【発明の詳細な説明】
改良アデノウイルスベクターおよび生産者細胞
この出願は、1994年12月12日に受理された出願連続番号08/355
,087を部分継承するものである。
この発明はアデノウイルスベクターに関し、ここでアデノウイルスゲノムはベ
クターに対する宿主の免疫炎症応答を減少するように修飾されている。より詳細
にはこの発明は、アデノウイルスE1およびE4DNA配列のすべてあるいは一
部を免れ、あるいはアデノウイルスE1およびE2 DNA配列のすべてあるい
は一部を免れもしくはE1,E2、およびE4領域のそれぞれのすべてあるいは
一部を免れ、あるいはそのようなベクターからアデノウイルス粒子を生成するた
めに機能的プロモーター、もしくは生産者細胞に操作的に結合されたいくつかの
E3領域を含むもしくは含んでいないアデノウイルスベクターに関する。
発明の背景
アデノウイルスゲノムは約36キロベース対長の線状二本鎖DNA分子である
。ウイルスゲノムの各末端はウイルスの複製に必要である逆方向末端反復(すな
わちITR)として知られる短い配列を持つ。十分に特徴付けられたアデノウイ
ルスの分子遺伝的特徴はそれに遺伝子移転に有利なベクターを与える。アデノウ
イルスについての遺伝子体制の知識はウイルスDNAの大型断片を外部配列で置
換することを可能にする。加えて組
換えアデノウイルスは構造的に安定しており、広範な増幅後転位ウイルスは観察
されていない。
かくしてアデノウイルスは望ましい遺伝子を真核細胞に導入する送達ベクター
として使用され、これによりアデノウイルスは細胞レセプターと結合し、被覆壁
孔を経て内在化し、エンドソームを分断し、また粒子を細胞質に放出し続いてア
デノウイルス遺伝プログラムの核転位および分子発現によりそのような遺伝子を
真核細胞に送達する。
一般にアデノウイルスゲノムはE1領域,E2領域,E3領域,E4領域、お
よび主要後期領域ならびに他のいくつかの小領域を含む。E1領域は形質転換、
転写調節解除、および複製制御に関連する機能を提供する。E2領域はDNA複
製、および転写調節を含む他のウイルス機能に不可欠のものである。E3領域は
宿主免疫システムに対するアデノウイルスの防衛を提供する。E3領域は外部抗
原と同じくウイルスタンパク質を提供する宿主の細胞能力を阻害するタンパク質
をコード化する。E4領域は後期遺伝子発現、ウイルスによる宿主細胞機能の閉
鎖、およびウイルス複製を含むいくつかの主要なウイルス機能に不可欠である。
主要後期領域は主要アデノウイルス構造タンパク質をコード化する。
アデノウイルスベクターは少くともE1およびE3配列の大部分が欠失される
ように構築された。E1欠失はベクター複製を不完全なものにし、E3領域欠失
はパッケージ可能ゲノムの最大許容サイズを越えないで望ましい遺伝子をアデノ
ウイルスベクターに挿入する余地を提供する。出願人が発見したこと
は、このようなベクターが標的細胞あるいは器官に生体内で置かれた場合には、
しかし望ましい遺伝子の発現の急激な減少が感染約1乃至3週間後に生じるとい
うことであった。加えて、炎症応答が標的器官で展開し、アデノウイルスベクタ
ーがベクター形質導入宿主細胞に対し向けられる細胞毒Tリンパ球(CTL)応
答を誘導することも発見された。この細胞毒応答は宿主から宿主ベクター形質導
入細胞を除去する作用を持つ。また宿主はそのようなアデノウイルスベクターに
対する中和抗体応答を発展させる。
従ってこの発明の目的はベクターに対する宿主応答を最小にしベクターの持続
性および発現を増加させるアデノウイルスベクターを提供し、またこのようなベ
クターからアデノウイルス粒子を生成する生産者細胞系を提供することである。図面の簡単な説明
この発明はこれから図面と関連して説明される。ここで
図1はプラスミドpSE280−E1の構築図である。
図2はプラスミドpMAMneo−Lucの地図である。
図3はプラスミドpMAMneo−E1の構築図である。
図4はpSE280−E1およびpGRE5−2/EBVよりのプラスミドp
GRE5−E1の構築図である。
図5はプラスミドpGRE5−E1の地図である。
図6はプラスミドpMAMneo−E2Aの構築図である。
図7はプラスミドpSE380の地図である。
図8はプラスミドpSE380−E4およびpSE380−ITR/E4の構
築図である。
図9はプラスミドpSE380GRE5/E4の構築図である。
図10はプラスミドpTZ18Rの地図である。
図11はプラスミドpTZE2AおよびpTZd1E2Aの構築図である。
図12はプラスミドpSE380−E3+の構築図である。
図13はプラスミドpSE380−E3+E4+およびpTZE3+E4+の構築
図である。
図14はプラスミドpTZE3-E4+,pSE280E3-E4+、およびpS
PORT−1E3-E4+の構築図である。
図15はプラスミドpSPORT−1の地図である。
図16はプラスミドpSPORT−1E2A-E3-E4+の構築図である。
図17はプラスミドpBR322の地図である。
図18はプラスミドpBR322−E2A-E3-E4+およびpBRAd5−
E2A-E3-E4+の構築図である。
図19はプラスミドpSE380−E4-およびpSE380E3+E4-の構
築図である。
図20はプラスミドpSE380E3+E4-(2)の構築図である。
図21はプラスミドpSE380E3-E4-(2)の構築図である。
図22はプラスミドpSPORT1/E2A-E3-E4-(2)の構築図であ
る。
図23は遺伝子型E1+,E2A-,E3-,E4+を持つアデノウイルスベクタ
ーの生産図である。
図24はpAvS6の地図である。
図25は相同的組換えによる遺伝子型E1-,E2A-,E3-,E4+を持つア
デノウイルスベクターの構築図である。
図26は試験管内連結および形質移入による遺伝子型E1-,E2A-,E3-
,E4+を持つアデノウイルスベクターの生産図である。
図27は相同的組換えによる遺伝子型E1-,E2A-,E3-,E4+を持つア
デノウイルスベクターの生産図である。
図28はベクターAv3nLacZの図である。
図29は遺伝子型E1+,E4-を持つアデノウイルスベクターの生産図である
。
図30は相同的組換えによる遺伝子型E1-,E2+,E3+,E4-を持つアデ
ノウイルスベクターの生産図である。
図31は試験管内連結および形質移入による遺伝子型E1-,E2+,E3+,
E4-を持つアデノウイルスベクターの生産図である。
図32は相同的組換えによるAv4nLacZの生成図である。
図33は試験管内連結によるAv4nLacZの生成図である。
図34は導入遺伝子を含むAv4(第4世代アデノウイルス)型ベクターの生
成図である。
図35はプラスミドpAvS6−CFTRの構築図である。
図36はAv1型ベクター(E1領域の全体あるいは一部を欠失しているもの
),Av2ベクター(E1領域の全体あるいは一部を欠失しまたE2a遺伝子で
の温度感受性突然変異を持つもの)、あるいはAv3ベクターもしくはAd13
27で感染したA549細胞内でのアデノウイルスヘキソンの発現の免疫沈降ブ
ロットである。
図37はAv1ベクター,Av2ベクター、あるいはAv3ベクターで感染し
たE1+E2+細胞あるいはE1+細胞内でのアデノウイルスヘキソンの発現の免
疫沈降ブロットである。
また、図38はAv1ベクター,Av2ベクター、あるいはAv3ベクターで
感染したE1+E2+あるいはE1+細胞内でのアデノウイルスベクターDNA複
製を示すブロットである。発明の概要
この発明は宿主のベクターに対する免疫および炎症応答を減少するためにアデ
ノウイルスゲノムが修飾された改良アデノウイルスベクターを提供する。このよ
うなベクターは現存するアデノウイルスベクターと比較して減少したアデノウイ
ルス複製能および減少したアデノウイルス遺伝子(例えばヘキソン)の発現を持
っている。アデノウイルスゲノムのこのような修飾はアデノウイルスゲノムの部
分の欠失およびもしくは突然変異を通じて実施される。発明の詳細な説明
ここで説明されるアデノウイルスベクターは一般的な型あるいは世代を含んで
おり、そのそれぞれは以下で説明される。こ
れらのベクターはアデノウイルス5′ITR,アデノウイルス3′ITR,アデ
ノウイルス包膜シグナル,タンパク質あるいは対象となるポリペプチドをコード
化する少くとも1個のDNA配列、およびタンパク質あるいは対象となるポリペ
プチドをコード化するDNA配列を制御するプロモーターを含有するアデノウイ
ルスDNAゲノムを含む。アデノウイルスベクターの1世代(Av3ベクター)
はE1領域の全体あるいは一部を欠失し、更にE2領域の全体あるいは一部(望
ましくはE2a領域の全体あるいは一部)を欠失している。アデノウイルスベク
ターの第2世代(Av4ベクター)はE1領域の全体あるいは一部を欠失しE2
領域の全体あるいは一部(望ましくはE2a領域の全体あるいは一部)を欠失し
、またE4領域の全体あるいは一部を欠失している。アデノウイルスベクターの
第3世代(Av5ベクター)はE1領域の全体あるいは一部を欠失し、またE4
領域の全体あるいは一部を欠失している。これらベクターのそれぞれはその発現
を制御するプロモーターと操作的に連結したE3領域のある部分を含みあるいは
含まない。
これらのベクターでは、タンパク質あるいは対象となるポリペプチドをコード
化し、その発現を制御するプロモーターと操作上連結しているDNA配列は、以
下で時々導入遺伝子として引用される。誘導プロモーター(i)の制御下でアデ
ノウイルス構造遺伝子を含む細胞系は、iE1(E1遺伝子),iE2a(E2
a遺伝子),iE1/E2(E1およびE2遺伝子),(i)E1/E4(E1
およびE4遺伝子)、あるいは
iE1/E2a/E4(E1,E2、およびE4遺伝子)として引用される。
一つの実施例において、アデノウイルス5′ITR,アデノウイルス3′IT
R,アデノウイルス包膜シグナル,タンパク質あるいは対象となるポリペプチド
をコード化する少くとも1個のDNA配列、およびタンパク質あるいは対象とな
るポリペプチドをコード化するDNA配列を制御するプロモーターを含む一つの
アデノウイルスベクターが提供される。このアデノウイルスベクターはアデノウ
イルスE1の全体あるいは一部(望ましくはE1aの少くとも全体あるいは一部
)およびE4 DNA配列を免れている。望ましい実施例において、アデノウイ
ルスベクターは更にアデノウイルスE1b DNA配列の全体あるいは一部を免
れている。このようなベクターは時々アデノウイルスE1-E4-ベクターとして
引用される。
ここで使用される「一部」という用語はアデノウイルスゲノムの一つの領域(
例えばE1,E2,E3、およびもしくはE4)のDNA配列の一部分が、その
ような領域の機能が除去されあるいは損なわれるように取り除かれていることを
意味する。例えばアデノウイルスゲノムのある領域のDNA配列の一部は、その
ような領域により通常コード化される1個もしくはそれ以上のタンパク質が発現
されないか、もしくはそのようなタンパク質の機能を除去しあるいは損なう構造
として発現されるように取り除かれる。
除去されるべき領域のDNA配列の量の決定はここに含まれる教訓で与えられ
る技術に習熟した人により型通りの実験で決
定される。望ましくはコーディング領域の全体あるいは実質的に全体が除去され
る。
一つの望ましい実施例においては、E4 DNA配列の少くとも読み取り枠6
(ORF6)が除去される。も一つの実施例では、E4DNA配列の少くとも読
み取り枠3および6が除去される。
も一つの実施例において、アデノウイルス5′ITR,アデノウイルス3′I
TR,アデノウイルス包膜シグナル,タンパク質あるいは対象となるポリペプチ
ドをコード化する少くとも1個のDNA配列、およびタンパク質あるいは対象と
なるポリペプチドをコード化するDNA配列を制御するプロモーターを含むアデ
ノウイルスベクターが提供される。このアデノウイルスベクターはアデノウイル
スE1 DNA配列の全体あるは一部およびE2 DNA配列の全体あるは一部
(望ましくはE2aの全体あるいは一部)を免れている。望ましい実施例におい
て、アデノウイルスベクターは更にアデノウイルスE1b DNA配列の全体あ
るいは一部を免れている。このようなベクターは時々アデノウイルスE1-E2-
のベクターとして引用される。
も一つの実施例において、E2b DNA配列の全体あるいは一部が欠失して
いる。更にも一つの実施例では、E2aおよびE2b DNA配列の全体あるい
は一部が欠失している。
も一つの望ましい実施例において、アデノウイルス5′ITR,アデノウイル
ス3′ITR,アデノウイルス包膜シグナル,タンパク質あるいは対象となるポ
リペプチドをコード化す
る少くとも1個のDNA配列、およびタンパク質あるいは対象となるポリペプチ
ドをコード化するDNA配列を制御するプロモーターを含むアデノウイルスベク
ターが提供される。このアデノウイルスベクターはアデノウイルスE1(E1a
およびE1bを含む),E2、およびE4 DNA配列の全体あるいは一部を免
れている。このようなベクターは時々アデノウイルスE1-E2-E4-ベクター
として引用される。望ましくは、このベクターはE4 DNA配列の少くとも読
み取り枠6を免れている。
望ましい一つの実施例において、ベクターはE2a DNA配列の全体あるい
は一部を免れている。このようなベクターは時々アデノウイルスE1-E2a-E
4-ベクターとして引用される。も一つの実施例において、ベクターはE2b
DNA配列の全体あるいは一部を免れている。
一つの実施例において、前記記載のアデノウイルスベクターは、形質導入宿主
細胞にあるE3領域遺伝子の発現を許し、またアデノウイルスがその免疫防衛シ
ステムの一部あるいは全体を保持することを可能にするプロモーターに操作的に
連結されたアデノウイルスE3 DNA配列の少くとも一部を含む。アデノウイ
ルスベクターに含まれるE3 DNA配列の量は、一般にアデノウイルスベクタ
ーに宿主免疫応答を逃れあるいは無力にすることを可能にするE3 DNA配列
の量である。望ましくはE3領域の全遺伝子は、細胞溶解を起こす11.6キロ
ダルトンタンパク質をコード化する遺伝子を除いてベクターに含まれる。
も一つの実施例において、前記のアデノウイルスベクターはE3領域の遺伝子
を含まない。
望ましい実施例でのこの発明のベクターはアデノウイルス粒子であり、ここで
ウイルスに含まれる遺伝子物質は欠失しているものとして特定される遺伝子物質
を欠いている。
かくしてこの発明の望ましい実施例において、アデノウイルスベクターのゲノ
ムは、アデノウイルスの遺伝子物質から欠失されていると特定されている領域の
全体あるいは一部を除いて、それによりコード化されるタンパク質の機能を損な
わせないのに必要な範囲内で初期領域(E1,E2,E3およびE4)および主
要後期領域を含む。かくしてもしアデノウイルスベクターがE1およびE2の全
体あるいは一部を免れていると定義される場合には、そのベクターはそれにより
コード化されるタンパク質の機能を分断せずあるいは実質的に損なうことのない
よう必要な範囲内でE3およびE4領域を含むことであろう。主要後期領域およ
び小転写単位を含む他のすべての領域は、それによりコード化されるタンパク質
の機能を分断せずあるいは実質的に損なわない必要な範囲内で存在するであろう
。
アデノウイルスベクターは必ずしもそれに限定されないが、アデノウイルス2
,アデノウイルス3、およびアデノウイルス5を含む既知のいずれかのアデノウ
イルス血清型から誘導される。
一般にアデノウイルスベクターは、更に少くとも1個の治療薬をコード化する
DNAを含む。「治療薬」という用語は一般
的な意味で使用され、治療薬,予防薬および置換薬を含む。
アデノウイルスベクター内に置かれる治療薬をコード化するDNA配列は必ず
しもそれに限定されないが以下のものを含む:CFTR遺伝子;インターフェロ
ンα,インターフェロンβ、およびインターフェロンγなどのインターフェロン
をコード化する遺伝子;IL−1,IL−1β、およびインターロイキン2から
14などのインターロイキンをコード化する遺伝子;GM−CSFをコード化す
る遺伝子;アデノシンデアミナーゼつまりADAをコード化する遺伝子;リンパ
球の成長因子であるリンホカインなどの細胞成長因子をコード化する遺伝子;因
子VIIIおよび因子IXなどの凝固因子をコード化する遺伝子;T細胞レセプ
ター;LDLレセプター,ApoE,ApoC,ApoAIおよびコレステロー
ル輸送および代謝に含まれる他の遺伝子;アルファ−1抗トリプシン(α1AT
)遺伝子;SP−A,SP−B、およびSP−C遺伝子などの肺界面活性タンパ
ク質遺伝子;インスリン遺伝子,負の選択マーカーあるいは「自殺」遺伝子、例
えば単純性ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子,サイトメガロウイルスチ
ミジンキナーゼ遺伝子、および水痘−帯状庖疹ウイルスチミジンキナーゼ遺伝子
などのウイルスチミジンキナーゼ遺伝子;抗体の抗原結合領域のFcレセプター
、およびB型肝炎あるいは非A非B型肝炎ウイルスの複製を阻害するアンチセン
ス配列などのウイルス複製を阻害するアンチセンス配列。
治療薬をコード化するDNA配列(あるいは導入遺伝子)はゲノムDNAある
いはcDNA配列である。DNA配列は更に
天然DNA配列あるいはその対立変異体でもある。ここで使用される「対立変異
体」という用語は、対立変異体が天然DNA配列の一つの代替的形態であり、そ
の配列が1個もしくはそれ以上のヌクレオチドを置換,欠失、あるいは追加して
おり、それがコード化タンパク質あるいはポリペプチドもしくは断片あるいはそ
の誘導体の機能を実質的に変更しないということを意味する。一つの実施例にお
いて、DNA配列は更にリーダー配列あるいはその一部、分泌シグナルあるいは
その一部を含み、およびもしくは更にトレーラー配列あるいはその一部を含む。
少くとも1個の治療薬をコード化するDNA配列は適切なプロモーターの制御
下にある。使用される適切なプロモーターは必ずしもそれに限定されないが以下
のものを含む:アデノウイルス主要後期プロモーターなどのアデノウイルスプロ
モーター;あるいはサイトメガロウイルス(CMV)プロモーターなどの非相同
プロモーター;ラウス肉腫ウイルス(RSV)プロモーター;MMTプロモータ
ー,メタロチオネインプロモーターなどの誘導プロモーター;熱ショックプロモ
ーター;アルブミンプロモーター;およびApoAIプロモーター。しかしこの
発明の範囲は特異的な外部遺伝子あるいはプロモーターに限定されるべきでない
ことは理解されねばならない。
このようなベクターはアデノウイルス5ゲノム(ATCC番号VR−5)ある
いはここで記載されている突然変異あるいは欠失を含むウイルスから誘導される
アデノウイルス5などの修飾あるいは非修飾ウイルスゲノムあるいはプラスミド
の部分お
よび線状アデノウイルスゲノムから直接誘導される断片を含むプラスミドの組合
せからの直接の試験管内連結により構築される。
も一つの選択肢として、ベクターは、望ましい修飾を施したアデノウイルスゲ
ノム(アデノウイルス5ゲノムあるいはアデノウイルス5E3−突然変異体Ad
d1327(ジンマパーヤ、他、細胞、31巻、543ページ(1983))
など)の一部を含むプラスミドクローン、および左端アデノウイルスITR,E
1領域欠失、ならびに望ましい導入遺伝子を含む第2プラスミド(例えば図24
で示されるpAvS6など)との間で真核細胞内での相同的組換えにより構築す
ることができる。選択的に、相同的組換えは、プラスミドクローンおよび線状ア
デノウイルス(アデノウイルス5、あるいはAd d1327もしくはここに記
載された突然変異あるいは欠失を含むウイルスから誘導されるアデノウイルス5
)ゲノムから直接誘導された断片との間で実施することができる。
次いでこのベクターは、感染ウイルス粒子を生成するために、ウイルスベクタ
ーから欠失したいずれかの必須遺伝子の機能を補足することのできる細胞系に形
質移入される。一般に細胞系は、感染可能でアデノウイルスあるいはアデノウイ
ルスベクターの成長を支援することができ、グルココルチコイドホルモンの存在
下で連続ウイルス生産を供給し、またグルココルチコイドホルモンに応答的であ
る(すなわち細胞系がグルココルチコイドホルモンレセプターを発現することが
できる)ような細胞系である。必須アデノウイルス遺伝子で形質移入され、
従って感染性アデノウイルス粒子を精製するために使用できる細胞系は、必ずし
もそれに限定されないが、A549,KB、およびHE−p2細胞系を含む。
あるウイルス遺伝子の発現が細胞に対し毒性であるために、E1領域、同じく
E2a,E2b、およびもしくはE4領域は誘導プロモーターの制御下にある。
このような誘導プロモーターは必ずしもそれに限定されないが、以下のものを含
む;マウス乳房腫瘍ウイルス(MMTV)プロモーター(アーチャー、他、サイ エンス
、255巻、1573−1576ページ(1992年3月20日))、合
成最小グルココルチコイド応答要素プロモーターGRE5(メーダー、他、全米 科学アカデミー紀要
、90巻、5603−5607ページ(1993年6月))
あるいはテトラサイクリン応答プロモーター(ゴッセン、他、全米科学アカデミ ー紀要
、89巻、5547−5551ページ(1992年6月))。も一つの選
択肢として、E1領域は誘導プロモーターの制御下にあり、またE2a,E2b
およびもしくはE4領域はそれらの天然プロモーターの制御下にある。このよう
な選択肢においては、天然プロモーターはE1領域の発現により転写促進される
。
一つの実施例において、細胞系は天然プロモーター領域とともに全体アデノウ
イルスE4領域を、また調節可能あるいは誘導プロモーターの存在下でE1a領
域あるいは全E1領域(E1aおよびE1b領域を含む)を含み、この調節可能
あるいは誘導プロモーターは、例えばホルモン誘導プロモーターであるマウス乳
房腫瘍ウイルス(すなわちMMTV)プロモーター、
あるいは転写制御のためのグルココルチコイド応答要素(GRE′s)を含む他
のそのようなプロモーターである。も一つの実施例において、E4 DNA配列
は更にMMTVプロモーターなどの制御可能プロモーターから発現される。E1
およびE4 DNA配列は1個の発現ベクターに含まれ、あるいは異なった発現
ベクターに含まれる。望ましくは、発現ベクターは細胞系のゲノムを用いて組込
むプラスミドベクターである。
一つの実施例において生産者細胞系は(MMTVプロモーターなどの)誘導プ
ロモーターの制御下でE1aあるいは全E1 DNA配列を含む第1プラスミド
、およびその天然プロモーターの制御下でE4 DNA配列を含む第2プラスミ
ドを含む。このような実施例において、生産者細胞系はE1およびE4 DNA
配列を含まないアデノウイルスで形質導入される。細胞は次いで誘導剤(例えば
MMTVプロモーターが使用される場合にはデキサメタゾンなど)に露出され、
この誘導剤はMMTVプロモーターなどの誘導プロモーターを活性化し、これに
よりE4 DNAの発現を提供する。E1およびE4 DNAの発現はかくして
感染性アデノウイルス粒子の精製を可能にする。
も一つの実施例において、生産者細胞系は(MMTVプロモーターあるいはグ
ルココルチコイド応答要素を含むプロモーターなどの)誘導プロモーターの制御
下でE1aあるいは全E1 DNA配列を含む第1プラスミド、および(MMT
Vプロモーターあるいはグルココルチコイド応答要素を含むプロモーターなどの
)誘導プロモーターの制御下でE4 DNA配
列を含む第2のプラスミドを含む。生産者細胞系は次いでE1およびE4 DN
A配列を含まないアデノウイルスプラスミドベクターで形質導入される。細胞は
次いで誘導剤(例えばデキサメタゾンなど)に露出され、誘導剤はE1およびE
4 DNA配列を制御するプロモーター(MMTVプロモーターあるいはグルコ
コルチコイド応答要素を含むプロモーターなど)を活性化し、これによりその配
列の発現が感染性アデノウイルス粒子の生成を可能にする。しかしE1およびE
4 DNA配列を制御する誘導性あるいは調節可能プロモーターが同一のもので
ある必要はないことは理解されねばならない。
も一つの実施例において、E1aあるいはE1 DNA配列、およびE2a
DNA配列、あるいはE2aおよびE2b DNA配列が欠失しているアデノウ
イルスベクターは、感染性ウイルス粒子を生成するために、全E1およびE2a
あるいはE2b DNA配列、ならびにウイルスベクターから欠失した他のいず
れかの必須遺伝子の機能を補足できる細胞系に形質移入される。一つの実施例に
おいて、細胞系は一つのプロモーターの制御下でE1aあるいは全E1領域を含
み、このプロモーターは例えばマウス乳房腫瘍ウイルス(つまりMMTV)プロ
モーター、あるいは転写制御へのグルココルチコイド応答要素(GRE’s)を
含む他のプロモーターなどの天然プロモーターあるいは調節可能プロモーターで
ある。細胞系はまた、その天然プロモーター領域、あるいは前記記載のような調
節可能プロモーターの制御下でアデノウイルスE2a領域あるいはE2aおよび
E2b領域を含む。E1aあるいは全E1、
およびE2aあるいはE2aおよびE2b DNA配列は、1個の発現ベクター
に含まれ、あるいは異なった発現ベクターに含まれる。
一つの実施例において、細胞系はグルココルチコイド応答要素を含むプロモー
ターの制御下でE1 DNA配列を含む第1プラスミド、およびMMTVプロモ
ーターの制御下でE2a DNA配列を含む第2プラスミドを含む。生産者細胞
系はE1およびE2a DNAを含まないアデノウイルスプラスミドベクターで
形質導入される。細胞は次いでE1プロモーターの活性化およびMMTVプロモ
ーターの活性化のためにデキサメタゾンなどのグルココルチコイドホルモンに露
出され、それによりE1およびE2a DNA配列の発現を開始し感染性アデノ
ウイルス粒子の生成を可能にする。
も一つの実施例において、生産者細胞系は誘導プロモーター(MMTVプロモ
ーターあるいはグルココルチコイド応答要素を含む他のプロモーターなど)の制
御下でE1 DNA配列を含む第1プラスミド、およびその天然プロモーターの
制御下でE2a DNA配列を含む第2プラスミドを含む。E1およびE2a
DNA配列の発現は、誘導プロモーターの制御下でE1 DNA配列、およびそ
の天然プロモーターの制御下でE4 DNA配列を含む生産者細胞と関連して行
われる同じアプローチにより達成される。
更にも一つの実施例において、生産者細胞系はMMTVプロモーターの制御下
でE1 DNA配列を含む第1プラスミド、およびMMTVプロモーターの制御
下でE2a DNA配列を
含む第2プラスミドを含む。感染性アデノウイルス粒子の生成に導くE1および
E2a DNA配列の発現は細胞をデキサメタゾンに露出することで達成され、
これによりE1およびE2a DNA配列を制御するMMTVプロモーターを活
性化する。
更にも一つの実施例において、E1,E2a、およびE4 DNA配列が欠失
しているアデノウイルスベクターが、アデノウイルスE1,E2a、およびE4
領域を含む細胞系に形質移入される。もしベクターがE2b DNA配列の欠失
を含むならば、細胞系は更にE2b領域を含むであろう。E1,E2a、および
E4領域のそれぞれはその天然プロモーターの制御下にあるか、もしくはE1,
E2a、およびE4領域のいずれかもしくはすべては前記記載のもののような誘
導性あるいは調節可能のプロモーターの制御下にある。E1,E2a、およびE
4 DNA配列は一つの発現ベクターに含まれ、あるいはE1,E2a、および
E4 DNA配列はそれぞれが異なった発現ベクターに含まれ、あるいは2個の
E1,E2a、およびE4 DNA配列は一つの発現ベクターに含まれ、また他
のE1,E2a、およびE4 DNA配列はも一つの発現ベクターに含まれる。
E1,E2aおよびE4 DNA配列の発現は前記記載のものと類似のアプロー
チを用いて達成される。
この発明のアデノウイルスベクター粒子の使用は、遺伝子治療処置の一部とし
ての生体内あるいは試験管内での真核細胞の形質導入、および望ましいタンパク
質あるいは治療薬の試験管内生産のための生体内細胞の形質導入を含む。
一つの実施例において、アデノウイルスベクター粒子は宿主に治療作用を提供
するのに有効な量で生体内に投与される。
一つの実施例において、ベクターは1プラーク形成単位から約1014プラーク
形成単位、望ましくは約106プラーク形成単位から約1013プラーク形成単位
の量で投与される。宿主はヒトあるいは非ヒト霊長類宿主を含む哺乳類宿主であ
る。
感染性アデノウイルスベクター粒子は肺の疾病あるいは疾患(例えば膵嚢胞性
繊維症など)が治療されるべき時に肺に投与される。このような投与は、例えば
エアロゾル吸入あるいは気管支点滴注入、もしくは鼻腔内あるいは気管内点滴注
入によるものである。
も一つの実施例において、感染性アデノウイルスベクター粒子は全身に、例え
ば静脈内投与(例えば門静脈注射あるいは末梢静脈注射など)筋肉内投与,腹腔
内投与,気管内投与、あるいは鼻腔内投与などで投与される。
アデノウイルスベクター粒子は患者への投与に適した薬理許容担体と併用して
投与される。担体は液状担体(例えば食塩溶液)、あるいは固形担体、例えばマ
イクロキャリアビードなどである。
感染性アデノウイルス粒子により感染される細胞は必ずしもそれに限定されな
いが以下のものを含む:始原有核血球など、白血球,果粒球,単核細胞,マクロ
ファージ,リンパ球(Tリンパ球およびBリンパ球を含む)、全能幹細胞、およ
び腫瘍浸潤性リンパ球(TIL細胞)などの始原細胞;骨髄細胞;内皮細胞;活
性内皮細胞;上皮細胞;肺細胞;ケラチノサイト;幹
細胞;肝細胞前駆細胞を含む肝細胞;繊維芽細胞;他の繊維芽細胞;間葉細胞;
中皮細胞;実質細胞;血管平滑筋細胞;脳細胞および他の神経細胞;消化管腸細
胞;消化管幹細胞;および筋芽細胞。
感染細胞は必ずしもそれに限定されないが以下のものを含む各種の疾病の治療
に有効である:アデノシンデアミナーゼ欠損症,鎌状細胞貧血,地中海貧血,血
友病,糖尿病,α抗トリプシン欠損症,アルツハイマー病などの脳疾患,フェニ
ルケトン尿症、および成長疾患ならびに心臓病などの他の疾患、例えばコレステ
ロールが代謝されるような変化、また免疫システムの欠損により生じるもの。
一つの実施例において、アデノウイルスベクター粒子は肺細胞を感染するのに
作用され、このアデノウイルスベクター粒子は嚢胞性繊維症の治療に有用なCF
TR遺伝子を含む。も一つの実施例において、アデノウイルスベクターは肺界面
活性タンパク質,SP−A,SP−B、あるいはSP−Cなどをコード化する遺
伝子を含み、これによりアデノウイルスベクターは肺界面活性タンパク質欠損状
態を治療するために使用される。
も一つの実施例において、アデノウイルスベクター粒子は肝細胞を感染するの
に使用され、そのようなアデノウイルスベクター粒子は血友病の治療に有用な因
子VIIIおよび因子IXなどの凝固因子をコード化する遺伝子を含む。
も一つの実施例において、アデノウイルスベクター粒子は肝細胞を感染するの
に使用され、そのようなアデノウイルスベク
ター粒子は肝細胞(肝臓)機能の後天性あるいは先天性欠損の予防および治療に
有用なポリペプチドあるいはタンパク質をコード化する遺伝子を含む。例えばそ
れらは低密度リポタンパク質(LDL)レセプターの先天性欠損を治療するのに
使用することができる。
も一つの実施例において、アデノウイルス粒子は肝細胞を感染するのに使用さ
れ、これによりウイルス感染から生じる疾病などの後天性感染疾病を治療するの
に使用される治療薬をコード化する遺伝子を含む。例えば感染性アデノウイルス
粒子はウイルス肝炎、とりわけB型肝炎あるいは非A非B型肝炎を治療するのに
使用される。例えばアンチセンス遺伝子をコード化する遺伝子を含む感染性アデ
ノウイルス粒子は、ウイルス複製を阻害するために肝細胞を感染するのに使用す
ることができた。この場合、逆あるいは反対配向に構造肝炎遺伝子を含むベクタ
ーを含む感染性アデノウイルス粒子は肝細胞に導入され、感染肝細胞内に肝炎ウ
イルスあるいはそのRNA転写物を不活性化できるアンチセンス遺伝子を結果と
して生産する。選択肢として、肝細胞は感染性アデノウイルス粒子で感染され、
この粒子は例えば肝炎ウイルスに対する耐性を与えるαインターフェロンなどの
タンパク質をコード化する遺伝子を含む。
更にも一つの実施例において、この発明に従ってアデノウイルスベクターは負
の選択マーカー、あるいは単純性ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(TK)遺
伝子などの「自殺」遺伝子を含む。このようなベクターは、アデノウイルスベク
ターを腫瘍に投与することにより、例えばアデノウイルスベクターを腫
瘍に直接注射することなどにより、癌性および非悪性腫瘍を含む腫瘍の治療に使
用され、これによりアデノウイルスベクターは腫瘍細胞を形質導入する。細胞が
アデノウイルスベクターで形質導入される後、例えばガンシクロビルなどの相互
作用薬が患者に投与され、これにより形質導入腫瘍細胞は殺される。
も一つの実施例において、治療薬をコード化する少くとも1個のDNA配列を
含むウイルス粒子は、動物を疾病あるいは疾患およびその治療を研究するための
モデルとしてその動物に投与される。例えば、治療薬をコード化するDNA配列
を含むアデノウイルスベクターはそのような治療薬を欠いている動物に与えられ
る。治療薬をコード化するDNA配列を含むそのようなベクターの投与に続き、
動物はその治療薬の発現を評価される。このような研究の結果から、そのアデノ
ウイルスベクターが治療薬の欠損と関連する疾病あるいは疾患の治療のためどの
ように投与されるかが決定される。
も一つの実施例において、アデノウイルスベクター粒子は真核細胞を生体内で
感染するために使用される。真核細胞は前記記載のものである。この真核細胞は
次いで宿主に治療結果を産み出すのに有効な量で遺伝子治療手順の一部として宿
主に投与される。
選択肢として、望ましい遺伝子あるいは治療薬をコード化する遺伝子を含むベ
クター粒子は望ましい細胞系を試験管内で感染させるのに使用され、これにより
感染細胞は望ましいタンパク質あるいは治療薬を試験管内で生産する。
実施例
この発明はこれから下記の実施例と関連して説明される。しかしこの発明の範
囲はそれにより限定されることを意図するものではない。
実施例1
E1-/E2a-あるいはE1-/E4-ベクターの
相補性のための細胞系の開発 アデノウイルス5 E1配列を持つプラスミドの構築
アデノウイルス5ゲノムがScaI酵素で消化され、アガロースゲル上で分離
され、ウイルスゲノムの左末端を含む6,095塩基対断片が分離された。完全
アデノウイルス5ゲノムはジェンバンク、アクセス番号M73260として登録
され、ここで引用例として組み込まれ、このウイルスはアクセス番号VR−5で
アメリカ合衆国、メリーランド、ロックビルのアメリカン・タイプ・カルチャー
・コレクションから引用できる。ScaI6,095塩基対断片は更に917塩
基対でのC1aIおよび3,328塩基対でのBg1IIで消化された。生成す
る2,411塩基対C1aI−Bg1II断片はアガロースゲルから精製され、
スーパーリンカーシャトルプラスミドpSE280(カリフォルニア、サンディ
エゴ・インバイトロゲン)に連結され、これはpSE280−Eを形成するため
C1aIおよびBg1IIで消化された(図1)。
アデノウイルス5DNA、552から924塩基対と隣接するXhoIおよび
Sa1I制限部位をコード化するDNAを合成するため、ポリメラーゼ連鎖反応
(PCR)が行われた。使
用されたプライマーは以下のものであった。
5′末端,Ad5,552−585塩基対:
3′末端,Ad5,922−891塩基対:
この増幅DNA断片(以下時々断片Aとして引用される)は次いでXhoIお
よびC1aIで消化され、それは天然C1aI部位(塩基対917)で切断し、
またpSE280−EのXhoIおよびC1aI部位に連結し、かくしてATG
コドンの上流8塩基対で始まるE1領域の5′末端を再構築する。
次いでEcoRI制限部位に隣接する3,323から4,090塩基対からの
アデノウイルス5DNAを増幅するためにPCRが行われた。使用されるプライ
マーは以下の通りであった。
5′末端,Ad5,3323−3360塩基対:
3′末端−Ad5,4090−4060塩基対:
この増幅されたDNA断片(以下時々断片Bとして引用される)はBg1II
で消化され、これによりアデノウイルス5Bg1II部位(3,382塩基対)
およびEcoRIで切断され、アデノウイルス5、塩基対552から4,090
よりの完全E1aおよびE1b領域を再構築するためにpSE
280−AEのBg1IIおよびEcoRI部位に連結された。生成するプラス
ミドはpSE280−E1として引用される(図1)。
完全E1a/E1b領域はEcoRIによる切断でpSE280−E1から切
除され、クレノウで平滑化されSa1Iで切断された。3,567塩基対断片は
アガロースゲルから精製され、発現プラスミドpMAMneo(カリフォルニア
、パロ・アルト、クローンテック)に連結され、これは同様にpMAMneo
Luc(図2)の塩基対3,405でXhoIの切断により調製され、クレノウ
で平滑化され、塩基対1,465でSa1Iで切断された。8,399塩基対断
片はゲル精製され、ホスファターゼを加えられ、pMAMneo−E1を形成す
るために前記記載のE1a/E1b断片に連結された(図3)。
最終pMAMneo−E1構築物を含む細菌形質転換体が確認された。プラス
ミドDNAが調製され、CsTFAに結合することで精製された。円形プラスミ
ドDNAがpMAMneo−E1のアンピシリン耐性遺伝子内のXmnI部位で
線形化され、細胞の形質移入の使用に先立ちフェノール/クロロホルム抽出およ
びエタノール沈殿により更に精製された。
合成プロモーターGRE5の制御下で完全E1a/b領域を含む代替的な構築
が以下のように調製された。完全E1a/b領域がpSE280−E1から切除
されたが、それはXhoIおよびBamHIでの消化によりBamHI部位3′
をE1領域に含めるように前もって修飾された。E1a/b断片を含む
XhoIからBamHIまでの断片はpGRES−E1(図5)を形成するため
にpGRE5−2/EBV(図4、オハイオ、クリーブランド、ユー・エス・バ
イオケミカルズ)のユニークXhoIおよびBamHI部位にクローンされた。アデノウイルス5 E2a配列を含むプラスミドの構築
アデノウイルス5ゲノムはBamHIおよびSpeIで消化され、それはそれ
ぞれ塩基対21,562および27,080で切断された。断片はアガロースゲ
ル上で分離され、5,518塩基対BamHI−SpeI断片が分離された。5
,518塩基対BamHI−SpeI断片は更にSmaIで消化されそれは塩基
対23,912で切断した。生成する2,350塩基対BamHI−SmaI断
片はアガロースゲルから精製され、スーパーリンカーシャトルプラスミドpSE
280に連結され、pSE280−E2 BamHI−SmaIを形成するため
にBamHIおよびSmaIで消化された(図6)。
PCRがNheIおよびEcoRI制限部位に隣接する塩基対23,912か
ら24,730でSmaI部位からアデノウイルス5DNAを増幅するために行
われた。使用されたプライマーは以下の通りであった。
5′末端,Ad5塩基対24,732−24,708:
3′末端,Ad5塩基対23,912−23,934:
この増幅DNA断片はSmaIおよびEcoRIで消化され、Ad5塩基対2
4,730−21,562から完全E2a
領域を再構築するためにpSE280−E2Bam−SmaのSmaIおよびE
coRI部位に連結された。生成するプラスミドはpSE280−E2aである
(図6)。
E2aの3′末端にあるBamHI部位をSa1I部位に転換するために、E
2a領域はBamHIおよびNheIで切断することによりpSE280−E2
aから切除され、pSE280のユニークBamHIおよびNheI部位に再ク
ローンされた(図6)。次いでE2a領域は、それぞれ5′から3′の配向でp
MAMneo多重クローニング部位のNheIおよびSa1I部位にクローンす
るためこのNheIおよびSa1Iでの構築から切除された。生成する構築物は
pMAMneo E2aである(図6)。
最終pMAMneo−E2aを含む細菌形質転換体が確認された。プラスミド
DNAが調製され、CsTFAに結合することで精製された。円形プラスミドD
NAはpMAMneo−E2aのアンピシリン耐性遺伝子内のXmnI部位で線
形化され、細胞の形質移入に使用する前にフェノール/クロロホルム抽出および
エタノール沈殿で更に精製された。選択肢としてプラスミドはBc1IIで線形
化され、後者はneoR遺伝子の読み取り枠内で切断し、それによりプラスミド
を不活性化した。この形のプラスミドは代替的選択マーカーを用いる同時形質移
入が必要とされる時に使用された。アデノウイルス5 ITR/E4領域を含むプラスミドの構築
アデノウイルス5ゲノムはSpeIで消化され、SpeIは塩基27,082
で切断し、2個の断片はアガロースゲル上で
分離された。アデノウイルス5の左末端を含む8,853塩基対断片が分離され
た。
8,853塩基対右末端断片は更に塩基対31,956でのStuIおよび塩
基対35,503でのEco47−IIIで消化された。断片はアガロースゲル
上で分離され、3,547塩基対StuIからEco47−III断片が分離さ
れた。この断片はスーパーリンカーシャトルプラスミドpSE380(インバイ
トロゲン)(図7)に連結され、pSE380−E4を構築するためにStuI
およびEco47−IIIで消化された(図8)。
PCRがBamHI制限部位に隣接する塩基対35,499から塩基対35,
935で終る右ITRまでアデノウイルス5DNAを増幅するために行われた。
使用されるPCRプライマーは以下の通りであった。
5′末端,Ad5塩基対35,935−35,908:
3′末端,Ad5塩基対35,503−35,536:
この増幅DNAはBamHIおよびEco47−IIIで消化され、それはア
デノウイルス5Eco47−III部位塩基対35,503で切断し、pSE3
80−ITR/E4を形成するためpSE380−E4のユニークBamHIお
よびEco47−III部位に連結された(図8)。導入プロモーターの制御下でE4領域を含むプラスミドの構築
グルココルチコイド誘導GRE5プロモーターの制御下でア
デノウイルス5 E4読み取り枠のすべてを発現し、SV40プロモーターの制
御下でピューロマイシン耐性遺伝子を含むプラスミドが以下の通り構築された。
構築物pSE380−E4(図8)はEco47−3およびBamHIで切断
され33塩基対の合成オリゴヌクレオチドに連結され、それはアデノウイルス5
塩基対35,503でのEco47−3部位から塩基対35,522でのE4
ORF1 ATGまでを含む。生成する構築物pSE380E4−ATG(図9
)はプロモーターなしですべてのE4読み取り枠を含む。E4 ORFはXho
IからBamHI断片としてpSE380E4/ATGから切除され、pGRE
5/E4Puro(図9)を生成するために発現シャトルプラスミドpSE38
0GRE5/SV40PuroRの多重クローニング部位内のXhoIおよびB
g1II部位に連結された。発現シャトルプラスミドpSE380GRE5/S
V40PuroRは、pSE380(図7)、pGRE5/EBV(図4)から
切除されたGRE5プロモーター、およびピューロマイシン耐性遺伝子から構築
された。細胞の形質移入および選択
一般にこの方法は、リン酸カルシウム沈殿あるいは他のDNA送達手段により
それぞれ異なったウイルス遺伝子を持つ2個のプラスミド構築物を単一組織培養
細胞に連続的に導入することを含んでいた。細胞は第1構築物で形質移入され、
安定した構成部分を確定するために関連薬品耐性遺伝子の発現を選択された。個
々の細胞クローンが確定され、導入ウイルス遺伝子の
機能が検定された。適切な候補的クローンが次いで第2ウイルス遺伝子および第
2選択マーカーを含む第2構築物で形質移入された。形質移入細胞は次いで第2
構築物の安定した成分を確定するために選択され、細胞クローンが確定された。
細胞クローンは両方のウイルス遺伝子の機能的発現を検定された。
前記形質移入にもっとも適した細胞系を決定するために、連続的な形質移入お
よび選択が以下の親細胞型で実施された。
A549(ATCCアクセス番号CCL−185);
Hep−2(ATCCアクセス番号CCL−23);あるいは
KB(ATCCアクセス番号CCL−17)。
適切な選択条件が3個の細胞系のためのG418およびヒグロマイシンBに対
し標準死滅曲線決定により確定された。E1およびE2a領域を含むプラスミドを用いる細胞系の形質移入
neoR読み取り枠内のプラスミドを線形化し遺伝子を不活性化するために、
pMAMneo−E2aがBc1IIで消化された。前記記載の細胞系は線形p
MAMneoR−E2aおよび、SV40プロモーターを含む真核発現カセット
,ヒグロマイシン耐性遺伝子、およびpTZ18R(図10)の多重クローニン
グ部位にクローンされたポリアデニル化シグナルよりなる選択マーカープラスミ
ドの10:1のモル比で同時形質移入された。形質移入の48時間後、細胞はヒ
グロマイシン選択の下に置かれ、薬品耐性コロニーが発生するまで選択のまま維
持された。クローンは分離され多クローン抗血清を用いてE2
aタンパク質染色によりE2a発現を選別され、免疫蛍光検査により視覚化され
た。E2a機能はE2a遺伝子に温度感受性突然変異を有する温度感受性突然変
異体Ad5ts125ウイルスの相補性により選別された(バン・ダー・ブリー
ト、他、ウイルス学ジャーナル、15巻、348−354ページ(1975年)
)。正のクローンが識別され、アンピシリン耐性遺伝子内のXmnIで線形化さ
れたpMAMneoE1で形質移入された。細胞はG418耐性を選択された。
G418耐性コロニーはE1タンパク質のための単クローン抗体を用いる染色に
よりE1発現を選別された(ニューヨーク、ユニオンデール、オンコジーン・サ
イエンシズ)。E1機能は以下で説明されるようにpAvS6(図20)などの
E1欠失ベクターを相補する能力により検定された。
望ましい選択肢において、pMAMneo−E2aはAmpR遺伝子を伴うX
mnIで線形化され、形質移入により細胞に導入され、また細胞はG418選択
によりこのプラスミドの安定した組込みを選別された。E2a遺伝子を発現する
クローンが識別され、7キロベースEcoRVを用いてGRE5促進E1a/b
領域プラスヒグロマイシンR遺伝子を含むpGRE−E1(図5)からのXmn
I断片への形質移入に使用された。細胞はヒグロマイシン耐性を選択されE1a
/bおよびE2a発現を検定された。E1およびE4領域を含むプラスミドを用いる細胞系の形質移入
円形プラスミドpSE380−E4は10:1のモル比で前
記のヒグロマイシン耐性プラスミドで記述された細胞系に同時形質移入され、形
質移入48時間後、細胞はヒグロマイシン選択の下に置かれ薬品耐性コロニーが
生じるまで選択を維持された。クローンは次いで分離されE4機能を選別された
。特異的に、クローンは、E4読み取り枠すべてを欠失するアデノウイルス5突
然変異体d1 1011(ブリッジ、他、ウイルス学、193巻、794−80
1(1993年))を相補し、またE4遺伝子型の感染性ウイルスを生産するた
めクローンの能力を検定された。正のクローンが識別され、アンピシリン耐性遺
伝子内のXmnIで線形化されたpMAMneoE1で形質移入された。細胞は
次いでG418耐性を選択された。G418耐性コロニーは次いでE1機能を選
別された。誘導E4発現プラスミドを用いる誘導E1および誘導E2aのプラスミドを含む 細胞の形質移入
pMAMneo/E2aおよびpGRE5−E1を含む細胞の世代に関する前
記の望ましい選択肢において、ウイルス遺伝子を両方とも誘導的に発現するクロ
ーンが識別された。これらの細胞系は更にpGRE5/E4/SV40PuroR
プラスミド(図9)を用いる形質移入およびピューロマイシン耐性コロニーの
選別により更に修飾された。細胞クローンは選択され、拡張され、またE4欠失
ウイルスAd5d11011のデキサメタゾン依存型相補性を検定することによ
り誘導性E4機能を分析された(ブリッジ、他、ウイルス学、193巻、794
−801ページ(1993年))。も一つの選択肢において、E4遺伝子はテト
ラサイクリン誘導プロモーターと操作
的に結合されるであろう。
実施例2
E2A欠失のベクター構築のためのE1/E2a
あるいはE1/E4中間体を欠失するベクターの開発 アデノウイルス5 E2領域のサブクローニング
アデノウイルス5ゲノムDNAはBamHI(塩基対21,562)およびS
peI(塩基対27,082)制限酵素で切断され、5,520塩基対BamH
I−SpeI断片がアガロースゲルから分離された。5,520塩基対BamH
I−SpeI断片は、プラスミドpTZE2A(図11)を生成するために前も
って塩基対186でSpeI部位を含むように修飾されたpTZ18Rプラスミ
ド(ニュージャージー、ピスケイタウェー、ファーマシア)(図10)に連結さ
れた。E2A読み取り枠の欠失
pTZE2Aはアデノウイルス5の塩基対21,562および23,912に
対応するBamHI(塩基対8,391)およびSmaI(塩基対2,350)
制限酵素で切断された。6,041塩基対および2,350塩基対BamHI/
SmaI断片がアガロースゲルから分離された。2,350塩基対BamHI/
SmaI断片はDraI制限酵素(アデノウイルス5の塩基対22,442)で
消化され、また880塩基対DraI−BamHIがアガロースゲルで分離され
た。880塩基対DraI/BamHI断片は付着BamHI−BamHIおよ
び平滑末端SmaI−DraI連結反応を経て6,041塩基対BamHI/S
maI断片に連結されこれによりプラ
スミドpTZd1E2Aを生成した(図11)。このようなプラスミドはアデノ
ウイルス5 E2A領域を含み、ここではDraI部位(塩基対22,442)
からSmaI部位(塩基対23,912)に対応するE2A領域の1,470塩
基対が欠失していた。アデノウイルス5 E3領域のサブクローニング
アデノウイルス5ゲノムは(塩基対27,082での)SpeIで消化された
。アデノウイルス5の右末端を含む8,853塩基対断片が分離された。アデノ
ウイルス5の8,853塩基対右末端断片はStuI(塩基対31,956)で
消化された。この断片はプラスミドpSE380(インバイトロゲン)に連結さ
れ、それはpSE380−E3+(図12)を生成するためにStuIおよびS
peIで消化された。E3およびE4領域の連結
プラスミドSE380−E3+はSpeIおよびStuIで消化され、4,8
74塩基対断片はpSE380−E3+E4+(図13)を生成するためにSp
eIおよびStuIで消化されたpSE380−ITR/E4プラスミド(図8
)に連結された。
E3+/E4+断片は次いでpSE380−E3+E4+から8,943塩基
対SpeI−BamHI断片として切除され、pTZE3+E4+(図13)を
生成するためにXbaI部位を除去するように前もって修飾されたpTZ18R
のSpeIおよびBamHI部位に再クローンされた。E3領域内での欠失
pTZE3-E4+(図14)を生成するために、プラスミドpTZE3+E
4+はアデノウイルス5ゲノムの塩基対28,592および30,470にある
XbaI部位の間のE3領域の1,878塩基対を欠失し、XbaIで消化され
た。
プラスミドpTZE3-E4+はSpeIおよびBamHIで消化され、pS
E280−E3-E4+を生成するためにpSE280プラスミドのSpeIお
よびBamHI部位に連結された。pSE280−E3-E4+プラスミドはB
amHIで消化され、平滑化され、BamHI部位を除去するために再循環され
た。E3-E4+含有断片はSpeIおよびSa1Iでの制限消化により除去さ
れ、pSPORT1E3-E4+(図14)を生成するためにSpeIおよびS
a1Iで消化されたpSPORT−1(図15)(メリーランド、ゲイザーズバ
ーグ、ジブコ/BRL)プラスミドに連結された。E2A領域とE3-/E4+領域との連結
プラスミドpSPORT−1E3-E4+はSpeIおよびBamHIで消化
され、pSPORT−1E2A-E3-E4+(図16)を生成するためにプラス
ミドpTZd1E2AからのBamHI/SpeI断片と連結された。E2A領域欠失および修飾E3領域を含む構築
も一つの選択肢において、pSPORT1/E2A−E3+E4+(図16)
はpSPORT/E2A−E3+*E4+を生成するためにE3領域読み取り枠
の全体あるいは一部と操作上連結されたSV40などの非相同的プロモーターを
含むXb
aI断片をユニークXbaI部位に挿入することにより修飾される。
21. 円形非感染性アデノウイルス5プラスミドへのE2A-E3-E4+領域のとり込 み
プラスミドpSPORT−1E2A-E3-E4+はBamHIおよびSa1I
で消化された。E2A-E3-E4+配列を含む断片はpBR322E2A-E3-
E4+(図18)を生成するためにBamHIおよびSa1Iで消化されたプラ
スミドpBR322(図17)(メリーランド、ゲイザーズバーグ、ライフ・テ
クノロジー)に連結された。
アデノウイルス5ゲノムはC1aI(塩基対917)およびBamHI(塩基
対21,562)で消化され、また20,645塩基対断片はpBRAd5E2
A-E3-E4+(図18)を生成するために(同じくC1aIおよびBamHI
で消化された)プラスミドpBR322E2A-E3-E4+に連結された。E4欠失を持つベクター構築のための中間体
プラスミドpSE380−ITR/E4はpSE380−E4-(図19)を
生成するためにすべてのE4読み取り枠を除去するBpU1102(塩基対33
,129)およびEco47−3で消化された。
プラスミドpSE380−E3+E4+のE4領域(StuI−BamHI)
は、E4欠失をとり込みpSE380−E3+E4-(図19)を生成するため
に、除去されpSE380
−E4-からのStuI−BamHI断片で置換された。
望ましい選択肢において、pSE380E4-のE4 ORF1ATGから始
まる60アミノ酸読み取り枠を7個のアミノ酸まで減少するより大形E4領域欠
失が作られる。このpSE380E4-(2)として引用される望ましい実施例
は図20で示されるように構築される。pSE380E4-はBpu1102(
アデノウイルス25塩基対33,129)およびAf1II(アデノウイルス5
塩基対33,104)で切断され、クレノウを用いる5′懸垂にとじ込むことで
平滑末端化されpSE380E4-(2)を形成するために再連結される。この
選択肢E4領域欠失は次いでStuI−BamHI断片として切除され、図20
で示されるようにpSE380E3+E4-(2)を生成するためにpSE380
E3+E4+(図13)のStuI−BamHI断片で置換された。
更にも一つの修飾として、アデノウイルス5塩基対28,592と30,47
0の間のXbaI領域が、図21で示されるようにpSE380E3-E4-(2
)を生成するためにpSE380E3+E4-から欠失される。
も一つの選択肢として、pSE380E3+E4(2)のAd5塩基対28,
592および30,470の間のXbaI領域、図21は、pSE380E3+*
E4−(2)を創り出すためにE3領域読み取り枠のある所あるいはすべてで
操作的に連結されたSV40などの非相同的プロモーターを含むXbaI断片で
置換される。E2A,E3、およびE4領域内欠失の単一プラスミドへの連結
縦列にE3領域欠失およびE4領域欠失両方を含むアデノウイルス5DNA断
片がSpeI(アデノウイルス5塩基対27,082)およびSa1I(図22
)の消化によりpSE380E3-E4-(2)から切除される。この断片は図2
2で示されるようにpSPORT1/E2A-E3-E4-(2)を形成するため
にpSPORT1/E2A-E3-E4+内のユニークSpeI−Sa1I断片で
置換される。
も一つの選択肢において、pSPORT/E2A−E3−E4+(図16)の
ユニークSpeI−Sa1I断片が、pSPORT1/E2A−E3+*E4−
(2)を創り出すためにpSE380E3+*E4−(2)から切除されたSp
eI−Sa1I断片で置換される。
ウイルスベクター生産 遺伝子型E1+E2A-E3-E4+を持つベクターの生産
プラスミドpSPORT−1E2A-E3-E4+はBamHIおよびSa1I
で消化され、E2A-E3-E4+配列を含む断片はアガロースゲルから精製され
る。ユニークBamHI部位はアデノウイルス5の塩基対21,562でBam
HIに対応する。精製された断片はアデノウイルス5ゲノムの左側BamHI断
片(21,562塩基対)に試験管内で連結される。連結混合物は次いでE1+
E2-E3-E4+アデノウイルス5ベクター(図23)の生産のためにベクター
E2A欠失を相補できる適切な細胞系に形質移入される。遺伝子型E1+E2A−E3+*E4+を持つベクターの生産
前記説明および図23で示されたものと類似の方法で、BamHI−Sa1I
断片がpSPORT1/E2A−E3+*E4+から分離され、遺伝子型E1+
E2A−E3+*E4を持つAd5ウイルスを生成するためにAd5、21,5
62塩基対左末端BamHI断片との連結のために使用される。遺伝子型E1-E2A-E3-E4+を持つベクターの生産
E1+E2-E3-E4+アデノウイルス5ベクターのDNAが精製され、C1
aIで消化される。この制限酵素はアデノウイルス5ゲノムを塩基対917で切
断する。右側断片は精製され(リポーター遺伝子あるいは導入遺伝子を含む)p
AvS6とともにトランスでE1およびE2A機能の両方を提供できる二重相補
細胞系に同時形質移入される。pAvS6(図24)はシャトルプラスミドであ
り、それはアデノウイルス5′ITR、およびアデノウイルス包膜シグナル,E
1aエンハンサー配列;プロモーター;三部分リーダー配列,外来遺伝子挿入の
ための多重クローニング部位;ポリAシグナル;およびゲノムの塩基対3329
から塩基対6246までを越えないアデノウイルス5ゲノム対応するDNA分節
を含む。pAvS6は更に1994年10月27日に公開された公開PCT出願
番号WO94/23582で説明される。ウイルスDNA断片およびpAvS6
の間の相同的組換えは遺伝子型E1-(導入遺伝子)E2a-E3-E4+を持つ線
形ウイルスゲノムに帰着する(図25)。このベクターは更に二重相補細胞系E
1+/E2a+を用いてプラーク精製される。
も一つの選択肢において、遺伝子型E1-E2A-E3-E4+を持つベクター
は、適切な相補細胞系に形質移入されると複製するE1-(リポーターあるいは
導入遺伝子)E2A-E3-E4+ウイルスを直接生成するために、前から存在す
るE1ベクターの左ITR−BamHI断片をpSPORT−1E2A-E3-E
4-(図26)のBamHI/Sa1I断片に連結することにより生成される。
しかしこのアプローチはリポーターあるいは導入遺伝子がBamHI部位を含ま
ないことを必要とする。
更にも一つの選択肢(図27)において、プラスミドpBRAd5−E2A-
E3-E4+は、相同的組換えによりE1-(リポーターあるいは導入遺伝子)E
2A-E3-E4+ベクターを生成するために、(リポーター遺伝子あるいは導入
遺伝子を含む)pAvS6とともに二重相補細胞系に同時形質移入される。ベク
ターは二重相補細胞系を用いてプラーク精製される。
この方法を実施する例として、遺伝子型E1-E2a-E3-E4+を持つベク
ターは、核局在化ベータガラクトシダーゼcDNAを含む(PCT出願番号WO
95/09654に説明される)アデノウイルスプラスミドベクターpAvS6
nLacZを用いて生成された。生成するベクター、Av3nLacZ(図28
)は図25で略述される相同的組換えにより生成された。
も一つの選択肢において、ベクターAv3nLacZが他のベクターの生産の
ための出発材料として使用できる。Av3n
LacZは2個のC1aI部位を含み、1個はlacZコーディング領域内に、
また1個はポリアデニル化シグナル内のlacZの3′末端にある(図28)。
Av3nLacZをC1aIで消化し図25で説明された通りpAvS6/導入
遺伝子で組換えることにより、他のAv3型ベクターが作られる。このアプロー
チは、E1+ベクターバックボーンが組換え内に存在せず、新しい組換えベクタ
ーが、X−galがプラーク精製時にアガール上掛けに含まれるB−gal負と
して選択できるという利点を提供する。遺伝子型E1−E2A−E3+*E4+を持つベクターの生産
前に記載し図25で示されたものと類似の方法で、ウイルスE1+E2A−E
3+*E4+からのDNAはC1aIで消化され、右側断片は相同的組換えによ
り遺伝子型E1−E2a−E3+*E4+を持つベクターを生成するためにpA
vS6/導入遺伝子とともにE1/E2A発現細胞に同時形質移入するために使
用される。
も一つの選択肢において、また図26で示されるものと類似の方法で前もって
存在するE1−ベクターからの左末端BamHI断片はpSPORT1/E2A
−E3+*E4+からのBamHI/Sa1I断片に直接連結され、遺伝子型E
1−,導入遺伝子,E2A−E3+*E4+を持つベクターを生成するためにE
1/E2A発現細胞に形質移入される。遺伝子型E1+E4-を持つベクターの生産
5′末端に末端タンパク質を含む塩基対1からSpeI部位(塩基対27,0
82)の精製アデノウイルス5断片が、E4
領域欠失を含むプラスミドから精製されたSpeI/BamHI断片に連結され
た。試験管内連結混合物はアデノウイルス5E1+E4-ベクター(図29)を
生産するためにE4+細胞系に形質移入された。
選択肢として、pSE380E3+E4-(2)は、図20で示されるように、
図29で略述されたものと同じ方法でE4欠失を持つE1+E3+E4-(2)ウ
イルスを生成するために使用される。も一つの選択肢として、pSE380E3-
E4-(2)が図21で説明されるようにE1+E3-E4-(2)アデノウイル
スを生成するために同じ方法で使用される。遺伝子型E1-E4-を持つベクターの生産
アデノウイルス5E1+E4-ゲノムのDNAは精製され、C1aI制限酵素
で消化される。右側断片が精製され、(リポーターあるいは導入遺伝子を含む)
pAvS6とともにE1およびE4を発現する二重相補細胞系に同時形質移入さ
れる。E4-ウイルス断片およびpAvS6の間の相同的組換えは遺伝子型E1-
(リポーターあるいは導入遺伝子)E2A+E3+E4-を持つベクターを産み出
す。ベクター(図30)は二重相補細胞系を用いてプラーク精製される。
も一つの選択肢において、SE380−E3+E4-からのSpeI/Bam
HI断片は、E1-(リポーターあるいは導入遺伝子)E4-ベクター(図31)
を生成するために、SpeIで消化された前もって存在するE1-ベクターの左
末端断片に直接連結される。しかしこのアプローチはリポーター
あるいは導入遺伝子がSpeI部位を含まないことを必要とする。
も一つの選択肢において、前記(図30および図31)で説明された相同的組
換えあるいは試験管内連結のいずれか、および前記記載のE1+E3+E4-(2
)あるいはE1+E3-E4-(2)ウイルスのいずれかを使用して、タイプE1-
(導入遺伝子)E3+E4-(2)あるいはE1-(導入遺伝子)E3-E4-(2
)の導入遺伝子含有ベクターが生成される。
実施例3 遺伝子型E1-,E2A-,E3-,E4-を持つアデノウイルスベクターの生産
三重欠失ベクターあるいはAV4生成ベクターとして引用される3必須遺伝子
(E1,E2A,E4)を欠失したアデノウイルスベクターは以下のように構築
される。Av3nLacZを出発材料として使用し、AV4nLacZは相同的
組換えあるいは試験管内連結のいずれかにより生成される。Av4nLacZを
出発材料として使用し、他のいずれかの導入遺伝子含有Av4型ベクターを構築
することができる。
一つの選択肢において、pSPORT1/E2A-E3-E4-(2)からのユ
ニークBamHI−Sa1I断片が分離され、ユニークSrfI制限部位(AV
3nLacZの塩基対27,098(図28,図32))で切断されたAv3n
LacZの左末端断片とともに、E1,E2A、およびE4ウイルス遺伝子を発
現する三重相補細胞系(前記実施例1で説明された
もの)に同時形質移入される。BamHIおよびSrfIの間のオーバーラッピ
ング領域にあるこれら2個のDNA断片の間の相同的組換えは、遺伝子型E1-
,nLacZ,E2A-,E3-,E4-を持つベクターを産み出す(図32)。
も一つの選択肢において、pSPORT1/E2A-E3-E4-(2)からの
ユニークSrfI−Sa1I断片が分離され、遺伝子型E1-,nLacZ,E
2A-,E3-,E4-を持つベクターを産出するために塩基対27,098でS
rfIで切断されたAV3nLacZの左末端断片に直接連結される。この連結
混合物はAV4nLacZ(図33)を生産するために次いで三重相補細胞系(
E1+,E2A+,E4+)に形質移入される。
も一つの選択肢において、nLacZ以外の導入遺伝子を含むAV4ベクター
が構築される。Av4nLacZからの精製DNAはC1aI(図34参照)で
消化され、右末端断片が精製される。この断片は望ましいpAVS6/導入遺伝
子構築物を用いて三重相補細胞(E1+,E2A+,E4+)に形質移入され、相
同的組換えにより遺伝子型E1-,導入遺伝子,E2A-,E3-,E4-を持つA
V4型ベクターを生産する(図34)。遺伝子型E1−E2A−E3+*E4−を持つアデノウイルスベクターの生産
一つの実施例において、また図32で示される方法と類似のやり方で、pSP
ORT1/E2A−E3+*E4−(2)からのユニークBamHI/Sa1I
断片が分離され、相同的
組換えにより遺伝子型E1−,nLacZ,E2A−E3+*E4(2)あるい
はAV4nLacZE3+*を持つベクターを生成するために、ユニークSrf
I制限部位で切断されたAV3nLacZの左末端断片とともにE1,E2A、
およびE4を発現する細胞に同時形質移入される。
も一つの実施例において、また図33で示される方法と類似のやり方で、pS
PORT1/E2A−E3+*E4−(2)からのユニークSrfI−Sa1I
断片が分離され、SrfIで切断されたAV3nLacZの左末端断片に直接連
結するために使用された。連結製品は次いで遺伝子型E1−,nLacZ,E2
A+E3+*E4−(2)を持つベクター、あるいはAV4nLacZE3+*を
生成するために、E1,E2A、およびE4を発現する細胞に形質移入される。
も一つの実施例において、nLacZ以外の導入遺伝子を含みまた修飾E3+*
領域を含むAV4ベクターは、図34で示されるものと類似の様式で生成する
ことができる。AV4nLacZE3+*はC1aIで切断され、遺伝子型E1
−,導入遺伝子,E2A−E3+*E4−(2)を持つベクターを生成するため
にpAV6/導入遺伝子とともにE1,E2A、およびE4を発現する細胞に同
時形質移入される。
実施例4 正常なヒトCFTR cDNAを発現するE1/E2a、あるいはE1/E4も しくはE1/E2a/E4を欠失した組換えアデノウイルスベクターの開発
pAvS6(図24)がEcoRVで線形化された。正常な
ヒトCFTR cDNA配列(ヌクレオチド75から4,725。番号付けはジ
ェンバンク、アクセス番号M2868を参照のこと)はプラスミドpBQ4−7
(図35)からPstI消化により除去され、続いてT4ポリメラーゼでCFT
R cDNA末端が平滑化された(pBQ4−7は、カナダ、トロント、ザ・ホ
スピタル・フォー・シック・チルドレン、エル.シー.ツーイにより提供された
)。このCFTR cDNAは次いでRSVプロモーターおよびCFTR cD
NAのコーディング配列の5′末端の間に操作上の連結を創り出すように線形p
AvS6のプラスミドに挿入された。生成するプラスミドpAvS6 CFTR
(図35)はKpnIでの消化により線形化され、前記の通りそれぞれE1-/
E2-にはAv3LacZ,E1-/E2-/E4-にはAv5LacZの大型C1
aI断片、あるいはAv4nLacZからの大型C1aI断片とともにE1/E
2a,E1/E4あるいはE1/E2a/E4発現細胞に同時形質移入された。
前記の通り同時形質移入されたiE1/E2a細胞は次いで作用薬で上掛けさ
れ、ウイルスプラーク形成まで37℃で炭酸ガス5%を含む加湿雰囲気で培養さ
れた。プラークは収集され組換えアデノウイルスが更にプラーク精製され、増幅
され前記の通り滴定された(ローゼンフェルド、他、細胞、68巻、143−1
55ページ(1992年))。アデノウイルスベクターは前記の通りAd遺伝子
E1/E2a,E1/E4あるいはE1/E2/E4の欠失および正常なヒトC
FTR cDNAの部分あるいは全体の含有について評価された(ミッテレー
ダー、他、ヒト遺伝子治療、5巻、717−729ページ(1994年))。C
F上皮細胞系のC1-分泌欠損を治療するこのようなCFTR発現アデノウイル
スベクターの能力はこれまでに説明された通りに試験された(ミッテレーダー、
他、1994年)。
実施例5 E1/E2a欠失ベクターがアデノウイルス後期遺伝子製品の発現を減少させた ことの例証
この実施例は、E3領域配列の欠失あるいは欠失のないE1/E2aの全体あ
るいは部分の欠失を抱く第3世代のベクターが宿主免疫応答を引き出す能力を減
少させたことを証明する。ヘキソン遺伝子の発現は代謝標識により測定された。
更にこの発現は第1世代ベクター(例えばE1/E3欠失)、第2世代ベクター
(例えばE2a遺伝子内の温度感受性突然変異を含むE1欠失(エングルハート
、他、全米科学アカデミー紀要、91巻、6196−6200ページ(1994
年)))および前記の第3世代ベクターの間で比較された。
E2a欠失に基づく後期遺伝子発現での減少に関連してこれらのベクターの性
能を評価するために、A549細胞は、Av1LacZ4(50−500iu/
細胞)、E2a遺伝子内の温度感受性突然変異、およびルシフェラーゼ遺伝子を
含むE1欠失ベクターであるAv2Luc1(50−500iu/細胞)、ある
いはAv3LacZ1(500−3000iu/細胞)で感染され、37℃で炭
酸ガス5%の加湿雰囲気の下で培養された。対照として(Ad5の誘導E1およ
びE2a領域
を発現するiE1/E2a細胞あるいは293細胞のいずれかが細胞当り10感
染単位(iu)の近似の感染多重度(M.O.I.)でAv1LacZ4,Av
2Luc1あるいはAv3LacZ1で感染させられた。培地は次いで35S−M
etを含む無メチオニンDMEM(ミッテレーダー、他、1994年)に変更さ
れ更に24時間培養された。代謝標識細胞は次いで食塩加リン酸緩衝液で洗浄さ
れ、溶解され、次いで抗タンパク質分解酵素(PMSF,ロイペプチドおよびプ
ロテイナーゼ)を含むライパ緩衝液(Ripa buffer)800μlにか
き落された。細胞を均質化するための混合を行った後、標識されたタンパク質へ
の35S−Metとり込みがルーチンのトリクロル酢酸塩沈殿により定量化された
。3×106cpmを含む各保温培養のアリコートが抗アデノウイルス5ヘキソ
ン抗体を用いて免疫沈降され、前に説明されたようにSDS−pageを用いて
評価された(ミッテレーダー、他、ヒト遺伝子治療、5巻、717−729ペー
ジ(1994年))。この結果、37℃標準体温で、Av3LacZ1がAv1
LacZ4あるいはAv2Luc1よりも高多重感染度においてもA549細胞
(図36)および293細胞(図37、レーン6−8)で著しくヘキソン遺伝子
発現を減少したことが示された。対照として、3個のベクターすべてはベクター
内で各種アデノウイルス遺伝子欠失を相補するE1/E2a発現細胞でヘキソン
の類似の量を発現する(図36、レーン1−3)。これは第3世代ベクターがア
デノウイルスバックボーン遺伝子の改良された(減少した)発現を有することを
示している。
実施例6 E1/E2a欠失ベクターがアデノウイルスゲノムの複製を減少させたことの例 証
E3領域配列の欠失ありあるいは無しの第3世代(E1-/E2a-)ベクター
が残存ウイルスDNA複製に関する特質を改善したことを論証するために32Pを
持つベクター感染細胞の代謝標識化が行われた。これらの実験は前の実施例5で
説明されたものと類似の方法で行われた。これらベクターの複製欠損を評価する
ために、293およびiE1/E2細胞は細胞当り約10感染単位でAv1La
cZ4,Av2Luc1あるいはAv3LacZ1に感染され、前記の通り32P
−オルトリン酸塩を含む無PO4培地で培養され、更に追加8時間培養された。
細胞は次いで食塩加リン酸緩衝液で洗浄された後ハート溶液(Hirt sol
ution)0.8mlに溶解された。ウイルスDNAは精製され、XbaI制
限酵素で消化され、前に述べた通りアガロースゲル電気泳動およびオートラジオ
グラフィを受けた(ミッテレーダー、他、(1994年))。
この結果は、Av3LacZ1がAv2Luc1あるいはAv1Luc1より
も著しく少ない複製を受けることを示す(図38)。かくして第3世代アデノウ
イルスベクターは、アデノウイルスベクターDNA複製に関して改良された機能
を持つ。
この明細書で引用されるすべての特許、公開情報(公開特許出願を含む):お
よびデータベースアクセス番号ならびに受託所アクセス番号は、あたかもそれぞ
れの個別特許、公開情報お
よびデータベースアクセス番号ならびに受託所アクセス番号が特異的かつ個別に
引用例としてとり込まれるよう指示されたかのように同じ範囲でその全体を引用
例としてここでとり込まれる。
しかし、この発明の範囲は前記の特異的な実施例に限定されるべきではないこ
とが理解されねばならない。この発明は特に説明されたもの以外にも実施するこ
とができ、しかも以下に示す請求の範囲内にある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Improved adenovirus vectors and producer cells
This application is a pending application Ser. No. 08/355, filed on Dec. 12, 1994.
, 087 are partially inherited.
The present invention relates to adenovirus vectors, wherein the adenovirus genome is a vector.
Has been modified to reduce the host's immune inflammatory response to the host. More details
In particular, the invention relates to all or one of the adenovirus E1 and E4 DNA sequences.
Part or all of the adenovirus E1 and E2 DNA sequences
Is partly absent or all of each of the E1, E2 and E4 regions or
Eliminate some or generate adenoviral particles from such vectors
A functional promoter, or some operably linked to a producer cell
Adenovirus vector with or without E3 region.
Background of the Invention
The adenovirus genome is a linear double-stranded DNA molecule of about 36 kilobases versus length
. Each end of the viral genome is an inverted terminal repeat (i.e.,
It has a short sequence known as ITR). A well-characterized adenowi
The molecular genetic characteristics of Lus give it a vector that is advantageous for gene transfer. Adenow
Knowledge of the genetic organization of the ills is based on placing large fragments of viral DNA in external sequences.
Can be replaced. In addition
Recombinant adenovirus is structurally stable; extensive post-amplification translocated virus observed
It has not been.
Thus, adenovirus is a delivery vector that introduces the desired gene into eukaryotic cells
Adenovirus binds to cell receptors and binds
Internalized through pores, disrupts endosomes, and releases particles into the cytoplasm,
Nuclear translocation and molecular expression of the denovirus genetic program will allow such genes to be
Deliver to eukaryotic cells.
In general, the adenovirus genome consists of the E1, E2, E3, E4,
And major late regions as well as several other subregions. The E1 region is transformed,
Provides functions related to transcriptional deregulation and replication control. The E2 region is a DNA
And are essential for other viral functions, including transcriptional regulation. E3 area
Provides adenovirus defenses against the host immune system. E3 region is an external resistance
A protein that inhibits the host's ability to provide viral proteins as well as the original
Code. The E4 region is responsible for late gene expression and viral shutoff of host cell function.
It is essential for several key viral functions, including chain and viral replication.
The major late region encodes a major adenovirus structural protein.
Adenovirus vectors have at least the majority of the E1 and E3 sequences deleted
Was built like so. The E1 deletion makes the vector replication incomplete and the E3 region deletion
Will adenoize desired genes without exceeding the maximum allowable size of the packaged genome.
Provides room for insertion into a viral vector. What the applicant has discovered
When such a vector is placed in vivo in a target cell or organ,
However, a sharp decrease in the expression of the desired gene occurs approximately 1-3 weeks after infection.
It was. In addition, the inflammatory response evolves in the target organ and the adenovirus vector
T cells directed to vector-transduced host cells
It has also been found to guide the answer. This cytotoxic response is induced by the host
It has the effect of removing invading cells. Also, the host is
Develop a neutralizing antibody response to it.
Accordingly, it is an object of this invention to minimize host response to
To provide adenovirus vectors that increase sex and expression;
To provide a producer cell line that produces adenovirus particles from the vector.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
The present invention will now be described with reference to the drawings. here
FIG. 1 shows the construction of plasmid pSE280-E1.
FIG. 2 is a map of the plasmid pMAMneo-Luc.
FIG. 3 is a construction diagram of the plasmid pMAMneo-E1.
FIG. 4 shows plasmid p from pSE280-E1 and pGRE5-2 / EBV.
It is a construction diagram of GRE5-E1.
FIG. 5 is a map of the plasmid pGRE5-E1.
FIG. 6 is a construction diagram of the plasmid pMAMneo-E2A.
FIG. 7 is a map of plasmid pSE380.
FIG. 8 shows the construction of plasmids pSE380-E4 and pSE380-ITR / E4.
It is a construction drawing.
FIG. 9 is a construction diagram of the plasmid pSE380GRE5 / E4.
FIG. 10 is a map of the plasmid pTZ18R.
FIG. 11 is a construction diagram of plasmids pTZE2A and pTZd1E2A.
FIG. 12 shows plasmid pSE380-E3.+FIG.
FIG. 13 shows plasmid pSE380-E3.+E4+And pTZE3+E4+Building
FIG.
FIG. 14 shows the plasmid pTZE3.-E4+, PSE280E3-E4+, And pS
PORT-1E3-E4+FIG.
FIG. 15 is a map of the plasmid pSPORT-1.
FIG. 16 shows the plasmid pSPORT-1E2A.-E3-E4+FIG.
FIG. 17 is a map of plasmid pBR322.
FIG. 18 shows the plasmid pBR322-E2A.-E3-E4+And pBRad5-
E2A-E3-E4+FIG.
FIG. 19 shows plasmid pSE380-E4.-And pSE380E3+E4-Structure
It is a construction drawing.
FIG. 20 shows the plasmid pSE380E3.+E4-It is a construction diagram of (2).
FIG. 21 shows plasmid pSE380E3.-E4-It is a construction diagram of (2).
FIG. 22 shows the plasmid pSPORT1 / E2A.-E3-E4-It is a construction diagram of (2).
You.
FIG. 23 shows genotype E1.+, E2A-, E3-, E4+Adenovirus vector with
It is a production drawing of.
FIG. 24 is a map of pAvS6.
FIG. 25 shows genotype E1 by homologous recombination.-, E2A-, E3-, E4+A with
It is a construction diagram of a denovirus vector.
FIG.In test tubeGenotype E1 by ligation and transfection-, E2A-, E3-
, E4+FIG. 3 is a production diagram of an adenovirus vector having
FIG. 27 shows genotype E1 obtained by homologous recombination.-, E2A-, E3-, E4+A with
It is a production drawing of a denovirus vector.
FIG. 28 is a diagram of the vector Av3nLacZ.
FIG. 29 shows genotype E1.+, E4-Is a production diagram of an adenovirus vector having
.
FIG. 30 shows genotype E1 obtained by homologous recombination.-, E2+, E3+, E4-Ade with
FIG. 3 is a production diagram of a novirus vector.
FIG.In test tubeGenotype E1 by ligation and transfection-, E2+, E3+,
E4-FIG. 3 is a production diagram of an adenovirus vector having
FIG. 32 is a diagram showing generation of Av4nLacZ by homologous recombination.
FIG.In test tubeFIG. 4 is a diagram showing generation of Av4nLacZ by ligation.
FIG. 34 shows the production of an Av4 (4th generation adenovirus) type vector containing a transgene.
FIG.
FIG. 35 is a diagram showing the construction of plasmid pAvS6-CFTR.
FIG. 36 shows an Av1-type vector (having the whole or a part of the E1 region deleted).
), Av2 vector (deleting the whole or part of the E1 region and
Or an Av3 vector or Ad13
Immunoprecipitation of Adenovirus Hexon Expression in A549 Cells Infected at 27
Lot.
FIG. 37 shows infection with the Av1, Av2, or Av3 vector.
E1+E2+Cells or E1+Immunization of adenovirus hexon expression in cells
It is an epidemic sedimentation blot.
FIG. 38 shows an Av1 vector, an Av2 vector, or an Av3 vector.
Infected E1+E2+Or E1+Adenovirus vector DNA replication in cells
It is a blot showing the product.Summary of the Invention
The present invention provides a method for reducing the immune and inflammatory response of a host to a vector.
The present invention provides an improved adenovirus vector having a modified nonovirus genome. This
Une vector is reduced adenovirus compared to existing adenovirus vectors
Has the ability to replicate and reduce the expression of adenovirus genes (eg, hexons)
ing. Such modifications of the adenovirus genome are part of the adenovirus genome
This is done through deletion and / or mutation of the minute.Detailed description of the invention
The adenovirus vectors described here include common types or generations
And each of them is described below. This
These vectors are adenovirus 5'ITR, adenovirus 3'ITR,
Encodes a virus-envelope signal, protein or polypeptide of interest
At least one DNA sequence to be converted to a protein or polypeptide of interest.
Adenovirus containing promoter controlling DNA sequence encoding peptide
Includes the Lus DNA genome. One generation of adenovirus vector (Av3 vector)
Deletes all or part of the E1 region, and further deletes all or part of the E2 region (desired).
Preferably, the whole or part of the E2a region is deleted. Adenovirus vector
The second generation (Av4 vector) lacks all or part of the E1 region and
Deleting all or part of the region (preferably all or part of the E2a region)
In addition, the whole or part of the E4 region is deleted. Adenovirus vector
The third generation (Av5 vector) lacks all or part of the E1 region,
All or part of the region is deleted. Each of these vectors has its expression
Contains a portion of the E3 region operably linked to a promoter that controls
Not included.
These vectors encode proteins or polypeptides of interest
The DNA sequence operably linked to the promoter that regulates its expression
Below are sometimes referred to as transgenes. Addition under the control of an inducible promoter (i)
Cell lines containing the inovirus structural gene include iE1 (E1 gene), iE2a (E2
a gene), iE1 / E2 (E1 and E2 genes), (i) E1 / E4 (E1
And E4 gene), or
It is referred to as iE1 / E2a / E4 (E1, E2, and E4 genes).
In one embodiment, the adenovirus 5'ITR, adenovirus 3'IT
R, adenovirus envelope signal, protein or polypeptide of interest
At least one DNA sequence encoding a protein or protein of interest.
One containing a promoter that controls the DNA sequence encoding the polypeptide
An adenovirus vector is provided. This adenovirus vector is
The whole or a part of the ills E1 (preferably at least the whole or a part of the E1a)
) And E4 DNA sequences. In a preferred embodiment, adenowi
The Lus vector further excludes all or part of the adenovirus E1b DNA sequence.
Have been. Such vectors are sometimes adenovirus E1-E4-As a vector
Quoted.
As used herein, the term “part” refers to a region of the adenovirus genome (eg,
For example, a part of the DNA sequence of E1, E2, E3, and / or E4)
That the functions of such areas have been removed or impaired
means. For example, a portion of the DNA sequence of a region of the adenovirus genome
Expresses one or more proteins normally encoded by such regions
Structures that are not removed or that eliminate or impair the function of such proteins
Is removed to be expressed as
The determination of the amount of DNA sequence in the region to be removed is given in the lesson included here.
By a person who is familiar with
Is determined. Preferably all or substantially the entire coding region is removed.
You.
In one preferred embodiment, at least reading frame 6 of the E4 DNA sequence is used.
(ORF6) is removed. In one embodiment, at least the E4 DNA sequence is read.
The trimming frames 3 and 6 are removed.
In another embodiment, the adenovirus 5'ITR, adenovirus 3'I
TR, adenovirus envelope signal, protein or target polypeptide
At least one DNA sequence encoding a protein and a protein or subject
Comprising a promoter that controls a DNA sequence encoding the polypeptide
A non-viral vector is provided. This adenovirus vector is adenovirus
All or part of the E1 DNA sequence and all or part of the E2 DNA sequence
(Preferably all or part of E2a). In the preferred embodiment
In addition, the adenovirus vector further contains the entire adenovirus E1b DNA sequence.
Or partly escaped. Such vectors are sometimes adenovirus E1-E2-
As a vector.
In another embodiment, all or part of the E2b DNA sequence is deleted.
I have. Further, in one embodiment, the entire or entire E2a and E2b DNA sequences are
Is partially deleted.
In another preferred embodiment, the adenovirus 5'ITR, adenovirus
3'ITR, adenovirus envelope signal, protein or target
Encodes a repeptide
At least one DNA sequence and a protein or polypeptide of interest
Adenovirus vector containing a promoter that controls the DNA sequence encoding the code
Is provided. This adenovirus vector contains the adenovirus E1 (E1a
And E1b), E2 and E4 DNA sequences in whole or in part.
Have been. Such vectors are sometimes adenovirus E1-E2-E4-vector
Quoted as Desirably, this vector is capable of reading at least the E4 DNA sequence.
The frame 6 has been spared.
In one preferred embodiment, the vector comprises the entire E2a DNA sequence.
Has escaped some. Such vectors are sometimes adenovirus E1-E2a-E
4-Quoted as a vector. In another embodiment, the vector is E2b.
All or part of the DNA sequence is spared.
In one embodiment, the adenoviral vector described above comprises a transduced host.
Allows cells to express the E3 region gene and allows adenoviruses to
Operationally to a promoter that allows to retain part or all of the stem
Contains at least a portion of the ligated adenovirus E3 DNA sequence. Adenowi
The amount of the E3 DNA sequence contained in the virus vector is generally determined by the amount of the adenovirus vector.
E3 DNA sequence that allows the host immune response to escape or disable
Is the amount of Desirably, all genes in the E3 region are 11.6 kilograms causing cell lysis.
Except for the gene encoding the dalton protein, it is included in the vector.
In another embodiment, the adenovirus vector comprises a gene in the E3 region.
Not included.
The vector of the invention in a preferred embodiment is an adenovirus particle, wherein
Genetic material contained in the virus is identified as deleted
Lacking.
Thus, in a preferred embodiment of the present invention, the adenovirus vector
Are located in regions identified as being deleted from the adenovirus genetic material
Impairs the function of the protein encoded by it, in whole or in part
The initial regions (E1, E2, E3 and E4) and the main
Includes late-stage areas. Thus, if the adenovirus vector contains all of E1 and E2
If defined as excluding the body or part, the vector is thereby
Does not disrupt or substantially impair the function of the encoded protein
To include the E3 and E4 regions to the extent necessary. Major late-stage areas and
And all other regions, including the small transcription unit,
Will exist within the required range without disrupting or substantially impairing the function of the
.
Adenovirus vectors are not necessarily limited to adenovirus 2
, Adenovirus 3, and any known adenovirus, including adenovirus 5
Derived from the ills serotype.
Generally, adenoviral vectors encode at least one additional therapeutic agent
Contains DNA. The term "therapeutic agent" is commonly used
Is used in a generic sense and includes therapeutic, prophylactic and replacement agents.
The DNA sequence coding for the therapeutic placed in the adenovirus vector must be
Including but not limited to: CFTR gene; interfero
Α, interferon β, and interferons such as interferon γ
From IL-1, IL-1β, and interleukin 2
A gene encoding an interleukin, such as 14; encoding GM-CSF
Gene encoding adenosine deaminase or ADA;
Genes encoding cell growth factors, such as lymphokines, which are sphere growth factors;
Genes encoding coagulation factors, such as offspring VIII and factor IX; T cell receptors
LDL receptor, ApoE, ApoC, ApoAI and cholesterol
Alpha-1 antitrypsin (α1AT)
Pulmonary surfactant proteins such as SP-A, SP-B, and SP-C genes
Protein gene; insulin gene, negative selectable marker or "suicide" gene, eg
For example, herpes simplex virus thymidine kinase gene, cytomegalovirus
Midine kinase gene and varicella-zoster virus thymidine kinase gene
Virus thymidine kinase gene; Fc receptor in the antigen-binding region of an antibody
And antisense inhibiting the replication of hepatitis B or non-A non-B hepatitis virus
Antisense sequences that inhibit viral replication, such as virus sequences.
The DNA sequence (or transgene) encoding the therapeutic is genomic DNA
Or a cDNA sequence. DNA sequence
It is also a natural DNA sequence or an allelic variant thereof. The term "allelic variant" used here
The term "body" refers to an allelic variant, which is an alternative form of the natural DNA sequence,
The sequence of which replaces, deletes or adds one or more nucleotides
The encoded protein or polypeptide or fragment or
Does not substantially alter the function of the derivative of In one embodiment
And the DNA sequence further comprises a leader sequence or a part thereof, a secretion signal or
And / or further include a trailer arrangement or a part thereof.
The DNA sequence encoding at least one therapeutic agent is controlled by an appropriate promoter
Below. Suitable promoters used are not necessarily limited to the following,
Including: Adenovirus major late promoter and other adenovirus pro
Motor; or heterologous, such as cytomegalovirus (CMV) promoter
Promoter; Rous sarcoma virus (RSV) promoter; MMT promoter
Inducible promoters, such as promoters and metallothionein promoters; heat shock promoters
Albumin promoter; and ApoAI promoter. But this
The scope of the invention should not be limited to specific external genes or promoters
That must be understood.
One such vector is the adenovirus 5 genome (ATCC number VR-5).
Or derived from viruses containing the mutations or deletions described here
Modified or unmodified virus genome or plasmid such as adenovirus 5
Part of
Combination of Plasmids Containing Fragments Derived Directly from the Linear Adenovirus Genome
Directly fromIn test tubeConstructed by linking.
Alternatively, the vector may be an adenovirus gene with the desired modifications.
Nome (adenovirus 5 genome or adenovirus 5E3-mutant Ad
d1327 (Zinmapaya, others,cell, Vol. 31, p. 543 (1983))
And the leftmost adenovirus ITR, E
One region deletion, as well as a second plasmid containing the desired transgene (eg, FIG. 24)
PAvS6) and homologous recombination in eukaryotic cells.
Can be Alternatively, homologous recombination is performed with plasmid clones and linear
Denovirus (Adenovirus 5, or Addl327 or described here)
Adenovirus 5 derived from a virus containing the listed mutation or deletion
And) fragments directly derived from the genome.
This vector is then transformed into a viral vector to produce infectious viral particles.
Into a cell line that can complement the function of any essential genes deleted from
Quality is imported. Generally, the cell line is infectious and adenovirus or adenovirus
The presence of the glucocorticoid hormone can support the growth of the lus vector
Supplies continuous virus production under
(Ie, the cell line expresses the glucocorticoid hormone receptor).
Cell line). Transfected with an essential adenovirus gene,
Therefore, cell lines that can be used to purify infectious adenovirus particles are not necessarily
Also include, but are not limited to, A549, KB, and HE-p2 cell lines.
Because the expression of certain viral genes is toxic to cells, the E1 region
The E2a, E2b, and / or E4 regions are under the control of an inducible promoter.
Such inducible promoters are not necessarily limited thereto, but include:
Mu; mouse mammary tumor virus (MMTV) promoter (Archer, et al .;Rhinoceros Ence
255, 1573-1576 (March 20, 1992))
Adult minimal glucocorticoid response element promoter GRE5 (Mader, et al.,Nationwide Bulletin of the Academy of Sciences
90, 5603-5607 (June 1993))
Alternatively, tetracycline responsive promoters (Gossen, et al.,National Academy of Sciences -Bulletin
89, pp. 5547-5551 (June 1992)). One choice
As an alternative, the E1 region is under the control of an inducible promoter, and E2a, E2b
And / or the E4 region is under the control of their native promoter. like this
In an alternative, the native promoter is transcriptionally driven by expression of the E1 region
.
In one embodiment, the cell line is a whole adenovirus with a native promoter region.
The ils E4 region is also ligated to the E1a region in the presence of a regulatable or inducible promoter.
Region or the entire E1 region (including the E1a and E1b regions)
Alternatively, the inducible promoter is, for example, mouse milk
Atrial tumor virus (ie, MMTV) promoter,
Or containing a glucocorticoid response element (GRE's) for transcriptional control
Is such a promoter. Also in one embodiment, the E4 DNA sequence
Is further expressed from a regulatable promoter such as the MMTV promoter. E1
And the E4 DNA sequence are contained in one expression vector or
Included in vector. Desirably, the expression vector is integrated using the genome of the cell line.
This is a plasmid vector.
In one embodiment, the producer cell line is an inducible vector (such as the MMTV promoter).
A first plasmid containing E1a or the entire E1 DNA sequence under the control of
And a second plasmid containing an E4 DNA sequence under the control of its native promoter.
Including In such an example, the producer cell lines are E1 and E4 DNA
Transduced with an adenovirus containing no sequence. The cells are then inducible (eg,
Dexamethasone if the MMTV promoter is used)
This inducer activates an inducible promoter such as the MMTV promoter,
Provides more E4 DNA expression. The expression of E1 and E4 DNA is thus
Enables purification of infectious adenovirus particles.
In another embodiment, the producer cell line comprises a (MMTV promoter or
Regulation of inducible promoters (such as promoters containing lucocorticoid response elements)
The first plasmid containing E1a or the entire E1 DNA sequence below, and (MMT
V promoter or promoter containing glucocorticoid response element
) E4 DNA delivery under the control of an inducible promoter
A second plasmid containing the sequence. Producer cell lines are then E1 and E4 DN
Transduced with an adenovirus plasmid vector that does not contain the A sequence. Cells
It is then exposed to an inducing agent (such as dexamethasone), where the inducing agent is
4 Promoter that controls DNA sequence (MMTV promoter or glucoside
(E.g., a promoter that contains a corticoid response element)
The expression of the array allows the production of infectious adenovirus particles. But E1 and E
4. The inducible or regulatable promoter controlling the DNA sequence is the same.
It must be understood that there is no need to be.
Also in one embodiment, the E1a or E1 DNA sequence, and E2a
An adenovirus lacking the DNA sequence or the E2a and E2b DNA sequences
The ills vector contains all El and E2a to generate infectious viral particles.
Alternatively, the E2b DNA sequence, and any other deleted from the viral vector
It is transfected into a cell line that can supplement the function of any of these essential genes. In one embodiment
In this case, the cell line contains E1a or the entire E1 region under the control of one promoter.
For example, this promoter may be, for example, a mouse mammary tumor virus (ie, MMTV) promoter.
Glucocorticoid response elements (GRE's) to motor or transcriptional regulation
Including natural or regulatable promoters such as other promoters
is there. The cell line may also contain its native promoter region or a preparation as described above.
Under the control of a knotable promoter, the adenovirus E2a region or E2a and
Includes E2b region. E1a or all E1,
And E2a or E2a and E2b DNA sequences are combined into a single expression vector.
Or in a different expression vector.
In one embodiment, the cell line comprises a promoter comprising a glucocorticoid response element.
A first plasmid containing the E1 DNA sequence under the control of a MMTV promoter;
A second plasmid containing the E2a DNA sequence under the control of Producer cells
The system is an adenovirus plasmid vector without E1 and E2a DNA.
Transduced. The cells then activate the E1 promoter and the MMTV promoter.
Exposure to glucocorticoid hormones such as dexamethasone to activate
To initiate expression of the E1 and E2a DNA sequences and
Enables production of virus particles.
In another embodiment, the producer cell line is an inducible promoter (MMTV promoter).
Or other promoters containing glucocorticoid response elements)
A first plasmid containing the E1 DNA sequence, and its native promoter
A second plasmid containing the E2a DNA sequence under control. E1 and E2a
Expression of the DNA sequence is controlled by the control of an inducible promoter.
Associated with a producer cell containing an E4 DNA sequence under the control of a native promoter
This is achieved by the same approach.
In yet another embodiment, the producer cell line is under the control of the MMTV promoter.
Of the first plasmid containing the E1 DNA sequence, and control of the MMTV promoter
Below the E2a DNA sequence
Containing a second plasmid. E1 leading to the production of infectious adenovirus particles and
Expression of the E2a DNA sequence is achieved by exposing the cells to dexamethasone,
This activates the MMTV promoter that controls the E1 and E2a DNA sequences.
Sexualize.
In yet another embodiment, the E1, E2a, and E4 DNA sequences are deleted.
The adenovirus vectors used are adenovirus E1, E2a, and E4.
The cell line containing the region is transfected. If the vector has a deletion of the E2b DNA sequence
, The cell line will further comprise the E2b region. E1, E2a, and
Each of the E4 regions is under the control of its native promoter, or
Any or all of the E2a and E4 regions may be derived as described above.
Under the control of a conductive or regulatable promoter. E1, E2a, and E
4 The DNA sequence is contained in one expression vector, or E1, E2a, and
The E4 DNA sequence may be contained in different expression vectors, or
The E1, E2a, and E4 DNA sequences are contained in one expression vector and
E1, E2a, and E4 DNA sequences are also contained in one expression vector.
Expression of the E1, E2a and E4 DNA sequences was similar to that described above.
Achieved using
The use of the adenovirus vector particles of this invention is part of a gene therapy procedure.
OfIn vivoOrIn test tubeTransduction of eukaryotic cells and desired proteins
Quality or therapeuticIn test tubeFor productionIn vivoIncluding cell transduction.
In one embodiment, the adenoviral vector particles provide a therapeutic effect to the host
In an effective amount to doIn vivoIs administered.
In one embodiment, the vector comprises one plaque forming unit to about 1014Plaque
Forming unit, preferably about 106About 10 from plaque forming units13Plaque forming unit
Is administered in an amount of The host is a mammalian host, including a human or non-human primate host.
You.
Infectious adenovirus vector particles can be used to treat lung diseases or disorders (eg, cystic pancreatic).
Is administered to the lungs when fibrosis is to be treated. Such administration, for example,
Aerosol inhalation or bronchial instillation, or intranasal or intratracheal instillation
It is due to entry.
In another embodiment, the infectious adenovirus vector particles are administered systemically, e.g.
Intravenous administration (eg portal vein injection or peripheral vein injection) intramuscular administration, intraperitoneal
It is administered by intravenous administration, intratracheal administration, or intranasal administration.
Adenovirus vector particles used in combination with a pharmaceutically acceptable carrier suitable for administration to patients
Is administered. The carrier may be a liquid carrier (for example, a saline solution) or a solid carrier, for example,
Microcarrier beads and the like.
Cells infected by infectious adenovirus particles are not necessarily limited
But including: primordial nucleated blood cells, such as leukocytes, granulocytes, mononuclear cells, macro
Phages, lymphocytes (including T and B lymphocytes), totipotent stem cells, and
Progenitor cells such as tumor and tumor infiltrating lymphocytes (TIL cells); bone marrow cells; endothelial cells;
Endothelial cells; epithelial cells; lung cells; keratinocytes; stem
Hepatocytes including hepatocyte precursor cells; fibroblasts; other fibroblasts; mesenchymal cells;
Mesothelial cells; parenchymal cells; vascular smooth muscle cells; brain cells and other nerve cells;
Vesicles; gut stem cells; and myoblasts.
Treatment of various diseases including, but not limited to, infected cells
Effective for: adenosine deaminase deficiency, sickle cell anemia, Mediterranean anemia, blood
Brain diseases such as hemophilia, diabetes, α-antitrypsin deficiency, Alzheimer's disease,
Oketoneuria, and other disorders such as growth disorders and heart disease, such as cholesterol
Changes that cause the roll to be metabolized, or caused by a defect in the immune system.
In one embodiment, the adenovirus vector particles are capable of infecting lung cells.
Actuated, the adenoviral vector particles provide CF useful in the treatment of cystic fibrosis.
Includes TR gene. In another embodiment, the adenovirus vector comprises a lung interface.
A gene encoding an active protein, such as SP-A, SP-B, or SP-C
Gene, which makes the adenovirus vector defective in pulmonary surfactant protein
Used to treat conditions.
In another embodiment, the adenoviral vector particles infect hepatocytes.
Such adenoviral vector particles are useful factors in the treatment of hemophilia.
Includes genes encoding coagulation factors such as progeny VIII and factor IX.
In another embodiment, the adenoviral vector particles infect hepatocytes.
Used in such adenovirus vectors
Tar particles are used for the prevention and treatment of acquired or congenital defects in hepatocyte (liver) function.
Includes genes encoding useful polypeptides or proteins. For example,
They are used to treat birth defects in low density lipoprotein (LDL) receptors.
Can be used.
In another embodiment, the adenovirus particles are used to infect hepatocytes.
To treat acquired infectious diseases, such as those arising from viral infections.
Including genes encoding therapeutic agents used in Eg infectious adenovirus
Particles are used to treat viral hepatitis, especially hepatitis B or non-A non-B hepatitis
used. For example, an infectious disease containing a gene encoding an antisense gene
Virus particles are used to infect hepatocytes to inhibit viral replication.
I was able to. In this case, the vector containing the structural hepatitis gene in reverse or reverse orientation
Infectious adenovirus particles containing the virus are introduced into hepatocytes and hepatitis
Antisense genes that can inactivate irus or its RNA transcript
To produce. Optionally, hepatocytes are infected with infectious adenovirus particles,
This particle contains, for example, alpha interferon, which confers resistance to hepatitis virus.
Includes genes encoding proteins.
In yet another embodiment, the adenovirus vector is negatively charged according to the invention.
Selectable marker, or herpes simplex virus thymidine kinase (TK)
Includes "suicide" genes such as genes. Such a vector is an adenovirus vector.
The adenovirus vector is administered to the tumor,
Used to treat tumors, including cancerous and non-malignant tumors, such as by direct injection into the tumor
The adenovirus vector then transduces the tumor cells. Cells
After transduction with an adenovirus vector, the mutual
An agonist is administered to the patient, which kills the transduced tumor cells.
In another embodiment, at least one DNA sequence encoding a therapeutic agent is
Virions containing animals can be used to study diseases or disorders and their treatment.
Administered to the animal as a model. For example, a DNA sequence encoding a therapeutic agent
Adenovirus vectors containing
You. Following administration of such a vector containing a DNA sequence encoding a therapeutic agent,
Animals are evaluated for expression of the therapeutic. From the results of such studies, the adeno
Which for the treatment of diseases or disorders viral vector is associated with loss of the therapeutic agent
To be administered.
In another embodiment, the adenovirus vector particles are capable of eukaryotic cells.In vivoso
Used to infect. The eukaryotic cell is as described above. This eukaryotic cell
The host then resides as part of the gene therapy procedure in an amount effective to produce a therapeutic result in the host.
Mainly administered.
Optionally, a vector containing the desired gene or the gene encoding the therapeutic agent
Particle is the desired cell lineIn test tubeUsed to infect
Infected cells may have the desired protein or therapeuticIn test tubeProduce in.
Example
The invention will now be described in connection with the following examples. However, the scope of this invention
The box is not intended to be limited thereby.
Example 1
E1 - / E2a - or E1 - / E4 - vector of
Developing cell lines for complementation Construction of plasmid having adenovirus 5 E1 sequence
Adenovirus 5 genome is digested with ScaI enzyme and separated on agarose gel
A 6,095 bp fragment containing the left end of the viral genome was isolated. Perfect
Adenovirus 5 genome registered as Genbank, accession number M73260
And incorporated herein by reference, this virus has accession number VR-5.
American type culture in Rockville, United States, Maryland
・ Can be quoted from the collection. The ScaI 6,095 bp fragment was further 917 salts.
It was digested with ClaI at base pairs and BglII at 3,328 base pairs. Generate
A 2,411 base pair C1aI-Bg1II fragment was purified from an agarose gel,
Superlinker shuttle plasmid pSE280 (Sandy, CA)
(Ego Invitrogen), which forms pSE280-E
Digested with C1aI and Bg1II (FIG. 1).
Adenovirus 5 DNA, XhoI flanking 552 to 924 base pairs and
To synthesize DNA encoding the SalI restriction site, a polymerase chain reaction is used.
(PCR) was performed. Use
The primers used were:
5 'end, Ad5, 552-585 base pairs:
3 'end, Ad5, 922-891 base pairs:
This amplified DNA fragment (hereinafter sometimes referred to as fragment A) was then
And C1aI, which cut at the native C1aI site (base pair 917),
It is also ligated to the XhoI and C1aI sites of pSE280-E, thus
Reconstruct the 5 'end of the E1 region starting 8 base pairs upstream of the codon.
Then from 3,323 to 4,090 base pairs adjacent to the EcoRI restriction site.
PCR was performed to amplify adenovirus 5 DNA. Ply used
Ma was as follows.
5 'end, Ad5, 3323-3360 base pairs:
3 'end-Ad5, 4090-4060 base pairs:
This amplified DNA fragment (hereinafter sometimes referred to as fragment B) is BglII
Digested with the adenovirus 5Bg1II site (3,382 base pairs).
And adenovirus 5, bp 552 to 4,090.
PSE to reconstruct more complete E1a and E1b regions
Ligated into the BglII and EcoRI sites of 280-AE. Generate Plus
The mid is referred to as pSE280-E1 (FIG. 1).
The complete E1a / E1b region was cut from pSE280-E1 by EcoRI digestion.
And blunted with Klenow and cut with Sail. The 3,567 base pair fragment
Purified from agarose gel and expressed plasmid pMAMneo (California)
, Palo Alto, Clontech), which is likewise pMAMneo
Prepared by cleavage of XhoI at Luc (FIG. 2) at base pair 3,405, Klenow
And cleaved with SalI at base pair 1,465. 8,399 base pairs
The strip is gel purified and phosphatase added to form pMAMneo-E1
To the E1a / E1b fragment described above (FIG. 3).
Bacterial transformants containing the final pMAMneo-E1 construct were identified. plus
Mid DNA was prepared and purified by binding to CsTFA. Circular plastic
DNA at the XmnI site in the ampicillin resistance gene of pMAMneo-E1
Phenol / chloroform extraction and linearization prior to use for cell transfection
Further purification by ethanol precipitation.
Alternative construction containing the complete E1a / b region under the control of the synthetic promoter GRE5
Was prepared as follows. Complete E1a / b region excised from pSE280-E1
Which was digested with XhoI and BamHI, resulting in a BamHI site 3 '.
Was previously modified to be included in the E1 region. Contains E1a / b fragment
The fragment from XhoI to BamHI forms pGRES-E1 (FIG. 5).
To pGRE5-2 / EBV (Figure 4, Ohio, Cleveland, USB
(Iochemicals) at the unique XhoI and BamHI sites.Construction of plasmid containing adenovirus 5 E2a sequence
The adenovirus 5 genome was digested with BamHI and SpeI, which
Cleavage at base pairs 21,562 and 27,080, respectively. Fragment is agarose sedge
And a 5,518 base pair BamHI-SpeI fragment was isolated. 5
The 518 base pair BamHI-SpeI fragment was further digested with SmaI
The pair was cut at 23,912. The resulting 2,350 base pair BamHI-SmaI fragment
The pieces were purified from an agarose gel and the superlinker shuttle plasmid pSE
280 to form pSE280-E2 BamHI-SmaI
Was digested with BamHI and SmaI (FIG. 6).
If the PCR is 23,912 base pairs adjacent to the NheI and EcoRI restriction sites
24,730 in order to amplify adenovirus 5 DNA from the SmaI site.
Was done. The primers used were as follows.
5 'end, Ad5 base pairs 24,732-24,708:
3 'end, Ad5 base pair 23,912-23,934:
This amplified DNA fragment was digested with SmaI and EcoRI to give Ad5 base pairs 2
Complete E2a from 4,730-21,562
SmaI and E of pSE280-E2Bam-Sma to reconstruct the region
Ligation to the coRI site. The resulting plasmid is pSE280-E2a
(FIG. 6).
To convert the BamHI site at the 3 'end of E2a to a SalI site,
The 2a region was cut with BamHI and NheI to give pSE280-E2
a) and recombine at the unique BamHI and NheI sites of pSE280.
Loaned (Figure 6). The E2a region is then p5 in the 5 'to 3' orientation, respectively.
Clone into the NheI and SalII sites of the MAMneo multiple cloning site.
Therefore, it was excised from this construction with NheI and Sail. The resulting construct is
pMAMneo E2a (FIG. 6).
A bacterial transformant containing the final pMAMneo-E2a was identified. Plasmid
DNA was prepared and purified by binding to CsTFA. Circular plasmid D
NA is lined at the XmnI site in the ampicillin resistance gene of pMAMneo-E2a.
Phenol / chloroform extraction and shaping prior to use for cell transfection
Further purification by ethanol precipitation. As an option, the plasmid is linear with Bc1II
And the latter is neoRCleavage within the open reading frame of the gene,
Was inactivated. This form of the plasmid can be used for co-transfection with an alternative selectable marker.
Used when entry was required.Construction of Plasmid Containing Adenovirus 5 ITR / E4 Region
The adenovirus 5 genome is digested with SpeI, SpeI at base 27,082.
And cut the two fragments on an agarose gel.
Isolated. An 8,853 base pair fragment containing the left end of adenovirus 5 was isolated.
Was.
The 8,853 base pair right terminal fragment further comprises StuI and salt at base pair 31,956.
Digested with Eco47-III at base pair 35,503. Fragment is agarose gel
And the Eco47-III fragment was separated from 3,547 base pairs StuI.
Was. This fragment was used as the superlinker shuttle plasmid pSE380 (Invitro).
Trogen) (FIG. 7) and StuI to construct pSE380-E4.
And digested with Eco47-III (FIG. 8).
PCR was performed from base pair 35,499 adjacent to the BamHI restriction site to base pair 35,
Performed to amplify adenovirus 5 DNA to the right ITR ending at 935.
The PCR primers used were as follows:
5 'end, Ad5 base pairs 35,935-35,908:
3 'end, Ad5 base pairs 35,503-35,536:
This amplified DNA was digested with BamHI and Eco47-III, which
Cleavage at Denovirus 5 Eco47-III site base pair 35,503, pSE3
Unique BamHI and pSE380-E4 to form 80-ITR / E4
And Eco47-III sites (FIG. 8).Construction of plasmid containing E4 region under control of introduced promoter
Under the control of the glucocorticoid-inducible GRE5 promoter,
Expresses all of the denovirus 5 E4 open reading frame and regulates the SV40 promoter.
Under the control, a plasmid containing the puromycin resistance gene was constructed as follows.
Construct pSE380-E4 (Figure 8) was cut with Eco47-3 and BamHI.
And ligated to a 33 base pair synthetic oligonucleotide, which is adenovirus 5
From the Eco47-3 site at base pair 35,503 to the E4 at base pair 35,522
Includes ORF1 ATG. The resulting construct pSE380E4-ATG (FIG. 9)
) Contains all E4 open reading frames without promoter. E4 ORF is Xho
I was excised from pSE380E4 / ATG as a BamHI fragment and pGRE
5 / Expression shuttle plasmid pSE38 to generate E4Puro (FIG. 9)
0GRE5 / SV40PuroRXhoI and B in the multiple cloning site of
Linked to the g1II site. Expression shuttle plasmid pSE380GRE5 / S
V40PuroRFrom pSE380 (FIG. 7) and pGRE5 / EBV (FIG. 4)
Constructed from excised GRE5 promoter and puromycin resistance gene
Was done.Transfection and selection of cells
Generally, this method involves calcium phosphate precipitation or other DNA delivery means.
Single tissue culture of two plasmid constructs, each with a different viral gene
It involved continuous introduction into cells. Cells are transfected with the first construct;
The expression of the relevant drug resistance gene was selected to determine a stable component. Individual
Cell clones have been identified and
Function was verified. The appropriate candidate clone is then the second viral gene and the second
Transfected with a second construct containing the two selectable markers. The transfected cells are then
Selected to determine the stable components of the construct, cell clones were determined.
Cell clones were assayed for functional expression of both viral genes.
To determine the most suitable cell line for the transfection, use continuous transfection and
And selection was performed on the following parental cell types.
A549 (ATCC access number CCL-185);
Hep-2 (ATCC access number CCL-23); or
KB (ATCC access number CCL-17).
Appropriate selection conditions are for G418 and hygromycin B for the three cell lines.
And confirmed by standard kill curve determination.Transfection of Cell Lines Using Plasmids Containing El and E2a Regions
neoRTo linearize the plasmid in the reading frame and inactivate the gene,
pMAMneo-E2a was digested with BclII. The cell line described above has a linear p
MAMneoREukaryotic expression cassette comprising E2a and SV40 promoter
, Hygromycin resistance gene, and multiple clonins of pTZ18R (FIG. 10)
Marker plasmid consisting of a polyadenylation signal cloned into the
At a molar ratio of 10: 1. 48 hours after transfection, cells are
Placed under glomycin selection and remain selected until drug-resistant colonies develop
Was held. Clones were isolated and E2 using polyclonal antisera.
E2a expression was selected by a protein staining and visualized by immunofluorescence.
Was. E2a function is a temperature-sensitive mutation with a temperature-sensitive mutation in the E2a gene.
Selected by complementation of the variant Ad5ts125 virus (Van der Brie
G, others,Virology Journal15, Volume 348-354 (1975)
). Positive clones were identified and linearized with XmnI within the ampicillin resistance gene.
Transfected with pMAMneoEl. Cells were selected for G418 resistance.
G418 resistant colonies were stained using monoclonal antibodies for E1 protein.
E1 expression (New York, Uniondale, Oncogene
Yenises). The E1 function is such as pAvS6 (FIG. 20) as described below.
Assayed by the ability to complement the E1 deleted vector.
In a preferred option, pMAMneo-E2a is AmpRX with gene
mnI was linearized, introduced into cells by transfection, and cells were G418-selected.
Selected stable integration of this plasmid. Expresses the E2a gene
Clones were identified and GRE5 enhanced E1a / b using 7 kilobase EcoRV.
Domain plus hygromycinRXmn from pGRE-E1 containing the gene (FIG. 5)
Used for transfection of the I fragment. Cells were selected for hygromycin resistance and E1a
/ B and E2a expression were assayed.Transfection of Cell Lines Using Plasmids Containing El and E4 Regions
Circular plasmid pSE380-E4 had a 10: 1 molar ratio
A cell line described with the hygromycin resistance plasmid described
48 hours after transfection, cells are placed under hygromycin selection and drug resistant colonies are established.
Selection was kept until it occurred. Clones were then isolated and screened for E4 function
. Specifically, the clones were 5 adenovirus deletions that deleted the entire E4 open reading frame.
Natural mutant d1 1011 (bridge, others,Virology, 193, 794-80
1 (1993)) and produce an infectious virus of the E4 genotype.
Clones were tested for their ability. Positive clone identified and ampicillin resistant
Transfected with pMAMneoE1 linearized with XmnI in the gene. Cells
Then G418 resistance was selected. G418 resistant colonies then selected E1 function.
I was separated.Includes induced E1 and E2a plasmids using induced E4 expression plasmids Transfection of cells
Prior to generation of cells containing pMAMneo / E2a and pGRE5-E1
In the preferred option described above, a clone expressing both viral genes inducibly.
Was identified. These cell lines are further defined as pGRE5 / E4 / SV40PuroR
Transfection with plasmid (FIG. 9) and puromycin-resistant colonies
It was further modified by screening. Cell clones were selected, expanded and E4 deleted
By assaying for dexamethasone-dependent complementation of the virus Ad5d11011
Inducible E4 function was analyzed (Bridge, et al.,Virology, 193, 794
-801 page (1993)). In one alternative, the E4 gene is
Lacyclin-inducible promoter and manipulation
Will be combined.
Example 2
E1 / E2a for vector construction of E2A deletion
Alternatively, development of a vector lacking the E1 / E4 intermediate Subcloning of the adenovirus 5 E2 region
Adenovirus 5 genomic DNA consists of BamHI (base pairs 21,562) and S
cleaved with peI (base pair 27,082) restriction enzyme, 5,520 base pairs BamH
The I-SpeI fragment was separated from the agarose gel. 5,520 base pairs BamH
The I-SpeI fragment was previously used to generate plasmid pTZE2A (FIG. 11).
PTZ18R plasmid modified to include a SpeI site at base pair 186
(New Jersey, Piscataway, Pharmacia) (Figure 10)
Was.Deletion of E2A open reading frame
pTZE2A is located at base pairs 21,562 and 23,912 of adenovirus 5.
Corresponding BamHI (base pairs 8,391) and SmaI (base pairs 2,350)
Cleavage with restriction enzymes. 6,041 base pairs and 2,350 base pairs BamHI /
The SmaI fragment was separated from the agarose gel. 2,350 base pairs BamHI /
The SmaI fragment was digested with DraI restriction enzyme (adenovirus 5 base pairs 22,442).
Digested and 880 bp DraI-BamHI was separated on an agarose gel.
Was. The 880 base pair DraI / BamHI fragment is composed of the attached BamHI-BamHI and
6,041 bp BamHI / S via blunt-end SmaI-DraI ligation
ligated to the maI fragment, which
The plasmid pTZd1E2A was generated (FIG. 11). Such plasmids are
Includes the virus 5 E2A region, where the DraI site (base pairs 22,442)
From the E2A region corresponding to the SmaI site (base pairs 23,912)
The base pair had been deleted.Subcloning of the adenovirus 5 E3 region
Adenovirus 5 genome was digested with SpeI (at 27,082 base pairs)
. An 8,853 bp fragment containing the right end of adenovirus 5 was isolated. Adeno
The 8,853 base pair right terminal fragment of virus 5 is Stul (base pair 31,956).
Digested. This fragment was ligated into plasmid pSE380 (Invitrogen).
Which is used to generate pSE380-E3 + (FIG. 12) with StuI and S
digested with peI.Connection of E3 and E4 regions
Plasmid SE380-E3 + was digested with SpeI and StuI, resulting in 4,8
The 74 base pair fragment was Sp Sp to generate pSE380-E3 + E4 + (FIG. 13).
The pSE380-ITR / E4 plasmid digested with eI and StuI (FIG. 8)
).
The E3 + / E4 + fragment was then 8,943 bases from pSE380-E3 + E4 +.
Excised as a pair SpeI-BamHI fragment, pTZE3 + E4 + (FIG. 13)
PTZ18R previously modified to remove an XbaI site to generate
At the SpeI and BamHI sites.Deletion in the E3 region
pTZE3-To generate E4 + (FIG. 14), the plasmid pTZE3 + E
4+ is at base pairs 28,592 and 30,470 of the adenovirus 5 genome
Deleted 1,878 base pairs of the E3 region between the XbaI sites and digested with XbaI.
Was.
Plasmid pTZE3-E4 + was digested with SpeI and BamHI and pS
E280-E3-The SpeI and pSE280 plasmids were used to generate E4 +.
And BamHI sites. pSE280-E3-E4 + plasmid is B
AmHI digested, blunted and recycled to remove BamHI sites
Was. E3-E4 + containing fragments were removed by restriction digestion with SpeI and Sail.
And pSPORT1E3-SpeI and S to generate E4 + (FIG. 14)
pSPORT-1 digested with a1I (FIG. 15) (Gaysersba, Maryland)
, Jibco / BRL) plasmid.Linkage between E2A region and E3 − / E4 + region
Plasmid pSPORT-1E3-E4 + digested with SpeI and BamHI
And pSPORT-1E2A-E3-Plus to generate E4 + (FIG. 16)
It was ligated with the BamHI / SpeI fragment from the mid pTZd1E2A.Constructions involving E2A region deletion and modified E3 regions
In one alternative, pSPORT1 / E2A-E3 + E4 + (FIG. 16)
Is pSPORT / E2A-E3 +*E3 reading frame to generate E4 +
A heterologous promoter, such as SV40, operatively linked to all or part of
Xb including
It is modified by inserting the aI fragment into a unique XbaI site.
21. Incorporation of the E2A - E3 - E4 + region into circular non-infectious adenovirus 5 plasmid Only
Plasmid pSPORT-1E2A-E3-E4 + is BamHI and Sa1I
Digested. E2A-E3-The fragment containing the E4 + sequence is pBR322E2A-E3-
BamHI and SalI digested plasmids to produce E4 + (FIG. 18)
Sumid pBR322 (Figure 17) (Lifetime, Gaithersburg, Maryland)
Knology).
The adenovirus 5 genome contains C1aI (base pair 917) and BamHI (base pair).
21,562) and the 20,645 bp fragment was pBRad5E2
A-E3-To generate E4 + (FIG. 18) (also C1aI and BamHI
Plasmid pBR322E2A)-E3-Connected to E4 +.Intermediates for construction of vectors with E4 deletion
Plasmid pSE380-ITR / E4 is pSE380-E4-(FIG. 19)
BpU1102 (base pair 33) which removes all E4 open reading frames to generate
, 129) and Eco47-3.
E4 region of plasmid pSE380-E3 + E4 + (StuI-BamHI)
Shows that the pSE380-E3 + E4-(FIG. 19)
The pSE380 is removed
-E4-Was replaced with a StuI-BamHI fragment from
In a preferred option, pSE380E4-Starting with E4 ORF1 ATG
Larger E4 region deleted than reducing the entire 60 amino acid open reading frame to 7 amino acids
Loss is made. This pSE380E4-Preferred embodiment cited as (2)
Is constructed as shown in FIG. pSE380E4-Is Bpu1102 (
Adenovirus 25 base pairs 33,129) and AfII (Adenovirus 5
Cleaved at base pairs 33, 104) and bound in a 5 'suspension using Klenow
Blunted pSE380E4-Rejoined to form (2). this
The alternative E4 region deletion was then excised as a StuI-BamHI fragment and FIG.
PSE380E3 as shown by+E4-PSE380 to generate (2)
E3+E4+(FIG. 13) was replaced with the StuI-BamHI fragment.
Yet another modification is the adenovirus 5 bp 28,592 and 30,47.
The XbaI region between 0 and pSE380E3 as shown in FIG.-E4-(2
PSE380E3 to produce+E4-Deleted from.
As another option, Ad5 base pair 28 of pSE380E3 + E4 (2),
XbaI region between 592 and 30,470, FIG. 21 shows pSE380E3 +*
To create E4- (2), where or all of the E3 area reading frame
Xbal fragment containing a heterologous promoter, such as SV40, operably linked
Will be replaced.Ligation of deletions in the E2A, E3, and E4 regions into a single plasmid
Adenovirus 5 DNA fragment containing both E3 and E4 region deletions in tandem
The pieces were SpeI (adenovirus 5 bp 27,082) and Sail (Figure 22).
) By digestion of pSE380E3-E4-It is resected from (2). This fragment is shown in FIG.
PSPORT1 / E2A as indicated by 2-E3-E4-To form (2)
To pSPORT1 / E2A-E3-E4+Within the unique SpeI-Sa1I fragment
Will be replaced.
In one alternative, pSPORT / E2A-E3-E4 + (FIG. 16)
The unique SpeI-Sa1I fragment was transformed into pSPORT1 / E2A-E3 +*E4-
PSE380E3 + to create (2)*Sp removed from E4- (2)
Replaced with the eI-Sa1I fragment.
Virus vector production Production of vectors having genotypes E1 + E2A - E3 - E4 +
Plasmid pSPORT-1E2A-E3-E4 + is BamHI and Sa1I
Digested with E2A-E3-The fragment containing the E4 + sequence was purified from an agarose gel.
You. The unique BamHI site is Bam at 21,562 base pairs of adenovirus 5.
HI. The purified fragment was digested with the left BamHI fragment of the adenovirus 5 genome.
Pieces (21,562 base pairs) are ligated in vitro. The ligation mixture is then E1 +
E2-E3-Vector for Production of E4 + Adenovirus 5 Vector (FIG. 23)
Transfected into a suitable cell line that can complement the E2A deletion.Production of vectors with genotype E1 + E2A-E3 + * E4 +
In a manner similar to that described above and shown in FIG. 23, BamHI-Sa1I
The fragment is pSPORT1 / E2A-E3 +*Genotype E1 + isolated from E4 +
E2A-E3 +*Ad5, 21,5 to generate Ad5 virus with E4
Used for ligation with the 62 base pair left terminal BamHI fragment.Production of vectors having genotypes E1 - E2A - E3 - E4 +
E1 + E2-E3-The DNA of the E4 + adenovirus 5 vector was purified and C1
digested with aI. This restriction enzyme cuts the adenovirus 5 genome at 917 base pairs.
Refuse. The right-hand fragment is purified (including the reporter gene or transgene)
Double complement can provide both E1 and E2A functions in trans with AvS6
The cell line is co-transfected. pAvS6 (FIG. 24) is a shuttle plasmid.
And the adenovirus 5'ITR, and the adenovirus envelope signal, E
1a enhancer sequence; promoter; tripartite leader sequence, insertion of foreign gene
Cloning site for; poly A signal; and genomic base pair 3329
DNA segment corresponding to 5 genomes of adenovirus not exceeding from base pair 6246
including. pAvS6 is a published PCT application further published October 27, 1994
It is described by the number WO94 / 23582. Viral DNA fragment and pAvS6
Homologous recombination between the genotypes E1-(Transgene) E2a-E3-E4+Line with
Resulting in a shaped viral genome (FIG. 25). This vector also contains the double complementing cell line E
1+/ E2a+Is plaque purified using
In one alternative, genotype E1-E2A-E3-Vector with E4 +
E1 replicates when transfected into an appropriate complementing cell line-(Reporter or
Transgene) E2A-E3-Pre-existing for direct production of E4 + virus
The left ITR-BamHI fragment of the E1 vector into pSPORT-1E2A-E3-E
4-It is generated by ligation to the BamHI / SalI fragment of (Figure 26).
However, this approach requires that the reporter or transgene contains a BamHI site.
Need not be.
In yet another option (FIG. 27), plasmid pBRAd5-E2A-
E3-E4 + is transformed into E1 by homologous recombination.-(Reporter or transgene) E
2A-E3-To generate an E4 + vector, select (reporter gene or transfection
(Comprising the gene) with pAvS6 into a double complementing cell line. Baek
The plaques are plaque purified using a dual complementation cell line.
As an example of performing this method, genotype E1-E2a-E3-Baek with E4 +
Contains nuclear localized beta-galactosidase cDNA (PCT Application No. WO
Adenovirus plasmid vector pAvS6 (described in US Pat. No. 95/09654).
Produced using nLacZ. The resulting vector, Av3nLacZ (FIG. 28)
) Was generated by homologous recombination outlined in FIG.
In one alternative, the vector Av3nLacZ is used for the production of other vectors.
Can be used as starting material for Av3n
LacZ contains two C1aI sites, one containinglacZIn the coding area,
One is in the polyadenylation signallacZAt the 3 'end (FIG. 28).
Av3nLacZ was digested with C1aI and pAvS6 / introduced as described in FIG.
By recombination with the gene, another Av3-type vector is created. This approach
Chi is E1+The vector backbone is not present in the recombination and a new recombinant vector
-, X-gal is B-gal negative contained in Agar overcoat during plaque purification.
Offers the advantage of being able to choose.Production of vectors with genotypes E1-E2A-E3 + * E4 +
In a manner similar to that described previously and shown in FIG. 25, the virus E1 + E2A-E
3+*The DNA from E4 + was digested with C1aI and the right fragment was
Genotype E1-E2a-E3 +*PA to generate a vector with E4 +
Used to co-transfect E1 / E2A-expressing cells with vS6 / transgene.
Used.
In one alternative, and in a similar way to that shown in FIG.
The left terminal BamHI fragment from the existing E1-vector was pSPORT1 / E2A
-E3 +*Directly ligated to the BamHI / Sa1I fragment from E4 +, the genotype E
1-, transgene, E2A-E3 +*E to generate a vector with E4 +
Transfected into 1 / E2A expressing cells.Genotype E1 + E4 - production of the vector with the
Base pair 1 to SpeI site containing base protein at base 5 '(base pair 27,0
82) is a fragment of E4
Ligated to the SpeI / BamHI fragment purified from the plasmid containing the region deletion
Was. In vitro ligation mixture was adenovirus 5E1 + E4-Vector (Fig. 29)
E4 + cell lines were transfected for production.
As an option, pSE380E3+E4-(2), as shown in FIG.
E1 with E4 deletion in the same manner as outlined in FIG.+E3+E4-(2) C
Used to generate irs. Another option is pSE380E3-
E4-(2) corresponds to E1 as described in FIG.+E3-E4-(2) Adenovirus
Used in the same way to generate theGenotype E1 - E4 - production of the vector with the
Adenovirus 5E1 + E4-Genomic DNA is purified and C1aI restriction enzyme
Digested. The right fragment is purified (including the reporter or transgene)
Co-transfected dual complementing cell lines expressing E1 and E4 with pAvS6
It is. E4-Homologous recombination between the viral fragment and pAvS6 is due to genotype E1-
(Reporter or transgene) E2A+E3 + E4-Spawn vector with
You. The vector (FIG. 30) is plaque purified using a dual complementation cell line.
Another option is SE380-E3 + E4-SpeI / Bam from
The HI fragment is E1-(Reporter or transgene) E4-Vector (Fig. 31)
To generate the pre-existing E1 digested with SpeI.-Vector left
Directly ligated to the terminal fragment. But this approach is a reporter
Alternatively, it requires that the transgene does not contain a SpeI site.
In one alternative, the homologous set described above (FIGS. 30 and 31)
Change orIn test tubeAny of the linkages and E1 as described above.+E3+E4-(2
) Or E1+E3-E4-(2) Using any of the viruses, type E1-
(Transgene) E3+E4-(2) or E1-(Transgene) E3-E4-(2
) Is produced.
Example 3 Production of Adenovirus Vectors with Genotypes E1 − , E2A − , E3 − , E4 −
3 essential genes referred to as triple deletion vector or AV4 production vector
An adenovirus vector lacking (E1, E2A, E4) is constructed as follows.
Is done. Av3nLacZ was used as starting material and AV4nLacZ was homologous.
Produced by either recombination or in vitro ligation. Av4nLacZ
Use as starting material to construct any other transgene-containing Av4-type vector
can do.
In one option, pSPORT1 / E2A-E3-E4-Yu from (2)
The neak BamHI-SalI fragment was isolated and a unique SrfI restriction site (AV
Av3n cleaved at 3nLacZ base pair 27,098 (FIGS. 28, 32)
Generates E1, E2A, and E4 viral genes with the left terminal fragment of LacZ.
The emerging triple complementing cell line (as described in Example 1 above)
) Are co-transfected. Overlap between BamHI and SrfI
Homologous recombination between these two DNA fragments in the coding region is due to genotype E1-
, NLacZ, E2A-, E3-, E4-(Fig. 32).
In one alternative, pSPORT1 / E2A-E3-E4-From (2)
A unique SrfI-Sa1I fragment was isolated and genotype E1-, NLacZ, E
2A-, E3-, E4-At base pair 27,098 to produce a vector with
Directly ligated to the left terminal fragment of AV3nLacZ cut with rfI. This concatenation
The mixture was then purified to produce AV4nLacZ (FIG. 33) in a triple complementing cell line (
E1+, E2A+, E4+).
In one alternative, an AV4 vector containing a transgene other than nLacZ
Is constructed. Purified DNA from Av4nLacZ was C1aI (see FIG. 34).
Digest and purify the right end fragment. This fragment is the desired pAVS6 / transgene
The triple complementation cells (E1+, E2A+, E4+Transfected)
Genotype E1 by homologous recombination-, Transgene, E2A-, E3-, E4-A with
The V4 type vector is produced (FIG. 34).Production of Adenovirus Vectors with Genotype E1-E2A-E3 + * E4-
In one embodiment, and in a manner similar to that shown in FIG.
ORT1 / E2A-E3 +*Unique BamHI / Sa1I from E4- (2)
Fragments are separated and homologous
The genotypes E1-, nLacZ, E2A-E3 +*E4 (2) or
Is AV4nLacZE3 +*To generate a vector with a unique Srf
E1, E2A, with the left terminal fragment of AV3nLacZ cut at the I restriction site,
And E4 expressing cells.
In one embodiment, and in a manner similar to that shown in FIG.
PORT1 / E2A-E3 +*Unique SrfI-Sa1I from E4- (2)
The fragment was isolated and ligated directly to the left terminal fragment of AV3nLacZ cut with SrfI.
Used to tie. The ligated product is then genotype E1-, nLacZ, E2
A + E3 +*A vector having E4- (2) or AV4nLacZE3 +*To
Cells that express E1, E2A, and E4 are transfected to produce.
Also in one embodiment, the modified E3 + comprises a transgene other than nLacZ and*
An AV4 vector containing the region is generated in a manner similar to that shown in FIG.
be able to. AV4nLacZE3 +*Is cleaved with C1aI and genotype E1
−, Transgene, E2A-E3 +*To generate a vector with E4- (2)
In addition, cells expressing E1, E2A, and E4 together with pAV6 / transgene
When transfected.
Example 4 E1 / E2a or E1 / E4 expressing normal human CFTR cDNA also Of a recombinant adenovirus vector lacking E1 / E2a / E4
pAvS6 (FIG. 24) was linearized with EcoRV. normal
The human CFTR cDNA sequence (nucleotides 75 to 4,725;
No. M2868), plasmid pBQ4-7.
(FIG. 35) was removed by PstI digestion followed by CFT with T4 polymerase.
R cDNA ends were blunted (pBQ4-7 was purchased from The Ho
Spital for Thick Children, L. C. Offered by Twee
). This CFTR cDNA is then used to prepare the RSV promoter and CFTR cD
Linear p to create an operational linkage between the 5 'ends of the coding sequence of NA
It was inserted into the plasmid of AvS6. The resulting plasmid pAvS6 CFTR
(FIG. 35) were linearized by digestion with KpnI and E1 respectively as described above.-/
E2-Av3LacZ, E1-/ E2-/ E4-Has a large C1 of Av5LacZ
E1 / E together with the aI fragment or the large C1aI fragment from Av4nLacZ
2a, E1 / E4 or E1 / E2a / E4 expressing cells were co-transfected.
The iE1 / E2a cells co-transfected as described above were then overlaid with agonist.
And cultured in a humidified atmosphere containing 5% carbon dioxide at 37 ° C until virus plaque formation.
Was. Plaques are collected and recombinant adenovirus is further plaque purified and amplified
And titrated as above (Rosenfeld, et al.,cell, 68 volumes, 143-1
55 pages (1992)). Adenovirus vector is Ad gene as described above.
E1 / E2a, E1 / E4 or E1 / E2 / E4 deletion and normal human C
FTR cDNA was evaluated for partial or total content (Mittele
Dar, others,Human gene therapy5, Vol. 717-729 (1994)). C
F1 epithelial cell line C1-Such CFTR-expressing adenovirus for treating secretion deficiency
Svector's ability was tested as previously described (Mitterderer,
Et al., 1994).
Example 5 E1 / E2a deletion vector reduced expression of adenovirus late gene product Illustrating things
This example demonstrates the deletion of the E3 region sequence or the entire E1 / E2a without deletion.
Or third-generation vectors with partial deletions reduce the ability to elicit a host immune response
Prove that you have reduced. Hexon gene expression was measured by metabolic labeling.
In addition, this expression is based on first generation vectors (eg, E1 / E3 deletion), second generation vectors
(Eg, E1 deletion containing a temperature sensitive mutation in the E2a gene (Englehart
,other,Bulletin of the National Academy of Sciences91, 6196-6200 (1994)
Year))) and the third generation vector described above.
Sex of these vectors in relation to a decrease in late gene expression due to E2a deletion
In order to evaluate the performance, A549 cells were cultured with Av1LacZ4 (50-500 iu /
Cells), a temperature sensitive mutation in the E2a gene, and a luciferase gene.
Av2Luc1 (50-500 iu / cell), which is an E1 deletion vector containing
Or infected with Av3LacZ1 (500-3000 iu / cell) at 37 ° C.
The cells were cultured in a humidified atmosphere of 5% acid gas. As controls (induced Ad1 of Ad5 and
And E2a area
Of either iE1 / E2a cells or 293 cells expressing
Av1LacZ4, Av with approximate multiplicity of infection (MOI) of staining unit (iu)
They were infected with 2Luc1 or Av3LacZ1. The medium is then35SM
Changed to methionine-free DMEM (mitterader, et al., 1994) containing et
The cells were further cultured for 24 hours. Metabolically labeled cells are then washed with phosphate buffered saline.
Lysed, then lysed, then the antiproteolytic enzymes (PMSF,
Lipase buffer (Ripa buffer) containing 800 μl
It was scrapped. After mixing to homogenize cells, label the protein
of35S-Met uptake was quantified by routine trichloroacetate precipitation
. 3 × 106Aliquots of each incubation culture containing cpm were anti-adenovirus 5 hex
Immunoprecipitated using the antibody and using SDS-page as described previously.
Rated (Mitterder, others,Human gene therapyVolume 5, 717-729
(1994)). As a result, at the standard body temperature of 37 ° C., Av3LacZ1
A549 cells even at higher multiplicity of infection than LacZ4 or Av2Luc1
(FIG. 36) and 293 cells (FIG. 37, lanes 6-8) markedly with the hexon gene.
It was shown to have reduced expression. As a control, all three vectors are vector
Hexon in E1 / E2a expressing cells complementing various adenovirus gene deletions within
(FIG. 36, lanes 1-3). This is the third generation vector
Having improved (decreased) expression of the denovirus backbone gene
Is shown.
Example 6 Example of E1 / E2a deletion vector reducing adenovirus genome replication Testimony
Third generation (E1 region with or without deletion of E3 region sequence)-/ E2a-)vector
To demonstrate that has improved attributes regarding residual viral DNA replication32P
Metabolic labeling of vector-infected cells was performed. These experiments were performed in Example 5 above.
This was done in a manner similar to that described. Evaluate replication deficiencies of these vectors
Therefore, 293 and iE1 / E2 cells were Av1La at about 10 infectious units per cell.
Infected with cZ4, Av2Luc1 or Av3LacZ1, as described above32P
-No PO containing orthophosphateFourThe cells were cultured in the medium, and further cultured for an additional 8 hours.
The cells were then washed with phosphate buffered saline followed by Hart sol.
union) was dissolved in 0.8 ml. The viral DNA is purified and XbaI
Digested with restriction enzymes, agarose gel electrophoresis and autoradiography as previously described
He received a graphic (Mitterder, et al., (1994)).
This result indicates that Av3LacZ1 is more than Av2Luc1 or Av1Luc1.
Also receive significantly less replication (FIG. 38). Thus the third generation Adenou
Ils vector has improved function for adenovirus vector DNA replication
have.
All patents and published information (including published patent applications) cited in this specification:
And database access numbers and trustee access numbers are as if
Individual patents, published information and
And database access numbers and accession numbers are specific and individual
Quotes the entire range as if directed to be incorporated as a citation
Taken here as an example.
However, the scope of the present invention should not be limited to the specific examples described above.
Must be understood. The invention may be practiced other than as specifically described.
And within the scope of the following claims.
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(51)Int.Cl.6 識別記号 FI
A61K 38/21 AAM A61K 37/02 ADP
38/28 ACS 37/66 AAM
38/43 ADU 37/64 ADD
38/55 ADD 37/26 ACS
48/00 ACC 37/465 ADU
C12N 5/10 9/14 L
7/00 C12N 5/00 B
//(C12N 15/09
C12R 1:92)
(C12N 5/10
C12R 1:91)
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),AU,CA,JP,NZ
(72)発明者 ゴジグリア,マリオ
アメリカ合衆国,20879 メリーランド,
ゲイザーズバーグ,ライオンズ クレスト
ウェイ 8027
(72)発明者 トラップネル,ブルース
アメリカ合衆国,20895 メリーランド,
ケンジントン,バード ロード 4023──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI A61K 38/21 AAM A61K 37/02 ADP 38/28 ACS 37/66 AAM 38/43 ADU 37/64 ADD 38/55 ADD 37 / 26 ACS 48/00 ACC 37/465 ADU C12N 5/10 9/14 L 7/00 C12N 5/00 B // (C12N 15/09 C12R 1:92) (C12N 5/10 C12R 1:91) (81 ) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), AU, CA, JP, NZ (72) Invention Godzilla, Mario United States, 20879 Maryland, Gaithersburg, Lions Crestway 8027 (72) Inventor Trappnell, Bruce United States, 20895 Mary Land, Kensington, Bird Road 4023