JPH09506511A - 真核細胞における部位特異的突然変異誘発のための化合物および方法 - Google Patents

真核細胞における部位特異的突然変異誘発のための化合物および方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、第一鎖中にリボヌクレオチドとデオキシリボヌクレオチドの両方を、そして第二鎖中にデオキシリボヌクレオチドのみを有するポリヌクレオチドに関する。第一鎖と第二鎖はワトソン・クリック型塩基対を形成しており、そして該ポリヌクレオチドが多くても1つの3'末端および1つの5'末端をもつように、これらの鎖はオリゴヌクレオチドによって連結されている。3'末端と5'末端は、該ポリヌクレオチドが単一の連続した環状ポリマーとなるように連結させることができる。このポリヌクレオチドを用いて標的遺伝子に特定の変異を導入することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 真核細胞における部位特異的突然変異誘発 のための化合物および方法 1.発明の分野 本発明は、分子遺伝学の分野に関するものである。特に、本発明は、生存して いる培養真核細胞に特定の遺伝的変異を導入するための核酸化合物ならびにその 使用方法に関する。より詳細には、本発明は、二本鎖核酸の1本の鎖の一部が2' -Oまたは2'-OMeリボースを含むヌクレオチドからなり、残りの部分がデオキシリ ボースヌクレオチドからなる、実質的にワトソン・クリック型塩基対を形成した 二本鎖核酸に関する。 2.発明の背景 2.1.キメラおよび/またはハイブリッド二本鎖核酸 本発明の分野は核酸に関するものである。核酸はヘテロポリマー、すなわち、 配向されたホスホジエステル結合またはその誘導体によってポリマーへと連結さ れている、同一でないサブユニットのポリマーである。二本鎖核酸とは、ウラシ ルまたはチミンに対してはアデニン、シトシンに対してはグアニンという塩基対 の法則に従って、二本鎖の第一鎖の各塩基が二本鎖の第二鎖の塩基に対応してい る核酸のことである。こうした対応(correspondence)を有する逆平行二本鎖はワ トソン・クリック型対合(Watson-Crick pairing)をしていると言われる。二本 鎖核酸には主に2つのタイプがあり、リボ核酸とデオキシリボ核酸である。それ ぞれのリボヌクレオチドには同様のデオキシリボヌクレオチドがあり、例えば、 アデノシンとデオキシアデノシン、シチジンとデオキシシチジン、グアノシンと デオキシグアノシン、ウリジンとチミジンである。この分野において、リボヌク レオチドとデオキシリボヌクレオチドの両方が同一の鎖に存在している核酸は混 合またはキメラ(以後「キメラ」と言う)核酸と称される。デオキシリボヌクレ オチドとリボヌクレオチドが互いに対応している二本鎖核酸はハイブリッド二本 鎖と呼ばれる。2本の鎖がそれらの塩基の一部において二本鎖核酸の領域を形成 している場合、生ずる分子はヘテロ二本鎖と称される。 たいていの場合、二本鎖核酸の2本の鎖は共有結合しておらず、ワトソン・ク リック型対合によってのみ結びついている。しかしながら、二本鎖の2本の鎖を オリゴヌクレオチドにより連結させて一本鎖ポリマーを形成することができる。 リンキングオリゴヌクレオチドはワトソン・クリック型塩基対を形成しない。第 一鎖と第二鎖が一本鎖ポリマーの一部であるヘテロ二本鎖は「ヘアピン二本鎖」 または「ステム・ループ(stem and loop)」構造と呼ばれる。以後、前者の用語 を用いることにする。 ここで用いるキメリズム(chimerism)は核酸ポリマーの特性であり、そしてハ イブリディズム(hybridism)は二本鎖の特性である。例えば、mRNAとその鋳型は どちらもキメラではないがハイブリッド二本鎖を形成し、一方、例えば、キメラ オクタヌクレオチド5'd(TTTT)-r(CCCC)3'および5'r(GGGG)-d(AAAA)3'は互いとワ トソン・クリック型二本鎖を形成するであろうが、得られる二本鎖はハイブリッ ド二本鎖ではない。ハイブリッド二本鎖ではない二本鎖核酸を以後「ホモ二本鎖 」と呼ぶことにする。特にことわらないかぎり、ホモ二本鎖核酸はデオキシヌク レオチド含有二本鎖のことである。なお、当業者はワトソン・クリック型二本鎖 の形成を「ハイブリダイゼーション(ハイブリッド形成)」と呼んでいるが、そ の場合でさえハイブリッド二本鎖核酸は存在しないことに注意されたい。 X線回折および二次元NMRによるキメラおよび/またはハイブリッド二本鎖核 酸の構造の研究に関心のある人達は、彼らの研究に使用するためのキメラ核酸お よびハイブリッド二本鎖核酸を合成してきた。例えば、Salazar,M.ら,1994,J .Mol.Biol.241:440-55および Egli,M.ら,1993,Biochemistry 32:3221-37(r3 d7・d10型のキメラハイブリッド二本鎖);Ban,C.ら,1994,J.Mol.Biol.236:2 75-85(d5r1d4型の自己相補的キメラハイブリッド二本鎖);Chou,S.H.,1991,Bi ochemistry 30:5248-57(d4r4d4型の自己相補および非自己相補キメラハイブリ ッド二本鎖)を参照のこと。これらの二本鎖核酸の相補鎖は互いに共有結合で結 びついているのではなく、ワトソン・クリック型対合によってのみ結びついてい た。 キメラ核酸を合成した第二グループの科学者達は、リボザイム、すなわち自己 開裂性であるかまたは他のRNAを開裂するRNA分子、の研究および使用に関 心のある人達であった。Perreault,J.P.ら,1990,Nature 344:565; Taylor,N .R.ら,1992,Nucleic Acids Research 20:4559-65; Shimaya,T.,1993,Nuclei c Acids Research 21:2605を参照のこと。これらの研究者らは、キメラリボザイ ムが活性であって、しかもRNAリボザイムよりもヌクレアーゼ消化に対して抵 抗することを見いだした。キメラリボザイムは自己相補的であり、つまり、ワト ソン・クリック型対合鎖が共有結合で結びついている。キメラリボザイムの研究 に際して合成された化合物は、キメラリボザイムが安定したハイブリッド二本鎖 を含まないという点で、構造研究のために合成され使用された上記のハイブリッ ド二本鎖分子とは相違している。こうして、DNA結合アームを有するキメラリ ボザイムがその基質に結合してハイブリッド二本鎖を形成する。Yang,J.H.ら ,1990,Biochemistry 29:11156-60を参照のこと。また、Sawata,S.ら,1993, Nucleic Acids Research 21:5656-60; Hendry,P.ら,1992,Nucleic Acids Re search 20:5737-41; Shimayama,T.ら,1993,Nucleic Acids Research 21:260 5も参照のこと。リボザイムはRNA基質の開裂を触媒し、それゆえハイブリッ ド二本鎖が溶解される。 2.2.真核細胞における部位特異的遺伝的変異 分子生物学の分野に習熟した人達は、多くの場合に、単に新しいポリ核酸配列 (すなわち、新しい遺伝子)を標的真核細胞の中に導入するのではなく、むしろ 標的細胞中の特定の既存遺伝子を改変することが望まれていることを認識してい る。標的細胞は培養下で用いたり、またはトランスジェニック動物を作出するた めに用いることができる。 培養下の真核細胞にDNAを導入するための様々な技法が開発されている。こ うした技法として、リン酸カルシウム沈殿およびDEAE-デキストラン媒介エンド サイトーシス、エレクトロポレーション、リポソーム媒介融合、そして複製能の ないウイルスによる形質導入が挙げられる。しかし、このような技法は真核細胞 に機能性遺伝子を導入することはできても、特定の既存遺伝子に変化(突然変 異)を簡単に導入することはできない。導入後、外因性DNAは、相同的組換え により特定位置にではなく、非正統的組換え(illegitimate recombination)に より細胞ゲノムの不特定位置に隔離される。 現在まで、高等真核細胞、すなわち哺乳動物細胞またはトリ細胞に、特定部位 のまたは部位特異的な遺伝的変異(突然変異誘発)を導入するための一般的に満 足のゆく方法は存在していない。高等真核細胞においては非常に長い(>1 kb)核 酸の導入による相同的組換えが可能であるが、これらの技法には入念な選択技術 の使用が必要となる。なんとなれば、高等真核細胞における非正統的組換え率は 相同的組換え率を上回るからである。Thomas,K.R.& Capecchi,M.R.,1987,Ce ll 52:503を参照のこと。さらに、Valancius,V.& Smithies O.,1991,Mol.Ce ll.Biol.11:4389(真核細胞における線状化プラスミドとスーパーコイルドプラ スミドの相同的組換えの比較)を参照のこと。 部位特異的突然変異誘発を達成するための一つのアプローチは、細胞の中に直 接一本鎖オリゴデオキシヌクレオチドを導入することであった。この手法は酵母 Saccharomyces cerevisiaeにおいて成功裏に採用され、酵母では相同的組換えが 高等真核細胞中よりも著しく活発に起こった。Moerschell,R.P.ら,1988,Pro c.Natl.Acad.Sci.85:524-28; Yamamoto,T.ら,1992,Yeast8:935-48を参照の こと。しかし、今日まで、一本鎖オリゴヌクレオチドを用いた哺乳動物細胞また はトリ細胞の形質転換が成功したという報告は皆無である。 標的DNAの構造と哺乳動物における相同的組換え率との関係は、交互のプリ ンおよびピリミジン塩基の領域、すなわち[d(TG)30・d(AC)30]が組換え率を表 すということを示した研究によって推論し得る。これらの成果は培養哺乳動物細 胞中の非複製プラスミドの研究において実証された。Wahls,W.P.ら,1990,Mol .Cell.Biol.10:785-93を参照のこと。こうした実験が外因性核酸と細胞ゲノム との組換えを明らかにするまで拡張されることはなかった。 大腸菌において相同的組換えを促進するタンパク質RecAを用いて真核細胞での 相同的組換えを促進させようとする試みがなされた。しかし、こうした試みは明 らかに成功しなかった。例えば、W.Bertlingの米国特許第4,950,599号には、真 核細胞中でRecAを用いても部位特異的突然変異率が極端に低いこと、そして相 同的組換え率が向上しないことが記載されている。D.Zarling & E.Senaの特許 公開 WO 93/22443およびD.C.Gruenert & K.Kunzelmann の公開 WO 94/04032は 両方とも嚢胞性繊維症に関係した培養細胞系の遺伝的欠陥を修正することを記述 している。これらの刊行物は主として操作方法に関するデータよりもむしろ原理 を証明する実験データを載せている。こうして、核に接近させてポリヌクレオチ ド/RecA複合体を導入するために、Zarling およびGruenertは膜透過性にした細 胞を利用しているが、こうした細胞は増殖能を持ち合わせていない。さらに、Re cAにより促進された相同的組換えが無傷の細胞において起こったと主張する場合 でさえ、これらの刊行物はその頻度の定量的概算値をまったく提示していない。 かくして、原核生物RecAの使用は、生存真核細胞における相同的組換え率が相同 的組換えの自然発生率よりも顕著に高いことを納得できる程度に明示していない 。 3.発明の概要 本発明は、デオキシリボヌクレオチドとリボヌクレオチドの両方を含み、対象 の遺伝子と相同性の、単一の、共有結合で結びついた二本鎖オリゴヌクレオチド に関する。遺伝的変異を生み出すために、相同領域内に1個またはそれ以上の非 対応(以後「異種」または「ミューテーター」と言う)塩基対が存在する。相同 的組換えの正常な構成的細胞過程は標的ゲノム部位にミューテーターヌクレオチ ドを挿入させる。本発明の二本鎖オリゴヌクレオチド(以後「キメラベクター」 と言う)は、対象となる遺伝子に異種塩基対を導入することによって該遺伝子を 特異的に改変するために用いることができる。異種塩基対は対象の遺伝子と異な る塩基対、または対象の遺伝子に存在するものに加えた塩基対(挿入)であり得 、また、異種塩基対は対象の遺伝子中に存在する塩基対の非存在(欠失)であり 得る。本発明は、幾分かは、ベクター中に約15〜50塩基対のハイブリッド二本鎖 核酸の領域を含めると、対象遺伝子の変異率が非常に増加するという知見に基づ いている。異種塩基対の領域が1〜50塩基対である場合、異種塩基対は本発明の ベクター中にホモ二本鎖かハイブリッド二本鎖のどちらかとして存在し得る。異 種塩基対が50塩基対より長い場合、それらはホモ二本鎖として存在することが好 適である。 ベクターは、真核細胞への核酸の導入を可能にする任意の公知方法によって標 的細胞の中に導入することができる。理論によって拘束されないが、キメラベク ターは、標的細胞の組換え/修復機構によって取り込まれ、遺伝子変換または相 同的組換えにより標的遺伝子を変化させると考えられる。 4.図面の簡単な説明 図1は、2つのキメラベクターの模式図を示す。符号の説明は次のとおりであ る。1:第一鎖、2:第二鎖、3:異種領域、4:相同領域、5:リンカー、6 :連結部位。 図1Aは、R-D-R型の連結されたキメラベクターである。 図1は、単一の3'および5'末端をもつR-D-R型のヘアピンキメラベクターである 。 5.発明の詳細な説明 5.1.本発明のキメラベクターの説明 本発明は、デオキシリボース含有塩基とリボース含有塩基の両方を含む二本鎖 核酸を意図している。それらはDNAとRNAの両領域を含み、それゆえ「キメ ラベクター」と称される。キメラベクターのリボヌクレオチドの2'-Oはメチル化 され得る。また、ホスホジエステルはどれもホスホロチオジエステルまたはメチ ホスホノジエステルで置換することができる。 本発明のキメラベクターは単一の核酸ポリマーである。従って、本発明のキメ ラベクターはワトソン・クリック型塩基対を形成していない少なくとも1塩基、 通常は3または4塩基、の少なくとも1つの領域を含まねばならない。これらの 不対領域はワトソン・クリック型塩基対の2本の鎖の間のリンカーとして利用さ れる。不対ヌクレオチド領域を有する合成された他のキメラヌクレオチドと対照 的に、キメラベクターは酵素活性がない。すなわち、それらは化学反応を触媒し ないか、または、それら自体がATPのような生物学的エネルギー源の非存在下 で化学反応を受ける。 好ましい実施態様では、リンカーの塩基はデオキシリボヌクレオチドである。 ポリマーの3'および5'末端が相補鎖の隣接ヌクレオチドにワトソン・クリック型 塩基対合されるように、2つのリンカーをもつキメラベクターを構築することが できる。その後、それらは、キメラベクターが単一の連続した環状核酸ポリマー を形成するように連結させることができる。 キメラベクターの残っている実質的に全部の塩基はワトソン・クリック型塩基 対を形成する。ここで用いる「塩基がワトソン・クリック型対合する」または「 それらが二本鎖核酸を形成する」という記述は、適当な温度および塩条件下でそ れらが塩基対または二本鎖核酸を形成しうることを意味すると理解すべきである 。いくつかの低塩および/または高温条件下では、ワトソン・クリック型塩基対 が熱力学的に安定であることをやめて、二本鎖核酸が融解または変性を起こしう ると理解すべきである。また、1個または2個の塩基対ミスマッチは本発明の操 作可能性に影響を及ぼさないことを認識すべきである。 本発明のキメラベクターは、標的遺伝子に変化(突然変異)を特異的に導入す ることを目的としたものである。変化の遺伝子部位は、標的部位の配列と同じ( 相同である)配列(以後、相同領域と言う)をもつようにキメラベクターの一部 を選択することによって決定される。キメラベクター配列と標的遺伝子の間で異 なる領域は異種領域と称される。キメラベクターは標的遺伝子に対して異種であ るが、ベクターのこの領域においてヘテロ二本鎖でないことに注意されたい。本 発明の好ましい実施態様によれば、各キメラベクターには介在異種領域に隣接す る2つの相同領域が存在し、これら3つの領域はすべて単一の連続した二本鎖 核酸中に存在する。さらに、本発明によれば、各相同領域はハイブリッド二本鎖 核酸の部分を含んでいる。ハイブリッド二本鎖の部分は少なくとも4塩基対、好 ましくは8塩基対、より好ましくは約20〜30塩基対でありうる。キメラベクター の機能は、3'および5'末端の互いへの連結を可能にするように配置された、ハイ ブリッド二本鎖の領域内のホモ二本鎖のジヌクレオチド塩基対によって影響され ることはない。2つの相同領域の合計の鎖長は少なくとも20塩基対、好ましくは 40〜60塩基対でありうる。 本発明によると、ホモ二本鎖核酸の領域はベクターのハイブリッド二本鎖/相 同領域の間に配置することができる。介在するホモ二本鎖は異種領域を含むこと ができる。異種領域が約50塩基対以下、好ましくは約20塩基対以下である場合に は、ホモ二本鎖領域の介在は任意である。異種領域が約20塩基対を越える場合は 、異種領域を含むホモ二本鎖を介在させることが好適である。 5.2.本発明のキメラベクターの構築 本発明のキメラベクターは任意の方法で合成することができる。キメラベクタ ーの最も簡便な合成法は、固相DNA合成で用いる技法の変法によるものである 。Caruthers,M.H.,1985,Science 230:281-85;Itakura,K.ら,1984,Ann.Re v.Biochem.53:523-56を参照のこと。RNAおよびキメラ核酸の合成を可能にす る変法は、Scaringe,S.A.ら,1990,Nucleic Acids Research 18:5433-41; Us man,N.ら,1992,Nucleic Acids Research 20:6695-99;およびSwiderski,P. M.ら,1994,Anal.Biochem 216:83-88に記述されており、これらの全体を参考 としてここに組み入れるものとする。キメラ核酸の合成に関する最近の進展は、 Usman,N.& Cedergren,R.,1992,Trends Bioch.Sci.17:334-9に概説されて いる。 2つのハイブリッド二本鎖領域間にホモ二本鎖領域が介在したキメラベクター は半合成法を使って構築することができる。ヘアピンコンホメーションを有する 2つの合成キメラポリ核酸を構築すべきである。2つの異なる制限酵素消化産物 のオーバーラップに相補的なオーバーラップ付着末端をもつ、2つのキメラ核酸 の遊離5'および3'末端を構築する。相補的な制限酵素消化末端をもつホモ二本鎖 領域を用意する。クローン化DNA断片の両末端への制限酵素部位の付加は当業 者によく理解された技法を用いて行うことができ、例えば、限定するものではな いが、伸長プライマーを用いるPCR増幅または制限部位を含むリンカーの平滑 末端連結がある。2つのキメラヌクレオチドとホモ二本鎖領域は通常の酵素法に より連結させることができる。キメラオリゴヌクレオチドが両末端で連結された 産物は、非変性条件下でTrisホウ酸EDTA緩衝液にて6%ポリアクリルアミドゲル中 で電気泳動を行うことにより、不完全に反応した基質から分離することができる 。線状のキャップされた分子は拘束されて、これらの条件下ではより遅く泳動す る。 本発明においては自然界に存在するヌクレオチドのみを含むキメラベクターを 使用することができる。約20リボヌクレオチドのハイブリッド二本鎖領域を含む キメラベクターは、in vitroでRNase H に耐性であることが判明した。酵素分解 に対する耐性は、リボヌクレオチドを2'-Oメチル化リボヌクレオチドで置換する ことによっても得られる。加えてまたは別途、核酸のホスホジエステル結合をホ スホロチオジエステルで置換してもよい。Shimayama,T.ら,1993,Nucleic Ac ids Research 21:2605を参照のこと。アラビノース含有ヌクレオチドも使用でき る。ここで用いる「核酸」という用語は、こうした修飾核酸を包含するものであ る。 5.3.本発明のキメラベクターの使用 本発明のキメラベクターは、標的細胞のゲノムの特定位置に突然変異を起こさ せるために使用される。標的細胞のゲノムの特定位置はその核酸配列(以後、標 的配列と言う)によって定められる。本発明によると、ハイブリッド二本鎖のい くつかの領域の存在を別にすれば、相同領域が標的配列と同一であるキメラベク ターが構築される。導入しようとする変化は異種領域によってコードされる。こ の変化は該配列の1個以上の塩基の変化または1個以上の塩基の付加でありうる 。標的配列の変化が約20個以下の塩基の付加である場合、本発明はハイブリッド 二本鎖の1つまたは2つの領域を使って実施できる。標的配列の変化が約50個以 上の塩基の付加である場合は、異種領域をホモ二本鎖領域内に含ませることが好 ましい。 本発明を実施するには、キメラベクターを標的細胞の核の中に導入することが 必要である。こうした導入を起こさせる方法はどれも使用できる。かかる方法と して、エレクトロポレーション、DEAE-デキストラン、リン酸カルシウム沈殿、 リポソーム媒介融合(リポフェクション)、そして直接注入が挙げられる。エレ クトロポレーションが特に適している。 本発明の一実施態様において、キメラベクターはトランスジェニック動物を作 出するために用いられる。Brinster,R.L.ら,1989,Proc.Natl.Acad.Sci.86: 7087 に記載の方法に従って、卵の前核にキメラベクターを導入することができ る。さらに、T.E.Wagner およびP.C.Hoppe の米国特許第4,873,191 号を参照 のこと。上記文献の内容をそのままここに参考として組み入れるものとする。別 法として、キメラベクターを胚性幹細胞に導入し、その胚性幹細胞と正常な芽細 胞との凝集によってもキメラ動物を作ることができる。トランスジェニック動物 は、Capecchi,M.R.,1989,Science 244:1288(その全体を参考としてここに組 み入れる)に記載の方法に従って、キメラ動物の子孫として得ることができる。 エレクトロポレーションを用いると、10,000個の処理細胞につき1個程度の細 胞が標的配列で特異的に突然変異を起こす(以後「形質転換された」と言う)。 かくして、本発明の実施には、突然変異を起こしていない大多数の細胞の中から 形質転換された細胞を選別する方法の使用が含まれる。一実施態様において、細 胞の形質転換は生育に有利な性質を付与する。生育に有利な性質の非限定的な例 として、薬剤耐性、生育調節の変更および代謝産物利用能の変更が挙げられる。 別の実施態様では、選別方法としてネガティブ選別を用いる。この方法では、形 質転換された細胞が選別条件下で増殖できなくなり、一方、非形質転換細胞は増 殖中の細胞を選択的に破壊する条件にさらすことにより除かれる。 また、形質転換細胞は免疫蛍光で検出しうる細胞表面抗原の改変された表現型 をもつことができ、この場合は蛍光活性化セルソーター(Fluorescence Activat ed Cell Sorter)を使って選別することができる。 トランスジェニック動物を前核注入により作出する場合のように、細胞の中に キメラベクターを導入する方法が直接注入である場合は、形質転換率が細胞10,0 00個につき1個より多くなる。その結果、選別の必要性がかなり軽減される。 一般に、キメラベクターの有効量はエレクトロポレーションで形質転換しよう とする培養細胞 100万個あたりキメラベクター10〜1000 ng の範囲である。 6.実施例 6.1.実施例1: Ustilago菌におけるin vivo 活性 野生型のUstilagoは機能性ura-3遺伝子(その産物はウラシル生合成経路の一 部をなす)をもっている。野生型Ustilagoを5'-fluororotic acid(5FOA)培地で 生育させると、細胞はウラシル生合成経路へのこの酸の取込みのために死滅する 。ura-3 遺伝子に突然変異が起こってura-3 mRNAが産生されなくなると、5FOA培 地上でも細胞は生き残る。 内因性 ura-3遺伝子の配列は当技術分野で知られている。一組の実験において 、この配列の塩基358 をチミジンからアデニンに変えた。この変異は機能不全タ ンパク質をもたらす。 キメラベクターを次のように合成した: 塩基358 で突然変異を起こさせるためのベクター(358 RNA ベクター): 358 ベクターはヘアピンコンホメーションをとる。下線部分の塩基はリボ核酸 残基を示す。太字はミューテーター(異種領域)を示す。イタリック体で記した 「T」は不対合塩基を示す。 対照として使用するために、同一の配列をもつがリボ核酸を含まないベクター も構築した。このベクターではウラシルの代わりにチミジンが用いられた。 塩基358 で突然変異を起こさせるための対照ベクター(DNA 358 ベクター): このベクターもヘアピンコンホメーションをとる。この場合も太字の残基がミュ ーテーターである。 in vivo形質転換実験を行うにあたり、当技術分野で公知の方法に従ってU.may dis細胞(107個)から50μl形質転換緩衝液中106個の回収率でプロトプラストを 作り、異なる量のキメラベクターまたは均質(DNAのみ)ベクターをプロトプ ラストと37℃で混合してトランスフェクトした。次に細胞を選択培地にまき、生 存コロニー(形質転換体)の数を数えた。結果を以下の表に示す。 これらのデータは、RNA 358 ベクターによる細胞のトランスフェクションが対 応するDNAベクターを用いたトランスフェクションよりも大幅に細胞の生存を高 めることを示している。 6.2.NIH 3T3 細胞の形質転換 NIH 3T3 細胞は良性の(制御できる)増殖特性を有するヒト細胞である。悪性 の(制御できない)増殖特性は、Gly12 をThr で置き換えるがん遺伝子H-ras の 単一の点突然変異によって付与される。かくして、突然変異G→T12は容易に選 択可能な増殖特性の変化を生じさせる。Taparowsky,E.ら,1982,Nature 300: 762;Sukumar S.ら,1983,Nature 306:658を参照のこと。 G→T12突然変異を誘導するために、次の配列を有するキメラベクターを構築 した: この配列は通常の一文字表記で表してある。更なる特徴として、RNAには下線 が引いてあり、不対合塩基はイタリック体で、そしてミューテーター塩基は太字 で示してある。環化後、キメラベクターは2つのトリチミジニル配列によって実 質的に相補的な2つの鎖に分割され、そしてリボース含有ヌクレオチドはすべて これら2つの鎖の一方にのみ存在することに注目されたい。 2'-OMeリボース塩基を用いて、4個のデオキシリボース残基に隣接する1つ( R)および2つ(R-D-R)のハイブリッド二本鎖領域をそれぞれ有する2つの型の キメラベクターを合成した。R-D-R型は上記の配列番号3に示され、R型は塩基6 -9(CGAC)がデオキシヌクレオチドであったこと以外は同一である。5'および3'末 端はデオキシヌクレオチドであることに注目されたい。組換えDNA法で用いる ものと同じDNAリガーゼ法を用いて合成後のキメラベクターを環化させた。連 結後、環化したキメラベクターをD600ゲル(AT Biochem,Malvern,PA)中での分 離用電気泳動を2回繰り返すことにより基質から単離した。 対照のベクターは次のものであった:1)ハイブリッド二本鎖を欠いている同 一の配列(データを示した、「ホモ二本鎖」);2)配列5'-GCCCACACCGACGGCGC CACCAC-3'(配列番号4)を有する不対合DNA(データを示した、「sDNA」) ;3)異種領域を含まない、それゆえミューテーターヌクレオチドを含まないキ メラベクター(データを示さず)。 この実験はエレクトロポレーション法を使ってNIH 3T3 細胞(1×106個)を形質 転換することにより実施した。エレクトロポレーション後、細胞を4×103個/c m2の密度でまき、14日間培養した。フォーカス形成細胞をクリスタルバイオレッ トで染色して形質転換体を視覚化した。陽性対照として、H ras のT12型をコー ドするプラスミドpT24を用いた。この対照を用いて、トランスフェクトされたNI H 3T3 細胞中における非正統的組換えレベルを測定した。実験を5回繰り返し、 その結果を以下の表に要約して示す。以下に示した結果に加えて、ミューテータ ーコドンを含まないキメラベクターを使用した対照実験では、NIH 3T3 細胞の形 質転換フォーカスが全く現れなかった。 これらの結果から、キメラベクターは相同的組換えにより特定の突然変異を導 入して哺乳動物細胞を形質転換したことがわかる。この実験での形質転換率は、 全突然変異H-ras 遺伝子を含むpT24陽性対照ベクターを用いたトランスフェクシ ョンにおいて観察された非正統的組換えによる形質転換率よりも高かった。かく して、キメラベクターを用いることにより、非正統的組換え率よりも高い、哺乳 動物細胞での相同的組換え率が達成されたことになる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 C12N 1/21 7804−4B C12N 1/21 5/10 9281−4B 5/00 B (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ),AM, AU,BB,BG,BR,BY,CA,CN,CZ,E E,FI,GE,HU,JP,KE,KG,KR,KZ ,LK,LR,LT,LV,MD,MG,MN,MW, NO,NZ,PL,RO,RU,SD,SI,SK,T J,TT,UA,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.多くても1つの3'末端と1つの5'末端をもつキメラ核酸であって、 a.不対領域が上記の核酸を第一鎖と第二鎖に分離するように配置されてい る、連続した不対塩基の領域; b.第一鎖の塩基が第二鎖の塩基に対応している、鎖長が少なくとも15塩基 対のワトソン・クリック型塩基対を形成した核酸の領域; を含んでなり、その際、 c.第一鎖は2'-Oまたは2'-OMeリボースで構成された少なくとも3個の連続 したヌクレオチドの領域を含み、これらのヌクレオチドがハイブリッド二本鎖に おいてワトソン・クリック型塩基対を形成している、 ことを特徴とするキメラ核酸。 2.第二鎖が2'-Oまたは2'-OMeリボースで構成されたヌクレオチドを含まない、 請求項1に記載の核酸。 3.ハイブリッド二本鎖が、2'-デオキシリボースで構成されたヌクレオチドに より隣接された、2'-Oリボースで構成された少なくとも9個の連続したヌクレオ チドを含む、請求項2に記載の核酸。 4.第一鎖が2つのハイブリッド二本鎖領域を形成する2'-Oまたは2'-OMeリボー スで構成された連続ヌクレオチドの2つの領域を含み、各ハイブリッド二本鎖領 域は少なくとも4塩基対の長さであり、そして少なくとも1塩基対のホモ二本鎖 の介在領域が2つのハイブリッド二本鎖領域間に配置されている、請求項2に記 載の核酸。 5.第一鎖が2つのハイブリッド二本鎖領域を形成する2'-Oまたは2'-OMeリボー スで構成された連続ヌクレオチドの2つの領域を含み、各ハイブリッド二本鎖領 域は少なくとも8塩基対の長さであり、そして少なくとも4塩基対のホモ二本鎖 の介在領域が2つのハイブリッド二本鎖領域間に配置されている、請求項2に記 載の核酸。 6.ホモ二本鎖の介在領域が4〜50の2'-デオキシリボース塩基対から成る、請 求項5に記載の核酸。 7.ホモ二本鎖の介在領域が30〜1,000の2'-デオキシリボース塩基対から成る、 請求項5に記載の核酸。 8.5'末端と3'末端が連結されている、請求項2に記載の核酸。 9.5'末端と3'末端が連結されている、請求項5に記載の核酸。 10.5'末端と3'末端が連結されている、請求項6に記載の核酸。 11.5'末端と3'末端が連結されている、請求項7に記載の核酸。 12.核をもつ細胞のゲノムの標的配列に所定の変異を導入する方法であって、 a.標的配列に相同な2つの領域と、それらの間に配置された、上記の変異を コードする異種領域と、を含むキメラベクターを用意し、 b.該キメラベクターを細胞の核内に維持して、該キメラベクターと上記の標 的配列が遺伝的組換えを起こすようにする、 ことを含んでなる方法。 13.前記の核が卵の前核であり、そして前記の導入が直接注入によるものである 、請求項12に記載の方法。 14.前記の核が胚性幹細胞であり、そして前記の導入が直接注入によるものであ る、請求項12に記載の方法。 15.変異特性を有する細胞集団を得る方法であって、 a.標的配列に相同な2つの領域と、それらの間に配置された、上記の変異を コードする異種領域と、を含むキメラベクターを用意し、 b.該キメラベクターを細胞の核内に維持し、これにより該キメラベクターと 上記の標的配列の間に組換えを起こさせて細胞を形質転換し、そして c.形質転換された細胞を選択する、 ことを含んでなる方法。 16.前記の細胞が哺乳動物細胞である、請求項15に記載の方法。 17.前記の細胞が酵母または真菌である、請求項15に記載の方法。
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