきず、生体から最初に取り出されたものでない細胞を
トランスフェクトするためには利用できない。上記の方法は、一般的に細胞ゲノ
ムへ新たな遺伝物質を組み込むことに関連しており、従って、永久的な変化を達
成する。
リボ゛ノームは、特に薬物、放射性治療剤、酵素、ウィルス、転写因子及び他の
細胞性エフェクターを種々の培養細胞株及び動物へ導入することに、効率的に用
いら一]でいる。導入させるだめの試薬は、普通、リポソーム、または詣質小胞
中に捕獲されているか、該試薬を該小胞の外側に結合させ得る。リポソーム仲介
薬物送達の効率を試験するための首尾よい臨床実験が完成している。いくつかの
戦−八か、特定の組織及び特定の細胞型にリボ′ノームを向けることによって、
リボソー/、仲介薬物送達の効率を上げることを提案している。しかし、リポソ
ーム仲介ヘクターの使用のための基本的な方法論が十分に開発されている一方で
、この技術かinl・ivo遺伝子治療におけるリポソーム主体トランスフェク
ションベクターに−)いては完成していない。
注入遺伝子のex vivo発現は、他によって報告されているように、注入遺
伝子の持定絹織・\の直接的な注入、例えば裸のDNA又はDNA−陽イオン性
リポソーム複合体の直接的な気管内、筋肉内若しくは動脈内注入に、又は宿主細
胞のeXI下・oトランスフェクノコン及びその後の再注入に拘束されていた。
該発現は低く、=一般に、ひとつの組織に制限さ第1、普通は注入された組織(
例えば筋肉)か;静脈注入が用いられた場合のIII臓若しくは肺か一気管内注
入が用いられた場合の肺かに限定さ第1、これらの組織内の全細胞の1%未満が
トランスフェクトされた。ある場合には、細胞のトランスフェクションは、静脈
投与の部位に輸入性の組織においてもたらされる。
現([「r効な遺伝子送達の戦略は、in vivoでの高レベル及び/又は広
汎性の注入遺伝子発現をもたらずことに、一様に失敗している。従って、多くの
ヒト疾患のin vivo治療、予防又は軽減のために、注入遺伝子の高レベル
の転写及び/又は神々の細胞及び組織タイプでの発現のためのin vivo遺
伝子治療の組成物及び送達方法を開発することが興味の対象となっている。遺伝
子治療の他の方法としての遺伝子改変の使用もまた、興味の対象となっている。
遺伝子改変では、既に光現さAまた遺伝子の発現を、外因性正常遺伝子配列を導
入することによって増大させ、アンチセンス遺伝子若しくは遺伝子断片(フラグ
メント)を導入することによって、又は特定mRNAを開裂できるリボザイムを
もたらすことができるベクターを導入することによって減少させる。遺伝子改変
は、遺伝子発現を範囲を改変し、又は遺伝子産物のプロセッシング、構築若しく
は分泌に影響するタンパク14をコードする外因性正常遺伝子配列を導入するこ
とによって達成することもてきる。
r数の刊行物がl1in!?LEのin vivo及びexvivo)ランスフ
エクションに関連している。あるものは、注入遺伝子の転写が達成できたことの
みであり、他のものは、低レベルの発現及び/又は限定数の組織若しくは細胞タ
イプでの発現のみを示したデータを提示している。以下のものは、この領域の刊
行物の例である。
機能的な新規遺伝物質の細胞への導入のための種々の手段が、in vitro
及びin vivoの両方で試みられた(フリートマン(Friedmann)
、(1989) 5cience、244:1275−1280)。これらの手
段には、改変レトロウィルスへの発現すべき遺伝子の組み込ミ(フリート? ン
、 (1989’)前出);ローゼンバーグ(RosenbergXI991)
Cancer Re5earcb 51(18)、追)III : 5074
S−5079S) ;非レトロウィルスベクターへの組み込み(ローゼンフエル
ド(Rosenfeld)ら、(1992) Ce11.68:143−155
: r3−ゼンフェルl’ら、(1991) 5cience、252: 4
31−43−1) ;又は、リポソームを介した異種プロモーター−エンハンサ
−要素に連結された注入遺伝子の送達(フリートマン、(1989)、前出、ブ
リガムら、(1989) Am、 J、 &Ied、 Sci、 、 29B+
278−281 ;ナーベル(Nabe戟j
ら、(1990)Science、2−19:1285−1288 : ハジン
スギ(l(azinski)ら、(+991) Am、J、qe
5p、cc1口1o1ec、Biol、、4:206−209 ;ワンとホアン
(Iluang)、(+987)、Proc、 Na l h 、 Ac
ad、 Sci、 、 USA、 、 84 ニア815−7855) ;リガ
ンド特異性、陽イオン主体輸送システムとの結合(ウー(Wu)及びウー、(1
988)J、 Biol、 Chem、 、 263:14621−14624
)又は襟のDNA発現発現ツクター重用(ナーベルら、(+990)、前出);
つ+ルア(Wolff)う、(1990)Science、’2J7・1165
−1468)が含まれる。注入遺伝子の組織への直接的な注入は、局所的な発現
のみをもたらす(ローゼンフェルド、(1992)前出):ローゼンフェルトら
、(+991)、前出、ブリガムら(+989)、前出:ナーベル、(+990
)、前出:及び)S)ンスギら、(19411)、前出)。ブリガムらのグルー
プ(Am、 J、λled、 Sci、 (1989)298 :278−28
1及びCl1nical Re5earch (1991)39 (抄録))は
、DNAリポソーム複合物の静脈内又は気管内投与後でのマウスの肺のin v
ivo )ランスフエクションのみを報告している。ヒト遺伝子治療手法の総説
記事の例には:アンダーマン(Anderson)、5cience (199
2) 256:808−813がある。
PCT/US90101515(フエルナ−(Felgner)ら)は、in
vivoでのを椎動物の細胞の内部・\の医薬的又は免疫原的ポリペプチドをコ
ードする遺伝子の送達方法に向けられている。注入遺伝子の発現は、注入組織に
限定されている。PCT/ U S 90/ 05993(ブリガム)は、発現
コンストラクト(構築物)の静脈内又は気管内注入の後の噛れ類の肺細胞におけ
る注入遺伝子の発現を得る方法に向けられている。P CT89102.+69
及びP CT 90106997は、ex vjvo遺伝子治療に向けらイ1、
これは、体内から取り出すことがてきる細胞例えばリンパ球における注入遺伝子
の発現に限定さ41ている。P CT89/+2109は、同様にex viv
o遺伝子治1qに向けられている。P CT90/+2878は、トランスフオ
ームされた細胞株と、eN\11)0トランスフエクソヨンを用いたトランスジ
ェニックマウスとの両方における高レベルな発現をIM(!”する。P CT
/ U S 92108806は、哺乳類の非接触細11包の拉T仲介1−ラン
スフ1−−メーンヨンに向けられている。EP出願91301819.8は、絹
み換え技術を用いて嚢胞性wi、維症膜貫通盟コンダクタンス調節物質(CFT
R)を生成することに向けられている。
発明の概要
1口・iX・0て複数の哺乳類組織へ注入遺(i子を導入するための方法及び組
成物をかIM (1’さ4する。該方法は、対象のヌクレオチド配列を含むトラ
ンスフェクションカセットを、主として非組み込み型のプラスミドへ取り込む工
程、該プラスミドをIl+n乳類宿主へ、特定組織−\直接導入すること以外で
によって導入する工程を含む。トラノスフヱクソ1ンカセットは、操作可能な結
合成分として、転写及び開始調節領域、対象核酸配列、並びに、転写終結調節領
域を含み、ここで、該調節領域は哺乳類宿主の細胞中で機能性であり、対象どな
る核酸配列は、イントロンを含まない。任意には、転写カセットは、陽イオン性
脂質キャリアと複合化(錯体化)する。該方法は、哺乳細胞の表現型を変更する
ために用いられる。
図面の説明
rl I Aは、トランスフエタン9ンカセントで注入されたマウスからの、図
IBでは対照ITのマウスからの、マウス肺の切片のIjll&鏡写真を示して
いる。IAの顕微鏡写真は、pZN27 :DDAB・コレステロール発現ベク
ター−陽イオン11、脂質キャリア複合体の静脈注入後48時間のマウス肺の切
片を示している。プラスミドは、CAT (クロラムフェニコールアセデルトラ
ンスフェラーゼ)の発現のための配列を含む。詣貿キャリア組成物は、1対1の
DDAB+コレステロールであった。キャリア:プラスミド比は、5μmol陽
イオン性脂質対lμgDNAであった。100μgの投与量のDNAを、マウス
毎に注入した。この視野では、Ib1i lla及び肺胞管壁細胞が示さ第1て
おり、この殆ど(50〜70%)が、抗CΔTII’L:体てっり−にげ、アル
カリホスファターゼを用いて視覚化をした場合に、CATタンパク質の存([に
ついて、赤く陽性に染まる(矢印で表示)。処理された動物の11i1iは、l
l+li胞及び111
【管内I支細11aに拡散して不均一に染まる。気道上皮
の染色は、また、気道細胞もトランスフェクトる。CATタンパク質は、通常、
咄乳細胞には存在せず、従って、これらの細胞でのCATタンパク質の(r在は
、in vivoてトランスフェクトされたものであることを示している。IB
ての顕微鏡写真は、静脈注入された脂質キャリアのみで処理され、!えCAT抗
体でつり」二げられた対照1tマウスがらのマウス肺切片を示している。細胞は
、顕著には染色されないが、低レベルのバックグラウンドの染色か幾つかの肺胞
マクロファージて検出され(矢印で表示)、この細胞は、内因f1のアルカリホ
スファターゼ活性を有している。
1m 2 Aは、DNA−陽イオン性脂質ギヤリア複合体の腹腔内(ip)注入
の48時間後に単離されたマウス下リンパ球の位相差11J1tlfi鏡写真を
示している。脂質キャリアは、DDAB : DOPE、1対1モル比であった
。DNA−陽イオン性脂質キャリア;夏合体はImgのpcIs−CATと1μ
molの陽イオン性脂質であった。ImgのDNAをipで注入した。細胞を抗
CATマウスモノクローナル抗体と、その後にテキサスレッl”結合ヤギ抗マウ
スIgGど共にインキュベートした。1Δ2Bは、同一視野の蛍光顕微鏡写真を
示しており、これは、処理動物から取り出され、rl存する本質的に全てのT細
胞は、DNA/陽イオン性脂質キ十り7複合体の1p注入後でのトランスフェク
トされたCAT遺伝子の発現を証明する免疫蛍光によって、赤く染色さ41fこ
。図20は、未注入の対照マウスから単離されたTリンパ球の位相差[01鏡写
真を示している。図2Dは、同一視野の蛍光顕微鏡写真を示し、これは、対照動
物群からのこれらのリンパ球ではCAT遺伝子発現がないことを示している。
図3Aは、48時間前にDNA:脂質キャリア複合体DDAB +コレステロー
ノ1.:pZN51で処理したマウスからの造血系骨髄由来細胞を示している。
細胞を、図1のようにCATタンパク質について染めた。顕微鏡写真は、始原細
胞又は旧、r細胞を含む約70%の骨髄由来細胞が赤く染まり(矢印は芽球細胞
を示している) 、 in vivoでトランスフェクトされることを示してい
る。脂質キャリアは11のDDAB・コレステロールであった。DNA:陽イオ
ン性脂質の比は、IIIgのD N A ンt 5 nmolの陽イオン性Il
?′r11Kであった。100μgのDNAを各マウスパ\1vて注入した。図
3Bは、未処理の対照マウスからの単離骨髄細胞を示している。顕微鏡写真は赤
く染まらず、これは、未処理動物においてCAT遺伝遺伝1炉曳いことを示して
いる。
144△−4Bは、培芥てのCAT発現プラスミド−DNA11合体によるヒl
−T細110(CD4’)のトランスフエフソランを示している。脂質キャリア
組成物は、11モル比のDDAB : DOPEの小車ラメラ小胞(SUV)で
あった。5゜nmo Iの陽イオン性脂質と環合化された25μgのpZN27
は、培養中のlo。
O万の細胞へ添加された。細胞を、抗CATマウスモノクローナル抗体と、その
後に、テギザスレッド結合ヤギ抗マウスIgGと共にインキュベートした。図4
Aは、トランスフエクンヲン?&48時間の新鮮な単離ヒトCD4’ Tリンパ
球の1・?NI差′gロi′:!l繞写真を示している。図4Bは、同一視野の
蛍光顕微鏡写真を示し、こA1は、本質的に100%のTリンパ球がCATタン
パク質のついて陽性に染め、即ち、これらはトランスフェクトされたことを証明
している。
IA5は、プラスミドpZN20のコンストラクシクンを示している。
図6Aは、l−1−1c (Towne)の前初期エンハンサ−及びプロモータ
ー領域の制限地図を示し、HCMV (AD+ 69)のものは図60に示され
ている。
1’46Bは、2つのHCMVプロモータの配列比較を示している。Nco 1
部位の位111J、アルタリスクで示しである。
VJ7(パネルa−f)は、電子Iffff耳鏡写真し、これの写真は、陽イオ
ン性tit’N#ヤ’J7:DNA1合体(DOTMA:DOPE; pRSV
−CAT)が、細胞表面リセブターに結合した後、伝統的なりセブター仲介エン
ドサイトシスを介してCV−1(アフリカミドリザルの肝臓)細胞によって内在
化されることを511明している。pR3VCΔTのコンストラクションは、ボ
ルマン(Gorman)ら、(1982)Proc、 Na tl、 Acad
、 Sci、 、 USA、 、 79 :6777−6781を参照のこと。
脂質キャ潟Aは
1 : I(F)DOTMA :DOPEであった。20 u g(7)DNA
を20nmol(7)陽イオン14.1脂質と1π合化して、2XIO@の細胞
に添加した。パネル(a)中の矢印はり・)スリン17379小胞に結合してい
る粒子を示し、パネル(b)の矢印は、取り込ま41てエンドソーム内にCr−
在している粒子を示している。
図8A−8Cは、CMV−CAT陽イオン性脂質キャリア:DNA11合体の静
脈注入を受けたB−16メラノ一マ発生動物からの肺の組織学的解析の顕微鏡写
真を示している。脂質キャリアは1:1モル比のDOTAP :コレステロール
であった。陽イオン性脂’!’j:DNA比は、6μmol : lμgDNA
であった。用いたプラスミドはpZN20 (図5参照)であった。マウス当た
り1008g DNAを注入した。CATタンパク質の免疫組織化学的解析は、
多くの集中した実質のIll瘍の強い赤の染色(図8八では矢印で表示)と、血
管内の腫瘍塞栓(図8Bでは矢印で表示)とを示し、これは、!1lliにおけ
る多くのBI6メラノーマII!瘍細胞力軸り管杼山転移(blood−hor
ne metastases)と同様に、静脈注入後にトランスフェクトされる
ことを示している。図80は、DNA−脂質キャリア複合体の注入を受けなかっ
たB16メラノ一マ発生マウスからの組織において、CATタンパク質が、周囲
の正常肺又は腫1lfI瘍細胞のいずれにも存在しないことを示している。
図9は、CATをコードしているプラスミドpZN27の横築を示している。
図10A及び図10Bは、ヒトIL−2をコードしているプラスミドpZN4G
のl#l築を示している。
図11は、ヒトCFTRをコードしているプラスミドpZN32の構築を示して
いる。
図12A−12Eは、pZN32:陽イオン性脂質キャリア複合体又は脂質キャ
リアのみ(対照群マウス)の静脈投与で処理されたマウスからの肺組織の免疫組
織的に(CFTRタンパク賀の対して)染色された凍結切片の顕微鏡写真を示し
ティる。図12A、12C及び12Eは、各’+50X、toox及び250X
の(a率によるDNA脂質キャリア覆合体で処理されたマウスからの肺切片であ
る。
図12B及び+2Dは、50X及び100Xの倍率による対照マウスからの肺切
片であり、これは、対照マウスの肺には検出可能なCFTR発現がないことを示
している。@質ギヤリアは1:1モルのDDAB:コレステロール(SUV)で
あ−た。、脂質ギヤリアーDNAII合体は、5μmolの陽イオン性脂質体l
μgのDNAであった。マウスに対して100μgのDNAを注入した。動物を
、注入後24時間で犠牲死させた。これらの図は、気道及び気道管壁細胞の両方
の>7006か強く赤く染まることを示し、これはこれらの細胞が、CFTR遺
伝子を発現していることを示している。
図13は、CATをコードしているプラスミドpZN51の構築を示している。
1414は、全てcATをコードしティるプラスミドpZN60.pZN61゜
p Z N 62及びpZN63の1カ築を示している。図14A及び14Bは
、中間体ブーラスミドpZN52、pZN54、pZN56及びpZN5Bの構
築を示している。図14cは、中間体からの最終プラスミドpZN60からI)
ZN63の構築を示している。
図15は、マウスに静脈注入された6つの異なるプラスミドについてのCATア
ッセイの薄層クロマトグラフィのオートラジオグラフを示している。レーン1−
12は、肺組織のCAT活性を示し、レーン13−24は、肝組織のCAT活1
′1を示し、レーン1.2.13.14はpZN51であり、レーン3.4.1
5.11’111pZN60trあり、レーン5.6.17.18はpZN61
であり、レー/7.8.19.2011pZN62てあり、レーン9.10.2
1.22はpZN63てあり、レーン11.12.23.24はpZN27であ
る。脂質キャリアはDDAB・コレステロール(1: l)であった。脂質キャ
リアーDNA11合体は5μmolの陽イオン性脂質対IugのDNAであった
。マウス当たり1008gのDNAを注入した。動物を48時間後に犠牲死させ
た。各レーンは1匹マウスを表す。クロマトグラフィを、示されているように図
の下部から上部に向けて流している。[F+5の中カッコに示されるように、未
反応のICクロラムフエニフールは、TLCプレートの原点から短い距離だけ移
動している。′4Cアセチル化クロラムフェニコールIは、中カッコによって示
されるようにプレートの更にににCAT酵素活性によって移動する。
図16A−16Eは、CATタンパク質について免疫組織化学的に染色された/
IJ! II′; l1ili切片の顕微鏡写真を示している。マウスには、尾
静脈からpZN27(16A)が注入され、これは、CATについての赤い陽性
染色が肺内部の内皮細胞、肺胞、気道細胞であることを示している。これに対し
て、天然CFTRプロモータに連結されたCAT遺伝子(pBE3.8CAT)
のリポソーム複合体は、主として気道上皮細胞にCAT発現を示した(16B)
。未注入の対照動物からの肺切片は、赤い染色を示さず、これは、未トランスフ
ェクト細胞でのCAT発現かないことを示している(16C)。図16Dは、I
)ZN27処理マウスからのIjli胞の高倍率の顕微鏡写真を示し、これは、
肺胞及び上皮細胞の両方におけるCAT遺伝子産物についての高レベルの陽性赤
染色を示している。図16Eは、pBE3.8CAT注入マウスからの肺胞の高
倍率の顕微鏡写真を示し、これは、肺胞又は内皮細胞には、いずれも顕著なCA
T遺伝子発現がないことを示している。100μgのプラスミドを、SUVとし
てのDDAB:コレステロールと複合化して静脈注入した。動物を24時間後の
犠牲死させた。
図16 F −16K1.t、未処[(7)マウス(1/−:/l−3) 、I
)BF2.8CAT(チュウ(Chou)ら、(1991)J、 Biol、
Chem、 、 266+24471−24476)をiv注入されたマウス(
レーン4−6)又はpcls−CATを注入したマウス(レーン7−9)からの
組織であって、心臓(16F)、リンパ節(16G)、神職(168)、腎Ni
!(161)、肺(16J)及び肝臓(+610中(7)CAT活性の薄層クロ
マトグラフィのオートラジオグラフを示している。脂質ギヤリアは、DDAB
:コレステロール、I : l5UV (1,czgDNA対5nmol陽イオ
ン性脂質)であって、マウス当た1)100μgを注入した。
lA17はマウスGM−C3FをコードしているプラスミドpZN84の構築を
示している。
図18はヒトCFTRをコードしているプラスミドpZN102の横築を示して
いる。
[J19Aは、TLCブレー1・のオートラジオグラフであり、これは、全ての
脂質キャリアを伴わないpZN27の注入後の動物におけるCAT活性を示して
いる。Imgを4時間にわたって2回+Vて注入した。マウスを24時間後に犠
牲死させた。試験された種々の組織を各レーンの下に示す。
図19Bは、TLCプレートのオートラジオグラフであり、これは、脂質キ十リ
アと1!合化されたpZN27を注入された動物におけるCAT活性を示してぃ
L!+ till t&に+Att、死させた。試験された種々の組織を各レー
ンの下に示す。
1・′ラノスフエクトされているかを証明する。
lA21は、ヒトl1il癌細胞株のトランスフェクションを示している。TL
Cブレー1・のオートラジオグラフは、隨々の陽イオン性リポソームを用いてト
ランスフェクトについてアッセイした。
1422は、DDAB・コレステロールリポソームと複合化したImgのGM−
C3Fプラスミド(pZN84)(I jigプラスミド対1nmol脂質)を
ivで注入さオ]た1匹のヤギにおける血清マウスGM−C3Fレベルを示して
いる。血清試料を、注入後0、I2.24,48.72、I68及び840時間
で採取した。
マウスGM−C3Fレベルを市販のキット(エンドゲン)を用いてELISAに
よって測定した。
特定具体例の説明
本発明によって、調製方法及び用途と共に核酸コンストラクトがもたらされ、こ
41は、該核酸によって接触された組織及び細胞のトランスフエフシリンが起き
るために十分な投与量て哺乳類宿主へコンストラクトを導入した後、該宿主の複
数の組織において細胞の表現型のin vivo変化及び/又は改変をもたらす
。トランスフエクシ9ンベクターの成分は、一般に、転写の方向で連結された操
作可能な成分として、転写開始領域、対象となるDNA配列及び転写集結領域を
含み、転写調節領域は、トランスフエフシリンの標的とされる宿主の哺乳類中で
機能する。lI:!ff:には、イントロンを、該コンストラクトに好ましくは
コード化配列の5゜木端に含み1する。一般に、該コンストラクトは、宿主細胞
ゲノム中へ組み込まれるようにならず、主として染色体外に文はエピソーム形懇
で維持される非組み込みプラスミドの一部として賎宿主へ導入される。該コンス
トラクトは、裸の核酸にらl1llr貿キヤリアと会合した核酸にもすることが
できる。十分な投与量とは、所望の93r 里、例えば動物又はヒトの疾患の予
防、緩和及び/又は治療、又は対象となる薬物の内因性レベルの改変をもたらし
10ることを意味する(”in vivo”遺伝+’ifr+II)。この改変
は広汎性であり#す、即ち、多数の細胞型若しくは組織においてe)られ、又は
、この改変は選択的に、例えば選択された細胞若しくは組織型にのみにおいて及
び/又はそこに誘導可能にし得る。
宿主・\の該核酸コンストラクトの導入部位にのみ又はこれに対して輸入性部分
以外の複数の11穐及び細胞のトランスフェクションが得られ、発現が高レベル
で多数の細胞及び細胞型において起こる。トランスフオームされ得る組織には、
正常な動物の肺、心臓、肝臓、骨髄、膵臓、リンパ節、腎臓、胸腺、骨r&筋、
卵巣、子宮、胃、小腸、大腸、膵臓及び脳と、腫瘍発生哺乳類の転移性腫瘍及び
脈管内1)1111塞詮とが含まれる。トランスフェクトされる特定細胞には、
マクロファージ、肺胞1型及び11型細胞、肝細胞、気道上皮細胞、血管内皮細
胞、心臓筋細胞、骨髄芽球、赤芽球、Bリンパ球及びTリンパ球が含まれる。投
与の経路は、普通は、循環性体液例えば血液、脳を髄液中であるが、投与の他の
経路も用いることができる。該コンストラクトは、裸の核酸にも脂質キャリアと
会合している核酸にもする二とがてきる。任意には、脂質キャリア分子及び/又
はコンストラクトは、特定細胞型の(1的化及び/又はそこに発現をもたらし得
る。
核酸コンストラクトを、合成、天然的に誘導又はこれらの組み合わせである核酸
配列から調製することができる。この配列を、意図されているレシピエンド宿主
と相同なドナー宿主から得ることができ、又は該核酸配列の性質に基づいて、宿
」:の好ましいコドンを有する配列を合成することもできる。宿主の好ましいコ
ドンは、対象となる特定宿主に大量に発現されているタンパク質に高頻度なコド
ンから決定され1!)る。クローニングが細菌宿主系において成されている場合
には、コドンi!!tRを変えてこの細菌性宿主系における安定性を促進するこ
とが有益である。、a図される用途が、感染生物による疾患を治療することであ
る場合には、配pHの適当な供給源は、RNA又はDNAのいずれかのウィルス
性の核酸とし得る。
遺伝子は高分子量であり、ポリカチオンであるので、キャリア仲介送達は、過充
、培養においてもin vivoにおいても、細胞のDNA)ランスフェクショ
ンに必ずしも必要でない。陽イオン性脂質キャリア例えばリポソームを用いて、
転写調節タンパク質を送達することができる。更に、リポソームそれ自身は、(
ウィルスヘクターと異なり) in vivoで非免疫原のようである。リポソ
ーム配合物には、陽イオン性脂質を有するものが包含され、ヒト患者において安
全であり、よく寛容化さ第1ることが示されている(トリー)(Treat)ら
、(+990) J、Natl、Cancer In5til 82:l706
−1710)。多様なトランスフ上クシ3ン技術か、培養細胞における注入遺伝
子の高レベルの発現をもたらすことができるが、このような方法のご<11かに
は、リポソームを用いたものも含まれるが、これらはin vivo遺伝子送達
にも適用できる。陽イオン性リポソーム又は裸のDNAのいずれかを用いた印(
・口・oトランスフェクションを得る既存の試みは、1つの組織のトランスフェ
クション及び/又は外因性DNAを導入した組織のみのトランスフェクションを
らたらしている。トランスフェクソヨンのこのパターンは、正常細胞性機構によ
り取り込まれるDNA及び/又はリポソームよりもむしろ、導入の組織中の細胞
が、導入方法によって傷つけられ、その後に導入される外因性DNAのいくつか
を取り込むことができる。
出願人は、蔦くべきことに、広範囲の組織及び細胞型のトランスフェクションと
、哺乳類宿主への全身性投与後の高レベルの注入遺伝子の発現とを共にもたらす
変更を発見した。これらの変化には、DNA:陽イオン性脂質キャリア複合体の
使用であって、DN八へ脂質キャリアの陽イオン性脂質の比はin vivo発
現の)引τtにかなり作用できる;以前用いられているよりも多くの量の複合体
の使用:適当なプロモータ成分の使用例えば、強く且つ継続的な活性のもの例え
ばHCM\7−IEI成分であり、これはin vivoで多くの細胞型におい
て増進された発現をもたらすために望ましい;並びに、注入遺伝子のコード化領
域の5°側の100bp以上のイントロンの置換又は、所望遺伝子産物の生成に
利用される全てのイントロンの除去が含まれる。更に、驚くべきことに、肺、肝
臓、膵臓、腎臓、リンパ節及び心臓を含む多数の組織を、高投与量の裸のDNA
を循環性体液例えは、面液又は脳を髄液へ直接投与した後にトランスフオームす
ることができることを発見した。或いは、選択的な発現を、特定細胞及び組織型
において所望に時期に(即ち、発現は誘導性である)、成分特に用いたコンスト
ラクトのプロモータ及び/又はエンハンサ−を変更することによって、又は、リ
ポソームの漂的部分を1史用することによって、得ることができる。
殆との遺伝子治療戦略は、レトロウィルス性又はDNAウィルスベクターへの注
入遺伝子挿入に依存している。レトロウィルスの潜在的欠点には、裸のDNA又
は陽イオン性脂質キャリアの使用に対して、レトロウィルスのin vivo
(ex vivOとは逆に)注入遺伝子発現の制限された仲介能;レトロウィル
スベクターの非分裂細胞に対するトランスフェクト無能性;感染性レトロウィル
スをもたらす復製欠陥レトロウィルスベクターにおける組み換え現象の可能性:
注入遺伝子の宿主細胞ゲノムDNAへのランダム挿入による癌遺伝子(オンコシ
ン)の活性化又は腫瘍抑制遺伝子の阻害可能性:サイズの制限、即ち、普通15
kb未膚のDNAをレトロウィルスベクターにパッケージすることができる;並
びに、ベクターに対する宿主の免疫応答を誘発する潜在的な免疫原性が含まれる
。更に、すべてのex%+ivo手段は、トランスフェクトされる細胞を体外へ
取り出し、一定期間培養系に維持することを必要とする。培養中では、細胞は有
害又は潜在的に危険な表F!iu的及び/又は遺伝子型的変更を実行するかしれ
ない。アデノウィルス及び他のDNAウィルスベクターは、上記の潜在的制限の
幾つかを共有する。従って、アデノウィルス若しくは他のDNAウィルスベクタ
ーを使用しない本発明は、既存の技術を越える幾つかの利αを有する。更に、本
発明は、投与の容易さと他の方法によって達成できない結果とを約束する。
本発明の用いられるコンストラクトには、当該コンストラクトの用途に応じて幾
つかの形がある。従って、該コンストラクトには、ベクター、転写カセット、発
現カセット及びプラスミドが含まれる。転写及び翻訳開始領域(時として“プロ
モータ”とも呼ばれる)は、転写開始調節領域と翻訳されない5゛側配の翻訳開
始調節領域、リボ゛ノームへのmRNAの結合及び翻訳開始に寄与する”リボノ
ーム結合部位“が入っていることが望ましい。開始制御領域の転写及び翻訳機能
要素は、同一の遺伝子から由来又はこれから入手可能であることが望ましい。
ある具体例では、プロモーターはエンハンサ−などの配列の追加、又は必須でな
い及び/又は望ましくない配列の削除によって改変される。“入手可能”とは、
対ΦDNAの転写の所望な特異性を提供するために、本来のプロモーターと十分
類似しているDNA配列を有するプロモーターを意図している。これには、天然
配列と合成配列、更には合成配列と天然配列の組合せによる配列が含まれる。
転写開始領域、即ちプロモーター要素については、対象DNA配列の所望のレベ
ルの転写を与えることを条件に、どの領域を使われ得る。転写開始領域は、宿主
細胞に及び/又は転写されるへきDNA配列に、本来のもの若しくは相同なもの
、又は宿主細胞に固有でない及び/又は転写されるべきDNA配列にとって外来
の若しくは異種のものとし得る。宿主細胞にとって固有でないとは、転写開始領
域を含むコンストラクトが挿入されるべき宿主に、転写開始領域が正常では見つ
からないということを意味する。DNA配列にとって外来とは、対象DNA配列
に正常では伴わない転写開始領域のことを意味する。転写開始のための効率のよ
いプロモーター要素には、5V40(シミアンウィルス40)初期プロモーター
、R3V(ラウス肉腫ウィルス)プロモーター、アデノウィルスメジャー後期プ
ロモーター、及びヒトCMV (サイトメガロウィルス)前初期1プロモーター
か含まれる。
誘導プロモーターも、転写のタイミングを制御するのが望ましい本発明で有用で
ある。このプロモーターの例には、β−インターフェロン遺伝子、熱シヨツク遺
伝子、メタロチオネイン遺伝子由来或いはエクジソンリセブターをコードするら
のなと昆虫の遺伝子を含むステロイドホルモン反応性遺伝子由来のもの等が含ま
れる。このような誘導プロモーターは、インターフェロン又はグルココルチコイ
ドなと外部刺激を利用した注入遺伝子の転写を調節するために用いることができ
る。真核プロモーター要素の編成はかなり柔軟性があるので、構成的要素と誘導
要素との組合せを使用することもてきる。2つ以上の誘導プロモーター要素の縦
列配置ては、単一の誘導要素て達成できるベースライン上の誘導レベルと比べた
場合に、J工せられる転写ベースライン上の誘導レベルを上げ得る。
一般に、転写調節配列は遺伝子の転写開始の5°側に約1.5kbまでのDNA
を含むか、これよりはるかに小さくすることもできる。必要があれば、この調節
配列は、部位特異的突然変異誘発により(クンケル(Kunkel)T A、
1985、Proc、 Najl、 Acad、 Sci、 、 USA、 8
2.488−492) 、又は適当な制限部位がN末端コドン近くで見つかれは
、連結反応(ライゲーション)によって都合のよいリンカ−オリゴヌクレオチド
を導入することにより、希望するタンパク質の最初のコドンに対応する位置で修
飾され得る。理想的な具体例では、互換性のある制限部位を持つコーディング配
列が、遺伝子のコドン#1に対応する位置で連結され得る。この置換物は、元の
コーディング配列に完全に置き換えるようにして挿入され得、従って置換さ′4
また配列は、その3°末端で遺伝子ターミネータ−及びポリアデニル化シグナル
と隣接する。
転写エンハンサ−要素は、任意的には転写又は発現カセットに含まれ得る。”転
写エンハンサ−要素”とは、転写活性の基本的な調節因子であり、プロモーター
要素によって転写を増大するように作用でき、しかも一般に転写活性を増強する
ためにプロモーターに対して5°方向にしなくてもよいDNA配列を意図してい
る。特定のカセット中に使用されるプロモーター及びエンハンサ−要素の組合せ
は、特定作用を最大限発揮させる技術に精通している者によって選択することか
できる。様々なエンハンサ−要素を、多様な組織や細胞型における所望レベルの
注入遺伝子の転写及び/又は発現を実現するために用いることができる。例えは
、ヒトCMV前初期プロモーター−エンハンサ−要素を、in vivoで様々
な組織において高レベルの注入遺伝子の転写及び発現をもたらすために用いるこ
とがてきる。
多くの踵からの多様な細胞型中で、連結された遺伝子に高レベルの転写をもたら
す池のエンハンサ−要素の例には、SV40及びR3V−LTRからのエンハン
ザ−か含まれる。SV40及びR3V−LTRは、必須な構成成分である。二1
1らは特異的作用を有する他のエンハンサ−と組み合わせることもでき、特異的
エンハンサ−を単独で使用することもできる。従って、転写の特異的制御が所望
さイするときは、組織、発達段階又は細胞特異性様式でのみ活性な有効エンハン
サ−要素には、例えば免疫グロブリン、インターロイキン−2(H,−2)及び
β−グロビンエンハンサ−が含まれる。組織、発達段階又は細胞に特異的なエン
ハンサ−を使って、例えば8928球や1928球などの特定の細胞型、或いは
ミニロイドηしくは赤血球前駆細胞中で注入遺伝子の転写及び/又は発現をもた
らすことかできる。或いは、高レベルの転写と組織特異性注入遺伝子転写との両
方をi;するために、ヒト嚢胞性線維層膜貫通型コンダクタンス調節物質(CF
TR)遺伝子に由来のものなと組織特異性プロモーターを、きわめて活性が高く
異種のエンハンサ−要素、例えばSV40エンハンサ−に融合することができる
。更に、L CKのような組織特異性プロモーターの利用は、注入遺伝子転写を
1928球に向けることを可能にする。11人遺伝子の組織特異性転写は、標的
組織以外の組織で注入遺伝子の転写か生しると有害な場合に、特に重要である。
2つ以上のエンハンサ−要素又はエンハンサ−要素の組合せの縦列(タンデム)
反復は、単一のコピーのエンハンサ−要素の使用と比べて注入遺伝子の発現を有
意に増大し得る:それ故、エンハンサ−要素は発現カセットにおいて有用である
。
単一プロモーターに隣接する若しくはその内部にある、同−又は異なる供給源か
らの2つのエンハンサ−要素の使用は、ある場合では、個々のエンハンサ−が単
独で効果を有する各組織中ての注入遺伝子発現をもたらすことができ、それによ
って転写か達成される組織の数が増加する。他の場合では、2つの異なるエンハ
〉サー要素の存在が、エンハンサ−効果の沈黙化(サイレンジング)を起こす。
特別に希望する発現の効果又は組織について、エンハンサ−要素の特定の組合せ
方を評価することは、当該技術分野のレベル内である。
一般には転写及び/又は発現カセットにイントロンを含める必要はないが、静脈
内又は腹腔内投与された注入遺伝子の高レベルで且つ広範囲のin vivo転
写及び/又は発現を得るために十分な介在配列によって離間された5°スプライ
ス部位(供与接合部)及び3′スプライス部位(受容接合部)を含むイントロン
を、任意的に含めることもてきる。概して、約100bpの介在配列は、希望す
る発現パターン及び/又はレベルをもたらすが、希望する結果を得るために、必
要に応して配列の大きさを変えることができる。任意的なイントロンをコーディ
ング配列の5°側に置くと、注入遺伝子の高レベルで且つ広範囲なin viv
o発現がもたらされるが、発現をiJ)るためには一般に必要ない。最適なのは
、mRNA配列が誤ってスプライスされる結果をもたらす潜在スプライス部位を
5゛イントロンが特異的に欠損していることである。
これか用いられた場合、それぞれ5°から3°に編成されたイントロン・スプラ
イス供与部位とスプライス受容部位が、転写開始部位と翻訳開始コドンの間に配
置される。或いは、介在配列は翻訳終結コドン及び転写ターミネータ−の3゛側
叉はコーディング領域の内に配置し得る。イントロンは、介在配列との混成イン
トロン又はゲノムコーディング配列から取ったイントロンとすることができる。
コーディング領域の3゛側のイントロン、loobp未満のもの或いは潜在スプ
ライス部位を含む全てのイントロンは、一定の条件下でin vivoでもたら
される注入遺伝子発現のレベルを実質的に低下し得る。しかし、イントロンを欠
くベクターを用いると、予期せずして、注入遺伝子の高レベルのin vivo
発現を達成する二とができる。従って、10vIvOトランスフエクシヨンでは
、このようなベクターは特に関心がもたれる。
転写及び/又は翻訳開始調節領域の下流で且つその制御下には、対象の核酸配列
を挿入するための多重クローニング部位があり、対象の核酸配列は、宿主の表現
型の1以上の変更をもたらし、例えば、後天性免疫不全症候群(AIDS)、嚢
胞性繊維症、癌、心臓疾患、自己免疫疾患及び多くの生命危機の感染に要求され
る治療を劇的に改良する。便宜上、多重クローニング部位は、有効な方法で核酸
配列の多様性のために使用できる。クローニング部位に挿入される核酸配列は、
リホザイム配列をコートすることができ、又はポリペプチド例えば、酵素活性を
有するタンパク質をコードすることができるが、但し、コード化配列がペプチド
をコートする場合に、適当なmRNA分子の生成を遮断し、及び/又は異常なス
ブチイス若しくは異常なm RN A分子をもたらしてしまう潜在スプライス部
位をり(く・\きである。ポリペプチドは、細胞内的に活性があるもの、膜通過
型タンパク質とすることができ、また分泌タンパク質とし得る。変異タンパク質
例えば、It(’?’:’+につ)泌さ第1るが、細胞内的に作用するように変
更されているものにもすることかてきる。核酸配列はDNAにすることができる
;ゲノム配列に相補的な配列(゛アンチセンス配列“)とすることもてき、ここ
で、該ゲノム配列は1以上のオーブンリーディングプレー16、インI・ロン、
非コード化リーダー配列又は相)11i的配列か転写、伝令RNAプロセッシン
グ例えばスプライシング若しくは翻訳をf’Jl害し得る他の配列とすることも
てきる。
A I D S ())113療0)f:メニ、fALTAT、REV、TAR
又1!他(Dffi要f、CIんHIV配列を、特に、Tリンパ球、マクロファ
ージ及び単球において適当なコード配列の発現のために用いることができ、これ
を、適当なコード配列のiv投与後に達成することがてきる。I、て、mRNA
(HIV−REV若しくはBCR−ABL配列にン1するもののようなアンチ
センス又はリボザイム配列)をコードするDNA配列又はヒト細胞において、H
IV遺伝子の宿主細胞ゲノムDNAへの組み仏み、I−(I V配列の複製、H
IVタンパク質の翻訳、HIVmRNAのプロセッシング又はウィルスバッケー
シングを特異的に妨害するトランスドミナント負方向変異体(けansdomi
nant negative mutant)のようなタンノくり質をコードす
るDNA配列を■いることができる。
野eJ’、s”;のコンダクタンス調節物質(CFTR)遺伝子の嚢胞性繊維症
患者の肺における発現は、嚢胞性繊維症の治療に用いることができる(コリンズ
(Coffins)、(1992)Science 256+774−783を
参照のこと)、CFTRのcDNAは、ミシガン大学のフリンス博士とトロン!
・病気小児病院(Tronto 5ick Chi 1dren’ s Ho5
pi tal)からi(することがてきる。
野1’、L%!! p 53の遺伝子がない又は異常に発現している癌患者の腫
瘍における野19!lI′!p 53の発現は、これらの患者の治療の方法とし
て用いられることができる。
p53は、ジョン・ホブキンス大学の)第一ゲルシュタイン(Vogelsta
in)博士から人丁可能である。癌治療の他の方法には、過剰発現しトランスフ
オームしている癌遺伝子例えば、腫瘍中のmyc又はrasに対するアンチセン
ス配列の転写か含1イする。
・″ノイルス性肺炎は、かなりの若年及び老年層の死及び障害の主な原因となっ
ている。タンパク1q例えば穎w球マクロファージコロニー刺激因子(GM−C
3F)は、免疫無防備状態の患者の告髄からの白■酊球の生成を刺激するもので
あり、こイ1は、ウィルス感染の進行を調節することにを川どなり得る。特に、
遺伝子移入により誘導されるGM−C3Fは、ウィルス性肺炎の発生の危険性に
対する予防条件及びこの感染の治療のための治療的条件どして作用するであろう
。GM−C3Fはまた顕著な抗腫瘍活性ら有する。
λ1象となる核酸配列の池の例には、LDL (低密度リポタンパク質)リセブ
ターをコートするもの、これは特に161清コレスプロールを下げ、血清フレス
テロールしベルの」1昇に伴う患者の心臓発作の危険性を減らすことができる;
肺血症、慢性間+iリウマチ及び喘壱、を含む感染に関する状態の治療としての
IL−1リセプターをダウンしギュレートするアンチセンスIL−1リセブター
のような配列、循環しベルが冠状動脈疾患(CAD)の危険に関連するアポ(a
)をコードしている遺伝子のダウンレギュレータ1ン:並びに、多発性硬化症に
おけるミニリン又は自己免疫疾患における他の標的を攻撃する活性化T細胞クロ
ーンの活性を;!1IJiする遺伝子が含まれる。ミニリンをu!熾して攻撃す
るように活性化されるT細胞リンパ球クローンは、アンチセンス配列、リボザイ
ム配列又は、ミニリン鞘′mI胞の認識及び/又は攻撃を仲介するT細胞リセブ
ター成分のT細胞上での表面発現を特異的に遮断するトランスドミナント負方向
変異体コードする注入遺伝子を用いることによって、標的化することがてきる。
他の有効な治療用核酸配列は、本発明を用いてin vivoで適当な細胞にお
いて発現することができ、これには、スーパーオキサイドジスムターゼ活性又は
カタラーゼ活性を有し、酸化剤障害から肺を1象謹する分子をコードする核酸配
列;ブロスタザイクリン及びプロスタグランジンE2を生成する内皮性プロスタ
グランジンシンターゼ;並びに、アンチプロテアーゼα−1了ン千トリプシン、
及びエリスロボイエチンが含まれる。
用いられる終結領域は、終結領域が比較的交換可能のようであるため、都合のよ
いものとする。終結領域は、意図された対象核酸配列本来のものでも、他の供給
源から誘導したものでもよい。都合のよい終結領域が利用でき、遺伝子ターミネ
ータ−の3°末端及び、5゛側の調節領域を得た同一遺伝子からのポリアデニル
化ツク′ナルを或いは、異なる遺伝子からのターミネータ−及びポリアデニル化
シグナルをIll用しても同し1工な結果が得らJtlQる。転写後mRNAの
安定性を調節する特定配列をlf:L!的に含み得る。例えば、特定のポリA配
列(ヴオロック及びホウスマン、(elf (1981)23:509−514
)及びβ−グロビンmRN八へ素はmRNAの安定+’tを高めることができ、
一方、mRNA中の特定のAU富裕配列は、mRNAの安定性を下げることがで
きる(シューら、Genes and Devel、 (+980) 3:6O
−72)。更に、特定の用途においてmRNAの半減期が短いほうが好ましい場
合には、3°非コード化領域のAU領領域便ってmRNAを不安定にしてもよい
。
該コンス1−ラクトには、選別のための配列として、例えばネオマイシン耐性遺
伝子若しくはンしトロ葉酸しダクターゼ遺伝子及び/又は、異なる細胞性成分を
17的どじ若しくは野性間の配列がない場合には分泌する組換えタンパク質を発
生ずるためのノブナル配列を含み得る。様々なシグナル配列が全て用いられ、こ
れは’itRによく知られている。シグナル配列は、新たなワクチン戦略の形成
を可能にし、又はトランスフオームした癌遺伝子のような特異的再表面リセブタ
ーに向かう可溶性拮抗剤を製造し辱る。選別のための配列は、別のプラスミドに
置くことかてき、治療性核酸を運ぶプラスミドと共に同時トランスフェクトする
こともてきる。キャリアを使用する場合には、選別プラスミドを異なるキャリア
と又は治療性プラスミドと同一のキャリアと複合体し得る。
ある場合には、高しベルて宿主細胞ゲノムDNAへ注入遺伝子の組み込みによっ
て又は安定なエピソーム形態でin vivoで細胞の核での注入遺伝子の永続
化に、よって、in vivoで長期にわたる注入遺伝子効果をもたらすコンス
トラクトを使用することが望ましい。所望する場合、in vivoで宿主細胞
のゲノムDNAへの注入1!伝子の組み込みは、直鎖形態て注入遺伝子(コード
領域のみても、5°及υ・3゛側節配列を11!うコード領域でもよいが、プラ
スミド配列の存在は伴わない)をf’J!フすることによって利用さ第1得る。
精製レトロウィルス酵素例えば、HIV−Iインテグラーゼ酵素を脂質キャリア
ーDNA複合体へ取り込むことによって、ゲノムDNA−\の注入遺伝子組み込
みの発生率を更に増加し得る。適当な隣接(フランキング)配列が、注入遺伝子
DNAの5°及び3゛末端に置かれる。これらの7ランキング配列が、1−11
V −1インテグラーゼの存在下て宿主細胞ゲノムDNA−\HIV−1のD
NAの組み込みを仲介することが示されている。或いは、ウィルス例えばニスブ
タイン−バールウィルスの非l・ランスフォーミング配列並ひに、咄乳動物細胞
において異f!RDNAをプラスミドとして複製させるために十分ど思われるo
riP及びEBN八−1のような配列を含むコンストラクトを使用することて、
in vivoにおける外来核酸の発現の持続期間を延長することができる(ブ
ハンス(Buhans)ら、Ce1l (1986) 52:955)。
宿主への導入後に宿主細胞への直接的なりNA取り込みでの使用のために、5゜
末端でプロモータ及び調節配列と3゛末端でターミネータ及び調節配列とに隣接
している組換えツー1’配列は、好適なりローニングブラスミド(例えば、pU
C18、pSP72)へ導入され得る。宿主へ導入されるときに裸の核酸が、血
液中の脂質キャリア例えばカイロミクロンど会合することによって、ヌクレアー
ゼによる分解(消化)から作置されるということが、本発明の理論である。従っ
て、より効率的なトランスフエフシコンは、血中の脂質が食物の消化後で上昇し
たしベルにあるときに;!成される。
(シ酸フンストラクトは、キャリア例えば脂質キャリア特に、陽イオン性脂質キ
ャリアと複合化(錯体化)して、1M合体を形成し得る。複合体とは、発現カセ
ット又は転写カセットを含むプラスミドのような核酸コンストラクトと脂質混合
物との間での会合を意図する。複合体の物理的形態は、リポソームの外側に複合
化するか若しくはリポソームの内部に取り込まれた核酸を有するリポソーム、又
は間に挿入さらだ脂質及び核酸の形態とし得、或いは、上記物理形態の幾つかの
若しくは全ての混合物とし得る。静脈投与のために、一般には、該混合物を、使
用さ第1る脂質混合物を音波処理し、その後、音波処理済混合物と該核酸とを適
当なりNA 脂質比て生理的に許容可能な希釈剤中で、使用の直前に混合して調
製する。該脂質キャリアは、神々の陽イオン性脂質から製造されることができ、
これには、DOTAP、DOTMA、DDAB、L−PE等が含まれる。陽イオ
ン性脂質例えば、 ゛リボフエクチン”として知られるN[I−(2,3−ジオ
レイロギノ)プロピル] −N、 N、 N−)リエチルアンモニウムクロライ
ド(DOTMA)、ジメチルジオクタデシルアンモニウムフ゛ロマイド(DDA
B)、1.2−7オ1・オイロキノ−3−(トリメチルアンモニオ)プロパン(
DOTAP)又はリノニルホスファチノルエタノールアミン(L−PE)と、v
c2脂質例えばジオしオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)又は
コレステロール(Ch o I )とを含有する脂質ギヤリアは、特に対象とな
る。DOTMA合成はフエルナー(Felgner)らProc、 Najl、
Acad、 Sci、 、 USA、 、 (1987) 84ニア413−7
417■L載され
ている。DOTAP合成はスタマタトス(Stamatatos)ら、Bioc
hemistry (1988)27139+7に記載されている。DOTMA
:DOPE脂質キャリアは例えばBRLン1から購入てきる。DOTAP :D
OPE脂賀キャリアはベーリンガー・マンハイL?1から購入できる。コレステ
ロール及びDDABはシグマ社から市販されている。DOPEはアバンチ・ポー
ラ−・リピド(Avanti Po1ar Lipids)社から市販されてい
る。DDAB+DOPEはプロメガ社から購入できる。生分解性陽イオノt1両
親媒物らまた、使用することができる(例えば、同時係属PCT出願、代理人整
理番号MEB+−002100WO11992年12月17日出願を参照のこと
)。
脂質ギヤリア例えは陽イオン性リポソームは、核酸を培養系で広範囲の細胞へ送
itすることによって、注入jnn吊子はmRNAの高レベルでの細胞性発現を
仲介することができる。特定の陽イオン性脂質の使用は、in vivo送達の
ための特殊li利点を確立てきる。例えば、DOTAP含有リポソーす若しくは
エチルホスファチジルコリン(E−PC)脂質キャリアに複合化した核酸の静脈
注入は、主として肺に注入遺伝子の発現を向けることができる。その上、DOT
APと、L−PE及びコレステロールエステルβ−アラニン(CEBA)とは、
細胞によって十分に代謝されるが、DOTMAは細胞によって十分に代謝されな
い。従って、DOTAP、E−PC及びL−PEは、DOTMAと異なり、哺乳
宿主への反復14:人に適している。更に、陽イオン性脂質と第2脂質とを含む
脂質キャリアを用いる場合、特にコレステロール又はDOPEがin vivo
での注入遺伝子の発現をn大にする二とができる。また、ステロイド例えばコレ
ステロールをDOPEの代わりにDOTAP、DOTMA若しくはDDABと混
合することは、実質的にin\甲・0における注入遺伝子の発現を増加する。
投与の経路及び投与の部位に依存して、特定の細胞及び組織が標的にされ得る。
例えは、+m流の方向て注入部(!rに最ら近い組織のトランスフェクションは
、如何なる特殊な標的化もなくトランスフェクトされ得る。更に、所望するなら
ば、部質−1゛−ヤリアは部位Iff向性分子(site−directing
molecules)を用いて特定の型の細胞へ該複合体を指向するように改
変され得る。従って、特定のりセブター又は他の細胞表面タンパク質に対するI
J+、体又はリガンFが、特定の表面タンパク質と会合さ4また標的細胞と共に
用いられ得る。例えばAIDSウィルスは主としてCD4表面タンパク質を有す
る細胞に向かう。脂質ギヤリアの表面に結合した抗CD4抗体をt!!持するこ
とによって、核酸脂質キャリア複合体はTヘルパー細胞に主どして向くことがて
きる。
1ν定リガンド又はl+’c体は、部位指向性分子をl1tt’l’lに結合す
ることによって、又は部位1行向性成分の機能性部位(【聞cjional目y
)を連結するために該二重膜に存(f:する11ケ質−ヒの連結1kをtJL(
jlすることによって、慣用の方法により脂質に結合さ第1ることができる。こ
のような技術は当業者にはよ(知られている。リガント′指向+1 D N A
−多価間イオン1y合体が、静脈注入後に肝臓の肝細胞へトランスフェクトする
ことが示されている:この手段によって他の細胞型又は組織型をトランスフェク
トする能力は、糺明されていない。
非陽イオン性脂質キャリア、特にpH感受性リポソームは、in vivo遺伝
子治療のための池の魅力的な手段の可能性を提供する。しかし、陽イオン性リポ
ソームに比−\て、pH感受性リポソームは、DNAの被包化及び細胞内でのD
NAの送達において効率か劣り、血清のrt存在下不活化し得るので、静脈内に
おける使用が制限さイする。
多数の因子は、トランスフェクトされた組織における発現量に作用することがで
き、従って、特定の目的に合うように発現のレベルを変更するために用いられi
qる。高レベルの発現が望ましい箇所では、全ての因子を最適化することができ
、わずかな発現が望ましい箇所では、1以上のパラメータを変更して所望のレベ
ルの発現を得ることができる。例えば、高い発現が治療範囲(therapeu
tic window)を越える場合には、最適よりも少ない条件を採用するこ
とができる。変更することかできる因子は以下のものがある:
注入さ第1る複合体の脂質組成又は脂質キャリアの平均直径(粒子形状例えばり
ボ゛ノームの場合)は、in vivoでもたらされる注入遺伝子発現のレベル
に劇的にず′1川することができる。従って、リポソーム脂質組成物は、一般に
、非陽イオン性脂質に対して5096モル比の組成の陽イオン性脂質を有するが
、5%から100Q6のWもとることができる。脂質キャリアの直径は、一般に
、1100nから10μmの範囲内にするべきである。脂質キャリア範囲がIo
onmから数μmの直(Vの陽イオン性賭質キャリアーDNA複合体は、哺乳類
宿主への全身性膜C−1後に、かなりのレベルの注入;!1伝子発現をもたらす
ことができる。
500nmを越える脂質キャリアの使用(言い換えれば多重ラメラ小胞(ML\
7)又は大半ラメラ小11fi(LUV))は、小車ラメラ小胞(SUV)と比
較した場合、ある場合には、哺乳宿主において達成される注入遺伝子の発現のレ
ベルを有意に増加することができる。MLV及びLUVは乾燥脂質フィルムに水
性物質をlfS IJII した後に、音波粉砕よりもむしろポルテックス処理
によって製造される。粒子を1!2用しようとするならば、得られた脂質キャリ
アを、決まったサイズのポリh−ホネート膜を通して高圧下て押し出して、特定
の用途のためにより均一なサイズ分布に達することがてきる。
特定の咳酢対脂質キャリア比の使用は、また、トランスフェクションの景及び/
叉は>l象となる核酸配列の転写及び/又は発現のレベルを増加することもてき
る。用いられる比が、注入遺伝子がin vivoで発現するか否か及びそのレ
ベルを規定し、従ってこれを最適化することができ、これはフンストラクトの性
質、脂質キャリアのサイズ及び脂質組成物並びに、MLVかSUVか、投与の経
路及び宿主哺乳動物を含む陳々の因子に1Δ存する。例えば、リポータ−遺伝子
であるCAT(クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ)を用いれば
、約I:1(0,5:Iから2=1の範囲)のDNA対脂質キャリア比(μgD
NA対nmo1の陽イオン性脂Vt>は、lIw腔投与後の全ての器官において
、マウスで最も高い遺伝子発現をもたらし、約1=4比(2:lからlニアの範
囲)は、静脈投与後の全ての器官において最も高いレベルの遺伝子発現をもたら
す。最適条件を用いた広範囲の組織での高いレベルの注入遺伝子発現の達成に加
えて、肺、神職、す/バ節及び骨髄に存在する全ての細胞の大部分は、心臓に存
在する全ての内皮細胞の大部分と同様に、in vivoでトランスフェクトさ
れる。
DNA−脂質キャリア比は、注入遺伝子が該複合体の全身性投与後の哺乳宿主に
おける発現レベルを決定する。いくつかの因子が、所望の特定発現レベルのため
のDNA :脂質キャリア比を最適化するので重要である。従って、特定のDN
A 脂質キャリア比が、mいられた個々の脂質キャリアサイズ毎と、用いられた
陽イオン性脂質のタイプ11に必要である。用いられた脂質キャリア組成物毎に
、n人発現を最適化するため、DNAは、DNA・脂質キャリアm合体の凝集を
もたらす比を最初に決定するために、6:1から1:10(μgのDNA対nm
olの陽イオン性脂質)の範囲となる、13!数の異なる率で脂質キャリアど共
に混合される。凝集をもたらす比は、in vivoでは用いることができない
。凝集をもたらさない比は、1nviν0での所望の注入遺伝子の発現レベルを
確保するDNA:脂質キャリア比を決定するために、動物モデルにおいて試験さ
れる。例えば、DOTN=I△:DOPE、DDAI3:DOPE、DOTAP
・DOPESDOTAP:コレステロール、L−PE :CEBASDDAB
:コレステロール及びL−PE:DOPE+、:おけ6SUM)i適DNA:脂
質ギ−?す7比は、各々、1:4.1゜3、(全ての比てかなり低い活性)、l
:6、l:l、l:5及び2:1である。
DNA 脂質キャリア1y合体は適当な生理学的溶液中で作製されなければなら
ない。DNA 脂質キャリアm合体は、それ自lDNA−脂質キャリア複合体の
凝集を誘導しない生理溶液(約290ミリ浸透圧モル)に混合される。この溶液
は、水又は通常の生理塩水中に5%のデキス1−ロースを含む。陽イオン性脂質
キャリアの対する細胞表面リセブターは、p1n乳類宿主における注入遺伝子発
現の標的細胞特異性を調節及び提供を共にするために用いられ得る。陽イオン性
脂質キャリア D N A 11合体は、陽イオン分子に対して特異的な結合部
位を含み且つこれを吸収することができる細胞表面リセブターを用いて、伝統的
なりセブター仲介エン1−ザイトンスによって細胞に取り込まれる(図7参照)
。従って、薬剤例えばサイトカイン、成長因子、他の可溶性タンパク質及び特定
の薬物を用いると、選択的にニオ1らの陽イオン結合リセブターをアップ又はダ
ウンレギュレートすることか可能になる。適当な薬剤によるこれらリセプターの
アップ又はダウンレギュレーノ9ンの速度は、特定細胞のin vivoにおけ
るトランスフェクションのレベルの」−げ下げの選IRを可能にする。裸のDN
Aに対する細胞表面リセブターは、11+Ti fL動物宿4−内の遺伝子導入
発現における漂的細胞特異性を、調節及び確保を共にするために用いらねること
がてきる。
ブ→スミトI)NAに複合化された、単及び多重ラメラ脂質ギヤリアのいずれか
であるl) (] ’r l\・!A脂貿−1−ヤリアと、種々の細胞型(例え
ばCV−1サル腎臓細胞、U937ヒト骨髄111球白血病細胞、K 562、
MEL(マウス赤芽球白血病細胞)、:)ノド袖胞\・タロファージ及び肺胞1
1!S!細胞)どの間の最もよく起こる相互作用は、脂質キャリアトjr1及び
吸収によるしのである。この相互作1旧」、リセブター仲介エンド4Jイトソス
のよく研究されている例に共通している。陽イオン性脂質21゛1り了 +)
N A L!会合体1と触するような全ての細胞が、形質膜への該複合体の結合
後に複合1トをjH取する。これらの細胞型の全てか、同一の伝統的リセブター
仲介エンド(ノイトンス的な吸収経路を証明している。
哺乳動物宿主は、全ての動物、特に遺伝子関連疾患又は、遺伝子関連治療を受け
ることか可能な感染疾+1−の症状を有する動物てあり得る。従って、適用対象
は、家畜、&1育!IJl物例えばウシ、ヒツジ、ブタでも、霊長類特にヒトで
も使用される。
IIIIi?L!lll11111宿−1−は妊娠さ41(1、遺伝子関連治療
の意図されたレシピエンI・は、妊娠したメス及び胎児のいずイ1か又は両方と
し得る。 本発明の方法では、in viv。
1・うンスフェタノjンは、lfi療川転用又は発現ベクターを哺乳動物宿主へ
、裸のDNAと脂質キt・リア特に陽イオン性脂質キャリアと複合されたDNA
とのいず11かを尋人することによって得られる。コンストラクトH1持叉はi
f:入選1云子のエピソーム発現のために、宿主細胞ゲノムへ組み込むためにI
J,+141,されIQる。Il+1乳動物宿主への導入はいくつかの経路のい
ずれかによってさ41i!7、これには、静脈(桑試は腹腔注入、気管内的、鞘
内的、腸管外的、動脈内的、の腔内的、筋肉内的、局所的、経皮的、全ての粘膜
表面からの投入、角膜点滴等が含まれる。1h療III発現ベクターのili’
i環体液又は休日若しくは体腔例えば肺、大腸、膣等・\の導入が特に対象とな
る。従って、静脈投与及び気管内投与は、ベクターかこのような投与経路の後に
広く拡散し得るので特に対象となり、また、工了ロノ゛ル投与は休日又は体腔へ
の導入に用いられる。全て生理学的に許容可能なりy: f.IかDNA又は脂
質キャリアの投与のために用いられ得、これには、例えば脱イオン水、生理塩水
、リン酸緩衝液、5%デキス]・ロース水溶液等が含まれ、こイ1らは投1j杆
路に依存する。池の成分がこの配合に含まれ得、例えば緩衝液、安定剤、殺生物
剤等である。これらの成分は、文献において広く例示が認められ、特にユニでの
説明の必要はない。エムN合体の凝集の原因となる全ての希釈剤又はKiTI<
削成分は、避けるへきてあり、こ川こは、高濃度塩類、キレート剤等が含まねる
。
用いら4する裸のDNA又はIX!合体の瓜は、DNA又は複合体が血流へ侵入
した後、11U /7の組織への適当な散布がもたらされるために、及びトラン
スフェクトされた組織における治療的なレベルの発現をもたらすために、十分な
ものとする。
治療レベルの発現は、宿主咄乳類の疾患又は感染を予防、処置又は緩和するため
に1分な量の発現である。更に、用いられる核酸ベクターの量は、in viv
oにおいてに1象の組織での所望のレベルでの注入遺伝子発現をもたらすために
十分なものどしなければならず、例えば21mgの発現プラスミドのみを、マウ
スへ注入すると、多数の組織においてCAT遺伝子の高レベル発現がもたらされ
る。他のDNA配列例えばアデノウィルスVA遺伝子は、投与媒体に含有される
ことができ、ン・1象Jn伝子と共にトランスフェクトされることができる。ア
デノウィルス■Δ逍伝了をコーI・する遺伝子の存在は、これか所望されれば、
プラスミドから転写さ,1またmRNへの翻訳を有意に促進し得る。
組み換え遺伝子の発現のレベル及び組織は、mRNAレベルで及び/又はポリペ
プチド若しくはタンパク質のレベルで測定され得る。遺伝子産物は、組織におけ
る生物活性を測定することによって定量され得る。例えば、酵素活性は、生物学
的アッセイ又は、免疫染色技術例えば該遺伝子産物若しくは発現カセットに存在
するりポーター遺伝子産物を特異的に認識する抗体を用いたブロービング(釣り
上げ)によってトランスフェクトされた細胞中の遺伝子産物を同定することによ
ーって、測定されることかできる。或いは、該遺伝子産物の潜在的治療効果は、
例えは対象DNA配列がGM−CSFをコードする場合には、GM−CSF注入
遺伝子を発現する致死量被爆動物の生き残りにおける遺伝子発現の効果を測定す
ることによって、測定することができる。注入遺伝子産物の有意量の生成は、こ
れらのマウスの生き残りを実質的に延長する。
ポリペプチド/タンパク質の発現又はmRN八自へさえも、宿主における変化し
た生化学的表現A2を確保する場合、新しい表現型の存在又は古い表現型の欠失
はl?i″I+lIiされfqる:例えば宿主細胞のトランフエクションの結果
として、以前に不1分な晴で生成されていた既Cγの所望産物の生成が増進され
得、又は、アンチセンス、リポザイム又はJ(同1111制技術を用いて望まし
くない遺伝子産物の減少又は史なる1111制が起こりi!する:抑制の場合で
は、遺伝子産物の減少が測定され得る。
ζt,′通、治療カセットは、宿主細胞ゲノム・\組み込まれない。必要であれ
ば、治療は、達成さイする結果にl&rrした1旧i’j+=応して、繰り返さ
れることができる。治療か繰り返される場合、II+li乳!llIJ物宿主(
封ti療)こ対する不利な免疫応答又は他の応答かないことを確保するためにモ
ニターされる。
例えは、1.5定の疾患状態を治療することが望まれている臨床環境では、治産
様式の4し物学的効能と臨iy的効能とか、可能であれば共に評価されることが
必要である。1911えは、嚢胞性m111.症の治療では、広汎性上皮性機能
不全があり、これは、気」n.汗腺、腸及び生殖路並びに膵臓の管腔液又は“分
泌物”の電解質及び水分含1kにおIJIる異常としてそれ自身が示される。従
って、遺伝子治療の生物学的体11ヒは、例えは治療1111及び)11互作用
後に、上皮間の電位の差を測定することによって、5・「摘することができる。
評価は、鼻細胞のトランスフェクション後に及び肺細胞のトランスフェクト・J
ン後に実行され得る。呼吸上皮と嚢胞性繊維を横切って1物TL泣の差を測定す
るために用いることができる技術の例には、ノウレス(Knolvles)ら、
(1981)New England General or Medicin
e 305:1489−1495 :mウレ
スら、(1983’) General of Clinical lnvas
ligaLion 71:1410−1417 ;ノウレス轣A
(1983)Science 221+10(i7−1070に記載されている
ものがある。臨床的効能は、注L」される欠陥の治療か疾患の遜り8を変えるこ
とに有効であるかどうかであり、こ41を測定することは更に困難になり得る。
生物学的効能の評価が臨床的効能のための代わりの終点として実行されているが
、最終的なものではない。従って、例えは6力月の肺機能のfft+票となるい
わゆる”肺活量測定“因子のような臨床的な終点をill.l+定することは、
治療レジメンの臨床的効能の指標となり得る。典型的なδ11定には、Illl
iの努力肺活.fi (FVC)及び1秒間の最大努力吸気肺活1(FEV)か
含まねる。嚢胞性繊維症のための遺伝子治療の効能を評価するために実行できる
臨床研究のタイプの1例は、肺疾患及び嚢胞性繊維症の治療のためにアミロライ
)・について使用されているものである;ノウレスら、(199θ) Ner
England General o口1edicine 322:1189−
1194。同様に、当業者は、特定遺伝子治療のプロトコールの牛.物学的及び
臨床的体C1ヒを!lfl+IIiすることができる。
本組成物は、東以上の手順の使用に提供されることができる。キ・シトには通常
、DNAが裸のDNA又は脂質キャリアと複合化されて含まれる。更に、脂質キ
ヤ旧′は、llj (11、されたDNAと複合化させるために、別容器で提供
され得る。直接投与及び脂質キャリアとの複合化のいずれかのためのDNA又は
脂質キャリア/DNへ■合体は、使用前に更に希釈され得るIII縮物として存
在し得、又は使用濃邸て提(!(され得るが、この場合にはバイアルは、1回以
上の投与量を含み得る。
都合l−、医師又は獣医師がシリンジを直接用い得るように、単一投与量がシリ
ンジてIJH!(され得、これは滅菌容器中に含まれている。ここで、該シ1ル
ジは所望の量及び濃度の試薬を有する。従ってキットには、適正な比率の量のD
NA又はDNA/脂質キャリア複合体を含む)Xlnのシリンジが入っている。
該シリンジが+1’.f l& I・vlllのための配合を含む場合、通常、
本方法による使用の際に他の使用試薬を必要としない。
本発明は、多くの疾唐,のin vivo予防、治療及び/又は緩和に使用され
る。遺伝子のin vivo II換は、例えば相同組み換え又は異常な遺伝子
の初期ハックアウト及び次の所望注入遺伝子との置換の技術によって達成される
ことができる。本発明を用いたin vivoて適当な細11&における核酸の
発現による更なる利益は、コード化されたタンパク質が、正しい方法でプロセッ
シングされて転写後の改変(二f・1さAすることである。
1記の例は、説明をn図したしのであり、これに限定されるものではない。
実施例1 1nvivo遺伝子治療のためにプラスミドの調製pR3VCAT
p5’ PRL3 CAT
psis−CAT
1)ZN20(図5参照)
pZN27(図9参照)
pZN46(図10Δ、B参照)
pZN32(図11参照)
pZN51(図13参照)
pZN60、pZN61SpZN62、pZN63(図14A、BSC参照)
1)CIS−CAT
171jlli’TI 2 脂質ギヤリア及び脂質ギヤリアとの複合化したDN
Aの調製脂質ギヤリアの調製
プラスミド調製
脂質キャリアープラスミドの調製
+N複合
W娩(9113pZN27−DDAB:コレステロール脂質キャリア複合体(図
1参照)の静脈(1v)注入後のll+liにおけるCΔT遺伝子の発現の免疫
組織化学による証明
実施例4 pcIs−CATの腹腔投与後の発現実施例5 p5’ PRL3−
CAT:L−PE:CEBA複合体の静脈(iv)注入後のlIl、liにおけ
るCAT遺伝子発現の証明WAailPI6 DOTMA:DOPE−t−ps
is−CATプラスミドの注入は、明らかに団vivoて検出可能なCAT遺伝
子発現をもたらさない。
去Mmf?I 7 D N A・脂質キャリ判y合体と細胞表面リセブターとの
相互作用(同図2A、B参照)
’JJl19 マウス造血系骨髄由来細胞がin vivoでトランスフェクト
されることの証明
実施例1o 正常トナーがら新たに単離したヒトCD4” −ルパ球がトランス
フェクトされることの31「明(144参照)火hb (9+I±± DNAの
陽イオン性リポソーム仲介送達を用いた種々のヒト肺癌細胞味の効率的なトラン
スフェクション(図21参照)四嬶興ニス 陽イオン性脂質ギt・リア=DNA
1合体の静脈注入によるマウスでの0111癌細胞のトランスフェクション(図
8A、B参照)’JJlffill13 pZSN27(7)み又ttpZN2
7:DDAB:コレステロール5UV)1合体の静脈(iv)注入後の、多重組
織における高レベルCAT遺伝子発現の証明
実施例+4cMV−インターロイキン−2遺伝子と複合化した陽イオン性脂質キ
ャリアの静脈注入によるマウスの胛臓及びリンパ節における高レベルのヒトイン
ターロイキン−2の誘導
犬膿興±5 pZN32 陽イオン性脂質キャリア複合体のiv投与によって処
置さイまたマウスにおけるヒ!・CFTR遺伝子の高レベル発現の誘導(図12
E参照)
方施珂±旦 異なるCAT遺伝子含有プラスミドの静脈注入後の肺及び腎臓にお
けるCAT遺伝子発現の証明(図15参照)実施例17 CMV−CAT−’J
ボソーム又1;tcFTR−CAT−リポソーム11合体の各iv圧注入よって
もたらされる広汎性と組織及び細胞型特異性とのCAT遺伝子発現(図16A−
に参照)実施例18 プラスミドのみのi v注入と、脂質キャリアと複合化さ
れたプラスif−人は、gri著なlIL腫瘍効果をしたらすpZN84(図1
7参照)
j=、&I+tli191+ 20 D DΔB、コレステロール(1:I)リ
ポソームに複合化されたpZN84のヤギ・\の静K(iv)注入後のin v
ivoでの延長された高レベルのマウスGM−O9F遺伝子発現(図22.23
参照)愚迦億1シI マウスにおける実験的なウィルス性14i炎の進行におけ
るリポソーム−Gh・l−C3FプラスミドIN!合体の影響ν通例22 中枢
神経系への直接的なりNAのみ又はDNA−陽イオン性リボソー7、;y合体の
注入によってもたらされるマウス脳におけるCAT遺伝子の高レベルの発現(I
N20参照)
来車tp+=> pR3V−CAT:L−PE:CEBA複合体の静脈(iv)
注入後の肺におけるCΔT遺伝子発現の証明客棟興竺ユ pZN20−CAT:
DDAB :DOPE複合体の静脈(iv)注入?檻の多重組織にむけるCA
TIfi伝了−発現の証明咄jL埴細胞のトランスフェクションに用いたプラス
ミドの詳細は以下の通りである。
■梗μs−さlCΔT このブラスミ!・の溝築は、ボルマン(Gorman)
ら、Proc、 Na r l。
Acad、 Sci、 、 USA、 、 (1982)、 79:6777−
6781に記載されている。このpR3VC八Tプラへミドには、3’−R3V
LTRが、CATコーディング配列の上流にプロモータどして並置されている。
LTR転写開始部位とCへT開始コドン(關始部位の1:流の最初のAUG)ど
の距離は約70bpである。
p5’ PRL3 CAT このプラスミドの横築は、サカイら、Genes
and Developmenl (1988)2:1144−1154に記載
されている。
1)SIS”CAT・このプラスミドの横築は、ホアン及びボルマン、Nucl
eicAcids Re5earch (!990’) 18:937−948
に記載されている。
pZN20二のブラスミ!’の構築は、図5に説明されている。このプラスミド
は下記のようにして調製した。pCΔTwt760(スティンスキ(Stins
ki)とロウアー(Roehr)、(1985) J、Virol、、55:4
31−441)をHindlllで処理し、HCMV IEIエンハンザ−及び
プロモーター要素を含むフラグメントを精製した。
ぞの後、単離フラグメンI−を、pSP?2 (プロメガ)のtlindl11
部位へクローン化してpZN9を作製した。エンハンサ−及びプロモーター要素
が図5に示さイ1ているクローンをスクリーン(選抜)した。pZN9の部分的
Hi口d]11消化の後、平滑末端にDNAポリメラーゼIクレノウフラグメン
トを添加した。得られたクローンI)ZN12は、エンハンサ−及びプロモータ
ー要素の5′の1lindl11部位を失っていた。その後pZN12をNeo
I及びHind[l[で処理し、大きいNco l −11indll17ラ
グメントをt^製し、pBCl 2/CMV/IL−2(クーレフ(〔゛(市e
n)、Ce1l (1986> 46:973−982)由来の精製された小さ
いNeo I −Hind111フラグメン1−に連結した(ライゲーション)
。pBcI2/CMV/IL−2はA D l 69 t!tlJI来のHCM
Vプロモーターを含む。得られたクローンをpZN13とした。I)ZN13を
Bam1(lて部分消化し、DNAポリメラーゼIクレノウフラグメントを添t
ut L、得られたクローンをエンハンサ−及びプロモーター要素の5′末端で
Bam旧部1立を失っているクローンをスクリーンした。得られたクローンをp
ZN17と呼んだ。pZN17をHindlll及びBamHIて処理し、if
)ら4またHindllt −Bam)(1大フラグメントを精製し、pSV2
−CAT (ボルマンら、(198201o1ecular Ce1l Bio
logy、2:1044−1051)から得られた情製小Hind111−Ba
mHlフラグメントと連結した。得られたクローンをI)ZN20とした。
HCMV (Towne)の完全制限地図は図6Aに示されている。HCMV
(AD+69)は図6Cに示されている。2つのプロモーターの比較は図6Bに
示されている。Towne抹山米のら由来炊いてAD株由来のプロモータを用い
た場合に、実質的により高い発現が得られる。pZN20はNco 1部位の5
′側にTowneの配列とNeo 1部位の3′側にAD+69の配列とを有す
る複合プロモーターを含む。NCO1部位は、図6Bでアスタリスクによって表
示されている。
pZN20はこの複合HCM Vプロモーターと、その後にCAT遺伝子、SV
40のt−イントロン及びSV40のポリA I−f加部位とを有する。
0ポリl\(1加部位を含む。pZN61はpZN60と同一であるが、イント
ロンさイ]たらのと同一の11抽配列である。
−I)CIS−CAT このプラスミドは、CMVプロモータ及び混成イントロ
ン配列を、ブラスミl”pML、1. CAT、ボルマンら、(1990) D
NA Protein Eng、 Tech、 、 2:3−10中のSV40
プロモータに代えて使用した以外は、ファン(Huallgl、M、 T、F
及びゴルフ:/、 c、 M、、(1990) Nucl、Ac1ds Res
、1B:937−947に記載されているように作製した。
陽イオン性脂質例えはN (1−2−3−ジオレイロキシ)プロピル]−N、N
。
N−トリエヂルアンモニウムクロライド(DOTMA) 、ジメチルジオクタデ
シルアンモニウムプロマイト(DDAB)又は1.2−ジオレオイロキシ−3−
(トリメFルアンモニオ)プロパン(DOTAP)又はリシニルーホスファチジ
ルエタノールアミン(L−PE、)と、第2脂質例えばジオイルホスファチジル
エタノールアミン(DOPE)又はコレステロールとを含む脂質キャリアが下記
のように調製された。
脂質キャリアの調製
11旨貿filえば、DDAB、L−PE、コレステロール−エステル−β−ア
ラニン(CEBA) 、DOTAPと、コレステロール(Chol)とを、クロ
oホルムに溶解した。各脂質の好適なff1(最終脂質ギヤリア配合物における
各脂質の所望のモル比によって規定され、通常1対1モルの陽イオン性脂質対非
陽イオン性脂質であるが、5〜l対1〜5の範囲を採る)を共に混合して、回転
式蒸発器によって乾燥するまで蒸発させた。その後、該脂質フィルムを、水又は
脂質キャリアFijar液(25mMのi−リス−HCl、pH7,4,100
μMのZnC1t、NacIに等張)中5%のデキストロースを付加した後にポ
ルテックス処理によってrlr P濁した。最終脂質濃度20mMの多重ラメラ
小胞(MLV)を作製するためにである。小さい単ラメラ小胞(SUV)の調製
には、その後、この混合物をiS+IM +5)砕Ifj中で15分間、音波粉
砕し、脂質キャリアを使用まで4℃アルゴン下てl’+’、 (Y した。
プラスミド調製。
プラスミドを運ぶE、colif朱1(Blotを37℃でTHにおいて成育さ
せた。ブーラスミド精製方法は、サムブロックらQlolecular Clo
ning、第2版、1989、コールド・スプリング・ハーバ−・ラボラトリ−
・プレス社)によって記述されている”アルhすz8解”及び°゛ポリエチレン
グリコール用いた沈殿によるプラスミドDNAのhff製”の改変手法とする。
この改変はPEGによるDNへの沈殿を古いていることである。最終DNA調製
物は、lomMのTr 1 s −)ICI pH8,+1に溶解した。
脂質キトリアープラスミド
プラスミドを所望の濃度(通常、lAtg/μl)に5%デキストロース水溶液
に別途希釈した。脂質ギrリアしプラスミドど同一の容量に5%デキストロース
本に5111更した。
lt川さイする脂質キャリアの爪は、脂質nmo I対添加ブラスミFμgの比
に基づいて規定さ第1、例えば脂質キャリア:プラスミド=1;lであり、1ナ
ノモルの陽イオン性脂質を1μgのプラスミドDNAと混合した。その後、プラ
スミドと脂’i’j4=ヤリアとを共に混合してDNA 脂質キャリア複合体を
形成した。
没勺吊注入 少なくとし50℃gであり、規則的には陽イオン性脂質キャリアに
11合化されたプラスミドI)NA100μgをマウス当たりに注入した。プラ
スミドのみの注入には、少なくとし500μg及び規則的には2mgのプラスミ
ドDNAをマウス当たりに尾静脈によって注入した。
実施例3
pZN27−t)DAB Pレスチロール脂質キャリア複合体の静脈(口r)注
入後の肺におけるCAT遺伝子発現の免疫組織化学による証明脂質キトリア D
DAB コレステロール=10、脂質キャリア緩衝液中2OmMて保存。
プラスミド: pZN27
DNA 脂質キャリア比: 脂質キャリア:プラスミド=5ruaol陽イオン
性脂質、1μgDNA
見ドへ竪りm.: 5%デキストロース水溶液200μl中100μgプラスミ
ドDNAをマウス当たり尾静1派からivて注入した。
ヱ之冬: IcR, メス、25g0
方法: pZN27−DDAB;コレステロール複合体の注入後48時間で、肺
を取り出し、33%のOCT包埋媒体(ミルス社)で還流し、OCT中で包埋し
てスナップ凍結した。凍結組織は6μmに切り、ガラススライド上へ回収して4
°Cアセ1−ンて10分間固定して、その後0.2%Triton X−100
中に配置y;シて膜を透過性にした。その後、切片を12〜48時間、適当な希
釈率でモノクローナル1にC ATIん体(アリシナ大学のパーカー・アンティ
ン(Parker A口t111)博士からO’<!:Jされた)又はネガティ
ブ対照用アイソタイプ抗体と共にインキュへ−1・した。洗浄後、−次抗体に直
接対するビオチン化抗体(ザイメッド社、S。
リンフランシスコ)を60分間作用させ、その後、ストレブトアビジンーアルカ
リポスファターゼ讃合物(ザイメッド社)を60分間添加した。その後、製造社
の取扱書によって酵素I識に好適な基質色素源を添加した。スライドを検査のた
めに水溶性マウント用媒体へオーバースライドさせた。
持里. 結果は図1に示され、これは肺の拡散染色を証明している。染色は肺胞
璧に局在し、このことは、肺胞管壁細胞と共に、I型及び1■型細胞並びに肺胞
マクロフ7−ノを含めて70%を越える肺胞管壁細胞がDNA脂質キャリア讃合
体の単回iviJ:入によってトランスフェクトされることを示す。更に、有意
な数の細気管支気道管壁細胞が、CATタンパク質に対してポジティブに染色し
、従って、脂質キャリアニDNΔ複合体のiv注入によってin vivoでト
ランスフェクトされる。従って、肺の全参謀の大多数がpZN27−DDAB
:Cho l複合1)、のiX’iJ:人によってトランスフェクiした。
す曇工四CAT遺伝子発現のレベルにおけるip注入されたpCIS−CAT−
陽イオン性脂質キャリア痕合体の量の効果メスICRTウスを、0.01.0.
1若しくはtμmotのDDAB :DOPE脂質キャリアに複合さ4また各7
10.01.0.1.ImgのpcIs−CAT発現ブンスニトを含む596デ
キストロ一ス水溶液1mlで1復腔注入した。マウスを4811’i間後の犠牲
化させ、器官を摘出してハントベルトのホモジナイザを用いて組織を0.25M
の!・リス−HCl vijfi液pH7,8中でホモジナイズした。細胞質抽
出物を作製しタンパク質含量で五牟化して、その後、CATタンパク質のレベル
を測定した。実験は3匹を111とし、結果は了セチル化クロラムフェニコール
の平均dpm+SEMて表す。
/1法:DDABを含む脂質4−ヤリアをDOPEに対してl:1モル比で下記
の、ようにして調製した:クロロホルム溶解DOPEIOμmol とエタノー
ル溶解陽イオン性脂質10μmol とを回転式蒸発器で乾燥状態まで蒸発させ
た。滅菌水1mlを添加して、混合物を音波扮砕博(ラボラトリ−・サプライ社
、ヒックスビル、ニューヨークツ11)中で20分間音波粉砕した。脂質キャリ
アは約100±251111の平均径を有していた。CATアッセイのために細
胞抽出物を作製し、そのタンパク質含量を、クツジーブルーアッセイ(バイオラ
ド社、リッチモンド、カリフォルニア州)によって測定した。肺、肺臓、肝臓及
び心臓抽出物からの1100t1のタンパク質及びリンパ節抽出物からの50M
gのタンパク質を、既述(ボルマン、前出)のように、” C標識化クロラムフ
ェニコールと反応させて、クロマトグラフィーにかけた。dpmの算出のため、
アセチル化物と非アセチル化物とを共にTLCブレー1・から切出し、シンチレ
ーションカウンタで放射物活性を31測した。
結果 in vivoでの潜在的投与量反応性相関を評価するために、1群につ
き3匹の動物に、0. Ol umol 、0. l μn+ol又は1μmo
lのDDAB :DOPE脂71ギャリ了に1ν合さ第1た各’IO,o1mg
、O,1mg又は1mgのpcls−CATブラスミEを注入した。O,Img
及び1mgDNA投与量は共に、アッセイされた全ての器官において高い有意な
レベル(p<0.005)のCへTタンパク質を生成した。各器官におけるCA
T遺伝子発現の最高レベルは1mgのDN八へ句量てらたらさ第1、DNA−脂
質ギャリア量の10倍増加は、リンパ節CATレベルを約2倍増加させ、肝臓て
は3倍増加させた。
脂質キャリア: L−PE:CEBA=l:l、脂質キャリア緩衝液に20mM
て保(t。
ブラスミI’: p5’ PRL3 CA′r (サカキら、(+988) G
enes and Developmenl 2:114−1−1154)DN
A :脂質キャリア比・ 脂質キャリア:プラスミド−1μmoljj%イオン
性脂質: 18gプラスミドDNA
DNA投与HL 5%デギストロース水溶液200μm中200μgのプラスミ
ドDNAをマウス当たり尾静脈から注入した。
−z’yX : Ba l b/c、メス、25g組織摘出手順: 尾静脈注入
後48時間で、マウスを犠牲化させ、全肺臓を1mlの0.25Mのトリス−H
CL pH7,8,5mMのEDT八、80Mg/m1のPMSF中にホモジナ
イズして、得られた抽出物を遠心分離し、その後上清を3サイクルの凍結−溶解
操作にけし、その後20分間65°Cに加熱した。
CATアッセイ手順 100μlの抽出物+lOμlの20mMアセチルCoA
+4μlの”C−クロラムフェニコール(25μCi/ml、55mC4/皿+
ol、アマジャム社)を共に、37℃6時間でインキュベートした。3時間で、
更にlOμlのアセチルCoAを添加した。
結果 この実験は、有意なレベルのCAT活性が処理動物の肺臓抽出物にあった
か、脂質キt・リアのみで注入さ第1た動物から得られた対照肺臓の抽出物には
なかったことを示した。
実施例6
DOTMA : DOPE+pS 第5−CへTプラスミドの注入は1リドらか
に検出可能な団vivoにおけるCAT遺伝子の発現をもたらさない脂質4’
I−リア: DOTMA・DOPE=l : l、596デキストロース水溶液
中プラスミド・ psIs−CAT(ホ7ン、M、T、F、及びC,M、ボルマ
ン、1990、Nucleic Ac1ds Re5earch 18:937
−947)比 陽イオン性脂質、プラスミド−4μmo1:jμg、投与!l:
200μlの596′Fキストロ一ス水溶液中!00μgDNA11織採取及び
加工処理、 マウスを20目及び61]目で犠牲化にして、肺、1lIII臓、
111臓及び心臓を採取した。器官全体を、肝臓以外は0.5mlの、肝臓は2
.0m1の、0.25Mのトリス−HCL pH7,8,5mMのEDT八、2
μg/m1のアプロチニン、1μg/mlのE−64及び0.5μg/mlのロ
イベブチノ(全てのプロテアーゼ阻害剤はベーリンガーマンハイム社から購入)
中にホモジナイズした。抽出物を3サイクルの凍結−溶解操作に付し、その後1
0分間65℃に加熱した。
CΔ1’アッセイ手順: アッセイのための抽出物100μmと0.3μC1(
r)140−クロラムフェニコール及び10μm020mMアセチルC〇八とア
セチル化物5時間か24.5時間かてイン4−ユベートシ、その後、該物質をエ
チルアセテートを用いて抽出し、TLCブレート上て解析した。
結果
処理動物からの抽出物を、対!1r(動物からのものとを比較することによって
測定したどきに、アセチル化りロラムフェニコール種は認められなかった。従っ
て、高レベルのpZN27の発現がもたらされるものと同様の実験上の条件下で
pSIs−CAT発現ベクターの使用は、in vivoでアッセイされた全て
の組織における検出可能な連結CAT遺伝子の如何なる発現も生じない。in
vivoでのpSIS−CATの発現の欠落は、高レベルのin vivo発現
を発揮するI)ZN27ベクターと比較すると、異なるプロモーター−エンハン
サ−要素(SV40)のためプへ異なるイン)・ロン配列のためかであろう。
細胞及び細胞培養:CV−1(アフリカミトリ猿、肝臓)、U937(ヒト、骨
髄性白+1w病)、マウス赤白頭痛(MEL)細胞、及びに562細胞(ヒト、
赤白1111病細胞)をアメリノJン・タイプ・カルチャー・コレクション(ロ
ツクヴイル、メリーランド州)から得た。CV−1及びMEL細胞を、5%ウシ
胎児血清(FBS)添II(1ダルベツコ最少必須培地DME−821中に、3
7°C及び7%CO2て第11持した。クツl−軸胞11 !!呻11胞及びラ
ット肺胞マクロファージを既述のように単離して精製した(デプス(Debs)
ら、Amer、Rev、Re5piratory Disease (1987
) 135ニア31−737 ; I”yブス(Dobbs)、^mer、Re
v、Re5piratory Disease (1986) 13S:141
−145)。II型細胞を5%FBS添加DME−ト116中に、37°C及び
7%CO1て維持した。20目molのDOTMA:DOPE脂質キャリアと2
0MgのpR3V −CA TプラスミドDNAとの複合体を、60mmファル
コンプラスチックディノシュ中で成長している2XIO’細胞に添加して(SU
V及びMLVのいずれか)、その後15分から2時間の時点でのEMのために固
定した。
電子顕微鏡のための固定及び処理
DOTMA脂質キャリアと組織培養中の又は血液若しくは肺胞から新たに単離し
た細胞とを、I96シユークロースを含有する0、1モルのカコジル酸ナトリウ
ム01衝液、pH7,4、中の1 、5 %グルタルアルデヒドに、1時間室温
で固定した。タンニン酸及びウラニルアセテート増加の後、組織をアルコールの
段階シリーズ中で脱水し、エポキシ8121111脂(アーネストF、フラム(
Ernesj F、Fullam)インクン[、ラサム、ニューヨーク化)に包
埋し、ダイアモンドナイフを用いてMT2ミクロト−ムにおいて切片を作製し、
80kVで操作したジョエル100CX透過梨7「子顕徹鏡て試験した。Cl−
1ザル腎臓細胞中の脂質覆合体の取り込みの電1″−顕微鏡写rLは、1117
に示されている。パネル(a)中の矢印は、クラスリノ)戎頂小胞に結合してい
る粒子を示し、パネル(b)中の矢印は、エンドソー1.中に取り込ま4Riイ
1−シている粒子の場所を示している。
プラスミドDNAに1!合した単−又は多重ラメラ脂質キャリアのDOTMA脂
+tlキトリアと神々の細胞型(CV−1サル腎臓細胞、U937ヒト骨髄単球
白血病細胞、l<562、MEL赤芽球白血病細胞、ラット肺胞マクロファージ
及びII堅11+li IIQ細胞)との高頻度11万作用は、脂質ギヤ1フ1
4着と典型的な被覆小胞経路におけるインターナライセーンヨンのしのである(
図7a−f)。この相互作用は、すしブター仲介エンド→Jイトンスのよく研究
された例に共通しているものである。陽イオンt[脂?7キヤリア・D N A
IX[合物と接触するように見える全ての細1厄は、形?l7II+2への結
合後に36131合物を取り込む。これらの全ての細胞型(げっ歯類、→Jル及
びヒト細胞+1+*)は、同一のインターナライゼーションの伝統的なりU7f
ター仲介エンI・サイトンス経路を証明する。DNA−陽イオン性リポソーム)
M合1(・は、一般に、非ヒト及び同様の系統にある特定のげっ歯類細胞と同じ
位又はそイ1以上、に、ヒト細胞によって取り込まれる。
メスICR71″ノス(こ、1μmolのDDAB:DOPE (1: 1モル
、5tJV)脂質;トヤリアに複合化されたpZN27ブラスミド1m(Hを含
む5%デキストロース水溶液1mlを1p注入した。マウスを48時間後に犠牲
死させ、肺臓及びリンパ節を摘出し、血清含有培i液中でホモジナイズすること
によって単細胞懸濁1(liにした。その後、細胞をFITC結合抗Thy−1
,2抗体(J、ベック博士、→J’/T7ランシスコ退役軍人局医7Lンターか
ら入手)と共にインキュベートしてF A CSて゛ノート(選択分離)した。
Thy−1,29Tリンパ球分画を顕微鏡スライド−1,にサイトスパンして固
定し、0.25%のトライトンX−100を用いて細胞を透過性にした後に内在
化CATタンパク質の存在について釣り上げた。
細胞を抗C△′Fモノクローナル抗体(P、アンティン(Antin)博士、ア
リシナ大’7からの噌!−j)と共に、20°Cてインキュベートして、その後
、テキサスレッド結合A・ギ1にマウスIgGて1時間、20°Cで染色した。
図2Aは、位相差ila微鏡による1゛リンパのt見野を示し、2Bは、蛍光顕
微鏡による同一視野が示されている。これらの結果は、7096以上のThy−
1,20Tリンパ球が、pZN27 +DDAB:DOPE複合体の1回のip
注入によって、in vivoでトランス77J、り1・される(赤い蛍光によ
って示されるように)ことを証明している。未処理マウスからのTh)=−1,
2°リンパ球は、図2Dに示されているように免疫蛍光染色を示さない、同一視
野の位相差顕微鏡写真は2Cに示されている。
メス1cR7ウスに、1μmolのDDAB:DOPE SUV脂質キャリアに
N倉出されたpZN27ブラスミド1mgを含む5%デキストロース水溶液1m
lをipで注入した。マウスを48時間後に犠牲死させ、それから、RPMI−
1640培地で大腿腔を洗い流すことによって骨髄由来造血細胞を得て、その後
、小塊をホモジナイズして単細胞懸濁液を得た。その後、骨髄細胞をガラススラ
イ1’−Lに向けて遠心し、実施例8で記述したように蛍光染色した。この実験
では、約2096のマウス骨髄造血細lli!1(形懇に基づいた初期の骨髄芽
球及び赤芽球前駆体細胞である細胞を含む)が、pZN27 :DDAB:DO
PE複合体の1回の1p投与によって、in vivoでトランスフェクトされ
たことを証明した。
実施例1O
正常トナーから新たに単離されたヒトCD4″″T細胞がin VitrOでト
ランスフェクトされることの証明ハフィコ−1・調製物を、密度勾配遠心分離に
よって正常ヒトドナーから新たに1.11離した。その後、細胞をtAxcD3
(ベクトンーディッキンソン社、マウンテンデユー、カリフォルニア州)モノク
ローナル抗体を用いてパニングしてCD3”1゛リンパIl1画を単離した。そ
の後、これらの細胞を下記のプロトコールを用いてl・ランスフエクトした。
1111ぢ、l0XIO’の細胞を10100nのディツシュ上にiliき、ぞ
の後、50%molのDDAB +DOPE (1: 1)SUV脂質キャリア
に+U合化さイまた25μgのpZN27を48時間添加した。対照群の細胞は
、トランスフエフ1−されなかった。その後、この細胞を、FITC結合モノク
ローナルl1LCD4抗体(ベクトンーディッキンソン社)とインキュベ−1−
t、てFAC3により゛ノートシた。NlらイまたCD4°Tリンパ球を、顕微
鏡スライド上にサイ:・スパンして固定し、0.25%のトライトンX−100
を用いて細胞を透過性化した後、細胞内CATタンパク質の存在について釣り上
げた。細胞を、抗CATモノクローナル抗体で1時間20°Cでインキュベート
して、テキサスレッド結合ヤギ1fLマウス1gGを用いて1時間20°Cて染
色した。
机拳、−1巳
結果は[44に示されており、これは、少なくとも70%の新たに単離されたヒ
トCD4” T123球が、l14Bて細胞の赤い蛍光によって示されるように
、培養系てpZN27 :DDAB :DOPE複合体に晒された後トランスフ
ェクトさイまたことを証明している。対照群の未処理細胞は蛍光を示さなかった
。これらの結果は、この手段が、ΔIDs及び癌を含む疾患の治療を劇的に改良
し得ることを・i−唆している。
1記の結果か示すように、高レベルの注入遺伝子発現が、全身性(iv又はip
)の11ニ入遺伝子投与後に、心臓、腎臓、リンパ節、骨髄細胞、肝臓、肺及び
肝臓において達成された。成人への全身性(iv又はip)注入遺伝子投与後の
独立した心臓、腎臓、リンパ節又は骨髄細胞のトランスフェクションは、以前に
は達成さ11ていljい。DNAの全身性投与によるT123球、肺気道若しく
は肺胞細11江望、冠状内皮管壁細胞及び冠状筋肉細胞、並びに、骨髄造血系前
駆体細胞の111\″1(0てのトランスフェクションは、以611に示されて
いない。特に、50%を越える′「リンパ球、1111i気道」−皮、肺胞及び
m[管内皮細胞型、冠状内皮管壁細胞及び骨髄造血前駆体細胞(約70%の腎細
胞を含む)は、CAT発現プラスミド−陽イオン性脂質キャリア複合体の1回の
ip若しくはil)注入の後に、in viv。
てトランスフェクトされる。全ての単−組織中に存在する高パーセントの全細胞
のトランスフェクションは、以前には報告されていなかった。
実施例11
DNAの陽イオン性リポソーム仲介送達を用いた種々のヒト肺癌細胞株の効率的
なトランスフェクション方法。
細胞培i: NCl−H69、NCl−H82及びNCl−H520細胞を用い
た。H69及びH520細胞を、1096のウシ胎児血清(FBS)含有RPM
I−1640中で成育させ、H82細胞を、lO%FBS含有のダルベツコ最小
必須)1゛τIll!(DME)−H21中で成育させた。
リボリーム調製: リボ′ノームは下記のようにして調製した。即ち、クロロホ
ルl、(にはエタノール(DDTM八))に懸濁された総量4μmolの脂質を
、回転式エバポレータで乾燥状態まて蒸発させた。50mMのトリス、0.5m
MのEDTA、50mMのNaC1,100μMのZnC1t11i液1mlを
20+n+nolの脂質毎に添加し、混合物を音波処理槽(ラボラトリ−・サプ
ライ社、ヒ・ツクスピル、ニューヨーク化)中で20分間音波処理した。得られ
たりボッ−1、は、約1 100±25nmの平均直径である。下記のリポソー
ム調製物を用いた。即ち、r+’r’12 D OT M A、2〜1モル比(
7)DOTMA : :1 レステo−/I/、精製L−PE又は6〜4モル比
のL−PE:CEBΔてあった。
細胞性トランスフェクション: 細胞のトランスフェクションのために、4ml
の熊+IIl清培地中の2刈o1の細胞を100mmのプラスチックディツシュ
(ファルコン社、十ノクスナード、カリフォルニア州)に置いた。プラスミドD
NA−リポソ−ム調製物を、まず、1)DNAに、その後、2)リポソームに添
加して、ゆっくりと混合することによって調製した。その後、該混合物を1ml
の無血清培地に懸濁して、細胞へ添加した。4時間後に、細胞を2回洗浄し、1
0m1の血清含h ’A地に再懸濁し、続いて44時間後に採取した。採取の直
前に、細胞を2回洗浄し、その後、このプレートをラバーポリスマンで掻き取っ
た。細胞を1000 ×gで5分間遠・シ1分離して、O,135m1の0.2
5Mのトリス緩衝液、p)(7,5,5mmのEDTAを各沈殿物に添加した。
細胞を3回、凍結溶解して、65°Cて10分間加熱し、12500Xgで10
分間回転させた。上清をタンパク質についてγノセイし、試料出たり20Mgの
上清タンパク質を用いて、実施例4て記述したようにCΔT活性を測定した。
結果 結果は、2つの異なるヒト小細胞肺癌細胞(H69及びH82)並びに偏
11ε」二皮細胞肺癌抹(H520)の高レベルのトランスフェクションに対す
る陽イオン性すボ′ノームの仲介能を証明している。3つの株の全ては、3つの
異なる陽イオン性リポソーム配合物に対して複合化した場合に、R3V−CへT
によってかなり効率的にトランスフェクトされたく図21)。これらヒト細胞株
は、比較条件下でI・ランスフェクトされたげっ歯類のH瘍細胞株と同等又はそ
れよりも効率的にl・ランスフエクトされた。
実施例12
陽イオン性脂質キャリア:DNA1合体の静脈注入によるマウスにおける肺癌細
胞のトランスフェクションマウス: C57/black 6、メス、25M癌
B16、肺に対してかなり転移性であるマウスメラノーマ株である。該細胞(
1、を、596ウシ胎児唾清を添加したPRMI 1640中で成育させた。
脂質キャリア: DOT八Pへコレステロール=l、!、5%デキストロース水
I合11k[i l OmM
プラスミl”: pZN20
比 陽イオン性脂質:DNA=6nmol: 1μg、200μ+の5%デキス
トロース水溶液中に100μgを、マウス毎に尾静脈から注入した。
マウス・\の癌細胞株のt&fl及びCΔT発現プラスミド−陽イオン性脂質キ
ャリア816細胞をトリプシン処理してプレートから剥がし、マウス当たり50
00()細胞を尾静脈へ静脈rt人で各マウスに接種した。接種後2週間で、陽
イオン性脂質キャリアーDNA複合体を尾静脈から注入した。肺を注入後48時
間で採取してトライアイス−エタノール槽中の凍らせた33%のOCTで浸潤さ
せ、凍結り川にして、細胞内CATタンパク質を検出するために免疫組織化学的
解析のために処理した。
免疫IJI#&学的解析学的解析
9官順取り出し、適当に整えて、OCT中に包埋し、スナップ凍結した。凍結組
織を6μmで切片にして、ガラススライド上に集めて4°Cアセトン中で10分
間固定して、その後、0.2961−ライドンX−100に置いて透過性化した
。その後、切片を12−48時間、モノクローナル抗CATI7L体と又はアイ
ソタイプ陰性え1照1に休ど共に、適当な希釈率でインキュベートした。洗浄後
、−次抗体にχ1するヒオチン化IA、体(ザイメッド社、S、サンフランシス
コ)を最低60分間UIIL、ストレプトアビジン−ペルオキシダーゼ複合体(
ザイメツド社)を60分間+111えて、その後、用いた酵素標識に適当な基質
−色素源を適用した。その後、スーライ1−を希釈ヘマトキンリン中で対応染色
して、又は未染色のままで、検査のために水溶性マウント媒体中てhバーガラス
を載せた。
結果・
免疫組織化学的解析は図8に示されており、これはB−16メラノーマ肺腫瘍(
8A、矢印で表示)と管内腫瘍塞栓(8B1矢印で表示)とは、DNA−脂質キ
ャリア複合体のiv注入後に効率的にトランスフェクトされることを証明してい
る。thli 11M瘍と管内l11瘍塞栓とは共に強く染色されており、in
vivoで効率よい1=IYt性I・ランスフエクンヨンを示している。腫瘍
発生マウスは、DNA−脂質キャリア複合体の注入を受けてないが、肺又は全て
の肺@瘍細胞にCAT活性が示さA1ていない(8C)。クローン化した遺伝子
の全身性投与による哺乳宿主内に(r−(JEする腫瘍のトランスフェクト能は
、以前には証明されていなかった。
実施例13
pZSN27のみ又はpZN27 :DDAB:コレステロールSUV複合体の
静K (i X・)注入後の、多重組織における高レベルCへT遺伝子発現の証
明脂lriキ1リア: DDAB:コレステロール=1 : l、5%デキスト
ロース水溶液中IGmN・電で保存。596デギストロースを乾燥脂質形態に添
加後、SUVを20分間7’r波処理漕中て音波処理して調製した。
ブーシスミ18・ pZN27
I)N八 脂質キャリア比 陽イオンl!l Ili貿、プラスミドDNA=
5μmol : I ttl)ZN27のみ IIAJ IIのマウスは、尾静
脈注入により5%デキストロース水lFi ifシ200μl中のpZN27を
、500μg、1mg12mg又は50071g。
+11!1間後に2回[Iの500μg投!E5酊で受けた。
脂質キャリアに複合化したpZN27: 200μmの5%デキストロース水l
s、(k中の500μmolのT))t)へB;コレステロールSUV脂質キャ
リアに複合化された100μgのブラスミl?’l)N八を、マウス当たり尾静
脈により注入した。
マ・リス l CR、メス、25g0
J、1Tol抽lj方法 32Fj官を0.3mlの0.25M)リス−HCL
pH7,8,5mNI EDTA中にホモ′)j−イズして、得られた抽出物
を遠心分離し、その後、Jニー ii’+を3回、凍結−溶角¥操作にか(l、
その後、65°Cで20分間加熱した。
CATTノセイ方法 各11v&抽出物のタンパク質濃度を、クマジーブルー」
1体り〉バク賀アッセイ(パイ−4・→1・;L、リッヂモンド)を用いて定量
し、各組織抽出物からの等σの総クンバク質を、37°C13時間、10711
の20rnMアセfルCo 、A +−l 2 μlの14(:−クロラノ、)
1ニコール(25μCi/ml、55mC1/曲nol、アマノド)、>、+1
)と」(に、CへTアッセイに添加した。
4117里
がζりのし\ルのCへi” ill伝了−発現が、1)ZN27のみ、又はDD
AB、コレスy−(」−ル脂1シトヤリアに+′S1合化されたpZN27の注
入後に、アッセイされた1’、i −:Iの”!l /、jる組織(肺、心臓、
肝臓、腎臓、神職及びリンパ節)の各々で示された。J’l!の発現プラス]・
の全身性成り後に、in vivoでの多重組織における注入遺伝子の発現は以
前に証明されていなかった。
実施例14
CM v−インターロイキン−2遺伝子と複合化した陽イオン性脂質キャリアの
静脈注入によるマウスのl1ff、li!及びリンパ節での高レベルのヒトイン
ターロイキン−2の誘導マウス: C57/Black 6、メス、25M癌
1”3113、肺に対してかなり転移性であるマウスメラノーマ株である。該細
胞11を、596ウシ胎児血清を添加したPRMI 1640中で成育させた。
脂質キャリア DDAB、コレステロール−!:1.5%デキストロース水溶、
I!l!中10mMて保存。
ブラスミ1〜 pZN46(ヒトインターロイキン−2をコード化する配列に融
合さ4またH CM Vプロモータエンハンサ−)比 陽イオン性脂質・DNA
=注入当たりに投!・jされた200μm05%デキストロース水溶液中、5μ
mol : l μgDNA腫瘍細11:メ11、のマウス・\の接神とヒi・
インターロイキン−2発現プラスミドー陽イオン性脂質キャリア複合体の投与
BI6細胞をトリプシン処理してプレートから剥がし、5XIO’細胞を尾静脈
・\静0鉛1[人によってδ〜マウスに接神した。腫瘍細胞注入後20目に開始
して、陽イオン性脂質キャリアーDNA複合体を過に2回で合計2週間、尾静脈
から注入(7た。動物を腫瘍細胞11人の2週間後に犠牲化させ、神職及びリン
パ節を摘出し、組織粉砕器を用いて単細胞懸濁液にして、その後、37°Cの培
II器中で100m1ηのプラスヂノタディソソユに[)Ml−1640,10
%ウシ胎児血11i中で24R1i間培養した。24時+111後(二、1清を
回収して、土、清中のヒトインターロイキン−2の濃度をヒトIL−2ELIS
Δを用いて測定した。
X11.宋
pZN46−DDAB コレステロール脂質キャリア複合体を注入したマウスか
らの貯線細胞せ濁液中には、n11当たり+oopgのヒトIL−2/mlが、
リンパ節細胞懸濁液には” pg/mlのIL−2が存在していた。ヒトIL−
2は、B−10メラノーマ細胞の同一の注入を受けたが、pZN46−DDAB
コしスヂロール脂貿4−ヤリア1ν合体の注入を受けなかったマウス由来の神職
細胞又はリンパ節細胞懸濁液には検出されなかった。従って、HCMV発現プラ
スミドにおけるCΔT逍伝子コート領域に対するヒ1−IL−2遺伝子コード領
域の置換は、マウスにおける10〜翳oてのIL−2遺伝子の高レベルでの発現
と産生W、l!ヒトIL−2タンパク質の大皿の生成どをもたらした。
実施例15
pZN32・陽イオン性脂質キャリア複合体のi v没!jによって処置された
マウスにおけるヒl−CF T R遺伝子の高レベル発現の誘導子ごL7.:
ICRメス、25g
脂貿脂質キャリア比DDAB コレステロール=I:I SUV、5%デキスト
ロース水溶液中10mM0
プラスE l”: pZN32 (Ll・CFTR=1−ド配列に融合されたH
cMVプロモータエンハンサ−)
焦 陽イオン11脂’II:DN八へ 5nmol : 1 μgプラスミドD
NA投!う量 口・尾静脈注入当たり投与された200μlの5%デキストロー
ス水溶液中、総量100μgのブラスミl’DNA方法 it人後48時間で、
マウスを犠牲孔させ、肺を摘出して整え、OCTに包埋して、スナップ凍結した
。凍結組織を6μmの切片にして、ガラススライド1に集め、4%アセトン中で
10分間固定した。その後、CFTRの免疫局在をアフィニティ1^製ウサギモ
ノクローナル抗CFTR抗体、α−1468、コーン(Coh11’lら、(1
991’l Bioche+++、Biopbs、Res、Comm、 181
:36−43)を用いて行った。この方法は、f記の変更を有するが、マリン(
Alarino)ら、(1991) J、 CI in、 Invest、 8
8ニア12に記載さイ1ているらのと同一てあった。洗浄後、ウザギボリクロー
ナル抗体に対するヒオチン化抗体(サイメット)を、60分間添1+n L、そ
の後、ストレプトアヒノンホスファターゼ+n合体(ザイメッド)を60分間添
ハロして、その後、基質−色素源を添加した。それから、スライドに、検査のた
めに水溶性マウント媒体中でhバーガラスを載せた。
結果。
pZN32−DDAB、コレステロール(1: I)リポソーム複合体について
1v注入した後48時間のマウス肺と未処理対照群の肺との凍結切片の顕微鏡写
真(違う倍率の視野)を図12A−Eに示す。ポリクローナル抗CFTR抗体、
αLl(i8による強い染色によって示されるように、圧倒的多数の気道が、ヒ
トCFTI;! iii 1i子によってトランスフェクトのこと。視覚的検査
により、トランスフェクトされた気道中の本質的に全ての細胞か陽性に染まり、
これは、気道細胞の圧倒的多数が、処理されたDDAB :コしステロール(1
: I)リポソームに覆合化されたpZN32の1回の投与で、in viv
oてヒlーCFTR遺伝子により!ーランスフェクトされ、対照動物は組織学的
に区別てきないことを証明している。ヒトCFTR遺伝子の顕著な発現は、DD
AB−コレステロール(1 : l)リポソームに複合化されたpZN32の1
回のi v投与後生なくとも60日で、マウス肺において、少な(とも50%の
全ての気道及び、少なくとも50%の全ての気道管壁細胞(視覚的検査)に存在
する。
対照動物からのマウス肺の凍結切片(1 2B及び12D)は、CFTRについ
てに1】同なる検出可能な染色も示さず、これは、12A,12C及び!2Hに
示されているCFTR発現全てが、ヒトCFTR遺伝子による肺細胞のトランス
フェクト(ンのためであることを証明している。
上記の結果に示されるように、亀回のiv投与の発現コンストラクトは、対象と
なる遺伝子を含むと共に、陽イオン性リポソームに複合化されたものであり、こ
4]は、Il+liの誘導気道に沿った細胞の殆どをトランスフェクトし、該遺
伝子産物は、少なくとも60日間肺に存在し、この発現は、気道細胞に特異的の
ようであり、暴露後に損傷の組織的な証拠は認められない。これは、リポソーム
が十分に寛容化さイ1て、非免疫原性であるので重要である。更に、複合化され
たpZN32・DDAB−コレステロール(III)の静脈注入で処理されたマ
ウスの外見、挙動及びJf命は、正常のよってあり、未処理の正常対照マウスと
何ら区別することかできない。これらの動物からの広範囲の組織の外見、挙動、
寿命及び詳細な組織学的解析の解析により証明されるように、この毒性の欠如は
、pZN32−D D A B コレステロール複合体のin vivo送達に
よりもたられる毒性の欠如を2、+1明している。史に、DN八へリボ′ノーム
I夏合体の反復iv投与の影響は、効果的11つJ14 ifi性である。i
v注入による陽イオン性リポソーム仲介DNA送達は、団\・1N・0て高レベ
ルてIIIII特異性注入遺伝子発現をもたらす。
実施例16
異なるCAT遺伝子含有プラスミドの静脈注入後の肺及び肝臓におけるCΔT遺
伝子発現の証明脂質−日・リア DDAB:コレステロール=l:15%デキス
トロース水溶11に中5rnMて1v仔。
ブうスミ1−・ プラスミドは以下に示す。
DNA−脂質キャリア比; 陽イオン性脂質ニブラスミドDNA=lnmol
: 1μmンut雇 iv尾静WXd−人により静脈注入された200μm容l
中、100μm方法 動物を注入後24時間で犠牲孔させた。組織抽出方法及び
CATア・ソセイは、CATアソ七イを3時間37°Cてインキュベートして,
2.0mMのバラ第4−ソン(ライ(Lai)ら、(1988)Carcino
genesis 9:I295−1302)を肝臓試料に添IJI比だ以外は、
実施例4て記述したようにした。結果を図15に示す。レーン1−12は肺試1
1てあり、レーン+3−24は肝臓試料である。レーン1,2、13、I 41
ipZN5 1 ; レ−:/3、4、15、1 6はpZN60 ; レーン
5、6、17、18はpZN61;レーン7、8、19、20はpZN62;レ
ーン9、1(]、21、22はpZN63:レーンII,+2、23、24はp
ZN27である。
41+1里。
pZN51はインI・ロンを含まないものであり、これはコード配列の3°又は
5°側のいずれかのイントロンを含むプラスミドと同様に又はそれ以上に発現す
る。
各iv注入によってもたらされる
広汎性と組織及び細胞型特異性とのCAT遺伝子発現マウス: IcR メス、
Q5g
リボ′ノーム. DDAB・コレステロール=I:l SUV,5%デキストロ
ース水溶,fk中10mM。
!乏7E)し l)pZN27又は、2)pBE3.8CAT (構築は、チュ
ウ(Chou)ら、(1991) J.Biol.Chem. 266:244
71−24476を参照のこと)実験条件・ 111につき3匹のマウスに、(
a)未処理、又は(b)CAT遺伝子に融合されたヒl− C F T R遺伝
子の5°上流側領域の3.8kb配列100μgに複合化されたDDAB :コ
レステロールリポソームの1回のiv尾静脈注入、又は(c)pZN27を与え
た。マウスを24時間後に犠牲孔させ、実施例4で記述したように、肺、肝臓、
胛臓、リンパ節、腎臓及び心臓においてCAT活性をアッセイした。各群のマウ
ス各々のからの肺切片の免疫組織化学的解析を、実施例3て記述したように実施
した。
結果
こイ1らのマウスからの凍結肺切片の免疫組織化学染色は、CMV−CATリポ
ソーム1夏合体のiy注入が高レベルの赤い染色をもたらすことを示し、これは
、肺内部の内皮、肺胞及び気道細胞におけるCAT遺伝子発現を示している(1
6八)。これに対して、CFTR−CAT−リポソーム複合体は、気道上皮細胞
に主として局在化したCATil伝子発現金子発現した(18B)。これは、i
ns目Uハイブリダイセーンコン研究によって検出されたように(トレザイズ(
Trezise)どブノヂワルl”(Bucl+waod)、(1991)Na
ture 353:434−437)、ラット肺における内抱ニノミrr、([
すルコトヲ示し−cいる(図+ 6C)、 図10DI;L、CMV−CAT処
理マウスからの肺胞の高倍率の顕微鏡写真であり、これは肺胞細胞と肺内皮細胞
との両方で高レベルのCAT遺伝子発現を示している。CFTR−CΔT処理マ
ウスからのHφ鞄の高倍率の顕微鏡写真(図16E)は、肺胞でも内皮細胞でも
yn ’;yなCへT遺伝子発現が認められないことを示し、これは、CFTR
プロモータか注入遺伝子発現の標的を気道上皮細胞にしていることを示している
。これは、iv?1人後に、出孔(’Lと用いられた調節要素に依存した細胞型
特異的様式とのいずイ1かで、マウス師内部において注入遺伝子を発現すること
ができることの、最初の証明である。
の写真は、図16(F−K)に示されている。従って、CMVプロモータは広範
囲の組織における連結遺伝子の発現を誘導し、一方、ヒトCFTR遺伝子の5゜
に1h向する。
1v注入に注目したトランスフェクションの比較DNA・脂’17キヤリア比・
リポソームを用いないでプラスミドDNAのみを注入した。
見違、へηノΣ匹、5%デキストロース水溶i1に200μm中1mgのプラス
ミドDNAを、マウス当たり尾静脈から4時間にわたって2回注入した。マウス
を24時間後に犠牲化させ、17の異なる組織をCへT遺伝子活性についてアッ
セイした。
三λ各: IcR,メス、25 g
!倶帽卯邑方込 各器官を0.3mlの0.25M1−リス−t(CL pH7
,8,5mM EDI−A中にホモジナイズして、1qられた抽出物を遠心分離
し、その後、1゛清を3回、凍結−溶解操作にかけ、その後、65°Cで20分
間加熱した。
CATアッセイ方法、 各組織抽出物のタンパク質濃度を、ニンヒドリン主体タ
ンパク質アッセイ(バイオ・ラド社、リッチモンド)を用いて定量し、各組織抽
出物からの左上の総タンパク質を、37℃13時間、IOμlの20mMアセチ
ルCoA+12μlの1″C−クロラムフェニコール(25μCi/m+、55
mCi /n+t++ol、了マシャム社)と共に、CATアッセイに添加した
。 。
位黒 この実験のオートラジオグラフは、19八に示されている。対照レベル(
レーンl)と比較して、pZN27のみの【V注入は、下記の組織において、か
なり高レベルのCAT遺伝子発現をもたらした:肺、胸腺、食道、心臓、肝臓、
+111’臓、胃、小腸、盲腸、卵巣、膣、骨格筋、膵臓及びリンパ節。従って
、pZN27発現プラスミドのみのi v注入は、体内のかなり多種多様な組織
を効率的にトランスフェクト
リポソーム: DDAB:コレステロール=ll、5%デキストロース水溶液中
10mMで保存
DNA。脂質キャリア比: リポソーム:プラスミド、5nmol : Iμg
DNA投与量.5%デキストロース水溶液200μl中100μgのプラスミド
DNAを、マウス当たり尾静脈から注入した。マウスを24時間後に犠牲化させ
、17の異なる組織をCAT遺伝子活性についてアッセイした。
ヱ之.R: ICR、メス、25g
できる。
顕著な抗腫瘍効果をもたらす
ヱ’yy,: C57/black 6、メス、25g旌:BI6、肺に対して
かなり転移性であるマウスメラノーマ株である。
該細11fi11、を、596ウシ胎児血t’Rを添加したPRMI 1640
中で成育させIこ。
〃ボッ−ノー: DDAB:コレステロール−1:l、5%デキストロース水+
Fri(kl l O mMて保ff025000のB−16細胞を尾静脈がら
iv注入しプラスミド pZN84(図17に示されるように、マウスC;Mー
CSFコード配列に融合されたHCMVプロモータエンハンサ−)世: 陽イオ
ン性脂質:DNA=5nmol:Iμgo 5%デキストロース水溶i&200
μl中、合計100μgのプラスミドDNAを注入毎に投与した。
実験戦略: 1群につき8匹のマウスは、2.5XIO’のB−16ミラノーマ
細胞のi v尾静脈注入を1回受けた。グループlは未処理であり、グループ2
はDDAB:コレステロールリポソームにI!合化されたpZN84100μg
を週2回受け、実験は腫瘍細胞注入の40前に始めて、腫瘍注入後2週間まで続
けた。
全てのマウスを腫瘍注入i&3週間で犠牲化させ、表面肺腫瘍節は黒色であり、
解バ11顕微鏡を用いて顕微鏡上てカウントした。
結果 対照マウスはlbli当たり64.5±+ 9. 7 (S. E.M.
)の小節を有していた。これに対して、GM−CSF−リポソーム処理動物は、
肺当たり11.9±3。
6(ステニープントのt試験によるff’l’111iで対照群に対してp<o
.ol)の腫瘍小節を打していた。従って、サイトカイン遺伝子のiv注入は、
かなり顕著な抗腫瘍効果をもたらした。これは、遺伝子のiv注入が抗腫瘍活性
をin vivoでもたらす二とができることの最初の証明である。
動1勿 ヤギ メス、110ボンド
プラスミド: pZN84
リポソーム+ DDAB:コレステロール−1:I,5%デキストロース水溶液
中10mMで保存
DNA 脂質キャリア比 リボノーム.プラスミドー5:lDNA投与量. 5
%デギストロース水溶液5ml中1.0mgのプラスミドDNAを、ヤギ当たり
頚静脈からt主人した。
血液採取 血液をpZN84リポソーム複合体の注入の直前と、注入後12、2
・1.4B、72.168及び840時間で抜き出した。
ごアワGM−C,SF EL I SAアッセイ手順; マウスGM−CSFを
、エン(・しくEndogen ’)から入手した市販マウスGM−C3F E
LISAキットを用いて、こ41らの+[U清拭ト1中て測定した。ELIS八
によるヤギとマウスのC;M−C3F間に相互反応はない。
とらン]人後168時間、高く継続された循環レベルのマウスGM−CSFタン
パたらすことがてきる。
内因性サイトカインは、ウィルス感染に対する宿主応答に包含されると考えら4
]ている。従って、単一のサイトカインGM−C3Fの増大された発現が、ウィ
ルス性n111炎の時間的進行に影響するかを測定することは興味があるところ
である。
センダイウィルス試行に対する宿主応答において、マウスGM−C3Fプラスミ
ト−リボノーム複合体の2つの異なる経路を経た送達の影響を試験しtこ。プラ
スミド−リポ°) −1,複合体を、マウスのおる群にはivで、次の群には鼻
腔内(in)で送達した。投与量、送達時間、ウィルス試行投与量及び終了点は
、両群共に同一する。プラスミド−リポソーム複合体の投与量は、100μg/
マウス/(文月とする。両方の方法の投与は、下記のスケジュールで行う。
iv経路 3B日 0日11 0日目
3.7.10日0
l夏1経路 3日日 θ日目 08目
3.7、lO日O
PL”−プラスミド−リポソーム
各実験肝は、下記のように構成されている:マウスGM−C3Fプラスミドーリ
ポソーム士ウィルス]3匹C八Tプラスミド−リポソーム士つィルス:3匹未処
理士ウィルス:3匹
これは、各時点、当たり9匹のマウス(各実験につき合計27匹、全部で54匹
のマウス)となった。全ての動物実験は、適当な無痛法の使用を含むNIH及び
AAA 1.ACガイドラインに従って実施される。
ウィルス試行は、センダイウィルス株771076による鼻腔的投与であり、二
の菌11ζは、マウスにおいて病原性であることが知られて(%る。終了点で1
よ、下記のことが含まれる(これらは、センダイ肺炎の終了点として有用である
と示さイ1ている)。
1、肺重量対体重及び脳重量
2、1Illi組織病理
3 ウィルス回収量
4、センダイ特異的抗体反応
5、肺GM−C3F
6、肺TNF
実施例22
す1イソー7−+: DD八へ :DOPE (1: l)各マウスの右脳室へ
定トγ的に注入した。
ブうスミト リボソーl、= 1 + 3 (1mgDNA : 3μmol
DOTMA)ブ→スミI・、リポソーム=l : 4 (1mgDNA: 4
μmol DOTMA)ブ→スミト、リボ′ノームl: G (1mgDN八:
6へμmol DOTMA)マウスを注入後48時間でIFL牲死させた。脳
を取り出し、左と右の脳室に分けた。各11i;室を、250μ+の0.25M
+−リスp)!?、8.5mM EDTΔ中に4−モノナイズして、その後、凍
結−溶解操作を3回繰り返し、10分間65°Cにfl しlこ。
CA Tアッセイに用いた抽出物の■をタンパク質レベルで標準化した。0.3
Iη1の14C−クロラムフェニコールを各アッセイに用いた。アッセイを37
°Cて一晩実行した。反応生成物を、実施例4て記述したように、TLCプレー
ト上で分^「させ、フィルムに露光した。
結果 これらの結果は、異PliJfi仏子の高レベルの発現を、中枢神経系へ
直接DNA−リポソ−ム複合体(llI!i当な割合で)の注入によって、脳全
体にもたらす二どかてすることを証明している。これらはまた、発現プラスミド
のみの注入が、脳において顕著な注入遺伝子発現をしたらずことができることを
証明している。
結!1−は110に示されている。
実施例23
Iffff中リア: I、−PE :CElIA=I : I、脂質キャリア緩
衝液中20mMで保存
プラスミド: pR3V−CAT
DNA:脂質キャリア比: 脂質キ中すア:プラスミド=lnmol陽イオン性
脂質:1μgプラスミドDNA
DNA投与1it:5%デキストロース水溶液200μm rl+ 100μg
のプラスミドDNAを、マウス当たり尾静脈から注入した。
マウス: Ba1b/c、メス、25g組織抽出方法方法用静脈注入?&48時
間で、動物を犠牲死させ、全部を1mlの0.25M1−リス−ITCI、pt
t7.8.5mM EDT八、80!g/ml PMSF中にホモジナイズして
、得られた抽出物を遠心分離し、その後、上清を3回、凍結−溶解操作にかけ、
その後、65℃で20分間加熱した。
CへT了ツセイ方法: 100μmの抽出物+10μmの20mMアセチルCO
A+4μlのl″C−クロラムフェニコール(25uCi/m L 55mCi
/+t+mo1、アマジャム社)とを共に、37℃6時間、インキュベートした
。3時間で、更に10μlの了セチルCoAを添IJII t、た。
結果: この実験は、顕著なレベルのCAT活性(注入遺伝子の発現として表示
)が、脂質キャリア:DNA複合体を用いて注入した動物の肺に存在したが、対
照動物からの肺には存在しなかったことを示した。
脂質キャリア: DDAB:DOPE=l:I、5%デギス1−o−ス中10m
MDNA−脂?’(4−ヤリア比、 脂質キトリア・プラスミド= (A) 3
与mol陽イオン性脂?’?:tugブラスミFDN八(SUV)。(B) 6
与mol陽イオン性脂質:1μgプラスミドDNA (MLV)
旦鉄A1貨Ij吊: 596デギストロ一ス水溶液200μm中100μgのプ
ラスミドDNAを、マウス当たり尾静脈から注入した。3匹のマウス各々は、こ
のlのMLV : pZN20を、3匹ツマウス(7)各々は、このu(7)S
UV: I)ZN20を受けた。
組織抽出方法; 各器官を0.3mlの0.25M )リス−I■CI、pH7
,8,5mMr’:DTΔ中にホモジナイズして、得られた抽出物を遠心分離し
、その後、」−浦を3回、凍結−溶解操作にかけ、その後、65°Cで2θ分間
加熱した。
CAT了ソセイ力法; 各組織tlllil’l物のタンパク質濃度をクマジー
ブルー主体タンパク質アッセイ(バイオ・う口]6、リッチモンド、ノJリフオ
ルニア州)を用いて定量し、各組織抽出物からの同拳の総タンパク質を、IO#
Iの20mM了しチルCo八十1241のlIC−クロラムフェニコール(25
μC4/ml、55mC1/mmol、アマジャム社)と」着、に、37°CI
3時間、CATアッセイに添加lこ。
鯖y1 この実験は、pZN20:DDAB:DOPE複合体のiv注入が、肺
、心臓、肝臓、神域、腎臓及びリンパ節を含む6つの異なる組織の各々てIII
著なレベルのCAT遺伝子発現をもたらすことを証明した。更に、MLV脂質キ
ャリアは、同−脂質から構成されるSUv脂質キャリアよりも、同等か又はより
高いレベルのin vivo ?IE人遺伝子発現を仲介した。
本発明は、種々の疾ルのための、in vivoでのワクチンの製造において一
般的に使用され得る。顆粒球−マクロファージコロニー刺激因子(GM−C3F
)に連結さ第1たギメラな、遺1ik的に設記されたタンパク質(geneji
cal ly−engineeredproteins)の抗原フラグメント、
増強IJ′し原提示及びin vivoで?fi人されたときに抗原に対する増
加免疫応答は示されている(タネ(Tao)及びレヴイ(Levy)、(199
3)、Nature 3G2ニア55−758) a従って、特定抗原をコード
する核酸配列を、GM−C3Fをコートする核酸に融合して、本発明を用いてi
n vivoで適当な細胞に発現し得る。この手段は、癌治療における悪性Il
!瘍の増殖の調節を劇的に改良することができる。池の用途には、種々のウィル
ス性及び池の感染性疾患に幻する1nvivoワクチン製造が含まれ、特に、こ
れらの疾患には、免疫応答が慣用のワクチン戦略ではうまくいかない又は弱いよ
うな疾患が含まれる。特に、IIIVのような超可変域によってタンパク質が特
徴付けられているような疾患に興味が引かれる。神々の潜(1゛的超可変域配列
をコードする核酸配列は、GM−C3Fに融合して10%+ivoで同時に発現
させ、多くの異なる株のウィルスに対する免疫応答を引き出すことかてきる。
タンパク質53をコードするような核酸配列は、腫瘍増殖を治療することに有用
となり得る。腫瘍抑制タンパク質p53をコードする配列を、適当な発現ベクタ
ー−脂質複合体を用いてin vivoで細胞内に発現することができる。この
ような複合体は、便宜上、この脂質複合体に結合された適当な抗体又はリガンド
によって、腫瘍細胞を襟的とすることができる。細胞のトランスフェクションを
伴う初期感染は、培養細胞例えばwkftA細胞株に562を用いて発生する。
p53遺伝子発現がK 562において一度確認され、最適なベクターが同定さ
れると、1nvivo抗腫瘍実験が実施される。5CIDマウスにマウス当たり
約25XIO’のに562細胞が腹腔注入によって与えられる。注入後約3週間
で、10匹の腫瘍発生マウスは、下記のものを与えられる:未処理/対照群;静
脈注入によるp53ベクターリポソーム複合体;腹腔注入によるp53ベクター
リポソーム複合体;報告済みの遺(L子ベクターリポソーム萬合体。p53の発
現の抗腫瘍効果は、その後、マウスの生き残りに基づいてアッセイされる。
実施例27
赤血球生成は、赤血球の生成てあり、細胞崩工側;至るまでの連続的な全体の生
涯を生しさせることができる。赤血球生成は、かなり正確に調節された生理機構
であり、適当な組織酸素付与のために血液中に十分に利用できる鳳の赤血球を有
するが、細胞が循環を妨げられる泣多い量ではない。赤血球の形成は骨髄で起こ
り、ホルモン、エリスロボイエチンの調節下にある。エリスロボイエチンは赤血
IF形成の過F7.l二必「1であるので、このホルモンは、低い又は不完全な
赤血球の生成によって特徴1jけられる血液障害の両方の治療の診断のための適
用に使用することか可能である。エリスロボイエチンのコード配列を使用した遺
伝子治療は、種々の疾患状態、障害及び、貧面を含む血液異常の状態特に、慢性
腎不全等に関連するタイプの貧血の修復において使用される。EPO活性を有す
るポリペプチドをコートするtffi At配列は、適当な転写又は発現カセッ
トへ挿入され、裸のDNA又は適当な脂質、Vヤリアと複合化されて宿主哺乳類
へ導入される。活性EPOポリペプチドの生成のモニターを、U S P N4
.703.008号の実施例で記述されたように実施することができる。
上記の結果に示されるように、N数の組織が、脂質キャリアと複合化しても、襟
の咳へ餐としても、注入遺伝子の全身性投与の後にトランスフオームされること
かできる。陽イオン性鮨貿キャリア/外因性DNA1合体の哺乳類宿主への静脈
?1人後の外因性DNへの発現は、1928球、転移性腫瘍及び管内腫瘍塞栓を
含む多重の組織において示された。網内系のものを含むこれら多重の異なる組織
における外因性DNAの発現は、裸のDNAとして発現プラスミドを静脈注入し
たi&にtQられた。in vivoての1928球のトランスフェクト能は、
AIDS、癌、多発性硬化症及び関節炎の治療に劇的な影響力を存する。心臓内
皮細胞のin viv。
トランスフェクションは、心臓疾患及び心臓発作の治療に劇的な影響力を有する
。
肺細胞のin vivo トランスフェクションは、嚢胞性繊維症、喘息、気腫
及び肺癌の治療に劇的な影響力を有する。骨髄細胞のin vivo トランス
フェクションは、癌、血液疾患及び感染に劇的な影響力を有する。
上述したようなin vivo遺伝子治療送達技術は、動物において非毒性であ
り、注入遺伝子発現は1回の投与後、少なくとも60日間持続することが示され
た。
注入選1云子はサザン解析による測定でin vivoにおいて検出可能なレベ
ルで宿主細胞DNAへ組み込まれるようであり、これは、遺伝子治療のためのこ
の技術が、癌発生オンコシンを活性化する正常細胞性遺伝子の発現の変更、又は
癌を予防するl1fIftA抑制遺伝子をオフにすることによる宿主哺乳類に対
する問題を引き起こさないてあろうということを示唆している。更に、DNA発
現ベクターのみの全身性投与後の注入遺伝子の発現が示され;注入遺伝子発現は
、キャリアシステムを伴うことな(、DNA発現ベクターの1回の投与後少なく
とも3週間、肺にもたらされた。
異種遺伝子の成体動物への全身性投与は、広範囲の組織においてかなり高レベル
の発現をもたらし、上述したように、これらの組織の多くに存在する全ての細胞
の大部分(〉70%)をトランスフエフl−できる。これに対して、既存の研究
は、成体動物への異種遺伝子の直接的な転移を試みているものであり、1又はわ
ずかな81織に限られたトランスフェクション、これらの組織における低いレベ
ルの注入遺伝子発現及び(組織化学解析が含まれる場合全て)トランスフェクト
された組織において存在する細胞の1%未満の細胞に限定されたトランスフェク
ションを報告していた。
肺にrr在する全ての細胞の大部分とトランスフェクトすることに加えて、上記
の方法及びフンストラクトを用いて、高レベルの注入遺伝子発現は広範囲の他の
組織及び細胞型にもたらされた。これらには、以下のことが含まれる:・神域及
びリンパ節に存在する全ての細胞の大部分のトランスフェクションであり、これ
には全ての1928球の70%以上のトランスフェクションが含まれる。in
vivoての1928球の効率的なトランスフエフ1−能は、抗11!V冶療及
び免疫応答の選択的改変の両方に対する最初の特異性分子手段を可能にする。
・腫瘍発生宿主へのDNAのi v注入後の内vitm瘍及び管内腫瘍塞栓の効
果的な治療。以前は、癌に関する遺伝子転移研究は、ex vivo手段にのみ
拘束されていた。ここで我々の仕事は、腫瘍発生宿主において、腫瘍抑制物、抗
オンコシン及び/又はII瘍内部の抗転移活性をもたらす注入遺伝子を用し)だ
直t&的トランスフエクソヨンを可能にする。
・異種遺伝子の全身性送達による、心臓血管内皮細胞の大分部と骨髄に存在する
芽球細胞のかなり大部分を含む骨髄由来造作細胞との大部分のトランスフエクシ
7ン。これらにより、分子レベルでの虚血性心疾患及び造血を調節する劇的な及
び新たな方法を創りだす。
・ヒトCFTR,IL−2及びGM−C3Fに例示されるような、種々の生物学
的に重要な注入道(ミニ−の高レベルのin vivo発現の発生能の証明多く
の刊行物及び特許出願は、個々の刊行物又は特許出願各々が援用されて本文の記
載の一部となることを特別に及び側割的に指示している場合には、同一の範囲で
、ここに援用されて本明細書の一部とする。
本発明はここて十分に説明されたので、当1L昔にとって、多くの変更及び改変
か添イ1のクレームの精神又は範囲を逸脱することなく、行うことができるとい
うことは明らかであろう。
FIGURIE lA
11G【取1.111 ■jjll。
位相差 T・IGURE 2A
蛍光 Hにt;I<i、 21!
位相差 FIGURE2C対照群
FIGURE3A
FIGU赴3B 、7.1ij41ji位相差 r”lGU旺4A
↑イ日lI−>)77しT−ぜ部位の1、′L戸(固n部位にL睨)nca′u
6ム(1)
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1+11工、)ヌクレアーゼ部位の位置鳳固有郭位に下線)1’1clJRz6
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ncUu6C(21
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しX′−1匍泡にもける1)漱1DNA 復音体のインターナライセーノヨンF
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FIGURE 16C対照1!+
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ヨノ(%”)lli間(時1iJ免疫応答GN・l−C3F
(イレキュ・\−−7コノ1iiiの値との山陵て表示)イレキュへ一ノヨノj
&の時間(時間)フロントページの続き
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SE。
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(72)発明者 ツー、ニン
アメリカ合衆国 94116 カリフォルニア州 サンフランシスコ セブンテ
ィーンスアベニュ 2137
Claims (17)
- 1.操作可能に結合された成分として、転写及び翻訳開始調節領域、対象となる 核酸配列並びに転写終結調節領域であると共に、該調節領域が哺乳類宿主の細胞 において作用するものと、任意には陽イオン性脂質キャリアと、を含み、且つ該 対象となる核酸配列がイントロンを含まない発現カセットの複合体。
- 2.前記イントロンが前記核酸配列の5′側に配置されている請求の範囲第1項 記載の複合体。
- 3.前記転写及び翻訳開始領域の5′側が少なくとも1つのエンハンサー配列及 びイントロンである請求の範囲第1又は2項記載の複合体。
- 4.前記転写開始領域が組織特異性発現をもたらす前掲の請求の範囲のいずれか 1項に記載の複合体。
- 5.前記陽イオン性脂質キャリアがDDAB、DOTMA、DOPE、コレステ ロール及びL−PE、DOTAP並びにCEBAから成る群より選択される1以 上の脂質により調製される前掲の請求の範囲のいずれか1項に記載の複合体。
- 6.前記対象となる核酸配列がCFTR又はインターロイキン2である前掲の請 求の範囲のいずれか1項に記載の複合件。
- 7.前記発現カセットがpCIS−CAT、pZN27、pZN51、pZN3 2、pZN46である請求の範囲第1項に記載の複合体。
- 8.操作可能に結合された成分として、転写開始調節領域、対象となる核酸配列 及び転写終結調節領域であると共に、該調節領域が哺乳類宿主の細胞において作 用するものと、任意には陽イオン性脂質キャリアと、を含む転写カセットの複合 体。
- 9.前記対象となる核酸配列がアンチセンス配列である請求の範囲第8項に記載 の複合体。
- 10.前掲の請求の範囲のいずれか1項に記載の複合体を含む医薬組成物。
- 11.ヒト又は動物の体の治療方法における用途のために請求の範囲第1〜9項 のいずか1項の複合体又は請求の範囲第10項の組成物。
- 12.前記治療方法が複合体又は組成物の体内への全身性導入を含む請求の範囲 第11項の用途の複合体又組成物。
- 13.全身性遺伝子治療によるヒト若しくは動物の体の治療用薬剤の製造におけ る請求の範囲第1〜7項のいずか1項で規定される発現カセット又は請求の範囲 第8〜9項のいずれか1項に記載の転写カセットの用途。
- 14.全身性遺伝子治療によるヒト若しくは動物の体の治療用薬剤の製造におけ る請求の範囲第1〜9項のいずか1項で規定される複合体の用途。
- 15.肺又は肝臓に加えて少なくとも1つの細胞型又は組織が、哺乳類又はその 哺乳類の先祖へ全身的に導入された組換え遺伝子配列を含む非ヒトトランスジェ ニック哺乳類。
- 16.組換え遺伝子配列が請求の範囲第1〜7項のいずか1項で規定される発現 カセット又は請求の範囲第8〜9項のいずれか1項に規定される転写カセットを 含む請求の範囲第15項記載の非ヒトトランスジェニック哺乳類。
- 17.前記細胞型又は組織が、脾臓、リンパ節、心臓、腎臓、骨髄及びTリンパ 球から成る群より選択された1以上の細胞型又は組織である請求の範囲第15又 は16項記載の非ヒトトランスジェニック哺乳類。
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