JPH10113178A - 遺伝子の条件的発現のためのベクター - Google Patents

遺伝子の条件的発現のためのベクター

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JPH10113178A
JPH10113178A JP9237453A JP23745397A JPH10113178A JP H10113178 A JPH10113178 A JP H10113178A JP 9237453 A JP9237453 A JP 9237453A JP 23745397 A JP23745397 A JP 23745397A JP H10113178 A JPH10113178 A JP H10113178A
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アクセル・ポラック
Barbara Christoph
バーバラ・クリストフ
Bettina Kempkes
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 選択しなくても細胞内に多く保持され、位置
効果の影響無しに発現が制御でき、挿入変異の危険を低
下させるベクターを提供する。 【解決手段】 エピソーム的複製できる非組込ベクター
であって、真核細胞中で遺伝子を条件的発現できるベク
ター。このベクターを用いた1以上の目的遺伝子の条件
的発現方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、真核細胞中でエピ
ソーム的に複製し真核細胞中での遺伝子の条件的発現に
有用なベクター系、このベクター系の使用、及び、真核
細胞中でエピソーム的に複製するベクター系を用いた目
的とする遺伝子の条件的発現の方法に関する。
【0002】
【従来の技術】遺伝子の機能を研究するために、目的と
する遺伝子を、細胞培地で成長した細胞または試験動物
の細胞中で、特異的にスイッチ-オンまたはスイッチ-オ
フできる方法が求められている。この課題を解決するた
めの試みは、(i)所定の温度においてのみ所定の機能
を発揮するような前記遺伝子の温度感受性変異体の調
製、(ii)重金属イオンによって活性化されるプロモ
ーターの使用、(iii)ホルモン−誘発プロモータ
ー、または(iv)ヒトのエストロゲンレセプターとい
ったホルモンレセプターのホルモン結合ドメインへの遺
伝子の融合を含んでいる。
【0003】遺伝子発現の誘発のために温度、重金属イ
オン、及びホルモンを使用する上での一般的な問題は、
これらの条件または物質各々の多面的(pleiotropic)影
響である。従って、条件遺伝子発現系は、まず最初に、
その発現条件の要件を満足しなければならず、可能なら
ば望まない副作用を示すべきではない。他の系は、ヘル
ペスウィルス”ビトロンタンパク質16(VP16)”
遺伝子へのlacレセプターの融合のように、真核細胞
への原核系の適応化(adaption)に基づいている。
【0004】tetリプレッサー(tetR)の、その
オペレーター配列(tetO)に対するテトラサイクリ
ン(Tc)に依存した結合に基づく系が、Gossen 及び
Bujard (1992)に記載されている。単純ヘルペスVP1
6遺伝子のトランス活性化ドメインへのtetRの融合
により、トランスアクチベーター(tTA)が生成さ
れ、それはTcの不存在下でtetOに結合し、隣接す
るプロモーターを活性化する。Tcの存在下では、tT
AのtetOに対する結合がなくなり、従ってプロモー
ター活性化が終わる。好ましくは、tetOは7のコピ
ー数で用いられ、”tet07”と呼ばれる。目的とす
る遺伝子(GOI)の条件的発現のため、この系は無傷
のtTA発現カセット及び無傷のGOI転写単位を必要
とし、この転写単位は、tetO−含有プロモーター、
遺伝子のリーディングフレーム、及びポリアデニル化部
位(PAA)からなる。
【0005】この系は、試験期間中に十分な量のtTA
が発現され、GOIに対する発現カセットが無傷であ
り、tTAに接近可能、即ちtTAによって活性化され
うる場合にのみ機能することができる。上記の方法は、
国際特許出願WO94/29442にも記載され、これ
らの目的を達成するために組込み発現ベクターを使用し
ている。しかしながら、組込み発現ベクターは、多くの
欠点を有する。 ・標的細胞には、物理的なDNA転移の後に標的細胞の
ゲノムに構造が僅かしか、または全く組み込まれないも
のがある。 ・発現のレベルは、特に組込み部位に影響される(”位
置効果”)。
【0006】これまでに、これら2つの欠点は、異なる
組込み位置を持つ極めて多種のトランスフェクタントを
確立し、次いで、通常はtet07−制御されたリポー
ター遺伝子の一過性トランスフェクションの後に、Tc
−依存性遺伝子発現の試験を通して最適な細胞を決定す
ることによって解消していた。次に、この細胞は、te
tO−含有プロモーターの制御下でのGOIに対する発
現プラスミドを用いたさらに安定なトランスフェクショ
ンアプローチの標的細胞として提供される。安定なトラ
ンスフェクタントは、次いで単一細胞クローニングを受
け、その後単一クローンはTc有無におけるGOI発現
のレベルを試験される。
【0007】従って、所望の型でGOIを条件付きで発
現する1つの細胞クローンを決定するために、10から
100の細胞クローンをスクリーニングする必要がある
場合があった。しかし、この方法では、細胞培地におけ
る数回の継体の後にも最初の試験と同様の挙動を示す安
定なクローンが得られることが絶対的に確かではない。
一般的な経験によれば、誘発能力及び発現の最大レベル
は、細胞培地における異なった期間の後に再び低下す
る。これらの変化の基礎を構成するメカニズムは、未だ
完全には理解されていない。可能か説明は、プロモータ
ー領域のメチル化;プラスミドの一部の組み換えまたは
欠失;転写因子が接近できないクロマチン配置の採用で
ある。
【0008】最適な条件的発現系の要件は以下の通りで
ある。 ・誘発及びスイッチ-オフに必要な条件が副作用を持た
ないこと。 ・非誘発状態において、制御すべき遺伝子産物(漏れ(l
eakiness))の量が可能な限り低いこと。 ・数オーダーの大きさに渡る調節能力。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術から知られている欠点を回避するベクター系を提供
することにある。中でも、本発明で提供されるベクター
系は、選択しなくても細胞内に多く「保持」され、位置
効果の影響無しに発現が制御でき、挿入変異の危険をか
なり低下させることを目指している。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は請求項1に詳細に特徴づけられるベクター系によっ
て達成される。本発明の好ましい実施態様は、従属請求
項から明確である。本発明のさらなる実施態様において
は、本発明で提供されるベクター系を用いて目的とする
1またはそれ以上の遺伝子を条件的発現する方法が提供
される。
【0011】以下に、本発明を、好ましい実施態様につ
いて、実際の実施例及び添付した図面を参照して、より
詳細に説明する。以下では、本発明を、特にエピソーマ
ル(episomal)複製可能なEBVヌクレオチド配列につい
て説明するが、本発明で要求されるエピソーマル機能を
提供する他のそのような配列も有用であることが理解さ
れるであろう。図1から29は、実施例における試験結
果及び後述の実施例で詳細に述べるベクターを示す。
【0012】即ち、本発明によれば、真核細胞中での条
件的発現のために真核細胞中でエピソーム的に複製する
ベクター系を提供し、このベクター系は、1つのDNA
分子または少なくとも2つの離れたDNA分子に操作可
能に結合した、テトラサイクリンまたはその誘導体また
は類似体によって調節されうるトランスアクチベーター
(tTA)をコードする少なくとも1つのポリヌクレオ
チド配列を含み、このtTAは、真核細胞中でのトラン
スクリプションを直接的または間接的に活性化するペプ
チドに操作可能に結合した原核細胞tetレセプター、
tTAに結合可能なtetオペレーター配列(tet
O)を含むtTA−応答性プロモーター、少なくとも1
つの目的とする遺伝子(GOI)をコードするポリヌク
レオチド配列、ポリアデニル化部位(PAA)、少なく
とも1つの選択マーカーのポリヌクレオチド配列、及
び、少なくとも真核細胞中でベクターのエピソーム的な
複製を生起するポリヌクレオチド配列を含む。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の他の実施態様では、ベク
ターの上記の成分は、単一のベクター分子上に結合して
いる。しかし、本発明では、これらの成分を、数個の、
好ましくは2個のエピソーム的複製ベクター上に分配さ
せてもよい。本発明のさらに他の実施態様では、請求項
1において詳細に特徴づけられるベクター系の成分が、
2つのエピソーム的複製ベクター上に分配され、(a)
ベクターIは、tTA、少なくとも1つの選択マーカー
のポリヌクレオチド配列、及び、少なくとも真核細胞中
でベクターのエピソーム的な複製を生起するポリヌクレ
オチド配列を含み、(b)ベクターIIは、tTA、G
OI、少なくとも1つの選択マーカーのポリヌクレオチ
ド配列、及び、少なくとも真核細胞中でベクターのエピ
ソーム的な複製を生起するポリヌクレオチド配列に応答
するプロモーターを含む。
【0014】好ましくは、tTAのtetリプレッサー
は、Tn10−誘導tetリプレッサーである。真核細
胞中でのトランスクリプションを直接的または間接的に
活性化するポリペプチドは、単純ヘルペスウィルスビリ
オンタンパク質16から誘導されてもよい。酸性、プロ
リン−リッチ、セリン/トレオニン−リッチ、及びグル
タミン−リッチなトランスクリプションアクチベーター
タンパク質の群の少なくとも1つの成分から選択しても
よい。
【0015】真核細胞中でのトランスクリプションを直
接的または間接的に活性化するtTAのポリペプチド
は、ロイシンジッパードメイン、ヘリックス・ループ・
ヘリックスドメイン、ジンクフィンガードメインからな
る群の少なくとも1つの成分から選択される相互作用ド
メインであってもよい。本発明の1つの実施態様では、
ポリペプチドは、TATA結合タンパク質の相互作用ド
メインである。tTAをコードするポリヌクレオチド配
列は、好ましくは、CMV、tk、及びmycプロモー
ターからなる群の成分から選択されるプロモーターを有
する。
【0016】即ち、テトラサイクリンによって制御され
うるトランスクリプションアクチベーターは、2つのポ
リペプチドから構成される誘導タンパク質(tTAと呼
ばれる)である。第1のポリペプチドは、tetオペレ
ーター配列に結合可能なtetリプレッサーである。本
発明の1つの実施態様では、それはテトラサイクリンの
不存在下では結合するが、テトラサイクリンの存在下で
は結合せず、本発明の他の実施態様では、tetリプレ
ッサーは、テトラサイクリンの存在下ではtetオペレ
ーター配列に結合するが、テトラサイクリンの不存在下
では結合しない。第2のポリペプチドは、真核細胞中で
のトランスクリプションを直接的または間接的に活性化
する。第2のポリペプチドの好ましい例は、単純ヘルペ
スウィルスビリオンタンパク質16のトランスクリプシ
ョン−活性化ドメインである。
【0017】tetリプレッサー/オペレーター/イン
デューサー系の開示について、国際特許出願WO94/
29442の全体、Gossen 及び Bujardの文献(Proc.
Natl. Acad. Sci., 89巻, 5547-5551頁)、Gossen 等の
文献(Science, 268巻, 1766-1769頁)が注目される。
これらの文献は、その全体を、参考文献として本出願に
取り入れる。
【0018】tTAをコードするポリヌクレオチド配列
は、構造的に活性なプロモーター、好ましくは、CM
V、tk、及びc−mycプロモーターからなる群の1
つの成分から選択されるプロモーターの制御下にあるの
が好ましく、また、このtTAをコードするポリヌクレ
オチド配列は、tTA応答性プロモーターの制御下にあ
る(自己調節)こともできる。
【0019】tTA応答性プロモーターは、少なくとも
1つのtetオペレーター配列及びプロモーター好まし
くは目的遺伝子のトランスクリプションを開始する最小
プロモーターからなる。「最小プロモーター」とは、ト
ランスクリプションの出発を決定するがそれ自身は効率
的なトランスクリプションを十分に開始できない部分的
プロモーター配列を意味する。このような最小プロモー
ターの活性は、アクチベーターの、それに操作可能に結
合した結合部位への結合、例えば、テトラサイクリン制
御されたトランスアクチベーターの結合に依存する。
【0020】tTA応答性プロモーターは、プロモータ
ーとして機能する少なくとも1つの配列、及び、オペレ
ーターとして機能し、tetRが結合可能な1つの配列
からなる。本発明の好ましい実施態様では、tTA応答
性プロモーターは、エプスタイン・バーウィルス(EB
V)のTPプロモーターを含む。本発明の1つの実施態
様では、tTA応答性プロモーターは、EBVのTPプ
ロモーターを含み、tetオペレーター配列(tet
O)は、EBNA−2応答性成分が置換または追加され
ている。EBNA−2応答性成分の機能は良く知られて
いる(例えば、Zimber-Strobl 1993,1994 参照)。
【0021】tTA応答性プロモーターは、tetオペ
レーター配列(tetO)に操作可能に結合して存在す
る。好ましくは、tetOは複数のコピー数、特に好ま
しくは7のコピー数で存在する。よって、tTA応答性
プロモーターは、tetオペレーター配列及び目的遺伝
子のトランスクリプションの開始のためのプロモーター
を含み、前記プロモーターは、最小プロモーターである
のが好ましい。
【0022】本発明のトランスアクチベーターによって
制御されうる目的遺伝子は、ヒト、ウイルス、または細
菌タンパク質をコードすることができる。例えば、目的
遺伝子は、トランスクリプション因子、がん遺伝子、シ
グナル伝達分子、酵素、サイトカイン、細胞接着タンパ
ク質、腫瘍抗原、共刺激シグナル分子(co-stimulatory
signalling molecules)、及び、受容者のものとは異な
るHLAからなる群の少なくとも1つの成分から選択さ
れるポリペプチドをコードすることもできる。サイト会
には、インターロイキン、インターフェロン、コロニー
−刺激因子、リンホカイン、及び成長因子を含んでよ
い。
【0023】本発明のベクター系で発現されるタンパク
質は、医学上価値のあるタンパク質である場合が多く、
in vivo で治療上有効であるように、細胞から単離され
ても細胞内に保持したままでもよい。本発明のベクター
系は、それ自体は従来から知られている選択マーカーを
含んでいる。このようなマーカーの例は、Tkタンパク
質、ネオマイシンタンパク質、または拝具路マイシンタ
ンパク質をコードするポリヌクレオチド配列である。
【0024】本発明のベクター系は、真核細胞中でのベ
クターのエピソーマル複製に応答するようなポリヌクレ
オチド配列を必須に含む。しかし、本発明のベクター系
は、原核細胞中でのべきターの複製を許すようなポリヌ
クレオチド配列も含むので、本発明のベクター系はシャ
トルベクターである。
【0025】本発明の1つの実施態様では、少なくとも
真核細胞中での本発明のベクター系のエピソーマル複製
に応答性のポリヌクレオチドは、EBV(oriP)ま
たはEPV(ウシパピローマウィルス)の複製起源(o
ri)を含む。EBV系を用いるときは、エピソーマル
複製を維持するために、EBNA1をコードするori
P以外のポリヌクレオチドが更に必要である。
【0026】パッケージング:ベクターのEBV粒子へ
パックされる能力感染細胞では、EBVゲノムは2つの
基本的状態で存在する:潜伏状態及びウィルス産生状態
(溶菌状態)である。後者の状態は、ウィルスDNAの
増幅(複製)と、ウィルス粒子の構造タンパク質のよう
な種々のウィルス遺伝子産物の発現によって特徴づけら
れる。ウィルスDNAの溶菌複製は、決定されたDNA
構造:いわゆる「DNA複製の溶菌起源(lytic origin
s)」と呼ばれ、ウィルスゲノム(orilyt)に重複
して存在するDNA構造(Hammerschmidt 等, 1988)に
おいて開始される。複製によるウィルスDNAの増幅
は、効率的なパッケージングの必要条件である。さら
に、ウィルスDNAの末端、いわゆる「ターミナルリピ
ート(terminal repeat)」(TR)は、ウィルス粒子へ
のパッケージングに必要である(Hammerschmidt 等, 19
89)。ウィルス粒子へのパッケージングは、本発明のベ
クターを、これら2つの構造(orilyt及びTR)
で延長することによって可能になる。ベクターのEBV
−陽性細胞への転移及び溶菌サイクルの誘発の後、これ
らのベクターはマルチマーの形態の感染粒子にパッケー
ジングされる。次いで、これらの粒子は、EBVレセプ
ターを有する件線細胞に用いられる。この試みは、所望
の標的細胞が従来の生物物理学的方法でトランスフェク
ションされないときにも使用できる。
【0027】本発明のベクター系は、サイトカイン遺伝
子または腫瘍抗原などの治療的価値のある遺伝子を細
胞、特にB細胞に導入するためにも用いられる。さら
に、本発明のベクター系は、ヒトの悪性なウィルス疾
患、特にB細胞腫瘍を伴う疾患の治療にも採用される。
本発明のベクター系は、特に遺伝子治療において好適に
用いられる。
【0028】本発明のベクター系は、遺伝子構造と呼ん
でもよい。「ベクター系」なる用語は、単一のベクター
並びに少なくとも2つのベクターの組み合わせを含み、
これらのベクター上には、本発明で必要とされるポリヌ
クレオチド配列が分配されている。好ましい実施態様で
は、本発明は、テトラサイクリン−依存性遺伝子調節
と、エピソーマル複製を可能にするEBVベクターを含
む系を用いる。
【0029】感染細胞でのEBVゲノムは、通常10か
ら100のコピー数で存在する。潜伏状態では、ウィル
スゲノムの複製は複製起源(oriP)において出発す
る(Yates 等, 1984)。さらに、エピソーマル複製の維
持には、EBNA1タンパク質のoriPへの結合が必
要である(Yates 等, 1985)。EBVから誘導されたベ
クターは、例えばpBR配列または他のプラスミド配
列、oriP、EBNA1の発現カセット、及び真核細
胞のための選択マーカー(例えばハイグロマイシン耐性
遺伝子)からなる。さらに、これらのベクターは、20
から30kbの付加的外来配列を組込む能力も有する。
これらのベクターに基づく構造は、(i)選択しなくて
も細胞内に良好に「保持」され(Middleton 及び Sugde
n, 1994)、(ii)挿入突然変異の危険性をかなり低
減する。これらのベクターで安定にトランスフェクトさ
れた細胞を得る効率は、プラスミドベクター単独に比較
して増加した。我々は、これらのベクターを用いてトラ
ンスフェクトされた制御可能な遺伝子構造は、その誘発
能力を長期間保持した(Polack 等, 1992; Bouvier等,1
993)。
【0030】本発明の好ましい実施態様では、本発明の
ベクター系がEBV−陽性細胞に導入される。EBV−
陽性細胞は、本発明のベクター系のエピソーマル複製に
必要なタンパク質を発現する。この場合、例えば、本発
明のベクター系によって発現されるEBNA1タンパク
質は必要ではない。
【0031】標的細胞中でエピソーム的に複製する本発
明で用いられるベクターは、従来技術で知られた組込ベ
クターを用いた安定な発現に伴う困難性を回避する。こ
れを示すために、テトラサイクリン−依存性トランスア
クチベーターに対して、tTA(構造的プロモーター、
遺伝子(この場合はtTA)をコードするポリヌクレチ
ド配列、及びポリアデニル化部位)に対する発現カセッ
トは、サイトメガロウィルスである「前初期遺伝子」プ
ロモーター(CMV)またはチミジンキナーゼ(tk)
プロモーター、各々の制御下において、エプスタイン・
バーウィルス(EBV)から誘導されたベクターpHE
BOPLにクローン化される。pHEBOPLは、Sugd
en 等 (1985) に記載されたベクターの誘導体(Polack
等, 1991)である。
【0032】構造の説明: BC89構造の説明 ベクターpUHD15−1、tTAに対するCMV発現
ベクター(Gossen 及び Bujard, 1992)を、XhoI及
びHpaIフラグメント(1から1924の配列位置)
として、ベクターpHEBOPL(Polack 等, 1991 で
最初に報告された)の制限酵素切断部位SalI及びN
aeI(47から79の配列位置)にクローン化した。
【0033】BC90構造の説明 ベクターpUHD15−20、tTAに対するtk発現
ベクター(Gossen 及び Bujard, 1992)を、XhoI及
びHpaIフラグメント(1から1924の配列位置)
として、ベクターpHEBOPLの制限酵素切断部位S
alI及びNaeI(47から79の配列位置)にクロ
ーン化した(BC90)。発現プラスミドBC89及び
BC90は、最初に、pUHC13−3(Gosen及び Bu
jard, 1992 参照)とともに、Raji細胞に一過的に
トランスフェクトされた。その後、トランスフェクショ
ンサンプルは、1μg/mlのテトラサイクリン(T
c)で、またはTc無しで、48時間処理された。これ
らの細胞の抽出液中のルシフェラーゼ活性の測定によ
り、プラスミドBC89及びBC90が、起源のプラス
ミドpUHD15−1及びpUHD15−20と同様の
方法でtTAを発現することが示された(データは示さ
ない)。
【0034】さらに、バーキットリンパ腫ラインのRa
jiは、BC89及びBC90プラスミドによってトラ
ンスフェクトされる。ハイグロマイシンでの選択より、
数種のサブライン(A−D)が確立された。このように
得られたサブラインへのpUHC13−3(CMV−t
et07−LUC)の一過性トランスフェクションは、
Tc−依存性トランスアクチベーターの安定な発現の証
拠を与えた(図1参照)。
【0035】この実験は、エピソーム的に複製する発現
ベクターのリンパ腫細胞への安定なトランスフェクショ
ンにより有効量のtTAが発現されうることを示した。
BC89またはBC90を用いて得られた、各々4また
は3の異なるトランスフェクタントは、CMV−tet
07プロモーターの基本的活性またはその誘発される能
力に関しては、互いに相違が見られなかった。さらに、
この実験は、tkプロモーター(BC90)を用いるこ
とによっては、トランスアクチベーターの十分な発現は
達成できないことを示す。これらの細胞(BC90A−
D)では、ルシフェラーゼ発現は、Tcによって2倍し
か変化しなかったが、CMV−tTAを有するセルライ
ン(BC89A−D)では、60から100倍の変化が
得られた。この実験は、pUHC13−3構造の基本的
活性(即ち、マイナスTc)は、tTAの両によって実
質的に影響されないことをさらに示している。
【0036】非誘発状態(Tc無し)では、CMV−t
et07−LUC(pUHC13−3)は、標準ハツゲ
ンベクターCMV−LTR−LUCの約3分の1の活性
を示した(図2)。誘発状態では、pUHC13−3
は、CMV−LTR−LUCの約90倍程度の強さを示
した。「基本的活性」及び最大活性は、機能的な分析を
するには高すぎることがわかった。pUHC13−3に
比較すると、やはりGossen 及び Bujard に従って調製
したtet07を持つtkプロモーター(pT7t8
1)は低い基本的活性を示したが、このベクターを試験
し、やはり最低の活性を示した他のベクターを比較すれ
ば26倍であった(図3)。
【0037】本発明の好ましい目的は、エピソーム的に
複製するベクター系をB細胞に採用することである。試
験した2つのプロモーターは、これまではB細胞での使
用では不安定であるとされていた。従って、EBVのT
Pプロモーターが、Tcに制御されるべき発現ベクター
の構造の基礎として選択されていた。このプロモーター
は、EBV−陽性細胞中で、EBV−コードされたトラ
ンスクリプション因子EBNA2(Zimber-Strobl 等,
1991)によって極めて有効に制御される。TPプロモー
ターにおけるDNA成分が、RBPJKとの複合体にお
いてEBNA2に結合することは周知である(Zimber-S
trobl 等, 1993;Meitinger 等, 1994)。プロモーター
活性の調節は、DNA−結合細胞トランスクリプション
因子RBPJK(Zimber-Strobl 等, 1994)によって媒
介される。TPプロモーターが、EBNA2の不存在か
では完全に不活性であり、EBNA2によって数オーダ
ーの大きさで活性化できるので、このプロモーターのE
BNA2−応答性成分は、pUHC13ー3からのte
t07成分で置換された。
【0038】CR276構造の説明 TP−LUCプロモーター構造Ga38−14のEBN
A2−応答部位は、制限酵素切断部位NruI及びBc
lIを用いて切り出された。突出末端は、クレノウポリ
メラーゼを用いてふさぎ、次いでtetオペロン(te
t07)を、Gossen Bujard (1992) の起源クローン
(pUHC13−3)からのSmaI−SmaIフラグ
メントとして挿入した。CR276、TPtet07−
LUC構造は、tTAを発現するRajiセルラインB
C89Cに一過性トランスフェクトされた(図3)。p
UHC13−3との比較により、「基本的活性」は、4
から5倍低下し、最大(誘発)活性は、6から7倍低下
することが示された。
【0039】本発明の「オールインワン(all-in-one)」
方法 Gossen 及び Bujard (1992) によって示唆された条件遺
伝子発現のための系は、第1に、トランスアクチベータ
ー(tTA)を産生するセルラインの調製を含む。最適
なセルラインは、適当なリポーター遺伝子構造の一過性
トランスフェクションによって決定する。第2のトラン
スフェクション段階では、GOIが、tetオペロンの
制御下でこの細胞に導入されるべきである。異なるサブ
ラインを試験することにより、条件付き方法においてG
OIを発現する適当なセルラインを同定すべきである。
この試みの前提条件は、組込ベクターを用いて、より長
い期間に渡り一定量のtTA分子を産生する安定なトラ
ンスフェクタントを多量に調製する可能性である。さら
に、GOI構造は、長い時間に渡ってtTAに接近可能
な方法で、宿主ゲノムに組込むことが必要である。
【0040】この方法は、しばしば、トランスフェクト
されるべき細胞の無能力(例えば、各々B細胞またはB
細胞−誘導腫瘍細胞)によって妨げられる。さらなる問
題は、外来遺伝子の永久に安定な発現によって生ずる。
組込発現プラスミドは、レトロウイルスを介して導入さ
れても、多くの細胞型においてスイッチ・オフされるこ
とがあることは周知である(Xu 等, 1989)。2段階ト
ランスフェクションの問題を回避するために、本発明に
従って産生されたエピソーム的に複製するプラスミド
は、tTAを発現し、かつTP−tet07の制御下で
GOI(ここでは実験的にルシフェラーゼ遺伝子を用い
る)を有する。このプラスミドによって、1段階でGO
I(構成ではルシフェラーゼ)の条件的発現が達成され
る。
【0041】BC315の説明 まず、TP−tet07プロモーター及びルシフェラー
ゼ遺伝子の一部が、XmnI−ClaIフラグメントと
してBC89に、またXmnI及びClaI部位を介し
てクローン化された(BC250)。ルシフェラーゼ遺
伝子は、BglII及びClaIによってBC250か
ら取り除かれ、BglIIリンカー("New England Bio
labs" #1066)が挿入された(BC252)。ルシフェ
ラーゼ遺伝子は、BamHI−BglIIフラグメント
として、BC252のBglII制限部位にSV40ポ
リアデニル化部位とともにクローン化された(BC31
5)。さらに、クローンBC315は、ルシフェラーゼ
遺伝子が反対向きに含まれる制御プラスミドとして調製
された。BC315構造では、TPtet07プロモー
ターが100倍活性化されることが観察された。この結
果は、ベクター部分(oriP、ハイグロマイシン耐性
遺伝子)もtTA発現カセットも、このプロモーターの
誘発を阻害しないことを示す。従って、BC315を有
する安定なRajiトランスフェクタントが確立され、
ルシフェラーゼ活性が、Tc処理の前後で測定された
(図5)。
【0042】図5に示した実験は、前述の系の以下の本
質的な特徴を示している。 ・導入されたプラスミド上の注文通りのクロマチン構造
の形成を伴う安定なトランスフェクションの後でも、プ
ロモーターは誘発されうる。tTA分子の発現を確実に
するCMVプロモーター/エンハンサー領域のTPte
t07プロモーターへの空間的な近接は、もはや変化し
ないような方法で、その構造的発現を導かない。 ・互いに独立に生成された4つのサブラインは、基本的
活性及びルシフェラーゼ活性の誘発に関して、低い程度
の変異しか示さない。
【0043】安定なBC322−2ラインは、経時的及
び投与量依存的関係について、更に詳細に試験された。
細胞は、異なる濃度のTcで処理され、4、8、16、
24、及び48時間後にルシフェラーゼ活性を測定し
た。この実験の結果(図6)は、1μg/mlのTcで
48時間後に最大応答が達成されることを示している。
ルシフェラーゼRNA並びにタンパク質の安定性が実験
の結果に寄与するので、この実験に基づいて、プロモー
ター活性の調節の実際の速度について予測することはで
きない。ルシフェラーゼタンパク質の安定性に関する我
々の公表していない観察によると、タンパク質の半減期
は数時間である。従って、プロモーター活性の最大調節
は、Tc添加後数時間以内に既に起こっていると仮定す
ることができる。
【0044】上記の系を用いたc−myc遺伝子の条件
的発現 BC構造の説明 ヒトc−myc遺伝子の第1、第2および第3のエクソ
ン並びにポリアデニル化部位(Gazin 等, 1984 による
4077から8082配列位置)を、BamHI−Ba
mHIフラグメントとして、BC252ベクターのBa
lII制限部位にクローン化した。c−myc遺伝子
は、バーキットリンパ腫BL60(Polack等, 1991)か
ら誘導した。NheI(位置4077)におけるBam
HI制限部位が、リンカーを用いて導入された(BC2
53)。EcoRIの3’(c−mycの8082配列
位置)に位置するBamHI制限部位は、ベクターのポ
リリンカーから誘導された。BC266によるmycの
条件的発現を、一過性トランスフェクション、次いで、
ウェスタンブロット分析によって決定した(データ示さ
ず)。
【0045】BC266によるmycの条件的発現をさ
らに詳細に実験するために、ER/EB2−5セルライ
ン(Kempkes 等, 1995)をBC266によって安定にト
ランスフェクトした。ER/EB2−5標的細胞は、こ
のセルラインにおいて、c−mycの発現がEBNA2
遺伝子の条件的変異体の制御下にあるので選択された。
条件的EBNA2変異体(ER/EBNA2)は、それ
をヒトエストロゲンレセプターのエストロゲン結合部分
に融合させることによって形成した。ER−EBNA2
は、細胞培養媒質中のエストロゲンの存在に依存する。
この細胞において、内因性myc発現は、エストロゲン
涸渇によって殆ど完全にスイッチ・オフされる(Kempke
s 等, 1995)。
【0046】このトランスフェクションのサブライン
(BC493−6)は、更に詳細に試験した。このセル
ラインにおけるmyc発現は、細胞培養媒質中にTcを
添加することにより、かなり変化させることができる
(図7)。mycのTc媒介のスイッチ・オフは、増殖
抑制を伴う。図7に示した実験は、エストロゲン無し
で、即ち、EBNA2の機能がスイッチ・オフされたと
き行った。この状態では、内因性c−myc遺伝子は殆
ど無傷である。この実施例は、非リポーター遺伝子(c
−myc)の条件的発現が、ベクターBC252を用い
て達成されることを示している。
【0047】テトラサイクリンによって転写的に活性化
されたベクターの発生 Gossen 等 (1995) は、彼らの系の改善を提案してい
る。Tc−制御されたトランスアクチベーターtTA
は、突然変異誘発によって修飾され、もはやTcによっ
て抑制されずに活性化されるようにされた。この分子
(rtTA)は、細胞培養媒質中にTcが添加された後
にオペレーター(tet07)に結合する。
【0048】BC252rev構造の説明 BspI407及びSplIを用い、BC252のCM
Vプロモーターの大部分及びtTAコード領域を、pU
HD172−1からのrtTAによって、BspI40
7及びSplIも用いて置換した。このようにして得ら
れたプラスミドBC252revに、BC311からの
ルシフェラーゼ遺伝子及びポリアデニル化部位を、Ba
mHIフラグメントとして、BlII部位を用いてクロ
ーン化した(MS2a)。Raji細胞は、MS2aに
よって安定にトランスフェクトされた。8つの安定なト
ランスフェクタントの試験の結果を、図7に示した。こ
こに提供した2つのベクター系(BC252及びBC2
52rev)は、EBV−陽性細胞中での任意の遺伝子
の条件的発現を達成するために用いられる。EBV−陰
性細胞については、細胞中で第2のプラスミドによって
発現されるべきEBNA−1またはEBNA−1発現カ
セットのいずれかを、ベクターBC252及びBC25
2revにさらに挿入しなければならない。
【0049】Raf変異体BXBの条件的発現 BC392構造の説明 Raf変異体BXB(Bruder 等, 1992)のcDNA
を、SfiI−SfiIフラグメントとして、BC36
4のSfiI制限部位にクローン化した。BC364
は、CAT遺伝子(クロラムフェニコールアセチルトラ
ンスフェラーゼ)及びポリアデニル化部位を更に有する
BC252誘導体である。
【0050】ER/EB2−5細胞におけるBXBの条
件的発現 BC392構造を、ER/EB2−5セルラインにトラ
ンスフェクトした。ハイグロマイシンで選択した後、2
つの安定なライン、BC415−1及びBC415−2
を確立した。これらのセルラインは、エストロゲン及び
Tcの存在下または不存在下で、図8に示した時間培養
し、タンパク質抽出液を得た。タンパク質抽出液は、ウ
ェスタンブロット技術を用いて評価した。図8に示した
ように、BXBは、BC415−1及び−2のいずれで
も、細胞培養媒質中のTcの存在に依存して発現され
た。
【0051】ER/EB2−5細胞は、細胞培養媒質に
エストロゲンが存在するときのみ成長することができる
(Kempkes 等, 1995)。エストロゲンの涸渇は、増殖抑
制を導く。TPtet07プロモーターの発現は、細胞
の増殖状態に影響されない。従って、このベクターは、
休止細胞においても発現することができる。
【0052】参考文献: 1.Bouvier, G., Hergenhahn, M., Polack, A., Bornk
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ウィルス核抗原2は、組み換えシグナル結合タンパク質
RBP−Jκ、ヘアレスのショウジョウバエとの相互作
用を介してそのトランスアクチベーション活性を発揮す
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質遺伝記の転写を活性化する(Epstein-Barr virus nucl
ear antigen 2 activates transcription ofthe termin
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【図面の簡単な説明】
【図1】 BC89またはBC90で各々安定にトラン
スフェクトされた異なるセルライン(BC89A−D及
びBC90A−C)における、pUHC13−3(CM
V−tetO−LUC)の一過性トランスフェクション
後の、Tcによって変化したルシフェラーゼ活性を表す
グラフである。
【図2】 pUHC13−3のプロモーター活性の、B
C89への一過性トランスフェクション後の、CMV−
LTR−LUCのプロモーター活性との比較を示すグラ
フである。
【図3】 BC89への一過性トランスフェクション後
に示された構造のプロモーター活性の比較を示すグラフ
である。
【図4】 BC315A及びBのRajiへの一過性ト
ランスフェクションを示すグラフである。
【図5】 Tc処理前後におけるBC315Aで安定に
トランスフェクトされたRaji細胞の異なるサブライ
ン(BC322−1から4)でのルシフェラーゼ活性を
示すグラフである。
【図6】 異なる濃度のTcで処理したサブラインBC
322−2(Raji×BC315A)を示すグラフで
ある。各濃度で3つの異なるサンプルを別々に測定し
た。異なる印は平均値を示し、黒線は測定の標準偏差の
半分を示す。
【図7】 BC266で安定にトランスフェクトされた
ER/EB2−5細胞におけるc−myc条件的発現
(P493−6)を示すグラフである。A)ウェスタン
ブロット分析:Tc有り(+)及び無し(−)で48時
間処理した後のP493−6細胞抽出液Myc及びEB
NA1タンパク質の検出。B)細胞サイクル分布:Tc
でのP493−6細胞の48時間の処理後には、大多数
の細胞がG1段階にあった。
【図8】 BC392で安定にトランスフェクトしたE
R/EB2−5細胞における条件的BXB発現を示す図
である(BC415−1及び−2)。ウェスタンブロッ
ト分析:Tc有り(+)またはTc無し(−)で24ま
たは48時間、あるいは、エストロゲン有り(+)また
はエストロゲン無し(−)で4、24、48、及び72
時間、各々処理したBC415−1細胞またはBC41
5−2細胞各々の、抽出液中でのBXBタンパク質の検
出。Raf変異体、BXBは、細胞によって産生された
内因性Raf−1より小さかった。非トランスフェクト
出発細胞(ER/EB2−5)では、Raf−1に対す
るモノクローナル抗体によてRaf−1タンパク質のみ
が検出される。BC415−1及び−2では、追加的タ
ンパク質が染色され、そのサイズは変異体BXBに相当
する。細胞培養媒質にTcを添加することにより、この
タンパク質の発現は48時間後に完全に消滅した。これ
らの細胞における増殖停止を導くエストロゲンの涸渇は
(Kempkes等, 1995)、BXB発現にも内因性Raf−
1の発現にも影響しない。
【図9】 ドキシサイクリン(Doxycicline)(DC)での
処理の前後におけるMS2aによって安定にトランスフ
ェクトされたRaji細胞の異なるサブライン(BC3
89−2から−10)におけるルシフェラーゼ活性を示
すグラフである。
【図10】 BC89の構造を示す図である。
【図11】 PUHD15−1の構造を示す図である。
【図12】 PUHD15−20の構造を示す図であ
る。
【図13】 PHEBOPLの構造を示す図である。
【図14】 BC90の構造を示す図である。
【図15】 PUHC13−3の構造を示す図である。
【図16】 Ga38−14の構造を示す図である。
【図17】 BC250の構造を示す図である。
【図18】 BC315Aの構造を示す図である。
【図19】 BC311の構造を示す図である。
【図20】 CR276の構造を示す図である。
【図21】 tetrunivAの構造を示す図であ
る。
【図22】 BC252の構造を示す図である。
【図23】 BC253Aの構造を示す図である。
【図24】 BC266Aの構造を示す図である。
【図25】 BCBC252revの構造を示す図であ
る。
【図26】 PUHD172−1の構造を示す図であ
る。
【図27】 BC364の構造を示す図である。
【図28】 BC392の構造を示す図である。
【図29】 CR276riの構造を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C12P 21/00 C12N 5/00 B //(C12N 7/00 C12R 1:92) (C12P 21/00 C12R 1:91) (72)発明者 バーバラ・クリストフ ドイツ・D−80798・ミュンヘン・61ア ー・ルイゼンシュトラーセ(番地なし) (72)発明者 ベッティーナ・ケンプス アメリカ合衆国・マサチューセッツ・ 02167・チェストナット・ヒル・ゲリー・ ロード・168

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真核細胞中での遺伝子の条件的発現のた
    めの非組込みかつ真核細胞中でエピソーム的に複製する
    ベクターであって、 1つのDNA分子または少なくとも2つの離れたDNA
    分子に操作可能に結合した、テトラサイクリンまたはそ
    の誘導体または類似体によって調節されうるトランスア
    クチベーター(tTA)をコードする少なくとも1つの
    ポリヌクレオチド配列を含み、このtTAは、真核細胞
    中でのトランスクリプションを直接的または間接的に活
    性化するペプチドに操作可能に結合した原核細胞tet
    レセプター、tTAに結合可能なtetオペレーター配
    列(tetO)を含むtTA−応答性プロモーター、少
    なくとも1つの目的とする遺伝子(GOI)をコードす
    るポリヌクレオチド配列、ポリアデニル化部位(PA
    A)、少なくとも1つの選択マーカーのポリヌクレオチ
    ド配列、及び、少なくとも真核細胞中でベクターのエピ
    ソーム的な複製を生起するポリヌクレオチド配列を含む
    ベクター。
  2. 【請求項2】 前記ベクターが2つのエピソーム的複製
    ベクターI及びIIからなり、(a)ベクターIは、t
    TA、少なくとも1つの選択マーカーのポリヌクレオチ
    ド配列、及び、少なくとも真核細胞中でベクターのエピ
    ソーム的な複製を生起するポリヌクレオチド配列を含
    み、かつ、(b)ベクターIIは、tTA、GOI、少
    なくとも1つの選択マーカーのポリヌクレオチド配列、
    及び、少なくとも真核細胞中でベクターのエピソーム的
    な複製を生起するポリヌクレオチド配列に応答するプロ
    モーターを含むことを特徴とする請求項1記載のベクタ
    ー。
  3. 【請求項3】 前記tTAのtetリプレッサーが、T
    n10−誘導tetリプレッサーであることを特徴とす
    る請求項1または2記載のベクター。
  4. 【請求項4】 前記真核細胞におけるトランスクリプシ
    ョンを直接的または間接的に活性化するtTAのポリペ
    プチドが、単純ヘペスウィルスビリオンタンパク質16
    から誘導されることを特徴とする請求項1記載のベクタ
    ー。
  5. 【請求項5】 前記真核細胞におけるトランスクリプシ
    ョンを直接的または間接的に活性化するtTAのポリペ
    プチドが、酸性、プロリン−リッチ、セリン/トレオニ
    ン−リッチ、及びグルタミン−リッチのトランスクリプ
    ション活性化ポリペプチドからなる群の少なくとも1つ
    の成分から選択されることを特徴とする請求項1記載の
    ベクター。
  6. 【請求項6】 前記真核細胞中におけるトランスクリプ
    ションを直接的または間接的に活性化するtTAのポリ
    ペプチドが、ロイシンジッパードメイン、ヘリックス・
    ループ・ヘリックスドメイン、ジンクフィンガードメイ
    ンからなる群の少なくとも1つの成分から選択される相
    互作用ドメインであることを特徴とする請求項1記載の
    ベクター。
  7. 【請求項7】 前記真核細胞中におけるトランスクリプ
    ションを直接的または間接的に活性化するtTAのポリ
    ペプチドが、TATA結合タンパク質の相互作用ドメイ
    ンであることを特徴とする請求項1記載のベクター。
  8. 【請求項8】 前記tTAをコードするポリヌクレオチ
    ド配列が、構造的に活性なプロモーター、好ましくは、
    CMV、tk、及びc−mycプロモーターからなる群
    の1つの成分から選択されるプロモーターの制御下にあ
    るか、または、tTA応答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記載のベクター。
  9. 【請求項9】 目的遺伝子が、ヒト、ウイルス、または
    細菌タンパク質をコードする遺伝子であることを特徴と
    する請求項1記載のベクター。
  10. 【請求項10】 目的遺伝子が、トランスクリプション
    因子、がん遺伝子、シグナル伝達分子、酵素、サイトカ
    イン、細胞接着タンパク質、腫瘍抗原、共刺激シグナル
    分子、及び、受容者のものとは異なるHLAからなる群
    の少なくとも1つの成分から選択されるポリペプチドを
    コードする遺伝子であることを特徴とする請求項1記載
    のベクター。
  11. 【請求項11】 前記サイトカインが、インターロイキ
    ン、インターフェロン、コロニー−刺激因子、リンホカ
    イン、及び成長因子からなる群の少なくとも1つの成分
    から選択されることを特徴とする請求項10記載のベク
    ター。
  12. 【請求項12】 前記tTA−応答性プロモーターが最
    小プロモーターを含むことを特徴とする請求項1記載の
    ベクター。
  13. 【請求項13】 前記tTA−応答性プロモーターが少
    なくともEBVのTPプロモーター、CMV、tk、ま
    たはc−mycプロモーターを含むことを特徴とする請
    求項1記載のベクター。
  14. 【請求項14】 前記tTA−応答性プロモーターがE
    BVのTPプロモーターを含み、tetオペレーター配
    列(tetO)がEBNA2−応答性成分で置換または
    追加されていることを特徴とする請求項1記載のベクタ
    ー。
  15. 【請求項15】 前記tTA−応答性プロモーターがt
    etOに操作可能に結合した最小プロモーターであるこ
    とを特徴とする請求項1記載のベクター。
  16. 【請求項16】 前記tTA−応答性プロモーターがC
    MVまたはtk最小プロモーターまたはEBVのTP最
    小プロモーターであり、各々がtetOに操作可能に結
    合したことを特徴とする請求項1記載のベクター。
  17. 【請求項17】 前記tTA−応答性プロモーターがt
    etOに操作可能に結合したc−mycP1プロモータ
    ーである請求項1記載のベクター。
  18. 【請求項18】 前記tetオペレーター配列(tet
    O)が、複数のコピー数、好ましくは7のコピー数で存
    在することを特徴とする請求項1記載のベクター。
  19. 【請求項19】 選択マーカーをコードする前記ポリヌ
    クレオチド配列が、tk遺伝子またはネオマイシン耐性
    遺伝子またはハイグロマイシン耐性遺伝子であることを
    特徴とする請求項1記載のベクター。
  20. 【請求項20】 少なくとも真核細胞中でベクターのエ
    ピソーム的複製を生起する前記ポリヌクレオチド配列
    が、EBV(oriP)またはBPVの複製起源(or
    i)を含むことを特徴とする請求項1記載のベクター。
  21. 【請求項21】 少なくとも真核細胞中でベクターのエ
    ピソーム的複製を生起する前記ポリヌクレオチド配列
    が、EBNA1をコードするポリヌクレオチド配列であ
    ることを特徴とする請求項1記載のベクター。
  22. 【請求項22】 前記ベクターが、EBVの溶菌起源の
    配列、及びパッケージング配列として機能する末端繰り
    返し構造を含むことを特徴とする請求項1記載のベクタ
    ー。
  23. 【請求項23】 前記ベクターが、その細菌内での複製
    を可能にする配列を含むことを特徴とする請求項1記載
    のベクター。
  24. 【請求項24】 tTA応答性プロモーターの前記te
    tOが、tetリプレッサーの結合によって、ポジティ
    ブまたはネガティブな方法で制御可能であるこおとを特
    徴とする請求項1記載のベクター。
  25. 【請求項25】 請求項1記載のベクターによって感染
    またはトランスフェクトされた真核細胞または原核細
    胞。
  26. 【請求項26】 請求項1記載のベクターによって感染
    またはトランスフェクトされ、EBV陽性であってもよ
    いB細胞。
  27. 【請求項27】 請求項1記載のベクターによって感染
    またはトランスフェクトされ、EBV陽性であるB細
    胞。
  28. 【請求項28】 請求項1記載のベクターの治療または
    診断薬としての使用。
  29. 【請求項29】 請求項1記載のベクターでトランスフ
    ェクトまたは感染された細胞の治療薬としての使用。
  30. 【請求項30】 1またはそれ以上の目的とする遺伝子
    条件的発現の方法であって、(a)請求項1記載のベク
    ターを真核細胞に、安定または一過性形態でトランスフ
    ェクトし、(b)細胞を、所望の目的遺伝子の発現を可
    能にするのに十分な濃度のテトラサイクリンまたはその
    誘導体または類似体で処理し、(c)任意に、細胞から
    産生されたタンパク質を単離する段階からなる方法。
  31. 【請求項31】 1またはそれ以上の目的とする遺伝子
    の条件的発現の方法であって、(a)請求項22または
    23記載のベクターをEBV−陽性細胞にトランスフェ
    クトし、(b)溶菌サイクルを誘発し、(c)上澄みを
    取り、(d)任意に上澄みを濃縮し、(e)EBV−レ
    セプター含有細胞を感染させ、(f)細胞を、所望の目
    的遺伝子の発現を可能にするのに十分な濃度のテトラサ
    イクリンまたはその誘導体または類似体で処理し、
    (g)任意に、細胞から産生されたタンパク質を単離す
    る段階からなる方法。
  32. 【請求項32】 前記細胞として、B細胞から誘導され
    たB細胞または腫瘍細胞であることを特徴とする請求項
    31記載の方法。
  33. 【請求項33】 請求項1記載のベクターを1または複
    数含有するEBVウィルス粒子。
JP9237453A 1996-09-02 1997-09-02 遺伝子の条件的発現のためのベクター Pending JPH10113178A (ja)

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