JPWO2010113647A1 - ボルナ病ウイルスを利用するベクター及びその利用 - Google Patents
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Abstract
Description
項1. (a)ボルナ病ウイルスゲノムにおける少なくともN遺伝子、X遺伝子、P遺伝子及びL遺伝子を、ボルナ病ウイルスゲノムにおける順序と同じ順序で有し、前記P遺伝子の翻訳領域の下流に連結する非翻訳領域内に外来性遺伝子が挿入された配列を有する組換えウイルスRNAのcDNA、(b)リボザイムをコードするDNA及び(c)プロモーター配列を含み、該(a)の上流及び下流に(b)が配置され、かつ(a)及び(b)が(c)の下流に配置されていることを特徴とするウイルスベクター。
項2. (a)組換えウイルスRNAのcDNAが、ボルナ病ウイルスゲノムにおいてG遺伝子が破壊された配列を有し、かつP遺伝子の翻訳領域の下流に連結する非翻訳領域内に外来性遺伝子が挿入された配列を有する組換えウイルスRNAのcDNAである項1に記載のウイルスベクター。
項3. (a)組換えウイルスRNAのcDNAが、ボルナ病ウイルスゲノムにおいてG遺伝子及びM遺伝子が破壊された配列を有し、かつP遺伝子の翻訳領域の下流に連結する非翻訳領域内に外来性遺伝子が挿入された配列を有する組換えウイルスRNAのcDNAである項1又は2に記載のウイルスベクター。
項4. (a)組換えウイルスRNAのcDNAが、ボルナ病ウイルスゲノムをコードするcDNAのP遺伝子の翻訳領域とM遺伝子の翻訳領域との間の非翻訳領域に外来性遺伝子を挿入した組換えウイルスのcDNAである項1に記載のウイルスベクター
項5. (c)プロモーター配列が、RNAポリメラーゼII系のプロモーター配列であることを特徴とする項1〜4のいずれかに記載のウイルスベクター。
項6. (a)組換えウイルスRNAのcDNAの上流に(b1)ハンマーヘッドリボザイムをコードするcDNAが配置され、かつ、該(a)の下流に(b2)δ型肝炎ウイルスリボザイムをコードするcDNA配列が配置されていることを特徴とする項1〜5のいずれかに記載のウイルスベクター。
項8. 項1〜6のいずれかに記載のウイルスベクターと共に、ヘルパープラスミドとしてボルナ病ウイルスのN遺伝子、P遺伝子及びL遺伝子を発現するプラスミド又はプラスミド群をin vitroの細胞に導入する工程、及び該ウイルスベクター及びヘルパープラスミドを導入した細胞を培養して組換えウイルスを産生させる工程を含むことを特徴とする組換えウイルスの作製方法。
項9. ヘルパープラスミドとして、さらに、ウイルスの外殻遺伝子を発現するプラスミドをin vitroの細胞に導入する項8に記載の組換えウイルスの作製方法。
項10. ヘルパープラスミドとして、さらに、ボルナ病ウイルスのM遺伝子を発現するプラスミドをin vitroの細胞に導入する項8又は9に記載の組換えウイルスの作製方法。
項12. 項7に記載の組換えウイルス、又は項8〜10のいずれかに記載の方法により作製された組換えウイルスを含有することを特徴とする外来性遺伝子導入剤。
項13. 項7に記載の組換えウイルス、又は項8〜10のいずれかに記載の方法により作製された組換えウイルスを含有することを特徴とする脳神経系細胞への外来性遺伝子導入剤。
項14. 項1〜6のいずれかに記載のウイルスベクターを含有することを特徴とする外来性遺伝子導入用キット。
項7に記載の組換えウイルス、又は項8〜10のいずれかに記載の方法により作製された組換えウイルスを動物に投与する脳神経系細胞への外来性遺伝子の導入方法、
項7に記載の組換えウイルス、又は項8〜10のいずれかに記載の方法により作製された組換えウイルスの、外来性遺伝子導入剤製造のための使用。
項7に記載の組換えウイルス、又は項8〜10のいずれかに記載の方法により作製された組換えウイルスの、脳神経系細胞への外来性遺伝子導入剤製造のための使用。
in vitroの細胞又は動物に外来性遺伝子を導入するための、項7に記載の組換えウイルス、又は項8〜10のいずれかに記載の方法により作製された組換えウイルス。
脳神経系細胞に外来性遺伝子を導入するための、項7に記載の組換えウイルス、又は項8〜10のいずれかに記載の方法により作製された組換えウイルス。
1.ウイルスベクター
本発明のウイルスベクターは、(a)ボルナ病ウイルスゲノムにおける少なくともN遺伝子、X遺伝子、P遺伝子及びL遺伝子を、ボルナ病ウイルスゲノムにおける順序と同じ順序で有し、前記P遺伝子の翻訳領域の下流に連結する非翻訳領域内に外来性遺伝子が挿入された配列を有する組換えウイルスRNAのcDNA、(b)リボザイムをコードするDNA及び(c)プロモーター配列を含み、該(a)の上流及び下流に(b)が配置され、かつ(a)及び(b)が(c)の下流に配置されているものである。
以下、上記(a)の組換えウイルスRNAのcDNAを、単に「(a)組換えBDVゲノムのcDNA」ともいう。本発明のウイルスベクターは、本発明の効果を奏する限り、上記(a)、(b)及び(c)以外の配列を含んでもよい。
本発明における(a)組換えBDVゲノムのcDNAは、BDVゲノムにおける少なくともN遺伝子、X遺伝子、P遺伝子及びL遺伝子を、ボルナ病ウイルスゲノムにおける順序と同じ順序で有する組換えBDV RNAのcDNAであり、該組換えBDV RNAは、前記P遺伝子の翻訳領域の下流に連結する非翻訳領域内に外来性遺伝子が挿入された配列を有する。
このような(a)組換えBDVゲノムのcDNAとして、BDVゲノム又はBDVゲノムにおいてG遺伝子及びM遺伝子のいずれか又は両方が破壊された配列において、P遺伝子の翻訳領域の下流に連結する非翻訳領域内に外来性遺伝子が挿入された配列をコードするcDNA等が好適に用いられる。
中でも、本発明における(a)組換えBDVゲノムのcDNAとして、BDVゲノムにおいてG遺伝子及びM遺伝子のいずれか又は両方が破壊された配列を有し、P遺伝子の翻訳領域の下流に連結する非翻訳領域内に外来性遺伝子が挿入された配列を有するRNAのcDNAが好適である。
遺伝子を破壊するとは、通常、該遺伝子が蛋白質(例えばG遺伝子であればG蛋白質)をコードすることができる形態で存在しないことを意味する。遺伝子の破壊は、その遺伝子全体を削除することの他、該遺伝子の一部の削除、該遺伝子に他の配列を挿入する、該遺伝子中のアミノ酸を他のアミノ酸で置換する等により行うことができる。
He80;GenBank Accession# L27077, Cubitt,B., Oldstone,C. and de la Torre,J.C. Sequence and genome organization of Borna disease virus. J. Virol. 68 (3), 1382-1396 (1994).
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リボザイムとしては、(a)組換えウイルスのcDNAから転写された任意の外来性遺伝子を切断することができる配列のものであればよい。(b)としては、例えば、ハンマーヘッドリボザイム(HamRz)、δ型肝炎ウイルスリボザイム(HDVRz)、ヘアピンリボザイム、人工リボザイム等のリボザイムをコードするcDNA等のDNAが挙げられる。また、リボザイム活性を有する限り、上記リボザイムの改変型リボザイムをコードするcDNA等のDNAも使用することができる。改変型リボザイムとしては、共通配列を有し、1〜数個(数個とは、例えば、10個、好ましくは5個、より好ましくは3個、さらに好ましくは2個である)の塩基が置換、欠損又は付加された塩基配列からなり、かつリボザイムとして機能するポリヌクレオチド等が挙げられる。中でも、本発明におけるリボザイムとしては、ハンマーヘッドリボザイム(HamRz)、δ型肝炎ウイルスリボザイム(HDVRz)が好ましい。また、(a)組換えBDVゲノムのcDNAの上流、すなわち3’末端側に(b1)HamRzをコードするDNA(好ましくはcDNA)が配置され、かつ、該(a)の下流、すなわち5’末端側に(b2)HDVRzをコードするDNA(好ましくはcDNA)配列が配置されていることが特に好ましい。これにより、細胞における外来性遺伝子の発現効率が向上する。
HDVRzの塩基配列は、Ferre-D'Amare,A.R., Zhou,K. and Doudna,J.A. Crystal structure of a hepatitis delta virus ribozyme. Nature 395 (6702), 567-574 (1998)
等に記載されている。本発明においては、これらの文献に記載されているHamRzの塩基配列をコードするcDNAを用いることができる。本発明における特に好ましいHamRz及びHDVRzの塩基配列を、以下に示す。
HamRz:
5’-UUGUAGCCGUCUGAUGAGUCCGUGAGGACGAAACUAUAGGAAAGGAAUUCCUAUAGUCAGCGCUACAACAAA-3’(配列番号2)
HDVRz:
5’-GGCCGGCAUGGUCCCAGCCUCCUCGCUGGCGCCGGCUGGGCAACACCAUUGCACUCCGGUGGCGAAUGGGAC-3’
(配列番号3)
本発明における(c)プロモーター配列としては、RNAポリメラーゼII系のプロモーター配列、RNAポリメラーゼI系プロモーター配列、T7ポリメラーゼ系プロモーター配列が挙げられるが、中でもRNAポリメラーゼII系のプロモーター配列が好ましい。RNAポリメラーゼII系のプロモーターとしては、CMVプロモーター、CAGGSプロモーターが挙げられる。中でも、CAGGSプロモーターが特に好ましい。このようなプロモーター配列は、例えば、J.A. Sawicki, R.J. Morris, B. Monks, K. Sakai, J. Miyazaki, A composite CMV-IE enhancer/b-actin promoter is ubiquitously expressed in mouse cutaneous epithelium, Exp. Cell Res. 244 (1998) 367-369に記載されている。
本発明のウイルスベクターは、SV40ウイルス複製開始点/プロモーター領域配列の1部又は全部の配列を含むことができる。また、ウイルスベクターがSV40ウイルス複製開始点/プロモーター領域配列の1部又は全部の配列を含む場合には、該配列は(a)及び(b)の下流に配置されていることが好ましい。SV40ウイルスDNAの複製開始点/プロモーター領域配列の一部としては、SV40複製開始点/プロモーター領域内の5’側の113塩基からなる断片が好適である。
SV40ウイルス複製開始点/プロモーター領域配列(配列番号4)は、例えば、D.A. Dean, B.S. Dean, S. Muller, L.C. Smith, Sequence requirements for plasmid nuclear import, Exp. Cell. Res. 253 (1999) 713-722等に記載されている。
本発明のウイルスベクターの作製方法としては特に限定されず、自体公知の遺伝子工学的手法を用いればよい。例えば、Yanai et al., Microbes and Infection 8 (2006), 1522-1529の“Materials and methods”の2.2 Plasmid constructionに記載されている方法において、CAT遺伝子をBDVのゲノム配列に置き換え、さらにP遺伝子の下流に連結する非翻訳領域(P遺伝子とM遺伝子との間の非翻訳領域)内に目的とする外来性遺伝子を挿入することによって、本発明の自己複製型(持続感染型)のウイルスベクターを作製することができる。上記方法により作製されるウイルスベクターは、(a)組換えウイルスRNAのcDNAとして、BDVゲノムをコードするcDNAのP遺伝子の翻訳領域とM遺伝子の翻訳領域との間の非翻訳領域に外来性遺伝子を挿入した組換えウイルスのcDNA(例えば、図3に模式的に示される構造を有する組換えウイルスのcDNA)を有するものである。
上記ウイルスベクターにコードされるRNAを含む組換えウイルスも、本発明の1つである。好ましくは、ウイルスベクターにコードされるRNA、並びにBDVのN蛋白質、BDVのP蛋白質及びBDVのL蛋白質を含む組換えウイルスである。本発明の組換えウイルスは、上記組換えBDVゲノムを含むことにより、細胞に感染後、持続的に外来性遺伝子を発現することができる持続感染型の組換えウイルスである。組換えウイルスは、所望によりBDVのG蛋白質又は他のウイルスの外殻蛋白質を有していてもよく、さらに、BDVのM蛋白質を有していてもよい。本発明における外殻遺伝子は、ウイルスの外殻蛋白質をコードする遺伝子である。BDVでは、外殻蛋白質をコードする遺伝子は、G遺伝子である。
(1)BDVのN遺伝子を発現するプラスミド、BDVのP遺伝子を発現するプラスミド及びBDVのL遺伝子を発現するプラスミド
(2)BDVのN遺伝子及びP遺伝子を発現するプラスミド、並びにBDVのL遺伝子を発現するプラスミド
(3)BDVのN遺伝子及びL遺伝子を発現するプラスミド、並びにBDVのP遺伝子を発現するプラスミド
(4)BDVのN遺伝子、L遺伝子及びP遺伝子を発現するプラスミド
BDV以外のウイルスの細胞外配列及び細胞膜貫通配列をコードする外殻遺伝子をヘルパープラスミドに用いると、遺伝子が由来するウイルスの種類により、産生されるウイルスの細胞指向性を変化させることができる。例えば、上皮系、呼吸器系細胞等に組換えウイルスを感染させる場合には、上皮系、呼吸器系細胞等への指向性が高いウイルス(例えば麻疹ウイルス、センダイウイルス、水疱性口内炎ウイルス等)の外殻蛋白質の細胞外配列及び細胞膜貫通配列をコードし、かつBDVのG蛋白質の細胞内配列をコードする、外殻遺伝子を発現するヘルパープラスミドを用いることが好ましい。
例えば、組換えウイルスであることは、感染した細胞内での外来性遺伝子(例えばGFPなど)の発現を定量解析することで確認できる。産生されたウイルスが持続性感染型であることは、感染した細胞内での外来性遺伝子(例えばGFPなど)の発現を定量解析すると共に、その培養上清中に次の世代の組換えウイルスの粒子が産生されることを調べることにより確認される。培養上清中に次の世代の組換えウイルスの粒子が産生されることは、例えば、その上清を遠心分離などにより回収し、これをさらに他の細胞へ感染させ、該細胞において組換えウイルスに由来する外来性遺伝子が発現することを調べることで確認できる。
生体細胞(動物個体中の細胞)に組換えウイルスを感染させる場合には、この組換えウイルスを含む上清を、超遠心機を用いて濃度勾配による超遠心を行なうことによりウイルス粒子へと高度の精製を行うことが好ましい。精製を行ったウイルス粒子を、例えばリン酸緩衝生理食塩水に浮遊させ、希釈を行った後に適量を動物へ感染させる。
上記組換えウイルスを細胞に感染させることにより、該ウイルスに組み込まれた外来性遺伝子を細胞や生体に導入することができる。このような、上記組換えウイルス、又は上記方法により作製された組換えウイルスをin vitroの細胞又は動物に感染させる工程を含む外来性遺伝子の導入方法も本発明の1つである。
組換えウイルスの接種量としては、上記濃度の組換えウイルスを含む希釈液を、鼻腔内接種では1回につき通常約5μL〜1mL、脳内接種では1回につき通常約1〜50μL接種する。組換えウイルスの動物への接種量は、動物の体重等に応じて適宜選択すればよく、例えば、上記濃度の組換えウイルスを含む希釈液をマウス又はラットに鼻腔内接種する場合には、1回につき通常約5〜200μL、好ましくは約10〜100μL接種する。
組換えウイルスの接種量としては、接種部位等により適宜選択すればよく、特に限定されない。例えば、通常、組換えウイルスを含む希釈液のウイルス力価を約10-1〜109FFUとして、この組換えウイルスを含む希釈液を、マウスであれば1回につき通常約5〜500μL、好ましくは約20〜200μL接種する。
(1)上記ウイルスベクター、又は、(2)上記組換えウイルス、又は上記方法により作製された組換えウイルスを含有する外来性遺伝子導入剤も、本発明の1つである。好ましい態様としては、上記組換えウイルス、又は上記方法により作製された組換えウイルスを含有する外来性遺伝子導入剤である。このような外来性遺伝子導入剤は、上述した外来性遺伝子の導入方法において、組換えウイルスをin vitroの細胞又は生体細胞(動物)に感染させる際に好適に用いることができるものである。本発明は、動物の神経系細胞等に外来性遺伝子を導入するのに好適に用いることができる。中でも、脳神経系細胞に外来性遺伝子を導入するのにより好適に用いられる。
本発明のウイルスベクター、組換えウイルス及び外来性遺伝子の導入方法、並びに外来性遺伝子導入剤は、宿主染色体に影響を及ぼさない遺伝子導入技術として種々の分野に応用することができるものである。
例えば、本発明のウイルスベクター及び組換えウイルスは、ヒトを含む動物の脳神経系疾患治療のための遺伝子デリバリーベクターとして使用することができる。また、慢性肝疾患、腫瘍、感染症等に対するワクチン等にも好適に使用することができる。
脳神経系疾患としては、例えば、アルツハイマー病、パーキンソン病、多発性硬化症、統合失調症、自閉症、その他の機能性精神疾患等が挙げられる。本発明の組換えウイルスは、このような疾患の治療又は予防に有用である。例えば、本発明のウイルスベクターにおける外来性遺伝子として、脳神経系疾患の原因となる蛋白質を分解する酵素の遺伝子、該蛋白質の発現を抑制する機能を有する核酸配列等を使用すると、該ウイルスベクターから産生される組換えウイルスを脳神経細胞に感染させることにより、該原因蛋白質を分解又は該原因蛋白質の発現を抑制して該疾患を予防又は治療することができる。また、脳内物質(例えば、セロトニン、ドーパミン、ソマトスタチン、ネプリライシン等)の分泌低下により発症する疾患においては、該脳内物質をコードする遺伝子をウイルスベクターに挿入し、該ウイルスベクターから産生される組換えウイルスを脳神経細胞に感染させることにより、該脳内物質が産生されるため、該疾患を予防又は治療することができる。
なお、「治療」とは、病態を完全に治癒させることの他、完全に治癒しなくても症状の進展及び/又は悪化を抑制し、病態の進行をとどめること、又は病態の一部若しくは全部を改善して治癒の方向へ導くことを、「予防」とは病態の発症を防ぐこと、抑制すること又は遅延させることを、それぞれ意味するものとする。
本発明のキットは、ウイルスベクター以外に、ヘルパープラスミド、外来性遺伝子を導入する細胞、緩衝液、培地等を適宜含んでもよい。ウイルスベクターの好ましい態様は、上述した通りである。外来性遺伝子を導入する細胞は、脳神経系細胞等の神経系細胞等が好ましい。本発明のキットは、これまで技術的に困難であった脳神経系細胞等への外来性遺伝子の導入に好適に用いることができるものである。
1.プラスミドpCAG−Fctの作製
Yanai et al., Microbes and Infection 8 (2006), 1522-1529に記載されているプラスミドpCAG−HR−SV3を基に、その中に挿入されているクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)遺伝子の領域をボルナ病ウイルスのHe/80株のゲノムの配列(配列番号1)に置き換えたプラスミドを以下のようにして作製した。
P遺伝子とM遺伝子の間の非翻訳領域に外来遺伝子挿入カセットを挿入し、プラスミドpCAG−Fct−P/Mを作製した。
A)実施例1で作製したpCAG−Fct(ボルナウイルスのHe80株のcDNA(配列番号1)がクローニングされているプラスミド)を鋳型に、EcoT22IからBst1107Iサイトまでの領域をプライマー1及び4、並びにプライマー2及び3を用いてそれぞれPCRで増幅した。その後、両方のPCR産物を0.5μLずつ混合し、プライマー1及び2にて再度増幅し、P−M遺伝子間にBstBIサイト及びPacIサイトを有する外来遺伝子挿入カセットを作製した。
B)A)のPCR産物をEcoT22I及びBst1107Iを用いてpCAG−Fctへと組込み、pCAG−Fct−P/Mを完成させた。
C)BstBIとPacIを用いてGFPを挿入し、プラスミドpCAG−Fct−P/M−GFPを完成させた。
(プライマー)
プライマー1:5-GGAATGCATTGACCCAACCGGTAGACCAGC-3(配列番号5)
プライマー2:5-AACATGTATTTCCTAATCGGGTCCTTGTATACGG-3(配列番号6)
プライマー3:5-ttcgaaGGTTGGttaattaaccataaaaaaatcgaatcacc-3(配列番号7)
プライマー4:5-ttaattaaCCAACCttcgaaGGTGATTCGATTTTTTTATGG-3(配列番号8)
ヘルパープラスミド、すなわちBDVのN遺伝子発現プラスミド(pcN)、BDVのP遺伝子発現プラスミド(pCXN2−P)及びBDVのL遺伝子発現プラスミド(pcL)を以下の手順で作製した。
pcNは、pHA−p40Nプラスミド(Kobayashi T, Watanabe M, Kamitani W, Zhang G, Tomonaga K and Ikuta K. Borna disease virus nucleoprotein requires both nuclear localization and export activities for viral nucleocytoplasmic shuttling. J. Virol. 75:3404-3412. (2001)からN遺伝子領域をPCRで増幅し、pBS−CAG(上述)へと挿入することで作製した。
プラスミドpCXN2−Pは、pcD−P(Zhang G, Kobayashi T, Kamitani W, Komoto S, Yamashita M, Baba S, Yanai H, Ikuta K and Tomonaga K. Borna disease virus phosphoprotein represses p53-mediated transcriptional activity by interference with HMGB1. J. Virol. 77:12243-12251. (2003))からゲル抽出した断片をpCXN2(Niwa H, Yamamura K, Miyazaki J 1991 Efficient selection for high-expression transfectants with a novel eukaryotic vector. Gene 108:193-199)のEcoRI及びXhoIサイトに挿入することによって作製した。
pcLについては、Perez et al., J. Gen. Virol. 84 (2003) 3099-3104に記載されている方法で作製した。組換えプラスミドのヌクレオチド配列は、DNAシークエンスによって確認した。
U. Schneider et al., Journal of Virology (2007) p.7293-7296に記載の方法に従って、BDVゲノムの5’末端側の非翻訳領域にGFP遺伝子を挿入した組換えウイルスベクターを作製した。この組換えウイルスベクター(rBDV−5’GFP)の構造を、図4に模式的に示す。
P−M遺伝子間プラスミドを用いたBDVベクターの作製と性状比較
pCAG−Fct−P/M−GFP及びヘルパープラスミド(N遺伝子発現プラスミド、P遺伝子発現プラスミド及びL遺伝子発現プラスミド;それぞれpcN、pCXN2−P及びpcL)を、FuGENE 6 transfection reagent (Roche Molecular Diagnostics(登録商標)、Pleasanton、CA)又Lipofectamine(登録商標)2000、Invitrogen)を用いて293T細胞に導入した。導入に使用したウイルスベクター等の量としては、104〜106の細胞(293T細胞)に対して、pCAG−Fct-P/M-GFPを1〜4μg使用し、pcN(0.125〜0.5μg)、pCXN2−P(0.0125〜0.05μg)、pcL(0.125〜0.5μg)の割合でヘルパープラスミドを加えた。
抗BDV N抗体及び抗BDV M抗体を、Watanabe M, Zhong Q, Kobayashi T, Kamitani W, Tomonaga K, Ikuta K. Molecular ratio between Borna disease viral-p40 and -p24 proteins in infected cells determined by quantitative antigen capture ELISA. Microbiol Immunol. 2000. 44:765-72、Chase G, Mayer D, Hildebrand A, Frank R, Hayashi Y, Tomonaga K, Schwemmle M. Borna disease virus matrix protein is an integral component of the viral ribonucleoprotein complex that does not interfere with polymerase activity. J Virol. 2007. 81:743-749に記載の方法に従って作製した。
野生型BDV並びに各組換えウイルスをそれぞれ感染させたVero細胞を、感染後の一定の日数培養した後回収し、ガラスプレートに固定した後、これと、抗BDV N抗体(リン酸緩衝液で、抗BDV N抗体濃度0.2〜5μg/mLに希釈したもの)又は抗BDV M抗体(リン酸緩衝液で、抗BDV M抗体濃度0.2〜5μg/mLに希釈したもの)を37℃で1時間程度反応させた。洗浄後、2次抗体として蛍光標識された抗IgG抗体(モリキュラープローブ社製、リン酸緩衝液で、抗体濃度0.01〜0.1μg/mLに希釈したもの)と同様に反応させた後に、細胞の蛍光(抗N抗体又はM抗体:赤、GFP:緑)を蛍光顕微鏡で観察した。
ノーザンブロット法及びウェスタンブロット法は、Watanabe Y, Ibrahim MS, Hagiwara K, Okamoto M, Kamitani W, Yanai H, Ohtaki N, Hayashi Y, Taniyama H, Ikuta K, Tomonaga K. Characterization of a Borna disease virus field isolate which shows efficient viral propagation and transmissibility. Microbes Infect. 2007. 9:417-427.に記載の方法に従って行った。
図6(a)は、感染後19日後のVero細胞におけるBDVのN遺伝子(上の図)及びGFP遺伝子(中の図)の発現量をノーザンブロットによって調べた結果を示す図である。図6(a)より、ウイルス蛋白質(N蛋白質)の遺伝子は、いずれのBDVを感染させた細胞においても同程度に発現していることが分かる。一方、組換えウイルスp/mGFPを感染させた細胞における、感染したウイルスに対する外来性遺伝子(GFP遺伝子)の発現率は、GFP遺伝子/N遺伝子=0.78であり、組換えウイルス5’GFPを感染させた細胞においては、GFP遺伝子/N遺伝子=0.45であった。感染したウイルスに対するGFP遺伝子の発現率は、組換えウイルスp/mGFPにおいて組換えウイルス5’GFPと比較して約2倍も多いことが分かる。図6(a)の下図は、解析に使用したRNA量を定量するために、サンプル中に含まれるリボゾームRNAを電気泳動後、可視化したものである。
図7a〜fより、いずれのBDVウイルスを感染させた細胞でもN蛋白質は同程度発現していることから、ウイルスの複製能力は同程度であることがわかる。しかし、GFPの蛍光強度は、組換えウイルス5’GFPよりも組換えウイルスp/mGFPを感染させた細胞で顕著に大きいことから、組換えウイルスp/mGFPは、外来性遺伝子(GFP)の発現効率が組換えウイルス5’GFPより顕著に高いことが分かる。
図8a〜fより、いずれのBDVウイルスを感染させた細胞でもM蛋白質は同程度発現していることから、ウイルスの複製能力は同程度であることがわかる。しかし、GFPの蛍光強度は、組換えウイルス5’GFPよりも組換えウイルスp/mGFPを感染させた細胞で顕著に大きいことから、組換えウイルスp/mGFPは、外来性遺伝子の発現効率が組換えウイルス5’GFPより顕著に高いことが分かる。
実施例2で作製した組換えウイルスp/mGFP及び参考例1で作製した組換えウイルス5’GFPをそれぞれ、ラットの脳へ感染させた。
精製された各組換えウイルスを、PBS又は培養メディウムで103FFUに希釈後、生後24時間以内の新生仔ラットの頭蓋内に、左側頭部より10〜20μL接種した(図9)。接種後、7、14及び21日後に採材を行って、図10に示すように脳を各領域に分割し、各領域についてDNAを抽出し(キアゲン社のDNA抽出キットを用いた)、個別に組換えウイルスの感染をPCRとGFPの発現によりチェックした。PCRは、BDVに特異的なプライマーを用いた。これらのプライマーの配列を以下に示す。
BDV特異的なFowardプライマーの配列;
5- GGAATGCATTGACCCAACCGGTAGACCAGC -3 (配列番号9)
BDV特異的なReverseプライマー配列;
5- AACATGTATTTCCTAATCGGGTCCTTGTATACGG -3 (配列番号10)
実施例1において、GFP遺伝子の代わりにDsRed遺伝子(クローンテック社製)を用いて、P遺伝子とM遺伝子との間の非翻訳領域にDsRed遺伝子を挿入した組換えベクター(rBDV−p/mDsRedベクター)を作製し、実施例2と同様にして組換えウイルスを作製した。比較として、参考例1においてGFP遺伝子の代わりにDsRed遺伝子を用いて、BDVゲノムの5’末端にDsRed遺伝子を挿入した組換えベクター(rBDV−5’DsRedベクター)を作製し、実施例2と同様にして組換えウイルスを作製した。培養細胞に各組換えウイルスをそれぞれ感染させた後、10日目における細胞への組換えウイルスの感染及びDsRed遺伝子の発現を、実施例2と同様のN蛋白質に対する抗体(抗BDV N抗体)及び蛍光標識抗体(モリキュラープローブ社製)を使用する間接免疫蛍光抗体法により調べたところ、rBDV−p/mDsRedベクターから産生された組換えウイルスを感染させた細胞においては、図14に示すようにN蛋白質の発現(図14(a))及びDsRedの発現(図14(b))が観察された(N蛋白質は二次抗体によって緑色の蛍光及びDsRedは赤色の蛍光によって検出された)。一方、rBDV−5’DsRedベクターは、感染細胞において組換えウイルスを産生することができなかった。
実施例1において、GFP遺伝子の代わりにホタル由来のルシフェラーゼ遺伝子(1.6kb)(クローンテック社製)を用いて、P遺伝子とM遺伝子との間の非翻訳領域にルシフェラーゼ遺伝子を挿入した組換えベクター(rBDV−p/mLuciベクター)を作製し、実施例2と同様にして組換えウイルスを作製した。比較として、参考例1においてGFP遺伝子の代わりにルシフェラーゼ遺伝子を用いて、BDVゲノムの5’末端にルシフェラーゼ遺伝子を挿入した組換えベクター(rBDV−5’Luciベクター)を作製した。培養細胞に各組換えウイルスをそれぞれ感染させた後、10日目における細胞への組換えウイルスの感染及びルシフェラーゼ遺伝子の発現を、実施例2と同様のN蛋白質に対する抗体(抗BDV N抗体)を用いる間接免疫蛍光抗体法により調べたところ、rBDV−p/mLuciベクターから産生された組換えウイルスを感染させた細胞においては、図15aに示すようにN蛋白質が観察されたが、rBDV−5’Luciベクターは、感染細胞において組換えウイルスを産生することができなかった。また、組換えウイルスrBDV−p/mLuci感染Vero細胞(図15b中、rBDV・p/mLuci)におけるルシフェラーゼの活性をルシフェラーゼアッセイキット(Promega社)を用いて、添付の説明書に従って測定したところ、非感染細胞に比べ有為に高いルシフェラーゼ活性を示した(図15b)。このことから、組換えウイルスrBDV−p/mLuciから産生されるルシフェラーゼが機能していることが確認された。
実施例3と同様にして、実施例1で作製したP−M遺伝子間にGFPが挿入されたプラスミド(プラスミドpCAG-Fct-P/M-GFP、以下、「p/mGFP」という)から産生された組換えウイルスp/mGFPを新生仔マウスの頭蓋内に接種した。組換えウイルス接種2ヶ月後及び8ヶ月後に、マウスの大脳皮質及び小脳から採材を行ない(それぞれn=2)、実施例3と同様にして細胞へのウイルスの感染を、(1)N蛋白質抗体(抗BDV N抗体)及び蛍光標識抗体(モリキュラープローブ社製)を使用する間接免疫蛍光抗体法、並びに(2)GFPの蛍光により調べた。その結果、BDVウイルスは、接種から2ヶ月〜8カ月間、感染細胞(マウスの大脳皮質及び小脳)で持続発現することが分かった。
G欠損ウイルスの回収
(1)プラスミドの構築
A) p/mGFP deltaG L linear (p/mGFP ΔG LL)の作製
実施例1で作製したp/mGFPを元に、ウイルス膜糖蛋白質であるG遺伝子をPCRを用いた点変異導入により欠損させた。具体的な方法として、G遺伝子に存在する2つのメチオニンをコードする配列(ゲノム番号(すなわち配列番号1の塩基)2236-2238、及び2248-2250)をスレオニン(ATG→ACG)へと置換した。図19に、G遺伝子欠損型ウイルスをコードするプラスミドであるp/mGFP ΔGの作製手順の概略を示す。先ずp/mGFPを鋳型に表1に示す配列のプライマーA1及びB1、並びにプライマーC1及びD1を用いてPCR(98℃ 10秒、55℃ 5秒、72℃ 0.5又は1分を25サイクル)を行った(図19(a))。
G欠損ウイルスを回収するために、ヘルパープラスミドとしてBDVのG蛋白質を哺乳類細胞で発現させるプラスミドを作製した。この手順の概略を、図21に示す。具体的な方法として、p/mGFPを鋳型にPCRでG遺伝子領域を増幅し、ニワトリベータアクチンプロモーターの下流に挿入した(上述した他のN、P及びL遺伝子のヘルパープラスミドと同様の方法)。先ず、表1に示すプライマーG1及びH1、並びにプライマーI1及びJ1を用いてp/mGFPを鋳型にPCR(98℃ 10秒、55℃ 5秒、72℃ 0.5又は1.0分を25サイクル)を行った(図21(a))。次に双方の増幅産物(1stPCR産物)を鋳型にプライマーG1及びJ1を用いてPCR(98℃ 10秒、55℃ 5秒、72℃ 1.5分を25サイクル)を行った(図21(b))。増幅産物(2ndPCR産物)はG遺伝子をコードしているが、BDVが本来有するスプライシングサイト(SD = 2409-2415、SA = 2437-2442)に、PCRの際に変異を導入し、機能しないようにしている(アミノ酸変異は無い)。具体的には、野生型BDV(WT)のゲノムの2409-2415番目のGGTTATGを、agtctccとし(ΔSA)、さらに野生型BDV(WT)のゲノムの2437-2442番目のGGTTATGを、agtctccとした(ΔSD)。この2ndPCR産物(ΔSDSA G遺伝子)を、制限酵素KpnI及びSmaIを用いて発現プラスミド(実施例1のヘルパープラスミドの作製で使用したpCXN2)に挿入し(図21(c))、BDV G遺伝子発現プラスミドを作製した。組換えプラスミドのヌクレオチド配列は、DNAシークエンスによって確認した。なお、本実験ではG遺伝子発現プラスミドの作製にpCXN2を使用したが、哺乳類細胞で遺伝子を発現できる他のプラスミドも使用可能である。
上記で使用したプライマーの配列を、表1に示す。
上記(1)A)で作製したG蛋白質発現プラスミドを用いてBDVのG遺伝子安定発現細胞を作製した。具体的な方法として、回収に用いる哺乳類培養細胞株、すなわち293T細胞及びVero細胞それぞれ1〜5×105個を9.4 cm2の培養シャーレに撒き、翌日市販の遺伝子導入試薬(Fugen6、Lipofectamine2000)を用いて、上記(1)で作製したプラスミドDNAを2〜5μg導入した。細胞の培養は、37℃でダルベッコ変法イーグルMEM培地を用いて行った。プラスミド添加から3日後細胞を継代し、新しい培養プレートに1/3量撒いた。その際、選択薬剤としてジェネティシン(G418)(Invitrogen:GIBCO)を1μg/mlの濃度でダルベッコ変法イーグルMEM培地に加えた。薬剤選択によって目的遺伝子が安定的に導入された細胞のみ生存するため、この方法によりG遺伝子安定発現細胞株(G遺伝子安定発現293T細胞及びG遺伝子安定発現Vero細胞)を単離した。
A) G遺伝子欠損ウイルス感染Vero細胞の回収
293T細胞にヘルパープラスミドとしてN、P、L及びG遺伝子を導入した。さらに上記で作製したp/mGFP ΔG又はp/mGFP ΔG LLを導入した(遺伝子導入方法は上記(2)と同じ)。各プラスミドを、N遺伝子=0.25μg、P遺伝子=0.025μg、L遺伝子=0.25μg、G遺伝子=0.01μg、p/mGFP ΔG又はp/mGFP ΔG LL=2.0μgという量比で細胞に導入した。遺伝子導入後、37℃で293T細胞を培養した。遺伝子導入3日後に細胞を継代し、その際上記で作製したG遺伝子安定発現Vero細胞と共培養を行った後、該Vero細胞を、G遺伝子欠損ウイルス感染Vero細胞として回収した。
上記(3)A)で作製した感染Vero細胞をトリプシン溶液(トリプシン0.03% w/v、EDTA/2Na 0.02% w/v in PBS-)を用いて培養プレートから回収し、室温にて100〜150g、5分間遠心分離し細胞沈殿物を回収した。回収した細胞沈殿物をもう一度イーグルMEM培養液を用いて懸濁した。作製した懸濁液を、超音波細胞破砕機を用いて処理した。破砕処理後の懸濁液は4℃にて1000〜1200g、25分間遠心分離し上清をウイルス液として回収した。p/mGFP ΔG及びp/mGFP ΔG LLのいずれを導入した細胞からも、組換えBDVが回収された。
ウイルス液は、必要に応じ超遠心機を用いて濃縮した。具体的な方法として、超遠心用のチューブに20%ショ糖液を加え、その上に上記(3)B)で回収したウイルス液を加えた。4℃にて50000〜100000g、2時間遠心分離し、沈殿物をPBS-で再懸濁して濃縮液として回収した。
p/mGFP ΔG LL感染細胞の作製とシュードタイプウイルスの作製
(1)p/mGFP ΔG LL感染細胞の作製と持続感染性の確認
A)p/mGFP ΔG LL感染細胞の作製
実施例7の(3)B)又はC)で回収したウイルスをVero細胞に接種し、p/mGFP ΔG LL感染細胞を作製した。ウイルス液の希釈にはOpti-MEM(Invitrogen:GIBCO)を用い、24wellプレートに撒いた単層のVero細胞にウイルス希釈Opti-MEMを100μl接種し(Vero細胞1個につき、ウイルスを約0.1〜0.01粒子)、37℃で1時間感作させた。その後PBS-を用いて細胞を洗浄しダルベッコ変法イーグルMEM培地にて37℃で培養を続けた。接種した感染細胞はウイルスが伝播しない為、細胞のクローニング法(限界希釈法)により100%感染細胞を分離した。感染細胞かどうかの判断は蛍光顕微鏡によりGFPの発現を観察し判断した。ここで分離した感染細胞は、後述するシュードタイプウイルスの作製にも用いた。
図22は、G遺伝子安定発現細胞への共培養後12日目の各細胞のウイルス陽性率をGFPを指標に測定したものである。図22から、細胞10万個当たりのGFP陽性細胞の数は、p/mGFP ΔGを用いた場合を1としたとき、p/mGFP ΔG LLはその約8倍の陽性率を示した。
このことから、p/mGFP ΔG LLは、p/mGFPΔGと比較して、組換えBDV産生能力が高いことが分かった。
実施例7の(3)B)又はC)で回収したウイルス(G欠損型組換えウイルス)をVero細胞又はG遺伝子安定発現Vero細胞にウイルス:細胞=1:100で接種し、増殖性及び持続性を観察した。感染率は、24wellプレートに撒いた細胞10万個あたりの感染細胞数をカウントすることにより測定した。その結果、図23に示すように、Vero細胞に接種した場合、感染率は約1%程度で推移したが、G遺伝子安定発現Vero細胞に接種した場合、経過とともに感染率は上昇した。このことから、BDVはG遺伝子なしでも持続感染するが(少なくても100日以上は観察)、感染を拡大するのにG遺伝子が必要であることが確認された。図23中、◆は、BDVのG遺伝子安定発現Vero細胞であり、■は、Vero細胞(G遺伝子を発現しない細胞)である。
図24aは、野生型BDV及びG欠損型組換えウイルスそれぞれを感染させた細胞における蛋白質の発現をウェスタンブロット法により調べた結果を示す。図24a中、G、N及びGFPは、それぞれG蛋白質、N蛋白質及びGFPである。図24bは、G欠損型組換えウイルスを感染させたVero細胞の蛍光顕微鏡写真である。図24bの写真で灰色見える部分はGFPによる緑色蛍光部分である。図24a及びbより、G遺伝子欠損ウイルスを感染させた細胞において、該ウイルスにより導入されたGFPが発現していることが確認された。
A)BDVG遺伝子細胞内領域と水疱性口内炎ウイルス(VSV)又は狂犬病ウイルス(RabV)のG遺伝子細胞外及び膜貫通領域を有するキメラ蛋白質発現プラスミドの作製
シュードタイプウイルスを作製するために、他のウイルスの膜蛋白質遺伝子を発現するプラスミドを作製した。図25に、手順の概略を示す。具体的な方法として、VSV(Indiana株)のG遺伝子発現プラスミド(GeneBank ID:J02428.1)を鋳型に、表2に示すプライマーA2及びB2を用いてPCR(98℃ 10秒、55℃ 5秒、72℃ 1.5分を25サイクル)を行った(図25(a))。増幅産物(PCR産物)は細胞内領域はBDV由来、細胞外及び膜貫通領域はVSV由来のキメラ膜蛋白(以下、キメラVSV-G蛋白質ともいう)をコードするDNA配列となっている。このPCR産物を制限酵素EcoRI及びEcoRVを用いて哺乳類細胞発現プラスミドであるpCXN2(実施例7の(1)B)参照)に組込み(図25(b))、VSV−G発現プラスミドを得た。
VSV及びRabVのG遺伝子の安定発現細胞株(VSV-G蛋白質安定発現株及びRab−G蛋白質安定発現株)を作製した。上記(2)A)で作製したプラスミド又は同様の方法で作製したTetシステム発現プラスミドに導入したプラスミドを用いてキメラ膜蛋白質安定発現細胞を作製した。具体的には実施例7の(2)に記載されている方法において、G蛋白質発現プラスミドの代わりに上記(2)A)で作製したキメラG蛋白質を発現するプラスミド又は同様の方法で作製したTetシステム発現プラスミドに導入したプラスミドを使用し、293T細胞及びVero細胞、並びに上記(1)で作製したp/mGFP ΔG LL感染細胞に導入した。Tetシステムの薬剤耐性濃度等は添付の説明書に記載の通りに行った。なお、今回用いたのはInvitrogen社のT-RExシステムである。
上記(1)A)で作製したp/mGFP ΔG LL感染細胞クローンを用いて、シュードタイプウイルスの回収を行った。具体的な方法として、p/mGFP ΔG LL感染細胞にキメラ膜蛋白質発現プラスミドを遺伝子導入し、ダルベッコ変法イーグルMEM培地またはNutrient Mixture F-12 HAM培地(SIGMA)中で37℃で培養後48-96時間後に上清をシュードタイプウイルス含有液として回収した。p/mGFP ΔG LLにコードされる組換えBDVゲノムを有し、VSV又はRabのウイルス膜蛋白質を被ったシュードウイルスが回収された。G遺伝子としてBDVのG遺伝子、並びにVSV及びRabの外殻遺伝子を用いた場合の、三者の間におけるウイルスの回収効率(粒子形成効率)の違いを、図26に示した。図26では、ウイルスの回収効率は、BDV のG遺伝子を使用したときを1とする相対値で表わされている。
さらに、実施例7(3)B)及びC)で示した方法と同様にして、キメラ蛋白質発現細胞を用いてVSV又はRabの膜蛋白質を被ったシュードタイプウイルスを回収した。これらのシュードタイプウイルスは、VSV又はRab由来の外殻を有し、かつp/mGFP ΔG LLにコードされる組換えBDVゲノムを発現できるシュードタイプウイルスである。
M及びG遺伝子欠損ウイルス
(1)p/mGFP ΔG LLをもとにM遺伝子を欠損させたプラスミドp/mGFP ΔM-G LLを作製した。
A)p/mGFP ΔM-G LLプラスミドの構築
さらなる安全性の向上と外来遺伝子挿入箇所の拡大を目的にBDVの膜裏打ち蛋白質をコードするM遺伝子を欠損させた。図27に、M遺伝子を欠損させたp/mGFP ΔM-G LLプラスミドの作製手順の概略を示す。具体的な方法として、p/mGFP ΔG LLを鋳型に、表3に示すプライマーA3及びプライマーB3を用いてPCR(98℃ 10秒、55℃ 5秒、72℃ 1.5分を25サイクル)を行った(図27(a))。得られたPCR産物(1stPCR産物)をPacIとNheIを用いてp/mGFP ΔG LLに挿入し、p/mGFP ΔM-G LLを作製した(図27(b))。
実施例7においてp/mGFP ΔG‐LLウイルスを回収したときと同様に、M蛋白質及びG蛋白質を両方共安定的に発現する培養細胞株を作製し(M遺伝子の選択薬剤にはゼオシンを使用した)、p/mGFP ΔM-G LLウイルスの回収を行った。
得られたp/mGFP ΔM-G LLウイルスをVero培養細胞に感染させたところ、野生株と同様に感染性を有することが確認された。
p/mGFP ΔM-G LL のp/m遺伝子間にもう一つ外来遺伝子挿入したカセットを作製した。
さらなる外来遺伝子を挿入する目的で、新たな外来遺伝子挿入カセットをp/m遺伝子間に挿入した。図28に、p/mGFP ΔM-G LL P-M tandem vectorの作製手順の概略を示す。具体的な方法として、p/mGFP ΔM-G LLを鋳型に表3に示すプライマーC3及びD3を用いてPCR(98℃ 10秒、55℃ 5秒、72℃ 0.5分を25サイクル)を行った(図28(a))。さらに、得られたPCR産物(1stPCR産物)を鋳型にプライマーC3及びE3(表3)を用いてPCR(98℃ 10秒、98℃ 5秒、72℃ 0.5分を25サイクル)を行った(図28(b))。得られたPCR産物(2ndPCR産物)を、EcoT22IとBstBIを用いてp/mGFP ΔM-G LLに挿入した。これにより新たな外来遺伝子挿入カセットSse8381I−SwaIをp/mGFP ΔM-G LLに挿入でき、p/mGFP ΔM-G LL P-M tandem vectorが得られた。
このカセットは、P遺伝子のORFとM遺伝子のORFの間にBstBI-PacIサイトを有する他のp/mベクターにEcoT22IとBstBIを用いて組込みことが可能である。
p/mベクターの利用
(1)アルツハイマー病の治療を目的としたp/mNEPベクターの作製
A)p/mNEPベクターの作製
アルツハイマー病の遺伝子治療法開発を目的にp/m遺伝子間にアミロイドベータ蛋白質(Aβ)分解酵素であるNeprilysin(NEP : Gene ID = 4311)を挿入したp/mNEPベクターを作製した。具体的な方法として、ヒト由来培養細胞からRNAを抽出し、oligodTをプライマーに逆転写酵素(Invitrogen、Super script III)によりmRNAの逆転写反応を行った。得られたcDNAを鋳型に、表6に示すプライマーA4及びB4を用いてNEPをPCR(98℃ 10秒、55℃ 5秒、72℃ 2.5分を25サイクル)により増幅した。得られたPCR産物をBstBI-PacIを用いてp/mGFPベクターと組換え、p/mNEPベクターを作製した。p/mNEPベクターは、実施例1で作製したBDVのP−M遺伝子間にGFPが挿入されたプラスミド(p/mGFP)において、GFPのcDNAがNEPのcDNAで置換されている。さらに、比較のため、NEP酵素活性部位に変異を加えたものをp/mベクターに挿入した組換えベクター(以下、比較ベクター1という)を作製した。方法としては、表6に示すプライマーA4及びC4、並びにB4及びD4を用いてp/mNEPを鋳型にPCR(98℃10秒、55℃5秒、72℃2分又は0.5分を25サイクル)を行った。次に双方の増幅産物(1stPCR産物)を鋳型にプライマーA4及びB4を用いてPCR(98℃10秒、55℃5秒、72℃2.5分を25サイクル)を行った。増幅産物(2ndPCR産物)はNEPのアミノ酸配列585番目がグルタミン酸(GAA)からバリン(GtA)に置換されており、これをBstBI-PacIを用いてp/mNEPベクターと組換え、比較ベクター1を作製した。
B)Vero細胞におけるp/mNEPの発現及び活性測定
上記で作製したp/mNEPベクターを用いて、実施例2と同様の方法により、p/mNEP感染Vero細胞を得た。
得られたp/mNEP感染Vero細胞が実際にNEPを発現しているかをWestern Blotting及び間接蛍光抗体法にて確認した。今回用いた一次抗体は抗CD10[56C6]マウスモノクローナル抗体(abcam社:ab951)である。図29に、p/mNEP感染細胞のWestern Blottingの結果を示す。図29中、NEPは、p/mNEPベクターから産生された組換えウイルスp/mNEP感染細胞であり、d.nは、比較ベクター1から産生されたウイルスが感染した比較細胞であり、n.cは、非感染細胞である。α-Nは、BDVのN蛋白質である。図29から、p/mNEPベクター及び比較ベクター1から産生された組換えウイルスが感染した細胞(比較細胞1)では、NEPが発現したことが確認された。
治療法開発に向け、先ずアルツハイマー病モデルマウスにp/mNEPを接種した。数多く存在するアルツハイマー病のモデルマウスの中で、今回はB6SJL-Tg(APPSwFlLon,PSEN1*M146L*L286V)6799Vas/J(Jackson研究所No6554)とB6.Cg-Tg(APPSwe,PSEN1dE9)85Dbo/J(Jackson研究所No5864)を使用した。これらのモデルマウスはいずれも、ヒトのAβ前駆蛋白質とその分解酵素プレセニリンの変異体を神経細胞に発現させたもので、出生後早期にアルツハイマー病様の症状を示すことが報告されている。
現時点で、p/mGFPベクターから産生された組換えウイルスを接種したマウスでは脳内に少なくとも8カ月間は導入したGFPの発現が確認された(実施例6及び図18)。このことからp/mベクターはアルツハイマー病のような長期経過を辿る神経疾患に適用できると考えられる。
(1)miRNA導入ベクターの開発
医療及び研究への応用に役立てるため、機能性RNAであるmiRNAを導入可能なp/mベクターを作製した。
A)p/m miR155導入用ベクター(pSIRIUS-B)の作製
pSIRIUS-Bの作製手順の概略を、図31に示す。まず、様々なmiRNA配列を導入するために必要となる導入用ベクターを作製した。初めにpBluescript SK-のマルチクローニングサイトにBstBIとPacIの制限酵素サイトを導入し(図31(b))、p/m miR155導入用ベクターpSIRIUS-Bを完成させた。次にその間にmiR 155をもとに設計したmiRNA発現に必要な制御配列を導入した。さらに、その中心にはBbsIによる制限酵素カセットを挿入し、様々なmiRNA配列を導入できるようにした(図31(a))。
図31(a)の模式図において、白い部分がmiRNA発現制御部位であり、黒い部分がオリゴ導入カセットである。図31(a)に模式的に示されるDNA断片の配列及び該配列内の制限酵素サイトを、下記表4に示す。
A)で作製したベクターを利用して様々なmiRNA配列をBstBI、PacIを用いてp/mベクターに挿入することが可能である。今回は一例としてmiR155を用いた。miR155標的配列を合成し、これをpSIRIUS-BにBbsIを用いて導入し、pSirius-B miR-155を得た(図32(a))。表5に、今回合成したmiR155標的配列の配列を示す。上段が、miRNA155の配列(配列番号32)である。表5の下段の配列を配列番号33に示す。miR155標的配列(オリゴ)を、pSirius-B miR-155から、BstBI-PacIを用いてp/mベクターに導入し、p/m miR155を作製した(図32(b))。
実施例2に示した方法と同様の方法によりp/m miR155のプラスミドから組換えウイルスを回収し、B)で作製したプラスミドを用いてその活性を測定した。方法として、p/m miR155感染細胞及びBDV野生株感染細胞(いずれもVero細胞にウイルスを感染させた)に遺伝子導入試薬(Lipofectamine2000など)を用いてレポータープラスミドを導入し、2〜3日後Luciferase Assay System(Promega社)に添付のプロトコール通りに実験を行い、p/m miR155感染細胞とBDV野生株感染細胞とを比較した。図33に、組換えウイルスを感染させた細胞における標的遺伝子の転写阻害効率を示す(図33のwt: BDV野生株感染細胞、x1:p/m miR155感染細胞)。
さらに、a)を改良しmiRNAの配列をx2(2回繰り返した配列)、x4(4回繰り返した配列)で挿入することができるように新たなプラスミドを作製した。作製手順の概略を、図34に示す。まずpcDNA3のマルチクローニングサイトにBstBIとPacIを挿入した(pSIRIUS-D)。次にA)で作製したプラスミド(目的のmiRNA挿入済み)を鋳型に表6に示すプライマーE4及びF4を用いてPCRを行った(98℃ 10秒、55℃ 5秒、72℃ 0.5分を25サイクル)。得られたPCR産物をpSIRIUS-DにSalIとXhoIを用いて挿入した(図34(a))(このとき挿入される向きに注意した)。さらに、作製したプラスミドからSalIとXbaIでインサートを切り出し(図34(b))、得られた断片をもう一度同一のプラスミドに今度はXhoIとXbaIを使って挿入した(SalIとXbaIは同一の切断配列を有した)(図34(c))。これによりmiRNAx2のプラスミドが得られた。得られた、miRNAx2のプラスミドをBstBIとPacIで切り出してp/mベクターに挿入することにより、p/m miRNAx2が得られた。miRNA x4は上記工程を繰り返すことによって作製した。miRNA×2及びmiRNA×4のp/mベクターの模式図を、図35に示す。得られたmiRNA×2及びmiRNA×4のp/mベクターを、実施例2に示した方法と同様の方法により回収し、その効果を確認した。結果を、図33に示す。図33中、×1、×2、及び×4はそれぞれ、プラスミド中に挿入したmiR155の数である。図33から分かるように、miR155が導入された数が多いほど、標的遺伝子の発現が効率よく阻害された。また、細胞に導入されたmiR155は、細胞で持続的に発現することが確認され、本発明のベクターは、機能性RNAを発現できるRNAベクターとして有用であることが示された。
A)p/m miRNA GAPDHを用いたマウス海馬初代培養細胞におけるmiRNAの効果
p/m miRNA155において、miRNA155の代わりに細胞内で恒常的に発現しているGAPDHに対するmiRNA(miR-GAPDH)を挿入したプラスミド(p/m miRNA-GAPDH)を作製し、その効果をより生体に近いマウス海馬初代培養細胞で確認した。p/m miRNA-GAPDHの作製方法は(1)で示したp/m miR155の作製方法とほぼ同様である(合成したmiR-GAPDHの配列を、配列番号40及び41に示した)。配列番号40のDNA及び配列番号41のDNAは、プラスミド内では二重鎖を形成している。実施例2に示した方法と同様の方法によりp/m miRNA-GAPDHから産生された組換えウイルスp/m miRNA-GAPDHを回収した。回収した組換えウイルスp/m miRNA-GAPDHを新生仔マウスの海馬から採取した初代培養細胞にMOI=0.01で接種した。7日後に固定後、抗BDV-N抗体、及び抗GAPDH抗体で染色し、蛍光顕微鏡にて観察した。その結果、組換えウイルスp/m miR-GAPDHを感染させた細胞では野生型BDVを感染させた細胞に比べ有為にGAPDHの発現が抑制されていた(図36)。図36a及びbは、野生型BDVを感染させた細胞であり、図36c及びdは、組換えウイルスp/m miR-GAPDHを感染させた細胞である。図36a及びcは、抗BDV-N抗体で染色した細胞の蛍光顕微鏡写真であり、図36b及びdは、抗GAPDH抗体で染色した細胞の蛍光顕微鏡写真である。図36b及びdの四角内は、拡大写真であり、**を付した矢印は、非感染細胞を示す。**が付されていない矢印は、感染細胞(図36bでは野生型、図36dではp/m miR-GAPDH)を示す。図36bでは非感染細胞、感染細胞共にGAPDHの発現レベルは高い(GAPDHは抑制されていない)が、図36dでは感染細胞は非感染細胞に比べGAPDHの発現レベルが抑制されていることが観察された。
p/m miRNA155において、miRNA155の代わりにアルツハイマー病の原因蛋白質であるAPPに対するmiRNA(miRNA-APP)を挿入したプラスミド(p/m miRNA-APP) を作製し、その効果をp/m miRNA-APP感染Vero細胞を用いて確認した。p/m miRNA-APPの作製方法は(1)で示したp/m miR155の作製方法とほぼ同様である(合成したmiRNA-APPを、配列番号42及び43に示した)。配列番号42のDNA及び配列番号43のDNAは、プラスミド内では二重鎖を形成している。実施例2に示した方法と同様の方法によりp/m miRNA-GAPDHから産生された組換えウイルスp/m miRNA-APPを回収した。回収した組換えウイルスp/m miRNA-APPを感染させた細胞にLipofectamine2000を用いてAPP発現プラスミド(pcDNA3に添付の説明書に従って作製。APPのcDNA(Accession No=NM_000484)はヒト由来培養細胞からRNAを抽出し、oligo dTプライマー及び逆転写酵素を用いて調製した。)を添付の説明書に従って導入した。48時間後にRNAを回収し、上記表6に示すAPPに特異的なプライマーG4及びH4を用いた定量的RT−PCR(95℃10秒、60℃30秒、40サイクル)によりAPPのmRNAのレベルを確認した。コントロールとして、p/mGFPから産生された組換えウイルスを感染させた細胞を用いて同様の実験を行なった。その結果、組換えウイルスp/m miRNA-APPが感染したVero細胞ではp/mGFPが感染したVero細胞に比べ有為にAPPのmRNAの量が低下していた(図37)。
Claims (14)
- (a)ボルナ病ウイルスゲノムにおける少なくともN遺伝子、X遺伝子、P遺伝子及びL遺伝子を、ボルナ病ウイルスゲノムにおける順序と同じ順序で有し、前記P遺伝子の翻訳領域の下流に連結する非翻訳領域内に外来性遺伝子が挿入された配列を有する組換えウイルスRNAのcDNA、(b)リボザイムをコードするDNA及び(c)プロモーター配列を含み、該(a)の上流及び下流に(b)が配置され、かつ(a)及び(b)が(c)の下流に配置されていることを特徴とするウイルスベクター。
- (a)組換えウイルスRNAのcDNAが、ボルナ病ウイルスゲノムにおいてG遺伝子が破壊された配列を有し、かつP遺伝子の翻訳領域の下流に連結する非翻訳領域内に外来性遺伝子が挿入された配列を有する組換えウイルスRNAのcDNAである請求項1に記載のウイルスベクター。
- (a)組換えウイルスRNAのcDNAが、ボルナ病ウイルスゲノムにおいてG遺伝子及びM遺伝子が破壊された配列を有し、かつP遺伝子の翻訳領域の下流に連結する非翻訳領域内に外来性遺伝子が挿入された配列を有する組換えウイルスRNAのcDNAである請求項1又は2に記載のウイルスベクター。
- (a)組換えウイルスRNAのcDNAが、ボルナ病ウイルスゲノムをコードするcDNAのP遺伝子の翻訳領域とM遺伝子の翻訳領域との間の非翻訳領域に外来性遺伝子を挿入した組換えウイルスのcDNAである請求項1に記載のウイルスベクター
- (c)プロモーター配列が、RNAポリメラーゼII系のプロモーター配列であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のウイルスベクター。
- (a)組換えウイルスRNAのcDNAの上流に(b1)ハンマーヘッドリボザイムをコードするcDNAが配置され、かつ、該(a)の下流に(b2)δ型肝炎ウイルスリボザイムをコードするcDNA配列が配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のウイルスベクター。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のウイルスベクターにコードされるRNAを含むことを特徴とする組換えウイルス。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のウイルスベクターと共に、ヘルパープラスミドとしてボルナ病ウイルスのN遺伝子、P遺伝子及びL遺伝子を発現するプラスミド又はプラスミド群をin vitroの細胞に導入する工程、及び該ウイルスベクター及びヘルパープラスミドを導入した細胞を培養して組換えウイルスを産生させる工程を含むことを特徴とする組換えウイルスの作製方法。
- ヘルパープラスミドとして、さらに、ウイルスの外殻遺伝子を発現するプラスミドをin vitroの細胞に導入する請求項8に記載の組換えウイルスの作製方法。
- ヘルパープラスミドとして、さらに、ボルナ病ウイルスのM遺伝子を発現するプラスミドをin vitroの細胞に導入する請求項8又は9に記載の組換えウイルスの作製方法。
- 請求項7に記載の組換えウイルス、又は請求項8〜10のいずれかに記載の方法により作製された組換えウイルスをin vitroの細胞又は動物に感染させる工程を含むことを特徴とする外来性遺伝子の導入方法。
- 請求項7に記載の組換えウイルス、又は請求項8〜10のいずれかに記載の方法により作製された組換えウイルスを含有することを特徴とする外来性遺伝子導入剤。
- 請求項7に記載の組換えウイルス、又は請求項8〜10のいずれかに記載の方法により作製された組換えウイルスを含有することを特徴とする脳神経系細胞への外来性遺伝子導入剤。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のウイルスベクターを含有することを特徴とする外来性遺伝子導入用キット。
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