JPWO2005123918A1 - 外来遺伝子の誘導発現の制御が可能な発現ベクター - Google Patents
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Abstract
Description
他方、受精卵に外来遺伝子を導入するトランスジェニック動物の作製方法では、導入した外来遺伝子が胚発生の時期から発現されるため、当該外来遺伝子の導入が生体の発生及び維持に必須の遺伝子に変異を加えるようなものである場合、個体が胚致死となり、トランスジェニック動物が得られない場合がある。また、生体の発生・維持の様々な段階で多種多様な機能を有する遺伝子が存在し、外来遺伝子の導入により得ようとする目的の機能を直接解析することができない場合がある。
また、従来のトランスジェニック動物は、外来遺伝子(ここで言う外来遺伝子は、一般的には、野生型動物が本来持っていない遺伝子であるか、又は野生型動物が本来持っている野生型遺伝子に変異を導入した変異遺伝子などである)を過剰発現させることを意図して作製されたものが一般的であった。このようなトランスジェニック動物においては、野生型遺伝子の発現量と同じ量の変異遺伝子を発現させて、それらを競合させることはできなかった。
このような問題点を解決するため、薬剤依存的なリガンド依存性レセプター蛋白質の構造変化を伴う遺伝子発現誘導システムや、ホルモン依存的なリガンド依存性レセプター蛋白質の構造変化を伴う蛋白質の活性調節機構を利用することによって、コンディショナル・トランスジェニック動物(外的な条件の調節により、導入した外来遺伝子の発現を調節することができる)の作成が試みられている。
しかしながら、例えば、前者のトランスジェニック動物を作製するためには、テトラサイクリン系薬剤をリガンドとするレセプターに転写調節因子を融合させた転写活性化因子を発現する外来遺伝子、レセプターに転写調節因子を融合させた転写抑制化因子を発現する外来遺伝子、及び上記レセプターのための標的配列を転写調節領域に含み目的遺伝子を発現させる外来遺伝子の3種類の遺伝子を1動物に導入したトランスジェニック動物を作製する必要があり、その際に、転写活性化因子と転写抑制因子との発現のバランスとして、転写活性化因子に比べて転写抑制因子の発現を高くする必要がある。
このためには、上記それぞれの外来遺伝子を導入した3種類のトランスジェニック動物を作製し、次にこれらを交配して3種類の外来遺伝子を含むトランスジェニック動物を取得する必要がある。しかしながら、このためには多大の時間と労力を必要とするのみならず、目的とするトランスジェニック動物が得られる成功率は極めて低く、実用性に乏しい。
また、従来の上記したようなテトラサイクリンシステムを利用したトランスジェニック動物においては、外来遺伝子を過剰発現させた場合の結果しか観察することができず、野生型遺伝子の発現量と同じ量の外来遺伝子を発現させて、それらを競合させた結果を観察することはできなかった。さらに、上記のテトラサイクリンシステムを利用したトランスジェニック動物においては、薬剤(ドキシサイクリンなど)の有無によって外来遺伝子の発現をオン又はオフにすることは可能であったが、薬剤の濃度に依存した様式で外来遺伝子の発現量を変化させることはできなかった。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、テトラサイクリン系薬剤をリガンドとするレセプターに転写調節因子を融合させた転写活性化因子を発現する外来遺伝子、レセプターに転写調節因子を融合させた転写抑制化因子を発現する外来遺伝子、及び上記レセプターのための標的配列を転写調節領域に含み目的遺伝子を発現させる外来遺伝子をインスレーターにより相互に分離した状態で1個のベクターに組み込み、このベクターを動物のゲノムに導入し、この際に、テトラサイクリン系薬剤をリガンドとするレセプターに転写調節因子を融合させた転写活性化因子を発現する外来遺伝子のプロモーターと、レセプターに転写調節因子を融合させた転写抑制化因子を発現する外来遺伝子のプロモーターを適当に選択することにより、上記第一から第三の目的を解決できることを見出した。より具体的には、本発明においては、テトラサイクリン系薬剤をリガンドとするレセプターに転写調節因子を融合させた転写活性化因子を発現する外来遺伝子のプロモーター中に含まれるエンハンサーと同じエンハンサーを、レセプターに転写調節因子を融合させた転写抑制化因子を発現する外来遺伝子のプロモーター中に含めることによって、上記目的を解決している。
さらに、例えば、上記のベクターにおいて、目的の外来遺伝子の発現のための制御配列の顆粒にloxP配列を挿入しておき、そのベクターを、例えば無作為に動物のゲノムに導入して種々のトランスジェニック動物を作製し、その中から、元来の遺伝子の発現に影響を与えない部位に前記ベクターが挿入されているトランスジェニック動物を選択し、この動物のゲノム中に挿入されている前記loxP部位に、loxP配列に連結した任意の目的遺伝子を環状のDNAを導入することにより、上記第四の目的を解決できることを見出した。
本発明はこれらの知見に基づいて完成したものである。
即ち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
(1) (i)第一のプロモーターと、テトラサイクリン系薬剤をリガンドとするレセプターに正の転写調節因子を連結して成る転写活性化因子とを含む発現ユニット;(ii)第二のプロモーターと、テトラサイクリン系薬剤をリガンドとするレセプターに負の転写調節因子を連結して成る転写抑制因子とを含む発現ユニット;及び(iii)前記レセプターのための標的配列を含む転写調節領域を伴う第三のプロモーターを含む、目的遺伝子を発現させるための発現ユニットを含み、上記(i)、(ii)及び(iii)の発現ユニットが相互にインスレーターにより隔離されている、発現ベクター。
(2) 前記の第一のプロモーター、第二のプロモーター及び第三のプロモーターが相互に異なるプロモーターである、(1)に記載の発現ベクター。
(3) 前記第一のプロモーターが組織特異的プロモーターであり、前記第二のプロモーターが組織非特異的プロモーターである、(1)又は(2)に記載の発現ベクター。
(4) 前記第一のプロモーターと前記第二のプロモーターがそれぞれ同一のエンハンサーを含んでいる、(1)から(3)の何れかに記載の発現ベクター。
(5) 前記第一のプロモーターがCMVエンハンサーとCMVプロモーターとを含んでなるプロモーターであり、前記第二のプロモーターがCMVエンハンサーとアクチンプロモーターとを含んでなるプロモーターである、(1)から(4)の何れかに記載の発現ベクター。
(6) 前記正の転写調節因子が、VP16(単純ヘルペスウィルス転写活性化因子)である、(1)から(5)の何れかに記載の発現ベクター。
(7) 前記負の転写調節因子が、n1sKRAB(Kruppel associated box)である、(1)から(6)の何れかに記載の発現ベクター。
(8) 前記インスレーターが、ニワトリβ−グロブリンインスレーターである、(1)から(7)の何れかに記載の発現入ベクター。
(9) 前記第三のプロモーターの下流にloxp配列が挿入されている、(1)から(8)の何れかに記載の発現ベクター。
(10) トランスジェニック細胞又はトランスジェニック動物を作製するための、(1)から(9)の何れかに記載の発現ベクター。
(11) (1)から(10)の何れかに記載の発現ベクターを有するトランスジェニック細胞。
(12) (1)から(10)の何れかに記載の発現ベクターがゲノムに挿入されている、目的遺伝子を導入したトランスジェニック非ヒト哺乳動物を作製するためのトランスジェニック非ヒト哺乳動物。
(13) マウスである、(12)に記載の非ヒト哺乳動物。
(14) (12)又は(13)に記載の動物の生殖細胞に、loxP配列に連結された目的遺伝子を含む環状DNAを投与して、前記第三のプロモーターの下流に設けられているloxP配列に前記目的遺伝子を繋ぎこみ、当該生殖細胞から動物を再生することを特徴とする、目的遺伝子を導入したトランスジェニック非ヒト哺乳動物の作製方法。
(15) (14)に記載の方法により作製される、トランスジェニック非ヒト哺乳動物又はその一部。
図2は、Tet system−Rep Tg AD(+)の作製の概要(前半)を示す。
図3は、Tet system−Rep Tg AD(+)の作製の概要(後半)を示す。
図4は、Tet system−loxP Tg AD(+)の作製の概要を示す。
図5は、組換えターゲット配列(loxP配列)を含有したテトラサイクリンシステム完全長(一本化)プラスミドベクターの作製の概要を示す。
図6は、Tet system−Rep.Tg(+)の概要を示す。
図7は、Tet system−Rep.Tg(−)の概要を示す。
図8は、Tet system−Rep.Tg AD(+)の概要を示す。
図9は、Tet system− mev−1 Tg AD(+)の概要を示す。
図10は、Tet system−loxP Tg ADの概要を示す。
図11は、Tetracycline system(Tet on−off system)Transgeneの概要を示す。
図12は、ルシフェラーゼアッセイとβ−ガラクトシダーゼアッセイの測定結果を示す。
図13は、Tetracycline system(Tet on−off system)の遺伝子発現制御の様式を示す。
図14は、Cre−loxpシステムの概要を示す。
(1)本発明の発現ベクター
本発明の発現ベクターは、(i)第一のプロモーターと、テトラサイクリン系薬剤をリガンドとするレセプターに正の転写調節因子を連結して成る転写活性化因子とを含む発現ユニット;(ii)第二のプロモーターと、テトラサイクリン系薬剤をリガンドとするレセプターに負の転写調節因子を連結して成る転写抑制因子とを含む発現ユニット;及び(iii)前記レセプターのための標的配列を含む転写調節領域を伴う第三のプロモーターを含む、目的遺伝子を発現させるための発現ユニットを含み、上記(i)、(ii)及び(iii)の発現ユニットが相互にインスレーターにより隔離されていることを特徴とするベクターである。
前記の第一のプロモーター、第二のプロモーター及び第三のプロモーターは相互に異なるプロモーターであることが好ましく、前記第一のプロモーターは組織特異的プロモーターであり、前記第二のプロモーターが組織非特異的プロモーターであることが好ましい。プロモーターの具体例としては、例えば、ウイルス(例、サイトメガロウィルス(CMV)、モロニー白血病ウィルス、JCウィルス、乳癌ウィルスなど)由来遺伝子プロモーター、各種哺乳動物(例、ヒト、ウサギ、イヌ、ネコ、モルモット、ハムスター、ラット、マウスなど)および鳥類(例、ニワトリなど)由来のプロモーターなどが挙げられる。
本発明において好ましくは、前記第一のプロモーターと前記第二のプロモーターはそれぞれ同一のエンハンサーを含んでいる。このように第一のプロモーターと第二のプロモーターにおいて同一のエンハンサーを用いることにより、転写因子の競合を起こさせることができ、これにより目的遺伝子の発現の制御が容易になる。前記第一のプロモーターの具体例としては、CMVエンハンサーとCMVプロモーターとを含んでなるプロモーターが挙げられ、前記第二のプロモーターの具体例としてはCMVエンハンサーとアクチンプロモーターとを含んでなるプロモーターが挙げられる。
本発明では、テトラサイクリン系薬剤をリガンドとするレセプターに正の転写調節因子を連結して成る転写活性化因子と、テトラサイクリン系薬剤をリガンドとするレセプターに負の転写調節因子を連結して成る転写抑制因子を使用する。正の転写調節因子の具体例としては、VP16(単純ヘルペスウィルス転写活性化因子)(Berger SL,他、Cell.1990 Jun29;61(7):1199−208; Friedman AD,他、Nature.1988 Sep 29;335(6189):452−4;及び、Triezenberg SJ,他、Genes Dev.1988 Jun;2(6):718−29.)などが挙げられる。
負の転写調節因子としては、Znフィンガーモチーフを有するタンパク質のうち負の転写調節活性を有するタンパク質を使用することができ、例えば、n1sKRAB(Kruppel associated box)などが挙げられる(Date S,他、Int J Mol Med.2004 May;13(5):637−42;Shimojo M,他、Life Sci.2004 Mar 19;74(18):2213−25.Review;Sekimata M,他、Nucleic Acids Res.2004 Jan 29;32(2):590−7.Print 2004;Gou D,他、Biochim Biophys Acta.2004 Jan 20;1676(2):203−9;Looman C,他、Mamm Genome.2004 Jan;15(1):35−40;Snowden AW,他、Cancer Res.2003 Dec 15;63(24):8968−76;Hofman K,他、J Mol Endocrinol.2003 Dec;31(3):583−96;Tan W,他、J Biol Chem.2004 Feb 20;279(8):6576−87.Epub 2003 Dec 02;Sertil O,他、Nucleic Acids Res.2003 Oct 15;31(20):5831−7;Urrutia R.Genome Biol.2003;4(10):231.Epub 2003 Sep 23;Yun J,他、Mol Cell Biol.2003 Oct;23(20):7305−14;Kim.YS,他、Nucleic Acids Res.2003 Oct 1;31(19):5513−25;Rutter JL,他、Hum Mutat.2003 Aug;22(2):121−8;Wacker I,他、Development.2003 Aug;130(16):3795−805;Sun Y,他、IUBMB Life.2003 Mar;55(3):127−31;Kawata H,他、Biochem J.2003 Aug 1;373(Pt 3):747−57;Lakowski B,他、Development.2003 May;130(10):2117−28;Yamada K,他、Biochem J.2003 Jul 1;373(Pt 1):167−78;Turner J,他、J Biol Chem.2003 Apr 11;278(15):12786−95.Epub 2003 Jan 29;Gonzalez−Lamuno D,他、Pediatr Pathol Mol Med.2002 Nov−Dec;21(6):531−40;Medugno L,他、FEBS Lett.2003 Jan 16;534(1−3):93−100;Looman C,他、Mol Biol Evol.2002 Dec;19(12):2118−30;Park H,他、Blood.2003 Feb 1;101(3):894−902.Epub 2002 Sep 19;Jiao K,他、Mol Cell Biol.2002 Nov;22(21):7633−44;Lee TH,他、J Biol Chem.2002 Nov 22;277(47):44826−37.Epub 2002 Sep 17;Kim YS,他、J Biol Chem.2002 Aug 23;277(34):30901−13.Epub 2002 May 31;Zhang JS,他、Mol Cell Biol.2001 Aug;21(15):5041−9;Lorenz P,他、Biol Chem.2001 Apr;382(4):637−44;Yochum GS,他、Mol Cell Biol.2001 Jul;21(13):4110−8;Collins T,他、Mol Cell Biol.2001 Jun;21(11):3609−15.Yano K,他、Genomics.2000 Apr 1;65(1):75−80;Wieczorek E,他、J Biol Chem.2000 Apr 28;275(17):12879−88;Tekki−Kessaris N,他、Gene.1999 Nov 15;240(1):13−22;Stone DM,他、J Cell Sci.1999 Dec;112(Pt 23):4437−48;Huang Z,他、J Biol Chem.1999 Mar 19;274(12):7640−8;Deng Z,他、Genomics.1998 Oct 1;53(1):97−103;Elser B,他、J Biol Chem.1997 Oct 31;272(44):27908−12;Kim SS,他、Proc Natl Acad Sci U S A.1996 Dec 24;93(26):15299−304;Moosmann P,他、Nucleic Acids Res.1996 Dec 15;24(24):4859−67;Witzgall R,他、Proc Natl Acad Sci U S A.1994 May 10;91(10):4514−8;Margolin JF,他、Proc Natl Acad Sci U S A.1994 May 10;91(10):4509−13;及びSauer F,他、Nature.1993 Jul 29;364(6436):454−7)。
本発明で言うテトラサイクリン系薬剤としては、毒性が低い薬剤を使用することが好ましく、例えば、ドキシサイクリンなどが挙げられる。
本発明で用いるインスレーターの具体例としては、マウス、ハムスター、モルモット、ラット、ウサギ等のげっ歯類、又はニワトリ、イヌ、ネコ、ヤギ、ヒツジ、ウシ、ブタ、サル、ヒト等の動物由来のβ−グロブリンインスレーターを挙げることができ、特に好ましくは、ニワトリβ−グロブリンインスレーター(アクセッション番号U78775,Chung,J.H.他、Cell 74(3)505−514(1993))などが挙げられる。
本発明の発現ベクターにおいて、第三のプロモーターの下流には、loxp配列を挿入することができる。loxp配列は、Creリコンビナーゼによって認識されるDNA配列である。ここでCreリコンビナーゼは、loxp配列に挟まれたDNA配列を欠失させる組み換え酵素である。本発明の発現ベクター中にloxp配列を挿入することにより、上記第三のプロモーターの下流に、発現させるべき所望の遺伝子を導入することが可能になる。Cre−loxpシステムの概要を図14に示す。例えば、本発明の発現ベクターを有するトランスジェニック動物(例えば、マウスなど)の子宮、卵巣又は精巣に、Creリコンビナーゼ、及びloxp配列と目的外来遺伝子を連結させた環状DNAを投与することによって、本発明の発現ベクターの上記第三のプロモーターの下流に、発現させるべき目的外来遺伝子を導入することができる。
上記した各々の配列要素をコードするDNAはPCR法などを含む当業者に公知の遺伝子クローニング技術により取得することができ、各DNA断片を適当なベクター中に順番に挿入することにより、本発明の発現ベクターを構築することができる。本発明の発現ベクターの構築は、PCR、制限酵素処理、及びライゲーション等を含む通常の遺伝子組み換え技術により行うことができる。
(2)本発明のトランスジェニック細胞
本発明のトランスジェニック細胞は、上記(1)に記載した本発明の発現ベクターを細胞に導入することによって作製することができる。
細胞は、大腸菌などの細菌細胞、又は動物細胞、植物細胞、昆虫細胞又は酵母などの真核細胞の何れでもよいが、好ましくは動物細胞である。本発明で用いることができる動物細胞の種類は、特に限定されず、マウス、ハムスター、モルモット、ラット、ウサギ等のげっ歯類由来の細胞、又はニワトリ、イヌ、ネコ、ヤギ、ヒツジ、ウシ、ブタ、サル、ヒト等に由来する細胞を使用することができる。
動物細胞としては、例えば、内皮細胞、上皮細胞、島細胞、ニューロンその他の神経組織由来の細胞、中皮細胞、骨細胞、リンパ球、軟骨細胞、造血細胞、免疫細胞、各種の臓器(例えば、肝臓、肺、心臓、胃、膵臓、腎臓および皮膚など)の細胞、筋肉細胞(骨格筋、平滑筋および心筋由来の細胞を含む)、外分泌または内分泌細胞、線維芽細胞、ならびに胚その他の分化全能性または多分化能性幹細胞を使用することができ、また樹立されている各種の細胞株(例えば、NIH3T3細胞、HEK293細胞、COS−1細胞、COS−7細胞、Hela細胞、チャイニーズハムスター(CHO)細胞等)を使用することができる。
本発明の発現ベクターの動物細胞への導入は、当業者に公知の通常の遺伝子導入法により行うことができる。遺伝子導入法の具体例としては、例えば、エレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、リポフェクション法(リポフェクトアミン試薬を使用する方法等を含む)等を挙げることができる。
上記のようにして作製した本発明のトランスジェニック細胞においては、テトラサイクリン系薬剤が存在する場合には目的遺伝子の発現が誘導され、テトラサイクリン系薬剤が存在しない場合には目的遺伝子の発現がゼロになる。
(3)本発明のトランスジェニック非ヒト哺乳動物
本発明によれば、上記(1)に記載した発現ベクターがゲノムに挿入されている、目的遺伝子を導入したトランスジェニック非ヒト哺乳動物を作製するためのトランスジェニック非ヒト哺乳動物が提供される。
トランスジェニック動物を作製するための方法は当業者に公知である。例えば、Hogan,et al.,Manipulating the Mouse Embryo:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,1986などを参照することができる。外来の発現ベクターを哺乳動物の生殖細胞に導入する技術は最初はマウスにおいて開発された(Gordon,et al.,PNAS,77:7380−84(1980);Gordon and Ruddle,Science,214:1244−46(1981);Palmiter and Brinster,Cell,41:343−45(1985);Brinster,et al.,PNAS,82:4438−42(1985)など)。本発明においても、これらの方法に準じて、上記(1)に記載した発現ベクターがゲノムに挿入されているトランスジェニック非ヒト哺乳動物を作製することができる。上記トランスジェニック非ヒト哺乳動物は、目的遺伝子を導入したトランスジェニック非ヒト哺乳動物を作製するために有用である。
本発明の発現ベクターがゲノムに挿入されているトランスジェニック非ヒト哺乳動物の作製は、例えば、上記の発現ベクターを受精卵などに導入することにより作製することができる。
本発明の発現ベクターがゲノムに挿入されているトランスジェニック非ヒト哺乳動物は、例えば、非ヒト哺乳動物の受精卵に上記の発現ベクターを導入し、当該受精卵を偽妊娠雌性非ヒト哺乳動物に移植し、当該非ヒト哺乳動物から発現ベクターが導入された非ヒト哺乳動物を分娩させることにより作製することができる。
非ヒト哺乳動物としては、例えば、マウス、ハムスター、モルモット、ラット、ウサギ等のげっ歯類の他、ニワトリ、イヌ、ネコ、ヤギ、ヒツジ、ウシ、ブタ、サル等を使用することができるが、作製、育成及び使用の簡便さなどの観点から見て、マウス、ハムスター、モルモット、ラット、ウサギ等のげっ歯類が好ましく、そのなかでもマウスが最も好ましい。
本発明で用いるトランスジェニック非ヒト哺乳動物は、胚芽細胞と、生殖細胞あるいは体細胞とが、非ヒト哺乳動物またはこの動物の先祖に胚発生の段階(好ましくは、単細胞または受精卵細胞の段階でかつ一般に8細胞期以前)において外来性の本発明の発現ベクターを導入することによって作出される。
受精卵細胞段階における発現ベクターの導入は、対象哺乳動物の胚芽細胞および体細胞のすべてに存在するように維持されるように行う。遺伝子導入後の作出動物の胚芽細胞において、発現ベクターが存在することは、作出動物の後代がすべてその胚芽細胞および体細胞のすべてに発現ベクターが存在することを意味する。遺伝子を受け継いだこの種の動物の子孫はその胚芽細胞および体細胞のすべてのゲノム上に発現ベクターを有する。
本発明のトランスジェニック動物は、交配により遺伝子を安定に保持することを確認して、当該遺伝子保有動物として通常の飼育環境で継代飼育することができる。導入遺伝子(即ち、本発明の発現ベクター)を相同染色体の両方に持つホモザイゴート動物を取得し、この雌雄の動物を交配することによりすべての子孫が該遺伝子を過剰に有するように繁殖継代することができる。発現ベクターにコードされるタンパク質の発現部位を同定するためには当該発現ベクターの発現を個体、臓器、組織、細胞の各レベルで観察することができる。また、発現ベクターにコードされる各タンパク質の抗体を用いた酵素免疫検定法によりその発現の程度を測定することも可能である。
以下、トランスジェニック非ヒト哺乳動物がトランスジェニックマウスの場合を例に挙げて具体的に説明する。本発明の発現ベクターをマウス受精卵の雄性前核にマイクロインジェクションし、得られた卵細胞を培養した後、偽妊娠雌性マウスの輸卵管に移植し、その後被移植動物を飼育し、産まれた仔マウスから前記発現ベクターを有する仔マウスを選択することによりトランスジェニックマウスを作製することができる。上記マウスの受精卵としては、例えば、129/sv、C57BL/6、BALB/c、C3H、SJL/Wt等に由来するマウスの交配により得られるものなら任意のものを使用できる。
また、注入する発現ベクターの数は受精卵1個当たり100〜3000分子が適当である。そしてまた、発現ベクターを有する仔マウスの選択は、マウスの尻尾等よりDNAを抽出し、導入した発現ベクターをプローブとするドットハイブリダイゼーション法や、特異的プライマーを用いたPCR法等により行うことができる。
さらに本発明においては、上記した本発明のトランスジェニック非ヒト哺乳動物の生殖細胞(例えば、卵母細胞、精原細胞など)に、loxP配列に連結された目的遺伝子を含む環状DNAを投与して、前記第三のプロモーターの下流に設けられているloxP配列に前記目的遺伝子を繋ぎこみ、当該生殖細胞から動物を再生することによって、目的遺伝子を導入したトランスジェニック非ヒト哺乳動物を作製することができる。上記方法によって作製されるトランスジェニック非ヒト哺乳動物又はその一部も本発明の範囲内である。
上記した本発明のトランスジェニック非ヒト哺乳動物の一部としては、非ヒト哺乳動物の細胞、細胞内小器官、組織および臓器のほか、頭部、指、手、足、腹部、尾などが挙げられ、これらも全て本発明の範囲内に属する。
以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。
(1)PCR法を用いたサイトメガロウィルスプロモーター(PhCMV promoter)のDNA断片の増幅・単離
PCR法を用い、PhCMV promoterの両端に新規制限酵素認識サイトを挿入する(これをGene.1とする)。PCRで使用した鋳型は、PhCMV promoterを含有するpcDNA3プラスミドベクターである。PCRで使用したプライマーは、5’primer Oligo nucleotide:ggg ggt acc aat att gct agc gag ctt ggc cca ttg cat acg ttg(配列番号6)、及び3’primer Oligo nucleotide:ggg ctc gag cac gtg aag ctt cgg atc cga att cgc tag cgg ggc cgc gga ggc tgg atc(配列番号7)である。
pcDNA3プラスミドベクターをHindIII制限酵素処理および平滑末端処理し、HindIII制限酵素認識サイトを排除した(これをVector.1とする)。
Vector.1をKpnI−XhoI制限酵素処理し、同様に処理したGene.1を挿入して、Vector.2を作製した。
(2)ポリアデニル酸シグナル(polyA)の付加
BamHI−HindIII制限酵素処理したSV40 polyAを、同様に処理したプラスミドベクター:Vector.2へ挿入して、Vector.3を作製した。
(3)テトラサイクリン依存性転写活性化因子(rTetR−VP16)の付加
pUHD17プラスミドベクター(Clonetech)をBamHI−EcoRI制限酵素処理し、rTetR−VP16を取得し、同様の制限酵素処理したプラスミドベクター:Vector.3へ挿入して、Vector.4を作製した。
(4)PCR法を用いたSV40 polyAのDNA断片の増幅・単離
PCR法を用い、SV40 polyAの両端に新規制限酵素認識サイトを挿入した(これを、Gene.2とする)。PCRで使用した鋳型は、SV40 polyAを含有するpcDNA3又はpTREプラスミドベクターである。PCRで用いたプライマーは、5’primer Oligo nucleotide:ggg gga tcc aga cat gat aag(配列番号8)、及び3’primer Oligo nucleotide:ggg ggt acc ggg ccc aga tct ggt cga gct gat act tcc(配列番号9)である。pcDNA3プラスミドベクターをBamHI−KpnI制限酵素処理し、同様に処理したGene.2を挿入して、Vector.5を作製した。
(5)テトラサイクリン依存性転写抑制因子発現ベクターの作製
Homo sapiens zinc finger protein 10;Koxl gene(X52332)の転写抑制ドメイン(KRAB)をPCR法により増幅・単離した(これをGene.3とする)。PCRで使用した鋳型は、HeLa細胞より抽出合成したcDNAである。PCRで用いたプライマーは、5’primer Oligo nucleotide:ggg gaa ttc aag ctt ggc ggt ggt gct ttg tct(配列番号10)、及び3’primer Oligo nucleotide:ggg gga tcc tta aac tga tga ttt gat ttc aaa tgc agt c(配列番号11)である。
Gene.3をBamHI−HindIII制限酵素処理し、同様に処理したテトラサイクリン依存性レセプター(TetR)を含有したpBluescriptIIへ挿入し、TetR−KRABを作製した(これをVector.6とする)。プラスミドベクター:Vector.6をBamHI−EcoRI制限酵素処理し、同様に処理したPhCMV pro.を含有したpBluescriptIIへ挿入し、PhCMV pro.−TetR−KRABを作製した(これをVector.7とする)。プラスミドベクター:Vector.7をXhoI−BamHI制限酵素処理し、同様に処理したプラスミドベクター:Vector.5へ挿入して、Vector.8を作製した。
(6)テトラサイクリン依存性転写因子(PhCMV pro.−rTetR−VP16,PhCMV pro.−TetR−KRAB(Kox1))の連結
プラスミドベクター:Vector.4及び8をそれぞれXhoI− ApaI制限酵素処理し、テトラサイクリン依存性転写活性化因子発現プラスミドベクター:Vector.4へ、テトラサイクリン依存性転写抑制因子発現遺伝子を連結して、Vector.9を作製した。
(7)電子伝達阻害型=活性酸素過剰発生型遺伝子変異を挿入した(mev−1型)cyt−1遺伝子の作製(これをGene.4とする)
mice ICR liver(ICR系統のマウス肝臓由来)cDNAを鋳型に、PCR法によりチトクロームb大サブユニット(cyt−1)のクローニングした。PCRで用いたプライマーは、5’primer Oligo nucleotide:ggg gaa ttc gcc gcc acc atg gct gcg ttc ttg ctg aga cat gtc agc(配列番号12)、及び3’primer Oligo nucleotide:ggg aag ctt tct aga aaa tca cag ggc ggc cag ccc(配列番号13)である。上記により得られた、チトクロームb大サブユニットの増幅DNA断片をpBluescript II SK−plasmid vectorのMCS(multi cloning site:制限酵素領域)EcoRI−XbaIへ導入した。大腸菌DH5αのコンピテントセルを作製し、そこへ上記プラスミドベクターの形質導入を行い目的遺伝子のPCR増幅断片の単離(サブクローニング)を行った。
電子伝達阻害型=活性酸素過剰発生型遺伝子変異を挿入した(mev−1型)cyt−1遺伝子の作製は、プライマーとして、5’primer Oligo nucleotide:ggg gaa ttc ctc ttc cca tgg cac tgt ccg aat gcc(配列番号14)、及び3’primer Oligo nucleotide:ggg aag ctt tct aga aaa tca cag ggc ggc cag ccc(配列番号15)を使用し、上記と同様にして、PCRおよび形質導入を行い、mev−1型cyt−1遺伝子の3’領域のサブクローニングを行った。
上記で作製した野生型cyt−1遺伝子全長サブクローニング用プラスミドベクターへ、EarI−XbaI制限酵素を用いて、mev−1型cyt−1遺伝子の3’領域を挿入して、mev−1型cyt−1遺伝子全長を作製した。
(8)テトラサイクリン系遺伝子発現制御システム(TRE)を用いた目的遺伝子(mev−1型cyt−1遺伝子)発現用プラスミドベクターの作製
EcoRI−XbaI制限酵素処理したpTREプラスミドベクター(Clonetech)へmev−1型cyt−1遺伝子:Gene.4を挿入して、Vector.10を作製した。
pcDNA3プラスミドベクターをNruI−EcoRI制限酵素処理し、サイトメガロウィルスプロモター(CMV promoter)を排除したpcDNA3 ΔCMV pro.プラスミドベクターを作製(再度生じるEcoRIサイトも破壊する)した(これを、Vector.11とする)。
Vector.10をXhoI−XbaI制限酵素処理し、Tetracycline receptor Responsive element(TRE)−mev−1型cyt−1遺伝子を取得した。これを、同様にしてXhoI−XbaI制限酵素処理したVector.11へ挿入して、Vector.12を作製した。
(9)プロモーター、転写調節領域内に存在するシスエレメントの効果を外部より絶縁するための働きをする遺伝子(beta−globin insulator sequence:insulator)の挿入(パート1)。
PCR法によるinsulatorDNA断片の増幅・単離した(これをGene.5とする)。PCRで使用した鋳型は、ニワトリcDNAライブラリーである。PCRで使用したプライマーは、5’primer Oligo nucleotide:ggg gat atc ggg aca gcc ccc ccc caa ag(配列番号16)、及び、3’primer Oligo nucleotide:ggg gat atc ctc act gac tcc gtc ctg g(配列番号17)である。
上記で増幅したDNA断片:Gene.5をEcoRV制限酵素処理し、同様にEcoRV制限酵素処理したpBluescriptII SK−プラスミドベクターへ挿入して、Vector.13を作製した。上記プラスミドベクター:Vector.13をEcoRV制限酵素処理し取得したinsulatorを、PvuII制限酵素処理したプラスミドベクター:Vector.12へ挿入して、Vector.14を作製した。
(10)Tetracycline receptor Responsive element(TRE)を利用したテトラサイクリン遺伝子発現制御システム全長の作製
テトラサイクリン依存性転写因子(活性化因子、抑制因子)発現プラスミドベクター:Vector.9、およびテトラサイクリン系遺伝子発現制御システム(TRE)を用いた目的遺伝子(mev−1型cyt−1遺伝子)発現用プラスミドベクターをそれぞれSspI−BglII制限酵素処理し、連結して、Vector.15を作製した。
(11)プロモーター、転写調節領域内に存在するシスエレメントの効果を外部より絶縁するための働きをする遺伝子(insulator)の挿入(パート2)
insulator含有pBluescriptII SK−プラスミドベクター:Vector.13をEcoRV制限酵素処理し取得したinsulatorを、SspI制限酵素処理したプラスミドベクター:Vector.15へ挿入して、Vector.16を作製した。
(12)プロモーター、転写調節領域内に存在するシスエレメントの効果を外部より絶縁するための働きをする遺伝子(insulator)の挿入(パート3)
insulator含有pBluescriptII SK−プラスミドベクター:Vector.13をEcoRV制限酵素処理し取得したinsulatorを、PmlI制限酵素処理したプラスミドベクター:Vector.16へ挿入して、Vector.17を作製した。
(13)プロモーター、転写調節領域内に存在するシスエレメントの効果を外部より絶縁するための働きをする遺伝子(insulator)の挿入(パート4)
insulator含有pBluescriptII SK−プラスミドベクター:Vector.13をEcoRV制限酵素処理し取得したinsulatorを、EcoRV制限酵素処理したプラスミドベクター:Vector.17へ挿入して、テトラサイクリンシステム完全長(一本化)プラスミドベクター:Vector.18を作製した。このVector.18が、電子伝達阻害型=活性酸素過剰発生型;mev−1動物作製のための導入遺伝子である。
(14)レポーター蛋白質(核移行緑色蛍光蛋白質:n1sGFP)遺伝子の挿入
PCR法によりn1sGFP DNA断片を増幅・単離した(これをGene.6とする)。PCRで使用した鋳型は、GFPを含有するpEGFP−C1プラスミドベクターである。PCRで使用したプライマーは、5’primer Oligo nucleotide: ggg tct aga aat att aag ctt tgc ggc cgc atg ccc aag aag aag cgc aag gtg gag gac gcc atg gtg agc aag ggc gag(配列番号18)、及び3’primer Oligo nucleotide:ggg ggt acc ggg ccc cgg atc cct tgt aca gct cgt cca tgc(配列番号19)である。上記で増幅・単離したn1sGFP遺伝子:Gene.6をApaI−XbaI制限酵素処理し、同様に制限酵素処理したテトラサイクリンシステム完全長(一本化)プラスミドベクター:Vector.18へ挿入して、Vector.19を作製した。
(15)レポーター蛋白質(Luciferase)遺伝子の挿入
PCR法によりLuciferase DNA断片を増幅・単離した(これを、Gene.7とする)。PCRで使用した鋳型は、Luciferaseを含有したpCH110あるいはpMC1871プラスミドベクターである。PCRで使用したプライマーは、5’primer Oligo nucleotide:ggg gga tcc atg gaa gac gcc aaa aac(配列番号20)、及び3’primer Oligo nucleotide:ggg ggt acc ggg ccc tta caa ttt gga ctt tcc gc(配列番号21)である。上記で増幅・単離したLuciferase遺伝子:Gene.7をApaI−BamHI制限酵素処理し、同様に制限酵素処理したテトラサイクリンシステム完全長(一本化)プラスミドベクター:Vector.19へ挿入してVector.20を作製した。
(16)一種類のプロモーターより二種類のmRNAを発現することを可能にする遺伝子配列(IRES)の挿入する
IRES含有のpBluescriptII SK−プラスミドベクターをHindIII−NotI制限酵素処理し、IRESを取得した。これを、同様にしてHindIII−NotI制限酵素処理したテトラサイクリンシステム完全長(一本化)プラスミドベクター:Vector.20へ挿入して、Vector.21を作製した。Vector.21は、テトラサイクリンシステムがinsulatorの効果により目的遺伝子の誘導発現が厳密に行えることを証明するための導入遺伝子(Tetracycline system Transgene(Insulator(+)):Tet system−Rep.Tg(+))(構造を図6に示す。塩基配列を配列番号1に示す)である。Tet system−Rep.Tg(+)の作製の概要を図1に示す。また、Tetracycline system Transgene(Insulator(−)):Tet system−Rep.Tg(−))(構造を図7に示す。塩基配列を配列番号2に示す)となるプラスミドベクターは、(9)、(11)〜(13)の工程を除いたものである。
(17)テトラサイクリン依存性転写活性化因子(rTetR−VP16)の発現がPhCMVプロモーターによって制御されるプラスミドベクターの作製
PCR法を用いて、beta−globin遺伝子イントロン2、エキソン3領域(beta−globin splice A/D)遺伝子を増幅・単離した(これをGene.8とする)。PCRで使用した鋳型は、マウスcDNAライブラリーである。PCRで使用したプライマーは、5’primer Oligo nucleotide:ggg tct aga gcc tct gct aac cat gtt cat g(配列番号22)、及び3’primer Oligo nucleotide:ggg gaa tcc gaa ttc ttt gcc aaa atg atg aga cag cac(配列番号23)である。上記で増幅・単離したbeta−globin splice A/D遺伝子:Gene.8をEcoRI−XbaI制限酵素処理し、またEcoRI−NheI制限酵素処理したテトラサイクリン依存性転写活性化因子発現プラスミドベクター:Vector.4へ挿入して、Vector.22を作製した。
(18)テトラサイクリン依存性転写抑制因子(TetR−KRAB)の発現がPhCMVエンハンサー −アクチンプロモーターによって制御されるプラスミドベクターの作製
PCR法を用いたbeta−actinプロモーター領域(beta−actin pro.)遺伝子を増幅、単離した(これをGene.9とする)。PCRで使用した鋳型は、マウスcDNAライブラリーである。PCRで使用したプライマーは、5’primer Oligo nucleotide:ggg gga tcc tac gta tcg agg tga gcc cca cgt tc(配列番号24)、及び3’primer Oligo nucleotide:ggg gaa ttc tct aga gcc gcc ggt cac gcc aga ag(配列番号25)である。上記で増幅・単離したbeta−actin pro.遺伝子:Gene.9をSnaBI−XbaI制限酵素処理し、同様に制限酵素処理したpcDNA3プラスミドベクターへ挿入して、Vector.23を作製した。
CMV enhancerにbeta−actin pro.を連結した(CMV enhancer−beta−globin pro.)。即ち、pcDNA3プラスミドベクター:Vector.23、およびbeta−globin遺伝子イントロン2、エキソン3領域(beta−globin splice A/D)遺伝子断片:Gene.8をEcoRI−XbaI制限酵素処理し、Vector.23へbeta−globin splice A/Dを挿入して、Vector.24を作製した。
テトラサイクリン依存性転写抑制因子プラスミドベクター:Vector.8をNruI−KpnI制限酵素処理し、Vector.8内に存在するpcDNA3プラスミドベクターのCMV pro.を排除した(これをVector.25とする)。CMV enhancer−beta−globin pro.にbeta−globin splice A/Dを連結した(CMV enhancer− beta−globin pro.−beta−globin splice A/D)pcDNA3プラスミドベクター:Vector.24をEcoRI−SpeI制限酵素処理し、同様に制限酵素処理した上記Vector.25へCMV enhancer−beta−globin pro.−beta−globin splice A/Dを挿入した(これをVector.26とする)。
(19)テトラサイクリン系薬剤による遺伝子誘導発現制御を厳密に行うテトラサイクリンシステム完全長(一本化)プラスミドベクターの作製
テトラサイクリン依存性転写活性化因子(rTetR−VP16)の発現がPhCMVプロモーターによって制御されるプラスミドベクター:Vector.22、およびテトラサイクリン依存性転写抑制因子(TetR−KRAB)の発現がPhCMV enhancer−actinプロモーターによって制御されるプラスミドベクター:Vector.26をApaI−XhoI制限酵素処理しVector.22へVector.26を連結して、Vector.27を作製した。
上記プラスミドベクター:Vector.27のPmlI制限酵素サイトへ、平滑末端(EcoRV制限酵素処理された)のinsulatorを挿入して、Vector.28を作製した。上記プラスミドベクター:Vector.28をNheI−NruI制限酵素処理し、同様にして制限酵素処理されたテトラサイクリンシステム完全長(一本化)プラスミドベクター:Vector.21へ挿入して、Vector.29を作製した。Vector.29は、2段階での転写調節因子の競合(CMV enhancerへの転写因子の結合競合およびTREへのテトラサイクリン依存性転写調節因子の結合競合)によりテトラサイクリン系遺伝子誘導発現を厳密に制御することを可能とした本発明の導入遺伝子(Tetracycline system Transgene:Tet system−Rep Tg AD(+))である(構造を図8に示す)。Tet system−Rep Tg AD(+)の作製の概要を図2および図3に示す。Tet system−Rep Tg AD(+)の塩基配列を配列番号3に示す。
また、mev−1マウス作製には、このTetracycline system Transgeneへmev−1型cyt−1遺伝子を導入したもの(Tet system−mev−1 Tg AD(+))(構造を図9に示す。塩基配列を配列番号4に示す)を使用できる。Tet system− mev−1 Tg AD(+)の作製の概要を図4に示す。
実施例2:遺伝子導入用の発現ベクターの構築
(1)Oligo nucleotide合成法を用いた、loxP配列2本鎖DNA断片の合成
下記に部分例を示すloxP配列のOligo nucleotideを合成した。
5’Oligo nucleotide:gga taa ctt cgt ata gta tac att ata cga acg gta g(配列番号26)
3’Oligo nucleotide:gat cct acc gtt cgt ata atg tat act ata cga agt tat ccg c(配列番号27)
5’Oligo nucleotide:gga taa ctt cgt ata gta tac att ata gca atg gta g(配列番号28)
3’Oligo nucleotide:gat cct acc att gct ata atg tat act ata cga agt tat ccg c(配列番号29)
5’Oligo nucleotide:gga taa ctt cgt ata gga tac ttt ata cga acg gta g(配列番号30)
3’Oligo nucleotide:gat cct acc gtt cgt ata aag tat cct ata cga agt tat ccg c(配列番号31)
5’Oligo nucleotide:gga taa ctt cgt ata gga tac ttt ata gca atg gta g(配列番号32)
3’Oligo nucleotide:gat cct acc att gct ata aag tat cct ata cga agt tat ccg c(配列番号33)
5’Oligo nucleotide:gga taa ctt cgt ata gta tac att ata cga agt tat g(配列番号34)
3’Oligo nucleotide:gat cca taa ctt cgt ata atg tat act ata cga agt tat ccg c(配列番号35)
5’Oligo nucleotide:ggt acc gtt cgt ata gta tac att ata gca agt tat g(配列番号36)
3’Oligo nucleotide:gat cca taa ctt cgt ata atg tat act ata cga acg gta ccg c(配列番号37)
5’Oligo nucleotide:gga att att cgt ata gta tac att ata cga agt tat g(配列番号38)
3’Oligo nucleotide:gat cca taa ctt cgt ata atg tat act ata cga ata att ccg c(配列番号39)
5’Oligo nucleotide:gga att att cgt ata gga tac ttt ata cga agt tat g(配列番号40)
3’Oligo nucleotide:gat cca taa ctt cgt ata aag tat cct ata cga ata att ccg c(配列番号41)
上記5’及び3’のOligo nucleotideそれぞれの組み合わせをPoly Nucleotide Kinase(PNK)処理後、2本鎖DNA断片とし、loxP DNA配列断片を合成した(これをGene.1とする)。
(2)loxP配列2本鎖DNA断片と赤色蛍光蛋白質(DsRed)発現遺伝子の連結
上記で作製したloxP配列2本鎖DNA断片を、SacII−BamHI制限酵素処理したpDsRed1−N1プラスミドベクターへ挿入して、Vector.1を作製した。
(3)テトラサイクリン系遺伝子発現制御システム(TRE)を用いた目的遺伝子(loxP−DsRed)発現用プラスミドベクターの作製
loxP配列2本鎖DNA断片とDsRedが連結されたプラスミドベクター:Vector.1をSacII−NotI制限酵素処理し、 同様に制限酵素処理したpBluescriptII SK−プラスミドベクターへ挿入してVector.2を作製した。上記プラスミドベクター:Vector.2をSacII−XbaI制限酵素処理し、同様に制限酵素処理したpTREプラスミドベクターへ挿入してVector.3を作製した。
(4)組換えターゲット配列(loxP配列)を含有したテトラサイクリンシステム完全長(一本化)プラスミドベクターの作製
上記、pTRE−loxP−DsRedプラスミドベクター:Vector.3をXbaI−XhoI制限酵素処理し、同様に制限酵素処理したpcDNA3プラスミドベクターへ挿入してVector.4を作製した。上記、プラスミドベクター:Vector.4をApaI−EcoRV制限酵素処理し、同様に制限酵素処理したテトラサイクリンシステム完全長(一本化)プラスミドベクターへ:Vector.29へ挿入して、Vector.5を作製した。Vector.5が、本発明の最終目的であるCre−loxPシステムとテトラサイクリン系遺伝子誘導発現システムを併用するための導入遺伝子(Tetracycline system−loxP sequence Transgene)である。
組換えターゲット配列(loxP配列)を含有したテトラサイクリンシステム完全長(一本化)プラスミドベクターの作製の概要を図5に示す。作製したTet system−loxP Tg AD(+)の構造を図10に示し、その塩基配列を配列番号5に示す。
実施例3:遺伝子導入と発現アッセイ
NIH3T3細胞株を6wellプレートに(1×105〜cells/well)培養した。12時間の培養後、無血清培地へ培地交換を行い、遺伝子導入を行った。遺伝子導入はリポフェクトアミン試薬(Lipofectamine plus regent)(Invitrogen inc.)を用いて行った。DNA濃度は以下の通りである。
(1)(図11)
Activator(rTetR−VP16:Vector.5)…500ng/well
Repressor(TetR−KRAB:Vector.7)…500ng/well
pTRE−Luciferase…500ng/well
pCMV−B−gal…50ng/well
(2)(図7)
Tet system−Rep.Tg(−)…1500ng/well
pCMV−B−gal…50ng/well
(3)(図6)
Tet system−Rep.Tg(+)(Vector.21)…2000ng/well
pCMV−B−gal…50ng/well
(4)(図8)
Tet system−Rep.Tg AD(+)(Vector.29)…2000ng/well
pCMV−B−gal…50ng/well
遺伝子導入後、5時間培養し、10%FBS培地を加え、培地中の最終血清(FBS)濃度が5%になるようにした。遺伝子導入から24時間した後、5%FBS培地へ培地交換し、さらに48時間培養した。この際、テトラサイクリン系薬剤であるドキシサイクリン(Doxcyclin)添加培地には、Doxcyclinを最終濃度1μg/ml培地となるように添加した。
上記の通り遺伝子導入を行った6well plateに100〜150μlのlysis Buffer(組成は下記に示す)を加え、30分間反応後、細胞溶出液を回収し、ルシフェラーゼアッセイとβ−ガラクトシダーゼアッセイを下記の通り行った。
ルシフェラーゼアッセイでは、細胞溶出液20micro1を用い、100μlのLuciferase assay Buffer(組成は下記に示す)を加え、ルシフェラーゼによる発光強度をAB−2200 Luminescencer−PSN(ATTO Inc.)で測定した。β−ガラクトシダーゼアッセイでは、細胞溶出液50μlを用い、100μlのβ−Gal assay Buffer(組成は下記に示す)を加え比色定量法によるβ−ガラクトシダーゼ活性を420nm波長でSpectraMax 250(Molecular Devices)により測定した。遺伝子導入効率の補正として、β−ガラクトシダーゼ活性を測定しており、ルシフェラーゼ活性の数値をβ−ガラクトシダーゼ活性の数値で割った値が、実際の遺伝子発現産物量となる。測定結果を図12に示す。本発明の遺伝子導入用の発現ベクターを用いた場合、ドキシサイクリンの有無により目的遺伝子の発現を制御できることが分かる。また、本発明による遺伝子発現制御の様式を図13に示す。
試薬組成
また、上記3種類の発現系のために相互に異なるプロモーターが使用され、且つそれらの発現系がインスレーターにより相互に分離されているので、隣り合った発現系のエンハンサーの効力が相互に絶縁され、転写活性化因子と転写抑制因子の発現量を相互に独立に容易に制御することができる。更に、転写活性化因子の発現のためのプロモーターに比べて転写抑制因子の発現のために強力なプロモーターを使用することにより、転写活性化因子に比べて転写抑制因子を多く発現させて、リガンドであるテトラサイクリン系薬物による目的外来遺伝子の発現のレベルを、本来の野生型遺伝子の発現レベルにおいて容易に制御することができる。また、本発明の好ましい態様によれば、前記第一のプロモーターと前記第二のプロモーターには、それぞれ同一のエンハンサーを含めることができる。
また、本発明においては、上記した発現ベクターにおいて、目的の外来遺伝子を発現させるための制御領域の下流にloxP配列を挿入しておき(目的の外来遺伝子自体は挿入されていない)、この発現ベクターを動物のゲノム上にランダムに導入することができる。これにより、動物のゲノムの種々の部位に外来遺伝子系が挿入された種々のトランスジェニック動物がえられ、それらのトランスジェニック動物には、元来の遺伝子の発現が悪影響を受けるものや、導入した外来遺伝子の発現制御が容易でないものも含まれるが、元来の遺伝子の発現が影響を受けず、且つ導入した外来遺伝子の発現のオンとオフの制御を厳密に行うと同時にその発現量を容易にコントロールすることができるトランスジェニック動物を得ることができる。
そして、このようなトランスジェニック動物を一旦得ることができれば、目的とする外来遺伝子をloxP配列に連結した環状の遺伝子構成物を別途用意し、この目的外来遺伝子を、目的遺伝子の発現のための制御領域の下流に、loxP配列の組み換えを介して導入することができる。この場合、上記のトランスジェニック動物においては、外来遺伝子が、元来の遺伝子の発現が影響を受けない位置に導入されており、しかもloxPの組み換えによる目的外来遺伝子の導入は、例えば、個体の子宮、卵巣又は精巣レベルにおいて容易に行うことができるので、元来の遺伝子の発現に影響することなく、且つ導入した目的外来遺伝子の発現を容易に制御することができ、かつ広範な種類の目的外来遺伝子のいずれかを導入したトランスジェニック動物の品揃えを容易に行うことができる。上記の通り、本発明においては、Creリコンビナーゼを用いて目的外来遺伝子を含む環状DNAを個体に導入した場合、目的外来遺伝子は本発明の発現ベクターの配列中の目的遺伝子の発現のための制御領域の下流に、loxP配列の組み換えを介して挿入されるので、元来の染色体上の遺伝子には影響を及ぼすことがないという利点を有している。また、このように目的外来遺伝子を導入した動物個体に、Creリコンビナーゼのみを導入すると、導入した目的外来遺伝子を除去することも可能である。そして、このように目的外来遺伝子を除去した動物個体には再度、別の目的外来遺伝子を上記と同様に導入することが可能であり、遺伝子導入を繰り返し行うことができるという利点を有している。さらに、本発明においては、マイクロインジェクションを行うことなく目的の外来遺伝子を導入したトランスジェニック動物を作製することができるという利点がある。
上記の通り、Cre−loxPシステムを用いた環状DNA導入の利点としては以下のものが挙げられる。
(1)染色体上への環状DNAの導入効率は、直鎖状DNAの導入効率に比べはるかに低いことから、無作為な染色体上への導入を防ぐ効果が期待される。これにより、loxP配列を有する環状DNAの導入は、無作為な染色体上への導入を防ぎ、染色体上の所定の位置(loxP配列)への導入が期待できる。
(2)Tet system−loxP Tg ADトランスジェニックマウスへの目的遺伝子の導入は、テトラサイクリン系薬剤の投与によりその遺伝子発現量を抑制することが可能となる。即ち、loxP配列への導入が可能なことで、無作為導入による新たな遺伝子欠損を招く危険性を回避し、さらに導入した遺伝子の発現はテトラサイクリン系薬剤に依存的で、目的に応じた発現量を制御することが可能である。
Claims (15)
- (i)第一のプロモーターと、テトラサイクリン系薬剤をリガンドとするレセプターに正の転写調節因子を連結して成る転写活性化因子とを含む発現ユニット;(ii)第二のプロモーターと、テトラサイクリン系薬剤をリガンドとするレセプターに負の転写調節因子を連結して成る転写抑制因子とを含む発現ユニット;及び(iii)前記レセプターのための標的配列を含む転写調節領域を伴う第三のプロモーターを含む、目的遺伝子を発現させるための発現ユニットを含み、上記(i)、(ii)及び(iii)の発現ユニットが相互にインスレーターにより隔離されている、発現ベクター。
- 前記の第一のプロモーター、第二のプロモーター及び第三のプロモーターが相互に異なるプロモーターである、請求項1に記載の発現ベクター。
- 前記第一のプロモーターが組織特異的プロモーターであり、前記第二のプロモーターが組織非特異的プロモーターである、請求項1又は2に記載の発現ベクター。
- 前記第一のプロモーターと前記第二のプロモーターがそれぞれ同一のエンハンサーを含んでいる、請求項1から3の何れかに記載の発現ベクター。
- 前記第一のプロモーターがCMVエンハンサーとCMVプロモーターとを含んでなるプロモーターであり、前記第二のプロモーターがCMVエンハンサーとアクチンプロモーターとを含んでなるプロモーターである、請求項1から4の何れかに記載の発現ベクター。
- 前記正の転写調節因子が、VP16(単純ヘルペスウィルス転写活性化因子)である、請求項1から5の何れかに記載の発現ベクター。
- 前記負の転写調節因子が、n1sKRAB(Kruppel associated box)である、請求項1から6の何れかに記載の発現ベクター。
- 前記インスレーターが、ニワトリβ−グロブリンインスレーターである、請求項1から7の何れかに記載の発現ベクター。
- 前記第三のプロモーターの下流にloxp配列が挿入されている、請求項1から8の何れかに記載の発現ベクター。
- トランスジェニック細胞又はトランスジェニック動物を作製するための、請求項1から9の何れかに記載の発現ベクター。
- 請求項1から10の何れかに記載の発現ベクターを有するトランスジェニック細胞。
- 請求項1から10の何れかに記載の発現ベクターがゲノムに挿入されている、目的遺伝子を導入したトランスジェニック非ヒト哺乳動物を作製するためのトランスジェニック非ヒト哺乳動物。
- マウスである、請求項12に記載の非ヒト哺乳動物。
- 請求項12又は13に記載の動物の生殖細胞に、loxP配列に連結された目的遺伝子を含む環状DNAを投与して、前記第三のプロモーターの下流に設けられているloxP配列に前記目的遺伝子を繋ぎこみ、当該生殖細胞から動物を再生することを特徴とする、目的遺伝子を導入したトランスジェニック非ヒト哺乳動物の作製方法。
- 請求項14に記載の方法により作製される、トランスジェニック非ヒト哺乳動物又はその一部。
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