JPH09117288A - オンコスタチンm誘導造血 - Google Patents

オンコスタチンm誘導造血

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JPH09117288A
JPH09117288A JP8179739A JP17973996A JPH09117288A JP H09117288 A JPH09117288 A JP H09117288A JP 8179739 A JP8179739 A JP 8179739A JP 17973996 A JP17973996 A JP 17973996A JP H09117288 A JPH09117288 A JP H09117288A
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oncostatin
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Christopher H Clegg
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Bristol Myers Squibb Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 哺乳類の造血幹細胞の分化及び増殖を誘導す
ること。 【解決手段】 哺乳類の造血幹細胞の分化及び増殖を、
オンコスタチンM遺伝子を形質移入及び発現を行うこと
により誘導する。これにより、細胞毒性物質または放射
線に被爆したリンパ球の生存を延長することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】造血において発生する様々な
細胞において、造血幹細胞の特徴であるような、自己再
生能を有し及び多能性能を維持する細胞は存在しないと
考えられている。この再生能及び多能性能は、骨髄の分
割量の移植後に、完全な造血機能の回復を可能とする。
この自己再生の能力のため、造血幹細胞はまた、宿主生
命を生存させる遺伝子の改質に理想的に適している。造
血幹細胞は、二種類のうち一種類の経路に従い分化し
て、ミエロイドまたはリンパ球系細胞の系列のどちらか
の元となる。ミエロイド幹細胞はマクロファージ、好酸
球、赤血球、巨核球及びマスト細胞に分化するのに対
し、リンパ球系前駆体は、B細胞及びT細胞の元とな
る。成熟Bリンパ球は、成体哺乳類の骨髄に一次的起源
を有する。Tリンパ球は、前駆体としては骨髄が起源で
あるが、分化は胸腺で行われる。胸腺内への移行におい
て、T細胞前駆体から成熟T細胞を特徴付ける臨界マー
カーが欠落する。すなわち、一般的に、これらはその表
面上に、TCR分子、CD3複合体またはCD4若しく
はCD8分子を発現しない。これらの細胞はCD4及び
CD8双方を欠如しているので、“二重−陰性(double
-negative)”細胞としばしば呼ばれる。胸腺細胞はこの
二重陰性プールから発生し、“二重陽性(double-posit
ive)”細胞と呼ばれるCD4+ 及びCD8+ である細胞
へと発達する。次に、二重陽性細胞はさらに、CD4ま
たはCD8どちらか及び高レベルのTCR−CD3複合
体を発現する比較的成熟した胸腺細胞に分化する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】造血的発生における幹
細胞の中心的役割において、当業技術は、造血的再生、
増殖及び分化を誘導する方法を必要とする。造血を刺激
することは、目的とする遺伝子治療と共に、ミエロイド
及びリンパ球系細胞の障害から起こる様々な疾患の治療
的関与の機会を与える。非常に驚くべきことに、本発明
は、これらの及び他の関連する要求を満たすものであ
る。
【0003】
【課題を解決するための手段】本願発明は、哺乳類造血
幹細胞の増殖及び分化を、遺伝子的改質により誘導する
方法を与える。本発明の方法は、哺乳類造血幹細胞をオ
ンコスタチンMをコードする遺伝子を含むベクターによ
り形質移入を行い、オンコスタチンMの有効量を産生す
る遺伝子を発現し、及び幹細胞を造血増殖及び分化を支
持する培体中で生育することを含む。一つの実施態様に
おいて、細胞は、ヒト骨髄を例とするような、組織適合
性哺乳類宿主内で生育する。他の態様においては、細胞
は培地中で生育する。オンコスタチンMをコードする遺
伝子は構成または組織特異性プロモーターの制御下であ
ってもよい。好ましい態様においては、オンコスタチン
Mをコードする遺伝子は、lck遺伝子由来の基部プロ
モーターの制御下にある。該造血幹細胞はまた再配列し
たT細胞レセプターまたはイムノグロブリンを発現する
ベクターを含んでいてもよい。
【0004】他の観点において、本発明はリンパ球の生
存を延長する方法に関係している。該方法は、造血幹細
胞をオンコスタチンMをコードする遺伝子により形質移
入を行い、哺乳類に造血を誘導する遺伝子を発現するこ
とを含む。哺乳類における造血誘導は、放射線またはマ
イトマイシンCのような化学療法剤を例とする細胞毒性
物質にさらされた場合、哺乳類のリンパ球の生存を延長
する。延長された生存を示すリンパ球は哺乳類に固有の
非形質移入リンパ球であってもよく、または形質移入さ
れた幹細胞の分化から誘導されたものであってもよい。
本発明の方法は、リンパ腫、再生不良性貧血、β−地中
海貧血、血小板減少、血友病、複合型免疫欠損、AID
S、または白血病のような疾患の処置に有用である。さ
らに、本発明の方法は、放射線治療または化学療法の際
にリンパ球の生存の延長に有効である。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明は、オンコスタチンMをコ
ードする遺伝子を含むベクターを形質移入することによ
り、哺乳類の造血幹細胞(以下“HSCs”と称する)
の増殖及び分化を誘導する方法に関する。遺伝子は、オ
ンコスタチンMの有効量を産生するように発現され、及
び誘導されたHSCsは、造血増殖及び分化を支持する
媒体中で生育する。他の観点において、本発明はリンパ
球の生存を延長する方法に関する。本方法は、造血幹細
胞をオンコスタチンMをコードする遺伝子により形質移
入を行い、哺乳類に造血を誘導する遺伝子を発現するこ
とを含む。哺乳類での造血の誘導は、放射線またはマイ
トマイシンCのような化学療法剤にさらされた際に、哺
乳類のリンパ球の生存を延長する。本発明の方法はリン
パ腫、再生不良性貧血、β−地中海貧血、血小板減少、
血友病、複合型免疫欠損、AIDS、または白血病のよ
うな疾患の処置に有用である。本発明の方法は、また、
放射線治療または化学療法のリンパ球を消耗させる効果
の低減に有効である。
【0006】造血を誘導し得るオンコスタチンMをコー
ドする核酸、相同体、及びこれらのフラグメントまたは
そのフラグメント(例として、オンコスタチンM“遺伝
子”)は、出願中の米国特許第07/623,867、08/075,19
9、08/078,707、08/085,279、及び08/312,205号に記載
されており、全てここに引用文献として記載する。オン
コスタチンMの遺伝子はプロモーター及び転写ターミネ
ーターに結合可能なベクター内に導入される。プロモー
ターの選択は、HSC造血を誘導するために有効量のオ
ンコスタチンMを発現するという要求に従うものであ
り、及び誘導可能、抑制可能または本質的であってもよ
い。さらに、プロモーターは、HSCsを哺乳類宿主に
形質移入した後に、オンコスタチンMの発現の抑制を働
かせるように使用してもよい。様々な組織特異性プロモ
ーターを、特にリンパ器官におけるHSCsの分化を誘
導するために使用してもよい。例えば、lck遺伝子の
胸腺特異的基部プロモーターを、B細胞及びT細胞への
リンパ球の分化を誘導するのに使用してもよい。Malik
ら、Mol. Cell. Biol., 15(5):2349-2358(1995)をここ
に参考文献として引用する。改質のための構成物は、通
常、DNAを組み込む細胞を選択せしめるマーカーを含
む。様々なマーカーが存在するが、特に、G418、ハ
イグロマイシン(hygromycin) 及びその他に対して耐性
であるような抗生物質の耐性マーカーが挙げられる。構
成物は、様々な慣用的手法により調製される。様々なプ
ロモーター、マーカー、及び制限部位を有する多数のベ
クターが入手可能である。このように、オンコスタチン
Mの遺伝子を、適する転写開始及び終了部位並びに翻訳
開始及び終了部位と共に適するベクターに、導入しても
よい。
【0007】本発明のHSCsに、生体外(ex vivo)(例
えば細胞培養内)で、またはインビボ(例えば哺乳類の
骨髄細胞内)でオンコスタチンMの遺伝子により形質移
入を行ってもよい。HSCsは例えば直接的なレトロウ
ィルス感染またはリポソーム形質移入を使用して、イン
ビボで形質移入を行ってもよい(Nabel ら、Science,24
9:1285-1288(1990))。例として、リポソームを抗CD
34抗体を使用してヒトHSCsへの標的としてもよ
く、またはHSCsの脂質膜を伴う結合フラグメントと
してもよい。典型的には、HSCsは哺乳類宿主から除
去され、及び共沈殿、原形質融合、エレクトロポレーシ
ョン、またはレトロウィルス形質移入のような方法を使
用して生体外で形質移入を行ってもよい。J. Sambrook,
E.F. Fritsch & T. Maniatis' Molecular Cloning, A
Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Har
bor Laboratory Press, 1989 を参考文献としてここに
引用する。
【0008】HSCsのオンコスタチンM形質移入に使
用するベクターは、オンコスタチンMの有効量を、生体
外、インビボまたは両方において発現させるように選択
してもよい。一般的には、生体外におけるオンコスタチ
ンM形質移入HSCsの発現は、細胞が造血増殖及び分
化を支持する培地内に存在する場合になされる。一度形
質移入したHSCsがインビボで生育したならば、生体
外発現に続き、細胞を宿主に移植してもよく、かつ有効
量のオンコスタチンMが引き続き発現されてもよい。イ
ンビボ移植の前にHSCsを分化細胞から分離してもよ
い。または、オンコスタチンM形質移入HSCsを宿主
に導入し、オンコスタチンMをインビボ(例として、組
織特異性プロモーターを使用して行う)で発現し、有効
量の遺伝子産生物を産生する。当業者らに理解されるよ
うに、宿主は移植HSCsに対し免疫耐性でなければな
らない。例として、宿主は免疫抑制剤の投与を受けてい
るかまたは移植片拒絶を避けるのに十分に組織適合性で
ある。有効量のオンコスタチンMは造血増殖及び分化を
誘導する。造血増殖及び分化をアッセイする方法は当業
者らに公知である。
【0009】有効量のオンコスタチンMの発現を誘導し
た後、HSCsを生体外またはインビボ媒体内で生育せ
しめ、HSCの増殖及び分化を行う。HSCsが生育す
る媒体は培地を例とする生体外でもよく、または宿主の
骨髄を例とするインビボでもよい。幹細胞の導入前の、
様々な段階において、宿主を元のリンパ球または造血能
を切除するという処置を行ってもよい。オンコスタチン
M形質移入HSCsは生理学的に許容されるどのような
媒体に投与されてもよく、通常脈管内であるが、これら
はまた、骨髄または細胞が再生及び分化を行うのに適す
る部位である他の簡便な部位に導入されてもよい。通
常、少なくとも1×103 細胞が投与され、1×104
以上であることが好ましい。細胞は、注射、カテーテル
等により導入されてもよい。必要な場合には、細胞の導
入の目的により、IL−2、IL−3、IL−6、G−
CSF、IFN−γ、エリスロポエチン、スロンボポエ
チン等のようなインターロイキン類のような因子を導入
してもよい。これらの因子の量は、細胞の投与の目的及
び特に患者の必要性により決定される。
【0010】本願発明のHSCsは、特別な系統若しく
はそのような系統の下位に分化させるか、または特定の
機能を増強させる、遺伝子治療に使用されてもよい。例
えば、再配列されたT細胞レセプターまたはイムノグロ
ブリン遺伝子はHSCsに導入されてもよく、該HSC
sはオンコスタチンMを胸腺特異的基部lck遺伝子プ
ロモーターから発現させることによりリンパ球生成分化
を行う。他の態様においては、オンコスタチンM形質移
入HSCsはまた、基部lck遺伝子プロモーターのよ
うなプロモーターによりリンパ球を分化せしめて刺激す
ることにより、CD4(例として、CD4+ −CD
+ )を発現する二重陽性細胞を過剰に発現してもよ
い。これらの二重陽性細胞はHIVウィルス負荷を減少
するシンク(sink) として使用してもよく、これによ
り、成熟CD4+ T細胞を保護する。二重陽性細胞の、
ウィルス感染のための特定の優性−陰性(dominant-neg
ative)突然変異体による共形質移入(co-tranfection)を
次の感染を防ぐために使用してもよい。
【0011】他の態様においては、リンパ球生成は個体
内で刺激されるものであり、その個体において胸腺誘導
T細胞の発生は損なわれているか、または欠落している
(すなわち、胸腺除去されているか、胸腺欠損であ
る)。リンパ球生成は、基部lck遺伝子プロモーター
のような胸腺特異的プロモーターを使用して、そのよう
な個体内で刺激され、オンコスタチンMの発現を形質移
入したHSCs内で発現してもよい。本願発明の他の態
様において、オンコスタチンMの有効量をリンパ球の生
存を延長するために使用してもよい。細胞毒性物質(例
として、化学療法剤、放射線)の効果から回避したリン
パ球は、非形質移入された宿主リンパ球、または形質移
入され、オンコスタチンM形質移入HSCsから誘導さ
れたリンパ球であってもよい。本願発明の方法では、オ
ンコスタチンM形質移入HSCsの発現及び生育の種々
の組み合わせを使用してもよい。例えば、形質移入され
たHSCsのオンコスタチンMを生体外で発現し、目的
のレベルにまで培養を増加させてもよく、続いて、宿主
骨髄の媒体における継続した発現及び生育のために、生
体内(インビボ)に導入してもよい。あるいは、オンコ
スタチンMの有効量を、例えばオンコスタチンMの遺伝
子に実施可能なように結合した組織特異的プロモーター
を使用して、インビボにおいて、発現及び生育双方を行
ってもよい。オンコスタチンM誘導造血を受けたHSC
sは、放射線及び化学療法による細胞毒性活性の影響を
受けにくい。このように、例えば、オンコスタチンM誘
導HSCsを、細胞毒性物質、マイトマイシンCの投与
による宿主のリンパ球レベルの減少を軽減するために使
用してもよい。さらに、オンコスタチンM誘導HSCs
それ自身は、非形質移入(非導入)HSCsよりも細胞
毒性物質に対してより耐性である。オンコスタチンMの
有効量の発現による造血誘導を、細胞毒性物質処理の
前、処理中または処理後に行ってもよい。誘導を処理中
または処置後に行うのが好ましい。
【0012】
【実施例】次の実施例は説明するためのものであり、限
定するためのものではない。実施例1 この実施例は、ウシオンコスタチンMのクローン化、発
現及び分析について述べている。ウシゲノムライブラリ
ー(Stratagene) の105のプラークをヒトオンコスタ
チンM(hOSM)cDNAの32P−ラベルしたBgl
II−XhoIフラグメントを用いて、スクリーニング
を行った。ニトロセルロースフィルターを50%ホルム
アミドを含むハイブリダイゼーションバッファー中、4
2℃で一晩ハイブリダイゼーションを行い、2×SSC
(1×SSCは0.15MNaCl+0.015Mクエン酸
ナトリウム)−0.1%ドデシル硫酸ナトリウム(SD
S)内で65℃において洗浄し、次に0.5×SSC−0.
1%SDS内で65℃において洗浄した。精製したλフ
ァージDNAをサザンハイブリダイゼーション分析を行
い、及び4.7-kb EcoRIフラグメントをブルースク
リプト(Bluescript)II SK+ (Stratagene) 内にサブク
ローン化を行った。
【0013】bOSM遺伝子のオープンリーディングフ
レーム及びエクソン/イントロン境界をジデオキシ鎖末
端法により両方のストランドから配列を決定した。3.2
-kbSstI−Eaglフラグメントを使用してbOS
M遺伝子を細胞内に発現した。このDNAは、イニシエ
ーターMetの12bp上流から始まり、ターミネーシ
ョンコドンの340bp過ぎまで続く。種々のシトカイ
ンmRNAのすばやいターンオーバーを媒介すると考え
られるAT過剰配列は(Shaw et al., Cell, 46:659-66
9(1986) をここに参考文献として引用する) 、遠位のE
ag1部位の下流に存在しこのゲノムフラグメントには
含まれていなかった。3.2-kb bOSMDNAをクレナ
ウ(Klenow)フラグメントにより処理を行い、鈍端(bl
unt-end)結紮により、pπH3内にクローニングを行い
(Aruffin et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84:85
73-8577 (1987)をここに参考文献として引用する)、こ
れは、サイトメガロウィルスプロモーター及びサルウィ
ルス40複製起源を含んでいる。ヒトOSM遺伝子のp
πH3内でのクローニング及びCOS細胞内でのその発
現は、Malik らにより、Mol. Cell. Biol., 9:2847-285
3(1989) に報告されており、この内容はここに参考文献
として引用する。
【0014】COS細胞は、10%ウシ胎児血清を含む
ダルベコの調製イーグル(Eagle's)培地で培養し、DE
AEデキストランサルフェートにより形質移入を行っ
た。48時間後、培養物を血清を含まない培地に植え、
この条件付けた培地を24時間後に採取した。ウエスタ
ン免疫ブロット分析のため、条件付けた培地を1M酢酸
に対して透析を行い、SDSポリアクリルアミドゲル電
気泳動を行った。タンパクをニトロセルロース上に移動
し、bOSMペプチド(RTAGQVLRGWGERQGRSRRC)に対す
るウサギ抗血清と共に培養を行った。bOSM抗体複合
体はアルカリ性ホスファターゼ結合タンパクAにより検
出を行った。
【0015】一つのポジティブクローンをサザンハイブ
リダイゼーションにより分析を行い、DNA配列分析を
行った。図1及び2は、hOSMに関連したタンパクを
コードする4.7−kbEcoRIフラグメントの部分的
制限地図を示している。この遺伝子に対するオープンリ
ーディングフレームは3種のエクソン上に含まれてお
り、hOSMの遺伝子に対して73%相同である。イン
トロンI及びIIはそれぞれ1,418 及び572 の核酸を有す
る長さである。
【0016】図3はhOSMタンパクのモデル並びにヒ
ト及びサルのタンパクのbOSMアミノ酸配列を示して
いる(Bruce et al., Prog. Growth Factor Res., 4:15
7-170 (1992)をここに参考文献として引用する) 。全三
種の遺伝子のオープンリーディングフレームを分けるエ
クソン/イントロンの縁は同じである。ウシ及びヒト前
駆タンパクは58%同一である。重要な類似点が、様々
な領域で見られ、シグナルペプチド及びタンパク分解に
よりhOSMより除去されるカルボキシルエクステンシ
ョンを含む。hOSMタンパクは、無極性残基の繰り返
しパターンを有し、7−残基ヘプタッド(heptad)のi
及びi+3の位置において起こる、4 種類の両親媒性の
ヘリックスを有すると考えられている。bOSMの4種
類のヘリックスの無極性残基の多くは、hOSMのそれ
と一致し、多くの置換基は保存的置換を示す。ジスルフ
ィド結合を有する4種類のシステイン残基もまた一致
し、及びレセプター結合に重要であると考えられる二種
類の領域、すなわち、ABループ及びD1領域は強力に
保存される。D1領域における一つの注意すべき除外
は、GからNへの置換である。このG残基は、らせん状
のターンにおいて突起しており、LIF、CNTF及び
顆粒球コロニー刺激因子内で保存される。ウシタンパク
におけるらせん束の関係を効果的に変化させる他の置換
は、ヘリックスBに続き、ヘリックスCの始めであるル
ープ領域を含む、14アミノ酸の欠失である。この配列
の発散(divergence) は、機能にとって重要でなくても
よく、これは、ヘリックスB及びCがレセプター−結合
ドメインの反対に位置していると考えられるからであ
る。
【0017】実施例II この実施例は、ヒト及びウシのオンコスタチンMの、レ
セプター結合及び成長阻害アッセイによる比較を示して
いる。オンコスタチンM(OSM)レセプター結合アッ
セイにおいて、7mlの組み換えbOSMを含む条件付け
培地(成長阻害アッセイにより測定したhOSMの63
0ngに相当する)を凍結乾燥を行い、500pM〔125
I〕hOSMを含む、1mlの結合バッファー(20mMN
−ヒドロキシエチルピペラジン−N’−2−エタンスル
フォン酸〔HEPES;pH7.4〕5%ウシ血清アルブ
ミンBSA、及びPRMI1640中の0.2%アジ化ナ
トリウム%)内に再懸濁を行った。このカクテルを〔
125 I〕hOSMを含む結合バッファーで2倍量に希釈
し、最終的に128倍量まで希釈した。H2981肺カ
ルシノーマ細胞(Horn et al., Growth Factors, 22:15
7-165(1990) をここに参考文献として引用する。) を、
ダルベコの調製イーグルス(Eagle's)培地と10%ウシ
胎児血清内で24時間培養した。細胞を結合バッファー
で一度洗浄し、次に希釈した条件付け培地(200μ
l)内で1.5時間、20℃で、回転式攪拌機で培養を行
った。細胞を500μlの結合バッファーで三回洗浄
し、200μlの1MNaOHで60℃、30分間溶解
し、次にパッカードコブラオートガンマ(Packard Cobr
a Autogamma)計測機で結合放射線活性を測定した。各基
準点は、三重測定からの平均及び標準偏差を示す(図
4)。
【0018】成長阻害アッセイにおいて、組み換えbO
SMを、既に述べたA375メラノーマ細胞の増殖阻害
活性測定法によりアッセイを行った(Malik et al, Cell
Biol., 11:453-459(1992); Rose et al, Proc Natl. A
cad. Sci. USA, 88:8641-8645(1991),この二つの文献を
ここに参考として引用する。) 。簡単に述べると、ダル
ベコの調製イーグル培地及び10%ウシ胎児血清を含む
96−ウェルミクロタイタープレートに、ウェル当たり
3.5×106 の細胞を蒔いた。2時間後、培地をbOS
Mタンパクにより条件付けた培地の希釈を含む200μ
lで置換を行った。72時間置いた後、培養に、125
−デオキシウリジン(0.1μCi)を含む新鮮な培地1
00μlを用いて8時間適用した。細胞を次に1MNa
OHで溶解し、DNA内に取り込まれた放射線同位体の
量を測定した。マウスM1ミエロイド白血病細胞(ウェ
ル当たり2.5×103 )を72時間、10%ウシ胎児血
清を含むPRMI1640培地中及びbOSMタンパク
を含む条件付けた培地の様々な希釈条件で培養を行っ
た。細胞に0.1μCiの[3H] チミジンを含む50μl
の培地を6時間適用し、次に採取を行い、及びDNAに
取り込まれた1分当たりのカウントを測定した。各基準
点は、三重測定の平均を示している(図6〜9)。
【0019】bOSM遺伝子が生物学的に活性なタンパ
クをコードしているかどうか決定するために、発明者ら
は、レセプター結合活性及び培養細胞における機能の試
験を行った。bOSM遺伝子の3.2−kb部位を、その
オープンリーディングフレーム及び二つのイントロンと
共にpπH3、すなわちサイトメガロウィルスプロモー
ター及びサルウィルス40複製起源を含む発現プラスミ
ドに挿入した。COS細胞を形質移入し、血清を含まな
い培地で培養を行った。bOSMペプチドに対するウサ
ギ抗血清を用いてウェスタンブロット分析により、上澄
みのbOSMタンパクのアッセイを行った。目的の約3
0kDaのサイズのタンパクを、bOSM−形質移入細
胞内で検出したが、偽−形質移入培養では検出されなか
った。hOSMが、レセプター結合において、bOSM
と競合するかどうかを試験するために、発明者らは、ヒ
トH2981肺カルシノーマ細胞を[125I] hOSMと
共に培養し、bOSM−形質移入または偽−形質移入を
行ったCOS細胞の上澄みから調製したタンパクの様々
な濃度で行った。90分後培養を洗浄し、溶解し、[125
I] hOSM結合の測定を行った。図4に示されるよう
に、bOSMタンパクを含む培地はhOSMの細胞への
結合を85%阻止し、過剰のラベル化していないhOS
Mにより得られたものと同等のレベルであった。コント
ロールCOS細胞からの上澄みはhOSM結合へはほと
んど効果がなかった。この結果はbOSMが、ヒトの細
胞のOSM−特異的レセプターを認識し得ることを示し
ている。というのは、H2981細胞はLIFRβの発
現またはLIFを発現しないからである。
【0020】ヒトメラノーマから誘導されたA375細
胞は、hOSMのナノモルレベルの存在において球状に
なり、生育を終止した。この阻害はOSM−特異性レセ
プターを介在して起こる。このマウスM1白血病細胞は
またhOSMの存在下において分裂を終止し、静止状態
のマクロファージ様細胞へと分化した。gp130及び
LIFRβを含むレセプター複合体を通してこの効果は
得られた。これらの二種類の細胞タイプにおけるbOS
Mの機能活性を試験するために、bOSM−形質移入C
OS細胞及びコントロール形質移入細胞からの上澄みを
10%血清を含む培地中で希釈した。A375細胞(図
6及び図7)及びM1細胞(図8及び9)を様々な希釈
段階において3日間培養を行った。示されるようにDN
A合成は両方の細胞系列において投与量依存的に阻害さ
れた。偽−形質移入した細胞からの上澄み液の希釈を行
ったコントロール実験は細胞増殖に全く効果を示さなか
った。これらの結果は、上記で述べたレセプター競合ア
ッセイと比較して、ウシゲノムDNAライブラリーから
分離された遺伝子は生物学的に活性なタンパクをコード
することを示唆しており、このタンパクはマウス及びヒ
トgp130−ベースのレセプターの両方と相互作用し
得るものである。
【0021】実施例III この実験は形質転換マウスにおける標的ウシオンコスタ
チンMの発現について述べている。全てのトランス遺伝
子は3.2-kbbOSMの遺伝子フラグメント(実施例
I)を含有していた。発現ベクター及びその制限配列は
以下に示されるものであった:MtbOSM(0.7-kb
マウスメタロチオネインプロモーター及びヒト成長ホル
モン遺伝子からの3’ポリアデニル化シグナル配列(0.
63bp)を含む。Low et al, Cell, 41:211-219 (198
5) の内容をここに参考文献として引用する。);RI
βbOSM(サイクリックAMP(cAMP)依存性プ
ロテインキナーゼのRIβサブユニットの3.5-kb プロ
モーターフラグメント(Rogers et al.,Mol. Endocrino
l., 6:1756-1765(1992)をここに参考文献として引用す
る。))及びマウスプロタミン−1(mP1)遺伝子由来
の3’イントロン及びポリアデニル化シグナル配列
(0.5 kb)(Perchon et al, Proc. Natl. Acad. Sci.
USA, 84:5316-5319(1987) をここに参考文献として引用
する。) ;LekbOSM(lck遺伝子の3.1-kb 基
部プロモーター(Chaffin et al., EMBO J. 9:3821-3829
(1990)をここに参考文献として引用する。))及び0.5-k
b mP1DNA;K14−bOSM(2.7 kb のマウス
ケラチン-14 遺伝子プロモーター(Vassar et al., Gene
s Dev., 5:714-727(1991) をここに参考文献として引用
する。))及び0.63-kb ヒト成長ホルモンDNA;及び
InsbOSM(0.6-kb プロモーター及びラットイン
スリン−1遺伝子の非コード化エキソン1(Lo et al.,
Cell, 53:159-168(1988) をここに参考文献として引用
する。))及び0.63-kb ヒト成長ホルモンDNA。
【0022】トランス遺伝子は制限酵素により消化を行
った後、プラスミド配列から分離し、アガロースゲル電
気泳動を行い、及びTAE(0.04Mトリスアセテート
〔pH8.4〕、0.001MEDTA)バッファーに溶出
した。DNAをlow TE(10mMトリス〔pH7.
5〕、0.5mMEDTA)に再懸濁し(10μg/m
l)、予備洗浄した0.22μmの孔サイズのアクロディ
スク(acrodisk)(Gelman Sciences)を通して濾過を行っ
た。(C3H×C57BL/6)Fマウスからの受精し
た卵母細胞を前核注入に使用した。胚を一晩培養し、偽
妊娠のC57BL/6雌の輸卵管に導入した。テイルD
NAを放射線ラベル化したDNAプローブとハイブリダ
イゼーションを行った後遺伝子導入マウスを個体識別し
た。検死のために準備した組織を4%パラホルムアルデ
ヒド中に固定しパラフィン中に包埋した。選択した物質
をヘマトキシリン及びエオシンで染色し、顕微鏡で分析
を行った。
【0023】ヒトOSMは、培養細胞における生物学的
な反応の範囲を調節するが、そのインビボにおける効果
はほとんど知られていない。従って、遺伝子導入マウス
におけるbOSMの発現を標的とするように一連の実験
が計画された。表1(下記)には、bOSM遺伝子を調
節するのに使用した様々な組織−特異的プロモーター及
びそれらにより得られた遺伝子導入マウスの頻度及び他
の関係しない導入遺伝子が挙げられている。
【0024】
【表1】 表1 遺伝子導入マウスにおけるbOSMの標的発現プロモーター 組織 遺伝子 a b c Mt−1 汎存種 オステオグリシン 51 12 23.5 エピセリン 41 8 18.1 bOSM 116 1 0.8 ケラチン-14 基底細胞 H3 93 13 17.3 エピセリア アンフィレギュリン 75 9 9.6 bOSM 136 0 0 RIβ ニューロン RIβ−LacZ 50 10 20.0 219 16 7.3 インシュリン-1 β細胞 NGF* 47 8 17.0 bOSM 73 3 4.1Lck 胸腺細胞 bOSM 55 2 3.6 a; 産生数 b;形質転換された子の数 c;形質転換された子の割合(%) * NGF 神経成長因子
【0025】bOSMに反応する器官系列を認識するた
めの最初の試験は、多数の組織において転写を行うメタ
ロチオネインプロモーターを使用した。このプロモータ
ーにより得られたbOSM遺伝子導入マウスの頻度(fr
equency)は、ステオグリシンまたはエピセリン遺伝子を
使用して得られた頻度と比較して有意に減少し、これは
複数の器官におけるbOSMの発現は、マウスの発育に
おいて有害であることを示している。この議論は、Mt
bOSMのモザイクである一種類の遺伝子導入動物(T
G943)により示される表現型により強力に支持され
る。すなわち、該導入遺伝子はサザン分析によって決定
されたように無傷であったが、そのマウスは細胞当たり
一つより少ない導入遺伝子のコピーを含有していた。こ
のマウスは慢性的な震えを示し、非常に巨大化した後脚
を有していた。このオスの動物を飼育する試みは失敗し
た。検死後、このマウスは精子形成が欠損していること
が判明した。精巣管には成熟精子は全く見られず、ま
た、細精管における精母細胞の発達が無いことも明らか
であった。管の末梢につながる精原細胞が欠損してい
た。TG943の巨大化した後脚は大腿骨及び指節骨の
過剰な成長の結果であった。骨髄腔は、未成熟骨及び骨
膜骨の付着物で満たされていた。関連実験から、大腿の
成長プレートが破壊され、機能しなかったことが判明し
た。ハーバース系は存在するが最小限であり、例え存在
したとしても、この新しい骨においてはほとんど再編成
が起こらない。
【0026】OSMはAIDS−関連カポシ肉腫細胞
の、活性なマイトジェンであるため、ケラチン−14
(K14)プロモーターを、重層上皮の基底層において
bOSMを発現するマウスを誘導するために使用した。
このプロモーター及び非関連遺伝子βH3から得られた
遺伝子導入マウスの頻度は、ほとんど20%であった。
重度の角質化の結果、上皮成長因子レセプターのリガン
ドであるマウスアンフィレグリンを発現する遺伝子導入
マウスの頻度はほぼ10%に減少した。しかし、K14
−bOSMを使用した時には、遺伝子導入動物は全く得
られなかった。これは、皮膚の発育においてbOSMが
毒性であることを示している。
【0027】LIF及びCNTFと共に、OSMは神経
芽細胞において、神経ペプチド遺伝子を誘導する。bO
SMのインビボにおける神経細胞に対する活性効果を試
験するために、cAMP依存性プロテインキナーゼのR
Iβサブユニット遺伝子のプロモーターにより、ニュー
ロン特異的遺伝子を脳、脊髄及び末梢神経節内で発現さ
せる。遺伝子導入bOSM頻度(7.3%)は通常に比べ
ほぼ3分の1であった。5匹の、同腹子と比較して全て
成長阻害である動物は、運動失調による重度の震えを示
した。これらの動物は後脚から始まって進行的に衰弱
し、6〜8週間以内に死亡した。残りの4匹の動物は、
表現型及び導入遺伝子発現が全くなかった。これらの結
果は、ニューロンにおけるbOSMの発現は障害を受け
ていることを示しているが、このプロモーターを用いて
生育可能なマウス系を確立することが不可能であったた
め、神経におけるbOSMの活性の分析を妨げた。
【0028】ラットインスリン−1プロモーターにより
得られたbOSM遺伝子導入マウスの頻度もまた有意に
減少した。膵島細胞におけるbOSMのmRNAの一定
した発現を示すこの構成を有する動物系は確立された。
これらのマウスは膵島及び血管の周囲における塊状基底
細胞の増殖を示した。この繊維症は、腺房萎縮及び水腫
を伴った。ほとんどの膵島は基底において正常であった
が、幾つかは、リンパ球の大きなカフにさらされてい
た。これらのマウスにおいて高血糖は観察さなかった
が、これは、膵島機能が障害を受けなかったことを示し
ている。恐らく血清におけるbOSMの蓄積のため、多
くのInsbOSM動物の骨髄腔中で多数の巨核球が1
0倍より多く増加したことが見いだされた。この結果
は、OSMがインビトロにおいて巨核球コロニーの形成
を、また、インビボにおいて血小板の産生を刺激すると
いう結果と一致する(Vassar et al., 同上) 。
【0029】最後に、基部lckプロモーターを使用し
て胸腺での発現を標的としてT細胞の発生に影響を及ぼ
すかどうかbOSMの試験を行った。LckbOSM系
列の動物は、致死性の自己免疫表現型及びリンパ組織の
発達においてに有意の変化を獲得した。例えば、胸腺の
構築は妨害され、及び皮質及び延髄領域の分画は欠失し
た。皮質、CD4+ CD8+ 胸腺細胞内で通常見いださ
れる多くの細胞型は、明らかに十分に表されていず、及
びこれらの領域はBリンパ球を含有する小胞に代わっ
た。巨脾腫の存在に加えて、ほとんどのCD4+ CD8
+ “胸腺細胞”のリンパ増殖のため、結節は増大した。
このように、これらの動物において、第一(胸腺)及び
第二(結節)のリンパ組織の正常な分離が失われ、これ
は自己免疫表現型に関係しているであろう。
【0030】実施例IV この実施例は、基部Lckプロモーターの制御下にある
ヒト及びウシオンコスタチンMを発現する遺伝子導入マ
ウスのリンパ組織の発生及び同定を述べている。遺伝子
導入マウスは実施例III で述べた方法により作成した。
(C3H×C57B1/6)F1 マウスからの受精卵母
細胞を、前核注入に使用した。胚を一晩培養し、偽妊娠
のC57BL/6雌の輸卵管に導入した。テイルDNA
を放射線ラベル化したDNAプローブとハイブリダイゼ
ーションを行った後遺伝子導入マウスを個体識別した。
【0031】オンコスタチンM(OSM)のLckbO
SM遺伝子導入マウスにおける発現は、胸腺、脾臓及び
末端結節を含むリンパ組織のサイズ及び重量において劇
的な増加を起こした。遺伝子導入リンパ節の細胞充実性
は、コントロール細胞と比較して50倍も増加すること
が見いだされた。脾臓及び胸腺の細胞充実性はリンパ増
殖のために増加した。しかし、遺伝子導入動物の巨脾腫
はリンパ増殖によるものではない。それよりも、この結
果は、他のリンパ組織と同様に脾臓においてミエロイド
及びエリスロイド幹細胞の数が増加したことを示してい
る。脾臓及び腸間膜節に対して、遺伝子導入胸腺の細胞
充実性は非遺伝子導入コントロールと比較して減少し
た。胸腺、脾臓及びリンパ節に存在する様々な細胞型
は、FACS分析及び非遺伝子導入マウスとの比較から
決定した。図11に示されているように、コントロール
の胸腺に対して、CD4+ CD8+ (DP)胸腺細胞
は、生後10週のマウスにおいて検出不可能であった。
さらに、“成熟”T細胞の蓄積は、高レベルのCD3を
示す細胞の増加を証拠として、検出された(図12)。
このように、遺伝子導入胸腺は、骨髄及び第二のリンパ
組織の混合表現型を獲得した。LckbOSM遺伝子導
入に対して、自己免疫性は再構築マウスにおいて欠損ま
たは有意に減少した。
【0032】遺伝子導入リンパ節の細胞充実性が大きく
増加するのに対して、これらの組織におけるT−及びB
−細胞の比は、ほぼ正常であることが見いだされ、これ
はオンコスタチンMがこれらの両細胞型に対してリンパ
球活性を有していたことを示している。しかし、遺伝子
導入結節における大多数の細胞は、CD4+ CD8
+(DP)胸腺細胞(例として、HSA+ 、CD
dull、MHCIdull)と似ていた。図13に示される
ように、これらの細胞は、最初に生後10日後に現れ、
10週間後細胞内で頻度が60%近くにまで増加し、3
0週間までに徐々に消失した。“成熟”T細胞の付随し
た増加も見られた(図14)。このように、結節はT細
胞リンパ球生成に対して許容となった。結局、Lckb
OSMマウスは、増加したT−及びB−細胞リンパ球生
成を示し、その立地は異常であった。追加データは、O
SMが他の造血系列内で幹細胞の増殖を刺激したことを
示した。末端節のDP細胞及びB−細胞における劇的な
増加は、OSMがオートクライン(autocrine)成長因子
として作用することを示している。
【0033】実施例V この実施例は、胸腺節の由来の同定及び遺伝子導入骨髄
が宿主リンパ球を救う能力について述べている。骨髄は
LckbOSMマウスから分離され、及び1×107
髄細胞を、致死的に放射腺照射した(1000rad)正
常、胸腺切除、及び胸腺欠損のヌードマウスの尾部静脈
に注入した。表2(下記)に示されるように、OSM骨
髄により再構築されたマウスのみが正常な胸腺の典型で
ある二重陽性細胞を含んでいた。全てのケースにおい
て、これらのOSM表現型は、胸腺を有するかどうか、
胸腺切除されたものかどうか、或いは胸腺欠損であるか
どうかに関わらず、マウスの腸間膜節内に導入された。
このように、OSMの発現は、正常な胸腺環境には無関
係に前胸腺細胞(prothymocyte) の増加及び分化を刺激
した。
【0034】
【表2】 表2 腸間膜節の再構築 ドナーBM 未処理 コントロール コントロール OSM OSM 未処理 コントロール OSM宿主マウス コントロール +Thy(5) -Thy(2) +Thy(4) -Thy(4) Nu(1) Nu(2) Nu(2) 比細胞数 1 0.2 0.5 9 2.6 -- -- -- 比細胞数 -- --- --- -- --- 1 3.5 17.5 %CD+4+CD8+ <1.0 <1.0 <1.0 42 35 <1.0 <1.0 59
【0035】宿主マウスは致死性の放射線照射を受け、
示したドナー骨髄(BM)により再構築された。宿主マ
ウスは正常なB6/C3HF1マウス(+Thy) 、胸腺切
除したB6/C3HF1マウス(-Thy) 及びB6ヌード
マウス(Nu)を使用した。ドナー骨髄は、コントロールB
6マウスまたはLckbOSMマウス由来である。括弧
内の動物の数は、処置後最初の6〜7週間に調べた数で
ある。養子免疫伝達実験はまた、LckbOSM骨髄が
効果的に宿主リンパ球を救うことを示した。B6ドナー
はH2−Db ハプロタイプのみを発現したのに対し、宿
主B6/C3HF1 マウスは、H2−Db 及びH2−D
k 両方のハプロタイプを発現した。コントロール骨髄に
より再構築された大多数のマウスのリンパ球はH2−D
b ハプロタイプを発現した。OSM骨髄により再構築さ
れたマウスの細胞は、H2−Db 、H2−Dk 及び鈍b
の間の混合物であり、後者はDP胸腺細胞に期待される
ものである。この結果は、宿主誘導骨髄/リンパ球がO
SM骨髄により救済されたこと及びOSMが、通常放射
腺照射により死亡する宿主細胞を救済したことを示し
た。
【0036】本願明細書に記載した全ての出版物、特許
出願及び特許は、個々の出版物または特許がここに参考
として詳細にかつ個々に記載されたように、その内容を
この明細書に引用する。明瞭な理解のために、図及び実
施例により上記の発明を詳細に述べたが、適当な変換及
び修飾は付随のクレームの観点を変えない限り行っても
よい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、ウシオンコスタチンM遺伝子を示して
おり、ウシゲノムDNA(4.7kb) の部分的制限エンド
ヌクレアーゼ地図を表している。RI、EcoRI;
S、SstI;E、EagI。
【図2】図2は、bOSM遺伝子のオープンリーディン
グフレームを表している。このDNA配列は、bOSM
発現ベクターに含まれるエクソン/イントロンの境界及
びフランキング領域を含む。
【図3】図3は、ヒトオンコスタチンM(hOSM)タ
ンパクの構造ドメインを示している。影(灰色)部分
は、4種類の両親媒性のヘリックスの位置を示してい
る。斜線部分は、タンパク分解によりプロセシッングを
受ける前駆タンパクの部分を示している。システイン残
基と分子内のジスルフィド結合が示されている。ABル
ープ及びD1及びD2領域はレセプター結合内に包含さ
れている。
【図4】図4は、ウシOSMタンパクによる、
125I〕ヒトOSMのH2981肺ガン細胞への結合
阻害を示している。ウシOSM発現ベクターにより形質
移入を行ったCOS細胞からの条件付けを行った媒体を
連続的に結合バッファーで希釈し、細胞と共に20℃で
1.5時間培養を行った。細胞を次に洗浄し、〔 125I〕
ヒトOSM結合をアッセイした。
【図5】図5は、ヒトOSM、サルOSM及びウシOS
Mの前駆タンパクのベストフィット配列を示している。
ヒトの配列に対して異なるアミノ酸配列が示されてい
る。一次配列の欠損は点で示されている。二箇所の太線
は、ヒト、サル及びウシ遺伝子のイントロン/エクソン
の境界位置を示している。ジスルフィド結合に関与する
システイン残基は、黒枠内に示されている。
【図6】図6は、ウシOSMによるヒトA375メラノ
ーマ細胞の増殖阻害を示している。pπH3bOSMま
たはpπH3Mどちらかにより形質移入を行ったCOS
細胞からの条件付けた媒体(CM)の示された容量を、
新鮮な培養媒体により最終的に200μlにまで希釈
し、細胞と共に72時間培養を行った。培養物に 1 25
−デオキシウリジンを、8時間適用し、次に、DNAへ
取り込まれた放射性核酸のアッセイを行った。
【図7】図7は、ヒトOSMプラスミドpπH3hOS
Mにより形質移入を行ったCOS細胞から分離された条
件付けた媒体を使用して同様の実験を行った結果を示し
ている。
【図8】図8は、マウスM1白血病細胞増殖のウシOS
Mによる阻害を示している。bOSMにより形質移入を
行ったCOS細胞からの条件付けた媒体(CM)の示さ
れた容量を、新鮮な培養媒体により最終的に200μl
にまで希釈し、細胞と共にミクロタイタープレート内で
培養を行った。72時間後、培養物に〔3 H〕チミジン
を、6時間適用し、次に、DNAへ取り込まれた放射性
核酸のアッセイを行った。
【図9】図9は、純粋な組み換えヒトOSMタンパクに
より上記と同じ操作を繰り返した結果を示している。
【図10】図10はLckbOSM遺伝子導入マウスの
リンパ組織における湿潤重量及び細胞数の変化を示して
いる。黒丸は、非遺伝子導入動物の胸腺、脾臓及び腸間
膜節の重さと年齢の関係を表している。白い四角形は、
LckbOSMマウスに相当する。黒色の棒線及び白色
棒線は、それぞれコントロール及び遺伝子導入マウスを
表している。
【図11】図11は、LckbOSM遺伝子導入マウス
の胸腺におけるリンパ球増殖の年齢による変化を示して
いる。CD4+CD8+DP“胸腺細胞”の頻度;黒丸
は、非遺伝子導入を、また、白い四角形はLckbOS
M遺伝子導入マウスを表している。
【図12】図12は、LckbOSM遺伝子導入マウス
の胸腺におけるリンパ球増殖の年齢による変化を示して
いる。CD3hi染色により測定した成熟T細胞の頻度;
黒丸は、非遺伝子導入を、また、白い四角形はLckb
OSM遺伝子導入マウスを表している。B細胞の頻度
は、100%からT細胞のパーセントを引いて、グラフ
から外挿することにより得られる。
【図13】図13は、LckbOSM遺伝子導入マウス
の腸間膜節におけるリンパ球の増殖の年齢による変化を
示している。CD4+CD8+DP“胸腺細胞”の頻
度;黒丸は、非遺伝子導入を、また、白い四角形はLc
kbOSM遺伝子導入マウスを表している。
【図14】図14は、LckbOSM遺伝子導入マウス
の腸間膜節におけるリンパ球の増殖の年齢による変化を
示している。CD3hi染色により測定した成熟T細胞の
頻度;黒丸は、非遺伝子導入を、また、白い四角形はL
ckbOSM遺伝子導入マウスを表している。B細胞の
頻度は、100%からT細胞のパーセントを引いて、グ
ラフから外挿することにより得られる。
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 技術表示箇所 C12N 5/10 C12N 5/00 B //(C12N 5/10 C12R 1:91)

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 哺乳類の造血幹細胞の増殖及び分化を誘
    導する方法であって:該幹細胞をオンコスタチンMをコ
    ードする遺伝子を含むベクターで形質移入し;有効量の
    オンコスタチンMを産生する該遺伝子を発現し;及び該
    幹細胞を造血増殖及び分化を支持する培体中で生育する
    ことを含む方法。
  2. 【請求項2】 該細胞が組織適合性哺乳類宿主内で生育
    することを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 該ベクターがレトロウィルスベクターで
    あることを特徴とする請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 該遺伝子が構成物または組織特異性プロ
    モーターの制御下にあることを特徴とする請求項1記載
    の方法。
  5. 【請求項5】 該プロモーターが基部Lckプロモータ
    ーであることを特徴とする請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 該幹細胞が骨髄内で生育することを特徴
    とする請求項5記載の組成物。
  7. 【請求項7】 該幹細胞がさらに再配列したT細胞レセ
    プターまたはイムノグロブリンを発現するベクターを含
    むことを特徴とする請求項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 該幹細胞が生体外で生育することを特徴
    とする請求項1記載の方法。
  9. 【請求項9】 該細胞を生体外で生育せしめた後、哺乳
    類宿主に移植することを特徴とする請求項8記載の方
    法。
  10. 【請求項10】 該宿主が胸腺除去されるかまたは先天
    性胸腺欠損であることを特徴とする請求項2記載の方
    法。
  11. 【請求項11】 リンパ球の生存を延長する方法であっ
    て:造血幹細胞をオンコスタチンMをコードする遺伝子
    を含むベクターで形質移入し;及び哺乳類に造血を誘導
    する遺伝子を発現し、その発現により該哺乳類における
    該リンパ球の細胞毒性物質に対する生存を延長すること
    を含む方法。
  12. 【請求項12】 宿主が放射線を受け、造血システムを
    除去されたものであることを特徴とする請求項11記載
    の方法。
  13. 【請求項13】 該細胞毒性物質が化学療法剤または放
    射線であることを特徴とする請求項11記載の方法。
  14. 【請求項14】 該化学療法剤がマイトマイシンCであ
    ることを特徴とする請求項13記載の方法。
  15. 【請求項15】 該リンパ球が該形質移入された幹細胞
    から誘導されたものであることを特徴とする請求項11
    記載の方法。
  16. 【請求項16】 該リンパ球が該哺乳類の非形質移入リ
    ンパ球であることを特徴とする請求項11記載の方法。
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