JPH08509863A - ヒトc/ebp遺伝子およびその発現のためのベクター - Google Patents
ヒトc/ebp遺伝子およびその発現のためのベクターInfo
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Abstract
(57)【要約】
ヒトCCAAT/エンハンサ結合性タンパク(「C/EBP」をコードするをコードする遺伝子配列、および該C/EBP遺伝子の発現を媒介することができる組み換えベクターが開示される。この遺伝子配列およびベクターは、癌およびその他の疾患を治療するための遺伝子治療法において使用することができる。
Description
【発明の詳細な説明】発明の名称
:
ヒトC/EBP遺伝子およびその発現のためのベクター発明の分野
:
この発明は、ヒトCCAAT/エンハンサ結合タンパク(“C/EBP”)を
コードする遺伝子配列、およびC/EBP遺伝子の発現に介在し得る組換えベク
ターに関する。この発明は、さらに、ヒトもしくは動物に前記ベクターを投与す
ることを包含する遺伝子治療方法にも関する。この発明は、合衆国政府基金(N
IH認可GM 31111-09)により支援された。合衆国政府は、この発明において
一定の権利を有する。関連出願との相互参照
:
この出願は、米国特許出願第08/029,325(1993年5月4日出願)の一部継続出
願である。発明の背景
:
I.エンハンサ配列およびエンハンサ結合タンパク
高次真核生物の発生は、特定遺伝子の差別的、かつ組織特異的発現によって特
徴付けられる。このような組織特異的発現を制御する因子の中に、それ自身組織
特異的な様式で産生される、拡散性陽性転写因子[diffusible positive transc
riptional factors]がある。これらの転写因子のあるものは、“エンハンサ配
列”もしくは“エンハンサ”として知られる特定のDAN配列に結合することに
よって、遺伝子転写を増大させる(Descombes,P.et al.,Genes Devel.4:154
1-1551(1990);また、Ptashne,M,Nature 335:683-689(1988)も参照)。
このように、エンハンサ配列は、動物および動物ウイルスのDNA中に見出さ
れる転写制御配列である(Khoury,G.et al.,Cell 33:313-314(1983);Scha
ffner,W.et al.,Trends Genet.1:224-230(1985))。エンハンサは、それ
らがイン・キス[in cis]で作用して、同じDNA分子上に位置する遺伝子配列
の転写を調節するという点においてプロモータと類似する。それらは、それらの
機能が、転写が増強される遺伝子に対するエンヘンサの位置に依存しないという
点でプロモータとは異なる。エンヘンサは、いずれかの方向の、(数千塩基対ま
での)かなりの距離にわたる転写に介在することができる。
エンヘンサ配列に結合する転写因子は、“エンヘンサ結合タンパク”(“EB
P”)と呼ばれている。特定細胞の遺伝子発現に介在するエンヘンサの能力は、
当該細胞における適切なEBPの発現に依存する。このため、各々のエンヘンサ
は、それに結合し得るEBPを発現する組織型においてのみ、優先的もしくは排
他的に転写増強に介在することができる。
CCAAT/エンヘンサ結合タンパク(“C/EBP”)は、そのメンバーが
(トランスフェリンおよびApoB遺伝子に見出されるような)CCAAT配列
モチーフ、エンヘンサ各配列モチーフ、または幾つかのウイルスプロモーターの
エンヘンサ領域を優先的に認識し、かつ結合することが可能
であるEBPのクラスを包含する(Landschultz,W.H.et al.,Genes Dev.2:7
86-800,(1989);Brunel,F,et al.,J.Biol.Chem.263:10180-10185,(1
988);Metzger,S.et al.,J,Biol.Chem.265:9978-9983(1990))。
ヒトC/EBPの重要性は、ラットおよびネズミC/EBP類似体を調べるこ
とによって明らかになっている。C/EBPのラット類似体は、最初、肝細胞か
ら熱安定性タンパクとして単離される(Graves,B.et al.,Cell 44:565-576(
1986);Johnson,P.F.et al.,Genes Dev.1:133-146(1987))。続いて、C
/EBPの高レベルの発現が、エネルギー代謝、特にグリコーゲンおよび脂肪の
合成および代謝において中心的な役割を果たす、脂肪細胞[adipocyte]および
肝細胞のような最終分化細胞型に限られることが見出された(Christy,R.J.et
al.,Genes Dev.3:1323-1335(1989)、Friedman,A.D.et al.,Genes Dev.
3:1314-1322(1989)、McNight,S.L.et al.,Genes Dev.3:2021-2024(1989
))。例えば、成体マウスでは、C/EBPは肝臓の実質細胞および脂肪組織に
おいて最も豊富に存在する。したがって、C/EBPが、脂質の合成および代謝
がそれらの生理の重要な部分を占める組織において発現する遺伝子の転写を調節
するのであろうことが提案されている(Birkenmeier,E.H.Genes Devel.3:11
46-1156(1989))。
C/EBPのラットおよびマウス類似体をコードするcDNAはクローニング
され(Landschultz,Genes Devel.2:786-800(1988);Xanthopoulos K.G.et
al.,Proc.Natl.Ac
ad.Sci.,(U.S.A.))、組織培養細胞中で発現している(Friedman,A.D.et
al.,Genes Devel.3:1314-1322(1989))。2種のC/EBP類似体の椎定タ
ンパク構造は、実質的な相同を示す。C/EBPは、マウスゲノム中に単一のコ
ピーとして存在し、介在配列は含まない(Birkenmeier,E.H,Genes Devel.3:
1146-1156(1989))。
ラットC/EBP類似体は42kDであり、359アミノ酸からなる(Johnson,P.
F.et al.,Genes Dev.1:133-146(1987),Landschultz,W.H.et al.,Genes
Devel.2:786-800(1988))。DNA結合ドメインは、カルボキシ末端80残基
内に位置する(Friedman,A.D.et al.,Genes Devel.3:1314-1322(1989))
。
示されているように、C/EBP類は、Landschultz,W.H.et al(Genes Dev
el.2:786-800(1988))によって特徴付けられたC/EBPに加えて、“D−
結合タンパク”(DBP)(Mueller C.R.et al.,Cell 61:279-291(1990))
、および“肝富化転写アクチベータタンパク[liver-enriched transcriptional
activator protein]”(“LAP”)(Descombes,P.et al.,Genes Devei
.4:1541-1551(1990))を含む関連分子系統群を包含する。CRP1、CRP2
およびCRP3と呼ばれるC/EBP群のさらなるメンバーは、C/EBPの結
合ドメインをコードするDNAでマウスおよびラットゲノムライブラリーをスク
リーニングすることにより単離された(Williams,S.C.et al.,Genes Devel.5
:1553-1567(1991))。
C/EBP群のメンバーの同定において大きな進歩がなされてはいるが、疾患
の治療におけるこれらの分子、またはそれらをコードする遺伝子配列の使用は報
告されていない。これらの分子の治療用途を同定し、そのような治療を要する細
胞および組織に向けてC/EBP分子を送り込む手段を開発することが望ましい
。この発明は、そのような用途および送達(ターゲッティング)手段を提供する
。発明の要約
:
この発明は、ヒトCCAAT/エンハンサ結合タンパク(“C/EBP”)を
コードする遺伝子配列を提供する。加えて、C/EBP遺伝子の発現に、特に腫
瘍特異的プロモータの制御下において、介在することが可能な組換えベクターを
提供する。この発明は、さらに、このベクターをヒトもしくは動物に投与するこ
とを包含する遺伝子治療方法、およびガンおよび他の疾患の治療におけるそれら
の使用に関する。
詳しく述べると、この発明は、実施的に天然の汚染がない、ヒトCCAAT/
エンハンサ結合タンパク、特にC/EBPαをコードするDNA分子(特にベク
ター)を提供する。
また、この発明は、哺乳動物細胞(特に肝細胞)中において発現し、および/
または増殖することが可能なベクターを提供する。この発明はまた、C/EBP
αを発現することが可能なC/EBPαエンコーディングベクターに関する。
また、この発明は、実質的に天然の汚染がない、ヒトCCAAT/エンハンサ
結合タンパク、特にはC/EBPα、を
コードするDNA分子に相補的な核酸分子、特には検出可能に標識された核酸分
子に関する。
加えて、この発明は、実質的に天然の汚染がない、ヒトCCAAT/エンハン
サ結合タンパク、特にC/EBPαに関する。
また、この発明は、C/EBPαを発現し得るベクターを細胞に供給し、ベク
ターにC/EBPαを発現させることを包含する、腫瘍細胞(特には肝臓腫瘍細
胞)の増殖を阻害する方法を提供する。
この発明はまた、C/EBPαのアンタゴニストを発現し得るベクターを細胞
に供給し、ベクターにアンタゴニストを発現させることを包含する、肝細胞の増
殖を誘発する方法を提供する。
特には、C/EBPαアンチセンス転写物であるC/EBPαアンタゴニスト
に関する。
また、この発明は、組織サンプルにおけるヘパトーマ細胞の存在を診断する方
法であって:
検出可能に標識されたC/EBPαアンチセンス分子の存在下、この分子がサ
ンプル中に存在するC/EBPαmRNAとハイブリダイズし得るに十分な条件
で、組織サンプルもしくはそれらの抽出物をインキュベートし;および
サンプル、もしくはそれらの抽出物のmRNAが前記分子と結合し得るかどう
かを決定する、
ことを包含する方法を提供する。
この発明はまた、化学物質の発癌能力を決定する方法であ
つて:
(A)少なくともC/EBPα対立遺伝子をコードする染色体対立遺伝子に突
然変異を各々含む細胞を有するトランスジェニックマウス、または該トランスジ
ェニックマウスに由来する細胞系に、該化学物質を供給し;および
(B)化学物質がマウスに対して肺瘍原性[tumorigenic]であるかどうか、
あるいは細胞系の細胞に悪影響を及ぼすかどうかを決定する、
ことを包含する方法を提供する。
また、この発明は、細胞の過剰増殖[hyperproliferation]で特徴付けられる
疾患の治療方法であって、細胞にC/EBPαを発現し得るベクターを供給し、
ベクターにC/EBPαを発現させることを包含する方法を提供する。
さらに、この発明は、C/EBPα遺伝子の少なくとも1つの染色体対立遺伝
子に突然変異を有するネズミ細胞を提供する。
この発明はまた、マウス染色体C/EBPα対立遺伝子の少なくとも1つに突
然変異を含む細胞を有するキメラマウスを包含する。
さらに、この発明は、少なくともC/EBPαをコードする染色体対立遺伝子
に突然変異を各々含む細胞を有するトランスジェニックマウスを提供する。図面の簡単な説明
図1は、ヒトC/EBPα遺伝子のヌクレオチド配列を提供する。
図2は、C/EBPαタンパクのアミノ酸配列を提供する。
図3は、C/EBPαプラスミドであるpCMVhC/EBPαの模式図を提
供する。
図4は、C/EBPα遺伝子の成長阻害ドメインのマッピングに用いられる発
現ベクターの比較を提供する。
図5Aおよび5Bは、C/EBPα欠失変異体の成長阻害効果を示す。図5A
はHep3B2細胞を用いて得られた結果を示す;図5BはSAOS-2細胞を用い
て得られた結果を示す。図5Aおよび5Bにおける各々のベクターについて、カ
テゴリー内のコロニーの数は、記録されたコロニーの総数の百分率として示され
ている。データは、3回の別々の実験の平均±標準偏差として提示されている。
図6は、ヒトおよびラットC/EBPαの成長阻害能の比較を提供する。
図7は、内在性C/EBPα対立遺伝子を各トランスジェニック動物の作製に
用いられるターゲッティング戦略を記述する。好ましい態様の説明
:
I.C/EBPおよび急性期応答
急性期応答は、脅迫的もしくは圧迫的状態(バクテリアおよびウイルス感染、
炎症、創傷に関連付けられる精神的外傷(トラウマ)、火傷もしくは手術、異常
増殖)の列に対する統合された応答を表わす。急性期応答は、(トラウマもしく
は外傷部位での)局在化した応答に加えて、内分泌性、代謝
系および神経学上の変化を含む全体的成分を有している。この全体的成分には、
血清タンパク質(“急性期反応体”)の発現を誘発するステロイド類およびペプ
チドホルモン類(例えばサイトキン類)の増大した合成および分泌が含まれる(
Kushner,I.Ann.N.Y.Acad Sci.389:39-48(1982);Koj,A.,In:“外傷お
よび感染に対する急性期応答[The Acute-Phase Response to Injury and Infec
tion]”,(Gordon,A.H.et al,,Eds.)Elsevier Science Publishers,Amst
erdam(1985);Fey,G,H.et al.,Mol.Biol.& Med.4:323-338(1987);Fe
y,G.H.et al.,In:“肝疾患における進歩[Progress in Liver Disease]”
(Popper,H.et al.,Eds.)W.B.Saunders & Co.,Philadeiphia(1990);Al
am,T.et al.,J.Biol.Chem.267:5021-5024(1992))。
複数の組織(脳、腎臓、胎盤等)が急性期反応体の合成に関わってはいるが、
これらの反応体合成の主要な部位は肝臓である(Schreiber,G.,The Plasma Pr
oteins 5:293-363(1987),Thomas,T.et al.,J.Biol.Chem.264:5784-579
0(1989))。急性期応答における肝臓の刺激には、サイトカイン類の放出、主
としてインターロイキン-6が介在する。これらは、種々の腫瘍型の他に、単球、
マクロファージ、T細胞、肥満細胞、ケラチノサイト、線維芽細胞によって産生
される(Koj,A.,In:“外傷および感染に対する急性期応答”(Gordon,A.H,
et al.,Eds.)Elsevier Science Publishers,Amsterdam(1985);Fey,G.H.
et al.,Mol.Biol.& Med,4:323-338(1987);Darlington,G.J.et al.,J
.Cell
.Biol.103:787-793(1986))。
最近の研究は、急性期反応体遺伝子の調節におけるサイトカインの役割が、ト
ランス活性化因子、特にC/EBPβの活性を調節するそれらの能力に基づくこ
とを明らかにしている。C/EBPの少なくとも4種の異なる類似形態[isofor
m](C/EBPα、C/EBPβ、C/EBPγおよびC/EBPδ)が同定
されている。これらの類似形態は交差二量体化し、同等の特異性でDNAに結合
することが見出されている(Akira,S.et al.,EMBO J.9:1897-1906(1990)
;Poli,V.et al.,Cell 63:643-653(1990);Descombes,P.et al.,Genes D
evel.4:1541-1551(1990);Cao,Z.et al.,Genes Devel.5:1538-1552(199
1))。マウスにおいては、C/EBPα、C/EBPβおよびC/EBPγは
、異なる染色体上に位置する別々の遺伝子によってコードされる(Cao,Z.et a
l.,Genes Devel.5:1538-1552(1991))。
C/EBPα類似形態の発現がラットにおいて研究されている。この類似形態
は主に肝臓で発現する(McKnight,S.L.et al.,Genes Devel 3:2021-2024(1
989))。成長せずに活発に代謝する肝臓において、C/EBPαは高度に発現
する(Birkenmeier, E.H.Genes Devel.3:1146-1156(1989))。反対に、肝
臓ガン細胞においては、C/EBPα発現は減少する(Friedman,A,D.et al.
,Genes Dev 3:1314-1322(1989))。これらの知見は、C/EBPαの発現が
成長抑制因子であり、その発現が細胞の増殖状態とは逆に関連し(Mischoulon,
D.et al.Mol.Cell.Biol.12:2553-2560(199
2))、C/EBPαが、特化した細胞の増殖および組織特異的遺伝子を発現す
るそれらの能力を調節することにより、特化した細胞の高度に分化した状態を維
持する(Umek.R.M.et al.,Science 251:288-292(1991))ことを示唆して
いる。
この発明は、部分的には、ヒトC/EBPα類似形態(図1;配列番号1)を
含み、かつコードするDNA配列のクローニングに由来する。この発明に照らす
と、類似形態をコードする配列は、様々な方法のいずれを用いて単離してもよい
。
ヒトC/EBPα遺伝子は介在配列を欠いているので、ゲノムC/EBPα−
エンコーディングDNAを原核生物中で発現させることが可能である。このため
、C/EBPαを発現する細胞を用いる必要はなく、C/EBPαcDNAを形
成する必要もない。したがって、ヒトDNAライブラリーはいかなるヒト細胞か
らも得ることができる。しかしながら、細胞源は、最も好ましくは肝臓ガン細胞
、もしくはC/EBPα類似形態を活発に発現する他の細胞であろう。DNA分
子を適切な原核生物もしくは真核生物ベクターにクローン化し、次いでこのベク
ターを、その配列が配列番号1のものと同じであるか、もしくは相補的であるプ
ローブを用いてスクリーニングする。このようなハイブリダイゼーションスクリ
ーニングを行なうための方法の他に、適切なベクターが、例えば、Sambrook,J
,et al.によって「分子クローニング研究所マニュアル[Molecular Cloning A
Laboratory Manual]、第2版(Cold Spring Harbor Laboratory Press,Col
d Spring Harbor,NY(1989)、参照することによりここに組み込まれる)に記
述されている。
認識されるであろうように、完全C/EBPαエンコーディング配列と同じサ
イズのプローブを用いる必要はない。プローブは、反応条件の下でDNAと安定
にハイブリダイズし得るに十分な長さ(15以上のヌクレオチド)であればよい。
オリゴヌクレオチドプローブを用いることができる反応条件の例は、Haymes,B.
D.,et al.によって「核酸ハイブリダイゼーション、実用アプローチ[Nucleic
Acid Hybridization,A Practical Approach]、IRL Press,Washington,DC(1
985))またはSzostak,J.W.E ai.,Met Enzymol 68:419-428(1979)に記述さ
れている。このようなハイブリダイゼーションアッセイを行なうさらなる方法が
、Dattagupta et al.,(米国特許4,737,454)およびPollard-Knight,D.(Tec
hnique 2:113-132(1990))によって記述されており、これらの文献は参照する
ことによりこの発明に組み込まれる。
同様に、配列番号1に示される配列の全てもしくは一部の厳正な配列を有する
プローブを用いる必要もない。配列が開示された配列から逸脱しているプローブ
も、配列の逸脱が配列番号1の配列を有するDNA分子、もしくはその相補物と
ハイブリダイズするプローブの能力を妨げるほど大きなものでないのであれば、
用いることができる。
あるいは、C/EBPαエンコーディングDNAの単離を容易にするために、
PCRのような増幅手段(Mullis,K.et al.,Cold Spring Harbor Symp.Quan
t.Biol.51:263-27
3(1986),Erlich H.et al.,EP 50,424;EP84,796,EP 258,017,EP 237,362
;Mullis,K.,EP 201,184,Mullis K.et al.,US 4,683,202;Erlich H.,4,58
2,788;およびSaiki R.et al.,US 4,683,194)を用いることができる。PCR
法は、Love et al.によって評価されている(Neuropath.Appl.Neurobiol.18
:95-111(1992))。
さらに別の代替法では、合成化学法を分子の合成に用いることができる。した
がって、例えば、周知のホスホジエステルもしくはホスホトリエステル法を用い
ることができる。
II.C/EBP遺伝子および腫瘍の抑制
この発明の一面は、C/EBP遺伝子、特にはC/EBPα遺伝子が腫瘍抑制
遺伝子であるという認識に関わる。
発ガンの機構の一つは、化学的もしくは放射エネルギー(紫外線、X線等)の
いずれかの発ガン物質に細胞を暴露することである。このような暴露は、動物細
胞のゲノム中に存在する重要な遺伝子のDNA配列に損傷を与える。この損傷が
、遺伝子の発現もしくは変異遺伝子産生物の生成のいずれかの減少に至ると、細
胞の増殖が進行し、最終的には腫瘍を形成する結果となる。
そのような重要な遺伝子のクラスの1つは“オンコジーン”と呼ばれている(
Green,M.R.,Cell 56:1-3(1989))。オンコジーンは、自然な状態では“不
活性”状態にあるものの、DNA損傷の効果によって腫瘍原性[tumorigenesis
](すなわち、腫瘍形成)を誘発し得る“活性”状態に変換される遺伝子である
。オンコジーンは、ヒト腫瘍の15-20%で同定
されている。
変異オンコジーンの創出は、腫瘍形成に必要な要求の1つにすぎない;腫瘍原
性は、重要な遺伝子の第2のクラス:“抗オンコジーン”もしくは“腫瘍抑制遺
伝子”、のさらなる不活性化を求めているように思える。それらの自然な状態に
おいては、これらの遺伝子は細胞の増殖を抑制する作用をしている。このような
遺伝子の損傷は、この抑制の損失につながり、それにより腫瘍原性が生じる結果
となる(Klein G,Science 238:1539-1545(1987);Weinberg R.A.,Scientifi
c Amer.Sept.1988,pp 44-51)。
p53遺伝子(Green,M,R.,Cell 56:1-3(1989);Mowat et al.,Nature 314
:633-636(1985);Lane,P.D.et al.,Genes Devel.4:1-8(1990))は、よ
く特徴付けられた腫瘍抑制遺伝子の例である。p53遺伝子が、乳ガンおよび肺ガ
ン(Mackay,J.et al.,Lancet ii:1384(1988);James,C.D.et al.,Canc
.Res.48:5546(1988);Yakota,J.et al.Proc.Nat'l,Acad.Sci.(U.S.
A.)84:9252(1987);Toguchida et al.,Canc.Res.48:3939(1988))、並
びに結腸直腸ガン(Baker,S.J.et al.,Science 244:217-221(1898)、参照
することにより全てがここに組み込まれる)を含む多くのガンにおいて役割を有
することから、p53遺伝子の不活性化が巻き込まれた。
rb遺伝子は、第2のよく特徴付けられた腫瘍抑制遺伝子である(Weinberg,
R.A.,Scientific Amer.Sept.1988,pp44-51;Hansen M.F.et al.,Trends Ge
net 4:125-128;Le
e,W.-H.,“ヒト網膜芽細胞腫遺伝子の分子生物学”In;Tumor Suppressor Gen
es,Klein,G,(ed.),Marcel Dekker,Inc.,pp 169-200(1990))。RB対
立遺伝子の1つに損傷を受けて生まれた個人は、幼年期に網膜芽細胞腫が発病す
る傾向にある(Vogel,F.,Human Genetics 52:1-54(1979))。これらの敏感
な個人の体細胞の1つにおける第2のRB対立遺伝子の不活性化もしくは突然変
異は、腫瘍形成に至る分子の事象であるように思われる(Cavenee,W.K,et al.
,Nature 305:779-784(1983))。骨肉腫のような多くのヒト腫瘍において、R
b突然変異が見出されている(Lee,E.Y.-H.,″Diverse Mutations Lead to In
activation of the Retinoblastoma Gene,″In:The Molecular Biology of the
Retina:Basic and Clinically Relevant Studies,Wiley-Liss,Inc.,pp.22
1-240(1991)を参照、これは参照することによりここに組み込まれる)。
C/EBPα発現のレベルは、細胞の腫瘍原性の強さと反対に関係する。この
ような関係は、C/EBPα遺伝子が腫瘍抑制囚子である可能性を支持している
。
III.哺乳動物ベクター
一態様において、この発明はC/EBPαエンコーディング配列を発現(すな
わち、転写および翻訳)させる。これは、C/EBPαエンコーディング配列を
“天然の汚染が実質的にない”形態で単離することにより、部分的には達成され
る。ここで用いられる場合、分子が組換え、もしくは合成により生成され、ある
いは分子が、その自然な環境においてその物
質と共に典型的に見出されるところの物質から精製されたものである場合には、
分子は“天然の汚染が実質的にない”ものと言われる。
このような配列は、好ましくは、“ベクター”分子に組み込まれる。ここで用
いられる場合には、“ベクター”という用語は、原核生物または真核生物細胞に
(形質転換、エレクトロポレーション、形質導入等により)導入され、および/
または増殖する(すなわち、複製される)ことが可能なウイルスもしくはプラス
ミド分子を表わすことを意図している。
抗体の単離を可能にするに十分な量での、あるいはイン・ビトロ変異生成もし
くは特徴付けを容易にするに十分な量でのC/EBPαの単離のような、幾つか
の目的のために、原核動物ベクターを用いて原核動物宿主、特にバクテリアにお
いて、C/EBPαを発現させることが望ましい。好ましい原核生物ベクターに
は、大腸菌内で複製可能なようなプラスミド、例えばpBR322、ColE1、p
SC101、pACYC184、πVXが含まれる。そのようなプラスミドは、例えば
、Sambrook,J.et al.(In;Molecular Cloning,A Laboratory Manual,2nd
Ed.,Cold Spring Harbor Press,Cold Spring Harbor,NY(1989))によって
開示されている。バシルス・プラスミドには、pC194、pC221、pT127等が
含まれる。このようなプラスミドは、Gryczan,T.によって開示されている(In
:The Molecular Biology of the Bacilli,Academic Press,NY(1982),pp.
307-329)。適切なストレプトマイシス・プラスミドにはpIJ101(Kendal
l,K.J.,et al.,J.Bacteriol.169:4177-4183(1987))およびφC31(Chat
er,K.F.,et al.,In:Sixth International Symposium on Actinomycetales
Biology,AkademiaiKaido,Budapest,Hungary(1986),pp.45-54)のような
ストレプトマイセス・バクテリオファージが含まれる。シュードモナス・プラス
ミドは、John J.F.,et al.によって評価されている(Rev.Infect.Dis,8:6
93-704(1986)、およびIzaki,K.(Jpn.J.Bacteriol.33:729-742(1978)
)。
所望であれば、酵母および真菌ベクターを用いることもできる。適切な酵母ベ
クターの例には、2ミクロン円の酵母、発現プラスミドYEP13、YCPおよび
YRP等、またはそれらの誘導体が含まれる。このようなプラスミドは、当該技
術分野において周知である(Botstein,D.,et al.,Miami Wntr.Symp.19:265
-274(1982);Broach,J.R.,In:The Molecular Biology of the Yeast Sacch
aromyces:Life Cycle and Inheritance,Cold Spring Harbor Laboratory,Col
d Spring Harbor,NY,p.445-470(1981);Broach,J.R.,Cell 28:203-204(
1982))。
最も好ましくは、C/EBPαエンコーディング配列は、原核生物ベクター(
特に、原核ウイルスもしくはレトロウイルスベクター)を用いて、哺乳動物細胞
中で発現させる。典型的には、そのようなベクターは、バクテリア細胞中でのベ
クターの増殖を容易に達成することが出切るように、原核生物レプリコンおよび
選択可能マーカーを含むように設計され
る。しかしながら、哺乳動物細胞中で増殖するために、これらのベクターは、ウ
イルスレプリコン、例えば、エプシュタイン−バールウイルス、ウシパピローマ
ウイルス、パルボウイルス、アデノウイルスもしくはパボウイルス(すなわち、
SV40もしくはポリオーマウイルス)のレプリコンをも含むであろう。
パボウイルスレプリコンを用いるプラスミドベクターは、最後にはそれらの宿
主細胞を殺してしまう。このため、これらのベクターは、一過性の発現の研究に
好ましい。利用可能なSV40ベースのベクターには、pMSG(Pharmacia)、
pSVT7、pMT2(Kaufman,R,J.In:Genetic Engineering:Principles an
d Methods Vol.9(Setlow,J.K.,Ed,)Plenum Publishing,NY(1987))が含
まれる。
反対に、エプシュタイン−バールもしくはウシパピローマウイルスのレプリコ
ンを用いるベクターは、一般に、細胞の死を招くことがなく、したがって、長期
の増殖に適している。そのようなベクターの例には、BPV-1、pBV-1MTH
A、pHEBo、p205(Shimuzu,Y.et al.,Mol.Cell.Biol.6:1074(1986
);Kioussis,D.et al.,EMBO J.6:355(1987);Sambrook,J.et al.,EMB
O J.4:91(1985))。
参照することによってここに組み込まれているSambrook,J.et al.は、哺乳
動物ベクターの特性の評価を提供している(In:Molecular Cloning,A Laborat
ory Manual,2nd Ed,,Cold Spring Harbor Press,Cold Spring Harbor,NY(1
989))。
最も好ましいベクターは、CMVプロモータ/エンハンサ部位を有するように
変性されているpUC19の誘導体である。CMVプロモータは、C/EBPαエ
ンコーディング配列に作働可能に連結されており、したがって、C/EBPαエ
ンコーディング配列の転写を指令する。このベクターは、さらに、3´ポリアデ
ニル部位を有している。C/EBPαは直接発現しても、あるいは他のタンパク
質との融合体として発現してもよい。直接発現することが最も好ましい。
発現の媒介には、いかなる適切な哺乳動物プロモータも用いることができるが
、腫瘍特異的プロモータ(すなわち、非腫瘍細胞中よりも腫瘍細胞中でより活性
の高いプロモータ)を用いることが好ましい。そのようなプロモータの好ましい
例には、α−フェトタンパクプロモータ、アミラーゼプロモータ(特に、ネズミ
アミラーゼプロモータ)、カテプシンEプロモータ、M1ムスカリ作働性受容体
プロモータ、γ−グルタミルトランスフェラーゼプロモータ等、および特にCM
Vプロモータが含まれる。
適切なCMVプロモータ配列は、CMV促進β−ガラクトシダーゼ発現ベクタ
ー、CMBβから得ることができる(MacGregor,G,R.et al.,Nucleic Acids
Res.17:2365(1989))。適切なα−フェトタンパクプロモータ配列は、ベクタ
ーPSVA F0.4CATAおよびPAF5.1(δ2-CAT)内に存在する(Watan
abe et al.,J.Biol.Chem.262:4812-4818(1987))。PSVA F0.4CA
TAベクターは、-1.0と-3.0の間に約2kbの欠失がある5kbのフランキング
DNAを有している。PAF5.1(δ2-CAT)ベクターは、PSC1 CATベ
クターにおけるSV40プロモータに結合し、-3.7kbと-3.3kbの間に横たわる
、約400塩基対のα−フェトタンパク5´フランキング配列を含む。適切なアミ
ラーゼプロモータ、特にネズミアミラーゼプロモータ配列は、Wu et al.によっ
て記述されている(Molec.Cell.Biol.11:4423-4430(1991))。適切なカテ
プシンEプロモータ配列は、Azuma et al.によって記述されている(J.Biol.C
hem.267:1609-1614(1992))。適切なM1ムスカリン作働性受容体プロモータ
配列は、Fraser et al.(Molec.Pharmacol.36:840-847(1989))およびBonn
er(Trends Neurosci.12:148-151(1989))によって記述されている。適切な
γ−グルタミルトランスフェラーゼプロモータ配列を有するベクターは、Rajago
palan,S.et al.,J.Biol,Chem.265:11721-11752(1990)に記述されている
。
IV.発明の使用
A.C/EBP遺伝子の変更された染色体対立遺伝子を有する遺伝子導入動物
の作製
この発明はまた、染色体C/EBP遺伝子に予め定められた突然変異および対
立遺伝子を有する遺伝子導入動物、特にトランスジェニックマウスを提供する。
このような動物は、C/EBP遺伝子の生理学的意義の研究に用いることができ
る。この動物はまた、C/EBP遺伝子の発現を模倣し、阻害し、または刺激す
ることが可能な作用物質を同定するために用いることもできる。
C/EBP遺伝子の2つの対立遺伝子の少なくとも1つの配列中に予め定めら
れた突然変異を有するキメラもしくは遺伝子導入動物の作製は、置換もしくは挿
入ベクターのいずれかを用いることによりなしとげることができる。挿入ベクタ
ーの使用は、レシピエントの染色体にベクター配列を導入する結果となる;置換
ベクターの使用は、宿主配列をベクターが持ち込む配列で交換する結果となる。
置換配列は、遺伝子配列を欠落させるために用いることができる。
いずれのベクターも、C/EBP分子である環状遺伝子の単一対立遺伝子のい
ずれか、もしくは両対立遺伝子に変異を生成させることができる;このような二
重の変異生成イベントは容易に同定することができる(例えば、PCR(Mullis
,K.et al.,Cold Spring Harbor Symp.Q uant.Biol.51:263-273(1986);
Erlich H.et al.,EP 50,424;EP 84,796;EP 258,017;EP 237,362;Mullis,
K.,EP 201,184;Mullis,K.et al.,US 4,683,202;Erlichh,H.,US 4,582,7
88;およびSaiki,R,et al.,US 4,683,194)または他の方法により)。このよ
うな二重変異生成イベントの頻度は単一変異生成の頻度の二乗なので、両染色体
C/EBP対立遺伝子に突然変異を有する細胞は突然変異を有する細胞の総ポピ
ュレーションの非常にわずかな割合を占めるにすぎない。したがって、ホモ接合
動物を得るためには、古典的な異種交配の利用が好ましい。
最も好ましくは、置換ベクターは、この発明の細胞およびキメラもしくは遺伝
子導入動物の作製に用いられる。置換
(もしくは挿入)ベクターは、一本鎖であってもよいが、好ましくは二本鎖であ
るDNA分子である。このDNA分子は、逆転写酵素もしくは他の手段によって
DNAに変換し得る1以上のRNA分子として細胞内に導入することができる。
好ましくは、DNA分子は二本鎖直鎖分子である。発明のこの態様を実施するた
めの最良の様式では、このような分子は、閉鎖した共有結合環状分子を開裂させ
て直鎖分子を形成させることにより得られる。好ましくは、このようなベクター
は、変更しようとする所望のC/EBP対立遺伝子との相同性を有する領域の近
傍に、少なくとも一方の側部、好ましくは両側部の横に並ぶ選択可能なマーカー
遺伝子配列を有する。このようなベクターを用いる結果、染色体対立遺伝子が選
択可能なマーカー遺伝子の配列で置き換えられる。
最も好ましくは、レシピエント細胞に導入されるベクター分子は、変異が形成
されるC/EBP遺伝子をコードする遺伝子の領域と相同性を有する領域を含ん
でいる。好ましい態様においては、DNA分子は、細胞のC/EBP対立遺伝子
との相同性を有する領域を2つ有している。これらの相同領域は、好ましくは、
染色体対立遺伝子への組み込みが望まれる正しい配列の横に並ぶ。
最も好ましくは、置換ベクターはまた、“陽性選択”の他に“陰性選択”が可
能なフランキング遺伝子配列、例えば、チミジンキナーゼをコードするtk遺伝
子、またはヒポキサンチンホスホリボシルトランスフェラーゼをコードするhp
rt遺伝子、を有する。活性チミジンキナーゼを発現する細
胞は、HATGを含有する培地中では成長することができるが、5-アザシチジン
のようなヌクレオチド類似体を含有する培地中では成長することができない(Gi
phart-Gassler,M.et al.,Mutat.Res.214:223-232(1989)。活性HSV−t
k遺伝子を有する細胞は、ガンシクロビール〔gancyclovir〕または類似の作用
物質の存在下では成長することができない(Giphart-Gassler,M.et al.,Muta
t.Res.214:223-232(1989)。活性HPRT酵素を発現する細胞は、特定のヌ
クレオチド類似体(6-チオグアニン、8-アザプリン等)の存在下では成長するこ
とができないが、HAT(ヒポキサンチン、アミノプテリン、およびチミジン)
で補足した培地中では成長可能である。反対に、活性HPRT酵素を発現するこ
とができなかった細胞はHATGを含有する培地中では成長することができない
が、6-チオグアニン等のような類似体に対して耐性である(Littlefield,J.W.
,Science 145:709-710(1964))。この目的に好ましい遺伝子は、hprt遺
伝子である。
好ましい態様において、このベクターはまた、選択可能なマーカー遺伝子配列
を有する(もっとも、以下に記述するように、そのような配列は、第2のベクタ
ーもしくは核酸分子を用いてレシピエント細胞に与えられるのではあるが)。こ
のような検出可能な遺伝子配列の例には、hprt遺伝子、tk遺伝子(特に、
ヘルペス単純ウイルスのtk遺伝子)、nptll遺伝子(Thomas,K,R.et al
.,Cell 51:503-512(1987),Mansour,S.L.et al.,Nature 336:348-352(19
8
8)、両文献は参照することによりここに組み込まれる)、あるいはアミノ酸も
しくはヌクレオチド類似体、または抗生物剤等に対する耐性を付与する池の遺伝
子が含まれる。検出可能なマーカー遺伝子は、認識し得る細胞の欠陥を補い得る
ものであればいかなる遺伝子でもよい。
nptll遺伝子(Southern,P.J.,et al,,J.Molec.Appl,Genet.1:327-
341(1982):Smithies,O.et al.,Nature 317:230-234(1985)、これらの文
献は参照することによりここに組み込まれる)が最も好ましい検出可能なマーカ
ー遺伝子配列である。Nptll遺伝子(もしくはhprt遺伝子)またはtk
遺伝子のいずれかを含む構築体が特に好ましい。
このように、置換ベクターを用いる一方法においては、ベクターは直鎖状にさ
れ、多能性レシピエント細胞(好ましくは、胚幹(“ES”)細胞)、または同
等物に導入される(Robertson,E.J.,In:Current Communications in Molecul
ar Biology,Capecchi,M.R.(ed.),Cold Spring Harbor Press,Cold Sprin
g Harbor,NY(1989),pp.39-44、この文献は参照することによりここに組み
込まれる)。形質導入された多能性細胞は、当該技術分野において公知の方法(
Evans,M.J.et al.,Nature 292:154-156(1981))で、イン・ビボにて培養し
、キメラもしくは遺伝子導入動物を形成させることができる。ES細胞は正常な
核形を有している(Evans,M.J.et al.,Nature 292:154156(1981);Martin
,G.R.et al.,Proc.Natl.Acad,Sci,(U.S,A.)78:7634-7638
(1981))。
この発明に従って、いかなるES細胞も用いることができる。しかしながら、
ES細胞の一次単離体〔primary isolate〕を用いることが好ましい。このよう
な単離体は、Robertson,E.J.(In:Current Communications in Molecular Bio
logy,Capecchi,M.R.(ed.),Cold Spring Harbor Press,Cold Spring Harb
or,NY(1989),pp.39-44)によって記述されたCCE細胞系のような胚から
、または CCE細胞系のES細胞のクローン単離体(Schwartzberg,P.A.et
al.,Science 246:799-803(1989)、この文献は参照することによりここに組み
込まれる)から直接得ることができる。このようなクローン単離は、E.I.Robe
rtsonの方法(In:Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells:A Practical
Approach,(E.J.Robertson,Ed.),IRL Press,Oxford,1987)に従って行な
うことができる。この文献と方法は参照することによりここに組み込まれる。こ
のようなクローン増殖の目的は、動物への分化においてより高い効率を有するE
S細胞を得ることである。クローン選択されたES細胞は、先祖細胞系CCEよ
りも、遺伝子導入動物の作製において約10倍以上有効である。この発明の組換え
法のためには、クローン選択はいかなる利点も与えてくれない。胚からクローン
的に誘導されたES細胞の例は、ES細胞系、AB1(hprt+)またはAB2.
1(hprt-)である。
所望の遺伝子配列を有するDNA分子は、導入された分子がその相同領域で組
換えを受けることが可能な方法によって、
多能性細胞に導入することができる。直接マイクロインジェクション、またはリ
ン酸カルシウム形質転換のような幾つかの方法は、組込みの際に、導入分子のコ
ンカテマー形成を生じることがある。これらのコンカテマーは、それ自身分解し
て、非コンカテマー統合構造〔non-concatemeric integration structur〕を形
成する。ベクターがコーディング配列を有する場合にはコンカテマーの存在は望
ましいものではないので、コンカテマーを生成する方法は一般に好ましくはない
。好ましい態様において、DNAはエレクトロポレーション(Toneguzzo,F.et
al.,Nucieic Acids Res.16:5515-5532(1988);Quillet,A.el al.,J,Im
munol.141:17-20(1988);Machy,P.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.(U.S
.A.)85:8027-8031(1988);これらの文献の全ては参照することによってここ
に組み込まれる)によって導入される。
エレクトロポレーションの後、ES細胞を、検出可能なマーカー遺伝子配列を
受け、これを組込んだ形質導入体を選別する培地で培養する。次いで、培養条件
を、陰性選択遺伝子を得たレシピエント細胞を選択するように変更する。この発
明の好ましい態様において、そのような陽性および陰性選別は、選択可能なマー
カー遺伝子を選択するが、陰性選択遺伝子の存在に対して選別する条件下で細胞
を培養することにより同時に行なわれる。これらの配列の全てが同じ標的ベクタ
ー分子上に存在するため、このような二重選別は組換え的なイベントの発生を必
要とする。
次に、このような二重選別の生き残りを、染色体対立遺伝
子の機能について、またはより好ましくは、サザーンブロット解析による、本来
存在する染色体対立遺伝子が選択可能なマーカー遺伝子で置換されているクロー
ンについてのいずれかでスクリーニングを行なう。
所望のDNA分子が組込まれた細胞を(例えば、検出可能なマーカー遺伝子配
列が発現可能なnptll遺伝子配列である場合、G418耐性細胞についての選
別により)選別した後、細胞を培養し、導入されたDNA分子の存在を前記の通
りにして確認する。所望の組換えイベントを受けている細胞の同定には、様々な
方法のいかなるものをも用いることができる。クローンの直接スクリーニング、
PCRの利用、ハイブリダイゼーションプローブの利用等の全てを、このために
用いることができる。
組換えを受けたES細胞を、キメラおよび遺伝子導入動物の作製に用いること
ができる。キメラ動物は、動物の細胞のいくつかのみが変性C/EBP遺伝子を
有するものである。反対に、遺伝子導入動物は、変性C/EBP構築体が全ての
細胞中に存在する動物である。
ES細胞は、E.J.Robertson(In:Teratocarcinomas and Embryonic Stem Ce
lls:A Practical Approach,(E.J.Robertson,Ed.),IRL Press,Oxford,1
987,pp 71-1 12)(この文献は参照することによってここに組込まれる)によ
って記述されるように、好ましくは、間質細胞(STO細胞(特にSNC4 ST
O細胞)等)および/または一次胚線維芽細胞上で培養される。キメラマウスの
作製および解析方法
は、Bradley,A.によって開示されている(In:Teratocarcinomas and Embryon
ic Stem Cells:A Practical Approach,(E.J.Robertson,Ed.),IRL Press
,Oxford,1987,pp113-151)(この文献は参照することによりここに組込まれ
る)。間質(もしくは線維芽)細胞は、異常ES細胞のクローン性過剰成長を除
去する働きをする。最も好ましくは、これらの細胞を、白血球阻害因子(“li
f”)の存在下で培養する(Gough,N.M.et al.,Reprod.Fertil.Dev.1:281
-288(1989),Yamamori,Y,et al.,Science 246:1412-1416(1989)、これら
両文献は参照することによりここに組込まれる)。lifをコードする遺伝子は
クローン化されている(Gough,N.M.et al.,Reprod.Fertil.Dev. 1:281-288
(1989))ので、この遺伝子を用いて、当該技術分野において公知の方法で間質
を形質転換し、次いで、lifを培養培地中に分泌する形質転換された間質細胞
上でES細胞を培養する。
このように、この発明は、内在性染色体C/EBP遺伝子の本来の配列を、こ
の遺伝子に“所望の遺伝子配列”を導入することにより変更する方法を提供する
。この“所望の遺伝子配列”は、いかなる長さのものでも、いかなるヌクレオチ
ド配列を有するものであってよい。完全なタンパク質をコードする遺伝子配列、
そのような遺伝子配列の断片、調節配列等の1以上を有していてもよい。重要な
ことには、所望の遺伝子配列は、レシピエント細胞の未変性遺伝子とほんのわず
かに異なっているだけでもよい(例えば、未変性遺伝子に対
して単一もしくは複数の塩基の変更、挿入または欠失を有していてもよい)。こ
のような所望の遺伝子配列を用いることにより、レシピエント細胞の染色体対立
遺伝子に微妙かつ正確な変更を創出することが可能である。このように、この発
明は、C/EBP遺伝子の発現および調節を操作し、かつ調整する手段を提供す
る。
特に、この発明は、本来存在する遺伝子配列を“選択不可能な〔non-selectab
le〕”“所望の遺伝子配列”で置き換えることにより、C/EBP分子をコード
する遺伝子の発現およびタンパク構造を操作し、かつ調整する手段を提供する。
遺伝子配列が、レシビエント細胞におけるその存在もしくは発現が、用いられる
培養条件の下で、細胞に生存利益〔survival advantage〕を与えないのであれば
、その遺伝子配列は選択不可能である。非機能的C/EBP対立遺伝子をコード
する配列は、そのような配列の例である。反対に、“優性”遺伝子配列は、特定
の環境下において、レシピエント細胞に生存利益を付与するものである。npt
ll遺伝子によって付与されるネオマイシン耐性は、ネオマイシンG418の存在
下で培養される細胞に対する生存利益である。したがって、nptll遺伝子は
、選択不可能な遺伝子配列というよりも優性遺伝子配列である。
特に、この発明は、レシピエント細胞に本来存在する遺伝子配列を、“C/E
BP類似体分子〔analog C/EBP molecule〕”を発現することが可能な“類似体
”配列で置き換えることを可能にする。ここで用いられる場合には、“C/EB
P類似体分子”は、天然のC/EBP分子と同等もしくは類似の方法で作用し得
る分子である。2つの配列が、実質的には類似しているが他方に対して単一の塩
基置換、欠失、もしくは挿入に相当する小さな変化がある場合、またはそれらが
“マイナーな”複数塩基の変更を有している場合には、一方の配列は他方の配列
の“類似体”であると言われる。C/EBPαタンパクが腫瘍抑制因子の特性を
発現するため、この発明の遺伝子導入動物は、ガンに対して予め処置されている
。したがって、このような動物は、化学物質および他の作用因子の発癌能力のス
クリーニングおよび評価に用いることができる。このため、この発明の動物は、
外的に付加された活性オンコジーン配列を有する細胞を含む、Leder,P.et al.
(米国特許4,736,866)によって記述される動物の代わりを提供する。Leder,P
,et al.の動物が発癌物質のアッセイに有用であると記述されているとしても、
動物に付与されたオンコジーン配列の正確な位置および構造は不明であり、実験
的に制御することはできない。このため、この動物の発癌モデルとしての価値は
大きく損なわれる。この発明の動物は、Donehower,L.A.et al.によって記述さ
れたP53欠損動物(Nature 356:215-221(1992);PCT出願US 92/00295)お
よびBradley,A.et al.のrb欠損動物(PCT出願US/93/05584)を補う。
以下に論じるように、ホモ接合C/EBP欠損動物は、新生児低血糖および糖
原病を発病する。したがって、このような動物は、ヒトおよび動物におけるこれ
らの疾患を処置し得
る作用因子を同定するイン・ビボモデルとして用いることが可能である。
このようなトランスジェニックマウス(もしくはそれらの胚幹細胞先祖)に由
来する細胞系は、化学物質および他の作用因子の発癌能力のアッセイに用いるこ
とができる。このようなアッセイは、C/EBP欠損細胞の形態学、増殖特性等
に対する作用因子の効果を評価する。したがって、C/EBP発現の疑わしいア
フェクター〔affector〕の存在下で細胞をインキュベートして、化合物がC/E
BPαの発現に影響を及ぼし得るかどうかを決定することができる。特には、こ
のようなアッセイは、“急性期反応体”の発現を誘発するステロイドおよびペプ
チドホルモン(例えば、サイトカインルイ)、または反応体自身の発現における
変化を評価することができる。
B.肝機能の診断における使用
この発明は、肝臓または他の組織におけるC/EBPα発現の存在と程度を決
定することを可能にする。前に示されるように、C/EBPα発現のレベルは、
細胞の腫瘍形成能力とは逆の関係にある。このような関係は、C/EBPαの発
現が腫瘍形成に影響を及ぼし、あるいは妨げさえする可能性を支持している。一
態様においては、この発明のC/EBPα配列は、発現してC/EBPαを生じ
得る。この物質は、イムノアッセイフォーマットにおいてC/EBPα発現のレ
ベルおよび程度の定量に用いることが可能な抗C/EBPα抗体の誘導に用いら
れている。適切なイムノアッセイフォー
マットは、例えば、Fackrell(J.Clin.Immunoassay8:213219(1985))、Yolk
en,R.H.(Rev.Infect.Dis.4:35(1982))、Collins,W.P.(In:Alterna
tive Immunoassays,John Wiley & Sons,NY(1985))、Ngo,T.T.et al.(I
n:Enzyme Mediated Immunoassay,Plenum Press,NY(1985))、およびIn:EL
ISA and Other Solid Phase Immunoassays(Kemeny,D.M.et al,,Eds.)、Joh
n Wiley & Sons,NY(1988)によって記述されている。
このように、この発明は、抗C/EBPα抗体を用いてサンプル中のC/EB
Pαのレベルおよび濃度を検出および/または定量するイムノアッセイフォーマ
ットを提供する。好ましい態様においては、このイムノアッセイは、例えば組織
もしくは生検サンプル等を用いて、その場で行なうことができる。あるいは、組
織サンプルから得られた未精製の、一部精製した、または精製した調製物に対し
てアッセイを行なうことができる。
別の態様においては、C/EBPαmRNAの配列とハイブリダイズし得るC
/EBP特異的核酸プローブ(DNAもしくはRNAのいずれか)を用いて、サ
ンプル中のC/EBPαmRNAの存在を検出することが可能である。好ましく
は、このプローブは、約10ないし30ヌクレオチドの長さ、最も好ましくは約 約
15-24ヌクレオチドの長さである。この分子はまた、好ましくは、検出可能なラ
ベルで標識されている。これに関しては、いかなる検出可能なラベル(すなわち
、酵素、放射性同位体、蛍光等)も用いることができる。正常
肝臓の生検組織において、C/EBP特異的プローブと結合可能なmRNAを生
成することができない肝細胞が存在することは、肝癌の存在の特徴をなす。
好ましい方法においては、“アンチセンス分子”がC/EBPα発現のアッセ
イに用いられる。このようなアッセイは、肝組織を用いて、イン・ビボ、もしく
は組織培養の際の半ビボのいずれかで行なうことができる。
一般に、C/EBPα“アンチセンス分子”は、mRNA分子(もしくは遺伝
子)と結合し、あるいはハイブリダイズし、それにより遺伝子産生物へのmRN
Aの翻訳を損なう(すなわち、弱める、もしくは妨げる)ことが可能なように、
その配列がC/EBPαmRNA分子(もしくはその対応遺伝子)の配列に相補
的である核酸(DNAもしくはRNAのいずれか)である。このような分子には
、C/EBPα配列との特異的なハイブリゼーションを可能ならしめるのに十分
な長さの“アンチセンスオリゴヌクレオチド”の他に、好ましくは100-500ヌク
レオチドの長さの“アンチセンストランスクリプト”が含まれる。好ましくは、
アンチセンスオリゴヌクレオチドは約10-30ヌクレオチドの長さであり、最も好
ましくは、約15-24ヌクレオチドの長さである。
あるいは、生理学的なイン・ビボ条件下ではC/EBPαmRNAに安定にハ
イブリダイズし得るには長さが短かいアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いる
こともできる。このようなオリゴヌクレオチドは、約6-10ヌクレオチド以上の長
さであればよい。この発明に従って用いるためには、このよ
うなオリゴヌクレオチドは、好ましくは、C/EBPα−エンコーディングmR
NAの翻訳領域の遺伝子座に結合し得るように変性される。このような変性分子
には、一本鎖C/EBPαmRNAに結合し得る、抗体(もしくは抗体断片)、
または(二価架橋剤、例えば、トリメチルプソラリン、8-メトキシプロラリンの
ような)他のリガンドに結合したオリゴヌクレオチドが含まれる。
(プソラリン(例えば、トリメチルプソラリン、もしくは8-メトキシプソラリ
ン)のような)二価架橋剤の反応性基の1つに結合した抗C/EBPαアンチセ
ンスオリゴヌクレオチド付加物は、350-420nmのUV光で活性化する際に、C
/EBPαmRNAと架橋し得る。したがって、この光の強度を(UVランプの
ワット数を変化させる、細胞とランプとの距離を増大させる、等によって)調節
することにより、アンチセンスオリゴヌクレオチドと細胞のC/EBPαmRN
Aとの結合の程度を制御することが可能となる。これは、裏を返すと、レシピエ
ント細胞におけるC/EBPα遺伝子発現の衰退の程度の制御を可能にする。
この発明に従って、400-500bpのC/EBPαアンチセンストランスクリプ
トが形成され、C/EBPα活性を阻害し得ることが見出された。この実験の成
功は、より小さな“アンチセンスオリゴヌクレオチド”をC/EBPα発現の阻
害に代わりに用いることができることを示している。アンチセンスオリゴヌクレ
オチドは、欧州特許出願263,740;335,451および329,882、並びにPCT公開WO
90/00624に開
示されており、これらの文献は全て参照することによりここに組み込まれる。
一般に、アンチセンストランスクリプトまたはオリゴマーは、C/EBPα遺
伝子のヌクレオチド配列に従って調製される。アンチセンストランスクリプトま
たはオリゴヌクレオチドの配列は、得られるトランスクリプトまたはオリゴヌク
レオチドがC/EBPαmRNAの全配列もしくはそれらの所望の断片と結合し
、あるいはハイブリダイズすることが可能であるならば、1以上のヌクレオチド
の1以上の挿入、置換、もしくは欠失を含んでいてもよい。
当該技術分野において周知のいかなる方法も、この発明のアンチセンストラン
スクリプトもしくはオリゴヌクレオチド、または前記プローブの合成に用いるこ
とができる(Zamechik et al,,Proc.Natl.Acad.Sci.(U.S.A.)83:4143(1
986);Goodchild et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.(U.S.A.)85:5507(1988
),Wickstrom et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.(U.S.A.)85:1028;Holt,J
.T.et al.,Mol,Cell.Biol.8:963(1988);Gerwirtz,A.M.et al.,Sc
ience 242:1303(1988),Anfossi,G.,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.(U.
S.A.)86:3379(1988);Becker,D,,et al.,EMBO J.8:3679(1989);全て
の文献は参照することによってここに組込まれる)。このために、自動核酸シン
セサイザーを用いることができる。加えて、所望の配列のヌクレオチドを、カス
タム分子の販売者から得ることもできる。
最も好ましくは、この発明のアンチセンストランスクリプ
ト、オリゴヌクレオチドまたはプローブを、固相“ホスホラミダイト[phosphor
amidite]合成”を用いて調製することができる。この合成は、トランスクリプ
トまたはオリゴヌクレオチドの3´末端であるヌクレオチドを用いることで作製
された固体支持体に付着するヌクレオチド鎖を成長させることで行なう。この方
法は、5´−ヒドロキシル基が(好ましくは5´−DMT(ジメトキシトリチル
)基で)ブロックされ、アミノ基がベンゾイル基(シトシンおよびアデノシンの
アミノ基)もしくはイソブチル基(グアノシンの保護)のいずれかでブロックさ
れているモノマー単位を用いる、DNAの循環合成[cyclical synthesis]に関
与する。このような誘導体の製造方法は、当該技術分野において公知である。
あるいは、C/EBPαのネガティブ鎖をクローン化し、組換え法を用いてア
ンチセンス分子を調製することができる。
C.肝臓ガンおよび他のガンの治療における使用
この発明は、その発病または持続が、C/EBPαの細胞性発現の減少に依存
することを特徴とする、肝臓ガンおよび他のガンの治療手段を提供する。特には
、この発明は、“ガン細胞の増殖を阻害する方法”を提供する。ここで用いられ
る場合には、ガン細胞の増殖は、その増殖の速度もしくは程度が未処置のガン細
胞と比較して減少する場合に、“阻害された”と言う。
この発明は、肝臓細胞もしくは腫瘍細胞のC/EBPαの発現を増大させるこ
とにより治療を行なう。このような発現
の増大を誘発する2つの手段が特に好ましい。
一態様においては、ガンの“遺伝子治療”を提供するために、ヒトもしくは動
物(特に哺乳動物)の腫瘍細胞に形質導入することが可能なベクターに、機能的
C/EBPα遺伝子、この遺伝子の変種、もしくはC/EBPα遺伝子の活性に
影響を及ぼす他の遺伝子のいずれかをコードするDNAが導入される。最も好ま
しくは、ウイルスもしくはレトロウイルスベクターがこの目的で用いられる。適
切なベクターの例は、前に同定されたものに加えて、Fletcher,F,A.et al.
(J.Exper.Med.174:837-845(1991))、Makela,T.P.et al.(Gene118:2
93-294(1992))、Porgador,A.et al.(Canc.Res.52:3679-3686(1992)
)、Yoshimura,K.et al.(Nucl.Acid Res.20:3233-3240(1992))、Lim,
B.et al.(Proc.Natl.Acad.Sci.(U.S.A,)86:8892-8896(1989))、Ohi
,S,et al.(Gene89:279-282(1990))、およびRussel,S.J.et al.(J.V
irol.66:2821-2828(1992))によって論じられている。
特に好ましい態様においては、遺伝子配列は、転写されるだけのプロモーター
から、もしくは少なくとも優先的に、腫瘍細胞に転写される。このようなプロモ
ーターの例には、α−フェトタンパク、癌胎児抗原、アミラーゼ、γ−グルタミ
ルトランスフェラーゼ等の腫瘍特異的抗原を指向するものが含まれる。
遺伝子治療の原理は、Oldham,R,K.(In:Principles of Biotherapy,Rave
n Press,NY,1987)および類似のテキ
ストによって開示されている。遺伝子治療の方法および用途は、Boggs,S.S.
(Int.J.Cell Clon.8:80-96(1990));Karson,E.M,(Biol.Reprod.42
:39-49(1990));Ledley,F.D.(In; Biotechnology,A Comprehensive Tr
eatise,volume 7B,Gene Technology,VCH Publishers,Inc,NY,pp399-458(
1989))によって開示されており、これらの文献は全て参照することによりここ
に組み込まれる)。遺伝子治療は、既存の状態を治療する(すなわち抑制し、ま
たは弱める)ために、あるいは遺伝した遺伝子突然変異、または体細胞突然変異
のために遺伝子の発現が減少した(例えば、C/EBPα遺伝子のただ1つの機
能的な対立遺伝子)細胞を有する個人に予防的な遺伝子治療を施すために、レシ
ピエントに施すことができる。
特に好ましい態様においては、C/EBPαエンコーディング配列を肝臓に送
達させるために、アデノウイルスベクターが(このベクターをレシピエントの門
脈に直接注入することにより)用いられる。肝臓へ向かう血流の性格から、門脈
を介して配送されるベクターは肝細胞および肝臓の腫瘍内に留まるであろうが、
この臓器の外部の他の組織に拡がることはないであろう。要するに、ベクターは
、身体のフィルターとして機能する肝組織におそらくトラップされるであろう。
第2の態様においては、初期C/EBPαの有効濃度もしくは活性を増幅する
ために、続いて腫瘍細胞に与えられるC/EBPα、それらの変種、もしくは共
力剤の同定にC/E
BPαエンコーディング配列が用いられる。ここで用いられる場合には、前記共
力剤には、C/EBPαの標的配列への結合を容易にし、またはC/EBPαも
しくはC/EBPαmRNAを分解もしくは不活性に対して安定にし、またはC
/EBPαmRNAの転写もしくは翻訳の速度を増加するように作用する、タン
パクもしくは非タンパクの囚子が含まれる。このような分子は、候補作用因子を
、C/EBPαの濃度、安定性、または活性を高めるそれらの能力についてスク
リーニングすることにより容易に同定することができる。したがって、例えば、
C/EBPαアンチセンストランスクリプトもしくはオリゴヌクレオチドと推定
された共力剤との両者の存在下において、正常肝細胞をインキュベートすること
ができる。この化合物が、C/EBPαアンチセンストランスクリプトもしくは
オリゴヌクレオチドによって生じるC/EBPα発現の阻害を改善することがで
きるかどうかを決定するために、細胞をモニターする。
反対に、椎定されたアンタゴニスト化合物の存在下で細胞をインキュベートす
ることができる。この化合物がC/EBPαの発現を低下させることができるか
どうかを決定するために細胞をモニターする。このように、この発明は、C/E
BPαのアンタゴニストまたは共力剤のいずれかを同定するこどが可能な“スク
リーニングアッセイ”を包含する。特に、このアッセイは、“急性期反応体”の
発現を誘発するステロイドもしくはペプチドホルモン(例えば、サイトキン類)
の発現、または反応体それ自身の発現における変化を評価する
ことができる。
D.肝機能障害または肝臓再生の治療における使用
前に示されるように、この発明は、C/EBPαの発現もしくは活性のレベル
もしくは程度を特異的に減少させることが可能なC/EBPαアンタゴニスト(
アンチセンストランスクリプトもしくはオリゴヌクレオチドのようなタンパク様
および非タンパク様の両者)の同定を可能にする。
このような分子は、肝機能障害の治療、あるいは肝臓の再生もしくは肥大の促
進に有用である。
C/EBPαアンチセンストランスクリプトもしくはオリゴヌクレオチドがこ
れらの目標を達成する1つの方法は、C/EBPαmRNAの翻訳開始領域の配
列に相補的であり、かつC/EBPαmRNAトランスクリプトとハイブリダイ
ズし得るに十分な長さの配列を有することによる。
この発明のアンチセンストランスクリプト、オリゴヌクレオチドおよび他のC
/EBPαアンタゴニストは、他の方法では一時的な増殖生育期間しか持たない
であろう大切な細胞型(一次肝組織、細胞等)の不死化に用いることができる。
したがって、それらを研究に用いることができ、あるいは臓器もしくは組織移植
片もしくは移植体としての多数の細胞の蓄積を可能にし、または容易にすること
ができる。したがって、一態様において、この発明の作用因子を臓器もしくは組
織培養の方法と一緒に用いて、これらの方法を容易にすることができる。
使用は、それが生理学的な状態を変更する場合に、治療的
であると言われる。この発明の作用因子は、所望の治療目的について、局所的も
しくは全大敵に用いることができる。これらは、例えば、好ましくは適当な溶媒
中に溶解された、アンチセンストランスクリプトもしくはオリゴヌクレオチド、
またはいずれかの同等物、および親脂性担体もしくはアジュバントを含有し得る
、薬剤等に用いることができる。そのような溶媒は、例えば、水−エタノール混
合液(10%ないし30%v/v以上のエタノールを含有する)であればよい。このよ
うな調製物は、000.1%ないし1.0%のアンチセンス分子を含むことができる。適
切な担体、アジュバントおよび溶媒は、Remington's Pharmaceutical Sciences
(16th ed.,Osol,A.,Ed.,Mack,Easton PA(1980)に記述されており、この
文献は参照することによりここに組み込まれる。
この発明のアンチセンス分子および他のC/EBPαアンタゴニストが肝細胞
の増殖を刺激することが可能であるため、それらを火傷もしくは手術の後の回復
の促進、または萎縮した組織の復元等に用いることが可能である。そのような態
様に対して、局所もしくは全体投与のために、これらの作用因子を抗生物剤、抗
真菌剤などと共に処方することができる。
E.研究および薬剤開発における使用
この発明の遺伝子配列およびベクターは、それらの治療もしくは診断用途から
は全く離れて、ヒトおよび動物における遺伝子の調節、発現および組織の調査に
用いることができる。この発明の方法は、C/EBPαをコードする遺伝子の調
節
領域内における変更の生成に用いることが可能である。このような調節配列は、
様々な方法で得ることができる。好ましい方法の1つにおいて、C/EBPαを
コードする配列を、C/EBPα遺伝子に対して5´に位置するC/EBPαプ
ロモーター配列を有する構成要素のゲノムライブラリーの探索に用いることがで
きる。C/EBPα遺伝子の適切な配列は、図1および2、並びに例2に記載さ
れるATCC寄託75412に記述されている。
したがって、この発明は、このような遺伝子の転写もしくは翻訳の性質もしく
は制御を変更する手段、並びにこのような遺伝子を変更する手段を提供する。例
えば、この発明は、遺伝子の発現を増大もしくは減少させる結果となる突然変異
の導入を可能にする。同様に、本来の対立遺伝子の転写能力を、その発現を減少
もしくは増大させるために、低下もしくは増大させることができる。このように
、この発明は、C/EBPα遺伝子の操作および解体を可能とし、したがって、
C/EBPα変種、アンタゴニストおよび共力剤の同定を可能とする。
この発明の分子および動物は、疾患もしくは組織変質の動物モデルの創出およ
び/または研究における利用に特に適している。
この発明のスクリーニングアッセイおよび動物は、C/EBPαで調節された
遺伝子の同定の他に、C/EBPαと相互作用し得る新規治療剤の開発を容易に
するために用いることができる。
したがって、このようなアッセイおよび動物は、C/EBPα発現の損失を補
い、もしくは回避する分子の能力を評価することができる。このような分子は、
C/EBPαの機能的類似体である。このような類似体には、“古典的類似体”
および“疑似類似体”の両者が含まれる。C/EBPαの古典的類似体は、類似
の生物学的活性を有し、C/EBPαと化学的に関連する分子である。説明とし
て、C/EBPα活性を有する非天然変異体タンパクは、タンパクC/EBPα
分子の古典的類似体を含む。同様に、変異生成C/EBPα核酸分枝は、C/E
BPα遺伝子配列の古典的類似体の例を含む。反対に、C/EBPα分子の“疑
似類似体”は、分子の生物学的活性は保持するが、典型的には、化学的には関連
しない。その構造がC/EBPαタンパクの活性部位を模倣する有機分子は、そ
のタンバクの“疑似類似体”を含む。同様に、C/EBPαの核酸結合部位に結
合することができ、もしくはC/EBPαによって認識される非核酸分枝は、そ
の分子の疑似類似体である。
したがって、機能的類似体は、作用因子が全C/EBPα核酸分子、またはそ
れらのオリゴヌクレオチドもしくはポリヌクレオチド、またはそのような分子も
しくは断片によってコードされたタンパクもしくはポリペプチドのいずれかの機
能を模倣するのであれは、オリゴヌクレオチドもしくはポリヌクレオチド、(グ
リコシル化および非グルコシル化タンパクを含む)タンパク様化合物もしくは(
ステロイド、当脂質のような)非タンパク様化合物のいずれかであり得る。好ま
しい古典的類似体には、その配列に、C/EBPαタンパクの活性触媒部位もし
くは結合部位、またはC/EBPα活性を抑制し、もしくは誘発することのいず
れかが可能な核酸C/EBPα分子のオリゴヌクレオチド断片を有する(線形ペ
プチドの他に環状ペプチドを含む)ポリペプチドが含まれる。好ましい疑似類似
体には、C/EBPαタンパクの断片もしくはそれらの変異体ではないが、それ
にもかかわらず、C/EBPα様の方式で作用する能力、またはC/EBPαア
ンタゴニストの方式で細胞増殖を誘発する能力を発現するポリペブチドが含まれ
る。
古典的類似体は、以下に記述するように合理的に、または突然変異生成の確立
された方法(例えば、Watson,J.D.et al.,Molecular Biology of the Gene
,Forth Edition,Benhamin/Cummings,Menlo Park,CA(1987)を参照)のいず
れかによって同定することができる。重要なことには、ランダム変異生成アプロ
ーチは、変異を生成させようとする遺伝子配列についての先験的な情報を必要と
しない。このアプローチは、その機能に基づいて特定の突然変異の望ましさを評
価する利点を有し、そのため、得られた変異タンパクがいかにして、あるいは何
故に特定の構造に適合するのかを理解する必要がない。実際、標的遺伝子配列の
ランダム変異生成は、所望の特性を有する変異タンパクを得るために用いられて
いる1つのアプローチである(Leatherbarrow,R.J.Prot.Eng.1:7-16(1986
),Knowles,J.R.,Science236:1252-1258(1987);Shaw,W.V,,Biochem.
J.246:1-17(1987);G
erit,J.A.Chem.Rev.87:1079-1105(1987))。あるいは、特定の配列変更
が望まれる場合には、部位指向変異生成の方法を用いることができる。このため
、そのような方法は、重要であると信じられるタンパク質のアミノ酸のみを選択
的に変更するために用いることができる(Craik,C.S.,Science 228:291-297
(1985);Cronin,C.S.et al.,Biochem.27:4572-4579(1988),Wilks,H
,M.et al.,Science242:1541-1544(1988))。このような変異体の分析は、
ファージ・ディスプレイ・プロテイン・リガンド・スクリーニングシステム[ph
age display protein ligand screening system]を利用することにより容易に
することもできる(Lowman,H.B.et al.,Biochem.30:10832-10838(1991)
;Markland,W,et al.,Gene109:13-19(1991),Roberts,B.L.et al.,Pro
c.Natl.Acad.Sci.(U.S.A.)89:2429-2433(1992);Smith.G.P.,Scienc
e 228:1315-1317(1985);Smith,R,P.et al.,Science248:1126-1128(1990
)、全て参照することによりここに組み込まれる)。一般に、この方法には、所
望のタンパクリガンドが(M13遺伝子III外皮タンパクもしくはラムダ外皮タン
パクのような)ウイルス外皮タンパクのC末端に融合している融合タンパクの発
現が関与する。
C/EBPαの疑似類似体は、通常の、もしくは合理的な薬剤設計の原理を用
いて得ることができる(Andrews,P.R,et al.,In:Proceedings of the Alfr
ed Benzon Symposium,volume 28,pp.145-165,Munksgaard,Copenhagen(199
0);McPherson,A.Eur.J.Biochem.189:1-24(1990);Ho
l,W.G.J.et al.,In:Molecular Recognition:Chemical and Biochemical
Problems,Roberts,S.M.(ed.);Royal Society of Chemistry;pp.84-93
(1989),Hol,W.G.J.,Arzneim-Forsch.39:1016-1018(1989),Hol,W.G
.J,,Agnew.Chem.Int.Ed.Engl.25:767-778(1986)、全て参照することに
よりここに組み込まれる)。
通常の薬剤設計の方法に従い、その構造が、“未変性の”C/EBPα分子、
またはC/EBPα分子と相互作用する分子、の構造と同様の特性を有する分子
を無作為に試験することにより、所望の疑似分子が得られる。結合分子の特定の
基における変化の結果として生じる量的な寄与は、未変性のC/EBPα分子と
推定疑似体との間の競合性もしくは協力性の能力を測定することにより決定する
ことができる。
合理的な薬剤設計の一態様において、疑似体は、C/EBPα分子の最も安定
な3次元構造の特性を共有するように設計される。このため、C/EBPα分子
の疑似類似体は、C/EBPα分子によって表わされるのと同様に、イオン性、
親水性、もしくはファンデルワールス相互作用を引き起こすに十分な方法で方向
付けられた化学基を有するように設計することができる。合理的設計の第2の方
法においては、C/EBPαのコンホメーション的“ブリージング[breathing
]”を受ける能力が利用される。このような“ブリージング”(異なる分子コン
ホメーションの一時的かつ逆転可能な仮説)は、広く認められた現象であり、温
度、熱力学的因子、および分子の触媒活性から結果として生じるものである。C
/E
BPαの3次元構造の知見は、そのような評価を容易にする。C/EBPα分子
の自然なコンホメーションの変化の評価は、潜在的なヒンジ部位、分子のブリー
ジング等によって水素結合、イオン結合、もしくはファンデルワールス結合が形
成され、もしくは排除される潜在的な部位の認識を容易にする。このような認識
は、C/EBPαが仮定することができるさらなるコンホメーションの同定を可
能とし、そのようなコンホメーションを共有する疑似類似体の合理的な設計と生
成を可能にする。
合理的な疑似体設計を行なうための好ましい方法は、RIBBON(Priestle,J.,
J.Mol.Graphics21:572(1988))、QUANTA(Polygen)、InSite(Biosyn)、
またはNanovision(American Chemical Society)を用いて得られるような、C
/EBPαの3次元構造の像を形成することが可能なコンピュータシステムを用
いる。そのような分析は、Hol,W.G.J.et al,(In:Molecular Recognition
:Chemical and Biochemical Problems,Roberis,S.M.(ed.),Royal Socie
ty of Chemistry;pp.84-93(1989))、Hol,W.G.J.(Arzneim-Forsch.39
:1016-1018(1989))、およびHol,W.G,J.,Agnew.Chem.Int.Ed.Engl.
25:767-778(1986))によって例示されている。
このような推定類似体の直接比較評価の代わりに、スクリーニングアッセイを
このような分子の同定に用いることができる。このようなアッセイは、好ましく
は、腫瘍形成能に影響を与える類似体の能力を利用する。あるいは、変異生成C
/EBPα分子を推定アンタゴニスト化合物と共に投与することができる。この
場合、この化合物が腫瘍形成能の阻害を再確立することができるかどうかを決定
するために、細胞をモニターする。
このアッセイは、C/EBPαまたはその分子の類似体のペプチドもしくはオ
リゴヌクレオチド断片の同定に特に有用である。したがって、例えば、オリゴヌ
クレオチドもしくはペプチド類似体(もしくは断片)のいずれか、および推定類
似体化合物の存在下において、細胞をインキュベートすることができる。この化
合物が、C/EBPαオリゴヌクレオチドのDNA合成を阻害する能力を低下さ
せることができるかどうかを決定するために、細胞をモニターする。前に示され
るように、カラム競合アッセイを代わりに行なうこともできる。このように、所
望のC/EBPαの古典的もしくは疑似的類似体は、様々な手段で同定すること
ができる。
以上、この発明を一般的に記述したが、この発明は以下の実施例を参照するこ
とによってより容易に理解されるであろう。以下の実施例は、説明として与えら
れたものであり、指定しない限りは、この発明を限定することを意図するもので
はない。
例1: C/EBPαイソフォーム(isoform)のクローニング
C/EBPα遺伝子配列が、λGT10ライブラリー(ヒト・ヘパトーマ・セ
ルラインHep 3B2から得られたゲノムDNAから作成された)をスクリー
ニングすることによ
り単離された。そのライブラリーをラットC/EBPα配列でプロービングする
ことにより、ヒトC/EBPα全体をコードする領域を含むクローンが単離され
た。
ゲノムクローンは、約2.2kbの5´フランキング配列を含んでいた。クロ
ーン化された暗号領域の試験から、ゲノム配列には介在配列(イントロン)が欠
けていることが判った。ヘパトーマ・セルラインの代わりに、いずれのヒト細胞
もゲノム配列のソースに用いることができた。C/EBPα遺伝子の遺伝暗号配
列(coding sequence)が図1に示される(配列番号1)。C/EBPαのアミ
ノ酸配列が図2に示される(配列番号2)。
ここに示される配列番号1は、幾つかの点で米国出願出願番号第08/029
,325号(1993年3月4日出願)の記載と異なる。ここで最も注目すべき
ことは、先行出願におけるヌクレオチド残基556−557の間に、65残基長
のNotI−NotIオリゴヌクレオチド(配列番号1、残基558−622)
が存在することである。ここに示される配列番号2もまた、米国出願出願番号第
08/029,325号(1993年3月4日出願)の記載と異なる。これにつ
いて最も注目すべきことは、先行出願におけるヌクレオチド残基134−135
の間に、配列番号2の137−156残基が存在することである。
ここに示される改訂された配列は、c/EBPαベクター(ATCC7541
2)のc/EBPα遺伝子の再配列決定により得られた。このベクターは、アメ
リカ合衆国メリーラ
ンド州ロックビルの、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションにブダペ
スト条約が取り決める微生物寄託の条項に基づいて寄託された。寄託は、米国出
願出願番号第08/029,325号の出願日に先だって、1993年2月2日
になされた。
例2: C/EBPαの発現
上記の、単離されたC/EBPαをコードする配列は、CMVがプロモートす
るガラクトシダーゼ発現ベクターのCMVβを用いて発現された(MacGregor,G.
R.et al.,Nucleic Acids Res. 17:2365(1989))。この目的のために、CM
VβベクターをNotIで消化し、これによって、β−ガラクトシダーゼ配列を
欠失させた。プラスミドpUC hC/EBPαにクローン化されているヒトC
/EBPα配列は、NruIおよびXhoIで消化された。C/EBPαをコー
ドする配列に加えて5´および3´の非翻訳領域の部分を含んでいる1.2kB
のNruI−XhoI断片が、1%低融点(low melting)アガロースゲルでの
電気泳動による分離によって単離された。DNAは、ゲルのフェノール抽出によ
り回収された。C/EBPα断片のXhoI末端およびベクターのNotI末端
は、DNAポリメラーゼIのクレノウフラグメントを用いて平滑末端化された。
次いで、この二つのDNA断片を一緒に連結してベクターをつくった。このベク
ターをpCMVhC/EBPαと称する。このベクターでは、C/EBPαは、
CMVプロモーターの制御の下で発現する
(図3)。pCMVhC/EBPαベクターは、アンピシリン耐性である。pC
MVhC/EBPαベクターは、アメリカ合衆国メリーランド州ロックビルの、
アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに、1993年2月2日、「ブ
ダペスト条約」が取り決める微生物寄託の条項に基づいて寄託された。この寄託
物には、ATCC受付番号(accession number)75412が与えられた。
上記のベクターを正常に増殖した2倍体の繊維芽細胞またはヘパトーマ細胞に
トランスフェクトさせると、細胞の生長の阻害が観察される。C/EBPαには
、多くのセルタイプの細胞増殖物に対する広範な阻害効果があることが判った。
そのようなセルタイプには、ヒト2倍体繊維芽細胞、ヒト・ヘパトーマ細胞、ヒ
ーラ頸癌腫細胞(cervical carcinomacells)、骨肉腫(osteosarcoma)、およ
び曩癌腫(bladder carcinoma)があり、細胞内で遺伝子が正常に発現するもの
はそれらにとどまらない。
例3: C/EBPαの生長阻害能力
上記の発現ベクターを様々のセルラインにトランスフェクトさせることにより
、その成長阻害能力の範囲を確認した。
発現ベクターは、SAOS−2(p53欠損およびrb欠損ヒト骨肉腫系統)
;639(ヒトT抗原形質転換株繊維芽細胞系統);TE85(ヒト骨肉腫);
IEC−6(ラット腸上皮細胞系統);Hep 3B2(ヒト・ヘパトーマ系統
)およびMJ(ヒト2倍体繊維芽細胞系統)に導入された。こ
れらの細胞系統は、MJおよびIEC−6を除いて、すべて形質転換株であり、
且つ腫瘍に由来するものである。
C/EBPαは、試験されたすべてのセルラインの生長を阻害し得ることが判
明し、普遍的な阻害活性を有しているように思われた。
例4: C/EBPαの成長阻害ドメインのマップ作成
上記に示した通り、C/EBPαの重要な特徴は、その肝細胞およびその他の
セルタイプの成長を阻害する能力である。そのような成長阻害の媒介に関連する
C/EBPαタンパク質の領域を決定するために、C/EBPαをコードする遺
伝子配列に一連の欠失が導入された。突然変異配列をクローン化して哺乳類ベク
ターに組み込み、形質転換によりヒト・ヘパトーマ系統およびヒト骨肉腫系統に
導入した。
発現ベクターは、NotIを用いてCMVβ−galベクターからβ−ガラク
トシダーゼ遺伝子を切除して調製される。この再連結したベクターをCMVφと
命名した。1.1kbの完全な暗号領域、118塩基対の5´リーダー配列、お
よびヒトC/EBPα遺伝子の77塩基対の非翻訳領域(すなわち、+1から+
1274まで)を有している断片が、NruIおよびXhoIによって、3.7
kbベクターのpUCC/EBPαから切り取られた;次いでこの断片をDNA
ポリメラーゼIのクレノウフラグメントを用いて平滑末端化し、同様に平滑末端
化されたCMVΦのNotI切断部位にクローン化して、CMVαを作った。C
MVa30Kdは、平滑
末端化され且つCMVφ中にクローン化されたpUCC/EBPαから、Sst
II−XhoI断片(+453から+1274)を切り取って作られた。pUC
C/EBPαから、EcoRIを用いて3.7kbのC/EBPα断片が切り取
られ、pブルースクリプトKSII−(ファーマシア社製)のEcoRI切断部
位にクローン化された;次いでNotIを用いて、上記遺伝子の3´部分を含ん
でいるNotI断片が、+585およびKSIIポリリンカー中にあるNotI
切断部位で切り取られた。この断片をCMVφのNotI切断部位にクローン化
し、CMVαN/Eと命名した。CMVαをSmaIで消化して+219から+
478までの断片を放出させ、平滑末端リンカー(CGGAATTCCG;ニュ
ーイングランドバイオラボ社製)をこのSmaI切断部位に連結して正しいリー
ディングフレームを回復させた;このベクターをCMVαΔAD1と命名した。
CMVプロモーター、SV40スプライス部位、および+467ヌクレオチドま
でのC/EBPαの5´部分を有するCMVαの断片が、EcoRI−NarI
を用いて切り出された。NarII切断部位(+893)からポリリンカー中に
あるHindIII切断部位までの第2の断片(上記遺伝子の3´部分およびS
V40ポリAシグナルを有する)もまた、CMVαから切り出された。これら2
つの断片は、pUC19(BRL社製)のEcoRI−HindIII切断部位
に連結された;そしてこのプラスミドは、CMVαΔAD2として同定された。
CMVαΔAD1,2は、ナエル(Nael)断片(+371から+
853)までを切り出し、且つ平滑末端リンカー(GGAATTCC;ニューイ
ングランドバイオラボ社製)を挿入して正しいリーディングフレームを回復させ
ることにより作製された。
上記の発現ベクターの欠失の比較例を図4に示す。図4には、C/EBPδ遺
伝子(CMVδと命名する)の構造も示されている。
これらのプラスミドは、ヒト・ヘパトーマ・セルライン(Hep3B2)およ
び骨肉腫セルライン(SAOS−2)にトランスフェクトされた。この骨肉腫セ
ルラインは、p53およびrbをともに欠損している。これらの細胞には、上記
のC/EBPα欠失突然変異株の一つとCMVβ−galとを、5:1の比で一
緒にトランスフェクトさせた。CMVβ−galは被トランスフェクト細胞のマ
ーカーとして用いた。120時間後に、β−ガラクトシダーゼ活性について細胞
を染色し、青く染色されたコロニーの数を記録した。青の被染色細胞が、1細胞
、2細胞または2より多くの細胞からなるコロニーが現れ、そのようなカテゴリ
ーとして区分された(図5A,Hep3B2細胞;図5B,SAOS−2細胞)
。1のコロニーは、トランスフェクト後に分裂しなかった細胞を意味する。図5
Aおよび図5Bには、それぞれのベクターについて、一つのカテゴリーに含まれ
るコロニーの数が、記録されたコロニーの全数に対するパーセンテージとして示
されている。データは、3つの異なる実験の平均±標準偏差として示されている
。
安定的にトランスフェクトされた細胞の成長を阻害するC/EBPα遺伝子の
能力を評価するために、G418選別の2週間後に生じるコロニーの数を計測し
た。それらの細胞に、20μgのC/EBPαプラスミドまたは20μgのC/
EBPα欠失株プラスミドおよび2μgのPGKNeo対照プラスミドにトラン
スフェクトさせた。これら2つの実験のコロニー数の平均値を表1に示す。
この結果は、完全な遺伝子、並びに試験された欠失突然変異株のいくつか、お
よびC/EBPδ遺伝子が腫瘍細胞の成長を阻害できたことを示している。
ヒトC/EBPα遺伝子の欠失突然変異株の研究はさらに、成長阻害のために
は、該遺伝子の1部分だけが必要であることをあきらかにする。欠失構築物であ
るCMVαN/Eは、346塩基対のトランス作用ドメイン(the transactivat
ion domain)と同様に、塩基性DNA結合領域(the basic DNA binding region
)およびロイシンジッパードメインを含み、これは成長阻害活性において完全に
活性であることが判った。
CMVαN/Eは、成長阻害活性を維持するものとしては、試験されたものの中
では最小の構築物である。CMVCαN/Eの成長阻害活性から、細胞の成長を
阻害するC/EBPドメインは、遺伝子の689塩基対領域にコードされている
ことが判る。
例5: ヒトおよびラットのC/EBPα遺伝子の阻害能力の比較
ヒトおよびラットのC/EBPα相同体(homologs)の相対的な阻害能力を評
価するために、上記のCMVC/EBP発現ベクターを、CMVβ−galとと
もに5:1の比で、エレクトロポレーションにより細胞内に導入した。細胞の染
色は、X−gal基質(シグマケミカル社製)により行った。この基質はβ−ガ
ラクトシダーゼ酵素の作用で青色生成物に変化するものであり、染色は、エレク
トロポレーション後に24、72および120時間のインターバルで行った。細
胞の成長については、各インターバルごとに、それぞれのコロニーに存在する青
く染色された細胞、すなわちトランスフェクトされた1細胞を起源とする細胞の
クローンの数を計測して評価した。トランスフェクトされた細胞で分裂があった
ものは、青い細胞のコロニーを形成した。これらは全て、起源細胞にトランスフ
ェクトされたプラスミドを少量含んでいるものと考えられた。トランスフェクシ
ョンの後に分裂しなかった細胞は、単独の青い細胞として残っていた。青色細胞
を含むコロニーを次の2つのグループに分類した。すなわち、
単独細胞のままのクローン、および2以上の細胞を有するクローンである。
試験されたそれぞれのセルラインについて、24時間後に染色を行い、5か所
の顕微鏡視野での全細胞数に占める青色細胞の存在百分率を計算して、トランス
フェクション効率を測定した。ラットまたはヒトC/EBPαの一時的な発現か
ら、ラット遺伝子はトランスフェクト3日後に阻害活性が無くなることが示され
た。この時点で、対照細胞(C/EBPα配列を含んでいないプラスミドを受容
したもの)の51%は少なくとも1回の分裂をしており、ラットC/EBPαを
受容した細胞の61%は少なくとも1回分裂していた。それに対し、ヒトC/E
BPα遺伝子を受容した細胞では、14%だけが2回の分裂を完了していた。第
2の実験では、対照プラスミドを受容した細胞の42%が72時間後までに少な
くとも1回分裂した。ラットC/EBPα遺伝子を受容した細胞の36%が分裂
を行っていた。それに対し、ヒトC/EBPαをトランスフェクトした細胞では
8%だけが成長した。
例6: 染色体のC/EBPα対立遺伝子に突然変異を有するトランスジェニ
ック動物の作成
C/EBP遺伝子の生理学的な意味を、内因性の染色体C/EBPα対立遺伝
子に「ノックアウト」突然変異を有するトランスジェニックマウスを構築するこ
とによって解析した。
まず、ネズミSV129ゲノムDNAライブラリーを、ネズミのC/EBPα
遺伝子およびフランキングDNA配列を
含むクローンを得るためにスクリーニングした。こうして15kbのMboI−
HincII断片を単離し、様々な断片をpブルースクリプト(ファーマシア社
製)ベクター中にサブクローン化した。ターゲティングベクターは、単純ヘルペ
スチミジンキナーゼ遺伝子、C/EBPα遺伝子の5´側のBamHI−Sst
Iゲノム断片、PGKプロモーターに連結した選別性ネオマイシン耐性(Npt
II)決定要素およびC/EBPα遺伝子の3´側のEcoRV−BamHIゲ
ノム断片を含んでいた(図7)。C/EBPα遺伝子全体がネオマイシン耐性決
定要素に置き換えられた。したがって、該置き換えベクターと染色体C/EBP
α遺伝子との組換えにより、染色体遺伝子配列の欠失が達成される。
上記のベクターは、相同領域から外れたBamHI切断部位でリニアにされ、
エレクトロポレーションによりマウスAB2.1胚幹細胞に導入された。エレク
トロポレーションを受けた細胞は、G418耐性についての選別され、ガンシク
ロビア(gancyclovir)への感受性評価を受けた。生残したクローンを、目的の
組換えが起きたことの確認のために、サザン分析によるスクリーニングに掛けた
。このスクリーニングは、組換え構築物を検出する6kbのHindIII−E
coRVプローブを用い、また内因性ゲノム配列の8kbのHindIII−H
indIIIプローブを使用することにより達成された(図7)。3つの陽性ク
ローンが同定され、これらのクローンが増幅された。それらの細胞をマイクロイ
ンジェクションにより発生中の胚盤胞中に注入し、次いで養母
(a foster mother)に移植し、発生を継続させて出産させた。
このようにして、キメラ動物を得た。次いで、それらを交尾させ、ヘテロ接合
とホモ接合の両方の、C/EBPα欠損「ノックアウト」マウスを得た。
ヘテロ接合トランスジェニック動物は、実質的に正常な表現型を有している。
この動物は、妊娠可能で良く発育する。それに対し、ホモ接合トランスジェニッ
ク動物の表現型は、分娩前後に死亡する。この動物は肉眼解剖学的には正常なの
であるが、生後6−8時間で死ぬ。ホモ接合動物は低血糖であり、グルコース注
射により生存を30−35時間に延ばし得る。そのホモ接合動物の肝臓の組織学
的特徴は、グリコーゲンを蓄積せず(正常マウスは蓄積する)、脂肪も含んでい
ないことであった。
本発明は、上記に示された特定の態様に関連させて記載されているが、さらに
改良または変形が可能であることが理解されるであろう。本出願は、一般に本発
明の原理に従う発明のいかなる変形、利用、または適用をも包含し、また、当業
者にとって公知でありまたは慣用されているような、並びにここに開示されまた
添付の請求の範囲に記載された本質的な特徴に対して適用され得るような、上記
の開示からの乖離をも含むことを意図するものである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI
G01N 33/53 8310−2J G01N 33/53 H
33/566 8310−2J 33/566
//(C12P 21/02
C12R 1:91)
(72)発明者 ウィルデ、マーガレット
アメリカ合衆国、テキサス州 77459、ミ
ズーリー・シティー、ウエスト・バレー・
ドライブ 3706
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.ヒトCCAAT/エンハンサ結合性タンパクをコードする、実質的に天然 の不純物を含まないDNA分子。 2.請求項1に記載のDNA分子であって、前記ヒトCCAAT/エンハンサ 結合性タンパクがC/EBPαであるDNA分子。 3.請求項1に記載のDNA分子であって、前記分子が配列番号1の配列を有 するDNA分子。 4.ベクターである、請求項1に記載のDNA分子。 5.請求項3に記載のベクターであって、前記ヒトCCAAT/エンハンサ結 合性タンパクを哺乳動物細胞中で発現させることができるベクター。 6.請求項4に記載のベクターであって、前記細胞が肝細胞であるベクター。 7.ヒトCCAAT/エンハンサ結合性タンパクをコードするDNA分子に対 して相補的な、実質的に天然の不純物を含まない核酸分子。 8.請求項7に記載の核酸分子であって、前記ヒトCCAAT/エンハンサ結 合性タンパクがC/EBPαである核酸分子。 9.請求項8に記載の核酸分子であって、配列番号1の配列に対して相補的で ある核酸分子。 10.検出可能にラベルされる、請求項7に記載の核酸分子。 11.実質的に天然の不純物を含まない、ヒトCCAAT /エンハンサ結合性タンパク。 12.C/EBPαである、請求項11に記載のヒトCCAAT/エンハンサ 結合性タンパク。 13.配列番号2の配列を有する、請求項12に記載のC/EBPα。 14.腫瘍細胞の増殖を阻害する方法であって、C/EBPαを発現すること ができるベクターを前記細胞に与えることと、該ベクターをして前記C/EBP αを発現せしめることとを具備した方法。 15.請求項14に記載の方法であって、前記細胞が肝細胞である方法。 16.請求項15に記載の方法であって、前記ベクターがアデノウイルスベク ターである方法。 17.肝細胞の増殖を誘導する方法であって、C/EBPαのアンタゴニスト を発現することができるベクターを前記細胞に与えることと、該ベクターをして 前記アンタゴニストを発現せしめることとを具備した方法。 18.請求項17に記載の方法であって、前記ベクターがアデノウイルスベク ターである方法。 19.請求項18に記載の方法であって、前記アンタゴニストがC/EBPα アンチセンス分子である方法。 20.組織サンプルにおけるヘパトーマ細胞の存在を診断する方法であって、 (A)前記組織サンプルまたはその抽出物を、検出可能にラベルされたC/ EBPαアンチセンス分子の存在下にお いて、前記分子が前記サンプル中のC/EBPαmRNAとハイブリダイズする のに十分な条件下でインキュベートすることと、 (B)前記サンプルまたはその抽出物のmRNAが、前記分子と結合できる か否かを決定することとを具備した方法。 21.化学物質の発癌性を決定する方法であって、 (A)少なくともC/EBPα対立遺伝子をコードする染色体対立遺伝子に 突然変異を含んだ細胞を有するトランスジェニックマウス、または該トランスジ ェニックマウス由来の細胞ラインに対して、前記化学物質を与えることと、 (B)前記化学物質が前記マウスに対して腫瘍形成性を有するか否か、また は前記細胞ラインに対して悪影響を及ぼすか否かを決定することとを具備した方 法。 22.細胞の過増殖に特徴付けられる疾病を治療する方法であって、C/EB Pαを発現することができるベクターを前記細胞に与えることと、該ベクターを して前記C/EBPαを発現せしめることとを具備した方法。 24.前記マウスの染色体C/EBPα対立遺伝子のうちの少なくとも一つに 突然変異をもった細胞を有するキメラマウス。 25.トランスジェニックマウスであって、該マウスは、少なくともC/EB Pαをコードする染色体対立遺伝子における突然変異を含んだ細胞を有するトラ ンスジェニックマウス。
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