KR20010052076A - Expression of genes in hematopoietic stem cells in ischaemic conditions - Google Patents

Expression of genes in hematopoietic stem cells in ischaemic conditions Download PDF

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KR20010052076A
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vectors
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루이스클레르
빈리카티에메리
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찰스 굿맨
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Abstract

본 발명은 변형된 헤마토포이에틱 스템 세포(MHSC)에 관한 것이다. MHSC는 적어도 하나의 발현될수 있는 특정 뉴클레오타이드 서열(NOI)을 포함하고 있으며, 각각의 NOI는 하나 또는 그 이상의 허혈 유사 반응 요소(ischaemia like response element:ILRE)와 실시 가능하게 관련되어 있는 것이다.The present invention relates to modified hematopoietic stem cells (MHSC). The MHSC contains at least one specific nucleotide sequence (NOI) that can be expressed, each NOI being in practice associated with one or more ischaemia like response elements (ILREs).

Description

허혈 조건에서 헤마토포이에틱 스템 세포의 유전자 발현{Expression of genes in hematopoietic stem cells in ischaemic conditions}Expression of genes in hematopoietic stem cells in ischaemic conditions

〈110〉 Oxford Biomedica (UK) Limited〈110〉 Oxford Biomedica (UK) Limited

〈120〉 Expression of genes in hematopoietic stem cells in ischaemic cond〈120〉 Expression of genes in hematopoietic stem cells in ischaemic cond

itionsitions

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acgctgagtg cgtgcgggac tcggagtacg tgacgga 37acgctgagtg cgtgcgggac tcggagtacg tgacgga 37

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cggacgtgct ggcgtggcac gtcctctc 28cggacgtgct ggcgtggcac gtcctctc 28

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ctagctgtca cgtcctgcac gacactagat gtcacgtcct gcacgacact agatgtcacg 60ctagctgtca cgtcctgcac gacactagat gtcacgtcct gcacgacact agatgtcacg 60

tcctgcacga ctctagcccg ggctcgagat ctgcgatctg catctcaatt agtcagcaac 120tcctgcacga ctctagcccg ggctcgagat ctgcgatctg catctcaatt agtcagcaac 120

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tccgccccat cgctgactaa ttttttttat ttatgcagag gccgaggccg cctcggcctc 240tccgccccat cgctgactaa ttttttttat ttatgcagag gccgaggccg cctcggcctc 240

tg 242tg 242

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gatctgaggg ccggacgtgg ggccccagag cgacgctgag tgcgtgcggg actcggagta 60gatctgaggg ccggacgtgg ggccccagag cgacgctgag tgcgtgcggg actcggagta 60

cgtgacggag ccccggatct gcatctcaat tagtcagcaa ccatagtccc gcccctaact 120cgtgacggag ccccggatct gcatctcaat tagtcagcaa ccatagtccc gcccctaact 120

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cgtgacggag ccccggatct gagggccgga cgtggggccc cagagcgacg ctgagtgcgt 120cgtgacggag ccccggatct gagggccgga cgtggggccc cagagcgacg ctgagtgcgt 120

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gatctgccct acgtgctgtc tcacacagcc tggccctacg tgctgtctca cacagcctgg 60gatctgccct acgtgctgtc tcacacagcc tggccctacg tgctgtctca cacagcctgg 60

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atctgcatct caattagtca gcaaccatag tcccgcccct aactccgccc atcccgcccc 180atctgcatct caattagtca gcaaccatag tcccgcccct aactccgccc atcccgcccc 180

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gatctctaca cgtgggttcc cgcacgtccg ctgggctccc actctgacgt cagcgggatc 60gatctctaca cgtgggttcc cgcacgtccg ctgggctccc actctgacgt cagcgggatc 60

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〈400〉 13〈400〉 13

gctagagtcg tgcaggacgt gacatctagt gtcgtgcagg acgtgacatc tagtgtcgtg 60gctagagtcg tgcaggacgt gacatctagt gtcgtgcagg acgtgacatc tagtgtcgtg 60

caggacgtga cagctagccc gggctcgaga tctgcgatct gcatctcaat tagtcagcaa 120caggacgtga cagctagccc gggctcgaga tctgcgatct gcatctcaat tagtcagcaa 120

ccatagtccc gcccctaact ccgcccatcc cgcccctaac tccgcccagt tccgcccatt 180ccatagtccc gcccctaact ccgcccatcc cgcccctaac tccgcccagt tccgcccatt 180

ctccgcccca tcgctgacta atttttttta tttatgcaga ggccgaggcc gcctcggcct 240ctccgcccca tcgctgacta atttttttta tttatgcaga ggccgaggcc gcctcggcct 240

ctg 243ctg 243

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agctagccta gcgtcgtgca ggacgtgaca tctagtgtcg tgcaggacgt gacatctagt 60agctagccta gcgtcgtgca ggacgtgaca tctagtgtcg tgcaggacgt gacatctagt 60

gtcgtgcagg acgtgacatc tagagaacca tcagatgttt ccagggtgcc ccaaggacct 120gtcgtgcagg acgtgacatc tagagaacca tcagatgttt ccagggtgcc ccaaggacct 120

gaaatgaccc tgtgccttat ttgaactaac caatcagttc gcttctcgct tctgttcgcg 180gaaatgaccc tgtgccttat ttgaactaac caatcagttc gcttctcgct tctgttcgcg 180

cgcttctgct ccccgagctc aataaaagag cccacaaccc ctcactcgg 229cgcttctgct ccccgagctc aataaaagag cccacaaccc ctcactcgg 229

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aagctagctg tcacgtcctg cacgacacta gatgtcacgt cctgcacgac actagatgtc 60aagctagctg tcacgtcctg cacgacacta gatgtcacgt cctgcacgac actagatgtc 60

acgtcctgca cgactctaga gaaccatcag atgtttccag ggtgccccaa ggacctgaaa 120acgtcctgca cgactctaga gaaccatcag atgtttccag ggtgccccaa ggacctgaaa 120

tgaccctgtg ccttatttga actaaccaat cagttcgctt ctcgcttctg ttcgcgcgct 180tgaccctgtg ccttatttga actaaccaat cagttcgctt ctcgcttctg ttcgcgcgct 180

tctgctcccc gagctcaata aaagagccca caacccctca ctcgg 225tctgctcccc gagctcaata aaagagccca caacccctca ctcgg 225

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agcttcctgc cccagactgc gacccctccc tcttgggttc aaggctttgt tttcttctta 60agcttcctgc cccagactgc gacccctccc tcttgggttc aaggctttgt tttcttctta 60

aagacccaag atttccaaac tctgtggttg ccttgcctag ctaaaagggg aagaagagga 120aagacccaag atttccaaac tctgtggttg ccttgcctag ctaaaagggg aagaagagga 120

tcagcccaag gaggac 136tcagcccaag gaggac 136

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caagtgaaag tgaaagtgaa agtgagagcc 30caagtgaaag tgaaagtgaa agtgagagcc 30

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atcgctcgag ctgcagggcc gcactagagg aattcgc 37atcgctcgag ctgcagggcc gcactagagg aattcgc 37

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ggttgtggcc catggtatca tcgtgttttt caaagg 36ggttgtggcc catggtatca tcgtgttttt caaagg 36

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cgcgtcgtgc aggacgtgac aaat 24cgcgtcgtgc aggacgtgac aaat 24

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ccagcggacg tgcgggaacc cacgtgtagg 30ccagcggacg tgcgggaacc cacgtgtagg 30

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tccacaggcg tgccgtctga cacgca 26tccacaggcg tgccgtctga cacgca 26

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ccacagtgca tacgtgggct ccaacaggtc ctctt 35ccacagtgca tacgtgggct ccaacaggtc ctctt 35

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acagtgcata cgtgggcttc caca 24acagtgcata cgtgggcttc caca 24

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actacgtgct gcctagggg 19actacgtgct gcctagggg 19

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cccctcggac gtgactcgga ccacat 26cccctcggac gtgactcgga ccacat 26

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ctagctgtca cgtcctgcac gacactagat gtcacgtcct gcgacagtgc aggacgtgct 60ctagctgtca cgtcctgcac gacactagat gtcacgtcct gcgacagtgc aggacgtgct 60

gtgatctaca gtgcaggacg aggacactag atgtcacgtc ctgcacgact tgctgtgatc 120gtgatctaca gtgcaggacg aggacactag atgtcacgtc ctgcacgact tgctgtgatc 120

tacagtgcag gacgtgctga gatc 144tacagtgcag gacgtgctga gatc 144

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ctagctgtcc attcctgcac gacactagat gtccattcct gcgacaggta aggacgtgct 60ctagctgtcc attcctgcac gacactagat gtccattcct gcgacaggta aggacgtgct 60

gtgatctaca ggtaaggacg acgacactag atgtccattc ctgcacgact tgctgtgatc 120gtgatctaca ggtaaggacg acgacactag atgtccattc ctgcacgact tgctgtgatc 120

tacaggtaag gacgtgctga gatc 144tacaggtaag gacgtgctga gatc 144

유전자 전이는 하나 또는 그 이상의 NOI와 그들의 발현을 조절하는 서열을 연결하는 발현 카세트의 HSCs와 같은 목표 세포의 운반을 포함한다. 이는 카세트는 실험실에서 세포로 옮길 수 있는 절차로 생체외(ex vivo)에서 시행될 수 있고 변형된 세포는 레시피언트(recipient)로 투여할 수 있다. 게다가, 유전자 전이는 발현 카세트는 직접적으로 개체 내의 세포로 옮겨지는 절차로 생체 내(in vivo)로 시행될 수 있다. 이와 같은 방법에서, 전이 과정은 일반적으로 카세트를 적당한 세포내 사이트로 운반하는데 도움이 되는 벡터에 의해 촉진되었다.Gene transfer involves the delivery of target cells, such as HSCs, of expression cassettes linking one or more NOIs with sequences that regulate their expression. This can be done ex vivo in a procedure where the cassette can be transferred to the cells in the laboratory and the modified cells can be administered as a recipient. In addition, gene transfer can be effected in vivo by a procedure in which the expression cassette is directly transferred to cells in an individual. In this method, the transfer process is generally facilitated by a vector that helps to transport the cassette to the appropriate intracellular site.

표적이 되는 사이트에서 치료 유전자의 발현은 프로모터와 인핸서(enhancer)의 요소들에 의해서 조절되어질 수 있다. 프로모터와 인핸서는 전사와 관련이 있는 세포 단백질의 특이적인 상호작용을 하는 짧은 DNA 서열의 정렬로 구성되어진다. 프로모터와 인핸서의 요소들은 효모, 곤충류, 포유류 세포 및 바이러스들을 포함하는 다양한 종의 진핵 생물의 소스로부터 분리되어졌다. 이 특유의 프로모터와 인핸서의 선택은 세포 타입이 단백질/유전자의 중요 표현에 사용되어지는 것에 의존하게 된다.The expression of the therapeutic gene at the target site can be regulated by factors of the promoter and enhancer. Promoters and enhancers consist of alignments of short DNA sequences that specifically interact with cellular proteins involved in transcription. Elements of promoters and enhancers have been separated from sources of eukaryotic organisms of various species, including yeasts, insects, mammalian cells and viruses. The choice of this unique promoter and enhancer depends on the cell type being used for the important expression of the protein / gene.

프로모터는 다양한 조직 타입과 몇몇 다른 종의 기관에서 기능하게 될 것이나 그 기능이 특이적 종 및/또는 특이적 조식에서 제한될 수도 있을 것이다. 프로모터/인핸서는 숙주(host) 범위(SV40, 인간 CMV와 같은)를 넓게 가지고 있을 수도 있고 또는 그것은 세포 타입의 제한적 부분 집합으로 기능을 하게될 수도 있다. 더욱 상세히는, 프로모터는 구성적으로 활성을 할 수도 있고 또는 그것이 어떤 기질(예를 들면 조직 특이적 요소), 어떤 조건(예를 들면 저산소증 또는 증진 요소의 존재)하에서 또는 유기체(예를 들면 태아와 성체에서의 활성)의 어떤 발생학적 단계 등에 의해서 선택적으로 활성화될 수 있을 수도 있다. 골수(bone marrow)는 변환을 위한 HSCs의 전형적인 소스가 되며, 최근에는 연구에서 말초 혈액 스템 세포 또는 코드(cord) 혈액 세포가 비슷하게 우수할 수도 있고 또는 목표 세포보다 우수하다고 제안되어졌다(Cassel et al 1993 Exp Hematol 21: 585-591; Bregni et al 1992 Blood 80:1418-1422; Lu et al 1993 J Exp Med 178: 2089-2096).Promoters will function in various tissue types and in several other species of organs but their function may be limited in specific species and / or specific breakfasts. The promoter / enhancer may have a broad host range (such as SV40, human CMV) or it may function as a limited subset of cell types. More specifically, the promoter may be constitutively active or it may be in some substrate (e.g. tissue specific element), under certain conditions (e.g. hypoxia or presence of an enhancement element) or in an organism (e.g. fetus). May be selectively activated by any developmental stage of activity). Bone marrow is a typical source of HSCs for transformation, and recent studies have suggested that peripheral blood stem cells or cord blood cells may be similarly superior or superior to target cells (Cassel et al. 1993 Exp Hematol 21: 585-591; Bregni et al 1992 Blood 80: 1418-1422; Lu et al 1993 J Exp Med 178: 2089-2096).

더욱 최근에는, 포텐트(potent) 스템 세포들은 태아 소과 섬유아세포(fetal bovine fibroblast)로부터 핵 전이에 의한 클론된 배아로부터 얻어낼 수 있었다. 인간의 배아 스템 세포주도 사용할 수 있으며, 본 발명자들은 유전자 요법 및/또는 트랜스플랜테이션(transplantation)에 의한 특이적 질병을 처리한 차별화된 세포에 의해 유도되어 생체 외 실험의 무제한적 소스로 제공될 가능성이 있을 것으로 본다.More recently, potent stem cells have been obtained from cloned embryos by nuclear transfer from fetal bovine fibroblasts. Human embryonic stem cell lines may also be used, and the inventors are likely to be induced by differentiated cells that have treated specific diseases by gene therapy and / or transplantation to serve as an unlimited source of in vitro experiments. I think there will be.

예를 들어 CD34+와 같은 항체에 의한 양성 선택 또는 계통 특이적 항체에 의한 음성 선택을 통한 HSCs의 전형질도입(pretransduction)의 과다(enrichment)는 역시 연구되어졌다. 비록 형질도입 효율에 많은 영향이 없는 것으로 보이더라도, 이는 생체외 실험(ex vivo) 조작과 형질도입을 위해 훨씬 더 많은 실용적인 양(volume)을 필요로 할 것이다(Hughes et al 1992 ibid; Berenson et al 1988 J Clin Invest 81: 951-955).Enrichment of pretransduction of HSCs, for example via positive selection with antibodies such as CD34 + or negative selection with lineage specific antibodies, has also been studied. Although it appears that there is not much impact on transduction efficiency, this will require much more practical volumes for ex vivo manipulation and transduction (Hughes et al 1992 ibid; Berenson et al. 1988 J Clin Invest 81: 951-955.

HSCs 전이의 낮은 효율은 세포 사이클링(cycling)과 통합의 부족 때문이거나, 바이러스의 수용체(receptor) 밀도가 부족하기 때문일 수도 있다.The low efficiency of HSCs metastasis may be due to lack of cell cycling and integration, or due to the lack of virus receptor density.

이런 문제점을 극복하기 위한 시도로, 다양한 단계로 특이적 위치를 가진 바이러스 벡터를 표적으로 사용하여졌다. 이는, (ⅰ) 레트로바이러스 벡터(retroviral vector)를 외포(envelop) 단백질의 변형; (ⅱ) 특이적 위치에 대한 발현의 제한을 위한 프로모터/인핸서의 사용; 및 (ⅲ) 표적 세포 상의 수용체를 위한 리간드(ligand) 특이성을 지니는 벡터의 공급을 포함한다.In an attempt to overcome this problem, viral vectors with specific positions have been used as targets in various stages. This may include (i) modifying a retroviral vector with an envelope protein; (Ii) use of promoters / enhancers for restriction of expression for specific positions; And (iii) supply of a vector with ligand specificity for a receptor on a target cell.

예를 들어서, 리간드-수용체 상호작용을 통한 표적 인간 세포 발현 c-Kit 수용체의 능력을 지닌 재조합 레트로바이러스 벡터를 설계하였다(Yajima et al 1998 Human Gen Ther 10:779-787). 에코트로픽(ecotropic: Moloney murine leukemia virus) 외포 단백질은 쥐과 스템 세포 팩터(mSCF)의 N-터미널(N-terminal) 161 아미노산을 암호화하는 서열의 삽입에 의해서 변형되었다. 이 벡터는 표면상의 표적 세포 발현 c-Kit를 위한 사용을 입증할 수 있음을 제안하였다.For example, recombinant retroviral vectors with the ability of target human cell expressing c-Kit receptors via ligand-receptor interactions were designed (Yajima et al 1998 Human Gen Ther 10: 779-787). The ecotropic (Moloney murine leukemia virus) envelope protein was modified by insertion of a sequence encoding the N-terminal 161 amino acid of the murine stem cell factor (mSCF). It was suggested that this vector could demonstrate its use for target cell expression c-Kit on the surface.

더욱이 예에 있어서, 다른 연구가들은 시험실내 암 세포가 키머릭(chmeric) 외포 글라이코프로테인(glycoprotein)의 부분으로서 스템 세포 팩터를 디스플레이하고 있는 레트로바이러스 벡터에 의해서 선택적 형질도입될 수 있는 반면 HSCs는 외포의 한 부분으로서의 표피의 성장 팩터(epidermal growth factior:EGF)를 디스플레이하고 있는 레트로바이러스 벡터에 의해서 선택적 형질도입될수 있음을 보여주고 있다.Furthermore, in the examples, other researchers have found that in vitro cancer cells can be selectively transduced by retroviral vectors displaying stem cell factors as part of the chimeric envelope glycoprotein, while HSCs are enveloped. It has been shown that it can be selectively transduced by retroviral vectors displaying epidermal growth fact (EGF) as part of the epidermis.

또한, 역시 HSCs는 소낭성 구내염 G(vesicular stomatitis G : VSV-G)와 관계가 있는 바이러스 벡터로 형질도입되어졌다. PCT공개 WO9609400에 의하면, CD34+Thy-1+ 유동성 혈액 세포는 CD34+성체 골수 세포와 관례적 암포트로픽 벡터(amphotropic vector)의 형질도입 효율과 비교하였을 때 VSV-G 슈도타입된(pseudotyped) 레트로바이러스 벡터에 의해 놀라울 정도의 높은 효율로 도입되었다.HSCs were also transduced with viral vectors associated with vesicular stomatitis G (VSV-G). According to PCT publication WO9609400, CD34 + Thy-1 + flowable blood cells are VSV-G pseudotyped retroviruses when compared to the transduction efficiency of CD34 + adult bone marrow cells and customary amphotropic vectors. It was introduced by the vector with surprisingly high efficiency.

유전적 메이크-업(make-up)의 적당한 분화되어진 암의 증가된 위험을 지닌 집단에서 개체를 검출하기 위해 증가된 능력은 수축성이 있는 이들 질병들로부터 특히 위험성이 있는 개체에 대한 예방을 대비하기 위해서 필요함을 의미한다. 관상 심장 질환 또는 류마티스성 관절염(rheumatoid arthritis) 또는 뇌성 말라리아의 원인인 플라스모디움속(plasmodium) 기생충에 노출되어진 유전학적으로 이미-배치된(pre-disposed) 집단에서의 개체와 비슷한 의미이며, 이는 이들 질병들로부터 특히 위험성이 있는 개체에 대한 예방을 대비하기 위해 필요함을 의미한다.Increased ability to detect individuals in populations with an increased risk of moderately differentiated cancers of genetic make-up may be prepared to prevent prophylaxis, especially for those at risk from these contractile diseases. It means that it is necessary. Means similar to individuals in genetically pre-disposed populations exposed to plasmodium parasites that cause coronary heart disease or rheumatoid arthritis or cerebral malaria, This means that it is necessary to prepare for the prevention of diseases, especially those at risk.

특히, 암의 분자 유전학의 증가된 이해는 암의 다양한 새로운 치료법의 개발을 이끌어냈다. 현행의 임상적 시도로 테스트된 유전자-기초 치료법(gene-based therapies)은 ⅰ) 종양 억제 유전자 복위(replacement) 또는 종양형성 유전자(oncogene)의 비활성, ⅱ) 항종양 면역 메카니즘의 활성 또는 증진으로 알려진 싸이토킨/백신(cytokines/vaccines)의 발현, ⅲ) 약물 민감성의 증진(예를 들어 프로-드러그(pro-drug)의 운반 또는 활성), ⅳ) 화학요법의 많은 투여량으로부터 골수 보호를 위한 약물 저항성 및 ⅴ) 종양 맥관현상(angiogenesis)의 억제제(Roth and Cristiano 1997 J Natl Cancer Inst 89:21; Jaggar and Bicknell R 1997 In:'Tumour Angiogenesis' Eds. Bicknell, Lewis and Ferarra pp357-372. Oxford University Press, Oxford. UK)를 위해서 종양으로 유전자를 전달하는 리포좀 벡터(liposomal vector) 또는 바이러스를 이용한 생체외 실험(ex vivo) 또는 생체 내 실험(in vivo)을 포함하고 있다.In particular, increased understanding of the molecular genetics of cancer has led to the development of a variety of new therapies for cancer. Gene-based therapies tested in current clinical trials are known to include: i) tumor suppressor gene replacement or inactivation of oncogenes, ii) activity or enhancement of anti-tumor immune mechanisms. Expression of cytokines / vaccines, iii) enhancement of drug sensitivity (eg transport or activity of pro-drugs), iii) drugs for bone marrow protection from high doses of chemotherapy Resistance and iii) inhibitors of tumor angiogenesis (Roth and Cristiano 1997 J Natl Cancer Inst 89:21; Jaggar and Bicknell R 1997 In: 'Tumour Angiogenesis' Eds.Bicknell, Lewis and Ferarra pp357-372.Oxford University Press , Oxford.UK), including ex vivo or in vivo experiments using liposomal vectors or viruses that transfer genes to tumors.

최근까지, 고형 종양처럼 특이적인 치료 유전자의 발현 표적은 확실하지 않았다. 예를 들어, 치료 유전자와 관련이 있는 재조합 바이러스 벡터는 바이러스 캡시드(capsid)안으로 리간드/항체의 삽입에 의한 특별한 세포 타입을 표적으로 하였다. 이러한 접근은 악성 세포에 의한 특이적 항원인 종양-항원(조직은 물론)의 발현을 요구하고 있다. 그러나 몇몇의 치료에서는 특별한 환자 그룹과 선택된 종양 항원의 발현으로 보여지는 종양 타입에서의 사용을 제한하고 있다. 어느 것에서는, 내키드(naked) 또는 바이러스-통합된 DNA는 종양 위치의 전달과 발현의 특이성의 극대화를 위해 직접적으로 종양 안으로 주입될 수 있다. 비록, 이런 접근은 외부의 종양(예를 들어 폐 또는 흑색종(melanoma) 손상 등)에 대한 제한된 성과 만날 수 있으며, 종양의 정확한 위치를 신뢰하게 되고, 종양 덩어리 또는 이차 국소 치료 또는 원거리 메타스태틱 공탁(metastatic deposits)에 의한 DNA 흡수를 완전하게 할 수 없다.Until recently, the target of expression of specific therapeutic genes, such as solid tumors, was unclear. For example, recombinant viral vectors associated with therapeutic genes have targeted particular cell types by insertion of ligands / antibodies into viral capsids. This approach requires the expression of tumor-antigens (as well as tissues) which are specific antigens by malignant cells. However, some treatments limit their use in particular patient groups and tumor types that are shown to be expressed in selected tumor antigens. In either, naked or virus-integrated DNA can be injected directly into the tumor for maximal delivery of tumor location and specificity of expression. Although this approach may encounter limited outcomes for external tumors (eg lung or melanoma damage, etc.), will be able to trust the exact location of the tumor, tumor mass or secondary topical treatment or distant metastatic deposits DNA uptake by (metastatic deposits) may not be complete.

최근에는, 종양 표적 치료 유전자 발현을 위한 접근 대안들이 발전되어져왔다(Dachs et al 1997 Nature Med 5:515). 이런 비정상적인 생리학적 활용은 거의 모든 고형 종양에서 존재하며, 그들의 오리진(origin) 또는 위치가 고려되지 않고 엄격한 허혈의 종양-특이적 조건으로 사용되며, 이는 이형체의 유전자의 발현을 조절하는 어떤 다른 유전자의 특이적 인핸서 영역에 효과를 나타내는 것으로 보인다(Dachs et al 1997 ibid; 영국 특허 출원 제9701975.6호).Recently, alternative approaches for tumor target therapeutic gene expression have been developed (Dachs et al 1997 Nature Med 5: 515). This abnormal physiological utility is present in almost all solid tumors and is used in tumor-specific conditions of strict ischemia, without considering their origin or location, which is any other gene that regulates the expression of the genes of the isoform. It appears to have an effect on the specific enhancer region of (Dachs et al 1997 ibid; British Patent Application No. 9701975.6).

보통 공격적인 종양은 부분적으로 종양 세포의 다른 혈관을 만드는 내피 세포보다 빠르게 성장하기 때문에, 부분적으로 새롭게 형성된 혈관의 공급으로 조직이 파괴되기 때문에 혈액의 공급이 불충분하다(Vaupel 1993 In 'Drug Resistance in Oncology'. pp53-85. Ed. Techer BA. Marel Dekker, New York). 허혈과 영양 결핍, 이 모든 영역을 포함하는 이런 결과는 산소의 압력(tension : 저산소증(hypoxia))과 포도당의 감소 모두를 가져온다. 종양의 산소 전극 측정에서 2.5 mmHg(정상 조직의 범위는 24에서 66 mmHg)보다 낮게 판독되는 중요한 비율을 보여주고 있다. 또한, 저산소증의 세포는 방사선 치료 및 화학요법에서 민감도가 현저하게 낮았으며, 이는 종양 저산소증 수준이 증가되는 것으로 많은 암의 생성에 의해 생존의 감소와 상호 관련이 있는 것이 그 이유일 것이다(Kallinowski 1996 ibid).Aggressive tumors usually grow faster than endothelial cells, which in part produce other blood vessels of the tumor cells, and thus insufficient blood supply because tissue is destroyed by the supply of partially formed blood vessels (Vaupel 1993 In 'Drug Resistance in Oncology' pp.53-85.Ed. Techer BA Marel Dekker, New York). Including all of these areas, ischemia and malnutrition, these results lead to both a decrease in oxygen pressure (hypoxia) and glucose. The oxygen electrode measurement of tumors shows an important rate of reading below 2.5 mmHg (normal tissue range is 24 to 66 mmHg). In addition, hypoxia cells were significantly less sensitive in radiotherapy and chemotherapy, which is probably due to increased levels of tumor hypoxia, correlated with reduced survival by the production of many cancers (Kallinowski 1996 ibid). ).

그러나, 허혈은 보통 세포 오리진 또는 환자의 집단과 관련 없는 고형 종양인 것이 특징이다. 최근에 종양에서 유전자의 발현을 선택적으로 얻기 위하여 종양 저산소증 개발의 가능성을 보여주었다(Dachs 1997 ibid). 저산소증은 야생의 다른 세포 유형의 범위에 있는 유전자 발현의 강력한 조절자이고(Wang and Sememnza 1993 Proc Natl Acad Sci USA 90:4304), 저산소증 유도 팩터 1(Hypoxia inducible factor : HIF-1)처럼 저산소증-유도 전사 요소의 활성의 유도에 의해 활동하게 되며(Wang and Sememnza 1993 ibid), 동일계의 DNA 인식 위치인 다양한 유전자 프로모터상의 저산소증-반응 요소(Hypoxia-response elements : HREs)와 결합하게 된다. Dachs(1997 ibid)등은 생체외 실험에서 저산소증의 반응을 보이고 생체 내 고형 종양을 갖는 인간의 섬유육종(fibrosaecoma) 세포에 의한 표지와 치료 유전자의 발현 조절을 위해 쥐 포스포글리세후기 카나제-1(phosphoglyserate kinase-1 : PGK-1) 유전자로부터 HRE의 다중 결합 형성을 이용하였다. 또한 표지된 포도당 결핍은 종양의 허혈 영역 상태에서 존재하는 것이 사실이고, HRE는 종양에 특이적인 이형체 유전자 발현의 활성을 위해 사용되어질 수 있다. 또한 포도당 결핍에 의해 특이적으로 활성화 되어지는 것으로 알려진 grp78 유전자 프로모터의 절단형 632 염기쌍은 생체 내에서 쥐과의 종양 수용체 유전자의 발현이 높은 수준으로 가능하다는 것을 나타내고 있다(Gazit et al 1995 Cancer Res. 55:1660).However, ischemia is usually characterized by a solid tumor that is unrelated to the cell origin or population of patients. It has recently shown the possibility of developing tumor hypoxia to selectively obtain expression of genes in tumors (Dachs 1997 ibid). Hypoxia is a potent regulator of gene expression in a range of different cell types in the wild (Wang and Sememnza 1993 Proc Natl Acad Sci USA 90: 4304) and hypoxia-induced hypoxia inducible factor (HIF-1). It is activated by the induction of the activity of transcription elements (Wang and Sememnza 1993 ibid) and binds to hypoxia-response elements (HREs) on various gene promoters, which are in situ DNA recognition sites. Dachs (1997 ibid) et al. Describe the use of rat phosphoglycerate kanase-1 for control of expression of therapeutic genes and labeling by human fibrosaecoma cells that respond to hypoxia in vitro and have solid tumors in vivo. Multiple bond formation of HRE from (phosphoglyserate kinase-1: PGK-1) gene was used. It is also true that labeled glucose deficiency is present in the ischemic region of tumors, and HRE can be used for the activity of heterologous gene expression specific for tumors. The truncated 632 base pair of the grp78 gene promoter, which is known to be specifically activated by glucose deficiency, indicates that expression of murine tumor receptor genes is possible at high levels in vivo (Gazit et al 1995 Cancer Res. 55). : 1660).

허혈에 의한 손상은 조직으로 혈액 공급이 줄어들거나 또는 잘려져 났을 때 다른 조직에서도 역시 발생할지도 모른다. 발작(stroke), 심부 정맥 혈전증(deep vein thrombosis), 폐색전(pulmonary embolus) 및 신장의 기능 부전(renal failure)은 손상을 일으킬 수 있는 조건의 예이다. 심근 경색(myocardial infarction)으로 알려진 심장 조직의 세포 사멸은 허혈 및/또는 재관류(reperfusion)에 의해 야기되는 허혈에 의하여 조직의 많은 부분이 손상을 입었기 때문이다. 순환되는 허혈과 재관류는 반응성이 있는 산소로부터 세포에 가해지는 산화적 손상의 전형적인 결과이다. 범위와 손상의 형태는 자연적인 저산소의 스트레스와 가혹함(severity)에 의해서 나타나고 있다. 예를 들어, 스트레스는 조직 네크로시스(necrosis)에 의한 것일 수 도 있다. 대신에, 스트레스는 세포사멸(apoptosis : programed cell death)에 의해서 발생할지도 모른다.Ischemic damage may also occur in other tissues when the blood supply to the tissue is reduced or cut. Stroke, deep vein thrombosis, pulmonary embolus, and renal failure of the kidneys are examples of conditions that can cause damage. Cell death of cardiac tissue, known as myocardial infarction, is due to damage to many parts of the tissue by ischemia caused by ischemia and / or reperfusion. Circulating ischemia and reperfusion are typical results of oxidative damage to cells from reactive oxygen. The extent and type of damage are manifested by natural hypoxic stress and severity. For example, the stress may be due to tissue necrosis. Instead, stress may be caused by apoptosis (programmed cell death).

전-임상적(pre-clinical) 연구에서, 종양에서의 특이적 발현을 보여주기 위하여 표지 또는 치료 유전자에 의해서 감염되어진 종양 세포를 사용하였다(See reviews by Dunbar and Eammons 1994 Stem cells 12:563-576;Crystal 1995 Science 270:404-410;Lee and Klein 1995 Transfusion Medicine Ⅱ 9:91-113). 그러나 어떻게 가장 좋은 치료 프로토콜에 의하여 생체 내 고형 종양으로 이 구조체를 도입할 것인가 하는 문제점은 아직 남아 있다.In pre-clinical studies, tumor cells infected with marker or therapeutic genes were used to show specific expression in tumors (See reviews by Dunbar and Eammons 1994 Stem cells 12: 563-576. Crystal 1995 Science 270: 404-410; Lee and Klein 1995 Transfusion Medicine II 9: 91-113). However, the problem of how to introduce this construct into solid tumors in vivo by the best treatment protocol remains.

방법들은 고형 종양에 대한 표적 약물과 치료 유전자를 위한 전달 매체로서 대식세포(macrophage)인 면역 시스템에서의 개발 세포(exploit cell)로 설명되어질 수 있다(영국 특허출원 제9701975.6허; 영국 특허출원 제9620952.3호). 혈류, 백혈구(monocyte)로부터 전달된 대식세포는 고형 종양과 군집되어있어 불충분한 혈관이 만들어지는 가슴 암종(carcinomas)의 허혈 위치로 계속해서 들어오는 것을 보여주고 있다. 게다가, 종양에서의 허혈-유도 네크로시스의 정도는 내부-종양의 대식세포 침입(intra-tumoral macrophage infiltration)과 명확하게 관련이 있다(Lewis 1997 Clin Exp Met 15:74).The methods can be described as development cells in the immune system, which are macrophages as target media for solid tumors and therapeutic genes (UK Patent Application No. 9701975.6; UK Patent Application No. 9920952.3 number). Macrophages delivered from the bloodstream, white blood cells (monocytes) continue to enter the ischemic position of carcinomas, where they are clustered with solid tumors, creating insufficient blood vessels. In addition, the degree of ischemia-induced necrosis in tumors is clearly associated with intra-tumoral macrophage infiltration (Lewis 1997 Clin Exp Met 15:74).

백혈구와 대식세포는 뇌성 말라리아, 관상 동맥 심장 질환(coronary heart disease) 및 류마티스 관절염을 포함하는 다른 질병 상태의 특징인 허혈 손상에서 역시 침입한다.Leukocytes and macrophages also invade ischemic damage, which is characteristic of other disease states, including cerebral malaria, coronary heart disease and rheumatoid arthritis.

한편, 백혈구와 특수화된 유도체들(derivative) 및 대식세포는 매우 한정된 증식 포텐셜(potential)을 이용하여 연관된 결점을 지니는 생체내 세포보다 상대적으로 수명이 길다.On the other hand, leukocytes and specialized derivatives and macrophages have a relatively long lifespan than cells in vivo with associated defects using very limited proliferative potential.

대식세포는 개체의 잠재적 수명을 통해 예방법을 제공하기 위해서 도입된 치료 유전자가 몸체에서 충분히 오래 존속하지 못한다. 그러나 이러한 세포로 유전자 전이에 의존하는 어떤 치료법은 받아들이는 세포의 수명에 의해 제한된 행동의 존속을 피할 수 없게 할 것이다.Macrophages do not have the therapeutic genes introduced in the body long enough to provide prophylaxis through the subject's potential lifespan. However, some therapies that rely on gene transfer into these cells will inevitably inevitably persist in behavior limited by the lifespan of the receiving cells.

그러나, 방법에서 고형 종양에 표지와 치료 유전자를 위한 전달 매체로서 개발된 대식세포는 저산소증 또는 낮은 포도당 농도처럼 허혈에 의해 특징지어지는 고형 종양처럼 NOIs 위치로 전달하기 위해 개발된 HSCs로 공급하는 방법을 필요로 할 것으로 설명되어질 수 있다.However, in the method, macrophages developed as a delivery medium for markers and therapeutic genes to solid tumors provide a method for feeding HSCs developed for delivery to NOIs sites, such as solid tumors characterized by ischemia such as hypoxia or low glucose concentrations. It may be described as need.

또한 더욱이, 암과 저산소증 또는 낮은 포도당 농도처럼 허혈에 의해 특징지어지는 다른 관련된 병을 위한 예방 백신 접종의 공급을 필요로 한다.Furthermore, there is a need for the provision of vaccination for cancer and other related diseases characterized by ischemia such as hypoxia or low glucose concentrations.

본 발명은 방법에 관한 것이다. 더욱 상세히, 본 발명은 골수 스템 세포(HSC)에 특정 뉴클레오타이드 서열(NOI)의 운반을 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method. More specifically, the present invention relates to a method for the delivery of a specific nucleotide sequence (NOI) to bone marrow stem cells (HSC).

또한 본 발명은 헤마토포이에틱 스템 세포(HSC)에 중요 뉴클레오타이드 서열(NOI)의 운반을 위한 벡터의 사용에 관한 것이다.The present invention also relates to the use of a vector for the delivery of important nucleotide sequences (NOIs) to hematopoietic stem cells (HSC).

다음의 도면에서 언급하는 것이다.Reference is made to the following figures.

도 1은 저산소증에 반응하는 뉴클레오타이드 서열을 나타낸 것이다.1 shows the nucleotide sequence in response to hypoxia.

도 2는 플라스미크 OB37을 그림으로 나타낸 것이다. 이 플라스미드는 OBHRE 프로모터를 포함한다.2 is a graphical representation of plasmid OB37. This plasmid contains the OBHRE promoter.

도 3은 Xia벡터로 형질도입된 유방 암 세포에서 B-갈락토시다제 발현을 나타낸 것이다.Figure 3 shows B-galactosidase expression in breast cancer cells transduced with Xia vector.

도 4a는 SV40 프로모터를 지닌 조합에서 합성 저산소증 반응 프로모터를 나타낸 것이다.4A shows the synthetic hypoxia response promoter in combination with the SV40 promoter.

도 4b는 합성 저산소증 반응 프로모터의 상대적 강도를 나타낸 것이다. 바(bar)는 리포터 유전자 활성도 수준을 나타낸다. 바 위의 숫자들은 폴드 인덕션(fold induction)을 나타낸다.4B shows the relative strength of the synthetic hypoxia response promoter. Bars represent reporter gene activity levels. The numbers on the bar represent fold induction.

도 5는 웨스턴 블럿을 나타낸 것이다. 단백질 추출물은 1차 인간 대식세포와 인간 유방 암 T47D세포로부터 제조되고, 웨스턴 블럿팅에 의해 분석된다. 항체는 정제된 HIF-1과 EPAS 단백질에 대해 증가되는 모노클로날 항체이다. 위 패널은 EPAS 항체를 지니고 탐침되는 필터를 나타내고 아래 패널은 HIF-1 항체를 지니고 탐침되는 필터를 나타낸다.5 shows western blots. Protein extracts are prepared from primary human macrophages and human breast cancer T47D cells and analyzed by western blotting. Antibodies are monoclonal antibodies that are raised against purified HIF-1 and EPAS proteins. The upper panel shows the filter probed with EPAS antibody and the lower panel shows the filter probed with HIF-1 antibody.

도 6은 대식세포에서 저산소증 유도를 조정하는 OBHRE1를 나타낸 것이다.6 shows OBHRE1 modulating hypoxia induction in macrophages.

도 7은 XiaMac와 합성 저산소증 반응 대식세포 특이 프로모터의 뉴클레오타이드 서열을 나타낸 것이다.Figure 7 shows the nucleotide sequence of XiaMac and synthetic hypoxic response macrophage specific promoter.

도 8은 대식세포와 유방 암 세포 라인에서 CMV 프로모터와 관련한 XiaMac 프로모터(OBHREMAC로 라벨됨)에 의해 유도된 리포터 유전자의 저산소증 활성화를 나타낸 것이다.FIG. 8 shows hypoxia activation of reporter genes induced by the XiaMac promoter (labeled OBHREMAC) with respect to the CMV promoter in macrophages and breast cancer cell lines.

도 9는 HRE가 XiaMac 프로모터의 저산소증 반응에 임계적임을 나타낸다. HRE는 XiaMac (XiaMac-HRE) 에서 삭제되며 저산소증에 의한 유도는 관찰되지 않는다.9 shows that HRE is critical for the hypoxia response of the XiaMac promoter. HRE is deleted from XiaMac (XiaMac-HRE) and no induction by hypoxia is observed.

도 10은 인터페론 감마(interferon gamma)와 IRE를 포함하는 자동조절 회로를 통해 본 발명의 저산소증 반응 프로모터를 조절하기 위한 방법의 개요를 제공한다.FIG. 10 provides an overview of a method for regulating the hypoxia response promoter of the present invention through an autoregulator circuit comprising interferon gamma and IRE.

도 11은 저산소증과 인터페론 감마 존재시 활성인 XiaMacIRE 서열의 뉴클레오타이드 서열을 나타낸 것이다.Figure 11 shows the nucleotide sequence of the XiaMacIRE sequence active in the presence of hypoxia and interferon gamma.

도 12는 e-셀렉틴(selectin) 또는 KDR 프로모터에 의해 혈관 내피(vascular endothelium)에 타겟되어지는 저산소증 조절 렌티바이러스(lentiviral) 벡터를 그림으로 나타낸 것이다.FIG. 12 graphically depicts a hypoxia-regulated lentiviral vector targeted to the vascular endothelium by an e-selectin or KDR promoter.

도 13은 WTPGK와 MUTPGK의 서열들을 나타낸 것이다.Figure 13 shows the sequences of WTPGK and MUTPGK.

도 14는 pKAHRE 구조물을 그림으로 나타낸 것이다.14 graphically illustrates a pKAHRE structure.

도 15a는 HRE 조절하에서 치료 유전자(therapeutic gene)를 포함하는 레트로바이러스(retroviral) XiaGen-P450의 도식화한 지도를 나타낸 것이다.FIG. 15A shows a schematic map of retroviral XiaGen-P450 containing a therapeutic gene under HRE regulation.

도 15b는 저산소증에 의한 XiaGen-P450(Xia벡터 레트로바이러스)의 유도 분석을 나타낸 것이다. 유도가 있을 때 세포는 어두워진다.Figure 15b shows the induction analysis of XiaGen-P450 (Xia vector retrovirus) due to hypoxia. Cells darken when there is induction.

도 16a는 pEGASUS의 플라스미드 지도를 그림으로 나타낸 것이다.16A is a graphical representation of a plasmid map of pEGASUS.

도 16b는 pONY2.1의 플라스미드 지도를 그림으로 나타낸 것이다.16B graphically depicts a plasmid map of pONY2.1.

도 16c는 pONYHRELucLac의 플라스미드 지도를 그림으로 나타낸 것이다.16C is a graphical representation of a plasmid map of pONYHRELucLac.

도 16d는 pEGHRELacZ의 플라스미드 지도를 그림으로 나타낸 것이다.16D is a graphical representation of the plasmid map of pEGHRELacZ.

도 17은 pSecTSP-1과 pEGHRE-TSP1을 그림으로 나타낸 것이다.FIG. 17 is a graphical representation of pSecTSP-1 and pEGHRE-TSP1. FIG.

도 18은 배양시 세포들에 플후기되는 LacZ를 발현하는 페가수스(Pegasus) 벡터를 그림으로 나타낸 것이다. 그러면 세포들은 노목시아(normoxia) 또는 저산소증에 놓이게 된다. 저산소증하에서 리포터 유전자는 발현되고 따라서 B-갈락토시다제 효소는 세포들이 카운트되도록 발현된다. 이것은 벡터의 적정량(titre)을 준다. 이것은 저산소증하에서 2 로그 더 높아 리포터 유전자가 이 조건하에서 우선적으로 활성임을 나타낸다.FIG. 18 is a graphical representation of a Pegasus vector expressing LacZ flaming on cells in culture. The cells are then placed in normoxia or hypoxia. Under hypoxia the reporter gene is expressed and thus the B-galactosidase enzyme is expressed such that the cells are counted. This gives the titre of the vector. This is 2 log higher under hypoxia, indicating that the reporter gene is preferentially active under these conditions.

도 19는 렌티바이러스 벡터에서 루시퍼라제(luciferase) 리포터의 저산소증 매개 활성화를 나타낸 것이다.19 shows hypoxia mediated activation of luciferase reporters in lentiviral vectors.

도 20a는 단독 전사 단위로 배열된 저산소증 반응 EIAV 벡터를 나타낸 것이다.20A shows the hypoxia response EIAV vector arranged in a single transcription unit.

도 20b는 단독 전사 단위로 배열된 저산소증 반응 자동조절 EIAV 벡터를 나타낸 것이다.20B shows the hypoxia response autoregulation EIAV vectors arranged in a single transcription unit.

도 21은 pE1sp1A와 pJM17을 그림으로 나타낸 것이다.21 is a graphical representation of pE1sp1A and pJM17.

도 22는 재조합 아데노바이러스(adenoviral) 벡터를 조립하기 위한 스킴을 나타낸 것이다. 아데노 PGKlacZ는 OB37로부터 마이크로빅스(Microbix) 전달 벡터 pE1sp1A로 삽입되는 OBHRElacZ 카세트이다.22 shows a scheme for assembling a recombinant adenoviral vector. Adeno PGKlacZ is an OBHRElacZ cassette inserted from OB37 into the Microbix delivery vector pE1sp1A.

도 23은 PGKLacZ Ad 변환된 치앙 리버(Chiang Liver) 세포들로부터 저산소 유도(0.1%)를 나타낸 것이다.FIG. 23 shows hypoxic induction (0.1%) from PGKLacZ Ad transformed Chiang Liver cells.

도 24는 AdHRE LacZ와 함께 변환된 일차 인간 대식세포에서 β-갈락토시다제 유전자 발현의 저산소 조절을 나타낸 것이다.FIG. 24 shows hypoxic regulation of β-galactosidase gene expression in primary human macrophages transformed with AdHRE LacZ.

도 25a는 pE1sp1A의 플라스미드 지도를 그림으로 나타낸 것이다.25A is a graphical representation of a plasmid map of pE1sp1A.

도 25b는 pE1HREPG의 플라스미드 지도를 그림으로 나타낸 것이다.25B is a graphical representation of a plasmid map of pE1HREPG.

도 25c는 pE1CMVPG의 플라스미드 지도를 그림으로 나타낸 것이다.25C is a graphical representation of a plasmid map of pE1CMVPG.

도 26은 pE1RevE의 플라스미드 지도를 그림으로 나타낸 것이다.26 is a graphical representation of a plasmid map of pE1RevE.

도 27은 pE1HORSE3.1의 플라스미드 지도를 그림으로 나타낸 것이다.FIG. 27 graphically shows a plasmid map of pE1HORSE3.1.

도 28은 pE1PEGASUS4의 플라스미드 지도를 그림으로 나타낸 것이다.28 is a graphical representation of a plasmid map of pE1PEGASUS4.

도 29는 pCI-Neo의 플라스미드 지도를 그림으로 나타낸 것이다.29 is a graphical representation of a plasmid map of pCI-Neo.

도 30은 pCI-Rab의 플라스미드 지도를 그림으로 나타낸 것이다.30 is a graphical representation of a plasmid map of pCI-Rab.

도 31은 pE1Rab의 플라스미드 지도를 그림으로 나타낸 것이다.FIG. 31 graphically shows a plasmid map of pE1Rab.

도 32는 2개의 치료 유전자들을 포함하는 저산소증 반응 EIAV 벡터를 나타낸 것이다.32 shows a hypoxic response EIAV vector comprising two therapeutic genes.

도 33은 도식화한 그림이다.33 is a schematic diagram.

도 34는 도식화한 그림이다.34 is a schematic diagram.

본 발명의 첫 번째 관점에서는, 적어도 하나의 발현되는 NOI 또는 하나 또는 그 이상의 허혈 유사 반응 요소(ILRE)와 실시가능하게 관련되어 있는 것으로, 각각의 NOI로 구성되는 변형된 조혈 스템 세포(MHSC)를 제공하는 것이다.In a first aspect of the invention, a modified hematopoietic stem cell (MHSC) consisting of each NOI is operatively associated with at least one expressed NOI or one or more ischemic like response elements (ILRE). To provide.

본 발명의 두 번째 관점에서는, 본 발명에 의하여 MHSC를 분화화할 수 있는 하나 또는 그 이상의 에이전트(agent)와 결합된 MHSC를 제공하는 것이다.In a second aspect of the invention, the present invention provides an MHSC in combination with one or more agents capable of differentiating the MHSC.

본 발명의 세 번째 관점에서는, 본 발명에 의하여 약제학적으로 받아들일 수 있는 희석액(diluent), 부형제(exceipient) 또는 담체(carrier)와 선택적으로 혼합된 MHSC를 포함하는 약제학적 조성물을 제공하는 것이다.In a third aspect of the present invention, there is provided a pharmaceutical composition comprising MHSC optionally mixed with a pharmaceutically acceptable diluent, excipient or carrier.

본 발명의 네 번째 관점에서는, 본 발명에 의하여 약물로 사용할 수 있는 MHSC를 제공하는 것이다.In a fourth aspect of the present invention, there is provided an MHSC which can be used as a drug according to the present invention.

본 발명의 다섯 번째 관점에서는, 본 발명에 의하여 허혈 환경에서 MHSC의 하나 또는 그 이상의 NOIs의 발현을 포함하는 허혈 환경에서 하나 또는 그 이상의 NOIs 발현의 방법을 제공하는 것이다.In a fifth aspect of the invention, the present invention provides a method of expressing one or more NOIs in an ischemic environment comprising expression of one or more NOIs of MHSC in an ischemic environment.

본 발명의 여섯 번째 관점에서는, 본 발명에 의하여 허혈에 의하여 야기되는 허혈과 관련되어진 조건으로 치료하기 위한 의약품의 제조공정에서의 MHSC의 용도를 제공하는 것이다.In a sixth aspect of the present invention, there is provided the use of MHSC in the manufacture of a medicament for the treatment of conditions associated with ischemia caused by ischemia by the present invention.

본 발명의 일곱 번째 관점에서는, 본 발명에 의하여 MHSC를 투여함을 동일하게 포함하는 것을 필요로 하는 개체에서의 치료과정, 또는 본 발명에 의한 약제학적 조성물과 하나 또는 그 이상의 NOIs의 발현을 가능하게 하는 것을 제공하는 것이다.In a seventh aspect of the present invention, a process of treatment in an individual in need thereof comprising the same administration of MHSC, or the expression of one or more NOIs with a pharmaceutical composition according to the present invention is enabled. To provide that.

본 발명의 여덟 번째 관점에서는, 적어도 하나 또는 그 이상의 NOI를 포함하는 하나 또는 그 이상의 바이러스 벡터로 바이러스 형질 도입에 의해 세포를 변형함으로서 제조되어지며, 세포 및 NOI를 활성화시키는 요소를 포함하는 변형된 세포를 제공하는 것이다.In an eighth aspect of the invention, a modified cell prepared by modifying a cell by viral transduction with one or more viral vectors comprising at least one or more NOIs, the modified cell comprising a cell and an element activating the NOI To provide.

본 발명의 아홉 번째 관점에서는, 생체 내 유전자의 운반을 위한 혼성 바이러스 벡터 시스템을 제공하는 것으로, 시스템은 이차 바이러스 벡터를 암호화하는 하나 또는 그 이상의 일차(primary) 바이러스 벡터로 구성되어지며, 일차 벡터 또는 첫 표적 세포로 감염될 수 있는 벡터와 거기에서 이차 바이러스의 발현, 그리고 이차 벡터는 이차 표적 세포로 형질도입할 수 있으며, 일차 바이러스 벡터 및/또는 이차 바이러스 벡터는 본 발명 또는 본 발명에 의한 세포 특이적 조절 요소 ILRE을 포함하는 것이다.In a ninth aspect of the invention, there is provided a hybrid viral vector system for the delivery of genes in vivo, wherein the system consists of one or more primary viral vectors encoding secondary viral vectors, the primary vector or The vector capable of infecting the first target cell and the expression of the secondary virus therein, and the secondary vector can be transduced into the secondary target cell, wherein the primary viral vector and / or secondary viral vector are cell specific according to the present invention or the present invention. It includes the regulatory element ILRE.

본 발명의 열 번째 관점에서는, 혼성 바이러스 벡터 시스템을 제공하는 것으로, 아데노바이러스 벡터(adenoviral vector)에 기초 또는 이로부터 얻어지는 일차 벡터 및/또는 레트로바이러스 벡터, 가장 바람직하게는 렌티바이러스 벡터(lentiviral nector)에 기초 또는 이로부터 얻어지는 이차 바이러스 벡터이며, 일차 바이러스 벡터 및/또는 이차 바이러스 벡터는 본 발명의 ILRE 또는 본 발명에 따른 세포 특이적 조절 요소를 포함하고 있다.In a tenth aspect of the present invention, there is provided a hybrid viral vector system, comprising a primary and / or retroviral vector, most preferably a lentiviral vector, based on or derived from an adenoviral vector. Is a secondary viral vector based on or derived from the primary viral vector and / or secondary viral vector comprising the ILRE of the invention or a cell specific regulatory element according to the invention.

본 발명의 열한 번째 관점에서는, 여기에 상세히 설명한 하나 또는 그 이상의 신규한 벡터 또는 구조체 또는 프로모터 또는 조절 요소를 제공하는 것이다.In an eleventh aspect of the present invention, there is provided one or more novel vectors or constructs or promoters or regulatory elements described in detail herein.

본 발명의 열두 번째 관점에서는, 보통의 조직에서 낮은 기초 수위 활성도를 보이나 허혈 조건에서 강하게 유도되는 아데노바이러스 벡터 구조체를 제공하는 것이다.In a twelfth aspect of the present invention, there is provided an adenovirus vector construct that shows low basal level activity in normal tissues but is strongly induced in ischemic conditions.

본 발명의 열세 번째 관점에서는, 보통의 조직에서 낮은 기초 수위 활성도를 보이나 허혈 조건에서 강하게 유도되는 렌티바이러스 벡터 구조체를 제공하는 것이다.In a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a lentiviral vector construct that shows low basal level activity in normal tissues but is strongly induced in ischemic conditions.

본 발명의 열네 번째 관점에서는, 보통의 조직에서 낮은 기초 수위 활성도를 보이나 허혈 조건에서 강하게 유도되는 아데노바이러스와 렌티바이러스 벡터 구조체의 결합 또는 그 이상을 제공하는 것이다.In a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a combination or more of adenovirus and lentiviral vector constructs that exhibit low basal level activity in normal tissues but are strongly induced in ischemic conditions.

본 발명의 열다섯 번째 관점에서는, 다른 질병에서의 사용을 위한 다른 세포 타입에서 조절된 유전자인 ILRE를 전달하는 아데노바이서스 벡터의 용도를 제공하는 것이다.In a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the use of an adenovirus vector to deliver ILRE, a regulated gene in different cell types for use in other diseases.

본 발명의 열여섯 번째 관점에서는, 다른 질병에서의 사용을 위한 다른 세포 타입에서 조절된 유전자인 ILRE를 전달하는 레트로바이러스 벡터의 용도를 제공하는 것이다.In a sixteenth aspect of the present invention, there is provided the use of a retroviral vector to deliver ILRE, a regulated gene in other cell types for use in other diseases.

본 발명의 열일곱 번째 관점에서는, 다른 질병에서의 사용을 위한 다른 세포 타입에서 조절된 유전자인 ILRE를 전달하는 아데노바이러스와 레트로바이러스 벡터의 결합에 의한 용도를 제공하는 것이다.In a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a use by combining adenovirus and retroviral vectors to deliver ILRE, a regulated gene in different cell types, for use in other diseases.

바람직하게는 이 ILRE는 전사 조절 요소(예를 들어 프로모터)와 결합되어 사용되어지며, 전사 조절 요소는 하나 또는 그 이상의 선택된 세포 타입들에서 활성을 나타내는 것이 바람직하며 바람직하게는 단지 하나의 세포 타입에서 활성화되어지는 것이다.Preferably this ILRE is used in conjunction with a transcriptional regulatory element (e.g., a promoter), which preferably exhibits activity in one or more selected cell types and preferably in only one cell type. It is activated.

반응 요소에서의 논-리미팅(non-limiting)의 예는 OBHRE1과 Xiamac으로 나타내고 있다. 또 다른 논 리미팅의 예에서는 MLV 및/또는 제한된 조직의 허혈 반응 프로모터와 공유하여 사용되어지는 ILRE를 포함하고 있다.Examples of non-limiting in the response elements are shown in OBHRE1 and Xiamac. Another example of non-limiting includes ILRE, which is used in common with the MLV and / or restricted tissue ischemic response promoter.

바람직하게 허혈 반응 프로모터는 제한된 조직의 허혈 반응 포로모터이다.Preferably the ischemic response promoter is a limited tissue ischemic response promoter.

바람직하게는 제한된 조직의 허혈 반응 포로모터는 억제에 의해 제한된 대식 세포에 특이적인 프로모터이다.Preferably the ischemic response promoter of restricted tissue is a promoter specific for macrophages restricted by inhibition.

바람직하게는 허혈 반응 프로모터 제한적 조직은 상피세포 특이적 프로모터이다.Preferably the ischemic response promoter restricted tissue is an epithelial cell specific promoter.

바람직하게는 벡터는 ILRE 조절 레트로바이러스 벡터이다.Preferably the vector is an ILRE regulatory retroviral vector.

바람직하게는 벡터는 ILRE 조절 렌티바이러스 벡터이다.Preferably the vector is an ILRE regulatory lentiviral vector.

바람직하게는 벡터는 ILRE 조절 아데노바이러스 벡터이다.Preferably the vector is an ILRE regulatory adenovirus vector.

바람직하게는 벡터는 ILRE 조절 혼성(hybrid) 아데노바이러스/렌티바이러스 벡터이다.Preferably the vector is an ILRE regulated hybrid adenovirus / lentiviral vector.

바람직하게는 벡터는 자동조절된(autoregulated) 저산소증 반응 렌티바이러스 벡터이다.Preferably the vector is an autoregulated hypoxia reactive lentiviral vector.

"허혈 유사 반응 요소(ischaemia like response element)" 즉, ILRE로 쓰여지는 용어는 허혈의 조건하에서 또는 허혈 유사 또는 허혈에 의해 유도된 조건에서 반응 또는 활성화되는 요소를 포함한다. 예를 들면, 허혈 유사 또는 허혈에 의해 유도된 조건은 저산소증 및/또는 낮은 포도당 농도를 포함하고 있다.The term "ischaemia like response element", ie, ILRE, includes elements that react or are activated under conditions of ischemia or under conditions induced by ischemia-like or ischemia. For example, conditions that are induced by ischemia-like or ischemia include hypoxia and / or low glucose concentrations.

허혈은 특이한 기관 및 조직으로 혈액을 불충분하게 공급할 수 있다. 감소된 혈액 공급의 결과는 기관 또는 조직(저산소증의)으로 산소의 공급이 불충분하게 하는 것이다. 늘어난 저산소증은 작용하는 기관 또는 조직 손상의 결과를 만들 수도 있다.Ischemia can inadequately supply blood to specific organs and tissues. The result of a reduced blood supply is an insufficient supply of oxygen to organs or tissues (hypoxia). Increased hypoxia may also result in damage to the organ or tissue at work.

바람직한 ILRE는 저산소 반응 요소(hypoxia response element)이다.Preferred ILRE is a hypoxia response element.

본 발명의 MHSC는 바이러스 벡터의 사용에 의하여 제조되어진 것이며, 차례로 벡터는 바이러스 및/또는 비바이러스(non-viral) 수단에 의하여 HSC로 전달될 수도 있다.MHSCs of the invention are prepared by the use of viral vectors, which in turn may be delivered to HSCs by viral and / or non-viral means.

MHSC 분화화할 수 있는 적당한 에이전트의 예는 싸이토킨 및/또는 성장호르몬이다. 본 실시태양에서, MHSC는 하나 또는 그 이상의 다른 세포 형태에서 특수화될 수 있다.Examples of suitable agents capable of differentiating MHSC are cytokines and / or growth hormones. In this embodiment, the MHSC may be specialized in one or more other cell types.

어떤 적용에서는 개체로 이미 전달되어질 수 있는 분리된 MHSC가 바람직할 수 있다. MHSC는 여과법, 원심분리, 미세-피펫 등과 같은 표준 테크닉에 의해 분리될 수 있다.In some applications a separate MHSC may be desirable that may already be delivered to the subject. MHSC can be separated by standard techniques such as filtration, centrifugation, micro-pipette and the like.

본 발명의 이점은 예를 들어 암, 뇌성 말라리아, 허혈 심장 질병 또는 류마티스 관절염등과 같은 허혈, 저산소증 또는 낮은 포도당에 의해 특정 지어진 조건의 예방법 또는 치료에 사용하기 위한 수단과 방법을 제공하는 것이다.It is an advantage of the present invention to provide means and methods for use in the prophylaxis or treatment of conditions specified by ischemia, hypoxia or low glucose, such as, for example, cancer, cerebral malaria, ischemic heart disease or rheumatoid arthritis.

하나의 관점에서, 본 발명은 NOIs를 HSC 및 특히 CD34+HSCs로 전달하는 전달 시스템의 용도와 관계가 있다.In one aspect, the present invention relates to the use of a delivery system to deliver NOIs to HSCs and in particular CD34 + HSCs.

또 다른 관점에서 본 발명은 적어도 하나의 NOI를 포함하는 HSC의 일반적인 공학적 방법을 제공하는 것이며, 방법은 허혈, 저산소증 또는 낮은 포도당에 의해 특징지어진 조건의 치료 또는 예방을 위해 선택된 적어도 하나의 NOI로 구성되는 벡터의 HSCs 집단의 감염 또는 형질도입을 포함하고 있다.In another aspect the present invention provides a general engineering method of HSC comprising at least one NOI, the method consisting of at least one NOI selected for the treatment or prevention of conditions characterized by ischemia, hypoxia or low glucose. Infection or transduction of the HSCs population of the resulting vector.

또 다른 관점에서 본 발명은 본 발명에 의해서 상기-기재된 방법에 의해 생산된 MHSCs를 제공하는 것이다.In another aspect, the present invention provides MHSCs produced by the above-described method by the present invention.

또한 다른 관점에서, 본 발명은 상기-기재된 방법을 위해서 알맞는 벡터를 제공하는 것으로, 적어도 하나의 NOI 및/또는 삽입될 수 있는 NOI의 삽입 위치를 적어도 하나이상 가진 것으로 구성되는 것이다. 이와 같은 벡터는 적어도 하나의 NOI를 HSC로 전달하기에 적합한 것이다.In another aspect, the present invention provides a suitable vector for the above-described method, which consists of having at least one NOI and / or at least one insertion position of NOI that can be inserted. Such vectors are suitable for delivering at least one NOI to the HSC.

더 나아간 관점에서는, 본 발명은 벡터 또는 선택적으로 약제학적 용도가 될 수 있는 담체와 함께 설명되는 MHSC로 포함하는 허혈, 저산소증 또는 낮은 포도당에 의해 특정 지어진 조건의 치료 또는 예방을 위한 약제를 제공하는 것이다.In a further aspect, the present invention provides a medicament for the treatment or prevention of conditions specified by ischemia, hypoxia or low glucose comprising MHSC described in conjunction with a vector or optionally a carrier for pharmaceutical use. .

좀더 나아간 관점에서, 본 발명은 치료된 개체로부터 HSC 집단으로 적어도 하나의 NOI를 전달하기 위한 방법을 제공하는 것으로, 방법은 세포의 감염 또는 형질도입 및 개체로 다시 재도입되어진 감염 및 형질도입이 가능한 조건의 상세한 벡터를 가진 것과 접촉하는 세포로 구성되어진다.In a further aspect, the present invention provides a method for delivering at least one NOI from a treated individual to a population of HSCs, wherein the method is capable of infection or transduction of cells and infection and transduction that has been reintroduced back into the individual. It consists of cells in contact with those with detailed vectors of conditions.

더욱더, 본 발명은 치료된 개체의 HSCs의 집단으로 적어도 하나의 NOI를 전달하기 위한 방법을 제공하는 것으로, 방법은 여기에 개재된 약제를 개체로 투여하는 것을 포함하고 있다.Furthermore, the present invention provides a method for delivering at least one NOI to a population of HSCs of a treated individual, the method comprising administering to a subject a medicament interposed therein.

더욱이 본 발명에 의해서 제공된 포유류 암의 치료 또는 예방의 방법으로, 방법은 치료된 개체로부터 HSCs가 풍부한 세포의 분리된 집단을 포함하며, 세포로 감염 또는 형질 도입이 가능한 조건하에서 적어도 하나의 NOI를 포함하는 벡터와 세포가 연결되어지는 것으로, 적당한 조건하에서 설계된 MHSCs의 결과물과 배양된 MHSCs 또는 개체의 분화화된 결과물로 재도입되어져 배양하는 것이다.Moreover, the method of treating or preventing a mammalian cancer provided by the present invention, the method comprises an isolated population of cells enriched with HSCs from the treated individual, comprising at least one NOI under conditions capable of infection or transduction into the cells. The vector and the cells are connected to each other, and the cells are reintroduced into the resulting MHSCs and the differentiated products of the cultured MHSCs or individuals under appropriate conditions.

본 발명에 따라서, NOI 또는 NOIs는 어떤 특정 뉴클레오타이드 서열일 수 있다. 예를 들어, 각각 서열은 독립적인 DNA 또는 RNA일 수 있으며 이는 종합적으로 제조되어지거나 재조합 DNA 테크닉의 이용에 의해 제조되어질 수 있는, 또는 천연 소스로부터 분리된 것일 수도 있고 또는 그들의 조합일 수도 있다. 이 서열은 센스 서열 또는 안티센스 서열일 수 도 있다. 직접적으로 또는 간접적으로 각각의 다른 것과 결합되거나 또는 그들과 결합되어지는 서열의 다수일 수도 있다.In accordance with the present invention, the NOI or NOIs may be any particular nucleotide sequence. For example, each sequence may be independent DNA or RNA, which may be prepared synthetically, prepared by the use of recombinant DNA techniques, or may be isolated from natural sources, or a combination thereof. This sequence may be a sense sequence or an antisense sequence. It may be a plurality of sequences which are directly or indirectly bound to each other or bound thereto.

하나의 바람직한 실시태양에서, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 NOI(s)-변형된 MHSC(s)는 특이적인 방법으로 사용될 수 있는-를 가진 하나 또는 그 이상의 HCSs의 변이를 위한 레트로바이러스 벡터의 놀라운 용도에 기초하고 있다.In one preferred embodiment, the present invention is surprising for retroviral vectors for the modification of one or more HCSs with one or more NOI (s)-the modified MHSC (s) can be used in specific ways. Based on use.

본 발명의 관점에서 레트로바이러스 벡터는 유도될 수 있거나 또는 어떤 적당한 레트로바이러스로부터 얻어질 수 있을지도 모른다. 다음의 테크닉들은 본 발명에 적용할 것이다.In the context of the present invention, retroviral vectors may be derived or may be obtained from any suitable retrovirus. The following techniques will apply to the present invention.

배경지식에서, 레트로바이러스는 세포를 용해하는(lytic) 바이러스와 다른 라이프 사이클(life cycle)을 지닌 RNA 바이러스이다. 이런 점에 있어서, 레트로바이러스는 DNA 중개자(intermediate)를 통해 복제되어지는 전염성의 본체(infectious entity)이다. 세포로 레트로바이러스가 감염되었을 때, 게놈은 역전사효소(reverse transcriptase enzyme)에 의해 DNA 형태로 보존되었다. 이 DNA 복제는 새로운 RNA 게놈의 생산과 전염성 바이러스 입자의 조합(assembly)을 위해 필요한 바이러스의 암호화된 단백질을 위한 원형으로 공급된다.In the background, retroviruses are RNA viruses that have a different life cycle from those that lytic cells. In this regard, retroviruses are infectious entities that are replicated through DNA mediators. When retroviruses were infected with cells, the genome was preserved in DNA form by reverse transcriptase enzyme. This DNA replication is supplied in prototypes for the viral encoded proteins necessary for the production of new RNA genomes and for the assembly of infectious viral particles.

쥐과 백혈병 바이러스(murine leukemia virus:MLV), 인간의 면역결핍 바이러스(human immunodeficiency virus:HIV), 말의 전염성 빈혈증 바이러스(equine infectous anaemia virus:EIAV), 쥐 유방 종양 바이러스(mouse mammary tumor virus:MMTV), 로이스 유종 바이러스(Rous sarcoma virus:RSV), 퓨지나미 육종 바이러스(Fujinami sarcoma virus:FuSV), 몰로니 쥐과 백혈병 바이러스(Moloney murine leukemia virus:Mo-MLV), FBR 쥐과 육종성골증 바이러스(FBR murine asteosarcoma virus:FBR MSV), 몰로니 쥐과 육종 바이러스(Moloney murine sarcoma virus:Mo-MSV), 아벨슨 쥐과 백혈병 바이러스(Abelson murine leukemia virus:A-MLV), 조류의 골수구종증 바이러스-29(Avian myelocytomatosis virus-29:MC29), 및 조류의 적백혈증 바이러스(Avian erythroblastosis virus:AEV)등의 많은 레트로바이러스가 있다. 더 상세한 레트로바이러스의 리스트는 Coffin 등의 논문에서 찾을수 있다("retroviruses" 1997 Cold Spring Harbour Laboratory Press Eds:JM Coffin, SM Hughes, He Varmous pp758-763).Murine leukemia virus (MLV), human immunodeficiency virus (HIV), equine infectious anaemia virus (EIAV), mouse mammary tumor virus (MMTV) Rous sarcoma virus (RSV), Fujinami sarcoma virus (FuSV), Moroniney murine leukemia virus (Mo-MLV), FBR murine sarcoma osteoblastic virus (FBR murine) asteosarcoma virus (FBR MSV), Moloney murine sarcoma virus (Mo-MSV), Abelson murine leukemia virus (A-MLV), Avian myelocytomatosis virus-29: MC29) and avian erythroblastosis virus (AEV). A more detailed list of retroviruses can be found in Coffin et al. ("Retroviruses" 1997 Cold Spring Harbor Laboratory Press Eds: JM Coffin, SM Hughes, He Varmous pp758-763).

레트로바이러스의 게놈 구조의 상세한 사항은 다음 기재에서 찾을 수 있을 것이다. 예를 들어, HIV의 자세한 사항은 NCBI Genbank에서 찾을 수 있을 것이다(i.e. Genome Accession No. AF033819).Details of the genome structure of retroviruses may be found in the following description. For example, details of HIV may be found in the NCBI Genbank (i.e. Genome Accession No. AF033819).

본질적으로, 모든 야생형 레트로바이러스는 3개의 주요 코딩 도메인 즉, 필수 비리온 단백질을 코딩하는 gag, pol, env을 포함하고 있다. 그럼에도 불구하고, 레트로바이러스는 두 개의 카테고리 즉, "단일(simple)"과 "복합(complex)"에서 대체로 분류되어질 것이다. 이 카테고리는 유기체의 게놈에 의해 구별될 수 있다. 단일 레트로바이러스는 보통 단지 기본적인 정보만을 전달한다. 이와 대조적으로, 복합 레트로바이러스는 다중 스플라이스된 전달 암호(multiple spliced message)로부터 유도된 첨가된 조절 단백질을 암호화하고 있다.In essence, all wild-type retroviruses contain three major coding domains: gag, pol, env, which encode essential virion proteins. Nevertheless, retroviruses will generally fall into two categories, "simple" and "complex". This category can be distinguished by the genome of the organism. A single retrovirus usually carries only basic information. In contrast, multiple retroviruses encode added regulatory proteins derived from multiple spliced messages.

레트로바이러스는 7 그룹으로 더 나뉘어질 수 있다. 5개의 그룹은 종양유전자 잠재력을 지닌 레트로바이러스이다. 남아있는 2개의 그룹은 렌티바이러스와 스푸마바이러스(spumaviruses)이다. 레트로바이러스에 대한 대략적인 것은 "Retroviruses"(1997 Cold Spring Harbour Laboratory Press Eds:JM Coffin, SM Hughes, He Varmous pp1-25)에 나타나 있다.Retroviruses can be further divided into seven groups. Five groups are retroviruses with oncogene potential. The remaining two groups are lentiviral and spumaviruses. An approximation to retroviruses is given in "Retroviruses" (1997 Cold Spring Harbor Laboratory Press Eds: JM Coffin, SM Hughes, He Varmous pp 1-25).

인간의 T-세포 백혈병 바이러스-소 백혈병 바이러스(human T-cell leukemia virus-bovine leukemia virus:HTLV-BLV) 그룹을 제외한 모든 종양유전자의 멤버는 심플 레트로바이러스이다. HTLV, BLV와 렌트바이러스 및 스푸마바이러스는 콤플렉스이다. 가장 잘 연구된 종양유전자인 레트로바이러스는 로이스 유종 바이러스(Rous sarcoma virus:RSV), 쥐 유방 종양 바이러스(mouse mammary tumor virus:MMTV), 쥐과 백혈병 바이러스(murine leukemia virus:MLV) 및 인간의 T-세포 백혈병 바이러스(human T-cell leukemia virus:HTLV)이다.Members of all oncogenes except the human T-cell leukemia virus-bovine leukemia virus (HTLV-BLV) group are simple retroviruses. HTLV, BLV, and rentviruses and spumaviruses are complex. Retroviruses, the best studied oncogenes, include the Lois sarcoma virus (RSV), mouse mammary tumor virus (MMTV), murine leukemia virus (MLV) and human T-cells. Human T-cell leukemia virus (HTLV).

렌티바이러스 그룹은 "프라이메이트(primate)"와 "논-프라이메이트(non-primate)"로 상세하게 나눌 수 있다. 프라이메이트 렌티바이러스의 예는 인간 후천적 면역결핍증(AIDS)을 일으키는 작용제, 인간 면역결핍 바이러스와 유인원 면역결핍증 바이러스(simian immunodeficiency virus:SIV)를 포함한다. 논-프라이메이트 렌티바이러스 그룹은 산양 관절염-뇌염 바이러스(caprine arthritis-encephalitis virus:CAEV), 유인원 전염성 빈혈증 바이러스(equine infectious anaemia virus:EIAV) 및 최근에 더욱 상세히 설명되고 있는 고양이과의 면역결핍 바이러스(feline immunodeficiency virus:FIV)와 소 면역결핍 바이러스(bovine immunodeficiency virus:BIV)들과 관계가 있는 원형(prototype) "슬로우 바이러스(slow virus)" 비스나/메디 바이러스(visna/maedi virus:VMV)를 포함한다.Lentivirus groups can be further divided into "primate" and "non-primate". Examples of prime lentiviruses include agents that cause human acquired immunodeficiency (AIDS), human immunodeficiency virus and simian immunodeficiency virus (SIV). The non-primate lentiviral group includes goat arthritis-encephalitis virus (CAEV), acute infectious anaemia virus (EIAV) and the feline immunodeficiency virus described in more detail in recent years. includes the prototype "slow virus" visna / maedi virus (VMV) associated with immunodeficiency virus (FIV) and bovine immunodeficiency virus (BIV). .

렌티바이러스 패밀리와 다른 형태의 레트로바이러스 사이의 구분에서 렌티바이러스는 분열 및 비분열 세포 모두 감염시킬 수 있는 능력을 가지고 있다(Lewis et al 1992 EMBO. J 11:3053-3058; Lewis and Emerman 1994 J. Virol. 68:510-516). 이와 대조적으로 예를 들어 MLV와 같은 다른 레트로바이러스는 예를 들어 근육, 뇌, 폐, 간조직 등과 같은 비분열세포를 감염시킬수 없다.In the distinction between the lentiviral family and other forms of retroviruses, lentiviruses have the ability to infect both dividing and non-dividing cells (Lewis et al 1992 EMBO. J 11: 3053-3058; Lewis and Emerman 1994 J. Virol. 68: 510-516). In contrast, other retroviruses, such as, for example, MLVs, cannot infect non-dividing cells such as, for example, muscle, brain, lung, liver tissue, and the like.

감염을 과정 동안, 레트로바이러스는 초기에 특정 세포 표면 수용체를 공격한다. 숙주 세포로 들어가는 것이 가능한 레트로바이러스 RNA는 모(parent) 바이러스안으로 운반되어지며 바이러스의 암호화된 역전사효소에 의해 DNA에서 복제되어진다.During the infection process, retroviruses initially attack specific cell surface receptors. Retroviral RNA capable of entering the host cell is carried into the parent virus and replicated in the DNA by the viral reverse transcriptase.

이 DNA는 숙주세포의 핵으로 전달되어 후에 숙주 게놈 안으로 통합되어진다. 이 단계에 있는 바이러스를 전형적인 프로바이러스로 설명하고 있다. 프로바이러스(provirus)는 세포 분열 동안 숙주의 염색체에서 안정적이며, 다른 세포 단백질처럼 전사되어진다. 프로바이러스는 단백질과 더 많은 바이러스를 만들기 위해 필요로 하는 패키징 머시너리(pakage machinery)를 암호화하고 "버딩(budding)"이라고 불리는 과정에 의해서 세포를 떠나게 된다.This DNA is delivered to the nucleus of the host cell and later integrated into the host genome. The virus at this stage is described as a typical provirus. Proviruses are stable on the host's chromosome during cell division and are transcribed like other cellular proteins. Proviruses encode the packaging machinery they need to make proteins and more viruses and leave the cells by a process called "budding."

이미 언급되었듯이, 각각의 레트로바이러스 게놈은 비리온 단백질과 효소를 코딩하는 gag, pol, env로 명명된 유전자에 의해서 구성되어진다. 프로바이러스에서, 이 유전자는 롱 터미널 반복(long terminal repeats:LTRs)이라 불리는 영역의 양끝의 측면에 위치하게 된다. LTRs는 프로바이러스의 통합과 전사에 관여하게 된다. 이는 역시 인핸서-프로모터 서열로서 사용되어진다.As already mentioned, each retroviral genome is composed of genes named gag, pol, and env that encode virion proteins and enzymes. In proviruses, the gene is located on either side of a region called long terminal repeats (LTRs). LTRs are involved in the integration and transcription of proviruses. It is also used as an enhancer-promoter sequence.

또 다른 의미로, LTRs는 바이러스 유전자의 발현을 조절할 수 있다. 레트로바이러스의 RNAs의 엔캡시데이션(encapsidation)은 바이러스 게놈의 5' 말단에 위치한 psi 서열에 의하여 발생하게 된다.In another sense, LTRs can regulate the expression of viral genes. Encapsidation of retroviral RNAs is caused by the psi sequence located at the 5 'end of the viral genome.

LTRs 자체는 U3, R과 U5로 명명된 3개의 요소로 나눌 수 있는 동일한 서열이다. U3은 RNA의 3' 말단의 유일한 서열(unique sequence)에서 이끌어낼 수 있다. R은 RNA의 양 말단의 반복된 서열로부터 이끌어낼 수 있고 U5는 RNA의 5' 말단의 유일한 서열에서 이끌어낼 수 있다. 3개의 요소들의 크기는 다른 레트로바이러스들 사이에서 상당히 다양해질 수 있다.LTRs themselves are identical sequences that can be divided into three elements named U3, R and U5. U3 can be derived from the unique sequence of the 3 'end of RNA. R can be derived from the repeated sequence at both ends of the RNA and U5 can be derived from the unique sequence at the 5 'end of the RNA. The size of the three elements can vary significantly among different retroviruses.

쉽게 이해하기 위해서, 단일, RNA와 레트로바이러스 게놈의 형태인 DNA의 유전자 구조는 도 33에 나타내었으며, LTRs의 기본적인 특징과 gag, pol 및 env의 상대적인 위치를 표시하고 있다.For ease of understanding, the genetic structure of DNA in the form of single, RNA and retroviral genomes is shown in FIG. 33, indicating the basic features of LTRs and the relative positions of gag, pol and env.

도 3에서 보는 것처럼, 감염성 레트로바이러스의 RNA 게놈의 기본 분자 조직화는 (5')R- U5 gag, pol, env -U3 (3')이다. 결함이 있는 레트로바이러스 벡터 게놈의 경우 gag, pol 및 env가 결여되었거나 기능이 없을지도 모른다. RNA 양 말단의 R 영역은 서열들이 반복되어 있다. U5와 U3은 각각의 RNA 게놈의 5'과 3' 말단에 유일한 서열로 나타나 있다.As shown in Figure 3, the basic molecular organization of the RNA genome of infectious retroviruses is (5 ') R-U5 gag, pol, env -U3 (3'). Defective retroviral vector genomes may lack gag, pol, and env or may be nonfunctional. The R region at both ends of the RNA has repeated sequences. U5 and U3 are shown as unique sequences at the 5 'and 3' ends of each RNA genome.

비리온 RNA가 이중 가닥의 DNAs로 역전사되는 것은 세포질에서 이루어지며 주형 분자의 5' 말단으로부터 3' 말단으로 역전사 효소의 2 번의 점프(jump)가 포함된다. 이 점프의 결과는 비리온 RNA의 5'과 3' 말단에 위치한 서열의 복제이다. 그리고 이 서열은 R, U5 및 U3으로 구성되어진 롱 터미널 반복(LTRs)을 형성하는 양 비리온 DNA의 말단에 직렬로 융합이 이루어진다. 역전사의 완성에서, 바이러스 DNA는 핵으로 전좌되는데, 전통합 복합체(preintegration complex:PIC)라 명명된 레트로바이러스의 단일 가닥 복제는 안정적 프로바이러스를 형성하기 위해 비리온 인테그라제(integrase)의 도움으로 무작위로 염색체 DNA 안으로 삽입된다. 숙주 세포의 게놈으로 통합이 가능한 사이트의 수는 매우 많고 매우 넓게 분포되어 있다.Reverse transcription of virion RNA into double stranded DNAs occurs in the cytoplasm and involves two jumps of reverse transcriptase from the 5 'end to the 3' end of the template molecule. The result of this jump is a copy of the sequences located at the 5 'and 3' ends of the virion RNA. This sequence is then fused in series at the ends of both virion DNAs forming long terminal repeats (LTRs) consisting of R, U5 and U3. In the completion of reverse transcription, viral DNA is translocated into the nucleus, where single-stranded replication of a retrovirus called the preintegration complex (PIC) is randomized with the help of virion integrase to form a stable provirus. Into the chromosomal DNA. The number of sites that can be integrated into the genome of a host cell is very large and widely distributed.

프로바이러스 전사를 조절하는 것은 바이러스 LTR의 암호화되지 않은 서열에 넓게 남아 있다. 이 전사 개시 사이트는 LTR 왼편 사이드(left hand side : 앞에서 보여진)상의 U3과 R의 경계면에 있으며 폴리A(poly A)의 사이트는 LTR 오른편 사이드(right hand side : 앞에서 보여진)상의 R과 U5의 경계면에 있다. U3은 프로바이러스의 전사 조절 요소 대부분을 포함하고 있으며, 바이러스 전사 활성화 단백질과 같은 여러 경우 세포질에서 반응하는 프로모터와 다중 인핸서 서열을 포함하고 있다. 어떤 레트로바이러스는 하나 또는 그 이상의 유전자 발현의 조절을 포함하는 단백질을 암호화하는 tat, rev, tax 및 rex 와 같은 유전자들을 가지고 있다.Regulating proviral transcription remains broad in the unencoded sequence of viral LTR. This transcription initiation site is at the interface of U3 and R on the left hand side (shown in front of the LTR) and the site of poly A is the interface of R and U5 on the right hand side (shown in front) of the LTR. Is in. U3 contains most of the transcriptional regulatory elements of proviruses, and in many cases, such as viral transcriptional activating proteins, contains promoters and multiple enhancer sequences that react in the cytoplasm. Some retroviruses have genes such as tat, rev, tax and rex that encode proteins that contain regulation of one or more gene expressions.

프로바이러스 DNA의 전사 결과는 RNA 프로세싱(processing)에 의한 발생된 전체 길이 바이러스 RNA 게놈과 서브게놈(subgenomic)-사이즈의 RNA 분자로 만들어졌다. 전형적으로, 모든 RNA 산물은 바이러스 단백질의 생성을 위한 주형으로서 공급된다. RNA 산물은 번역을 하는 동안 RNA 전사 스플라이싱(splicing)과 리보좀(ribosomal)의 프레임쉬프팅(framshifting)의 연합에 의하여 이루어진다.Transcriptional results of the proviral DNA were made from the full-length viral RNA genome and subgenomic-sized RNA molecules generated by RNA processing. Typically, all RNA products are supplied as templates for the production of viral proteins. RNA products are achieved by the association of RNA transcription splicing and ribosomal frameshifting during translation.

RNA 스플라이싱은 사이에 있는 또는 "인트론(intronic)" RNA 서열에 의하여 제거되는 과정으로, 번역을 위한 연속적인 리딩 프레임(continuous reading frame)을 제공하기 위한 남아있는 "엑손(exonic)"을 연결하는 과정을 말한다. 레트로바이러스 DNA의 일차 전사는 몇몇 방법을 통해 변형되고 세포의 mRNA와 면밀하게 닮아있다. 그러나 모든 인트론이 유효하게 스플라이스된 대부분의 세포의 mRNA와는 달리, 새로이 합성된 레트로바이러스 RNA는 두 집단으로 분류된다. 한 집단은 게놈 RNA로 제공되는 스플라이스되지 않은 상태로 남아 있는 것이며, 다른 한 집단은 서브게놈 RNA로 제공되는 스플라이스된 것이다.RNA splicing is a process that is eliminated by intervening or "intronic" RNA sequences, linking the remaining "exonic" to provide a continuous reading frame for translation. The process of doing that. Primary transcription of retroviral DNA is modified in several ways and closely resembles the mRNA of a cell. However, unlike most cell mRNAs where all introns are effectively spliced, newly synthesized retroviral RNAs fall into two groups. One population remains unspliced provided by genomic RNA and the other is spliced provided by subgenomic RNA.

스플라이스되지 않은 레트로바이러스 RNA 전사물의 전체 길이는 두가지 기능을 하는데, ⅰ) gag, pol 유전자 산물을 암호화하며, ⅱ) 이들은 게놈 RNA로서 자손 비리온 입자로 패키징되어진다. 서브게놈(sub-genome)-사이즈의 RNA 분자는 나머지 바이러스 유전자 산물을 위한 mRNA를 제공한다. 모든 스플라이스된 레트로바이러스의 전사물은 첫 엑손을 운반하는데, 5' LTR의 U5 영역으로 연결되어 있다. 마지막 엑손은 비록 사이즈가 다양하더라도 3' LTR에 의하여 암호화된 U3과 R의 영역에서 항상 보존되어져 있다. RNA 구조 잔여물의 구성은 스플라이싱 현상과 선택적 스플라이스 사이트의 선택의 수량에 의존하고 있다.The total length of the unspliced retroviral RNA transcript serves two functions: i) encoding the gag, pol gene products, and ii) they are packaged into progeny virion particles as genomic RNA. Sub-genome-sized RNA molecules provide mRNA for the remaining viral gene products. Transcripts of all spliced retroviruses carry the first exon, which is linked to the U5 region of the 5 'LTR. The last exon is always preserved in the region of U3 and R encoded by the 3 'LTR, even though the sizes vary. The composition of RNA structural residues depends on the splicing phenomena and the quantity of choice of selective splice sites.

단일 바이러스에서, 새롭게 합성된 레트로바이러스 RNA의 한 집단은 게놈 RNA와 gag 및 pol을 위한 mRNA를 위하여 스플라이스되지 않고 남아 있다. 다른 집단은 일반적으로는 env인 다운스트림(downstream) 유전자의 게놈 RNA 5' 부분에서 융합되어 스플라이스되는 것이다. 스플라이싱은 gag의 업스트림(upstream)에 위치한 스플라이스 도너(donor)와 pol의 3' 터미널 근처의 스플라이스 억셉터(acceptor)가 이용된다. 스플라이스 도너와 스플라이스 억셉터 사이의 인트론은 스플라이싱에 의해 제거되고, gag과 pol 유전자를 포함하게 된다. 이 스플라이싱 현상은 외포(EnV) 단백질을 위한 mRNA를 만들게 된다. 전형적으로 스플라이스 도너는 gag의 업스트림에 있으나 예를 들어 ASLV 같은 바이러스의 경우, gag 유전자 쪽에 있는 소수의 코돈을 말하며 결과적으로 gag와 더불어 소수의 아미노-말단(amino-terminal)의 아미노산 잔기를 포함하는 일차 EnV 번역 산물을 만든다. EnV 단백질은 막-결합된 폴리리보좀(membrane-bound polyribosomes)에서 합성되어지며, 세포의 세포막에 액포(vesicular)성 수송에 의해서 운반되어지며, 이는 바이러스 입자에 통합되어진다.In a single virus, one population of newly synthesized retroviral RNA remains unspliced for genomic RNA and mRNA for gag and pol. The other population is one that is fused and spliced in the genomic RNA 5 'portion of the downstream gene, typically env. Splicing uses a splice donor located upstream of the gag and a splice acceptor near the 3 'terminal of pol. The intron between the splice donor and the splice acceptor is removed by splicing and contains the gag and pol genes. This splicing phenomenon produces mRNA for envelope (EnV) proteins. Splice donors are typically upstream of gag, but for viruses such as ASLV, for example, refers to a few codons on the gag gene side and consequently contains a few amino-terminal amino acid residues along with gag. Create the primary EnV translation product. EnV proteins are synthesized in membrane-bound polyribosomes and transported by vesicular transport to cell membranes of cells, which are integrated into viral particles.

복합 레트로바이러스는 단지 env 유전자 산물 뿐 아니라 이 바이러스에 유일한 조절 및 부속 단백질을 암호화하는 단일 및 다중 스플라이스된 전사산물 모두에 의해서 산출되어진다. 렌티바이러스처럼 특히 HIV와 같은 복합 레트로바이러스는 레트로바이러스가 감염되는 동안 발생할 수 있는 선택적 스플라이싱의 복합성의 현저한 예를 보여준다. 예에서, 현재 알려진 HIV-1은 일차 게놈 전사물로부터 차선책(sub-optimal) 스플라이싱에 의한 30개 이상의 다른 mRNA를 생산할 수 있다. 이러한 선택 과정은 스플라이싱 패턴을 바꿀 수 있고 바이러스 감염 능력에 영향을 줄 수 있는 경쟁 상태의 스플라이스 억셉터를 분쇄하는 돌연변이가 있을 때 조절되는 것을 보여주고 있다(Purcell and Martin 1993 J Virol. 67:6365-6378).Complex retroviruses are produced not only by the env gene product but also by both single and multiple spliced transcripts encoding the regulatory and accessory proteins unique to the virus. Complex retroviruses, such as HIV, especially lentiviruses, are a prominent example of the complexity of selective splicing that can occur during retrovirus infection. In an example, currently known HIV-1 can produce more than 30 different mRNAs by sub-optimal splicing from primary genomic transcripts. This selection process has been shown to be regulated in the presence of mutations that can disrupt splicing patterns and disrupt competitive splice acceptors that can affect viral infectivity (Purcell and Martin 1993 J Virol. 67). : 6365-6378).

이런 전사물 수준의 조절에서 전체 길이 RNA와 서브게놈-사이즈의 RNAs의 관계있는 비율은 감염된 세포에서 다양하며, 전사의 수준을 조절하는 것은 레트로바이러스 유전자 발현의 단계 동안 일어나는 조절 단계이다. 레트로바이러스 유전자의 발현을 위해서, 스플라이스된 RNAs 및 스플라이스되지 않은 모두에서 RNAs는 세포질로 수송되어야 하며 스플라이스된 RNAs 및 스플라이스되지 않은 RNA의 적당한 비율은 효과적인 레트로바이러스 유전자 발현을 위해서 유지되어야 할 것이다. 레트로바이러스의 다른 분류는 이런 문제점의 명확한 해결책을 전개하여 왔다. 단일 레트로바이러스는 전체 길이를 가지며 단순한 방식으로 스플라이스된 RNA를 이용하여, 그들 게놈에 대한 유용한 스플라이스 사이트 또는 몇몇 시스-활성(cis-acting) 요소의 결합에 의해 세포질 비율을 조절한다. 복합 레트로바이러스는 두개의 단일 및 다중 스플라이스된 RNA에서 직접 합성되는데, 예를 들어 HIV-1에서의 rev와 HTLV-1의 rex인 하나의 부속 유전자에서 단백질 산물인 다른 게놈과 서브게놈-크기 RNA 종류와 가능한 스플라이싱과 수송을 조절한다.In the regulation of transcript levels, the relative proportions of full-length RNA and subgenomic-sized RNAs vary in infected cells, and regulation of transcription is a regulatory step that occurs during the stage of retroviral gene expression. For expression of retroviral genes, RNAs in both spliced and unspliced RNA must be transported into the cytoplasm and an appropriate proportion of spliced and unspliced RNA must be maintained for effective retroviral gene expression. will be. Other classes of retroviruses have developed a clear solution to this problem. Single retroviruses use full-length, spliced RNA in a simple manner to regulate cytoplasmic proportions by binding of useful splice sites or several cis-acting elements to their genome. Complex retroviruses are synthesized directly from two single and multiple spliced RNAs, e.g., other genomes and subgenomic-sized RNA that are protein products from one accessory gene, rev in HIV-1 and rex of HTLV-1. Adjust types and possible splicing and transport.

gag, pol 및 env 자체의 구조 유전자와 약간 더 자세히는 gag에 관해서는 바이러스의 내부의 구조 단백질을 암호화한다. Gag는 성숙한 단백질인 MA(matrix), CA(capsid) 및 NC(nucleocapsid)의 단백질 가수분해의 과정에 관한 것이다. pol 유전자는 역전사 효소를 암호화하는데, 알엔에이즈(RNase) H 활성도 및 인테그라제(IN)와 연관된 두 개의 DNA 폴리머라제(polymerase)를 포함하며 게놈의 복제를 매개한다. env 유전자는 비리온의 표면 글라이코프로테인(surface(SU) glycoprotein)과 트랜스멤브레인(transmenbrane:TM) 단백질을 암호화하는데 세포의 수용체 단백질과 특이적으로 상호 작용하여 복합체를 형성한다. 이러한 상호작용은 세포막과 바이러스 막의 융합을 유도한다.The structural genes of gag, pol and env itself, and a bit more in detail, encode the structural proteins inside the virus as to gag. Gag relates to the process of proteolysis of mature proteins MA (matrix), CA (capsid) and NC (nucleocapsid). The pol gene encodes a reverse transcriptase enzyme, which includes two DNA polymerases associated with RNase H activity and integrase (IN) and mediate the replication of the genome. The env gene encodes virion's surface glycoprotein (SU) glycoprotein and transmembrane (TM) protein, which interacts specifically with the receptor protein of the cell to form a complex. This interaction leads to the fusion of cell and viral membranes.

Env 단백질은 바이러스 단백질로 바이러스 입자를 코팅하며 바이러스가 표적 세포 안으로 들어가는데 중요한 역할을 한다. 레트로바이러스의 외포 글라이코프로테인 복합체는 두 개의 폴리펩티드를 갖는데, 외부에 글리코실기가 있는 친수성을 띠는 폴리펩티드(SU)와 막-스패닝 단백질(membrane-spanning protein:TM)이다. 게다가 이들은 비리온 표면에 올리고머 형태의 "혹(knob)" "혹 모양의 스파이크(knobbed spike)"를 형성한다. 두 개의 폴리펩티드는 env 유전자에 의해 암호화되며 폴리프로테인(polyprotein) 프리커서(precursor)의 형태로 합성되며 세포 표면으로 이동되는 동안 가수분해될 것이다. 비록 분해되지 않은 Env 단백질은 수용체에 결합할 수 있을 지라도 클리베이지(cleavage) 현상은 이는 숙주 세포로 바이러스의 침입에 필요로 하는 단백질의 결합 능력의 활성에 필요한 것이다. 일반적으로, SU와 TM 단백질은 다중 사이트에서 글리코실기가 붙어있다. 그러나 어떤 바이러스 예를 들어 MLV와 같은 경우 TM은 글리코실기가 붙어있지 않다.Env proteins are viral proteins that coat viral particles and play an important role in getting viruses into target cells. Envelope glycoprotein complexes of retroviruses have two polypeptides: hydrophilic polypeptide (SU) with external glycosyl groups and membrane-spanning protein (TM). In addition, they form oligomeric “knobs” and “knobbed spikes” on the virion surface. Both polypeptides are encoded by the env gene and synthesized in the form of polyprotein precursors and will be hydrolyzed while transported to the cell surface. Although undigested Env proteins can bind to receptors, the cleavage phenomenon is necessary for the activation of the binding capacity of the proteins required for the invasion of the virus into host cells. In general, SU and TM proteins are attached to glycosyl groups at multiple sites. However, for some viruses, such as MLV, TM is not attached to glycosyl groups.

비록 SU와 TM 단백질이 외포된 비리온의 조립에 필수적인 것은 아니지만, 침입 과정에 필수적인 역할을 한다. 이때, SU 도메인은 표적 세포상의 수용체 분자와 결합을 하며, 종종 특정 수용체 분자와 결합을 한다. 이런 결합 현상은 바이러스와 세포막이 융합한 후 TM 단백질의 잠재력을 포함하는 막 결합을 활성화할 것으로 믿어진다. 예를 들어 MLV와 같은 바이러스에서 클리베이지 현상을 통해 TM의 세포질 쪽의 꼬리부분의 짧은 단편이 제거된 결과는 단백질의 전체 연합 활성을 회복하지 못하게 하는데 중요한 역할을 할 것으로 생각된다(Brody et al 1994 J Virol 68:4629-4627; Rein et al 1994 J Virol 68:1773-1781). TM의 막-스패닝 단편의 말단에 있는 세포질 쪽의 "꼬리(tail)"는 바이러스 말의 내부 면에 남아있으며, 다른 레트로바이러스에서 길이가 다양하다.Although SU and TM proteins are not essential for the assembly of enveloped virions, they play an essential role in the invasion process. At this time, the SU domain binds to a receptor molecule on a target cell, and often to a specific receptor molecule. This binding phenomenon is believed to activate membrane binding, including the potential of the TM protein, after viral and cell membrane fusion. For example, in viruses such as MLV, the removal of short fragments in the tail of the cytoplasm of TM through the cleavage phenomenon may play an important role in restoring the overall association activity of proteins (Brody et al 1994). J Virol 68: 4629-4627; Rein et al 1994 J Virol 68: 1773-1781). The "tail" of the cytoplasmic side at the end of the membrane-spanning fragment of the TM remains on the inner side of the end of the virus and varies in length in other retroviruses.

그러므로 SU/수용체 상호작용의 특이성은 숙주 범위와 레트로바이러스의 조직 굴성을 제한하게 된다. 어떤 경우, 이 특이성은 재조합 레트로바이러스 벡터의 형질 도입 능력을 제한하기도 한다. 여기서, 형질 도입은 바이러스 유전자가 아닌 다른 유전자를 목적 세포로 전달하기 위해 바이러스 벡터를 이용하는 과정을 포함하고 있다. 이러한 이유로 인해, 많은 유전자 치료 실험시 MLV를 사용해왔다. 4070A라 명명된 외포 단백질을 가지고 있는 MLV는 엠포트로픽(amphotropic) 바이러스로 알려져 있고, 인간과 쥐에서 보존되어 있는 포스페이트(phosphate) 전달 단백질과 외포 단백질인 "독(docks)" 때문에 인간 세포에 감염될 수 있다. 이러한 트랜스포터(transporter)는 도처에 존재하며 이들 바이러스는 여러 종류의 세포 타입에 감염할 수 있다. 그러나, 어떤 경우 안정성의 측면에서 보면 표적 세포가 제한적인 것이 유익하다. 마지막으로, 몇몇 그룹이 마우스 세포에도 감염할 수 있는 엠포트로픽 바이러스와는 달리, 특별한 인간 세포에 특이적으로 감염하는 마우스 에코트로픽(ecotropic) 레트로바이러스를 만들었다. 에리스로포이에틴(erythropoietin) 단편을 갖는 Env 단백질의 단편(fragment)을 치환함으로서, 인간 세포에 특이적으로 결합하여 적혈구 세포의 프리커서처럼 그들 표면에 에리스로포이에틴 수용체를 나타내는 재조합 레트로바이러스로 만들었다(Maulik and Patel 1997 " Molecular Biotechnology:Therapeutic Applications and Strategies" 1997 Wiley-liss Inc. pp45).Therefore, the specificity of SU / receptor interactions limits host range and tissue flexibility of retroviruses. In some cases, this specificity limits the transduction capacity of the recombinant retroviral vector. Here, transduction involves the use of viral vectors to deliver genes other than viral genes to a target cell. For this reason, MLVs have been used in many gene therapy experiments. The MLV, which contains an envelope protein named 4070A, is known as an amphotropic virus and can infect human cells because of its phosphate transfer protein and envelope protein "docks," which are preserved in humans and mice. Can be. Such transporters exist everywhere and these viruses can infect several cell types. In some cases, however, it is beneficial to have limited target cells in terms of stability. Finally, some groups have created mouse ecotropic retroviruses that specifically infect specific human cells, unlike emporotic viruses that can also infect mouse cells. By replacing fragments of the Env protein with erythropoietin fragments, they specifically bind to human cells, resulting in recombinant retroviruses that display erythropoietin receptors on their surface like precursors of red blood cells (Maulik and Patel 1997 "). Molecular Biotechnology: Therapeutic Applications and Strategies "1997 Wiley-liss Inc. pp 45).

이형성의 env 유전자에 의해 env 유전자의 치환은 슈토타이핑(pseudityping)으로 불리우는 방법 또는 테크닉의 예이다. 슈토타이핑은 새로운 현상은 아니며 WO-A-98/05759, WO-A-98/05754, WO-A-97/17457, WO-A-96/09400, WO-A-91/00047 및 Mebastsion et al 1997 Cell 90, 841-847에서 찾을 수 있다.Substitution of the env gene by heterologous env genes is an example of a method or technique called pseudityping. Steotyping is not a new phenomenon and WO-A-98 / 05759, WO-A-98 / 05754, WO-A-97 / 17457, WO-A-96 / 09400, WO-A-91 / 00047 and Mebastsion et al 1997 Cell 90, 841-847.

gag, pol과 env 뿐만 아니라, 복합 레트로바이러스는 부속 혹은 옥주초기(auxillary) 단백질을 코딩하는 "부속(accessory)" 유전자를 포함하고 있다. 부속이나 옥주초기 단백질은 보통 복제 유전자나 구조 유전자인 gag, pol과 env에 의해 코딩된 것들에 부가적으로 부속 유전자에 의해 코딩된 단백질이다. 이들 부속 단백질은 tat, rev, tax 및 rex에 의해 암호화되는 것들처럼 유전자 발현을 조절하는 데 관여하는 것들과는 다르다. 부속 유전자들은 vif, vpr, vpx, rpu 및 nef 이며 이중 하나 혹은 그 이상을 갖고 있다. 이들 부속 유전자는 예를 들어 HIV에서 찾을 수 있다("Retrovirus" Ed. Coffin et al Pub. CSHL 1997에서 802와 803쪽). 비필수(non-essential) 부속 단백질은 특별한 세포 타입에서 기능을 할 것이며, 세포질 단백질에 의해 제공된 적어도 복제의 부분적 기능을 제공할 것이다. 일반적으로, 부속 유전자는 pol과 env 사이에 위치하는데, LTR의 U3 영역 또는 각 env와 다른 것들과 중복된 부분이 포함된 env으로부터의 다운스트림에 있다.In addition to gag, pol and env, complex retroviruses contain "accessory" genes that encode accessory or auxillary proteins. Adjunct or early stage proteins are proteins encoded by accessory genes in addition to those encoded by gag, pol and env, which are usually replication or structural genes. These accessory proteins differ from those involved in controlling gene expression, such as those encoded by tat, rev, tax and rex. Adjunct genes are vif, vpr, vpx, rpu and nef, with one or more of them. These accessory genes can be found, for example, in HIV (“Retrovirus” Ed. Coffin et al Pub. CSHL 1997 on pages 802 and 803). Non-essential accessory proteins will function in a particular cell type and will provide at least a partial function of replication provided by cytoplasmic proteins. In general, the accessory gene is located between pol and env, either downstream from the env containing the U3 region of the LTR or a portion overlapping with each env and others.

복합 레트로바이러스는 세포의 전사의 요인(transcriptional factor) 뿐만 아니라 코딩된 전사 활성자를 사용하는 조절 메카니즘을 발전시켜왔다. 이들 트랜스 활성 바이러스 단백질(trans-acting viral protein)은 LTR에 의해 진행되는 RNA 전사에서 활성자로 작용하게 된다. 렌티바이러스의 전사 트랜스 활성은 바이러스 tat 유전자에 의해 코딩된다. Tat는 TAR이라 불리는 안정적이며 스템루프(stem-loop)를 갖는 RNA 이차구조와 결합하며, Tat는 트랜스 활성 전사(trans-activate transcription)에서 외적인 최적의 위치를 하게 하는 기능을 한다.Complex retroviruses have developed regulatory mechanisms using encoded transcriptional activators as well as transcriptional factors of cells. These trans-acting viral proteins act as activators in RNA transcription that is processed by LTR. Transcriptional trans activity of lentiviral is encoded by the viral tat gene. Tat binds to a stable, stem-looped RNA secondary structure called TAR, which acts as an optimal external location for trans-activate transcription.

일반적으로, 레트로바이러스는 하나 또는 그 이상의 사이트에 삽입되는 하나의 NOI, 또는 복수로서의 NOIs의 전달을 위한 전달하는 전달 시스템( 다른 말로 전달 액포 혹은 전달 벡터)를 제안하고 있다. 전이는 실험실 실험, 생체외 실험o, 생체내 실험에서 일어날 수 있다. 이러한 방식으로 이용될 때의 레트로바이러스는 일반적으로 레트로바이러스 벡터 혹은 재조합 레트로바이러스 벡터라 불리워진다. 레트로바이러스 벡터는 수용체의 사용량, 역전사 그리고 RNA 패키징을 포함해서 레트로바이러스 라이프 사이클의 다양한 양상들을 연구하기 위해 개발되기도 했다(Miller, 1992 Curr Top Microiol Immunol 158:1-24).In general, retroviruses propose a delivery system (in other words, delivery vacuoles or delivery vectors) for delivery of one NOI, or a plurality of NOIs, inserted at one or more sites. Metastasis can occur in laboratory experiments, ex vivo experiments, in vivo experiments. Retroviruses when used in this manner are commonly referred to as retroviral vectors or recombinant retroviral vectors. Retroviral vectors have also been developed to study various aspects of the retroviral life cycle, including receptor usage, reverse transcription and RNA packaging (Miller, 1992 Curr Top Microiol Immunol 158: 1-24).

유전자 치료에 이용되는 재조합 레트로바이러스 벡터의 경우, gag, pol 및 env 단백질 코딩 영역 중 하나 또는 그 이상의 일부가 바이러스로부터 제거되어 있다. 이로써 레트로바이러스 벡터의 복제 결함(replication defective) 상태를 만들게 된다. 제거된 부분은 그 게놈이 숙주의 게놈으로 삽입할 수 있는 바이러스를 만들기 위해서 NOI로 치환되었으나 이때 변형된 바이러스 게놈은 구조 단백질이 없기 때문에 스스로 번식할 수 없다. 숙주 게놈에 삽입될 때, NOI의 발현은 예를 들어 치료 및/또는 진단의 효과를 얻을 수 있을 것이다. 그러므로, NOI가 특정 사이트로의 전이는 다음과 같은 방법을 통해 이루어지게 된다. NOI가 재조합 레트로바이러스 벡터로 삽입되거나 변형된 바이러스 벡터가 비리온 코트로 패키징되거나 표적 세포나 표적 세포군(cell population) 처럼 특정 사이트로 형질 도입됨으로서 이루어진다.For recombinant retroviral vectors used for gene therapy, one or more of the gag, pol and env protein coding regions have been removed from the virus. This creates a replication defective state of the retroviral vector. The removed portion was replaced with a NOI to make a virus that could be inserted into the genome of the host, but the modified viral genome could not reproduce on its own because there was no structural protein. When inserted into the host genome, expression of NOI may, for example, benefit from therapeutic and / or diagnostic effects. Therefore, the transition of the NOI to a specific site is accomplished by the following method. The NOI is inserted into a recombinant retroviral vector or a modified viral vector is packaged into a virion coat or transduced into a specific site, such as a target cell or target cell population.

패키징 또는 헬퍼 세포주(cell line) 및 재조합 벡터의 연합적인 이용에 의하여 특정 사이트로 이어지는 형질 도입을 위한 레트로바이러스 벡터(레트로바이러스의 적절한 적정 농도(titres)를 제조하기 위한) 수량의 분리와 번식하는 것이 가능하다.Isolation and propagation of quantities of retroviral vectors (to produce appropriate titres of retroviruses) for transduction to specific sites by packaging or by the associated use of helper cell lines and recombinant vectors. It is possible.

예를 들어, 번식과 분리는 레트로바이러스의 gag, pol 및 env 유전자의 분리 와 "패키징 세포주"를 얻기 위하여 숙주 세포로 도입되어 분리되는 것이 수반되어질 수 있다. 패키징 세포주는 레트로바이러스 DNA를 패키징하는데 필요한 단백질을 만들지만 psi 영역이 없기 때문에 엔캡시데이션(encapsidation)을 일으킬 수가 없다. 그러나, NOI와 psi 영역을 운반하는 재조합 벡터는 패키징 세포주로 도입되어지며, 헬퍼 단백질은 재조합 바이러스 스톡(stock)의 생산을 위한 psi-양성 재조합 벡터를 패키징할 수 있다. 이는 세포 게놈에 NOI를 도입할 수 있도록 세포에 형질 도입하는데 이용될 수 있다. 바이러스 단백질을 만드는데 필요한 유전자가 없는 게놈의 재조합 바이러스는 단지 한번 형질 도입될 수는 있으나 번식할 수는 없다. 표적 세포로 한번 형질 도입될 수 있게 하는 이들 바이러스 벡터를 복제 결함 벡터(replication defective vector)라 한다. 그러므로, NOI는 잠정적으로 유해한 레트로바이러스 세대를 갖지 않는 숙주/표적 세포의 게놈에 삽입될 수 있다. 이용 가능한 패키징 세포주의 요약은 "Retroviruses"에 나타나 있다(1997 Cold Spring Harbour Laboratory Press Eds: JM Coffin, SM Hughes, HE Varmus pp449).For example, propagation and isolation may involve isolation of the gag, pol and env genes of retroviruses and introduction into and separation of host cells to obtain a "packaging cell line". The packaging cell line makes the proteins needed to package the retroviral DNA, but because it lacks a psi region, it cannot cause encapsidation. However, recombinant vectors carrying NOI and psi regions are introduced into the packaging cell line, and helper proteins can package psi-positive recombinant vectors for the production of recombinant viral stock. It can be used to transduce cells so that they can introduce NOI into the cell genome. Recombinant viruses in the genome that lack the genes needed to make viral proteins can only be transfected once, but cannot multiply. These viral vectors that allow one to be transfected into the target cell are called replication defective vectors. Therefore, NOI can be inserted into the genome of a host / target cell that does not have a potentially harmful retrovirus generation. A summary of the available packaging cell lines is shown in "Retroviruses" (1997 Cold Spring Harbor Laboratory Press Eds: JM Coffin, SM Hughes, HE Varmus pp449).

레트로바이러스 패키징 세포주의 디자인은 초기 디자인 할 때부터 빈번하게 부딪쳤던 특히 헬퍼 바이러스의 자연발생적인 생성의 문제를 다루면서 진행되어 왔다. 재조합은 상동성(homology)에 의하여 매우 용이해짐으로서, 벡터와 헬퍼의 게놈 사이의 상동성을 감소시키거나 제거함으로써 헬퍼 바이러스의 생성의 문제점을 줄일 수 있었다. 최근에는 gag, pol 및 env 바이러스 코딩 영역이 각각의 발현 플라스미드에 첨가되어 패키징 세포주에 독립적으로 감염되며 3 가지 재조합으로 인해 야생형의 바이러스를 생성하게 되는 패키징 세포가 만들어졌다. 이러한 방법은 복제 컴피턴트(replication-competent) 바이러스의 생성 가능성을 줄일 수 있었다. 이 방법은 때때로 3개의 플라스미드 감염 방법이라 불리기도 한다(Soneoka et al 1995 Nucl. Acids Res 23:628-633).The design of retrovirus packaging cell lines has been undertaken to address the problem of spontaneous generation of helper viruses, which have often been encountered since the initial design. Recombination is facilitated by homology, thus reducing the problem of the production of helper viruses by reducing or eliminating homology between the vector and the helper genome. Recently, gag, pol, and env virus coding regions have been added to each expression plasmid to infect packaging cell lines independently, resulting in packaging cells in which three recombinations produce wild-type viruses. This approach could reduce the possibility of generating replication-competent viruses. This method is sometimes called the three plasmid infection method (Soneoka et al 1995 Nucl. Acids Res 23: 628-633).

일시적 트랜스펙션(transient transfection)은 벡터가 만들어질 때부터 벡터 생성을 측정하는 데 이용될 수 있다. 이에 따라, 일시적 트랜스펙션은 견고한 벡터 생성(producing) 세포주를 만드는 데 필요한 긴 시간을 줄일 수 있으며, 벡터 또는 레트로바이러스 패키징 성분들이 세포에 유해한 경우에 사용되어질 것이다. 레트로바이러스 벡터를 만드는 데 사용되는 성분들로는 Gag/Pol 단백질을 코딩하는 플라스미드, Env 단백질을 코딩하는 플라스미드 및 NOI를 포함하는 플라스미드를 포함하고 있다. 하나 또는 그 이상의 성분들이 다른 필요한 성분을 갖고 있는 세포에 일시적 트랜스펙션 됨으로서 벡터가 생성된다. 만약 벡터가 세포 사이클의 억제제(inhibitor)나 세포사멸(apotosis)을 일으키는 유전자처럼 숙주 세포의 분열을 방해하는 유전자 또는 해로운 유전자를 코딩한다면, 견고한 벡터 생성 세포주를 만들기는 어렵지만 세포가 죽기 전에 벡터를 생성하도록 일시적 트랜스펙션이 사용될 수 있다. 또한 세포주는 견고한 벡터 생성 세포주에서 얻은 수준과 비교할만한 벡터 적정 농도 수준을 만들기 위해 일시적 감염을 이용함으로써 발전해왔다(Pear et al 1993, Proc Natl Acad Sci 90:8392-8396).Transient transfection can be used to measure vector production from the time the vector is made. Thus, transient transfection can reduce the long time required to produce robust vector producing cell lines, and will be used when vector or retroviral packaging components are harmful to the cell. Components used to make retroviral vectors include plasmids encoding Gag / Pol proteins, plasmids encoding Env proteins, and plasmids containing NOIs. One or more components are transiently transfected into cells that have other necessary components to produce a vector. If the vector encodes a gene or harmful gene that disrupts the division of the host cell, such as a gene that causes cell cycle inhibitors or apoptosis, it is difficult to build a robust vector-producing cell line, but it does produce the vector before the cell dies. Transient transfection can be used to make this possible. Cell lines have also been developed by using transient infections to produce vector titer concentration levels comparable to those obtained in robust vector producing cell lines (Pear et al 1993, Proc Natl Acad Sci 90: 8392-8396).

HIV 단백질의 독성의 관점에서 볼 때, 견고한 HIV-기초한(based) 패키징 세포를 만들기는 어렵지만, HIV 벡터는 보통 벡터와 헬퍼 바이러스의 일시적 트랜스펙션을 통해 생성되어진다. 어떤 연구자는 소포성의 구내염 바이러스(vesicular stomatis virus:VSV)의 것과 HIV Env 단백질을 바꾸기도 했다. VSV에 Env 단백질을 삽입하는 경우 일시적 트랜스펙션을 통해 만들어진 HIV/VSV-G 벡터의 적정 농도가 5 x 105(농축 후에는 108)인 것과 같은 농도로 높아진다(Naldini et al 1996 Science 272:263-267). 그러므로 HIV 벡터의 일시적 트랜스펙션은 적정 농도 농도가 높은 벡터를 만드는 데 유용한 방법을 제공하는 것이다(Yee et al 1994 PNAS. 91:9564-9568).From the point of view of the toxicity of HIV proteins, it is difficult to make robust HIV-based packaging cells, but HIV vectors are usually produced through transient transfection of vectors and helper viruses. Some researchers have altered the HIV Env protein from that of vesicular stomatis virus (VSV). Incorporation of the Env protein into VSV raises the optimal concentration of HIV / VSV-G vector produced by transient transfection to the same concentration as 5 x 10 5 (10 8 after concentration) (Naldini et al 1996 Science 272: 263-267). Therefore, transient transfection of HIV vectors provides a useful method for making vectors with high concentration concentrations (Yee et al 1994 PNAS. 91: 9564-9568).

벡터의 적정 농도를 고려하였을 때, 레트로바이러스 벡터의 실제 용도는 생체외 배양시 이룰 수 있는 형질도입 입자의 적정 농도(밀리리터당 108파티클을 넘지 못함)와 바이러스를 농축하고 순수 분리하기 위해 사용되는 기존의 생화학적 및 물리화학적인 테크닉들에 의한 많은 개발된 바이러스의 민감도때문에 매우 제한적이었다.Given the optimal concentration of the vector, the practical use of the retroviral vector is to provide a suitable concentration of transduced particles (no more than 10 8 particles per milliliter) and to concentrate and purely isolate the virus that can be achieved in in vitro culture. The sensitivity of many developed viruses by existing biochemical and physicochemical techniques has been very limited.

예를 들어, 레트로바이러스 벡터를 농축하기 위한 몇 가지 방법들이 발전되어졌으며, 원심분리의 이용(Fekete and Cepko 1993 Mol Cell Biol 13:2604-2613), 할로우 파이버 여과법(hallow fibre filtration : Paul et al 1993 Hum Gene Ther 4:609-615), 탄젠셜 순환 여과법(tangential flow filtration: kotani et al 1994 Hum Gene Ther 5:19-28)등의 방법이 있다. 비록 바이러스 적정 농도가 20배 증가에 도달하였을지라도, 레트로바이러스의 Env 단백질의 상대적 허약함으로 인해 레트로바이러스 벡터를 농축시킬 수 있는 능력을 제한하며 일반적으로 농축된 바이러스 는 감염성 비리온의 회복이 드물다. 이러한 문제점은 위에서처럼 좀더 견고한 VSV-G 단백질과 레트로바이러스의 Env 단백질을 치환함으로서 좀더 좋은 수율(yield)을 얻을 수 있을 뿐 아니라 좀더 효과적인 벡터 농도를 갖게됨으로 극복될 수 있는 반면 VSV-G 단백질이 세포에 매우 유해하다는 결점을 갖게 된다.For example, several methods have been developed for concentrating retroviral vectors, using centrifugation (Fekete and Cepko 1993 Mol Cell Biol 13: 2604-2613), hollow fiber filtration (Paul et al 1993). Hum Gene Ther 4: 609-615) and tangential flow filtration (kotani et al 1994 Hum Gene Ther 5: 19-28). Although the titration level of virus has reached a 20-fold increase, the relative weakness of the retrovirus Env protein limits its ability to concentrate the retroviral vector, and generally concentrated viruses rarely recover infectious virions. This problem can be overcome by replacing the more robust VSV-G protein and the retrovirus Env protein, as well as achieving better yields and having more effective vector concentrations, whereas the VSV-G protein can be overcome by cells. Has the drawback of being very harmful.

현재 이용 가능한 벡터를 통해 얻을 수 있는 헬퍼 바이러스 프리(free) 벡터의 적정 농도는 107cfu/㎖이지만, 훨씬 낮은 적정 농도의 벡터 스톡을 가지고도 실험이 진행될 수는 있다. 그러나, 실질적인 이유로, 대량의 세포를 감염시키기 위해서는 높은 적정 농도의 바이러스가 사용되어야 한다. 또한, 특별한 세포 타입의 높은 퍼센트의 형질 도입을 위해서 높은 적정 농도가 필요하다. 예를 들어 인간 헤마토포이에틱(hematopoietic) 프로제니터(progenitor) 세포의 감염 빈도는 벡터의 적정 농도에 달려있으며, 감염의 이용 빈도 또한 높은 적정 농도 스톡에서만 일어난다(Hock and Miller 1986 Nature 320:275-277; Hogge and Humphries 1987 Blood 69:611-617). 이들 경우에, 낮은 바이러스 적정 농도를 보정하기 위해 세포보다 더 큰 부피의 바이러스를 넣는 것만으로는 충분하지 않다. 반대로, 어떤 경우에는, 감염할 수 있는 벡터 비리온의 농도가 효율적인 형질 도입을 촉진하는 데 중요하게 작용할 수 있다.The optimal concentration of helper virus free vectors available through the currently available vectors is 10 7 cfu / ml, but experiments can be carried out with much lower titration vector stocks. However, for practical reasons, high titers of viruses should be used to infect large numbers of cells. In addition, high titer concentrations are required for high percentage transduction of particular cell types. For example, the frequency of infection of human hematopoietic progenitor cells depends on the titration of the vector, and the frequency of infection also occurs only at high titration stocks (Hock and Miller 1986 Nature 320: 275-277; Hogge and Humphries 1987 Blood 69: 611-617). In these cases, it is not enough to put a larger volume of virus than cells to correct for low virus titer concentrations. Conversely, in some cases, the concentration of infectious vector virions may play an important role in promoting efficient transduction.

연구자들은 유전자 전달에 이용하기 위해 높은 적정 농도의 벡터를 만들고자 애써왔다. 예를 들어, 다른 벡터와 비교할 때 높은 적정 농도를 갖는 바이러스를 생성하는 데 필수적인 요소를 정할 수 있다. 다른 레트로바이러스 벡터 디자인에 관한 초기 연구들을 보면, 거의 모든 MLV의 인터널 단백질 코딩 영역이 벡터의 감염 능력이 없어지지 않은 상태로 제거되어 있다(Miller et al 1983 Proc Natl Acad Sci 80:4709-4713). 이들 초기 벡터들은 단순히 env 코딩 영역의 3' 말단의 작은 부분만을 가지고 있다. 이후 연구에서는 env 유전자 코딩 서열 모두가 제거되지만 벡터의 적정 농도는 줄어들지 않음을 볼 수 있다(Miller and Rosman 1989 Biotechnique 7: 980-990; Morgenstern and Land 1990 Nucleic Acids Res 18:3587-3596). 플러스와 마이너스 스트랜드(+/- strand) DNA 프라이밍(priming)에 필요한 단편 및 바이러스 RNA가 비리온에 선택적인 패키징을 하는 데 필요한 영역(psi 사이트; Mann et al 1983 Cell 33:153-159)을 포함하는 바이러스의 LTR과 LTR을 연결하는 짧은(short) 영역은 벡터 전달에 필수적이라고 여겨져 왔다. 그럼에도 불구하고, 이들 초기 벡터를 통해 얻어진 바이러스 적정 농도는 여전히 모(parental) 헬퍼 바이러스 적정 농도보다 10배정도 낮았다.The researchers have tried to create high titer vectors for use in gene transfer. For example, it is possible to determine the factors necessary to produce a virus with a high titer compared to other vectors. Early studies of other retroviral vector designs have shown that almost all MLV's internal protein coding regions have been removed without the vector's ability to infect (Miller et al 1983 Proc Natl Acad Sci 80: 4709-4713). These initial vectors simply have a small portion of the 3 'end of the env coding region. Subsequent studies show that all of the env gene coding sequence is removed but the appropriate concentration of the vector is not reduced (Miller and Rosman 1989 Biotechnique 7: 980-990; Morgenstern and Land 1990 Nucleic Acids Res 18: 3587-3596). Contains fragments required for plus and minus strand DNA priming and regions for viral RNA to selectively package virions (psi site; Mann et al 1983 Cell 33: 153-159) The short region connecting the LTR and LTR of the virus has been considered essential for vector delivery. Nevertheless, the virus titer obtained through these initial vectors was still about 10 times lower than the parental helper virus titer.

gag 유전자의 5' 말단의 서열 보유는 바이러스 벡터의 적정 농도를 높이며 이는 바이러스 RNA가 비리온으로의 효과적인 패키징이 증가했기 때문임이 실험을 통해 알려졌다(Armentano et al 1987 J Virol 61:1647-1650; Bender et al 1987 J Virol 61:1639-1646; Adam and Miller 1988 J Virol 62:3802-3806). 이러한 효과는 벡터의 gag 영역으로부터의 바이러스 단백질 합성 때문이 아니다. 왜냐하면 gag 리딩 프레임을 파열하거나 gag 코돈을 정지코돈(stop codon)으로 변형시켜도 벡터의 적정 농도에는 영향을 주지 않았기 때문이다(Bender et al 1987 ibid). MLV에서 게놈 RNA의 효율적인 패키징에 필요한 서열은 삭제 분석(deletion analysis)을 통해 규명된 psi 신호(signal)보다 크다는 사실이 실험을 통해 입증되었다(Mann et al 1983 ibid). 높은 적정 농도(106에서 107보다 큰)를 얻기 위해서는 psi 플러스라 명명된 좀더 큰 신호가 레트로바이러스 벡터에 포함되는 것이 중요하다는 것을 보여주고 있다. 현재 이들 신호는 스플라이스 도너의 업스트림에서 gag 개시 코돈의 다운스트림에 있음이 입증되었다(Bender et al 1987 ibid). 이 위치 때문에, 스플라이스된 env 발현 전사에서는 이 신호가 없다. 이는 바이러스 라이프 사이클 동안 3개의 필수 유전자를 포함하는 전체 길이 전사만이 패키징됨을 입증하는 것이다.The retention of the sequence at the 5 'end of the gag gene increases the optimal concentration of the viral vector, which has been found experimentally because of the increased packaging of viral RNA into virions (Armentano et al 1987 J Virol 61: 1647-1650; Bender et al 1987 J Virol 61: 1639-1646; Adam and Miller 1988 J Virol 62: 3802-3806). This effect is not due to viral protein synthesis from the gag region of the vector. This is because rupturing the gag reading frame or transforming the gag codon into a stop codon did not affect the proper concentration of the vector (Bender et al 1987 ibid). Experiments have demonstrated that the sequences required for efficient packaging of genomic RNA in MLVs are larger than the psi signals identified through deletion analysis (Mann et al 1983 ibid). To obtain high titers (greater than 10 6 to 10 7 ), it is important to include a larger signal called psi plus in the retroviral vector. It is now demonstrated that these signals are downstream of the gag start codon upstream of the splice donor (Bender et al 1987 ibid). Because of this position, this signal is absent in spliced env expression transcription. This demonstrates that only full length transcriptions containing three essential genes are packaged during the viral life cycle.

벡터의 적정 농도를 증가시킨다는 점에서 레트로바이러스 벡터를 제조할 뿐 아니라, 레트로바이러스 벡터는 형질 도입된 세포에서 특이한 NOI(보통 표지(marker) 단백질이라 한다)의 생성을 유도하도록 만들어졌다. 이미 언급했듯이, 가장 일반적인 레트로바이러스 벡터를 복제 결함 벡터로 만들기 위해서는 하나 또는 그 이상의 NOI와 레트로바이러스 서열을 치환하는 것이다. 가장 단순한 방법은 레트로바이러스의 5' LTR에 있는 프로모터를 이용하여 NOI를 코딩하는 cDNA의 발현을 조절하거나 LTR의 인핸서와 프로모터를 바꿔 조직 특이적인 발현이나 유도 능력을 부여하는 것이다.In addition to preparing retroviral vectors in terms of increasing the appropriate concentration of the vector, the retroviral vectors are designed to induce the production of specific NOIs (commonly called marker proteins) in transduced cells. As already mentioned, one of the most common retroviral vectors is to replace one or more NOI and retroviral sequences to make them a replication defective vector. The simplest method is to use a promoter in the 5 'LTR of the retrovirus to regulate the expression of the cDNA encoding NOI or to alter the enhancer and promoter of the LTR to confer tissue-specific expression or induction.

또 다른 방법으로는, 프로모터 선택시 좀더 약하게 되도록 인터널 프로모터를 이용함으로써 하나의 코딩 영역이 발현되도록 하는 것이다.Another method is to express one coding region by using an internal promoter to make it weaker when selecting a promoter.

특정 유전자를 발현하고자 하는 이러한 전략은 NOI가 선택 표지일 때 가장 쉽게 사용되어 왔으며, 하이포크산틴-구아닌 포스포라이보실 트랜스퍼라아제(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase:hprt)의 경우(Miller et al 1983 Proc Natl Acad Sci 80:4709-4713)처럼 벡터가 형질 도입된 세포의 선택을 촉진하게 된다. 만약 벡터가 선택 표지가 아니라 NOI를 갖고 있다면, 벡터는 분석(separate) 플라스미드에 있는 선택 표지와 코트랜스펙션(co-transfection)함으로써 패키징 세포에 삽입될 수 있다. 이러한 방법은 단일 단백질이 최종 표적 세포에서 발현되고 선택 표지의 독성 가능성이나 항원 가능성을 피한다는 점에서 유전자 치료에 유익한 것일 수 있다. 그러나 삽입된 유전자가 선택되지 않는다면, 이러한 접근 방법은 높은 적정 농도의 벡터 스톡을 생산하는 세포를 만들기가 훨씬 어렵다는 결점을 갖게된다. 또한 일반적으로 벡터의 적정 농도를 결정하기는 훨씬 어렵다.This strategy to express specific genes has been most readily used when NOI is the selection marker, and for hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase (hprt) (Miller et al 1983 Proc Natl Acad). Sci 80: 4709-4713) facilitates the selection of the transfected cells. If the vector has a NOI rather than a selection marker, the vector can be inserted into the packaging cell by co-transfection with the selection marker in the assay plasmid. Such methods may be beneficial for gene therapy in that a single protein is expressed in the final target cell and avoids the virulence potential or antigenic potential of the selection marker. However, if the inserted genes are not selected, this approach has the drawback that it is much more difficult to produce cells that produce high titers of vector stock. Also, in general, it is much more difficult to determine the optimal concentration of the vector.

둘 또는 그 이상의 단백질을 발현시키는 레트로바이러스 벡터를 만드는 데 3 가지 일반적인 방법이 사용되고 있다. 이들 방법은 ⅰ) 한 개의 프로모터에서 전사된 스플라이스된 mRNA로부터 다른 단백질을 발현하는 방법, ⅱ) 다른 cDNA의 전사를 진행하기 위해 5' LTR에 있는 프로모터와 인터널 프로모터를 이용하는 방법 및 ⅲ) 오픈 리딩 프레임(open reading frame)으로 부터 발현될 수 있는 단일 mRNA나 연합 단백질로부터 다중 코딩 영역의 번역을 가능하게 할 수 있는 인터널 리보좀의 침입 사이트(internal ribosomal entry site:IRES) 요소를 이용하는 것이다.Three common methods are used to create retroviral vectors that express two or more proteins. These methods include iii) expressing different proteins from spliced mRNA transcribed from one promoter, ii) using promoters and internal promoters in the 5 'LTR to proceed with transcription of another cDNA, and iii) open. The use of an internal ribosomal entry site (IRES) element of internal ribosomes that enables translation of multiple coding regions from a single mRNA or associated protein that can be expressed from an open reading frame.

인터널 프로모터를 포함하고 있는 벡터는 복합 유전자를 발현하는데 주로 이용되어 왔다. 인터널 프로모터는 유전자 발현을 진행하는 데 있어서 바이러스 LTR과는 다른 프로모터와 인핸서의 연결을 이용한다. 다중 인터널 프로모터가 레트로바이러스 벡터에 포함될 수 있으며, 자신의 프로모터로부터 3개의 각기 다른 cDNA를 발현하도록 한다(Overell et al 1988 Mol Cell Biol 8:1803-1808).Vectors containing internal promoters have been used primarily to express complex genes. Internal promoters utilize a linker of a promoter and an enhancer different from the viral LTR to progress gene expression. Multiple internal promoters can be included in retroviral vectors, allowing expression of three different cDNAs from their promoters (Overell et al 1988 Mol Cell Biol 8: 1803-1808).

많은 수의 벡터는 레트로비리데의 레트로바이러스 서브패밀리(subfamily)의 다양한 멤버에 기초하여 발전되어져왔으며, 특허출원의 과제도 많은 수를 가지고 있다(PCT/GB97/02857;PCT/US96/15406). HIV-1으로부터 구성된 가장 단순한 벡터는 env 코딩하는 영역의 일부의 결손 또는 nef 코딩하는 영역의 치환을 제외한 완전한 HIV 게놈을 가지고 있다(Richardson, J.H., Child, L.A. & Lever, A. M.(1993) J Virol 67,3997-4005., Buchschacher, G. L., Jr. & Panganiban, A. T.(1992) J Virol 66,2731-9, J.H., Kaye, J. F., Child, L. A. & Lever, A.M.(1995) J Virol 69, 6588-92, Carroll, R., Lin, J. T., Dacquel, E. J., Mosca, J. D., Burke, D. S. & St Louis, D. C. (1994) J Virol 68,6047-54) 다수의 프로모터/수용체 카세트는 ADDIN ENRf8 위치로 삽입되어졌다(Page, K. A., Landau, N. R. & Littman, D. R.(1990) J Virol 64, 5270-6., Shimada, T. Fujii, H., Mitsuya, H. & Nienhuis, A. W.(1991) J Clin Invest 88, 1043-76,7). 명백히 벡터 발현 gag/pol과 모든 부속 유전자는 감염성 바이러스 입자 생산을 위해서 후로 요구되어진다. vif, vpr, vpu 및 nef의 부속 유전자는 필수적이지는 않지만, 부속 유전자 발현은 작용 적정 농도에서 이루어짐을 제안하고 있다(Fan, L. & Peden, K.(1992) Virology 190, 19-29, Gabuzda, D. H., Lever, A., terwilliger, E. & Sodroski, J.(1992) J Virol 66, 3306-15, Schubert U., Clouse, K.A.& Strebel, K.(1995) J Virol 69, 7699-711, Miller, M. D., Warmerdam, M. T., Gaston, I., Greene, W. C. & Feinberg, M. B.(1994)J Exp Med 179, 101-13 Zufferey, R., Nagy, D., Mandel, R. J., Naldini, L. & Trono,(1997) Nature Biotechnology 15, 871-875, Takahashi, K., Wesselingh, S. L., Griffin, D.E., McArthur, J. C. Johnson, R. T. & Glass, J.D. (1996) Ann. Neurol. 39,705-711). 게다가 좀더 최근에, 벡터는 모두 또는 약간 부족한 거의 다의 부속 요인에 유효한 것으로 설명되어졌다(Poeschla, E., Corbeau, P. & Wong-Staal, F. (1996) Proc Natl Acad Sci USA 93, 11395-9. Naldini, L., Blomer, U., Gage, F.H., Trono, D. & Verma, I. M.(1996) Proc Natl Acad Sci USA 93, 11382-8.Naldini, L., Blomer, U.,Gallay, P., Ory, D., Mulligan, R., Gage, F.H., Verma, I.M. & Trono, D.(1996) Science 272,263-7, Blomer,U.,Naldini, L.,Kafri, T., Trono, D.,Verma, I. & Gage, F.(1997) Journal of Virology 71,6641-6649, Kim,V.N.,Mitrophanous, K., Kingsman, S. M. and Kingsman, A.J. 1998. J. Virol., 72,811-816).A large number of vectors have been developed based on various members of the Retroviride subfamily of Retrovirides, and there are also a number of patent applications (PCT / GB97 / 02857; PCT / US96 / 15406). The simplest vector constructed from HIV-1 has the complete HIV genome, excluding deletions in parts of the env coding region or replacement of nef coding regions (Richardson, JH, Child, LA & Lever, AM (1993) J Virol 67). , 3997-4005., Buchschacher, GL, Jr. & Panganiban, AT (1992) J Virol 66,2731-9, JH, Kaye, JF, Child, LA & Lever, AM (1995) J Virol 69, 6588-92 , Carroll, R., Lin, JT, Dacquel, EJ, Mosca, JD, Burke, DS & St Louis, DC (1994) J Virol 68,6047-54) Many promoter / receptor cassettes are inserted into the ADDIN ENRf8 position (Page, KA, Landau, NR & Littman, DR (1990) J Virol 64, 5270-6., Shimada, T. Fujii, H., Mitsuya, H. & Nienhuis, AW (1991) J Clin Invest 88, 1043-76, 7). Clearly, vector expression gag / pol and all accessory genes are later required for the production of infectious viral particles. Adjunct genes of vif, vpr, vpu, and nef are not essential, but suggest that subgene expression occurs at an appropriate concentration of action (Fan, L. & Peden, K. (1992) Virology 190, 19-29, Gabuzda , DH, Lever, A., terwilliger, E. & Sodroski, J. (1992) J Virol 66, 3306-15, Schubert U., Clouse, KA & Strebel, K. (1995) J Virol 69, 7699-711 , Miller, MD, Warmerdam, MT, Gaston, I., Greene, WC & Feinberg, MB (1994) J Exp Med 179, 101-13 Zufferey, R., Nagy, D., Mandel, RJ, Naldini, L. & Trono, (1997) Nature Biotechnology 15, 871-875, Takahashi, K., Wesselingh, SL, Griffin, DE, McArthur, JC Johnson, RT & Glass, JD (1996) Ann. Neurol. 39,705-711). In addition, more recently, vectors have been described as valid for almost all or a few lacking adjunct factors (Poeschla, E., Corbeau, P. & Wong-Staal, F. (1996) Proc Natl Acad Sci USA 93, 11395). Naldini, L., Blomer, U., Gage, FH, Trono, D. & Verma, IM (1996) Proc Natl Acad Sci USA 93, 11382-8. Naldini, L., Blomer, U., Gallay , P., Ory, D., Mulligan, R., Gage, FH, Verma, IM & Trono, D. (1996) Science 272,263-7, Blomer, U., Naldini, L., Kafri, T., Trono , D., Verma, I. & Gage, F. (1997) Journal of Virology 71,6641-6649, Kim, VN, Mitrophanous, K., Kingsman, SM and Kingsman, AJ 1998. J. Virol., 72,811- 816).

HIV-1 5'LTR과 리더인 렌티바이러스를 위한 일반적인 포맷은 수용체 카세트인 gag 코딩 영역 서열(패키징 기능을 제공하기 위한)인 rev 반응 요소(RRE)와 3'LTR이다. 이들 gag/pol 벡터인 부속 유전자 생성물과 외포하는 기능은 단일 플라스미드 또는 두 개 또는 그 이상의 코트랜트펙드된 플라스미드, 또는 HIV를 지닌 세포의 포함하는 벡터의 코인펙션(coinfection)에 의한 그 중 하나에 의해 제공되어졌다.Common formats for HIV-1 5'LTR and lentiviral, the leader, are the receptor response gag coding region sequence (to provide packaging functionality) and the rev response element (RRE) and 3'LTR. The function of enclosing these gag / pol vectors with adjunct gene products is either by a single plasmid or two or more coated plasmids, or by coinfection of a vector comprising a cell with HIV. Was provided.

HTLV-1의 tax 단백질에 의한 트랜스액티베이션이 가능한 tax 반응 요소(TRE)의 2개의 복제를 포함하는 것으로 바뀐 5'LTR의 U3 영역의 HIV-기초한 벡터를 트랜스액티베이션(transactivation)에 사용하였다. 이는 성장한 T-세포성 백혈병/임파종(leukemia/lymphoma)의 치료를 위한 사용을 제안하고 있다(Lin,H.,C.,Bodkin,M.,Lal,R.B. & Rabson,A.B.(1995) J Virol 69, 7216-25). 벡터는 CMV와 같은 컨스티튜티브(constitutive) 프로모터를 사용하여 발현될 수 있는 것으로 구성되어져 있다(예를 들어 Kim et al 1998 ibid). 또한 최근에 렌티바이러스 벡터 콘피규레이션(configuration)은 좀더 정제되어졌다. 자체 비활성HIV 벡터는 인터널 카세트에 의해 발현이 한정된 HIV LTR의 결여로 생산되어졌다(Myoshi et al 1998 J. Virol 72,8150).HIV-based vectors in the U3 region of the 5'LTR that were changed to include two copies of the tax response element (TRE) capable of transactivation by the tax protein of HTLV-1 were used for transactivation. It suggests use for the treatment of grown T-cell leukemia / lymphoma (Lin, H., C., Bodkin, M., Lal, RB & Rabson, AB (1995) J Virol 69 , 7216-25). Vectors are constructed that can be expressed using constitutive promoters such as CMV (eg Kim et al 1998 ibid). Recently, lentiviral vector configurations have also been refined. Self-inactive HIV vectors have been produced lacking HIV LTR with limited expression by internal cassettes (Myoshi et al 1998 J. Virol 72,8150).

HIV를 지닌 표적 세포의 코인펙션은 벡터 HIV 퍼미시브 세포의 배양을 통해서 퍼져나갈 수 있는 벡터에서 발생되어진다. 이 주요 원인은 치료 또는 HIV-1 감염의 제한을 위한 벡터의 발전을 위해서 사용되어졌다(Dropulic,B.,hermankova, M.& Pitha,P.M.(1996) Proc Natl Acad Sci USA93,11103-8., Kim,J.H.,McLinden, R.J.,Mosca,J.D.,Vahey,M.T.,Greene,W.C.& Redfield, R.R.(1996) J Acquir Immune Defic Syndr Hum Retrovirol 12,343-51,Poeschla et al 1996 PNAS 93,11395).Cofection of target cells with HIV occurs in vectors that can spread through the culture of vector HIV permissive cells. This main cause has been used for the development of vectors for treatment or for the restriction of HIV-1 infection (Dropulic, B., hermankova, M. & Pitha, PM (1996) Proc Natl Acad Sci USA 93, 11103-8., Kim, JH, McLinden, RJ, Mosca, JD, Vahey, MT, Greene, WC & Redfield, RR (1996) J Acquir Immune Defic Syndr Hum Retrovirol 12,343-51, Poeschla et al 1996 PNAS 93,11395).

다수의 연구에서 비분열세포로 유전자의 전달을 위한 HIV 기초한 벡터의 사용을 지금까지 설명하였다(예를 들어, retina, Myoshi et al 1997, PNAS 94, 10319-23., neurons, Blomer et al 1997 J.Virol 71,6641, Blomer et al 1998 95, 2603, liver, muscle, Kafri et al Nature Genetics 1997 17,314). 다른 렌티바이러스 벡터는 EIAV(GB 9727135.7), FIV(Poeschla et al 1998, Nature Medicine, 4,354)와 Maedi-Visna(국제출원번호:PCT/GB95/00663. 우선권 일자:1994년 12월 9일/1995년 3월 24일 Packaging-Deficient Lentiviruses Lever, A.M.L., Harrison,G.P., Hunter,E)등의 예를 통해 발전되어져왔다.Many studies have described the use of HIV-based vectors for gene transfer into non-dividing cells (eg, retina, Myoshi et al 1997, PNAS 94, 10319-23., Neurons, Blomer et al 1997 J). Virol 71,6641, Blomer et al 1998 95, 2603, liver, muscle, Kafri et al Nature Genetics 1997 17,314). Other lentiviral vectors include EIAV (GB 9727135.7), FIV (Poeschla et al 1998, Nature Medicine, 4,354) and Maedi-Visna (International Application No.:PCT/GB95/00663. Priority Date: December 9/1995) On March 24, it was developed with examples of Packaging-Deficient Lentiviruses Lever, AML, Harrison, GP, Hunter, E).

일반적인 센스인 쥐과의 HSCs로 레트로바이러스 유전자의 전달은 이미 알려져있다(Williams et al Nature 1984 310:476-479). 즉, 쥐과의 HSCs의 전체-길이 MDRL(multidrug resistance) cDNA 유전자의 발현은 다양한 항암제에 내성을 갖게 하는 것으로 보였다. 비슷하게, 골수 또는 말초 혈액 세포 안의 쥐과의 헤마토포이에틱 프로제니터 세포는 MDRI 유전자의 레트로바이러스 형질 도입에 의한 항암제 화학치료법의 독성으로부터 보호하는 것으로 보여지고 있었다(Lichi et al 1995 Cytokines Mol Ther 1:11-20). 면역결핍된 마우스들에서의 일관된 인간 헤마토포이시스(hematopoiesis)는 네오마이신 포스포트랜스퍼라제 유전자(neomycin phosphotransferase gene:neo) 또는 인간 글루코세레브로시다제 cDNA(human glucicerebrosidase cDNA)중 하나로 구성된 시험관내(in vitro)에서 재조합 레트로바이러스 벡터가 형질도입된 CD34+프로제니터의 코트랜스프랜데이션(cotransplantation)에 의하여 설명되어졌다(Nolta et al 1994 Blood 83:3041-3051). 쥐과의 HSCs는 2개의 유전자인 수용체(LacZ)와 선택적 표지(neo)를 포함하는 레트로바이러스 벡터에 의해 형질도입되어졌다. LacZ의 발현은 레시피언트(recipients)인 PBL에서 관찰되어졌다(Asami et al 1996 Eur J Haematol 57:278-285).The transfer of retroviral genes to murine HSCs, a common sense, is already known (Williams et al Nature 1984 310: 476-479). That is, expression of the full-length multidrug resistance (MDRL) cDNA gene of murine HSCs has been shown to be resistant to various anticancer drugs. Similarly, murine hematopoietic progenitor cells in bone marrow or peripheral blood cells have been shown to protect against the toxicity of anticancer chemotherapy by retroviral transduction of MDRI genes (Lichi et al 1995 Cytokines Mol Ther 1 : 11-20). Consistent human hematopoiesis in immunodeficient mice is either in vitro composed of neomycin phosphotransferase gene (neo) or human glucocerebrosidase cDNA (in human glucicerebrosidase cDNA). In vitro), a recombinant retroviral vector has been described by cotransplantation of a CD34 + progenitor transduced (Nolta et al 1994 Blood 83: 3041-3051). Murine HSCs were transduced with retroviral vectors containing two genes, the receptor (LacZ) and the selective marker (neo). LacZ expression was observed in PBL, which is a recipe (Asami et al 1996 Eur J Haematol 57: 278-285).

생체내 쥐 연구에서는 골수에서 얻어진 5' 플루오로우라실 프라이얼(fluorouracil prior)의 마우스의 도너의 전처리는 원본(primitive) 세포의 사이클링을 포함하고 레트로바이러스 감염과 융합(integration)에 감수성이 증가하는 것에 의하여 형질도입의 효율이 개선할 수 있음을 나타내고 있었다. 레트로바이러스 프로듀서(producer) 세포주를 자진 표적 세포와 ㎖ 당 바이러스 입자가 적어도 105를 생산할 수 있는 세포주의 사용으로 공동배양(co-culture)하는 것은 역시 효율을 개선하였다(Bodine et al 1991 Exp Hematol 19:206-212). 긴 기간(terms) 재집단화(re-populating) 세포로 성공적인 유전자 도입은 1∼50%의 안정적 다중 헤마토포이에틱(heamatopoietic) 계통의 재구성 또는 그 이상의 프로바이러스 게놈으로 운반하는 세포의 모든 실질적인 레스피언트 마우스들에서 이루었다(Fraser et al 1990 Blood 76:1071-1076).In vivo rat studies have shown that pretreatment of donors of 5 'fluorouracil prior mice obtained from bone marrow involves cycling of primitive cells and increased susceptibility to retroviral infection and integration. This indicates that the efficiency of transduction can be improved. Co-culture of retroviral producer cell lines with the use of self-targeted target cells and cell lines capable of producing at least 10 5 virus particles per ml also improved efficiency (Bodine et al 1991 Exp Hematol 19). : 206-212). Successful transduction into long term re-populating cells results in a substantial resorption of 1-50% of the stable multiple hematopoietic lineage or any substantive response of cells carrying further proviral genomes. In the mice (Fraser et al 1990 Blood 76: 1071-1076).

보통 센스인 인간 HSCs로 레트로바이러스 유전자 전달은 이미 알려져 있다. 또한 단위-과립형 백혈구 대식세포(units-granulocyte macrophage:CFU-GM)에서 형성되는 콜로니 또는 단위-적혈구(units-erythroid:BFU-E)에서 형성된 버스트(burst)와 같은 커미티드(committed) 인간 프로제니터 세포는 예를 들어 IL-3, Il-6 및 스템 세포 요소(stem cell factor:SCF)와 같은 다양한 성장 팩터의 조합의 존재 또는 일차 골수 기질 또는 레트로바이러스 프로듀서 세포주의 존재에서 매우 높은 효율(자주 50% 이상인)로 레트로바이러스에 의하여 형질도입이 되어졌다(Nolta et al 1990 Hum Gen Ther 1:257-268; Moore et al 1992 Blood 79: 1393-1399; Cournoyer et al 1991 Hum Gen Ther 2:203-213).Retroviral gene transfer to human HSCs, which is usually sense, is already known. In addition, committed human pros, such as bursts formed in units-erythroid (BFU-E) or colonies formed in units-granulocyte macrophage (CFU-GM). Zener cells have very high efficiencies in the presence of combinations of various growth factors such as, for example, IL-3, Il-6 and stem cell factor (SCF) or in the presence of primary bone marrow stroma or retroviral producer cell lines ( Often over 50%) and transduced by retroviruses (Nolta et al 1990 Hum Gen Ther 1: 257-268; Moore et al 1992 Blood 79: 1393-1399; Cournoyer et al 1991 Hum Gen Ther 2: 203 -213).

예를 들어 파이브로넥틴(fibronectin)과 같은 특이적 세포외 매트릭스 구성 성분의 존재는 매우 어떤 중요성이 있을 것이다(Moritz et al J Clin Invest 1994:1451-1457). 게다가 원본 인간 긴 기간 배양 초기 세포(primitive human long-term culture initiating cells:LTC-IC)는 비슷한 형질 도입 조건하에서 동등한 효율로 형질 도입되어졌다(Moore et al 1992 ibid; Hughes et al 1989 Blood 74:1915-1922;Hughes et al 1992 J Clin Invest 89:1817-1824). 인간 수지상 세포(dendritic)의 상피세포 뮤신(mucin)인 인간 종양 항원의 높은 수준의 발현은 CD34+프로제니터 세포와 그들의 이후 Dcs로부터 분화 유도된 사이토킨의 레트로바이러스의 형질도입에 의하여 이루어졌다(Henderson et al 1996 Cancer Res 56:3763-3770).The presence of specific extracellular matrix components, for example fibronectin, will be of some importance (Moritz et al J Clin Invest 1994: 1451-1457). In addition, primitive human long-term culture initiating cells (LTC-IC) were transduced with equal efficiency under similar transduction conditions (Moore et al 1992 ibid; Hughes et al 1989 Blood 74: 1915 -1922; Hughes et al 1992 J Clin Invest 89: 1817-1824). High levels of expression of the human tumor antigen, the epithelial mucin of human dendritic cells, were achieved by transduction of retroviruses of cytokines induced by differentiation from CD34 + progenitor cells and their subsequent DCs (Henderson et al 1996 Cancer Res 56: 3763-3770).

공지되어 있는 일반적인 기술에도 불구하고 레트로바이러스 시스템은 HSCS로 유전자를 전달하는데 사용되어져 왔으며, 이전 공지 기술에서는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 NOIs가 하나 또는 그 이상의 HSCs로 변형을 위해 사용되어지는 것과 특이적인 방법에 대해서는 가르치거나 시사하지 않았다.Despite known general techniques, retroviral systems have been used to transfer genes to HSCS, and in previous known techniques specific to one or more NOIs of the invention used for modification to one or more HSCs It did not teach or suggest how.

본 발명에 의하여, 적당한 NOI 서열은 치료 및/또는 진당상의 적용을 포함하고 있으며 예를 들어 사이토킨 코딩 서열, 케모킨(chemokines), 호르몬, 항체 제조된 이뮤노글로불린(immunoglobulin)-유사 분자, 단일 체인 항체, 퓨젼 단백질, 효소, 면역 코-스티뮬래토리(co-stimulatory) 분자, 면역학적인 분자, 안티-센스 RNA, 표적 단백질의 트랜스도미넌트(transdominant) 음성 변이, 독성, 잠정적 독성, 항체, 종양 억제자 단백질 및 성장 팩터(growth factor), 막 단백질, 혈관에 작용하는 단백질 및 펩타이드, 안티-바이러스 단백질 및 리보좀, 및 그것의 유도체(수용체 그룹과 연계되어 있는 것과 같이)등에 의해 제한되지 않는다. 코딩 서열처럼 포함된 것은 일반적으로 효과적인 적당한 프로모터 등 리보좀의 발현을 추진하는 프로모터, 또는 다른 프로모터 또는 예를 들어 하나 또는 그 이상의 특이적 세포 타입에서의 프로모터와 연결되어질 것이다.In accordance with the present invention, suitable NOI sequences include therapeutic and / or glycemic-phase applications and include, for example, cytokine coding sequences, chemokines, hormones, immunoglobulin-like molecules made of antibodies, single Chain antibodies, fusion proteins, enzymes, immune co-stimulatory molecules, immunological molecules, anti-sense RNA, transdominant negative mutations of target proteins, toxicity, potential toxicity, antibodies, tumor suppression Not limited by purple protein and growth factors, membrane proteins, proteins and peptides that act on blood vessels, anti-viral proteins and ribosomes, and derivatives thereof (such as those associated with receptor groups). Inclusion as a coding sequence will generally be linked to a promoter that drives the expression of ribosomes, such as a suitable suitable promoter, or to another promoter or promoter, for example in one or more specific cell types.

치료 또는 암의 예방을 위한 발명에 사용되기 위한 적당한 NOIs는 NOIs 코딩하는 단백질을 포함하며 이는 종양 억제자(야생형 p53처럼), 항-종양 면역 메카니즘의 활성제(예를 들어 사이토킨, 코-스티뮬래토리(co-stimulatory) 분자 및 이부노글로불린들), 맥관현상의 억제자처럼 활동하여 표적 세포를 파괴하고(예를 들어 리보좀의 독성), 또는 이는 자연적이 이펙터 세포(effector cells)에 의한 간접적으로 표적 세포의 파괴를 자극(예를 들어 면역 시스템을 자극하기 위한 강한 항체)하거나 표적 세포를 파괴하기 위한 독성적 기질에 대한 프리커서 기질로 전환하는 것(예를 들어 효소를 활성화시키는 프로드러그)등으로 약물 민감도가 증진되는 것(예를 들어 프로드러그 활성화 효소)을 제공한다.Suitable NOIs for use in the invention for treatment or prevention of cancer include proteins encoding NOIs, which include tumor suppressors (such as wild-type p53), active agents of anti-tumor immune mechanisms (eg cytokines, co-stimulators) (co-stimulatory molecules and ibunoglobulins), act as inhibitors of angiogenesis and destroy target cells (e.g., the toxicity of ribosomes), or they are indirectly targeted by effector cells in nature. Stimulating cell destruction (eg strong antibodies to stimulate the immune system) or converting to precursor substrates for toxic substrates to destroy target cells (eg prodrugs that activate enzymes). To enhance drug sensitivity (eg prodrug activating enzymes).

코딩된 단백질은 바이스텐더(bystander) 종양 세포(예를 들어 선택된 항종양 항체-리보좀의 독성 퓨젼 단백질)를 파괴할 수 있으며, 간접적으로 바이스텐더 종양 세포의 파괴를 자극할 수 있으며(예를 들어 면역 시스템을 자극하기 위한 사이토킨 또는 국소적 소포 교합(occlusion)의 원인이 되는 저응고제(procoagulant) 단백질), 또는 바이스텐더 종양 세포 파괴의 독성 지질에 대한 프로커서 기질로의 변경을 통해서도 할 수 있다(예를 들어 확산되는 약물에 대한 프로드러그의 활성화를 위한 효소).The encoded protein can destroy bystander tumor cells (e.g., toxic fusion proteins of selected anti-tumor antibody-ribosomes), can indirectly stimulate the destruction of bystander tumor cells (e.g. immune It can also be through alteration of cytokines or procoagulant proteins that cause local vesicle occlusion to stimulate the system, or by changing the precursor substrate to the toxic lipids of bystander tumor cell destruction (eg For example, enzymes for activation of prodrugs on the drug to be spread).

또한, 리보좀 또는 안티센스 전사 산물을 코딩하는 NOI(s)의 전달은 종양 존속을 위한(예를 들어 벌키츠(Burkitts) 임파종에서 myc에 저항하고, 또는 만성 골수 백혈병에서 bcr-abl에 저항하고) 세포내 유전자의 발현을 방해한다. 이러한 NOIs의 조합의 사용은 역시 관찰되어졌다.In addition, delivery of NOI (s) encoding ribosomal or antisense transcription products may result in cell persistence for tumor persistence (eg, to myc in Burkitts' lymphoma, or to bcr-abl in chronic myeloid leukemia). It interferes with the expression of my genes. The use of such a combination of NOIs has also been observed.

그 대신 또는 표적 조직에서 선택적으로 발현 한 것으로서, NOI 또는 NOIs는 프로-드러그 활성 효소 또는 개체가 하나 또는 그 이상의 효소 또는 효소 작용을 하는 프로-드러그로 처리되어질 때까지 의미 없는 효과 또는 해롭지 않은 효과를 가진 효소를 암호화할 수도 있다. 활성 NOI의 존재에서, 적절한 프로-드러그로 개체의 치료는 종양 성장 또는 생존의 감소를 증진시킴을 이끌어낸다.Alternatively or as selectively expressed in the target tissue, the NOI or NOIs may have a meaningless or harmless effect until the pro-drug active enzyme or individual has been treated with one or more enzymes or pro-drugs that act as enzymes. It can also encode an enzyme with In the presence of active NOIs, treatment of the subject with appropriate pro-drugs leads to enhanced reduction of tumor growth or survival.

프로-드러그 활성화 효소는 암 치료를 위하여 종양 사이트로 인도할 수도 있다. 각 경우에서, 적당한 프로-드러그는 적당한 프로-드러그 활성화 효소의 조합으로 환자의 치료를 위해 사용되어질 것이다. 적절한 프로-드러그는 벡터로 결합되어 투여될 것이다. 프로-드러그의 예로는 다음과 같은 것을 포함하고 있다. 에토포사이드 포스페이트(etoposide phosphate: 알칼라인 포스파타제를 가진 것:Senter et al 1988 Proc Natl Acad Sci 85:4842-4846), 5-플루오로사이토신(5-fluorocytosine: 이는 사이토신 데아마나제(cytosine deaminase)를 가진 것: Mullen et al 1994 Cancer Res 54:1503-1506), 독소루비신-N-p-하이드록시페녹시아세트아마이드(Doxorubicin-N-p-hydrophemoxyacetamide: 이는 페니실린-V-아미다제(amidase)를 가진 것: Kerr et al 1990 Cancer Immunother 31:202-206), 파라-N-비스(2-클로로에틸) 아마노벤조익 글루다메이트(para-N-bis(2-chloroethyl) aminobenzoyl glutamate: 카르복시펩타아제(carboxypeptidase) G2를 가진 것), 세파로스포린 나이드로겐 머스터드 카르바메이트(Cephalosporin nitrogen mustard carbamates: β-락타마제(lactamase)를 가진 것), SR4233(P450 레듀카제(reducase)), 간시슬로비르(Ganciclovir: 이는 HSV 틸미딘 키나제(thymidine kinase)를 가진 것:Borrelli et al 1988 Proc Natl Acad Sci 85:7572-7576), 니트로레듀타제(nitroreductase)를 가진 머스타드 프로-드러그(mustard pro-drug :Friedlos et al 1997 J Med Chem 40:1270-1275) 및 시클로포스프아마이드(Cyclophosphamide: P450을 가진 것:Chen et al 1997 Cancer Res 56:1331-1340) 등이 있다.Pro-drug activating enzymes can also lead to tumor sites for cancer treatment. In each case, a suitable pro-drug will be used for the treatment of the patient with a combination of suitable pro-drug activating enzymes. Appropriate pro-drugs will be administered in combination with the vector. Examples of pro-drugs include the following: Etoposide phosphate (alkaline phosphatase): Senter et al 1988 Proc Natl Acad Sci 85: 4842-4846, 5-fluorocytosine (cytosine deaminase) Having: Mullen et al 1994 Cancer Res 54: 1503-1506), Doxorubicin-Np-hydrophemoxyacetamide (which has penicillin-V-amidase): Kerr et al 1990 Cancer Immunother 31: 202-206), para-N-bis (2-chloroethyl) aminobenzoyl glutamate: with carboxypeptidase G2 Cephalosporin nitrogen mustard carbamates (with β-lactamase), SR4233 (P450 redducase), Ganciclovir (which is HSV Tyl) With thymidine kinase: Borrelli et al 1988 Proc Natl Acad Sci 85: 7572-7576), mustard pro-drugs with nitroreductase (Friedlos et al 1997 J Med Chem 40: 1270-1275) and cyclophosphamide (Cyclophosphamide: with P450: Chen et al 1997 Cancer Res 56: 1331-1340).

본 발명에 사용을 위한 적당한 프로-드러그 활성 효소의 예로 다음을 즉, 5-플루오로-우라실 프로-드러그 캅세타빈(5-fluoro-uracil pro-drug capcetabine)을 활성화하는 티미딘 포르포릴라제와 풀투론(furtulon), 간시슬로비르를 활성화하는 펠페스 심플렉스 바이러스(Herpes Simplex Virus)로부터의 티미딘 카나제, DNA를 파괴하는 약물로서 시슬로포스프아민과 같은 프로-드러그를 활성화하는 사이토크롬 P450(cytochrome P450), 그리고 5-플루오로시토신을 활성화하는 시토신 데아미나제(cytosine deaminase)등을 포함하고 있다. 더 바람직하게는, 인간 오리진 효소를 사용하였다.Examples of suitable pro-drug activating enzymes for use in the present invention include the following: thymidine phosphorylase that activates 5-fluoro-uracil pro-drug capcetabine And thymidine kinases from Herpes Simplex Virus, which activates furtulon, liver cislovir, and cytos, which activate pro-drugs such as cislophosphamine, as a drug that destroys DNA. Chromium P450 and cytosine deaminase to activate 5-fluorocytosine. More preferably, human origin enzymes were used.

치료 또는 허혈성 심장 질환의 예방을 위해 사용되어지는 적당한 NOIs는 플라스미노겐 활성자(plasminogen activators)를 암호화하는 NOIs를 포함하고 있다. 치료 또는 류마티스성 관절염 또는 뇌성 말라리아의 예방을 위한 적절한 NOIs는 항-염증(anti-inflammatory) 단백질, 종양 네크로시스 요인(TNF) 알파에 직접적인 저항을 하는 항체 및 항-유착 분자(anti-adhesion molecule: 예를 들어 항체 분자 도는 유착 단백질에 대해 특이적인 수용체)를 암호화하는 유전자를 포함하고 있다.Suitable NOIs to be used for the treatment or prevention of ischemic heart disease include NOIs encoding plasminogen activators. Suitable NOIs for the treatment or prevention of rheumatoid arthritis or cerebral malaria include anti-inflammatory proteins, antibodies that directly resist tumor necrosis factor (TNF) alpha, and anti-adhesion molecules: For example, a gene encoding an antibody molecule or a receptor specific for an adhesion protein).

저산소증에 대한 조절할 수 있는 치료학적 NOIs의 예는 PCT/GB95/00322 (WO-A-9521927)에서 찾을 수 있다.Examples of modifiable therapeutic NOIs for hypoxia can be found in PCT / GB95 / 00322 (WO-A-9521927).

NOIs에 의하여 암호화된 발현 산물은 세포로부터 분비되어진 단백질일 수 있다. 더욱이 NOI 발현 산물은 분비되어지지 않고 세포 안에서 활성화되어진다. 이런 현상에서, 이는 바이스텐서 작용체 또는 명확한 바이스텐더 효과를 설명하기 위한 NOI 발현 산물에 대하여 바람직하며, 이는 사멸을 유도하는 관련 세포, 또는 그 주변 또는 별개의(예를 들어 메타스타틱(metastatic)), 보통 표현형을 지니는 하나의 세포에서 발현 생산되는 산물이다.Expression products encoded by NOIs can be proteins secreted from cells. Moreover, NOI expression products are activated in the cell rather than secreted. In this phenomenon, it is preferred for NOI expression products to account for a bystander effector or a definite bystander effect, which is related cells that induce death, or the surrounding or separate (eg metastatic). ), A product usually expressed and produced in one cell with a phenotype.

벡터는 벡터를 포함하는 MHSCs의 이차 분화를 지배하는 하나 또는 그 이상의 사이토킨-암화화하는 NOIs를 포함하고 있다. 적절한 싸이토킨과 성장 팩터는 다음을 포함하고 있으나 한정적이지는 않다. 이는 ApoE, Apo-SAA, BDNF, 카르디오트로핀-1(Cardiotrophin-1), EGF, ENA-78, 에오탁신(eotaxin), 에오탁신-2, 엑소더스-2(exodus-2), FGF-엑시딕(acidic), FGF-베이직(basic), 섬유아세포 성장 팩터-10(Marshall 1998 Nature Biotechnology 16:129), FLT3 리간드(Kimura et al 1997), 글락탈킨(Fractalkine:CX3C), GDNF, G-CSF, GM-CSD, GF-β1, 인슐린, IFN-γ, IGF-Ⅰ, IGF-Ⅱ, IL-1α, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8(72 a.a.), IL-8(77 a.a.), IL-9, IL-10,IL-11, IL-12, IL-13, IL-14, IL-15, IL-16, IL-17, IL-18(IGIF), 인히빈 α(inhibin α), 인히빈 β, IP-10, 케라디노사이트 성장 팩터-2(keratinocyte growth factor-2:KGF-2), KGF, 렙틴(leptin), LIF, 림포탁틴(lymphotactin), 뮬레리안(mullerian) 억제(inhibitory) 기질, 모노사이트 콜로니 억제 팩터, 모노사이트 유인 단백질(Marshall 1998 ibid), M-CSF, MDC(67 a.a.), MDC(69 a.a.), MCP-1(MCAF), MCP-2, MCP-3, MCP-4, MIG, MIP-1α, MIP-1β, MIP-3α, MIP-3β, MIP-4, 마이에로이드 프로제니터 인히비터 팩터-1(myeloid progenitor inhibitor factor-1:MPIF-1), NAP-2, 뉴튜린(neurturin), 신경 성장 팩터, β-NGF, NT-3, NT-4, 온코스타틴 M(oncostatin M), PDGF-AA, PDGF-AB, PDGF-BB, PF-4, RANTES, SDF1α, SDF1β, SCF, SCGF, 스템 세포 팩터(SCF), TARC, TGF-α, TGF-β,TGF-β2, TGF-β3, 종양 네크로시스 팩터(TNF), TNF-α,TNF-β, TNIL-1,TPO,VEGF, GCP-2, GRO/MGSA,GRO-β,GRO-γ, HCCI-I-1309 등이 있다.The vector contains one or more cytokine-encoding NOIs that govern the secondary differentiation of MHSCs comprising the vector. Suitable cytokines and growth factors include, but are not limited to: It is ApoE, Apo-SAA, BDNF, Cardiotrophin-1, EGF, ENA-78, eotaxin, eotaxin-2, exodus-2, FGF-exi Acidic, FGF-basic, fibroblast growth factor-10 (Marshall 1998 Nature Biotechnology 16: 129), FLT3 ligand (Kimura et al 1997), glactaline (Fractalkine: CX3C), GDNF, G-CSF , GM-CSD, GF-β1, Insulin, IFN-γ, IGF-I, IGF-II, IL-1α, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7 , IL-8 (72 aa), IL-8 (77 aa), IL-9, IL-10, IL-11, IL-12, IL-13, IL-14, IL-15, IL-16, IL -17, IL-18 (IGIF), inhibin α, inhibin β, IP-10, keratinocyte growth factor-2 (KGF-2), KGF, leptin ), LIF, lymphotactin, mullerian inhibitor substrate, monosite colony inhibition factor, monosite attractant protein (Marshall 1998 ibid), M-CSF, MDC (67 aa), MDC ( 69 aa), MCP-1 (MCAF), MCP-2, MCP-3, MCP-4, MIG, MIP-1α, MIP-1β, MIP-3α, MIP-3β, MIP-4, Maier Myeloid progenitor inhibitor factor-1 (MPIF-1), NAP-2, neurturin, nerve growth factor, β-NGF, NT-3, NT-4, on costin Oncostatin M, PDGF-AA, PDGF-AB, PDGF-BB, PF-4, RANTES, SDF1α, SDF1β, SCF, SCGF, Stem Cell Factor (SCF), TARC, TGF-α, TGF-β, TGF -β2, TGF-β3, Tumor Necrosis Factor (TNF), TNF-α, TNF-β, TNIL-1, TPO, VEGF, GCP-2, GRO / MGSA, GRO-β, GRO-γ, HCCI-I -1309 and so on.

약간의 적용에 있어서, 이런 사이토키닌들의 조합이 특히 스템 세포 집단의 유지와 증가를 위해 IL-3, IL-6 및 SCF를 포함하는 조합은 바람직할 것이다. 더욱이 시험관 내 분화에 있어서, 사이토키닌은 대식세포의 분화를 유도하기 위한 GM-CSF와 M-SCF 또는 뉴트로필(neutrophils)을 얻기 위한 GM-CSF와 G-CSF로 첨가될 수 있다. 유도된 각각으로 제조된 세포들의 재도입 중에, 조직체 자신의 메카니즘은 그 후 세포 또는 그들의 분화된 결과들이 종양과 같은 침범된 영역으로 이동하도록 한다.In some applications, combinations of such cytokinins comprising IL-3, IL-6 and SCF would be desirable, particularly for maintenance and increase in stem cell populations. Furthermore, in vitro differentiation, cytokinin can be added to GM-CSF and M-SCF to induce differentiation of macrophages or GM-CSF and G-CSF to obtain neutrophils. During the re-introduction of each of the cells produced as induced, the tissue's own mechanism then causes the cells or their differentiated results to migrate to the affected area, such as a tumor.

하나 또는 그 이상의 NOIs 는 융합될 수 있다. 즉, NOI 코딩 서열은 융합 단백질 또는 코딩 서열의 단편을 코딩할 수 있다. 예를 들어 pIXY321은 시험관 내에서 모체 사이토키닌과 임상전 연구에서 생물학적 효과를 보이는 GM-CSF와 IL-3(Bhalla et al 1995 Leukemia 11:1854-1856)의 유전공학적으로 제조된 융합 단백질이다(Vadhan-Raj et al 1995 Blood 86:2098-2105).One or more NOIs may be fused. In other words, the NOI coding sequence may encode a fusion protein or fragment of a coding sequence. For example, pIXY321 is a genetically engineered fusion protein of GM-CSF and IL-3 (Bhalla et al 1995 Leukemia 11: 1854-1856) that has biological effects in maternal cytokinin and preclinical studies in vitro (Vadhan Raj et al 1995 Blood 86: 2098-2105.

선택적으로, 다른 NOI는 외인성 성분이 형질전환되거나 형질도입된 세포의 파괴되는 발현인 자살 유전자(suicide gene)일 수 있다. 자살 유전자의 예로는 간시스로비르의 처리에 따른 감염되고 방관자 세포를 죽일 수 있는 헤르펩스-단일 바이서르 티미딘 카이나제 유전자(herpes-simple virus thymidine kinase gene: HSVtk)를 포함한다(Robbins et al Tibtech 1998 16: 35-40).Optionally, the other NOI may be a suicide gene, which is a disruptive expression of cells transfected or transduced with exogenous components. Examples of suicide genes include the herpes-simple virus thymidine kinase gene (HSVtk) that can kill infected and bystander cells following treatment with liver cislovir (Robbins et al. al Tibtech 1998 16: 35-40).

선택적으로 다른 NOI는 스템 세포 요소 수용체의 항체와 같은 목표 단백질 일 수 있다(WO9217505, WO9221766). 예를 들어, HSCs(예를 들어 CD34 또는 스템 세포 요소)에 존재하는 수용체에 대한 항체를 디스플레이하는 재조합(ecotropic) 레트로바이러스는 바이러스를 지닌 배양하고 있는 분류되지 않은 골수 또는 바이러스의 정맥내 이동에 의한 ex vivo로 목표 세포를 이런한 세포로 이동시키는데 사용될 수 있다.Optionally other NOIs can be target proteins, such as antibodies of stem cell element receptors (WO9217505, WO9221766). For example, an ecotropic retrovirus that displays antibodies to receptors present in HSCs (eg CD34 or stem cell elements) is caused by intravenous migration of unclassified bone marrow or virus in culture with the virus. It can be used to move target cells to these cells ex vivo.

리간드와 항체는 예를 들어, 인간 폐암의 125kD 항원에 대해 목표로 삼는 모노클론(monoclonal)의 항체 c-SF-25(Takahashi et al 1993 Science 259:1460); 다양한 폐암 항체에 대한 항원(Souhami 1992 Thorax 47:53-56); 인간 난소암 항원 14C1에 대한 항원(Gallagher et al 1991 Br J Cancer 64:35-40); 폐암을 목표로 삼는 H/Lev/lLeb 항원에 대한 항체(Masayuki et al 1992 N Eng J Med 327:14-18); 신경계 종양에 신경 성장 요소 수용체를 목표로 삼는 신경 성장 요소(Chao et al 1986 Science 232:518); 목표 대식세포에 대한 Fc 수용체(Anderson and Lis 1989 Science 246:227); 콜론암을 목표로 삼는 콜라겐 타입 Ⅰ(Pullam and Bodmer 1992 Nature 356:529); T 세스(Cess)의 인터루킨-Ⅰ 수용체를 목표로 삼는 인터루킨-Ⅰ(Fanslow et al 1990 Science 248:739); 대식세포 제거 수용체(및 atherosclerotic plaques; Brown et al 1983 Ann Rev Biochem 52:223-261)를 목표로 삼는 아세틸화된 저밀도 리포르로테인(low density lipoprotein: LDL); 마찬가지로 대식세포 제거 수용체를 목표로 삼는 다른 아세틸화된 분자들(Paulinski et al PNAS 86:1372-1376); 바이러스 수용체들(Haywood 1994 J Virol 68(1):1-5); 종양 세포에서 트랜스페린 수용체를 목표로 삼는 트랜스페린(Hueber et al 1987 Physio Rev 67:520-582); 혈관화가 증가되는 세포를 목표로 삼는 바소엔도세리아 성장 요소(basoendothelial growth factor: vegF); 및 유로키나제 플라스미노겐 활성 수용체(urokinase plasminogen activator receptor: UPAR)를 포함하는 선택된 세포 타입을 목표로 하여 이용될 수 있다.Ligands and antibodies include, for example, monoclonal antibody c-SF-25 (Takahashi et al 1993 Science 259: 1460), which targets 125 kD antigens of human lung cancer; Antigens for various lung cancer antibodies (Souhami 1992 Thorax 47: 53-56); Antigen against human ovarian cancer antigen 14C1 (Gallagher et al 1991 Br J Cancer 64: 35-40); Antibodies against H / Lev / lLeb antigens targeting lung cancer (Masayuki et al 1992 N Eng J Med 327: 14-18); Nerve growth factor targeting nerve growth factor receptors in neuronal tumors (Chao et al 1986 Science 232: 518); Fc receptor for target macrophages (Anderson and Lis 1989 Science 246: 227); Collagen type I targeting colon cancer (Pullam and Bodmer 1992 Nature 356: 529); Interleukin-I targeting the Interleukin-I receptor of T Ses (Fanslow et al 1990 Science 248: 739); Acetylated low density lipoprotein (LDL) targeting the macrophage clearance receptor (and atherosclerotic plaques; Brown et al 1983 Ann Rev Biochem 52: 223-261); Other acetylated molecules that likewise target macrophage depletion receptors (Paulinski et al PNAS 86: 1372-1376); Virus receptors (Haywood 1994 J Virol 68 (1): 1-5); Transferrin targeting the transferrin receptor in tumor cells (Hueber et al 1987 Physio Rev 67: 520-582); Basoendothelial growth factor (vegF) targeting cells with increased vascularization; And urokinase plasminogen activator receptors (UPARs).

대신에, 리간드는 재조합 기술(Scott and Smith 1990 Science 249:386; Devlin et al 1990 Science 249:404; Houghten et al 1991 Nature 354:84; Matthews and Wells 1993 Science 260:1113; Nisim et al 1994 EMBO J 13(3) 692-698)을 사용하여 만들어진 라이브러리 또는 유기 성분 라이브러리를 이용한 상당한 기술로부터 선택될 수 있다.Instead, ligands may be used in recombinant techniques (Scott and Smith 1990 Science 249: 386; Devlin et al 1990 Science 249: 404; Houghten et al 1991 Nature 354: 84; Matthews and Wells 1993 Science 260: 1113; Nisim et al 1994 EMBO J 13 (3) 692-698) or a substantial technique using an organic component library.

치료 유전자 또는 유전자들과 기술된 발현 조절 요소에 더하여, 벡터는 프로모터/인핸서, 번역 시작 시그날, 내부 리보솜 중심 사이트(IRES), 스플라이싱 및 폴리아데닐레이션 시그날을 포함하는 유전자 또는 유전자들의 효과적이거나 조절된 발현을 위한 추가적인 유전적 요소를 포함할 수 있다.In addition to the therapeutic gene or genes and expression control elements described, the vector may be an effective or modulator of a gene or genes, including a promoter / enhancer, a translation start signal, an internal ribosomal central site (IRES), a splicing and polyadenylation signal. May contain additional genetic elements for the expressed expression.

NOI 또는 NOIs는 일반적으로 프로모터 또는 프로모터와 인핸서인 발현 조절 요소의 발현을 조절할 수 있다. 인핸서 및/또는 프로모터는 우선적으로 저산소증 또는 허혈 또는 저포도당 환경에서 활성화되고, NOI는 우선적으로 종양, 관절염 관절 또는 허혈의 다른 사이트의 환경에서와 같은 특정 관심 조직에서 발현된다. 그러므로 치료된 개개인에서 NOI의 어떤 중요한 생물학적 효과 또는 해로운 효과는 감소되거나 제고될 수 있다. 조절된 발현을 주는 인핸서 성분 또는 다른 성분은 다중 복제물에 존재할 수 있다. 이와 다르게, 더욱이 인핸서 및/또는 프로모터는 우선적으로 하나 또는 그 이상이 대식세포, 내피 세포 또는 그들의 조합과 같은 하나 또는 그 이상의 특정 세포 타입에서 활성화될 수 있다. 게다가 예들로는 호흡 통기관 상피세포, 간세포, 근육세포, 심장 근세포, 시노비오사이트(synoviocytes), 1차 유방 상피세포 및 대식세포 신경과 같은 후기-유사분열 마지막으로 분화된 비분열 세포를 포함한다.NOIs or NOIs may regulate the expression of expression control elements that are generally promoters or promoters and enhancers. Enhancers and / or promoters are preferentially activated in hypoxia or ischemia or low glucose environments, and NOI is preferentially expressed in certain tissues of interest, such as in the context of tumors, arthritis joints or other sites of ischemia. Therefore, any significant biological or detrimental effect of NOI in the individual treated can be reduced or enhanced. Enhancer components or other components that give controlled expression can be present in multiple copies. Alternatively, furthermore, enhancers and / or promoters may preferentially be activated in one or more specific cell types, such as macrophages, endothelial cells or combinations thereof. Examples further include late-mitotic and finally differentiated non-dividing cells such as respiratory tract epithelial cells, hepatocytes, muscle cells, cardiomyocytes, synoviocytes, primary mammary epithelial cells and macrophage neurons.

용어 "프로모터"는 예를 들어 유전자 발현의 Jacob-Monod 이론에서 RNA 중합효소 결합 사이트로 일반 과학에서 사용된다.The term "promoter" is used in general science as an RNA polymerase binding site, for example in Jacob-Monod theory of gene expression.

용어 "인핸서"는 전사 시작 복합체의 다른 단백질 구성성분에 결합하여 그것과 관련된 프로모터에 의해 지시되는 전사 시작을 용이하게 하는 DNA 서열을 포함한다.The term "enhancer" includes a DNA sequence that binds to other protein components of a transcription start complex and facilitates transcription start directed by a promoter associated therewith.

2차 벡터를 코딩하는 전사 유니트의 프로모터와 인핸서는 2차 바이러스 벡터의 생성을 위한 조건하에 1차 목표 세포에서 강하게 활성화되고 강하게 유도될 수 있다. 프로모터 및/또는 인핸서는 구성하기에 효과적이거나, 조직일 수 있거나 그들의 활성도에서 일시적으로 제한될 수 있다. 제한된 프로모터/인핸서의 적당한 조직으로 예로는 MUC1 유전자, CEA 유전자 또는 5T4 항원 유전자로부터 프로모터/인핸서와 같은 종양 세포에서 매우 활성화되는 것들이다. 일시적으로 제한된 프로모터/인핸서의 예로는 허혈 및/또는 저산소증 반응 성분 또는 grp78 또는 grp94 유전자의 프로모터/인핸서와 같은 저산소증에 반응하는 것들이다. 또한 알파 태아단백질(alpha fetoprotein: AFP) 프로모터는 종양-특정 프로모터이다. 하나의 바람직한 프로모터-인핸서 조합은 인간 사이토메가로바이러스(human cytomegalovirus: hCMV) 주요 전 초기(major immediate early: MIE) 프로모터/인핸서 조합이다.Promoters and enhancers of transcription units encoding secondary vectors can be strongly activated and strongly induced in primary target cells under conditions for the generation of secondary viral vectors. Promoters and / or enhancers may be effective to construct, may be tissue, or may be temporarily limited in their activity. Suitable tissues of restricted promoters / enhancers are, for example, those that are highly active in tumor cells such as promoters / enhancers from the MUC1 gene, CEA gene or 5T4 antigen gene. Examples of temporarily limited promoters / enhancers are those that respond to hypoxia such as ischemia and / or hypoxia response components or promoters / enhancers of the grp78 or grp94 genes. Alpha fetoprotein (AFP) promoters are also tumor-specific promoters. One preferred promoter-enhancer combination is the human cytomegalovirus (hCMV) major immediate early (MIE) promoter / enhancer combination.

바람직하게 본 발명이 프로모터들은 조직 특이적이다. 즉, 한 조직에서는 NOI 또는 NOI(s)의 전사를 유도할 수 있고 다른 조직 타입에서는 대부분 "활동하지 않는(silent)"채로 있다.Preferably the present promoters are tissue specific. That is, one tissue can induce transcription of NOI or NOI (s) and in other tissue types most remain "silent."

용어 "조직 특이적(tissue specific)"은 단일 조직 타입에서 활성도가 제한되지 않고, 그렇지만은 조직의 한 그룹에서 활성화 될 수 있고 다른 그룹에서 덜 활성화하고 활동하지 않는 것으로 선택성을 보인다. 본 발명의 바람직한 프로모터의 특징은 목표 조직에서조차도 활성화된 저산소증-조절된 인핸서 요소가 없는 상태에서 낮은 활성도를 지닌다는 것이다. 이것을 행하는 방법은 저산소증이 없는 상태에서 선택된 프로모터의 활성도를 억제하는 "사일런서(silencer)"를 사용하는 것이다.The term "tissue specific" is not limited in activity in a single tissue type, but appears to be selective as it can be activated in one group of tissues and less active and less active in another group. A feature of the preferred promoters of the present invention is that they have low activity in the absence of activated hypoxia-regulated enhancer elements even in target tissues. The way to do this is to use a "silencer" that inhibits the activity of the selected promoter in the absence of hypoxia.

특정 프로모터의 조절 하에 NOI 또는 NOIs의 발현 수준은 프로모터 영역을 조작하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 프로모터 내에 다른 도메인은 여러 가지 유전자 조절 활성도를 지닐 수 있다. 일반적으로 이런 여러 가지 영역의 역할은 삭제된(즉, 삭제 분석) 특정 영역을 지닌 프로모터의 여러 가지 변형체를 갖는 벡터 제조물을 사용하여 특정된다. 이 방법은 예를 들어 조직 특성도 또는 저산소증 민감도를 줄 수 있는 최소한의 영역을 확인하는데 사용될 수 있다.The expression level of NOI or NOIs under the control of a specific promoter can be controlled by manipulating the promoter region. For example, other domains within the promoter may have various gene regulatory activities. In general, the role of these various regions is specified using vector preparations with various variants of the promoter with specific regions deleted (ie deletion analysis). This method can be used, for example, to identify minimal areas that can give tissue characterization or hypoxia sensitivity.

상기에서 기재된 것과 같이, 많은 조직 특이적 프로모터는 특히 본 발명을 수행하는게 유리할 수 있다. 대부분의 경우에 있어서, 프로모터들은 선택된 벡터에서 클로닝 하기에 적당하고 편리한 제한 절단 단편(restriction digestion fragment)으로서 분리될 수 있다. 대신에, 프로모터 단편은 중합효소 연쇄반응을 사용하여 분리될 수 있다. 증폭된 단편의 클론은 프라이머의 5'말단에서 제한 사이트를 결합시켜 쉽게 될 수 있다.As described above, many tissue specific promoters may be particularly advantageous to practice the present invention. In most cases, the promoters can be isolated as restriction digestion fragments suitable and convenient for cloning in the selected vector. Instead, promoter fragments can be isolated using polymerase chain reaction. Clones of amplified fragments can be easily made by binding restriction sites at the 5 'end of the primer.

심장-특이 발현에 적당한 프로모터는 쥐과 심장 α-미오신 헤비 체인(murine cardiac α-myosin heavy chain: MHC) 유전자를 포함한다. 적당한 혈관 내피-특이(vascular endothelium-specific) 프로모터는 Et-1 프로모터와 von WILLERBRAND 요소 프로모터를 포함한다.Suitable promoters for cardiac-specific expression include murine cardiac α-myosin heavy chain (MHC) genes. Suitable vascular endothelium-specific promoters include the Et-1 promoter and the von WILLERBRAND elemental promoter.

전립선 특이 프로모터는 인간 선세포 칼리레인-1(glandular kallilrein-1: hKLK2) 유전자 및 전립선 특이 항원(prostate specific antigen: hKLK3)을 포함한다.Prostate specific promoters include the human glandular kallilrein-1 (hKLK2) gene and prostate specific antigen (hKLK3).

세포 특이적인 프로모터/인핸서의 예로는 CSF-1 프로모터-인핸서와 같은 대식세포-특이 프로모터 또는 인핸서 또는 만노즈 수용체 유전자 프로모터-인핸서의 요소들을 포함한다(Rouleux et al 1994 Exp Cell Res 214:113-119). 대신에, 우선적으로 뉴트로필에서 활성적인 프로모터 또는 인핸서 요소 또는 IL2 유전자 인핸서와 같은 림프구 특이 인핸서는 사용될 수 있다.Examples of cell specific promoters / enhancers include elements of macrophage-specific promoters or enhancers or mannose receptor gene promoter-enhancers such as the CSF-1 promoter-enhancer (Rouleux et al 1994 Exp Cell Res 214: 113-119 ). Instead, lymphocyte specific enhancers such as promoters or enhancer elements or IL2 gene enhancers that are primarily active in Neutrofil can be used.

상기에서 기술된 것과 같이, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 HSCs를 변형시키고 특정 목적을 가능하게 할 수 있는 놀라운 결과이다.As described above, the present invention is a surprising result that can modify one or more HSCs and enable specific purposes.

배경 정보로, 단핵세포 및 그들의 분화된 유도체들, 대식세포들은 다양한 독특한 세포 타입을 발생시킬 수 있는 HSCs라고 불리는 배 세포(embryonic cell)의 저장기로부터 유도된다. 포유동물에서, HSCs는 태아의 간장, 비장 및 골수 내에 발현되나, 태어나고 성장기를 거친 후에 보통은 단지 골수에서 발견된다. HSCs는 세포-에서-세포(cell-to-cell) 상호작용과 같은 극소환경적 요인 및 용해 세포 시토키닌 존재하에 다양한 세포 계통으로 분화된다.As background information, monocytes and their differentiated derivatives, macrophages, are derived from reservoirs of embryonic cells called HSCs that can generate a variety of unique cell types. In mammals, HSCs are expressed in the liver, spleen and bone marrow of the fetus but are usually only found in the bone marrow after birth and after growth. HSCs differentiate into various cell lines in the presence of lysed cell cytokinin and microenvironmental factors such as cell-to-cell interactions.

네 개의 주요 세포 계통은 HSCs로부터 발생한다. 이것은 적혈구의(lymphocytes); 거핵구의(platelets); 골수의(과립구 및 단핵 식세포); 및 림파구(lymphocytes) 계열을 포함한다. 특히, 골수 및 림파구 계열은 면역시스템의 기능에 중요하다.Four major cell lineages arise from HSCs. This is the lymphocytes; Of megakaryocytes; Bone marrow (granulocytes and mononuclear phagocytes); And lymphocytes. In particular, the bone marrow and lymphocyte series are important for the function of the immune system.

골수발생은 임신 약 6주 후에 인간 태아의 간에서 시작한다. 콜로니들이 각각의 스템 세포로부터 시험관 내에서 성장한다는 연구는 HSC로부터 유도된 첫 번째 모(parent) 세포가 과립구, 적혈구, 단핵구 및 거핵구(CFU-GEMM)를 발생시킬 수 있는 콜로니 생성 유니트(CFU)임을 보였다.Myeloid development begins in the liver of a human fetus about 6 weeks after pregnancy. Studies that colonies grow in vitro from each stem cell indicate that the first parent cells derived from HSCs are colony generating units (CFUs) capable of generating granulocytes, erythrocytes, monocytes, and megakaryocytes (CFU-GEMM). Seemed.

이런 세포의 성숙은 성장 요소, 시토키닌 및 인터루킨을 포함한 다양한 이름이 주어진 조직 특이 단백질 조절자의 연결 하에 일어난다. 대체로, 여러 가지 클래서의 성장 요소를 구분하는 기능적 또는 구조적인 특징은 없다. 대부분의 요소들은 그들의 목표 세포의 분화 상태에서 중요하게 의존하는 다중 생물학적 반응을 자극할 수 있는 것으로 나타난다. 예를 들어, 해모포이에틱 성장 요소, 과립구 콜로리 자극 요소(G-CSF)의 하나는 성숙한 뉴트로필에 의한 박테리아 킬링(killing) 뿐만 아니라 미성숙한 골수 세포의 증식을 자극한다. 에르스로포이에틴(erythropoietin: EPO) 및 스롬보포이에틴(thrombopoietin: TPO)은 구조적으로 시토키닌과 비슷하고, 원시 선조 이상뿐만 아니라 적혈구 및 거핵구 계열을 위한 증식 및 분화를 각각 지속시킨다(Gotoh et al 1997 Ann Hematol 75;207-213). TPO는 헤마토포이에틱 수용체 패밀리의 멤버인 Mpl 수용체에 결합하여 그것의 생물학적 효과를 시작한다(Broudy et al 1997 Blood 89:1896-1904). HOXB4는 후기 헤마토포이에틱 세포 증식이 아닌 매우 초기에서 중요한 조절자인 것으로 보인다(Sauvageau et al 1995 Genes Dev 9:1753-1765). 용해 키트 리간드 단백질(Kit ligand proteins: Kls)은 트랜스멤브레인 티로신 키나제 수용체 C-키트에 대한 리간드로 작용을 하고 마스트 세포(mast cell)과 적혈구 선조들을(erythroid progenitors) 자극한다(91EP-810609). HSCs를 활성화할 수 있는 인터루킨들은 IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6 및 IL-12를 포함한다(Molecular biology and Biotechnology Ed RA Meyers 1995 VCH Publishers Inc p 392-397).Maturation of these cells occurs under the linkage of various named tissue specific protein regulators including growth factors, cytokinin and interleukin. In general, there are no functional or structural features that differentiate the growth factors of the various classes. Most elements appear to be able to stimulate multiple biological responses that are critically dependent on the differentiation state of their target cells. For example, one of the haemopoietic growth factor, granulocyte colony stimulating element (G-CSF), stimulates proliferation of immature bone marrow cells as well as bacterial killing by mature Neutrophils. Erythropoietin (EPO) and thrombopoietin (TPO) are structurally similar to cytokinin and sustain proliferation and differentiation for erythrocyte and megakaryocyte families as well as primitive progenitor abnormalities (Gotoh et al 1997). Ann Hematol 75; 207-213). TPO binds to Mpl receptors that are members of the hematopoietic receptor family and initiates its biological effects (Broudy et al 1997 Blood 89: 1896-1904). HOXB4 appears to be an important regulator at very early, but not late hematopoietic cell proliferation (Sauvageau et al 1995 Genes Dev 9: 1753-1765). Kit ligand proteins (Kls) act as ligands for the transmembrane tyrosine kinase receptor C-kit and stimulate mast cells and erythroid progenitors (91EP-810609). Interleukins capable of activating HSCs include IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6 and IL-12 (Molecular biology and Biotechnology Ed RA Meyers 1995 VCH Publishers Inc p 392-397).

해모포이에시스의 상승(positive) 조절에 중요한 조정자는 주로 골수에서 지질세포(stromal cell)로부터 유도되고, 또한 분화된 골수 또는 림파구 세포의 성숙한 형태로 생성된다. 최고의 결과를 이룩한 원시 세포에서 활성적인 스템 세포 요소(SCF)와 같은 다른 요소들이 있거나 없이 단지 IL-3 및 IL-6의 조합으로 사용되는 좋은 결과의 성장 요소 조합들이 많이 있다(Bodine et al 1989 Proc Natl Acad Sci 86:8897-8901; Luskey et al 1992 Blood 80:396-402; Fraser et al 1990 76:1071-1076). 다른 사이토키닌는 해모포이에시스의 조절을 저하시킬 수 있다.Regulators important for the positive regulation of haemopoiesis are derived from stromal cells, mainly in the bone marrow, and are also produced in the mature form of differentiated bone marrow or lymphocytes. There are many good outcome growth factor combinations that are used only in combinations of IL-3 and IL-6 with or without other elements such as active stem cell elements (SCF) in primitive cells with the best results (Bodine et al 1989 Proc). Natl Acad Sci 86: 8897-8901; Luskey et al 1992 Blood 80: 396-402; Fraser et al 1990 76: 1071-1076). Other cytokinins may decrease the regulation of haemopoiesis.

CFU-GM 세포는 뉴트로필과 단백 식세포 양쪽의 전구체이다. CFU-GM은 뉴트로필 경로를 따라 분화하고, 여러 가지 독특한 형태학적 단계를 나타낸다. 근세포는 프로골수구와 골수구로 발달하고, 성숙하고 순환하여 뉴트로필로 방출된다. CFU-GM에서 성숙한 뉴트로필로 세포의 분화 방법은 아마도 여러 가지 발달 단계에서 특정 성장/분화 요소 수용체를 포착한 결과이다.CFU-GM cells are precursors of both Neutrophil and Protein Phagocytes. CFU-GM differentiates along the Neutrophil pathway and exhibits several unique morphological steps. Myocytes develop into promyelocytes and myelocytes, mature and circulate and are released into Neutrofil. Differentiation of mature Neutrophil cells from CFU-GM is probably the result of the capture of specific growth / differentiation factor receptors at various stages of development.

표면 분화 표지들은 과립구로 발달할 때 세포 표면 위에서 나타나거나 나타나지 않는다. 예를 들어, MHC 클래스 Ⅱ 분자들과 CD38은 성숙한 뉴트로필이 아닌 단지 CFU-GM에서 발현된다. 분화 과정동안 얻어지는 다른 표면 분자들은 적은 분포로 CD13, CD14, CD15, β1인테그린(integrin), VLA-4, β2인테그린들, CD18 β2채인과 연관된 CD11a, b 및 c, 보충 수용체 및 CD16 Fcγ수용체를 포함한다Surface differentiation markers may or may not appear on the cell surface when developing into granulocytes. For example, MHC class II molecules and CD38 are expressed only in CFU-GM, not mature Neutrophils. Other surface molecules obtained during the differentiation process are CD13, CD14, CD15, β 1 integrin, VLA-4, β 2 integrins, CD11a, b and c associated with the CD18 β 2 chain, complement receptors and CD16 Fcγ with a small distribution. Contains receptor

단핵세포 경로를 취하는 CFU-GMs는 초기에 단구(monoblast)로 증식시킨다. 이것은 프로단구로 분화하고 마지막으로 성숙한 순환 단구로 분화한다. 순환 단핵세포(circulating monocyte)는 조직-잔류 대식세포를 위한 대체 풀(replacement pool)일 것으로 생각된다. 대식세포의 여러 가지 형태는 세망내피계를 포함한다.CFU-GMs taking the mononuclear cell pathway initially proliferate into monoblasts. It differentiates into pro monocytes and finally into mature circulating monocytes. Circulating monocytes are thought to be replacement pools for tissue-residual macrophages. Many forms of macrophages include the reticuloendothelial system.

성숙한 뉴트로필과 같이, 성숙한 단핵세포와 대식세포는 CD34를 잃는다. 그러나 뉴트로필과 다르게, MHC 클래스 Ⅱ 분자들을 상당한 수준으로 계속 발현시킨다. 이런 분자들은 확실히 T 세포에 대한 항원의 존재가 중요하다. 또한 단핵세포는 성숙한 뉴트로필과 같은 많은 표면 분자들을 포착한다.Like mature Neutrophils, mature monocytes and macrophages lose CD34. However, unlike Neutrofil, MHC class II molecules continue to express significant levels. These molecules are certainly important for the presence of antigens on T cells. Monocytes also capture many surface molecules, such as mature Neutrophils.

대식세포에 더하여, 소낭 덴트리틱 세포(follicaular dentritic cell), 랑게르한스 세포(Langerhans' cell) 및 지상돌기 세포(interdigitatin cell)를 포함하는 전형적인 항원-존재 세포(APCs)의 대부분은 출산시 존재한다. 그들의 기원은 아직 불확실한 반면 대부분은 골수 스템 세포로부터 유도될 것이다. 한가지 가능성은 그들이 같은 CFU-GEMM 전구체 세포로부터 유도된다는 것이다. 형태학적, 세포화학적 및 기능적 차이는 그후에 사이토키닌과 같은 국지의 극소환경적 영향 때문일 것이다. 대신에, APCs는 여러 가지 스템 세포로부터 유도될 수 있고 구별되는 분화 계열을 나타낸다.In addition to macrophages, most of the typical antigen-existing cells (APCs), including follicular dentritic cells, Langerhans' cells and interdigitatin cells, are present at birth. While their origin is still uncertain, most will be derived from myeloid stem cells. One possibility is that they are derived from the same CFU-GEMM precursor cells. Morphological, cytochemical and functional differences may then be due to local microenvironmental effects such as cytokinins. Instead, APCs can be derived from a variety of stem cells and exhibit distinct lines of differentiation.

콜로니 형성 세포(CFU-GEMM)로 분화되는 첫 번째 단계에서, HSCs는 CD33과 CD34를 발현시킨다. 그러므로, HSCs는 일반적으로 세포 표면에서 세포 글리코프로테인 CD34(아마 CD33)의 존재에 의해 특징지을 수 있다.In the first stage of differentiation into colony forming cells (CFU-GEMM), HSCs express CD33 and CD34. Thus, HSCs are generally characterized by the presence of cellular glycoprotein CD34 (possibly CD33) at the cell surface.

적혈구, 골수 단핵세포 및 거핵구 계열의 세포로 분화하는 다음 단계에서, 적혈구 계열의 유니트-적혈구(BFUE) 세포를 형성하는 중요한 증가는 항원 CD33과 CD34를 이동시키고, 이런 항원들은 단지 후기 분열에 사라진다. CFU-GEMM 세포를 포함하는 거핵구 계열은 CD34가 아닌 CD33을 나르고, 이 CD33은 순차적으로 사라진다. 거핵구 계열은 초기에는 순차적으로 사라지는 CD34를 나르는 CFU 메가세포로 이른다.In the next stage of differentiation into erythrocytes, bone marrow monocytes and megakaryocytes, a significant increase in forming erythroid unit-erythrocytes (BFUE) cells migrates antigens CD33 and CD34, and these antigens just disappear in late division. The megakaryocyte family, including CFU-GEMM cells, carries CD33 rather than CD34, which disappears sequentially. The megakaryocyte family leads to CFU megacells carrying CD34, which initially disappears sequentially.

HSC와 다른 세포에서 항원의 더욱 중요한 시스템은 MHC(major histocompatibility complex) 클래스Ⅱ 그룹이다. 대부분의 HSC는 DR이라 불리는 항원을 나르고 분화 중에 DP이라 불리는 항원을 발현시키고, 그후에 더 나아가 DQ라 불리는 항원을 발현시킨다. 그러므로 MHC 클래스 DR 항원은 비교적 초기 스템 세포로 특징지어 진다.A more important system of antigens in HSCs and other cells is the MHC (major histocompatibility complex) class II group. Most HSCs carry an antigen called DR and express an antigen called DP during differentiation and then further to an antigen called DQ. Therefore, MHC class DR antigens are characterized as relatively early stem cells.

HSCs의 분리와 배양 중에 유지 및 분화방법은 공지되어 재91/09938에 알려져 있다(Santiago-Schwartz et al 1992 J Leuk Biol 52:274-281; Charbord et al 1996 Br J Haematol 94:449-454; Dao et al 1997 Blood 89;446-456; Piacibello et al 1997 Blood 89:2644-26532). 레트로바이러스 매개된 HSCs의 형질도입 방법과 환자에게 이전시키는 방법은 또한 기술되어 있다(Dunbar et al 1996 Hum Gene Ther 7:231-253).Methods for the maintenance and differentiation of HSCs during isolation and incubation are known and are known from 91/09938 (Santiago-Schwartz et al 1992 J Leuk Biol 52: 274-281; Charbord et al 1996 Br J Haematol 94: 449-454; Dao et al 1997 Blood 89; 446-456; Piacibello et al 1997 Blood 89: 2644-26532. Methods of transducing retroviral mediated HSCs and transferring them to patients have also been described (Dunbar et al 1996 Hum Gene Ther 7: 231-253).

발명에서 제조된 HSCs는 적당한 처방으로 환자 또는 위험한 상태에 있는 개인에서 처방된다. 처방은 완충 살린 용액 또는 조직-배양 배지인 등장의 살린 용액(isotonic saline solution)을 포함한다. 세포들은 환 주입 또는 정맥주사 주입 또는 직접 예를 들어 거의 106의 농도로 102세포/도우즈 단위로 종양 또는 골수 부위에 투여된다.The HSCs prepared in the invention are prescribed in patients or individuals at risk with a suitable prescription. Formulations include isotonic saline solutions, either buffered saline solutions or tissue-culture medium. Cells are administered to the tumor or bone marrow site in 10 2 cells / dose, for example at a concentration of approximately 10 6 , either directly or in a ring or intravenous infusion.

각각은 첫 번째 스템 세포가 말초 혈액까지의 이동을 증가시키고 또는 골수의 재생을 증진시키기 위해 스템 세포의 골수가 부족한 상태로 처리되거나 G-CSF와 같은 하나 또는 그 이상의 사이토키닌을 가지고 처리된다. 그러한 처리의 조합들은 가능하다. 또한 발명의 처리는 지금 항암 치료에 유용하게 조합될 수 있다.Each is treated with a lack of stem cell bone marrow or with one or more cytokinins such as G-CSF to increase the migration of the first stem cells to peripheral blood or to promote regeneration of the bone marrow. Combinations of such treatments are possible. In addition, the treatments of the invention can now be usefully combined for anticancer treatment.

스템 세포를 제고하기 위해 사용되는 벡터는 프로-드러그(pro-drug) 활성화 효소를 코딩한다는 경우에, 암으로 고통받는 사람들은 부가적으로 해당하는 프로-드러그로 처리되고, 공지되어 알려진 원리에 따른 적당한 방법을 사용하여 처방된다.If the vector used to enhance stem cells encodes a pro-drug activating enzyme, those suffering from cancer are additionally treated with the corresponding pro-drug and according to known and known principles It is prescribed using the appropriate method.

상기에서 기술된 것과 같이, 본 발명은 특히 IRLE 및 특정 목적을 지닌 하나 또는 그 이상의 HSCs를 변형시킬 수 있다는 놀라운 발견을 기초로 한 것이다.As described above, the present invention is based on the surprising discovery that in particular it is possible to modify IRLE and one or more HSCs with specific purposes.

바람직한 IRLE는 저산소증(hypoxic) 반응 성분이다.Preferred IRLE is a hypoxic reaction component.

저산소 조건하에 치료 유전자의 높은 발현은 하나 또는 그 이상의 저산소 반응 인핸서(HRE) 요소의 존재하에 유도될 수 있다. HRE 요소들은 프로모터 및/또는 치료 유전자의 업스트림(5') 또는 다운스트림(3')에 위치하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함한다. 일반적으로 HRE 인핸서 요소(HREE)는 시스-활성 성분으로 약 10-300 bp의 길이를 지니며 프로모터의 조절하에 유전자의 전사를 증가시키는 프로모터에 작용을 한다. 바람직하게, 프로모터와 인핸서 요소는 이런 요소에 의해 조절되는 유전자의 발현이 산소 공급에서 최소이고 저산소 또는 산소결핍 조건하게 상승조절되도록 선택된다.High expression of therapeutic genes under hypoxic conditions can be induced in the presence of one or more hypoxic response enhancer (HRE) elements. HRE elements comprise a polynucleotide sequence located upstream (5 ') or downstream (3') of a promoter and / or therapeutic gene. In general, HRE enhancer element (HREE) is a cis-active component of about 10-300 bp in length and acts on a promoter that increases the transcription of the gene under the control of the promoter. Preferably, the promoter and enhancer elements are selected such that expression of the gene regulated by these elements is minimal in oxygen supply and upregulated in hypoxic or oxygen deficient conditions.

용어 "저산소증(hypoxia)"은 특정 기관 또는 조직이 불충분한 산소공급을 받는 조건을 의미한다.The term "hypoxia" means a condition in which a particular organ or tissue receives an inadequate oxygen supply.

저산소증 반응 성분은 또한 예를 들어 에리스로포이에틴 HRE 요소(HREE1), 근육 파루베이트 키나제(RKM), HRE 요소, B-에놀라제(에놀라제 3; ENO3) HRE 요소, 엔도세린-1(ET-1) HRE 요소 및 메탈로티오네인 Ⅱ(MTⅡ) HRE 요소들로부터 선택된다.Hypoxia response components also include, for example, erythropoietin HRE urea (HREE1), muscle paruvate kinase (RKM), HRE urea, B-enolase (enolase 3; ENO3) HRE urea, endoserine-1 (ET-1) ) HRE element and metallothionein II (MTII) HRE elements.

더 나아가 저산소증 조절 인핸서의 예로는 전사 요소 HIF-1을 위한 결합 요소이다(Dachs et al 1997 Nature Ned 5: 515; Wang and Sememnza 1993 Proc Natl Acad Sci USA 90:4304; Firth et al 1994 Proc Natl Acad Sci USA 91;6496). 또한 저산소증 반응 인핸서 요소는 에리스로포이에틴(EPO) 유전자를 포함하는 다수의 유전자와 연관되어 알려졌다(Madam et al 1993 Proc Natl Acad Sci 90:3928; Semenza and Wang 1992 Mol Cell Biol 1992 12:5447-54554). 다른 HREEs는 근육 글라이코리틱 효소 파루베이트 키나제(PKM) 유전자(Takenaka et al 1989 J Biol Chem 264:2363-2367), 인간 근육-특이 B-에놀라제(ENO3; Peshavaria and Day 1991 Biochem J 275:427-433) 유전자 및 엔도세린-1(ET-1) 유전자(Inoue et al 1989 J Biol Chem 264:14954-14959)의 조절 영역으로부터 분리된다.Further examples of hypoxia regulatory enhancers are binding elements for the transcription factor HIF-1 (Dachs et al 1997 Nature Ned 5: 515; Wang and Sememnza 1993 Proc Natl Acad Sci USA 90: 4304; Firth et al 1994 Proc Natl Acad Sci USA 91; 6496). Hypoxic response enhancer elements are also known to be associated with a number of genes, including the erythropoietin (EPO) gene (Madam et al 1993 Proc Natl Acad Sci 90: 3928; Semenza and Wang 1992 Mol Cell Biol 1992 12: 5447-54554). Other HREEs include the muscle glycolytic enzyme paruvate kinase (PKM) gene (Takenaka et al 1989 J Biol Chem 264: 2363-2367), human muscle-specific B-enolase (ENO3; Peshavaria and Day 1991 Biochem J 275). : 427-433) gene and endoselin-1 (ET-1) gene (Inoue et al 1989 J Biol Chem 264: 14954-14959).

대신에, 치료 유전자의 발현은 포도당 농도에 의해 조절될 수 있다.Instead, expression of the therapeutic gene can be regulated by glucose concentration.

예를 들어, grp 78와 grp 94와 같은 글루코스-조절 단백질은 글루코스 결핍에 의해 유도되는 것으로 알려진 고도로 보존된 단백질이다(Attenello and Lee 1984 Science 226:187-190). grp 78 유전자는 기본 수준의 프로모터 요소의 영향하에 대부분의 정상 건강한 조직에서 낮은 수준으로 발현되고, 그러나 적어도 두 개의 이상적으로 TATA의 "스트레스 유도가능 조절 요소" 업스트림을 지닌다(Attenello 1984 ibid; Gazit et al 1995 Cancer Res 55; 1660-1663). grp 78 프로모터 5' 말단의 절단형 632 염기 쌍 서열의 첨가는 시험관 내에서 수용체 유전자의 글루코스 부족을 유도할 수 있게 한다(Gazit et al 1995 ibid). 게다가, 레트로바이러스 벡터에서 프로모터의 서열은 종양 세포, 쥐과 섬유육종 특히, 비교적 중추의 허혈/섬유(fibrotic) 사이트에서 수용체의 발현을 높은 수준으로 유도할 수 있었다(Gazit et al 1995 ibid).For example, glucose-regulating proteins such as grp 78 and grp 94 are highly conserved proteins known to be induced by glucose deficiency (Attenello and Lee 1984 Science 226: 187-190). The grp 78 gene is expressed at low levels in most normal healthy tissues under the influence of baseline promoter elements, but has at least two ideally "stress-inducible regulatory elements" upstream of TATA (Attenello 1984 ibid; Gazit et al. 1995 Cancer Res 55; 1660-1663). Addition of the truncated 632 base pair sequence at the 5 'end of the grp 78 promoter enables induction of glucose deficiency of the receptor gene in vitro (Gazit et al 1995 ibid). In addition, the sequences of the promoters in retroviral vectors were able to induce high levels of receptor expression in tumor cells, murine fibrosarcomas, especially at relatively central ischemia / fibrotic sites (Gazit et al 1995 ibid).

본 발명은 특히 하나 또는 그 이상의 NOIs 선택에 의존하여 광범위한 치료에 적용되는 것으로 여겨진다.The present invention is believed to be applicable to a wide range of treatments, in particular depending on the selection of one or more NOIs.

예를 들어, 본 발명은 WO-A-98/05635에 기재된 장애들의 치료에 유용할 것이다. 참조된 것에 있어서 그 리스트의 일부는 다음과 같다: 즉 암, 염증 혹은 염증성 질병, 피부 장애, 피버, 심혈관 증상, 헤머리지, 응고와 액큐트 페이즈 반응, 카켁시아, 아노렉시아, 급성 감염, HIV 감염, 쇼크 상태, 그래프트와 호스트 반응, 자가면역 질병, 리퍼퓨전의 손상, 뇌막염, 편두통과 아스피린 디펜던트 안티 스롬보시스; 종양 성장, 인베이젼과 스프레드, 안지오제네시스, 전이, 말리그넌트, 복수와 말리그넌트 늑막의 유출; 대뇌의 이스케미아, 이스케믹 심장 질환, 골관절염, 류머티스 관절염, 골다공증, 천식, 복합경화증, 뉴로디제너레이션, 알츠하이머 디지즈, 아테롬성 동맥 경화증, 발작, 맥관염, 크론 디지즈와 궤양성 대장염; 치주염, 치은염; 건선, 아토피성 피부염, 만성 궤양, 에피더모라이시스 불로사; 코닐 얼서레이션, 레티노패시 와 서지컬 운드 힐링; 비염, 알레르기성 결막염, 습진, 아나필락시스; 레스테노시스, 충혈성 심장마비, 자궁 내막염, 아테롬성 동맥 경화증 혹은 엔도스클레로시스.For example, the present invention will be useful for the treatment of the disorders described in WO-A-98 / 05635. A portion of the list that is referenced is as follows: cancer, inflammatory or inflammatory disease, skin disorders, fever, cardiovascular symptoms, hemorrhage, coagulation and act phase reactions, cassia, anorexia, acute infection, HIV infection Shock conditions, graft and host reactions, autoimmune diseases, reperfusion damage, meningitis, migraine and aspirin pendant anti thrombosis; Tumor growth, invasion and spread, angiogenesis, metastasis, malangent, ascites and outflow of maligand pleura; Cerebral ischemia, ischemic heart disease, osteoarthritis, rheumatoid arthritis, osteoporosis, asthma, complex sclerosis, neurodigenesis, Alzheimer's Digiz, atherosclerosis, seizures, vasculitis, Crohn's digits and ulcerative colitis; Periodontitis, gingivitis; Psoriasis, atopic dermatitis, chronic ulcers, epidermolysis vulosa; Conil Assessment, Retinopathy and Surgical Wound Healing; Rhinitis, allergic conjunctivitis, eczema, anaphylaxis; Restenosis, congestive heart failure, endometritis, atherosclerosis or endoclerosis.

예를 들어, 본 발명은 WO-A-98/07859에 기재된 장애들의 치료에 유용할 것이다. 참조된 것에 있어서 그 리스트의 일부는 다음과 같다: 사이토킨과 세포분열 및 분화 활성도; 예를 들어 인간 면역결핍 바이러스의 감염을 포함해서 면역 결핍을 치료할때 면역억제제나 면역촉진제의 활성도; 림포사이트 성장 조절; 암과 자가면역 질병을 치료할 때 그리고 트랜스플랜트의 리젝션을 억제하거나 종양 면역을 유도할 때; 헤마토포이에시스의 조절 즉 예를 들어 마이엘로이드나 림포이드 디지즈를 치료할 때; 본, 카틸리지, 텐던, 리가멘트, 신경조직의 성장을 촉진할 때 예를 들어 힐링 운드나 화상, 궤양, 페리오돈탈 디지즈와 뉴로디제너레이션을 치료할 때; 생식력을 조절하는 폴리클 스티뮬레이팅 호르몬의 억제나 촉진; 예를 들어 특별한 세포 타입을 손상이나 감염 사이트로 이동시킬 때의 케모탁틱/케모키네틱 액티비티 ; 예를 들어 헤모필리아와 발작을 치료할 때 헤모스태틱과 스롬보라이틱 액티비티 ; 항염증 활성도 예를 들어 패혈성 쇼크나 크론 디지즈를 치료할 때; 항생제로써; 예를 들어 대사나 반응의 모듈레이터; 진통제로써; 특이한 결핍 장애를 치료할 때; 인간이나 가축 약품에서 혹은 건선을 치료할 때.For example, the present invention will be useful for the treatment of the disorders described in WO-A-98 / 07859. A portion of the list in reference is as follows: cytokines and cell division and differentiation activity; The activity of immunosuppressants or immunostimulators in treating immune deficiencies, including, for example, infection of human immunodeficiency virus; Lymphocyte growth regulation; When treating cancer and autoimmune diseases and when inhibiting the rejection of transplants or inducing tumor immunity; Regulation of hematopoiesis, eg, when treating myeloid or lymphoid digits; Bone, cartilage, tendon, ligament, when promoting the growth of nerve tissue, for example when treating healing wounds, burns, ulcers, periodontal digits and neurodigenation; Inhibit or promote the release of polyclonal stimulating hormones that regulate fertility; Chemotactic / chemokine activity, for example when moving a particular cell type to an injury or infection site; For example, hemostatic and thrombolytic activities when treating hemophilia and seizures; Anti-inflammatory activity, for example when treating septic shock or Crohn's digits; As an antibiotic; Modulators of metabolism or reactions, for example; As analgesic; When treating unusual deficiency disorders; When treating human or livestock drugs or psoriasis.

예를 들어, 본 발명은 WO-A-98/09985에 기재된 장애들의 치료에 유용할 것이다. 참조된 것에 있어서 그 리스트의 일부는 다음과 같다: 마크로파지와 T 세포 억제 활성도 그리고 항염증 활성도; 항 면역 활성도 즉 염증을 수반하지 않는 반응을 포함해서 세포와 체액의 면역 반응에 대한 억제 효과; 마크로파지와 T 세포이 엑스트라세포룰라 매트릭스 컴포넌트와 피브로넥틴에 부착하는 것을 방해한다. 뿐만아니라 T 세포에서 업레귤레이티드 파스(fas) 리셉터의 발현을 억제한다.; 원치않는 면역반응과 관절염와 류머티스 관절염을 포함한 염증을 억제, 민감도, 알레르기 반응, 천식, 시스티믹 루퍼스 에리세마토서스, 콜라겐 질병과 다른 자가면역 질병을 수반하는 염증, 아테롬성 동맥 경화증과 관련된 염증, 동맥경화증, 아테롬성 동맥 경화증으로 인한 심장 질병, 리퍼퓨전 손상, 심장 마비, 심근 경색, 관상 염증 장애, 레스피레이토리 디스트레스 신드롬 혹은 다른 심폐 질병을 수반한 염증, 소화 궤양, 궤양성 대장염과 내장관의 다른 질병, 신장 섬유증, 간 경화 혹은 다른 신장 질병, 갑상선염 혹은 다른 선류 질병, 글로메룰로넵프리티스 혹은 다른 신장병과 비뇨기 질병, 이염 혹은 다른 이비인후의 질병, 피부염 혹은 다른 피부 질병, 페리오돈탈 디지즈 혹은 다른 치과 질병, 고환염 혹은 에피디디모-고환염, 불임, 오키달의 외상 혹은 다른 면역과 관련된 고환 질병, 태반 기능장애, 태반의 기능부전, 습관적 유산, 경련, 전경련와 다른 면역 및 염증관련 부인과 질병, 포스테리어 우베이티스,인터메디에이트 우베이티스, 엔테리어 우베이티스, 결막염, 코리오 레티니티스, 우베로 레티니티스, 시신경염, 인트라오쿨라 염증 예를 들어 망막염 혹은 포낭 반점 부종, 교감 안염, 공막염, 망막염 색소증, 디제너레이티브 폰eb스 디지즈의 면역과 염증 성분들, 눈의 외상과 관련된 염증 성분들, 감염에 의해 생긴 눈의 염증, 프로리퍼레이티브 비트리오-레티노파시스, 급성 이스케믹 시신경 장애, 예를 들어 녹내장 제거 수술후 생긴 과도한 흉터 , 눈의 이식에 대한 면역과 염증반응과 다른 면역과 염증이 수반된 안과질병, 자가면역 질병을 수반한 염증 옥은 중추 신경계나 다른 기관에서 일어나는 장애, 면역과 염증 억제가 이득이 되는 파킨슨 병, 파킨슨 병의 치료시 생기는 합병증과 부작용, AIDS 관련 치매를 겸한 HIV 릴레이티드 엔세팔로패시, 데빅 디지즈, 시데남 코레아, 알츠하이머 디지즈와 다른 디제너레이티브 디지즈, CNS 장애, 발작의 염증 성분, 포스트 폴리오 신드롬, 정신 장애의 면역과 염증 성분, 척수염, 뇌염, 아급성 동맥 경화에 걸린 판 뇌염, 뇌척수염, 급성 신경증, 서아급성 신경증, 만성 신경증, 길라임-바레 신드롬, 시데남 코라, 근무력증의 그라비스, 슈도 튜머 세레브리, 다운 신드롬, 헌팅톤 디지즈, 아미오트로픽 레이터럴 스클레로시스, CNS 콤프레션의 염증성분이나 CNS 외상 혹은 CNS의 감염, 근육 쇠약과 영양실조의 염증 성분, 그리고 면역과 염증 관련 질병, 중추나 말단 신경계의 장애, 포스트 트라우마틱 염증, 패혈성 쇼크, 감염성 질병, 수술로 인한 염증성 합병증이나 부작용, 골수 이식이나 다른 이식 합병증이나 부작용, 유전자 치료로 인한 염증과 면역 합병증과 부작용 이는 바이럴 캐리어로 감염되기 때문이다. 혹은 AIDS와 관련된 염증, 체액과 세포의 면역 반응을 억제하기위해, 모노사이트나 림포사이트의 양을 줄임으로써 류케미아같은 모노사이트나 류코사이트 프롤리퍼레이티브 디지즈를 치료하거나 개선하기위해, 내추럴 혹은 아티피셜 세포 예를 들어 각막, 골수, 기관, 렌즈, 페이스메이커, 내춰럴 혹은 아티피셜 스킨 티슈같은 조직과 기관을 이식할 경우 그래프트 리젝션을 억제하거나 치료하기위해.For example, the present invention will be useful for the treatment of the disorders described in WO-A-98 / 09985. A portion of that list in reference is as follows: macrophages and T cell inhibitory activity and anti-inflammatory activity; Anti-immune activity, ie the inhibitory effect on the immune response of cells and body fluids, including those that do not involve inflammation; Macrophages and T cells interfere with the attachment of extracellular matrix components and fibronectin. As well as inhibit the expression of upregulated fas receptor in T cells; Inhibits unwanted immune responses and inflammation including arthritis and rheumatoid arthritis, sensitivity, allergic reactions, asthma, cystic lupus erythematosus, inflammation with collagen disease and other autoimmune diseases, inflammation associated with atherosclerosis, arteriosclerosis Heart disease caused by atherosclerosis, reperfusion damage, heart attack, myocardial infarction, coronary inflammatory disorders, inflammation accompanied by respiratory distress syndrome or other cardiopulmonary diseases, peptic ulcer, ulcerative colitis and other diseases of the intestinal tract , Kidney fibrosis, cirrhosis or other kidney disease, thyroiditis or other acute diseases, glomerulonephritis or other kidney and urinary diseases, otitis or other otorhinolaryngitis, dermatitis or other skin diseases, periodontal digits or Other dental diseases, orchitis or epididymo-testisitis, infertility, okidal et al. Or other immune-related testicular disease, placental dysfunction, placental insufficiency, habitual miscarriage, convulsions, foreclosures and other immune and inflammation-related gynecological diseases, posteri Uvetis, intermediate Uvetis, entertaining Uvetis, Conjunctivitis, Corio retinitis, Ubero retinitis, Optic neuritis, Intraocula inflammation, e.g. retinitis or cyst spot edema, sympathetic ophthalmitis, scleritis, retinitis pigmentosa, degenerative vonebs digits Inflammatory components, inflammatory components associated with trauma to the eye, inflammation of the eye caused by infection, properative Virio-Retinopathsis, acute escapic optic nerve disorders, such as excessive scarring after glaucoma removal surgery, eye Immune and inflammatory responses to transplantation and inflammation with ocular diseases and autoimmune diseases with other immunity and inflammation Disorders, Parkinson's disease that benefits immunity and inflammation, and the complications and side effects of treating Parkinson's disease, HIV linked Encephalopathy with AIDS-related dementia, Devic Digiz, Sideca Correa, Alzheimer's Digiz and others Degenerative digits, CNS disorders, inflammatory components of seizures, post polio syndrome, immune and inflammatory components of mental disorders, myelitis, encephalitis, plate encephalitis with subacute atherosclerosis, encephalomyelitis, acute neurosis, subacute neurosis, chronic Neurosis, guillim-barre syndrome, cidenam chora, gravis gravure, pseudo-turmer celebrity, down syndrome, huntington digits, amiotropic stellar sclerosis, inflammatory components of CNS compression or CNS trauma or CNS Infections, inflammatory components of muscle weakness and malnutrition, and immune and inflammation related diseases, disorders of the central or distal nervous system, post traumatic inflammation, sepsis Sexual shock, infectious disease, inflammatory complications or side effects from surgery, bone marrow transplantation or other transplant complications or side effects, inflammation and immune complications and side effects from gene therapy, because they are infected with viral carriers. Or to treat or ameliorate monosite or leucosite proliferative digits such as leuchemia by reducing the amount of monosite or lymphocytes to suppress inflammation, body fluids and cellular immune responses associated with AIDS. To inhibit or treat graft rejection when transplanting tissues and organs, such as corneal, bone marrow, trachea, lens, facemaker, natural or artistic skin tissue.

본 발명에 따른 벡터 시스템에 의한 하나 또는 그 이상의 NOIs의 이동은 단독 또는 다른 처리 또는 처리 구성성분의 조합으로 사용될 수 있다.The movement of one or more NOIs by the vector system according to the invention can be used alone or in combination with other treatments or treatment components.

상기에 기재된 것과 같이, 본 발명의 바람직한 관점은 레트로바이러스 벡터 및 특정 목적을 위한 하나 또는 그 이상의 HSCs의 형질전환이 가능하다는 놀라는 발견을 기초로 한다.As described above, a preferred aspect of the present invention is based on the surprising finding that transformation of retroviral vectors and one or more HSCs for specific purposes is possible.

더욱 바람직한 본 발명의 관점은 시험관 내에서 벡터의 생성을 증가시키고 정상적인 생리적 시그널에 반응하는 생체내 유전자 발현을 조절하기 위해서 렌티바이러스 벡터의 배열이 가능하다는 놀라운 발견을 기초로 한다.More preferred aspects of the invention are based on the surprising finding that arrays of lentiviral vectors are possible in order to increase the production of vectors in vitro and to regulate gene expression in vivo in response to normal physiological signals.

이전 연구들은 HIV-1, HIV-2, SIV, FIV 및 EIAV를 포함하는 렌티바이러스 패밀리의 멤버를 기초로 한 벡터들을 발달시키는 것이 가능하다는 것을 보였다. 자료에서 벡터들은 구조적으로나 또는 그들 자신의 바이러스 벡터의 자연적인 조절 시그널에 반응하여 치료 유전자들을 발현시킨다. 어떤 콘피규레이션(configuration)도 요구되어 지는 유전자 발현 수준을 조절하는 질환의 치료에 넓은 유용성을 지니지 않는다. 처음으로, 저산소증 및 저산소증과 비슷한 작용제에 반응레트로바이러스 벡터를 기술한다. 이 조절은 시험관에서 벡터의 생산을 증진시킬 수 있고 생체내에서 정상 생리적 시그널에 반응하는 유전자 발현을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 벡터들은 허혈이 특징인 예를 들어 심장혈관 질환, 말초동맥 질환, 암 및 관절염의 질환에서 넓은 범위로 유용성을 지닌다.Previous studies have shown that it is possible to develop vectors based on members of the lentiviral family, including HIV-1, HIV-2, SIV, FIV and EIAV. In the data, vectors express therapeutic genes either structurally or in response to the natural regulatory signals of their own viral vectors. No configuration has wide utility in the treatment of diseases that regulate gene expression levels that are required. For the first time, reactive retroviral vectors are described for hypoxia and hypoxia-like agents. This regulation can enhance the production of the vector in vitro and can be used to regulate gene expression in response to normal physiological signals in vivo. Such vectors have a wide range of utility in, for example, cardiovascular disease, peripheral artery disease, cancer and arthritis diseases characterized by ischemia.

심도있는 연구에도 불구하고, 조절 유전자를 포함하는 렌트바이러스 벡터에 대한 자료가 없으며, 그러한 벡터가 생산되는 연구들은 명백하지 않다. 그러한 벡터들은 넓은 범위의 질환들에 유용성을 지닌다. 여기서 조직 생리학 및 화학적 조절자에 의해 조절되는 렌티바이러스 벡터 세트를 생산한다. 이 벡터들은 발현 카세트가 상기 언급한 것처럼 벡터 내부에 위치하도록 배역될 수 있다. 본 발명에서 더욱이 단일 전사 유니트 벡터와 같이 벡터를 배열하는 이점이 있음을 보였다. 이 콘피규레이션에서, 조절 서열의 결과적 복제(duplication)는 반응을 증진시킨다. 본 발명자가 연구한 조절 시스템은 유전자 발현이 허혈에 반응하여 활성화된다는 사실을 이용한 것이다. 허혈의 생리적 표지는 낮은 산소, 낮은 pH 및 낮은 글루코스에 있고, 이런 조건들은 제한된 유전자 세트를 활성화하는 세포에서 감지된다. 유전자 세트는 저산소증 반응 요소(HRE)인 저산소증에 기본적으로 반응하여 매개하는 DNA 서열을 포함한다. 플라스미드, 레트로바이러스 및 아데노바이러스 벡터의 유전자 발현을 유도하는 이런 요소들의 사용은 이미 특허(PCT/GB95/00322; PCT/GB97/02709) 및 연구(Dachs et al 1997 ibid)에서 기술되었다.Despite the in-depth studies, there are no data on rent virus vectors containing regulatory genes, and the studies in which such vectors are produced are not clear. Such vectors have utility in a wide range of diseases. It produces a set of lentiviral vectors that are regulated by tissue physiology and chemical regulators. These vectors can be cast such that the expression cassette is located inside the vector as mentioned above. In the present invention, it was further shown that there is an advantage of arranging the vector as a single transfer unit vector. In this configuration, the resulting duplication of regulatory sequences enhances the response. The regulatory system we studied takes advantage of the fact that gene expression is activated in response to ischemia. Physiological markers of ischemia are at low oxygen, low pH and low glucose, and these conditions are detected in cells activating a limited set of genes. The gene set includes DNA sequences that mediate in response to and mediate hypoxia, a hypoxic response element (HRE). The use of these elements to induce gene expression of plasmid, retrovirus and adenovirus vectors has already been described in patents (PCT / GB95 / 00322; PCT / GB97 / 02709) and studies (Dachs et al 1997 ibid).

저산소증에 반응에 더하여 HRE 요소들은 저산소증과 같은 화학적 유도인자(inducer)에 반응하는 것으로 알려져 있다. 이것 중에 잘 알려진 두 개로는 코발트와 데스페리오스아민(desferrioxamine)이 있다(Meliilli et al 1996 J. Biol. Chem 272, 12236-12243; Wang and Semenza 1993 Blood, 82, 3610).In addition to hypoxia, HRE elements are known to respond to chemical inducers such as hypoxia. Two of these well known are cobalt and desferrioxamine (Meliilli et al 1996 J. Biol. Chem 272, 12236-12243; Wang and Semenza 1993 Blood, 82, 3610).

본 발명은 허혈이 있는 어느 질환에서나 화학적 활성제 데스페리오스아민 또는 유사한 화학제가 사용될 수 있는 어느 질병 예를 들어, 신경아세포종(Blatt 1994, Anticancer Res., 14, 2109), 베타 해양빈혈(Giardina and Grady 1995, Semin. Hematol. 32, 304), 알쯔하이머 질환(Crapper et al 1991, The Lancet, 337, 1304), VEGF 결핍(Beerrepoot et al 1996, 56, 3747), 에리스로포이에틴 결핍(Wang and Semenza op cit) 및 종양 화학용법의 증진에 사용하기 위한 렌티바이러스 벡터에 적용된다.The present invention relates to any disease in which the chemically active agent desferriosamine or similar chemical agent can be used in any disease with ischemia, for example, neuroblastoma (Blatt 1994, Anticancer Res., 14, 2109), beta marine anemia (Giardina and Grady). 1995, Semin.Hematol. 32, 304), Alzheimer's disease (Crapper et al 1991, The Lancet, 337, 1304), VEGF deficiency (Beerrepoot et al 1996, 56, 3747), erythropoietin deficiency (Wang and Semenza op cit) and Applied to lentiviral vectors for use in enhancing tumor chemotherapy.

잘 알려져있듯이, 벡터는 한 환경에서 다른 쪽으로의 엔터티(entity) 전달을 허용하거나 촉진하는 기구이다. 본 발명에 따라서, 예를 들어 재조합 DNA 테크닉에 이용되는 어떤 벡터들은 DNA의 세그멘트(DNA의 세그멘트헤테로로거스 DNA 세그멘트나 헤테로로거스 cDNA 세그멘트) 같은 엔터티를 표적세포에 전달하는 데 이용된다. 표적세포내에 있을 때, 벡터는 세포 내에 헤테로로거스 DNA을 보유하도록 하거나 DNA 레플리캐이션 유니트로 작용한다. 재조합 DNA 테크닉에 이용되는 벡터로는 플라스미드, 염색체, 제조된(artificial) 염색체 혹은 바이러스가 있다.As is well known, vectors are mechanisms that allow or facilitate the transfer of entities from one environment to another. According to the present invention, for example, certain vectors used in recombinant DNA techniques are used to deliver entities, such as segments of DNA (eg, segments of DNA, heterologous DNA segments or heterologous cDNA segments) to target cells. When in a target cell, the vector either retains the heterologous DNA in the cell or acts as a DNA replication unit. Vectors used in recombinant DNA techniques include plasmids, chromosomes, artificial chromosomes or viruses.

벡터는 바이러스 또는 비-바이러스 테크닉에 의해 전달될 수 있다.Vectors can be delivered by viral or non-viral techniques.

넌바이러스 전달 시스템은 DNA 트랜스펙션 방법을 포함하지만 이것에 한정하지는 않는다. 여기서, 트랜스펙션은 유전자를 표적 포유류 세포에 전달하기 위해 넌바이러스 벡터를 이용하는 과정을 포함하고 있다.Nonviral delivery systems include, but are not limited to, DNA transfection methods. Here, transfection involves the use of nonviral vectors to deliver genes to target mammalian cells.

일반적인 트랜스펙션 방법에는 일렉트로포레이션, DNA 바이오리스틱스, 리피드 메디에이티드 트랜스펙션, 콤팩티드 DNA 메디에이티드 트랜스펙션, 리포좀, 이뮤노리포좀, 리포렉틴, 캐타이오닉 에이전트 메디에이티드, 캐타이오닉 파셜 앰피필리스(Nature Biotechnology 1996 14:556), 스페르민과 같은 다가 양이온, 양이동 지질 또는 폴리실린, 1, 2-비스(올레오일옥시)-3-(트리메틸암모니오) 프로판(DOTAP)-콜레스테롤 복합체(Wolff and Trybetskoy 1998 Nature Biotechnology 16:421) 및 그들의 조합이 있다.Common transfection methods include electroporation, DNA bioistics, lipid mediated transfection, compacted DNA mediated transfection, liposomes, immunoliposomes, lipolectins, cationic agents mediated, cationic Nature Biotechnology 1996 14: 556, polyvalent cations such as spermine, amphiphilic lipids or polysilins, 1, 2-bis (oleoyloxy) -3- (trimethylammonio) propane (DOTAP ) -Cholesterol complex (Wolff and Trybetskoy 1998 Nature Biotechnology 16: 421) and combinations thereof.

바이러스 전달 시스템은 아데노바이러스 벡터, 아데노어소시에이티드 바이러스(AAV) 벡터, 허피스 바이러스 벡터, 레트로바이러스 벡터, 렌티바이러스 벡터, 바큐올바이러스 벡터를 포함하지만 이것에 한정하고 있지는 않다. 생체외 실험에서 전달 시스템을 갖는 벡터는 일렉트로포레이션, DNA 바이오리스틱스, 리피드 메디에이티드 트랜스펙션, 콤팩티드 DNA 메디에이티드 트랜스펙션같은 DNA 트랜스펙션 방법을 포함하지만 이것에 한정하고 있지는 않다.Virus delivery systems include, but are not limited to, adenovirus vectors, adenoassociated virus (AAV) vectors, herpes virus vectors, retroviral vectors, lentiviral vectors, and bacuolvirus vectors. Vectors with delivery systems in in vitro experiments include, but are not limited to, DNA transfection methods such as electroporation, DNA bioistics, rapid mediated transfection, and compact DNA mediated transfection. .

벡터는 플라스미드 DNA 벡터일 수 있다. 적당한 재조합 바이러스 벡터는 아데노바이러스 벡터, 아데노-어소시에이티드 바이러스(AAV) 벡터, 허피스 바이러스 벡터, 또는 바람직하게 레트로바이러스 벡터들을 포함한다.The vector may be a plasmid DNA vector. Suitable recombinant viral vectors include adenovirus vectors, adeno-associated virus (AAV) vectors, herpes virus vectors, or preferably retroviral vectors.

본 발명의 벡터는 스플릿-인트론 벡터와 같이 배열될 수 있다. 스플릿-인트론 벡터는 영국출원 제9720465.5호에 기술되어 있고 지금 우선권(제목 "벡터")으로 청구된 PCR 특허에 기재되어 있고 PCT 특허 출원일과 동시에 출원되었다. 예를 들면, PCT 특허의 청구항은 다음과 같다: 레트로바이러스 벡터는 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트; 여기서 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트는 특정한 일차 뉴클레오타이드 서열("NOI")과 연결되어있고; 여기서 기능적인 스플라이스 도너 사이트는 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트의 업스트림에 있고; 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로벡터에서 유래되고; 레트로바이러스 프로벡터는 기능적인 스플라이스 도너 사이트를 만들 수 있는 일차 뉴클레오타이드 서열(NS)과 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트를 만들 수 있는 이차 NS로 이루어져있고; 일차 NS는 이차 NS의 다운스트림에 있고; 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로벡터의 역전사 결과 형성된다. 특허에서 일차 NOI는 여기에서 정의된 NOI이다. 스플릿 인트론 관점에서 연구는 아래 제공된 실시예 부분의 끝에서 제공된다. 본 발명은 바람직한 관점에서- 즉, 스플릿 인트론 벡터를 제조하는 방법에 대한 정보를 제공한다.The vectors of the present invention can be arranged like a split-intron vector. Split-intron vectors are described in the British patent application 9720465.5 and are now described in the PCR patents claimed as priority (title "vector") and filed concurrently with the PCT patent filing date. For example, the claims of the PCT patent are as follows: Retroviral vectors include a functional splice donor site and a functional splice acceptor site; Wherein the functional splice donor site and the functional splice acceptor site are linked to a specific primary nucleotide sequence (“NOI”); Wherein the functional splice donor site is upstream of the functional splice acceptor site; Retroviral vectors are derived from retroviral provectors; Retroviral provectors consist of a primary nucleotide sequence (NS) capable of producing a functional splice donor site and a secondary NS capable of producing a functional splice acceptor site; The primary NS is downstream of the secondary NS; Retroviral vectors are formed as a result of reverse transcription of retroviral provectors. The primary NOI in the patent is the NOI defined herein. In terms of split introns, research is provided at the end of the Example section provided below. The present invention provides, in a preferred aspect, the information on how to prepare the split intron vector.

그러므로, 본 발명의 바람직한 관점은 다음과 같이 그 세포; 및 NOI; 여기서 변형된 세포는 적어도 하나의 NOI를 포함하는 레트로바이러스 벡터의 하나 또는 그 이상을 지니는 바이러스 형질도입에 의해 세포를 형질전환하여 제공되고; 여기서 레트로바이러스 벡터는 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트를 포함하고; 여기서 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트는 특정한 일차 뉴클레오타이드 서열("NOI")과 연결되어있고; 여기서 기능적인 스플라이스 도너 사이트는 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트의 업스트림에 있고; 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로벡터에서 유래되고; 레트로바이러스 프로벡터는 기능적인 스플라이스 도너 사이트를 만들 수 있는 일차 뉴클레오타이드 서열(NS)과 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트를 만들 수 있는 이차 NS로 이루어져있고; 일차 NS는 이차 NS의 다운스트림에 있고; 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로벡터의 역전사 결과 형성됨으로 구성되는 변형된 세포를 제공한다.Therefore, a preferred aspect of the present invention is that cells; And NOI; Wherein the modified cell is provided by transforming the cell by viral transduction with one or more of retroviral vectors comprising at least one NOI; Wherein the retroviral vector comprises a functional splice donor site and a functional splice acceptor site; Wherein the functional splice donor site and the functional splice acceptor site are linked to a specific primary nucleotide sequence (“NOI”); Wherein the functional splice donor site is upstream of the functional splice acceptor site; Retroviral vectors are derived from retroviral provectors; Retroviral provectors consist of a primary nucleotide sequence (NS) capable of producing a functional splice donor site and a secondary NS capable of producing a functional splice acceptor site; The primary NS is downstream of the secondary NS; Retroviral vectors provide modified cells that consist of the result of reverse transcription of retroviral provectors.

본 발명의 벡터는 아데노바이러스 벡터일 수 있다.The vector of the present invention may be an adenovirus vector.

아데노바이러스는 이중 가닥인 선상의 DNA를 갖는 바이러스이며 RNA 인터미디에이트를 거치지 않는다. 50개 이상의 다른 인간 세로타입(serotype)을 갖는데 제네틱 서열 호몰로지에 따라 6개의 그룹으로 나눌 수 있다. 아데노바이러스의 표적은 호흡기관이나 위장 상피로 약한 증상을 일으킨다. 세로타입 2와 5(95%의 서열 호몰로지를 가짐)는 아데노바이러스 벡터 시스템에 주로 이용되어 어린아이의 위쪽 기도에 감염한다.Adenoviruses are viruses with double stranded linear DNA and do not pass through RNA intermediates. There are more than 50 different human serotypes, which can be divided into six groups depending on the genome sequence homology. Targets of adenovirus cause weak symptoms in the respiratory tract or gastrointestinal epithelium. Serotypes 2 and 5 (with 95% sequence homology) are mainly used in adenovirus vector systems to infect the upper airways of young children.

아데노바이러스는 엔벨럽이 없는 레귤라 이코소헤드론(regular icosohedron)이다. 일반적인 아데노바이러스는 140nm길이의 캡시드로 싸인 DNA 바이러스이다. 바이러스의 이코소헤드론은 152개의 캡소머(capsomer)로 구성되어 있다. 즉 240개의 헥손(hexon)과 12개의 펜톤(penton)으로 되어있다. 입자의 코어(core)는 DNA 복제시 프라이머(primer)로 작용하는 터미널 단백질(Terminal protein, TP)과 5' 말단이 공유하여 결합된 36kb 길이의 선상의 이중가닥 DNA를 갖고 있다. DNA는 인버티드 터미널 리피트(inverted terminal repeats, ITR)를 가지며 이들의 길이는세로타입에 따라 다양하다.Adenoviruses are regular icosohedrons without envelopes. A common adenovirus is a DNA virus wrapped in a 140 nm long capsid. The virus's isosomeron consists of 152 capsomers. That is, 240 hexons and 12 pentons. The core of the particle has a 36kb long, double-stranded DNA that is covalently bound to the terminal protein (TP), which acts as a primer during DNA replication, and the 5 'end. DNA has inverted terminal repeats (ITR) and their length varies depending on the vertical type.

아데노바이러스의 세포로의 엔트리에는 일련의 과정이 관여한다. 바이러스의 파이버(37nm)와 세포의 파이버 수용체 간의 결합으로 바이러스가 세포에 부착한다. 이들 수용체는 최근에 Ad2/5 세로타입과 동일하다는 것이 알려졌으며 CAR로 나타낸다(Coxsackie and Adeno Receptor, Tomko et al 1997 Proc Natl Acad Sci 94:3352-2258). 세포의 ανβ3와 ανβ5 인테그린에 의해 바이러스는 엔도좀(endosome)으로 들어가게 되는데 펜톤 베이스 캡시드(penton-base capsid) 단백질에 있는 바이러스의 RGD 서열이 작용한다(Wickham et al 1993 Cell 73:309-319). 인터널리제이션(internalisation) 후, 엔도좀은 엔도조모라이시스(endosomolysis)를 거쳐 깨지며 세포의 ανβ5 인테그린에 의해 촉진된다(Wickham et al 1994 J Cell Biol 127:257-264). 또한 최근에는 Ad5 파이버 혹은 특별한 세포 타입 특히 인간 상피세포와 B 림포블라스트 세포의 표면에 있는 MHC 클래스 1α2 도메인에 높은 친화력으로 결합함이 증명되었다(Hong et al 1997 EMBO 16:2294-2306).The entry of adenoviruses into cells involves a series of processes. The virus attaches to the cell by binding between the fiber of the virus (37 nm) and the fiber receptor of the cell. These receptors are recently known to be identical to the Ad2 / 5 serotype and are represented by CAR (Coxsackie and Adeno Receptor, Tomko et al 1997 Proc Natl Acad Sci 94: 3352-2258). Cells of ανβ3 and ανβ5 integrins enter the endosome, which acts on the RGD sequence of the virus in the penton-base capsid protein (Wickham et al 1993 Cell 73: 309-319). After internalisation, the endosomes are broken through endosomolysis and promoted by the ανβ5 integrins of the cells (Wickham et al 1994 J Cell Biol 127: 257-264). It has also recently been demonstrated to bind with high affinity to M5 class 1α2 domains on the surface of Ad5 fibers or particular cell types, particularly human epithelial and B lymphocytes (Hong et al 1997 EMBO 16: 2294-2306).

결과적으로 바이러스는 핵에 전좌되며 초기 영역의 활성화가 일어나고 곧이어 DNA 복제와 후기 영역의 활성화가 일어난다. 아데노바이러스의 DNA의 전사와 복제 및 패키징은 숙주와 바이러스 둘 다의 기능성 단백질 머쉰을 필요로 한다.As a result, the virus is translocated into the nucleus and activation of the initial region occurs, followed by DNA replication and later activation. Transcription, replication and packaging of the DNA of adenoviruses requires functional protein machines of both the host and the virus.

바이러스의 유전자 발현은 초기 페이즈(phases)와 후기 페이즈로 나눌 수 있다. 후기 페이즈는 바이러스의 DNA 복제가 일어나는 시기이다. 아데노바이러스의 구조 단백질은 일반적으로 후기 페이즈동안 합성된다. 아데노바이러스 감염후, 대부분의 세로타입에 감염된 세포에서 숙주의 mRNA와 단백질 합성이 억제된다. 아데노바이러스 2와 5뿐 아니라 아데노바이러스의 용균성 사이클은 매우 효율적이어서 비리온에 들어가지 않는 바이러스 단백질과 DNA의 합성 때문에 감염된 세포당 대략 만개의 비리온이 생긴다. 초기 아데노바이러스의 전사는 복잡한 일련의 생화학적 과정이지만 DNA 복제 전에 바이러스 RNA의 합성을 포함하고 있다.Gene expression of viruses can be divided into early phases and late phases. The late phase is the time when viral DNA replication occurs. Structural proteins of adenoviruses are generally synthesized during the late phase. After adenovirus infection, host mRNA and protein synthesis is inhibited in most serotype-infected cells. The lytic cycle of adenoviruses, as well as adenoviruses 2 and 5, is very efficient, resulting in approximately 10,000 virions per infected cell due to the synthesis of DNA and viral proteins that do not enter virions. The transcription of early adenoviruses is a complex series of biochemical processes but involves the synthesis of viral RNA before DNA replication.

도 34에 나타난 개략도는 초기와 후기 유전자 전사의 상대적인 방향과 위치를 보여주는 아데노바이러스 게놈이다. 아데노바이러스 게놈의 구성은 아데노바이러스 그룹간에 유사하며 그 기능은 일반적으로 각 세로타입에 대한 동일한 위치에 자리잡고 있다. 초기 세포질의 mRNA는 바이러스 DNA의 4개의 제한적이고 독립적인 영역에 상보적이다. 이들 영역은 E1-E4로 표시한다. 초기 트랜스크립트는 인터미디에이트 초기(E1a), 딜레이드 초기(E1b, E2a, E2b, E3, E4), 인터미디에이트 영역 순으로 나눠진다.The schematic shown in FIG. 34 is an adenovirus genome showing the relative direction and location of early and late gene transcription. The composition of the adenovirus genome is similar between adenovirus groups and its function is generally located at the same location for each serotype. Early cytoplasmic mRNA is complementary to four restricted and independent regions of viral DNA. These areas are denoted by E1-E4. The initial transcript is divided into the initial intermediate (E1a), the initial delay (E1b, E2a, E2b, E3, E4), and then the intermediate region.

초기 유전자는 감염후 6-8시간 정도에서 발현되며 유전자의 7개의 프로모터로부터 진행되어 E1-4를 차단한다.Early genes are expressed 6-8 hours after infection and progress from seven promoters of the gene to block E1-4.

E1a 영역은 바이러스와 세포 유전자의 전사시 트랜스액티베이션 뿐만 아니라다른 서열의 전사를 억제하는 데 관여한다. E1a 유전자는 다른 초기 아데노바이러스 mRNA 모두에 중요한 조절 기능을 나타낸다. 정상적인 조직에서, E1b, E2a, E3, E4 영역을 전사하기 위해, 액티브 E1a 프러덕트가 필요하다. 그러나 E1a의 기능은 무시되는 것 같다. 세포는 E1a와 같은 기능을 부여하거나 자연적으로 그러한 기능을 갖도록 만들어 질 수 있다. 바이러스도 E1a 기능을 무시하도록 만들어 질 수 있다. 바이러스의 패키징 시그날은 E1a의 인핸서와 오버랩되어 있다(194-358nt).The Ela region is involved in the inhibition of transactivation as well as the transcription of other sequences in the transcription of viral and cellular genes. The E1a gene exhibits important regulatory functions for all other early adenovirus mRNAs. In normal tissues, an active E1a product is required to transfer the E1b, E2a, E3, E4 regions. However, the function of E1a seems to be ignored. Cells can be assigned to the same function as E1a or be made to have such a function naturally. Viruses can also be made to ignore E1a function. The packaging signal of the virus overlaps with the enhancer of E1a (194-358nt).

E1b 영역은 바이러스와 세포 신진대사 및 숙주 단백질을 차단시키는데 영향을 준다. 또한 전체길이 바이러스 DNADML 패키징에 필요한 pⅨ 단백질(3525-4088nt)을 코딩하는 유전자를 포함하고 바이러스의 열적 안정성에 중요하다. E1b 영역은 감염에서 후기에 바이러스의 정상 진행에 필요하다. E1b 프로덕트는 숙주 핵에서 작용한다. E1b 서열 내에 발생하는 돌연변이는 감소된 후기 바이러스 mRNA 축적뿐만 아니라 아데노바이러스 감염에서 후기에 정상적으로 나타나는 숙주 세포 운송을 억제하는 손상을 보인다. E1b는 프로세싱과 운송이 바이러스의 후기 유전자 결과물로 이동하도록 숙주 세포의 기능을 바꾸는데 필요하다. 이런 결과물은 그런후에 바이러스 패키징이 되고 비리온으로 방출된다. E1b는 세포사멸을 방해하는 19kD 단백질을 생산한다. 또한 E1b p53에 결합하는 55kD 단백질을 생산한다. 아데노바이러스와 그들의 복제에 관해서는 WO96/17053을 참고한다.The E1b region affects blocking viral and cellular metabolism and host proteins. It also contains genes encoding the pV protein (3525-4088nt), which is required for full-length viral DNADML packaging, and is important for the thermal stability of the virus. The Elb region is required for normal progression of the virus later in infection. E1b products work in the host nucleus. Mutations occurring within the E1b sequence show impaired inhibition of host cell traffic that normally appears late in adenovirus infections, as well as reduced late viral mRNA accumulation. E1b is necessary to alter the function of the host cell so that processing and transport moves to the viral late gene product. This result is then viral packaged and released into the virion. E1b produces 19kD protein that interferes with cell death. It also produces a 55kD protein that binds to E1b p53. See WO96 / 17053 for adenoviruses and their replication.

E2 영역은 72kDa DNA 결합 단백질, DNA 중합효소 및 DNA 합성을 시작하기 위해 단백질 프라이밍에 필요한 55kDa 터미널 단백질(TP)의 80kDa 전구체를 코딩할 때 필수적이다.The E2 region is essential when coding an 80kDa precursor of a 55kDa terminal protein (TP) required for protein priming to begin 72kDa DNA binding protein, DNA polymerase and DNA synthesis.

19kDa 단백질(gp19K)은 E3 영역내에서 코딩되고 바이러스에 대한 호스트 면역 반응을 조절하는데 관련된다. 이 단백질의 발현은 감염의 1차 페이즈 동안 TNF 알파에 반응하여 상승 조절되고, 그런후 결합하여 상피 표면으로 MHC 클래스 Ⅰ 항원이 이용하는 것을 막고, 그리하여 세포파괴 T 림파구에 의한 아데노바이러스 감염 세포의 인식을 막는다. E3 영역은 시험관 내에서 필요하지 않고 1.9kb XbaⅠ 단편의 삭제에 의해 제거될 수 있다.The 19kDa protein (gp19K) is encoded in the E3 region and is involved in regulating the host immune response to the virus. The expression of this protein is upregulated in response to TNF alpha during the first phase of infection, and then binds to prevent the use of MHC class I antigens on the epithelial surface, thus preventing the recognition of adenovirus infected cells by cytotoxic T lymphocytes. Prevent. The E3 region is not needed in vitro and can be removed by deletion of the 1.9 kb XbaI fragment.

E4 영역은 호스트 단백질의 합성을 감소시키고 바이러스의 DNA 복제를 증가시키는데 관여한다.The E4 region is involved in reducing the synthesis of host proteins and increasing the DNA replication of viruses.

파이버 단백질은 L5 영역에서 코딩된다. 아데노바이러스의 게놈에는 인버티드 터미널 리피트가 측면에 있는데 Ad5 에 있고 103bp 길이를 가지며 DNA 복제에 필수적인 역할을 담당한다. 감염후 30-40 시간이 지나면 바이러스가 생성된다.Fiber proteins are encoded in the L5 region. The genome of the adenovirus is flanked with inverted terminal repeats, which are at Ad5, 103 bp in length, and play an essential role in DNA replication. The virus is produced 30-40 hours after infection.

아데노바이러스는 E2, E3, E4 프로모터를 인덕션하는 중요한 E1 유전자를 제거하여 유전자를 전달하는 벡터로 이용될 수 있다. E1-복제 결함 바이러스는 인간 엠브리오닉 키드니(embryonic kidney) 세포 라인 인 293 처럼 E1 폴리펩타이드를 다른쪽에서 제공해 주는 세포 라인에서 번식될 수 있다. 치료 유전자나 유전자가 E1 유전자 위치에서 재조합에 의해 삽입될 수 있다. 유전자의 발현은 E1 프로모터나 헤테로로거스(heterologous) 프로모터에 의해 진행된다.Adenovirus can be used as a vector to transfer genes by removing important E1 genes that induce the E2, E3, E4 promoters. E1-replicating defect viruses can be propagated in cell lines that provide El polypeptides on the other side, such as the human Embryonic Kidney Cell Line 293. Therapeutic genes or genes may be recombinantly inserted at the E1 gene position. Expression of the gene is driven by an E1 promoter or a heterologous promoter.

E4 오픈 리딩 프레임(ORFs)의 일부나 전부를 제거함으로써 훨씬 독성이 약해유전자 아데노바이러스 벡터가 개발되어 왔다. 그러나 다음 세대의 벡터들 중에는 DNA가 유지되는 것 같아도 장기간 동안 유전자가 발현되게 할 수는 없었다. 한개 이상의 E4 ORFs의 기능은 바이러스의 프로모터로부터 유전자 발현을 향상시키는 것이다.Genetic adenovirus vectors have been developed that are much less toxic by removing some or all of the E4 open reading frames (ORFs). In the next generation of vectors, however, DNA could not be expressed for long periods of time, even if DNA appeared to be maintained. The function of one or more E4 ORFs is to enhance gene expression from the viral promoter.

좀더 결함이 있는 바이러스를 만들기 위한 또다른 접근 방법은 바이러스 복제에 필요한 터미널 리피트만 남겨놓고 바이러스를 완전히 제거하는 것이다. 이러한 "거트(gutted)"바이러스는 293 세포 라인에서 일세대 헬퍼 바이러스와 더불어 높은 타이터로 자랄 수 있지만 헬퍼 바이러스로부터 "거트" 벡터를 분리하기가 어렵다.Another approach to making the virus more flawed is to completely remove the virus, leaving only the terminal repeats needed for virus replication. These "gutted" viruses can grow to high titers along with first-generation helper viruses in 293 cell lines, but it is difficult to isolate "gut" vectors from helper viruses.

복제 가능한 아데노바이러스가 유전자 치료에 이용될 수 있다. 예를 들어, E1A 유전자는 종양 특이 프로모터의 조절을 받는 상태에서 일세대 바이러스에 삽입될 수 있다. 이론적으로, 바이러스를 튜머에 인젝션(injection)한 후, 튜머에서 특이적으로 복제되었지만 주위의 정상세포에서는 복제되지 않았다. 이러한 타입의 벡터는 라이시스(lysis)통해 직접 튜머 세포를 죽이거나 갠시클로비어(ganciclovir)를 처리함으로써 감염된 세포와 바이스탠더(bystander)세포를 죽일 수 있는 허피스 심플렉스 바이러스의 티민 키나아제(thymidine kinase) 유전자와 같은 "자살 유전자(suicide gene)"을 전달하는 데 이용된다. 또 다른 방법으로, 페이즈-1 임상실험시 안티튜머(antitumour) 치료에 특이적으로 E1b 만 없는 아데노바이러스가 이용되어 왔다. E1b에 의해 코딩되는 폴리펩타이드는 바이러스 감염시 세포가 스스로 죽지 못하게 함으로써 p53-메디에이트 세포사멸을 막을 수있다. 정상적인 비종양세포에서, E1b가 없는 바이러스는 세포사멸을 막을 수 없어 감염성을 띤 바이러스를 만들 수 없고 전염되지도 않는다. p53이 결핍된 튜머 세포의 경우, E1b 디펙티브 바이러스는 성장하여 인접한 p53 디펙티브 튜머 세포로 전염되지만 정상세포에는 전염되지 않는다. 이러한 타입의 벡터는 HSVtk같은 치료 유전자를 전달하는 데 이용될 수 있다.Replicable adenoviruses can be used for gene therapy. For example, the E1A gene can be inserted into a first generation virus under the control of a tumor specific promoter. Theoretically, after injection of the virus into the tumer, it was specifically replicated in the tumer but not in the surrounding normal cells. This type of vector is a thymidine kinase of the Herpes simplex virus that can kill infected and bystander cells either directly by killing tumer cells or by treating ganciclovir with lysis. Is used to deliver a "suicide gene" such as a gene. Alternatively, adenoviruses without E1b specifically have been used in phase-1 clinical trials for antitumour treatment. Polypeptides encoded by E1b can prevent p53-mediate apoptosis by preventing cells from dying on their own during virus infection. In normal non-tumor cells, E1b-free viruses can't prevent cell death and can't produce infectious viruses and can't spread. For p53 deficient tumer cells, the E1b defective virus grows and spreads to adjacent p53 defective tumer cells but not to normal cells. This type of vector can be used to deliver therapeutic genes such as HSV tk .

아데노바이러스는 다음과 같은 이유로 유전자 치료에 이용되는 다른 벡터 시스템보다 유전자 전달을 위한 벡터로써 장점이 많다.Adenoviruses have many advantages as vectors for gene transfer over other vector systems used for gene therapy for the following reasons.

인간으로부터 오리진(origin)을 갖는 세포 타입에서부터 다른 종에서 오리진을 갖는 세포에 이르기까지 생체내와 시험관내에서 형질도입할 수 있는 이중 가닥의 DNA를 갖는 넌엔벨럽 바이러스이다. 이러한 세포에는 기도의 상피세포, 헤파토사이트(hepatocyte), 근육세포, 카디악 미오사이트(cardiac myocyte), 시노비오사이트(synoviocyte), 일차 매머리 에피세포리알 세스(primary mammary epithelial cess), 뉴런처럼 유사분열후 분화하는 세포가 이에 해당한다. 아데노바이러스 벡터는 분열하지 않는 세포에서도 형질도입할 수 있다. 이러한 사실 때문에 허파의 상피에 있는 어펙티드(affected) 세포이 느린 턴오버 속도를 갖는 시스틱 피브로시스(cystic fibrosis)같은 질병에 매우 중요하게 적용된다. 사실, 시스틱 피브로시스를 겪고 있는 성인 환자에다 시스틱 피브로시스 트랜스포터(CFTR)를 전달하는 데 아데노바이러스 메디에이트 트랜스포트를 이용하는 몇가지 실험이 진행되고 있다.It is a non-envelop virus with double stranded DNA that can be transduced in vivo and in vitro, from cell types with origins in humans to cells with origins in other species. These cells include epithelial cells of the airways, hepatocytes, muscle cells, cardiac myocytes, synoviocytes, primary mammary epithelial cesses, and neurons. This includes cells that differentiate after mitosis. Adenovirus vectors can also be transduced in cells that do not divide. Because of this fact, the affected cells in the lung epithelium are very important for diseases such as cystic fibrosis with slow turnover rates. In fact, several trials have been conducted using adenovirus medicated transports to deliver cistic fibrosis transporters (CFTR) to adult patients suffering from cistic fibrosis.

아데노바이러스는 헤테로로거스 유전자의 발현과 유전자 치료를 위한 벡터로서 사용된다. 1차 발생 재조합 아데노바이러스 벡터(E1/E3가 제거된)는 외래 삽입 DNA의 7-8 kb이고, 2차(E1/E3/ E4가 제거된) 및 3차(gutless) 발생은 더 많은 DNA 삽입물을 나를 수 있다. 재조합 아데노바이러스 벡터는 증식되고 매우 높은 농도로 공급된다. 세포 라인을 보충하는 아데노바이러스 벡터 복제는 ml당 1013바이러스 입자 농도롤 생산한다. 그러므로 아데노바이러스는 1차 비복제 세포에서 유전자의 발현을 연구하는 가장 좋은 시스템 중의 하나이다.Adenoviruses are used as vectors for the expression and gene therapy of heterologous genes. Primary developmental recombinant adenovirus vectors (with E1 / E3 removed) are 7-8 kb of exogenous insert DNA, and secondary (with E1 / E3 / E4 removed) and tertiary development more DNA inserts Can carry Recombinant adenovirus vectors are propagated and supplied at very high concentrations. Adenovirus vector replication supplementing cell lines produces 10 13 virus particle concentrations per ml. Adenovirus is therefore one of the best systems for studying gene expression in primary nonreplicated cells.

아데노바이러스 게놈으로부터 바이러스나 외래 유전자가 발현하기 위해서 굳이 레플리캐이팅 세포일 필요는 없다. 아데노바이러스 벡터는 수용체 메디에이트 엔도사이토시스(endocytosis)를 통해 세포에 들어간다. 세포내에 있을 때, 아데노바이러스 벡터가 숙주의 크로모좀에 삽입되는 경우는 드물다. 대신에 이 벡터는 숙주의 게놈과는 별개로 숙주의 핵에 있는 선상의 게놈처럼 작용한다. 재조합 아데노바이러스를 이용함으로써 숙주의 게놈에 무작위적인 방식으로 삽입되는 것과 관련된 문제점을 완화시킬 수 있다.It is not necessary to be a replicating cell in order to express a virus or a foreign gene from the adenovirus genome. Adenovirus vectors enter the cell through the receptor mediaate endocytosis. When intracellularly, adenovirus vectors are rarely inserted into the chromosome of the host. Instead, the vector acts like a linear genome in the host's nucleus, independent of the host's genome. The use of recombinant adenovirus can alleviate the problems associated with random insertion into the host's genome.

아데노바이러스의 감염과 인간 악성종양과는 관계가 없다. 약해진 아데노바이러스 스트레인(strain)이 개발되어 살아있는 백신으로써 인간에게 이용되어 왔다.There is no relationship between adenovirus infection and human malignancies. Weakened adenovirus strains have been developed and used in humans as live vaccines.

그러나 현재 아데노바이러스 벡터는 생체내에서 치료에 이용되는 경우 몇가지 주요한 한계점을 갖고 있다. 첫째, 트랜지언트 유전자의 발현을 위해 사용되는 아데노바이러스 벡터는 일반적으로 에피좀을 보유하며 복제하지 않으므로 차후 프로제니(progeny)에 유전자가 전달되지 않는다. 둘째, 복제할 수 없기 때문에 표적세포가 분열할 경우 벡터의 딜루션(dilution)이 일어날 수 있다. 셋째, 아데노바이러스의 단백질에 대해 면역반응이 일어남으로 인해 아데노바이러스의 단백질을 익스프레싱하는 세포가 낮은 레벨로 파열된다. 넷째, 일부 표적세포에서 생체내 전달로 인해 벡터의 업테이크가 일어나고 전달드 유전자가 발현됨으로 인해 효과적인 치료를 위한 인덱스(index)를 가질수 없다. 다섯째, 아데노바이러스의 넓은 목표 범위는 정상 조직에 최소 독성을 지니며 병에 걸린 조직에 필요한 유전자 치료 방법에 문제가 있을 수 있다는 것이다. 필요한 구획에서 치료에 초점을 맞추어 사용되는 어떤 추가 조절은 이 벡터 시스템에 이로울 것이다.However, current adenovirus vectors have some major limitations when used for treatment in vivo. First, adenovirus vectors used for the expression of transient genes generally carry episomes and do not replicate, so no genes are subsequently delivered to progeny. Second, since the target cells divide because they cannot replicate, dilution of the vector may occur. Third, the immune response to the protein of the adenovirus causes the cells expressing the protein of the adenovirus to rupture to low levels. Fourth, in some target cells, uptake of the vector occurs due to in vivo delivery and expression of the transferred gene does not have an index for effective treatment. Fifth, the broad target range of adenoviruses is that they are minimally toxic to normal tissues and may have problems with gene therapy methods for diseased tissues. Any further adjustments used with focus on treatment in the compartments needed will benefit this vector system.

발명시 이용되는 아데노바이러스 벡터는 인간 아데노바이러스나 정상적으로는 인간에 감염되지 않는 아데노바이러스에서 유래한다. 벡터는 아데노바이러스 타입 2이나 5 혹은 마우스 아데노바이러스 혹은 CELO 바이러스 같은 아비앙 아데노바이러스에서 유래한다(Cotton et al 1993 J Virol 67:3777-3785). 벡터들은 복제 가능한 아데노바이러스 벡터이지만 좀더 결함이 많은 아데노바이러스 벡터들이다. 아데노바이러스 벡터는 바이러스의 복제에 필요한 성분들이 한 개 이상 딜리션됨으로 인해 결함을 갖게 된다. 일반적으로 각 아데노바이러스 벡터는 E1 영역에 최소한 하나의 딜리션을 포함하고 있다. 감염할 수 있는 아데노바이러스 벡터 입자이 생성되는 동안, 이러한 딜리션은 인간 293 세포 라인 같은 인간 엠브리오 파이브로블라스트에서 바이러스의 패시지(passage)를 거쳐 보충되며, E1 유전자를 포함해서 Ad5의 왼쪽 부분의 인테그레이티드 카피를 갖게된다. 헤테로로거스 DNA를 그러한 벡터에 삽입할 수 있는 용량은 대략 7kb정도이다. 그리하여 그러한 벡터들은 세 개의 다른 재조합 벡터 각각을 구성하는 시스템 구조에 유용하며 이 벡터는 레트로바이러스 이차 벡터의 구조를 위한 에센셜 전사 유니트중 하나를 포함하고 있다.The adenovirus vectors used in the invention are derived from human adenoviruses or adenoviruses which are not normally infected with humans. The vector is derived from avian adenoviruses such as adenovirus type 2 or 5 or mouse adenovirus or CELO virus (Cotton et al 1993 J Virol 67: 3777-3785). The vectors are replicable adenovirus vectors but are more defective adenovirus vectors. Adenovirus vectors are defective because more than one component of the virus is replicated. In general, each adenovirus vector contains at least one deletion in the E1 region. While infectious adenovirus vector particles are produced, this dilation is supplemented via a virus passage in a human embryo fibroblast, such as a human 293 cell line, and contains the inte of the left part of Ad5, including the E1 gene. You will have a graded copy. The capacity for inserting heterologous DNA into such a vector is approximately 7 kb. Such vectors are thus useful for the system structure that constitutes each of three different recombinant vectors, which contain one of the essential transcriptional units for the construction of a retroviral secondary vector.

자료에서, 생리학적으로 조절된 재조합 아데노바이러스에대한 자료는 공지된 것이 없다. 그러나, 다수의 조직 특이 프로모터는 아데노바잉러스 벡터에 관계하여 조사되었고, 하기에 5개가 기재되어 있다.In the data, there is no known data for physiologically regulated recombinant adenoviruses. However, many tissue specific promoters have been investigated in relation to adenovirus vectors, five of which are described below.

췌장-관련 단백질 Ⅰ 프로모터(급성 판크레아티스 페이트동안 강하게 유도됨)는 시험관 내에서 IL6와 데사매타손의 조합으로 자극후에 QR-42J 판크레아틱 세포라인에서 CAT 활성도를 90배 유도함을 보인다(Dusetti et al 1997 J. Biol. Chem, 272(9) 5800-5804). 쥐의 생체내 실험(아데노바이러스는 정맥내 주입으로 말단 정까지 투여)은 판크레아티스를 지는 동물에서 10배 높은 활성도를 보였다(CAT의 낮은 활성도는 대조 동물의 다른 조직에서 약간 관찰됨).The pancreas-related protein I promoter (strongly induced during acute pancreatic pate) shows a 90-fold induction of CAT activity in the QR-42J pancreatic cell line after stimulation with a combination of IL6 and desamethason in vitro (Dusetti et al 1997 J. Biol. Chem, 272 (9) 5800-5804). In vivo experiments in mice (adenoviruses administered intravenously to the terminal tip) showed 10-fold higher activity in animals carrying pancreatis (low activity of CAT was slightly observed in other tissues of control animals).

쥐과 알파-페토프로테인 프로모터를 포함하는 재조합 아데노바이러스는 인간 인터루킨-2의 간세포(HCC) 특이 발현을 이끌기 위해 제조되었다. IL-2는 발현은 비-HCC 라인을 생산하는 비-AFP와 비교하여 AFP-생성 HCC 세포라인에서 3-4배 높았다(Bui et al 1997 Human Gene Therapy. 8 2173-2182). CB-17/SCID 마우스의 등 측면에 위치한 Hep3B 종양으로 AdVAFP1-IL2의 종양내 주입은 3번 주입 후에 상당한 성장 억제와 종양 억제를 보였다.Recombinant adenoviruses, including the murine alpha-fetoprotein promoter, were produced to direct hepatocyte (HCC) specific expression of human interleukin-2. IL-2 expression was 3-4 fold higher in AFP-produced HCC cell lines compared to non-AFP producing non-HCC lines (Bui et al 1997 Human Gene Therapy. 8 2173-2182). Intratumoral infusion of AdVAFP1-IL2 into the dorsal flank Hep3B tumor of CB-17 / SCID mice showed significant growth inhibition and tumor suppression after three injections.

재조합 아데노바이러스는 lacZ, EGFP 또는 육종세포질 망상구조(sarcoendoplasmic reticulum) Ca-ATPase(SERCA)의 발현을 조절하는 카르디악 트로피닌 T(cTnT) 프로모토 단편을 포함하여 제조되었다(Inesi et al 1998 American J. Physiol. 274(3,1) C645-C653). 재조합 바이러스는 그런후 cTnT 프로모터로부터의 발현이 카르디악 근세포에 제한되는 것을 보이기 위해 배양중에 병아리 근세포 및 섬유아세포를 형질도입 하는데 사용된다. 평활근 특이 프로모터(SM22α)는 재조합 아데노바이러스에서 박테리아 lacZ의 발현을 유도하는데 사용되었다(Kim et al 1997 J. Clin. Invest. 100(5) 1006-1014). 발현은 HUVECs 또는 NIH3T3 세포이 아닌 초기 쥐 대동맥 SMCs 및 A7r5 SMCs에서 감지되었다. 재조합 아데노바이러스는 정맥내로 스프라그 돌리 쥐로 주입되고, CMVlacZ 아데노바이러스로부터 발현이 간과 폐를 통하여 감지 되었을 지라고, 이런 조직에서 어느것도 SMCs의 트랜스된 유전자 발현을 제한하는 lacZ 아데노바이러스로부터 유도된 SM22로부터 감지되지 않았다. 이 연구의 결과는 바이러스가 동맥내, 정맥내 및 근육내에 투여될 때 AdSMCC-lacZ 발현은 내장 및 혈관의 SMCs에 제한된 것을 나타낸다. KDR과 E-세포렉틴 프로모터는 내피세포에서 SIN 레트로바이러스 벡터로부터 쥐과 TNF-알파의 발현을 상등 조절되도록 제조되었다(Jaggar et al 1997 Hunab Gene Therapy 8(18 2239-2247)). 10배는 NIH-353 섬유아세포가 관찰되는 것과 비교하여 sEND 내피 세포내에 이런 프로모터 요소로부터의 발현이 증가한다.Recombinant adenoviruses were prepared containing cardiac trophinine T (cTnT) promoto fragments that regulate the expression of lacZ, EGFP or sarcoendoplasmic reticulum Ca-ATPase (SERCA) (Inesi et al 1998 American J Physiol. 274 (3,1) C645-C653). The recombinant virus is then used to transduce chick myocytes and fibroblasts in culture to show that expression from the cTnT promoter is restricted to Cardiac myocytes. Smooth muscle specific promoter (SM22α) was used to induce the expression of bacterial lacZ in recombinant adenoviruses (Kim et al 1997 J. Clin. Invest. 100 (5) 1006-1014). Expression was detected in early rat aortic SMCs and A7r5 SMCs but not in HUVECs or NIH3T3 cells. Recombinant adenoviruses were injected intravenously into Sprague Doll mice, and expression from CMVlacZ adenoviruses could be detected throughout the liver and lungs, from either SM22 derived from lacZ adenoviruses, which limits transgene expression in SMCs in any of these tissues. Not detected. The results of this study indicate that AdSMCC-lacZ expression is limited to visceral and vascular SMCs when the virus is administered intraarterally, intravenously and intramuscularly. KDR and E-celllectin promoters were prepared to upregulate the expression of murine TNF-alpha from SIN retroviral vectors in endothelial cells (Jaggar et al 1997 Hunab Gene Therapy 8 (18 2239-2247)). 10-fold increase in expression from these promoter elements in sEND endothelial cells compared to that observed with NIH-353 fibroblasts.

아데노바이러스의 특징이 레트로/렌티바이러스의 유전적 안정성과 결합된다면, 그후에 필수적으로 아데노바이러스는 안정되게 주변 세포을 감염시키는 트랜지언트 레트로바이러스 생산 세포을 만들기위해 목표 세포에 형질을 도입시키는데 사용될 수 있다.If the characteristics of the adenovirus are combined with the genetic stability of the retro / lentiviral, then essentially the adenovirus can be used to transduce the target cells to make transient retrovirus producing cells that stably infect surrounding cells.

본 발명에 따른 바람직한 벡터의 사용은 재조합 바이러스 벡터들이고, 특히 재조합 레트로바이러스 벡터들이다.Use of preferred vectors according to the invention are recombinant viral vectors, in particular recombinant retroviral vectors.

본 발명에 따른 바람직한 벡터의 사용은 재조합 바이러스 벡터들이고, 특히 재조합 아데노바이러스 벡터들이다.Use of preferred vectors according to the invention are recombinant viral vectors, in particular recombinant adenovirus vectors.

본 발명에 따른 바람직한 벡터의 사용은 재조합 바이러스 벡터들이고, 특히 레트로바이러스 벡터와 아데노바이러스 벡터의 조합이다.Use of preferred vectors according to the invention are recombinant viral vectors, in particular combinations of retroviral and adenovirus vectors.

용어 "재조합 레트로바이러스 벡터"(RRV)는 패키징 구성성분 존재하에 목표세포을 감염시킬 수 있는 바이러스 입자는 RNA 게놈을 패키징하도록 충분한 레트로바이러스의 유전적 정보를 지니는 벡터이다. 목표 세포의 감염은 역전사와 목표 세포 게놈 속에 융합을 포함한다. 사용중에 RRV는 목표 세포로 벡터에 의해 전달되는 비-바이러스성 코딩 서열을 나른다. RRV는 마지막 목표 세포내에 감염 레트로바이러스 입자들을 생산하는 독힙적인 복제를 할 수 없다. 일반적으로 RRV는 기능적인 gag-pol 및/또는 env 유전자 및/또는 복제에 필요한 다른 유전자가 부족하다.The term “recombinant retroviral vector” (RRV) is a vector that has sufficient genetic information of the retrovirus to package the RNA genome so that viral particles capable of infecting target cells in the presence of packaging components. Infection of the target cell involves reverse transcription and fusion into the target cell genome. In use, the RRV carries a non-viral coding sequence delivered by the vector to the target cell. RRV is unable to replicate the production of infectious retroviral particles in the final target cell. In general, RRVs lack functional gag-pol and / or env genes and / or other genes required for replication.

발명은 생체내에서 NOI 또는 유전자를 HSCs로 전달하기 위한 벡터로 하용하고 벡터는 바람직하게 CD34+를 타겟팅할 수 있는 목표 벡터이다.The invention is a target vector that can be used as a vector for delivering NOI or gene to HSCs in vivo and the vector can preferably target CD34 + .

용어 "표적 세포"는 표적세포에서 발현되거나 세포을 감염/형질전환시키는 능력이 호스트 기관 내에, 일반적으로 공통 또는 비슷한 표현형을 지니는 세포, 어떤 세포 타입으로 제한되는 벡터를 말한다.The term "target cell" refers to a vector whose ability to be expressed in a target cell or to infect / transform a cell is limited to any cell type, within the host organ, cells that generally have a common or similar phenotype.

목표 세포의 예로는 호스트 기관에서 단지 제한된 세포 타입으로 발현되는 세포 표면 분자들과 결합하는 유전적으로 변형된 엔벨럽 단백질을 지닌 목표 레트로바이러스 벡터이다. 목표 세포의 다른 예로는 호스트 기관의 세포 타입 비율에서 하나 또는 그 이상의 레트로바이러스 전사물을 단지 발현시키는 프로모터 및/또는 인핸서 요서를 포함하는 것이다. 그러므로, 벡터는 항체 또는 CD34에 대해 면역글로브린 같은 분자와 같은 CD34에 대한 특정 리간드를 지니고 제공된다. 그러한 벡터를 치료하기 위한 환자로의 도입은 특히 CD34+HSCs를 감염시킬 수 있다. 벡터는 시스템적으로 발단 순환까지 투여될 수 있다.An example of a target cell is a target retroviral vector with a genetically modified envelope protein that binds to cell surface molecules expressed only in a limited cell type in a host organ. Another example of a target cell is one that includes a promoter and / or enhancer needle that merely expresses one or more retroviral transcripts in the cell type ratio of the host organ. Thus, vectors are provided with specific ligands for CD34, such as molecules such as immunoglobulins for antibodies or CD34. Introduction into the patient to treat such vectors can infect CD34 + HSCs in particular. The vector can be administered systemically to the onset circulation.

레트로바이러스 벡터 입자은 천천히 분열하는 세포를 형질도입할 수는 있지만, MLV 같은 넌렌티바이러스는 효과적으로 형질도입할 수 없다. 어떤 튜머를 포함해서 천천히 분열하는 세포는 약 삼사일 마다 분열한다. 튜머가 빠르게 분열하는 세포를 갖고 있다해도, 어떤 튜머 세포 특히 튜머 중앙에 있는 것들은 드물게 분열한다.Retroviral vector particles can transduce slowly dividing cells, but non-lentivirals, such as MLVs, cannot effectively transduce. Slowly dividing cells, including some tumers, divide about every three to four days. Although a tumer has a rapidly dividing cell, some of the tumer cells, especially those in the center of the tumer, rarely divide.

본 발명에 의해 치료될 수 있는 종양의 예로는 한정하는 것은 아니지만 골형성 및 연조직 육종을 포함하는 육종, 유방, 폐, 방광, 갑상선, 전립선, 결장, 직장, 췌장, 위, 간, 우테린 및 난소암과 같은 암, 호지킨 및 비-호지킨 임파종, 신경아세포종, 흑색종, 근세포종, 빌름스 종양 및 백혈병을 포함하는 임파종 및 급성 임파아구종 및 급성 골수아구종, 교종 및 레틴아세포종를 포함하는 임파종들이다.Examples of tumors that may be treated by the present invention include, but are not limited to, sarcomas, breast, lung, bladder, thyroid, prostate, colon, rectum, pancreas, stomach, liver, uterine and ovary, including bone formation and soft tissue sarcomas. Cancers such as cancer, lymphomas including Hodgkin's and non-Hodgkin's lymphomas, neuroblastomas, melanoma, myomas, holmian tumors and leukemias and lymphomas including acute myeloma, glioblastoma and retinoblastoma admit.

한편 표적세포가 튜머 매스의 중심 부분에 있는 세포처럼 혹은 헤마토포이에틱 스템 세포(HSC)이나 CD34+ 세포같은 스템 세포처럼 세포 분열을 겪을 수 있는 그로스 어레스트 세포일 수도 있다. 또는 표적세포가 모노사이트 프리커서, CD34+ 세포 혹은 마이엘로 프리커서 같은 분화된 세포의 프리커서일 수 있다. 또는 표적세포가 뉴런, 아스트로사이트, 글리알 세포, 마이크로글리알 세포, 마크로페이즈, 모노사이트, 에피세포리알 세포, 엔도세포리알 세포, 헤파토사이트, 스퍼마토사이트, 스퍼마티드 혹은 스퍼마토조아 같은 분화된 세포일 수도 있다. 표적세포는 환자에서 분리한 후 시험관내나 생체내에서 직접적으로 형질도입될 수 있다.The target cell may be a gross arrest cell that can undergo cell division, such as a cell in the central part of the tumer mass or a stem cell such as hematopoietic stem cells (HSC) or CD34 + cells. Or the target cell may be a precursor of differentiated cells such as monosite precursors, CD34 + cells or Myelo precursors. Or target cells such as neurons, astrosites, glycal cells, microglyal cells, macrophages, monosites, epicellular rial cells, endocellular rial cells, hepatocytes, spermatocites, spurmatized or spermatozoa It may be a differentiated cell. Target cells can be isolated from the patient and then directly transduced in vitro or in vivo.

공지되어 표준인 추가의 벡터 구성성분은 벡터 유지, 핵안에 위치고정, 복제 및 적당하게 융합시키는 것과 같은 벡터 기능의 다른 측면을 제공할 것이다.Additional vector components, which are known and standard, will provide other aspects of vector functionality such as vector retention, positioning, replication and proper fusion in the nucleus.

HSCs는 치료하기 위한 개인으로부터 제거되고 시험관내에서 벡터로 형질전환 또는 형질도입되고, 세포은 일반적으로 NOI 또는 NOIs의 도입 전과 후에 배양에서 배양중에 증식된다. 알맞은 조건하에 시험관내에서 배양될 때 또는 적당한 시그날을 생체내에서 받았을 때, HSC는 다른 세포타입 중에서 뉴트로필, 임파구, 단핵 식세포 및 NK 세포과 같은 내피 세포, 골수 세포, 덴트리틱 세포 및 면역 효과체로 분열되는 능력을 지닌다.HSCs are removed from individuals for treatment and transformed or transduced with vectors in vitro, and cells are generally grown in culture in culture before and after introduction of NOI or NOIs. When cultured in vitro under appropriate conditions or when receiving the appropriate signal in vivo, HSCs are endothelial cells such as Neutrofil, lymphocytes, mononuclear phagocytes and NK cells, bone marrow cells, dendritic cells and immune effectors, among other cell types. Have the ability to divide.

이것은 이 분야에서 알려진 조직 배양 방법을 사용하고 HSCs의 유지를 위한 사이토키닌 및/또는 성장요소에 노출됨을 포함한다(Santiago-Schwartz et al 1992 J Leuk Biol 52:274-281; Charbord et al 1996 Br J Haematol 94:449-454; Dao et al 1997 Blood 89:446-454; Piacibello et al 1997 Blood 89:2644-2653). HSCs의 분열을 유도하는 작용제는 또한 추가될 수 있다.This includes exposure to cytokinin and / or growth factors for maintenance of HSCs using tissue culture methods known in the art (Santiago-Schwartz et al 1992 J Leuk Biol 52: 274-281; Charbord et al 1996 Br J Haematol 94: 449-454; Dao et al 1997 Blood 89: 446-454; Piacibello et al 1997 Blood 89: 2644-2653). Agents that induce cleavage of HSCs may also be added.

지적한 바와 같이, 본 발명은 바이러스 또는 비-바이러스 벡터에 의해 목표 사이트로 전달된다.As noted, the invention is delivered to the target site by a viral or non-viral vector.

또한 암과 같은 질병을 치료하는데 사용되는 약제와 방법을 제공하고 예방약으로 사용하기 위한 약제와 방법을 제공하는 것이다. 그러므로, 발명에서 사용되는 NOIs는 예방법을 통하여 치료효과를 지닐 수 있다. 예를 들어, 암을 발병시키는 증가되는 위험은 진단되고 발명은 위험에 있는 개인을 예방하는데 사용된다.In addition, to provide a drug and method used to treat diseases such as cancer and to provide a drug and method for use as a prophylactic. Therefore, NOIs used in the invention can have a therapeutic effect through prophylaxis. For example, the increased risk of developing cancer is diagnosed and the invention is used to prevent individuals at risk.

본 발명은 또한 유전자 치료로 환자를 치료할 때 약제 혼합물로 사용될 수 있다. 여기서 혼합물은 약제로 효과적인 레트로바이러스 벡터량을 갖고 있다. 이 벡터는 한 개이상 전달할 수 있는 치료와 진단상의 NOI나 혹은 같은것으로부터 얻거나 생성된 바이러스 입자로 구성되어있다. 약제 혼합물은 인간이나 동물에 대한 사용량이 있다. 일반적으로 의사들이 실제 투여량을 결정할 것이며, 환자에따라 가장 적절해야 할 것이며, 나이와 몸무게 그리고 특별한 환자의 반응에 따라 다양할 것이다.The invention can also be used as a pharmaceutical mixture when treating a patient with gene therapy. Here, the mixture has an effective amount of retroviral vector as a medicament. The vector consists of viral particles obtained or generated from one or more therapeutic and diagnostic NOIs or the same that can be delivered. The drug mixture is used in humans or animals. In general, doctors will determine the actual dosage, which should be most appropriate for the patient, and will vary with age and weight and the specific patient's response.

혼합물은 약제로 받아들일 수 있는 담체, 희석체, 엑시피언트나 애쥬번트로 이루어져 있다. 약제 담체, 엑시피언트 혹은 희석체의 선택은 투약 경로와 표준 제약의 실제 사용에따라 선발될 수 있다. 약제 혼합물은 담체, 엑시피언트나 희석체뿐만 아니라 지질 전달 시스템처럼 표적 사이트로의 바이러스 엔트리를 돕거나 증가시키는 적당한 바인더, 윤활제, 현탁화제, 코팅 에이전트, 용해제, 다른 담체로 이루어져있다.The mixture consists of a carrier, diluent, agent or adjuvant that is acceptable as a medicament. The choice of pharmaceutical carrier, excipient or diluent can be selected according to the route of administration and the actual use of standard pharmaceuticals. The pharmaceutical mixture consists of a carrier, excipient or diluent, as well as suitable binders, lubricants, suspending agents, coating agents, solubilizers, and other carriers that assist or increase viral entry to the target site, such as lipid delivery systems.

적절한 약제 혼합물은 좌약이나 페서리의 형태로 혹은 로션, 솔루션, 크림, 연고나 혹은 더스팅 파우더의 형태로 흡입되거나, 전분이나 유당같은 엑시피언츠를 갖고 있는 정제 형태나 엑시피언츠가 혼합된 것이나 캡슐이나 오뷸 그자체로 혹은 일릭서, 솔루션 혹은 향료나 색소를 포함한 서스펜션일 경우 스킨 패취를 이용해서 구강으로 투여될 수 있다. 또는 비경구적으로 즉 예를 들어 인트라캐빈으로, 정맥내로, 근육내로 혹은 피하로 인젝션될 수 있다. 비경구적 투여시, 혼합물은 다른 물질 예를 들어 블러드와 등장액을 만들기위한 염류나 단당류를 포함한 멸균 수용액 형태로 이용된다. 구강이나 혀로 투여시, 혼합물들은 일반적인 방법으로 공식화될 수 있는 정제나 로젠의 형태로 투여된다.Suitable pharmaceutical mixtures may be in the form of suppositories or pessaries, or in the form of lotions, solutions, creams, ointments or dusting powders, or tablets or capsules containing supplements such as starch or lactose. Alternatively, it can be administered on its own or in the form of elixirs, solutions or suspensions containing fragrances or pigments, orally using skin patches. Or parenterally, ie, injected into an intracabine, intravenously, intramuscularly or subcutaneously. For parenteral administration, the mixture is used in the form of a sterile aqueous solution containing salts or monosaccharides for making other substances, such as blood and isotonic solutions. When administered orally or tongue, the mixtures are administered in the form of tablets or lozenges which can be formulated in the usual manner.

예방법의 안정성은 하나 또는 그 이상의 BRCA-1 유전자, BRCA-2 유전자 또는 다른 유전자의 돌연변이 때문에 예를 들어 유방 또는 난소암 같은 암에 대한 유전적 소인에 바탕을 둔다.Stability of prophylaxis is based on genetic predisposition to cancers such as, for example, breast or ovarian cancer because of mutations in one or more of the BRCA-1 gene, BRCA-2 gene or other genes.

본 발명에 따른 표준 분자 생물학 테크틱은 공지된 기술의 수준내에 사용될 수 있다. 그러한 테크닉은 모두 논문에 기재되어 있다. 예를 들어, Sambrook et al(1989) Molecular Cloning; a laboratory manual; Hames and Glover (1985-1997) DNA Cloning: a practical approach, Volumes Ⅰ-Ⅳ(second edition). 면역글로블린 유전자의 제조방법은 McCafferty et al(1996) "Antibody Engineering: A Practical Approach"에 나타나 있다.Standard molecular biology techniques according to the invention can be used within the level of known techniques. All such techniques are described in the paper. See, eg, Sambrook et al (1989) Molecular Cloning; a laboratory manual; Hames and Glover (1985-1997) DNA Cloning: a practical approach, Volumes I-IV (second edition). Methods for preparing immunoglobulin genes are shown in McCafferty et al (1996) "Antibody Engineering: A Practical Approach".

요약으로, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 NOIs를 HSC로 도입하기에 알맞은 딜리버리 시스템에 관한 것이다.In summary, the present invention relates to a delivery system suitable for introducing one or more NOIs into an HSC.

또한 본 발명은 하나 또는 그 이상의 NOIs로 구성된 벡터를 포함하는 MHSC에 관한 것이다.The invention also relates to an MHSC comprising a vector of one or more NOIs.

또한 본 발명은 앞서 말한 벡터 및/또는 MHSC를 포함하는 백신에 관한 것이다.The invention also relates to a vaccine comprising the aforementioned vector and / or MHSC.

바람직한 본 발명의 측면은 허혈, 저산소증 또는 저글루코스에 의해 특징적인 조건의 예방과 치료에서 앞서 말한 어떤 생산물의 사용에 관한 것으로, 특히 제한하는 것은 아니지만, 암, 세포레브랄(celebral) 말라리아. 허혈 심장 질환 또는 류머티스 관절염과 같은 조건이다.Preferred aspects of the invention relate to the use of any of the aforementioned products in the prevention and treatment of conditions characterized by ischemia, hypoxia or hypoglucose, including but not limited to cancer, celebral malaria. Conditions such as ischemic heart disease or rheumatoid arthritis.

더 나아가서 넓은 관점으로 본 발명은 대식세포에서 실시가능한 요소를 포함하는 반응요소로 구성되는 변형된 HSC(MHSC)를 제공하는 것이다("대식세포 반응 요소").Furthermore, in a broader aspect, the present invention provides a modified HSC (MHSC) consisting of a response element comprising an actionable element in macrophages (“macrophage response element”).

그러므로, 또한 본 발명은 적어도 하나의 발현할 수 있는 관심(NOI) 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 변형된 분열 세포(바람직하게 마지막으로 분화된 세포)을 제공되고, 여기서 각각의 NOI는 그 분열 세포에서 활성적인 하나 또는 그 이상의 반응 요소에 연결할 수 있다.Therefore, the present invention also provides a modified dividing cell (preferably the last differentiated cell) comprising at least one expressable (NOI) nucleotide sequence, wherein each NOI is active in that dividing cell. It can be connected to one or more reaction elements.

그러므로, 또한 바람직한 관점에서 본 발명은 적어도 하나의 발현할 수 있는 관심(NOI) 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 변형된 대식세포를 제공하고, 여기서 각각의 NOI는 그 분열 세포에서 활성적인 하나 또는 그 이상의 반응 요소에 연결할 수 있다.Therefore, also in a preferred aspect, the present invention provides a modified macrophage comprising at least one expressable nucleotide sequence of interest (NOI), wherein each NOI is one or more response elements active in that dividing cell. Can be connected to

그러므로, 또한 바람직한 관점에서 본 발명은 적어도 하나의 발현할 수 있는 관심(NOI) 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 변형된 내피세포를 제공하고, 여기서 각각의 NOI는 그 분열 세포에서 활성적인 하나 또는 그 이상의 반응 요소에 연결할 수 있다.Therefore, also in a preferred aspect, the present invention provides a modified endothelial cell comprising at least one expressable nucleotide sequence of interest (NOI), wherein each NOI is one or more response elements active in that dividing cell. Can be connected to

본 발명의 넓은 관점에서 바람직하게, 본 발명의 HRE는 그런 반응 요소의 매우 바람직한 구성성분이다.In a broad aspect of the invention, preferably, the HRE of the invention is a very preferred component of such a reaction component.

바람직하게 분열된 세포은 MHSC로부터 유도된다. 이것은 예를 들어 MHSC로부터 분화되는 대식세포 로부터 또는 에 의해 또는 안에서 선택적인 발현을 제공하기 의한 방법을 제공한다는 점에서 이롭다.Preferably the dividing cells are derived from MHSC. This is advantageous in that it provides a method, for example, by providing selective expression in or with or from macrophages differentiated from MHSC.

더 나아가 넓은 관점에서 본 발명은 변형된 세포을 제공하고, 세포은 미 분화된 세포이 분화된 세포로 분화될 수 있는 분화된 세포 또는 비분화된 세포일 수 있고, 변형된 세포은 그 세포 및 NOI(상기에 정의된) 에서 활성적인 요소를 포함하고(단지 그 세포 타입에서 활성적임), 변형된 세포은 바이러스 형질도입, 바람직하게 아데노바이러스 형질도입 및/또는 렌티바이러스 형질도입에 의한 세포 변형에 의해 제공된다. 여기서 요소는 바람직하게 본 발명의 ILRE이다.Furthermore, in a broader aspect, the present invention provides a modified cell, wherein the cell can be a differentiated cell or an undifferentiated cell in which undifferentiated cells can be differentiated into differentiated cells, wherein the modified cells are cells and NOIs (defined above). And the modified cells are provided by cell transformation by viral transduction, preferably adenovirus transduction and / or lentiviral transduction. The element here is preferably the ILRE of the present invention.

더 나아가 넓은 관점에서 본 발명은 생체내 유전자 전달을 위한 하이브리드 바이러스 벡터 시스템을 제공하고, 시스템은 2차 바이러스 벡터, 1차 바이러스 벡터 또는 첫 번째 목표 세포을 감염시키고 여기 안에 2차 바이러스 벡터를 발현시킬 수 있는 벡터들을 코딩하는 하나 또는 그 이상의 1차 바이러스 벡터를 포함하고, 2차 벡터는 두 번째 목표 세포을 형질도입할 수 있다.Furthermore, from a broader perspective, the present invention provides a hybrid viral vector system for gene transfer in vivo, wherein the system is capable of infecting and expressing a secondary viral vector, a primary viral vector or a first target cell therein. One or more primary viral vectors encoding the present vectors, wherein the secondary vector can transduce a second target cell.

바람직하게 1차 벡터는 아데노바이러스 벡터로부터 또는 기본으로 하여 얻어지고, 및/또는 2차 바이러스 벡터는 레트로바이러스 바람직하게 렌티바이러스 벡터로부터 또는 기본으로 하여 얻어진다.Preferably the primary vector is obtained from or based on an adenovirus vector, and / or the secondary viral vector is obtained from or based on a retrovirus, preferably a lentiviral vector.

이제, 본 발명은 더 나아가 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아니고 본 발명을 수행하는데 공지된 통상의 기술을 원조하기 위해 실시예에 의하여 기술할 것이다.The present invention will now be further described by way of example to aid in the common art known in carrying out the invention rather than limiting its scope.

(실시예 1) 허혈 반응 프로모터의 제조Example 1 Preparation of an Ischemic Response Promoter

본 발명에서 사용될 수 있는 허혈 반응 요소(ILRE)는 허혈에 반응하는 어떤 유전자로부터 얻어질 수 있다. 저산소증은 허혈과 관련된 조건중의 하나이며 저산소증 반응 프로모터는 특별히 유용하다. 적당한 서열들의 예를 도 1에 나타내었다. 적당한 서열들은 코딩 서열에 업스트림(5')인 DNA에서 종종 발견되지만 그 위치에서 반드시 존재하는 것은 아니다. 인트론과 코딩 서열의 다운스트림내의 서열들은 또한 저산소증에 대한 반응을 중개할 수 있다. 예를 들어 Epo 유전자의 5' 미해독 영역에서의 서열들은 저산소증에 전사 반응을 중개하며 VEGF 유전자의 3' 영역에서의 서열들은 저산소증에 전사 반응을 중개하는 것으로 잘 알려져 있다(Bunn and Poyton 1996, Physiol Rev 76, 839).Ischemic response element (ILRE) that can be used in the present invention can be obtained from any gene that responds to ischemia. Hypoxia is one of the conditions associated with ischemia and hypoxia response promoters are particularly useful. Examples of suitable sequences are shown in FIG. 1. Suitable sequences are often found in DNA upstream (5 ') of the coding sequence but are not necessarily present at that position. Sequences downstream of the introns and coding sequences can also mediate responses to hypoxia. For example, sequences in the 5 'untranslated region of the Epo gene are well known to mediate transcriptional responses to hypoxia and sequences in the 3' region of the VEGF gene mediate transcriptional responses to hypoxia (Bunn and Poyton 1996, Physiol). Rev 76, 839).

ILRE는 레트로바이러스 벡터의 LTR에 있거나 조직과 조직 특수 프로모터간의 다른 결합에 있는 프로모터 요소들과 결합될 수 있다. 특별히 SV40 프로모터로부터의 요소들과 PGK HRE의 결합은 아래에 기술한 대로 유용하다.ILRE can be associated with promoter elements either in the LTR of the retroviral vector or in other binding between tissue and tissue specific promoters. In particular, the combination of elements from the SV40 promoter and PGK HRE is useful as described below.

OBHRE1 : 쥐의 PGK HRE에 기초한 프로모터OBHRE1: promoter based on PGK HRE in rats

합성 올리고뉴클레오타이드는 저산소증 반응 요소(HRE) 서열을 둘러싸면서 합성되며 PGL3 프로모터 플라스미드(Promega accession no U47298)의 BamH1 사이트로 BglII/BamH1로서 클론된다. PGK 서열들은 Xba1/Nhe1으로 합성되며 이 벡터의 Nhe 1 사이트로 클론된다. pGL3는 루시퍼라제 코딩 서열의 최소 SV40 프로모터 업스트림과 함께 증진없는 발현 플라스미드이다. 이 사이트에서 HRE의 삽입은 그것을 최소 SV40 프로모터의 업스트림에 위치시킨다. 루시퍼라제 에세이는 노목시아와 저산소증(0.1% 산소)에서 이 요소의 기능을 비교하고 SV40과 CMV의 기능에 프로모터 세기를 연관시키기 위해 수행된다. SV40 프로모터에 연결된 자연 오리엔테이션(Firth et al 1995, J Biol Chem 270, 21021)에서 쥐 PGK의 -307/-290 서열을 둘러싸는 트라이머는 다음과 같다.Synthetic oligonucleotides are synthesized surrounding the hypoxia response element (HRE) sequence and cloned as BglII / BamH1 into the BamH1 site of the PGL3 promoter plasmid (Promega accession no U47298). PGK sequences are synthesized as Xba1 / Nhe1 and cloned into the Nhe 1 site of this vector. pGL3 is an expression-free plasmid with no minimum SV40 promoter upstream of the luciferase coding sequence. The insertion of the HRE at this site places it upstream of the minimum SV40 promoter. Luciferase assays are performed to compare the function of this element in Normoxia and hypoxia (0.1% oxygen) and to correlate promoter strength to the function of SV40 and CMV. In the natural orientation linked to the SV40 promoter (Firth et al 1995, J Biol Chem 270, 21021) the trimers surrounding the -307 / -290 sequence of rat PGK are as follows.

GCTAGAGTCGTGCAGGACGTGACATCTAGTGTCGTGCAGGACGTGACAGCTAGAGTCGTGCAGGACGTGACATCTAGTGTCGTGCAGGACGTGACA

HRE HREHRE HRE

TCTAGTGTCGTGCAGGACGTGACAGCTAGCCCGGGCTCGAGATCTGCGTCTAGTGTCGTGCAGGACGTGACAGCTAGCCCGGGCTCGAGATCTGCG

HREHRE

ATCTGCATCTCAATTAGTCAGCAACCATAGTCCCGCCCCTAACTCCGCCATCTGCATCTCAATTAGTCAGCAACCATAGTCCCGCCCCTAACTCCGCC

SP1 SP1SP1 SP1

CATCCCGCCCCTAACTCCGCCCAGTTCCGCCCATTCTCCGCCCCATCGCATCCCGCCCCTAACTCCGCCCAGTTCCGCCCATTCTCCGCCCCATCG

(SP1) SP1 SP1 SP1(SP1) SP1 SP1 SP1

CTGACTAATTTTTTTTATTTATGCAGAGGCCGAGGCCGCCTCGGCCTCTGCTGACTAATTTTTTTTATTTATGCAGAGGCCGAGGCCGCCTCGGCCTCTG

start startstart start

OBHRE로 정의된 프로모터 서열은 도 2에 기술된 플라스미드 OB37에 존재한다.The promoter sequence defined as OBHRE is present in plasmid OB37 described in FIG. 2.

OBHRE1은 신규한 프로모터이다.OBHRE1 is a novel promoter.

HRE 또한 레트로바이러스 LTR에서 프로모터 요소와의 결합에서 예를 들면 아래에 나타낸 MLV LTR처럼 작용한다.HRE also acts like binding of promoter elements in retroviral LTRs, for example MLV LTRs shown below.

MLV 레트로바이러스 프로모터에서 PGK 유도 인핸서 서열PGK Induced Enhancer Sequences in the MLV Retrovirus Promoter

MLV 레트로바이러스 프로모터에서 PGK 트라이머는 자연 오리엔테이션을 촉진시킨다. 이것은 SV40 대신 몰로니(Moloney) MLV 레트로바이러스 프로모터의 업스트림에 위치한 서열과 함께 OB HRE에 동일하다. 전사 시작까지 나타낸 서열.PGK trimers in the MLV retroviral promoter promote natural orientation. This is identical to the OB HRE with the sequence located upstream of the Moloney MLV retrovirus promoter instead of SV40. Sequence shown until start of transcription.

AGCTAGCCTAGCGTCGTGCAGGACGTGACATCTAGTGTCGTGCAGGACGTGACAGCTAGCCTAGCGTCGTGCAGGACGTGACATCTAGTGTCGTGCAGGACGTGAC

ATCTAGTGTCGTGCAGGACGTGACATCTAGAGAACCATCAGATGTTTCCAGGGATCTAGTGTCGTGCAGGACGTGACATCTAGAGAACCATCAGATGTTTCCAGGG

TGCCCCAAGGACCTGAAATGACCCTGTGCCTTATTTGAACTAACCAATCAGTTCTGCCCCAAGGACCTGAAATGACCCTGTGCCTTATTTGAACTAACCAATCAGTTC

GCTTCTCGCTTCTGTTCGCGCGCTTCTGCTCCCCGAGCTCAATAAAAGAGCCCAGCTTCTCGCTTCTGTTCGCGCGCTTCTGCTCCCCGAGCTCAATAAAAGAGCCCA

CAACCCCTCACTCGGCAACCCCTCACTCGG

MLV 레트로바이러스 프로모터에서 PGK 트라이머는 오리엔테이션을 역전시킨다. 전사 시작까지 나타낸 서열.PGK trimers in the MLV retrovirus promoter reverse the orientation. Sequence shown until start of transcription.

AAGCTAGCTGTCACGTCCTGCACGACACTAGATGTCACGTCCTGCACGACACTAAGCTAGCTGTCACGTCCTGCACGACACTAGATGTCACGTCCTGCACGACACT

AGATGTCACGTCCTGCACGACTCTAGAGAACCATCAGATGTTTCCAGGGTGCCAGATGTCACGTCCTGCACGACTCTAGAGAACCATCAGATGTTTCCAGGGTGCC

CCAAGGACCTGAAATGACCCTGTGCCTTATTTGAACTAACCAATCAGTTCGCTTCCAAGGACCTGAAATGACCCTGTGCCTTATTTGAACTAACCAATCAGTTCGCTT

CTCGCTTCTGTTCGCGCGCTTCTGCTCCCCGAGCTCAATAAAAGAGCCCACAACCTCGCTTCTGTTCGCGCGCTTCTGCTCCCCGAGCTCAATAAAAGAGCCCACAAC

CCCTCACTCGGCCCTCACTCGG

HRE는 프로모터 요소에 관한 오리엔테이션에서 작용할 수 있다.HRE can act in orientation on promoter elements.

MLV 프로모터와 결합된 OBHREOBHRE combined with MLV promoter

벡터 시리즈는 트랜지언트 에세이에서 MoMLV 프로모터에 연결된 HRE의 활성도를 분석하기 위해 제조된다. HRE와 MoMLV 프로모터는 Nhe1-Sma1 단편으로서 pLNheHRE로부터 제거되며 pGLHRE와 pGLMUT를 생성하기 위해 pGL3 베이직(Promega)의 MCS로 삽입된다. PGL3 프로모터와 pGL3 콘트롤(Promega)은 각각 음성과 양성 콘트롤로 이용된다.Vector series are prepared to analyze the activity of HRE linked to MoMLV promoters in transient assays. The HRE and MoMLV promoters are removed from pLNheHRE as Nhe1-Sma1 fragments and inserted into the MCS of pGL3 Basic (Promega) to produce pGLHRE and pGLMUT. The PGL3 promoter and pGL3 control (Promega) are used as negative and positive controls, respectively.

벡터 p5'HRE3'MUT, p5'MUT3'HRE, p5'MUT3'MUT와 p5'HRE3'HRE는 pHRE와 pMUT를 Sac1과 소화하고 동일한 효소로 레트로바이러스 게놈과 선형화된 pLNheHRE 컷을 리게이팅함으로서 제조된다.The vectors p5'HRE3'MUT, p5'MUT3'HRE, p5'MUT3'MUT, and p5'HRE3'HRE are prepared by digesting pHRE and pMUT with Sac1 and ligating the retroviral genome and linearized pLNheHRE cut with the same enzyme. .

도 3에 나타낸 데이터는 5'와 3' HRE가 전사 조절에 관여하며 게다가 둘사이에 시너지가 있다는 것을 명확히 증명해 준다. 이러한 데이터는 저산소증 조절 벡터의 최적 배열이 5'와 3' LTRs에서 HRE의 복제가 있는 곳임을 나타낸다. 이것은 본 발명자들로 하여금 조절된 단독 전사 단위 렌티바이러스 벡터를 디자인 하도록 한다.The data shown in FIG. 3 clearly demonstrates that 5 'and 3' HREs are involved in transcriptional regulation and that there is synergy between the two. These data indicate that the optimal arrangement of hypoxia control vectors is where replication of HRE is at 5 'and 3' LTRs. This allows us to design a regulated single transcription unit lentiviral vector.

이러한 데이터가 동일한 시너지가 상상될 수 있는 다른 비 HRE 인핸서 시스템에 외삽될 수 있다는 것에 주목하는 것은 중요하다.It is important to note that this data can be extrapolated to other non-HRE enhancer systems where the same synergy can be imagined.

또다른 예로 다른 프로모터들은 또한 도 4a에 나타낸 발명에서 사용되도록 제조되었다.In another example, other promoters have also been prepared for use in the invention shown in FIG. 4A.

이러한 프로모터들의 상대적 세기는 도 4b에 나타내었다. 이러한 모든 서열들은 최소 SV40 프로모터에 저산소증 유도 발현을 준다. 그러나 명확한 것은 저산소증하에서 유도 비율과 발현 스케일이 다르다는 것이다.The relative intensities of these promoters are shown in Figure 4b. All these sequences give at least SV40 promoter hypoxia induced expression. However, it is clear that under hypoxia, the induction rate and expression scale are different.

이러한 프로모터 배열의 어떤 것이 발명에 이용될 수 있으며 선택은 치료 유전자에 의해 지시된다. 예를 들어 TNF-알파와 같은 높은 독성의 사이토킨(cytokine)은 부적절한 발현이 없도록 보증하여 노목시아에서 기초 레벨이 감지되지 않는 간단한 에놀라제 프로모터의 사용으로 이로움을 받는다. 높은 레벨에서 필요한 인간 사이토크롬 P450과 같은 독성이 덜한 단백질은 발현의 최대 레벨이 매우 높고 기초 레벨이 감지가능한 OBHRE1의 사용으로 이로움을 받는다.Any of these promoter sequences can be used in the invention and the selection is dictated by the therapeutic gene. Highly toxic cytokines, such as, for example, TNF-alpha, benefit from the use of simple enolase promoters that do not detect basal levels in Normoksia by ensuring that there is no inappropriate expression. Less toxic proteins such as human cytochrome P450, which are needed at high levels, benefit from the use of OBHRE1 where the maximum level of expression is very high and the basal level is detectable.

위에서 기술한 프로모터들은 모두 정통 HRE 결합 전사인자인 HIF 1에 대해 DNA 서열 모티프를 포함한다. 이것은 기초 헬릭스-루프-헬릭스(bHLH)/PAS 도메인 단백질 패밀리(이 유전자 패밀리의 발견 멤버로부터 ; Period, ARNT, SIM)의 멤버인 HIF 1a와 HIF 1b를 구성하는 헤테로다이머이다. HIF 1a는 원래 간암 세포에서 에리스로포피에틴(erythropopietin) 유전자의 HRE에 결합한 단백질로 간주되었으나(Wang et al 1995, J Biol Chem 270, 1230) 대부분의 세포 타입에서 저산소증에 의해 조절되는 유전자 패밀리를 확장하는 조절에서 관련되어져 오고 있다. 발현된 cDNA 서열의 데이터베이스 검색은 EPAS-1(내피의 PAS 도메인 단백질) 또는 HRE(HIF-관련 요소)로 불리는 HIF1에 밀접하게 연관된 bHLH/PAS 패밀리를 확인하였다(Ema et al 1997, Proc Natl Acad Sci USA 94, 4273; Flamme et al 1997, Mech Dev 63, 51; Tian et al 1997, Genes Dev 11, 72). HIF1과 달리, EPAS-1은 내피세포에서 우세하게 발현되며 그 발현은 발생동안 중요하게 조절되는 것으로 나타난다. 두 개의 단백질의 DNA 결합 도메인의 유지로부터 예측되듯이, EPAS-1은 HIF-1처럼 동일한 콘센서스 서열(HRE로 정의된)에 결합하는 것으로 나타난다. 그러나 공개된 데이터는 EPAS 발현이 내피 세포에 한정되는 것으로 나타낸다. 이제 본 발명자들은 놀랍게도 대식세포에서는 노목시아에서조차 HIF-1을 감지하는 것이 불가능하며(도 5) OBHRE 프로모터(PGK)는 저산소증 조건하에 놓여졌을 때 이 세포에서 활성화된다는 것을 보게 된다(도 6). 본 발명자들은 두 가지 조건하에서 HIF-1과 EPAS에 특이한 항체를 이용하여 대식세포를 분석하였다. 본 발명자들은 대식세포에서 HIF-1을 감지할 수 없었지만 EPAS를 감지할 수 있었다. EPAS가 내피 세포외부에서 발견되기는 이것이 처음이다. 따라서 대식세포에서 OB HRE 1의 유도는 주로 또는 전적으로 EPAS-1에 의해 매개되며 EPAS 반응 인핸서를 설명해준다.The promoters described above all contain DNA sequence motifs for HIF 1, an authentic HRE binding transcription factor. It is a heterodimer that constitutes HIF 1a and HIF 1b, members of the basal helix-loop-helix (bHLH) / PAS domain protein family (from Period, ARNT, SIM) from the discovery members of this gene family. HIF 1a was originally thought to be a protein that binds to the HRE of the erythropopietin gene in liver cancer cells (Wang et al 1995, J Biol Chem 270, 1230), but it expands the gene family regulated by hypoxia in most cell types. It has been involved in regulation. Database searches of expressed cDNA sequences identified a bHLH / PAS family closely related to HIF1 called EPAS-1 (endothelial PAS domain protein) or HRE (HIF-related elements) (Ema et al 1997, Proc Natl Acad Sci USA 94, 4273; Flamme et al 1997, Mech Dev 63, 51; Tian et al 1997, Genes Dev 11, 72). Unlike HIF1, EPAS-1 is predominantly expressed in endothelial cells and its expression appears to be critically regulated during development. As predicted from the maintenance of the DNA binding domains of the two proteins, EPAS-1 appears to bind the same consensus sequence (defined as HRE) like HIF-1. However, published data indicate that EPAS expression is limited to endothelial cells. The inventors now surprisingly find that it is impossible to detect HIF-1 in macrophages even in Normoksia (FIG. 5) and that the OBHRE promoter (PGK) is activated in these cells when placed under hypoxia conditions (FIG. 6). We analyzed macrophages using antibodies specific for HIF-1 and EPAS under two conditions. We could not detect HIF-1 in macrophages but could detect EPAS. This is the first time EPAS has been found outside of endothelial cells. Thus the induction of OB HRE 1 in macrophages is primarily or wholly mediated by EPAS-1 and accounts for the EPAS response enhancer.

허혈 조건하에서 전사 반응을 매개하는 알려지거나 아직 발견되지 않은 많은 요소들이 있을 거라는 것이 이러한 관찰로부터 나온다. 포함된 요소들에 관계없이 그러한 조건에 반응하는 어떤 DNA 조각은 본 발명에 유용하다.It is from these observations that there will be many known or not yet discovered factors that mediate the transcriptional response under ischemic conditions. Any DNA fragment that responds to such conditions, regardless of the elements involved, is useful in the present invention.

낮은 산성도 또는 낮은 글루코스 레벨과 같은 허혈의 결과인 다른 조건들은 또한 특별하게 유전자를 활성화하는데 이용될 수 있다. 예를 들어 인간 grp78 유전자로부터의 프로모터는 인간 게노믹 DNA로부터 PCR 증폭에 의해 분리될 수 있으며 완전한 프로모터-인핸서 서열과 grp78 유전자의 5'UTR을 포함한다. 이것은 Chuck et al 1992, Nucleic Acids Res 20, 6481에 기술되어 있다. 이 논문에 기술된 579bp의 클론된 단편은 염기 6-585에 대응한다. 이 증폭 반응에서 사용된 프라이머는 5'엔드에 Asel 사이트를 3'엔드에 Xhol 사이트를 가진다. grp78 프로모터 단편은 이 프로모터로부터 베타-gal/GFP 퓨전 단백질의 발현을 허가하는 클론테크(Clontech) pEGFPN1 벡터에 존재하는 이 사이트로 클론된다.Other conditions that result from ischemia, such as low acidity or low glucose levels, can also be used to specifically activate genes. For example, a promoter from the human grp78 gene can be isolated by PCR amplification from human genomic DNA and includes the complete promoter-enhancer sequence and the 5'UTR of the grp78 gene. This is described in Chuck et al 1992, Nucleic Acids Res 20, 6481. The 579 bp cloned fragment described in this paper corresponds to bases 6-585. The primers used in this amplification reaction had Asel sites at the 5 'end and Xhol sites at the 3' end. The grp78 promoter fragment is cloned to this site present in the Clontech pEGFPN1 vector which permits expression of the beta-gal / GFP fusion protein from this promoter.

(실시예 2) 조직 한정된 허혈 반응 프로모터의 제조Example 2 Preparation of Tissue-Defined Ischemic Response Promoter

대체 유전자 발현 구성은 발현을 그래뉼로사이트-모노사이트 리니지(granulocyte-monocyte lineage)로 분화된 세포에 한정한다. 특별하거나 상향조절된 프로모터의 사용으로, 모노사이트/대식세포 리니지는 치료 유전자 발현을 이 세포 타입에 한정할 것이다. 이러한 목적을 위한 적당한 프로모터는 PU1과 같은 골수성 특이 전사 요소 또는 CEBP-β(NF IL 6)와 같은 대식세포로 분화하는 동안 상향 조절된 전사 요소를 결합하는 콘센서스 서열을 지닌 것들을 포함한다(See Clarke and Gordon 1998, J Leukoc Biol 63, 153).Alternative gene expression constructs limit expression to cells differentiated into granulocyte-monocyte lineage. With the use of special or upregulated promoters, monosite / macrophage lineage will limit therapeutic gene expression to this cell type. Suitable promoters for this purpose include those with consensus sequences that bind upregulated transcription elements during differentiation into myeloid specific transcription elements such as PU1 or macrophages such as CEBP-β (NF IL 6) (See Clarke). and Gordon 1998, J Leukoc Biol 63, 153).

이러한 프로모터 요소들은 표준 절차에 의해서 분리되거나 합성될 수 있다. 예로써 세포 유전자로부터 얻어진 두 개의 대식세포 특이 프로모터의 분리와 바이러스 유전자가 기술되어진다. HRE 요소는 이러한 프로모터들의 어떤 것과 결합될 수 있다. 이것은 XiaMac로 불리는 합성 프로모터를 얻기 위한 HIV 획득 프로모터와 함께 예로 나타내어 진다.Such promoter elements can be isolated or synthesized by standard procedures. By way of example, isolation of two macrophage specific promoters derived from cellular genes and viral genes are described. The HRE element can be combined with any of these promoters. This is illustrated by example with an HIV acquisition promoter to obtain a synthetic promoter called XiaMac.

세포 프로모터Cell promoter

올리고뉴클레오타이드는 루시퍼라제 리포터 에세이에서 pGL3 기초 벡터(Promega)로 클론하고 분석하기 위해 HindIII/Nco1 사이트와 접한 M CSF 수용체 프로모터(Zhang et al 1994, Mol Cell Biol 14, 8085)에 존재하는 조직 특이 조절 요소에 기초하여 두 부분으로 합성된다. 전사 요소 결합 사이트는 아래에 나타난 것이다.Oligonucleotides are tissue specific regulatory elements present in the M CSF receptor promoter (Zhang et al 1994, Mol Cell Biol 14, 8085) in contact with the HindIII / Nco1 site for cloning and analysis with the pGL3 base vector (Promega) in the luciferase reporter assay. Based on the two parts are synthesized. The transcription element binding site is shown below.

AGCTTCCTGCCCCAGACTGCGACCCCTCCCTCTTGGGTTCAAGGCTTTGTTTTCTTAGCTTCCTGCCCCAGACTGCGACCCCTCCCTCTTGGGTTCAAGGCTTTGTTTTCTT

SP1SP1

CTTAAAGACCCAAGATTTCCAAACTCTGTGGTTGCCTTGCCTAGCTAAAAGGGGAACTTAAAGACCCAAGATTTCCAAACTCTGTGGTTGCCTTGCCTAGCTAAAAGGGGAA

CEBP? PEBP2/CBF PU.1CEBP? PEBP2 / CBF PU.1

GAAGAGGATCAGCCCAAGGAGGACGAAGAGGATCAGCCCAAGGAGGAC

HIV 프로모터HIV promoter

HIV의 전사 조절 서열은 LTR에 존재하는데, 일반적으로 ATATAA 박스의 두 개의 NFkB 사이트와 세 개의 SP1 사이트 업스트림으로 이루어진다(Koong et al 1994, Cancer Res 54, 1425).The transcriptional regulatory sequence of HIV is present in the LTR, which generally consists of two NFkB sites and three SP1 sites upstream of the ATATAA box (Koong et al 1994, Cancer Res 54, 1425).

엔트레즈 데이터베이스 뉴클레오타이드 검색은 HIV LTR 서열에 대해 행해지며 이것은 위에서 개략화한 모티프의 인테그리티(integrity)를 위해 분석된다. 기탁 U63538(Zacharova et al 1997, AIDS Res Hum Retroviruses 13, 719)은 두 개의 NFkB 사이트와 세 개의 SP1 사이트의 잘 보존된 모티프를 보이는 분리를 기술한다. 그러나 이러한 특별한 분리도 NF-IL6(C/EBPβ)의 결합을 위한 콘센서스 서열을 가진다는 것을 관찰하였다. 위에서 토론한 것처럼 전사 요소는 대식세포에서 활성인 것으로 알려져 있다.Entrez database nucleotide searches are performed on HIV LTR sequences, which are analyzed for the integrity of the motifs outlined above. Deposit U63538 (Zacharova et al 1997, AIDS Res Hum Retroviruses 13, 719) describes an isolation showing a well conserved motif of two NFkB sites and three SP1 sites. However, it was observed that this particular separation also has a consensus sequence for binding of NF-IL6 (C / EBPβ). As discussed above, the transcription factor is known to be active in macrophages.

올리고뉴클레오타이드는 서열 기탁번호 U63538 포지션 279-447을 발생시키기 위해 두 부분으로 합성된다. 이것은 클로닝을 용이하게 하기 위해 Nhe1/Sma1 엔드와 함께 합성된다. 어닐드되고 리게이트된 올리고뉴클레오타이드는 OB37로 클론된다.Oligonucleotides are synthesized in two parts to generate sequence accession number U63538 position 279-447. It is synthesized with the Nhe1 / Sma1 end to facilitate cloning. The annealed and regated oligonucleotide is cloned into OB37.

최종 제조는 도 7에 나타내었다.The final preparation is shown in FIG.

따라서 본 발명자들은 '클래시컬' HRE 매개 반응을 조직 특이성(대식세포)과 결합시키는 신규한 합성 프로모터(XiaMac)를 제조하였다. 도 8에 나타낸 것처럼 XiaMac 프로모터를 가슴 암세포와 같은 비-대식세포에서 테스트하면 전혀 활성이 없다. 그러나 세포가 저산소증에 놓이면 활성이 관찰된다. 프로모터가 대식세포주에서 활성인 것과 대조적으로 활성은 저산소증에 의해 증가되었다. 저산소증에 반응하는 XiaMAc 프로모터는 HRE가 불활성화되면 없어진다(도 9).We therefore made a novel synthetic promoter (XiaMac) that combines 'classical' HRE mediated responses with tissue specificity (macrophages). As shown in FIG. 8, the XiaMac promoter was not active at all when tested in non-macrophages such as breast cancer cells. However, when cells are in hypoxia, activity is observed. In contrast to the promoter being active in macrophage lines, the activity was increased by hypoxia. The XiaMAc promoter in response to hypoxia disappears when HRE is inactivated (FIG. 9).

(실시예 3) 억압에 의해 한정된 대식세포 특이 프로모터의 제조Example 3 Preparation of Macrophage Specific Promoter Limited by Suppression

대체 프로모터 구성은 서열이 한정된 조건하에서 대식세포에 발현을 억제하기 위해 첨가되는 곳이다.Alternative promoter constructs are where sequences are added to inhibit expression in macrophages under defined conditions.

이 접근의 한 예는 IRF 시스템이 될 것이다(Taniguchi et al 1995, J Cancer Res Clin Oncol 121, 516; Kuhl et al 1987, Cell 50, 1057). 이런 상황에서 인터페론 반응 요소(IRE)는 전사 요소 IRF 1과 IRF 2를 결합할 수 있다. IRF 2는 대식세포에서 이것에 본질적으로 결합되며 전사를 활성화시키는 능력이 부족하다. 인터페론은 IRF 2와 결합하기 위해 경쟁할 수 있는 IRF 1 발현을 활성화시킨다. 전사를 활성화시키기 위한 IRF 1의 능력은 IRF 2 억제를 역상시킨다. IRF 1은 또한 IRF 2 유전자 발현을 유도하여 '자동 셧 오프(auto shut off)'에 의해 전사 활성을 제한한다. IRE의 테트라머 포함은 IRF 1 활성이 없을 때 SV40 프로모터 기능을 막을 수 있다. 이러한 HRE 5'의 ATATAA(예로 SV40 프로모터에서 요소같은 TATA 박스)로의 테트라메릭 서열 다운스트림의 포함은 인터페론의 활성이 없을 때 억제를 주게 된다.An example of this approach would be the IRF system (Taniguchi et al 1995, J Cancer Res Clin Oncol 121, 516; Kuhl et al 1987, Cell 50, 1057). In this situation, the interferon response element (IRE) can combine the transcription elements IRF 1 and IRF 2. IRF 2 binds essentially to it in macrophages and lacks the ability to activate transcription. Interferon activates IRF 1 expression, which can compete to bind IRF 2. The ability of IRF 1 to activate transcription reverses IRF 2 inhibition. IRF 1 also induces IRF 2 gene expression to limit transcriptional activity by 'auto shut off'. Tetramer incorporation of IRE can block SV40 promoter function in the absence of IRF 1 activity. Inclusion of tetrameric sequences downstream into this HRE 5 'ATATAA (e.g., a TATA box such as urea in the SV40 promoter) results in inhibition in the absence of interferon activity.

인터페론 감마는 튜머에 대한 반응을 포함한 염증 반응에 자연적으로 존재한다. 또한 인터페론 감마는 단백질 또는 유전자처럼 외인성으로 제공될 수으며 유전자 테라피로 전달된다. 발명의 특별한 면에서, 오토크라인(autocrine) 조절 회로는 인터페론 감마를 제공할 수 있다. 이 경우에 OBHRE와 같은 간단한 HRE 프로모터는 인터페론 감마 코딩 서열에 연결된다. 두 번째 유전자, 예를 들어 프로-드러그(pro-drug) 활성 효소 또는 리스트중의 어떤 것은 IRF-1 반응 서열을 포함하는 XiaMac 프로모터에 연결된다. 프로모터는 대식세포를 포함하는 모든 세포에서 불활성이다. 병적인 조건에서 저산소증에 노출되면 인터페론 감마는 발현된다. 치료 유전자의 발현은 대식세포 특이 요인과 저산소증 반응 요인에 의해 활성화된다. 이 두가지 상 방법은 어떤 억제 단백질에 적용될 수 있다. 이 방법의 개략도를 도 10에 나타내었다.Interferon gamma is naturally present in inflammatory responses, including responses to tumers. Interferon gamma can also be provided exogenously, such as proteins or genes, and is delivered to gene therapy. In a particular aspect of the invention, an autocrine control circuit can provide interferon gamma. In this case a simple HRE promoter such as OBHRE is linked to the interferon gamma coding sequence. The second gene, for example a pro-drug active enzyme or any of the lists, is linked to a XiaMac promoter containing an IRF-1 reaction sequence. The promoter is inactive in all cells, including macrophages. Interferon gamma is expressed when exposed to hypoxia in pathological conditions. Expression of therapeutic genes is activated by macrophage specific factors and hypoxic response factors. These two phase methods can be applied to any inhibitory protein. A schematic of this method is shown in FIG.

IRE는 XiaMAC 프로모터로 다음과 같이 클론된다 :The IRE is cloned as follows with the XiaMAC promoter:

올리고뉴클레오타이드는 IRE 사이트의 테트라머로 이루어져 디자인되어 BanII 스티키 엔드와 함께 다음과 같다 :Oligonucleotides are designed consisting of tetramers of IRE sites, with the BanII sticky end as follows:

C(AAGTGA)4GAGCCC (AAGTGA) 4 GAGCC

XiaMac 프로모터내에서, SPI 사이트에 3'이고 TATAA의 15 bp 업스트림인 BanII 사이트가 있다. 이 사이트에서 IRE 요소들의 삽입은 인터페론과 저산소증 존재하에서 활성이 될 수 있는 억제된 프로모터(XiaMac-IRE)를 만들어낸다. 이를 도 11에 나타내었다.Within the XiaMac promoter, there is a BanII site 3 'at the SPI site and 15 bp upstream of TATAA. The insertion of IRE elements at this site creates a suppressed promoter (XiaMac-IRE) that can be active in the presence of interferon and hypoxia. This is shown in FIG. 11.

(실시예 4) 내피 특이 프로모터의 제조Example 4 Preparation of Endothelial Specific Promoter

발명은 HSC로부터 대식세포 리니지의 발생에 제한되지 않는다. 예를 들어 내피 특이 프로모터의 포함은 치료 유전자의 혈관 내피로의 발현을 제한한다. 특별히 프로모터의 바른 선택은 튜머에 특이한 네오-혈관구조(neo-vasculature)에 발현을 제한할 수 있다. 예를 들어 Jaggar et al(1997, Hum Gene Ther 8 2239)은 특별히 내피세포에서 레트로바이러스 벡터로부터의 치료 유전자를 발현하기 위해 e-셀렉틴과 KDR 프로모터의 이용을 기술하였다. 이제 본 발명자들은 이러한 프로모터들이 레트로바이러스/렌티바이러스 벡터로 배열되며 또한 저산소증에 의해 부가적으로 조절된다는 것을 보게 된다. 배열들은 도 12에 나타난다. 이러한 ILRE 조절 내피 특이 프로모터들은 특별히 튜머 맥관구조로 항-맥관형성 요인을 전달하기 위해 유용하다. 렌티바이러스 벡터의 제조는 실시예 6에서 더 자세히 살펴본다.The invention is not limited to the generation of macrophage lineage from HSCs. For example, the inclusion of endothelial specific promoters limits the expression of therapeutic genes into the vascular endothelium. In particular, the correct choice of promoter can limit the expression of neo-vasculature specific to the tumer. For example, Jaggar et al (1997, Hum Gene Ther 8 2239) described the use of e-selectin and KDR promoters specifically to express therapeutic genes from retroviral vectors in endothelial cells. We now see that these promoters are arranged in retrovirus / lentiviral vectors and additionally regulated by hypoxia. The arrangements are shown in FIG. These ILRE-regulated endothelial specific promoters are particularly useful for delivering anti-angiogenic factors into the tumer vasculature. The preparation of lentiviral vectors is discussed in more detail in Example 6.

HSC로부터 얻은 특별한 리니지에 발현을 억제하는 어떤 프로모터는 허혈-반응 요소와 결합하여 사용될 수 있다.Any promoter that inhibits expression in a particular lineage obtained from HSC can be used in conjunction with ischemia-responsive elements.

(실시예 5) ILRE 조절 레트로바이러스 벡터의 제조Example 5 Preparation of ILRE Regulating Retroviral Vectors

RRV들은 FLYRD18과 같은 패키징 세포주 시스템을 이용하여 제조된다(Cosset et al 1995, J Virol 69, 7430). 패키지된 벡터 게놈을 포함하는 플라스미드 벡터는 기술된 대로(Cosset et al 1995, J Virol 69, 7430) 생산자 세포주를 얻기 위해 패키징 세포주로 감염된다. 벡터 게놈을 포함하는 적절한 플라스미드는 pHIT111이다(Soneoka et al 1995, Nucl Acids Res 23, 628). 요구되는 NOI는 표준 분자 생물학 기술을 이용하여 pHIT111에서 LacZ 유전자를 대신하여 삽입된다. HREs 또는 grp78 유전자로부터의 프로모터-인핸서와 같은 조절 요소는 NOI의 조절된 발현을 확실히 하기 위한 레트로바이러스 인핸서를 대신하여 동일하게 pHIT111에서 레트로바이러스 LTR로 도입된다. 플라스미드는 FLYRD18 세포(예로 pSV2neo)에 적절한 선택가능한 마커 NOI로 감염되며 감염된 세포는 1 mg/ml G418(Sigma)로 선택된다.RRVs are prepared using a packaging cell line system such as FLYRD18 (Cosset et al 1995, J Virol 69, 7430). Plasmid vectors containing the packaged vector genome are infected with the packaging cell line to obtain producer cell lines as described (Cosset et al 1995, J Virol 69, 7430). A suitable plasmid comprising the vector genome is pHIT 111 (Soneoka et al 1995, Nucl Acids Res 23, 628). The required NOI is inserted in place of the LacZ gene at pHIT111 using standard molecular biology techniques. Regulatory elements, such as promoter-enhancers from HREs or grp78 genes, are introduced into retroviral LTRs at pHIT111 in place of retroviral enhancers to ensure regulated expression of NOI. The plasmid is infected with FLYRD18 cells (eg pSV2neo) with an appropriate selectable marker NOI and the infected cells are selected to 1 mg / ml G418 (Sigma).

적절한 HRE-함유 인핸서(도 13)는 PGK 유전자로부터 세 개의 HRE 사본으로 이루어진다(Firth et al 1994, Proc Natl Acad Sci USA 91, 6496). 도 13은 또한 저산소증에 의해 조절되지 않는 조절로 사용되는 돌연변이 HRE-함유 서열의 서열을 나타낸다. 도 13에 나타난 합성 올리고뉴클레오타이드는 pHIT111의 3'LTR에서 타겟 세포의 유전자 발현이 저산소증 조절하에 있는 레트로바이러스 벡터를 발생하기 위해 Nhe1과 Xba1 사이트간에 삽입된다. 동일한 방법으로 제조된 대체 레트로바이러스 벡터는 도 14에 나타난 pKAHRE이다.Suitable HRE-containing enhancers (FIG. 13) consist of three HRE copies from the PGK gene (Firth et al 1994, Proc Natl Acad Sci USA 91, 6496). FIG. 13 also shows the sequence of mutant HRE-containing sequences used for regulation that is not regulated by hypoxia. The synthetic oligonucleotides shown in FIG. 13 are inserted between the Nhe1 and Xba1 sites to generate retroviral vectors whose gene expression of target cells is under hypoxia control at 3'LTR of pHIT111. The replacement retroviral vector prepared by the same method is pKAHRE shown in FIG. 14.

위에서 설명한 원리에 따라 제조된 또다른 배열은 Xia-Gen-P450-G에 나타난다(도 15a). 이 벡터는 항암 화합물 사이클로포스파미드를 활성화하는 인간 사이토크롬 P450에 대한 치료 유전자를 포함한다. CYP2B6 유전자는 mRNA로부터 얻어진 인간 헤파토사이트(hepatocyte)의 PCR 증폭에 의해 얻어진다. 적당한 유전자 서열은 기존 서열과 비교하여 확인된다(Yamano et al 1989 GenBank Accession No M29874). 위에서 재인용된 다른 치료 유전자도 사용될 수 있다. RVV 또한 녹색 형광 단백질인 리포터 유전자와 네오마이신(neomycin) 저항 유전자인 선택가능한 유전자를 포함한다. 이 벡터의 저산소증 매개 유도는 인간 튜머 세포에서 예로써 나타난다(도 15b).Another arrangement made according to the principles described above is shown in Xia-Gen-P450-G (FIG. 15A). This vector contains therapeutic genes for human cytochrome P450 that activate the anticancer compound cyclophosphamide. The CYP2B6 gene is obtained by PCR amplification of human hepatocytes obtained from mRNA. Suitable gene sequences are identified by comparison with existing sequences (Yamano et al 1989 GenBank Accession No M29874). Other therapeutic genes re-cited above may also be used. RVV also includes a reporter gene that is a green fluorescent protein and a selectable gene that is a neomycin resistance gene. Hypoxia-mediated induction of this vector is shown by way of example in human tumer cells (FIG. 15B).

(실시예 6) 저산소증 조절 렌티바이러스 벡터의 제조Example 6 Preparation of Hypoxia Control Lentivirus Vector

스템 세포 분리와 복제에서 기술의 현재 상태는 세포를 나누는 준비를 기술한다. 모든 리니지(토티-포텐트)로 발전하기 위한 포텐셜을 지닌 스템 세포는 나누어지지 않는다고 일반적으로 받아들여 진다. 따라서 레트로바이러스 벡터는 플루로포텐트 CD34+ve 세포의 개체로부터 이러한 세포를 잃을 것이다. 렌티바이러스 벡터는 유전자를 나누어지지 않고 느리게 나누어지는 세포로 이동시킬 수 있으므로 종래의 MLV 기초 레트로바이러스 벡터에 중요한 이점을 제공한다.The current state of the art in stem cell isolation and replication describes the preparation of cell division. It is generally accepted that stem cells that have the potential to develop into all lineages (torti-potents) are not divided. Thus, retroviral vectors will lose these cells from individuals of fluopotent CD34 + ve cells. Lentiviral vectors provide a significant advantage over conventional MLV based retroviral vectors because they can transfer genes to slow, dividing cells.

저산소증 반응 프로모터는 렌티바이러스 벡터, pEGASUS(도 16a)와 관련 벡터 pONY2.1(도 16b)로 배열되었다. 양쪽 다 전염성 프로바이러스 EIAV 클론 pSPEIAV19로부터 얻어진다(Payne et al 1998, J Virol 72, 483). 제조 개요는 도 16 시리즈에 나타내었다. pONY2.1에서 CMV 프로모터는 Xba1/Asc 1 단편으로 절단되며 Mlu1/Xba 1 사이트를 포함하는 올리고뉴클레오타이드로 대치된다. 따라서 이것은 pONY HRE luc/lac(도 16c)를 만드는 OB37(도 2)로부터 분리된 MIu/Xba 단편의 삽입을 허용한다. 루시퍼라제 코딩 서열은 Nco 1 단편으로 제거되었으며 백본은 생겨난 pONY HRE lac를 리게이트하였다. 동일하게, lacZ는 Xba 1/Sa11로 제거되었으며 백본은 pONY HRE luc를 만들기 위해 리게이트하였다. 발전된 EIAV 벡터 플라스미드 pEGASUS에서 CMV 프로모터 lacZ 카세트는 EcoR1로 절제되며 SacII와 Bsu36 사이트를 포함하는 합성 올리고뉴클레오타이드로 대체된다. 이는 각각 Sac1/Bsu36과 Sac1/EcoR1 단편처럼 pONY 2.1로부터 HRE luc/HRE lac 카세트의 클로닝을 허용한다. 최종 벡터는 pEG-HRE-lacZ(도 16d), pEG-HRE-luc로 표시된다. 동일한 접근으로 pEGHRE 벡터는 lacZ 또는 Luc 유전자를 대신하여 치료 유전자를 발현하기 위해 제조된다.The hypoxic response promoter was arranged with the lentiviral vector, pEGASUS (FIG. 16A) and the associated vector pONY2.1 (FIG. 16B). Both are obtained from infectious provirus EIAV clone pSPEIAV19 (Payne et al 1998, J Virol 72, 483). The production summary is shown in FIG. 16 series. In pONY2.1 the CMV promoter is cleaved into Xba1 / Asc 1 fragments and replaced with oligonucleotides comprising the Mlu1 / Xba 1 site. Thus this allows the insertion of MIu / Xba fragments isolated from OB37 (FIG. 2) to make pONY HRE luc / lac (FIG. 16C). The luciferase coding sequence was removed with the Nco 1 fragment and the backbone regated the resulting pONY HRE lac. Equally, lacZ was removed with Xba 1 / Sa11 and the backbone regated to make pONY HRE luc. In the advanced EIAV vector plasmid pEGASUS, the CMV promoter lacZ cassette is excised with EcoR1 and replaced with synthetic oligonucleotides containing SacII and Bsu36 sites. This allows cloning of the HRE luc / HRE lac cassette from pONY 2.1 like the Sac1 / Bsu36 and Sac1 / EcoR1 fragments, respectively. The final vector is denoted pEG-HRE-lacZ (FIG. 16D), pEG-HRE-luc. With the same approach pEGHRE vectors are prepared to express therapeutic genes in place of the lacZ or Luc genes.

위에 기술된 치료 유전자의 어떤 것이나 적당하다. pEGHRE-TSP1 예를 나타내었다. 이것은 항-안지오제닉 요인 트롬보스폰딘-1(thrombospondin-1)을 발현한다. 이를 도 17에 두가지 구성으로 나타내었다. A)는 EIAV LTR이 크게 불활성인 세포에서 이용되는 LTR이다. B)는 U3 서열이 제거되는 전형적인 SIN(self-inactivating) 벡터이다.Any of the therapeutic genes described above is suitable. The pEGHRE-TSP1 example is shown. It expresses the anti-angiogenic factor thrombospondin-1. This is illustrated in two configurations in FIG. A) is LTR used in cells in which EIAV LTR is highly inactive. B) is a typical SIN (self-inactivating) vector from which the U3 sequence is removed.

pEGHRE 게놈과 함께 바이러스 입자는 일시적인 세 개의 플라스미드 시스템에서 만들어진다(Soneoka et al 1995, Nucl Acids Res 23, 628). 바이러스는 평행 플후기에서 D17 세포에 적정되며 플후기는 노목시아(21% 산소) 또는 저산소증(0.1% 산소)에서 밤새 배양된다. 세포들은 X gal 히스토케미스트리에 의해 착색되며 엔드 포인트 적정량은 계산된다(도 18). 적정량은 b-갈락토시다제 유전자 발현의 척도이며 노목시아와 저산소증 조건하에서 세포 집단간의 유전자 발현의 변화를 반영한다.Virus particles along with the pEGHRE genome are produced in three transient plasmid systems (Soneoka et al 1995, Nucl Acids Res 23, 628). Virus is titrated to D17 cells in parallel flares and flare cultures overnight in nomoxia (21% oxygen) or hypoxia (0.1% oxygen). Cells are stained by X gal histochemistry and endpoint titration is calculated (FIG. 18). The appropriate amount is a measure of b-galactosidase gene expression and reflects changes in gene expression between cell populations under nomoxia and hypoxia conditions.

실험에서 모 'pEGASUS' 벡터(CMV lacZ 전사 단위와 함께)로부터 얻어진 적정량은 저산소증하에서 중요하게 변하지 않지만 반면에 조절된 벡터, pEG-HRE-lacZ, 적정량은 적어도 100배까지 유도된다. 이 데이터는 렌티바이러스 벡터에 관련해서 높게 효율적인 조절이 얻어지는 것이 가능하다는 것을 처음으로 나타낸다.The titration obtained from the parent 'pEGASUS' vector (with CMV lacZ transcription unit) in the experiment does not change significantly under hypoxia, whereas the regulated vector, pEG-HRE-lacZ, titration is induced at least 100-fold. This data shows for the first time that it is possible to obtain highly efficient regulation with respect to lentiviral vectors.

저산소 조절은 또한 루시퍼라제 리포터 유전자에도 과해진다. 이 데이터는 집단내에서 세포의 프로모터 활성도의 변화를 반영한다. 벡터 입자는 위에서 개요한 대로 생산되며 D17 세포를 변환하는데 사용된다. 변환된 세포 집단은 뿌려져 밤새 노목시아와 저산소증에서 배양된다. 세포들은 루시퍼라제 에세이와 루미노메트리 과정을 거친다. pEG-HRE-luc로 변환된 세포의 루시퍼라제 활성도는 저산소증 조건하에서 12배 증가한다(도 19).Hypoxia regulation is also excessive in the luciferase reporter gene. This data reflects changes in the promoter activity of the cells in the population. Vector particles are produced as outlined above and used to transform D17 cells. The transformed cell populations are sown and cultured overnight in Normoxia and hypoxia. Cells undergo a luciferase assay and luminomemetry. Luciferase activity of cells converted to pEG-HRE-luc is increased 12-fold under hypoxia conditions (FIG. 19).

본 발명의 대체 EIAV 벡터는 치료 유전자와 마커 유전자가 단독 전사 단위로부터 발현되는 곳에 있다. 단독 전사 단위 벡터는 일반적으로 벡터 생산에서의 이점 때문에 SIN 벡터와 내부 전사 단위를 포함하는 벡터를 선호한다. 이러한 이점은 SIN 벡터가 변환보다는 감염에 의해 생산자 세포로 도입되어야 한다는 것이며 이는 종종 얻어질 수 있는 높은 효율의 생산자 클론의 수를 감소시킨다. 또한 내부 전사 단위를 포함하는 벡터가 일반적으로 단독 전사 단위 벡터보다 낮은 수율을 준다는 것이 관찰된다. 게다가 본 발명자들이 위에서 기술한 대로 단독 전사 단위 벡터에서 달성되는 HRE의 복제는 조절을 최적화한다. 저산소증 벡터에 의해 조절되는 단독 전사 단위 렌티바이러스 벡터는 아래에 기술된다 :Alternative EIAV vectors of the invention are where the therapeutic and marker genes are expressed from a single transcription unit. Single transcription unit vectors generally prefer vectors containing SIN vectors and internal transcription units because of the advantages in vector production. This advantage is that SIN vectors must be introduced into producer cells by infection rather than transformation, which reduces the number of high efficiency producer clones that can often be obtained. It is also observed that vectors comprising internal transcription units generally give lower yields than single transcription unit vectors. Moreover, the replication of HRE achieved in the single transcription unit vector as we described above optimizes regulation. Single transcription unit lentiviral vectors regulated by hypoxia vectors are described below:

이런 경우에 lacZ는 Xho 1-Sph1 단편으로 분리되며 pSPLacZ를 만들기 위해 pSP72로 클론된다. IRES는 pIRES-1hyg(Clontech)로부터 측면 제한 사이트를 통합하기 위해 결과적인 클로닝이 가능하도록 PCR에 의해 발생된다.In this case lacZ is separated into Xho 1-Sph1 fragments and cloned into pSP72 to make pSPLacZ. IRES is generated by PCR to allow the resulting cloning to incorporate lateral restriction sites from pIRES-1hyg (Clontech).

ST1(lead)ST1 (lead)

ATCGCTCGAGCTGCAGGGCCGCACTAGAGGAATTCGCATCGCTCGAGCTGCAGGGCCGCACTAGAGGAATTCGC

ST2(complement)ST2 (complement)

GGTTGTGGCCCATGGTATCATCGTGTTTTTCAAAGGGGTTGTGGCCCATGGTATCATCGTGTTTTTCAAAGG

이는 Xho1 IRES Nco1 카세트를 결과로 한다. 이 카세트는 lacZ의 pSPlacZ 업스트림으로 클론되는데 Nco1 사이트는 lacZ, pSPIRESlacZ의 ATG 개시제와 일치한다. IRES lacZ 카세트는 Pst1/Bst1107 단편으로 분리되며 pE1PEGASUS+ (sse8387/Bst1107 단편으로 절제되는)의 CMV lacZ 카세트를 대신하기 위해 사용되었다. 이 플라스미드는 pEG4+IRES Z로 표시된다.This results in the Xho1 IRES Nco1 cassette. This cassette is cloned upstream of pSPlacZ of lacZ with the Nco1 site consistent with the ATG initiator of lacZ, pSPIRESlacZ. The IRES lacZ cassette was separated into Pst1 / Bst1107 fragments and was used to replace the CMV lacZ cassette of pE1PEGASUS + (resected into sse8387 / Bst1107 fragments). This plasmid is represented by pEG4 + IRES Z.

중복 PCR 접근은 3'LTR에서 HRE와 함께 EIAV U3 인핸서 영역의 부분을 대신하는데 사용된다. 위에서 기술한 것과 같은 레트로바이러스 또는 렌티바이러스 또는 그리고 다른 혼성 프로모터로부터 U3 영역이 크게 얻어지는 동일한 벡터는 제조될 수 있다. 유일한 제한은 모 벡터의 터미널 뉴클레오타이드가 렌티바이러스 인테그라제와 적합성을 확인하기 위해 보류되고 두 개의 R 영역이 효율적인 역전사를 허용하는데 일치한다는 것이다. 혼성 LTR에 대한 전형적인 구성은 PCT/GB96/01230과 PCT/GB97/02858에 자세히 기술되어 있다. 이 벡터의 최종 구성은 도 20에 나타내었다.Duplicate PCR approaches are used to replace portions of the EIAV U3 enhancer region with HRE at 3'LTR. The same vector can be produced which yields large U3 regions from retroviruses or lentiviruses as described above or from other hybrid promoters. The only limitation is that the terminal nucleotides of the parent vector are reserved to confirm compatibility with the lentiviral integrase and the two R regions are consistent to allow efficient reverse transcription. Typical configurations for hybrid LTRs are described in detail in PCT / GB96 / 01230 and PCT / GB97 / 02858. The final configuration of this vector is shown in FIG.

pEGHRE 게놈과 함께 바이러스 입자는 Soneoka et al 1995, Nucl Acids Res 23, 628에 기술된 대로 일시적인 세 개의 플라스미드 시스템에서 만들어진다. 대안으로 벡터는 안정한 생산자 세포를 만들기 위해 패키징 세포주로 도입될 수 있다. VSV-G 엔벨로프를 발현하는 적절한 패키징 주는 기술되어졌다[Yee et al. 1994 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 9564-9568 ; Ory et al. 1996 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93:11400-11406 ; Yang et al. 1995 Human Gene Therapy 6:1203-1213 ; Chen et al. 1996 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93:10057-10062 ; Lefkowitz et al., 1990, Virology 178:373-383 ; Arai et al. 1998 J. Virol. 72:1115-1121].Virus particles along with the pEGHRE genome are produced in three transient plasmid systems as described in Soneoka et al 1995, Nucl Acids Res 23,628. Alternatively, the vector can be introduced into a packaging cell line to produce stable producer cells. Appropriate packaging strains expressing the VSV-G envelope have been described [Yee et al. 1994 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 9564-9568; Ory et al. 1996 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 11400-11406; Yang et al. 1995 Human Gene Therapy 6: 1203-1213; Chen et al. 1996 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 10057-10062; Lefkowitz et al., 1990, Virology 178: 373-383; Arai et al. 1998 J. Virol. 72: 1115-1121.

바이러스는 평행 플후기에서 D17 세포에 적정되며 플후기는 노목시아(21% 산소) 또는 저산소증(0.1% 산소)에서 밤새 배양된다. 세포들은 X gal 히스토케미스트리에 의해 착색되며 엔드 포인트 적정량은 계산된다(도 18). 적정량은 B-갈락토시다제 유전자 발현의 척도이며 노목시아와 저산소증 조건하에서 세포 집단간의 유전자 발현의 변화를 반영한다.Virus is titrated to D17 cells in parallel flares and flare cultures overnight in nomoxia (21% oxygen) or hypoxia (0.1% oxygen). Cells are stained by X gal histochemistry and endpoint titration is calculated (FIG. 18). The appropriate amount is a measure of B-galactosidase gene expression and reflects changes in gene expression between cell populations under nomoxia and hypoxia conditions.

실험에서 모 'pEGASUS' 벡터(CMV lacZ 전사 단위와 함께)로부터 얻어진 적정량은 저산소증하에서 중요하게 변하지 않지만 반면에 조절된 벡터, pEG-HRE-lacZ, 적정량은 적어도 100배까지 유도된다. 이 데이터는 렌티바이러스 벡터에 관련해서 높게 효율적인 조절이 얻어지는 것이 가능하다는 것을 처음으로 나타낸다.The titration obtained from the parent 'pEGASUS' vector (with CMV lacZ transcription unit) in the experiment does not change significantly under hypoxia, whereas the regulated vector, pEG-HRE-lacZ, titration is induced at least 100-fold. This data shows for the first time that it is possible to obtain highly efficient regulation with respect to lentiviral vectors.

저산소 조절은 또한 루시퍼라제 리포터 유전자에도 과해진다. 이 데이터는 집단내에서 세포의 프로모터 활성도의 변화를 반영한다. 벡터 입자는 위에서 개요한 대로 생산되며 D17 세포를 변환하는데 사용된다. 변환된 세포 집단은 뿌려져 밤새 노목시아와 저산소증에서 배양된다. 세포들은 루시퍼라제 에세이와 루미노메트리 과정을 거친다. pEG-HRE-luc로 변환된 세포의 루시퍼라제 활성도는 저산소증 조건하에서 12배 증가한다(도 19).Hypoxia regulation is also excessive in the luciferase reporter gene. This data reflects changes in the promoter activity of the cells in the population. Vector particles are produced as outlined above and used to transform D17 cells. The transformed cell populations are sown and cultured overnight in Normoxia and hypoxia. Cells undergo a luciferase assay and luminomemetry. Luciferase activity of cells converted to pEG-HRE-luc is increased 12-fold under hypoxia conditions (FIG. 19).

자동조절된 저산소증 반응 렌티-바이러스 벡터의 제조Preparation of Autoregulated Hypoxic Responsive Lenti-Virus Vector

HIF-1 알파의 과발현은 저산소증 조절 프로모터의 수로부터 발현을 증가시킬 수 있음이 예전에 나타나 있었다(Semenza et al JBC 1996). 이 단백질은 정상 세포에서 불안정하며 이것은 과발현에 의해서 우회될 수 있다. 따라서 과발현은 저산소증 반응의 특이성을 절충할 것이다. OBHRE 프로모터가 E-PAS에 반응한다는 발견은 저산소증에 대한 반응을 증폭하는 새로운 길을 열게 된다. HIF-1의 구성적인 발현의 문제를 피하기 위해 본 발명자들은 E-PAS 유전자를 저산소증에 자체가 반응하는 렌티-바이러스 벡터로 배열하였다. 이 방법에서 벡터는 E-PAS 유전자를 발현하는 저산소증에 의해 활성화되며 또한 E-PAS 단백질은 발현을 늘리기 위해 HRE에 반응한다. HIF-1이 산소 레벨을 정상으로 돌리는데 불안정하지만 이 벡터 시스템은 저산소증에 긴 기간의 반응을 제공하는 이점을 가진다. 벡터의 초기 프라이밍은 HIF-1 또는 E-PAS와 상호작용하는 HRE에 의해 특이하다. E-PAS의 생산은 초기 저산소증 자극이 끝난후에 발현을 유지한다. 궁극적으로 반응은 E-PAS 단백질의 반감기에 따라 붕괴할 것이다.It has previously been shown that overexpression of HIF-1 alpha can increase expression from the number of hypoxia regulatory promoters (Semenza et al JBC 1996). This protein is unstable in normal cells and can be bypassed by overexpression. Thus overexpression will compromise the specificity of the hypoxic response. The discovery that the OBHRE promoter responds to E-PAS opens the way for amplifying the response to hypoxia. To avoid the problem of constitutive expression of HIF-1, we arranged the E-PAS gene into a lentiviral vector that itself responds to hypoxia. In this method, the vector is activated by hypoxia expressing the E-PAS gene and the E-PAS protein also responds to HRE to increase expression. Although HIF-1 is unstable to return oxygen levels to normal, this vector system has the advantage of providing a long term response to hypoxia. Initial priming of the vector is specific by HRE interacting with HIF-1 or E-PAS. Production of E-PAS maintains expression after the completion of the initial hypoxia stimulation. Ultimately, the reaction will collapse according to the half-life of the E-PAS protein.

TSP-1을 발현하는 자동-조절된 벡터는 도 20b에 나타내었다. E-PAS 코딩 서열은 프라이머를 이용해 알려진 cDNA 서열(Accession number U81984; Trian et al 1997, Gene Dev. 11, 72.)에 따라 PCR 증폭에 의해 얻어진다.Auto-regulated vectors expressing TSP-1 are shown in FIG. 20B. E-PAS coding sequences are obtained by PCR amplification according to known cDNA sequences (Accession number U81984; Trian et al 1997, Gene Dev. 11, 72.) using primers.

(실시예 7) 치료 유전자의 발현을 위한 저산소증 반응 아데노바이러스 벡터의 제조Example 7 Preparation of Hypoxia-responsive Adenovirus Vector for Expression of Therapeutic Gene

스템 세포가 타겟 조직으로 이동할 때 분할이 어떤 단계에서 일어날 지라도 그들은 여전히 분할과 분화없이 테라피를 전달할 수 있다. 이 경우에 아데노바이러스와 같은 벡터가 사용될 수 있다. 그러한 벡터들은 그들의 유전자를 세포 게놈에 통합하지 않으며 따라서 세포가 분할하면 벡터는 점점 세포 집단으로부터 손실된다. 그러나 중요한 벡터는 다양한 리니지로 분화하는 세포에 여전히 존재한다. CD34+ 스템 세포는 다양한 방법에 따라 재조합 아데노바이러스 벡터로 변환된다(Neering et al 1996 Blood 88, 1147; Watanabe et al 1996, Blood 87, 5032; Watanabe et al 1998, Leukaemia and Lymphoma 29, 439; Bregni et al 1998, Gene Ther 5, 465; Frey et al 1998, Blood 91, 2781).No matter what stage of division occurs when stem cells move to target tissue, they can still deliver therapy without division and differentiation. In this case a vector such as adenovirus can be used. Such vectors do not integrate their genes into the cell genome, so when the cells divide, the vector is gradually lost from the cell population. However, important vectors are still present in cells that differentiate into various lineages. CD34 + stem cells are converted to recombinant adenovirus vectors according to various methods (Neering et al 1996 Blood 88, 1147; Watanabe et al 1996, Blood 87, 5032; Watanabe et al 1998, Leukaemia and Lymphoma 29, 439; Bregni et al 1998, Gene Ther 5, 465; Frey et al 1998, Blood 91, 2781).

첫 번째 발생 재조합 아데노바이러스 벡터(E1/E3 삭제된)는 박테리아 β-갈락토시다제 리포터 유전자가 저산소증으로 조절된 프로모터의 조절하에 있도록 제조되었다.The first developing recombinant adenovirus vector (E1 / E3 deleted) was made such that the bacterial β-galactosidase reporter gene was under the control of a promoter regulated by hypoxia.

첫 번째 발생 아데노바이러스 벡터는 바이러스의 E1과 E3 영역의 삭제로 이루어져 타 DNA의 왼쪽 인버티드 터미널 리피트(ITR)에 인접한 바이러스의 왼쪽 팔로의 삽입을 허용한다. 바이러스 패키징 시그널(194-358nt)은 E1a 인핸서와 중복하며 따라서 대부분의 E1 삭제된 벡터에 존재한다. 이 서열은 바이러스 게놈의 오른쪽 끝으로 위치가 바뀔 수 있다(Hearing and Shenk 1983, Cell 33, 695). 따라서 E1 삭제된 벡터에서 3.2kb는 삭제될 수 있다(358-3525nt).The first adenovirus vector consists of deletion of the E1 and E3 regions of the virus, allowing insertion into the left arm of the virus adjacent to the left inverted terminal repeat (ITR) of another DNA. Virus packaging signals (194-358nt) overlap with Ella enhancers and are therefore present in most El deleted vectors. This sequence can be relocated to the right end of the viral genome (Hearing and Shenk 1983, Cell 33, 695). Therefore, 3.2kb in the E1 deleted vector may be deleted (358-3525nt).

아데노바이러스는 게놈의 길이 105%를 패키지할 수 있어서 여분의 2.1kb 추가를 허용한다. 따라서 E1/E3 삭제된 바이러스 벡터에서 클로닝 용량은 7-8kb (2.1kb + 1.9kb(E3 제거)와 3.2kb(E1 제거))가 된다. 재조합 아데노바이러스는 필수 E1 초기 유전자가 부족하므로 비-E1 보충 세포주에서 복제할 수 없다. 293 세포주는 Graham et al(1977, J Gen Virol 36, 59)에 의해 발전되었으며 ITR, 패키징 시그널, E1a, E1b와 pIX를 포함하는 Ad5 게놈의 왼쪽 끝으로부터 대략 4kb를 포함한다. 세포들은 안정하게 E1a와 E1b 유전자 산물을 발현하지만 pIX 서열들이 E1b내에 있음에도 불구하고 후기 단백질 IX를 발현하지 않는다. 비-보충 세포에서 E1 삭제 바이러스는 세포를 형질도입하며 핵으로 운반되지만 E1 삭제된 게놈으로부터 발현이 없다.Adenoviruses can package 105% of the length of the genome, allowing an extra 2.1 kb addition. Therefore, the cloning capacity of E1 / E3 deleted virus vectors is 7-8 kb (2.1 kb + 1.9 kb (E3 removed) and 3.2 kb (E1 removed)). Recombinant adenoviruses cannot replicate in non-E1 supplemented cell lines because they lack the essential E1 initial genes. The 293 cell line was developed by Graham et al (1977, J Gen Virol 36, 59) and contains approximately 4 kb from the left end of the Ad5 genome, including ITR, packaging signal, E1a, E1b and pIX. The cells stably express the E1a and E1b gene products but do not express late protein IX despite the pIX sequences in E1b. In non-supplemented cells, the El deletion virus transduces the cell and is transported to the nucleus but without expression from the El deletion gene.

도 21의 다이어그램은 Microbix Biosystems-NBL Gene Sciences system을 이용하여 재조합 아데노바이러스를 만들기 위해 사용된 일반적인 방법을 나타낸다.The diagram of FIG. 21 shows a general method used for making recombinant adenoviruses using the Microbix Biosystems-NBL Gene Sciences system.

일반적인 방법은 타 DNA의 E1 셔틀 벡터로의 클로닝을 포함하며 402-3328 bp로부터 E1 영역은 타 DNA 카세트로 대치된다. 재조합 플라스미드는 pJM17 플라스미드와 함께 293 세포들로 전염된다. pJM17은 E3 영역의 삭제와 3.7 맵 단위에서 원핵생물의 pBRX 벡터(앰피실린 저항성과 박테리아 오리 서열 포함)의 E1 영역으로의 삽입을 포함한다. 따라서 이 40kb 플라스미드는 너무 커서 아데노 뉴클레오캅시드로 패키지될 수 없지만 박테리아에서 증식될 수 있다. 293 세포들에서 내부세포 재조합은 타 DNA의 삽입과 함께 앰프(amp)와 오리(ori) 서열의 대치를 가져온다.A common method involves cloning of other DNA to an E1 shuttle vector and from 402-3328 bp the El region is replaced with another DNA cassette. The recombinant plasmid is transmitted to 293 cells with the pJM17 plasmid. pJM17 includes deletion of the E3 region and insertion of the prokaryotic pBRX vector (including ampicillin resistance and bacterial duck sequence) into the E1 region in 3.7 map units. Thus this 40 kb plasmid is so large that it cannot be packaged with adeno nucleocapsid but can grow in bacteria. Intracellular recombination in 293 cells led to the substitution of amp and orri sequences with the insertion of other DNA.

여기 인용된 예에서 두 개의 전달 벡터가 이용된다. 마이크로빅스로부터 얻어진 처음 것은 pE1sp1A라 하고 퀀텀 바이오테크놀로지스로부터 얻어진 두 번째 것은 pADBN이라 한다. pADBN 플라스미드는 새로운(타) DNA가 어떤 방향으로나 삽입될 수 있다는 이점을 가진다. 어떤 경우에 반대로 발현에 영향을 줄 수 있는 고유의 아데노바이러스 유전자와 함께 다른 공간 관계에서 삽입을 차지한다. 양쪽 경우에 예를 들어 플라스미드 pJM17 또는 Ad5의 오른쪽 팔로 불리는 바이러스 DNA의 부분처럼 두 번째 DNA는 아데노바이러스 게놈의 결함있는 버전이다. 상동의 재조합은 최종 유전자 전달 벡터를 발생한다.In the example cited here, two transfer vectors are used. The first one obtained from MicroVix is called pE1sp1A and the second one from Quantum Biotechnology is called pADBN. The pADBN plasmid has the advantage that new (other) DNA can be inserted in any direction. In some cases, it occupies insertions in other spatial relations with unique adenovirus genes that may adversely affect expression. In both cases the second DNA is a defective version of the adenovirus genome, for example as part of the viral DNA called the right arm of plasmid pJM17 or Ad5. Homologous recombination generates the final gene transfer vector.

허혈 조절 아데노바이러스 벡터의 제조는 아래에 기술된다 :The preparation of ischemic regulatory adenovirus vectors is described below:

OB37에서 루시퍼라제 유전자(도 2)는 pONY2.1 벡터(도 16b)로부터 NcoI-XbaI 단편으로 박테리아 b-갈락토시다제 엔코딩 유전자에 의해 대치된다.The luciferase gene (FIG. 2) in OB37 is replaced by the bacterial b-galactosidase encoding gene from the pONY2.1 vector (FIG. 16B) to the NcoI-XbaI fragment.

결과 OB HRE LacZ 카세트는 OB37 벡터로부터 KpnI-SalI 단편으로 제거되며 AdenoOBHRElacZ를 생산하는 Quantum BiotechnologiesTMpAdBN 전달 벡터로 클론된다.The resulting OB HRE LacZ cassette was removed from the OB37 vector as a KpnI-SalI fragment and cloned into Quantum Biotechnologies pAdBN delivery vector producing AdenoOBHRElacZ.

재조합 AdenoOBHRElacZ 전달 벡터는 선형화되며(Ase I) Ad5 바이러스(ClaI 사이트로부터)의 정화된 오른쪽 팔과 함께 원하는 재조합 아데노바이러스의 형성을 가져오게 생체내 상동 재조합을 허용하도록 293 세포로 전염된다. 이는 도 22에 요약되었다. HRE를 포함하는 아데노바이러스 벡터는 삽입된 유전자에 따라 AdHRE로 불리는데 예를 들면 AdHRE-lacZ는 OBHRE 프로모터에 의해 발현되는 박테리아 β-갈락토시다제 유전자를 가진다. 다른 세포주의 범위는 AdHRE-LacZ로 변환되었다. 6시간 변환후에 바이러스는 제거되고 신선한 배지로 대치되어 세포는 두 개의 분리된 플후기에 뿌려져 노목시아 또는 저산소증(0.1% 산소)에서 밤새 배양된다. 결과(도 23)는 Chiang Liver와 MCF-7 인간 가슴 암 세포주에서 아데노바이러스 벡터내의 LacZ 리포터 유전자의 저산소증 유도성을 설명해준다.The recombinant AdenoOBHRElacZ delivery vector is linearized (Ase I) and transferred to 293 cells to allow homologous recombination in vivo to result in the formation of the desired recombinant adenovirus with the clarified right arm of the Ad5 virus (from the ClaI site). This is summarized in FIG. 22. Adenovirus vectors containing HRE are called AdHRE depending on the inserted gene, for example AdHRE-lacZ has a bacterial β-galactosidase gene expressed by the OBHRE promoter. The range of other cell lines was converted to AdHRE-LacZ. After 6 hours conversion the virus is removed and replaced with fresh medium so that the cells are sown in two separate flocks and cultured overnight in nomoxia or hypoxia (0.1% oxygen). The results (FIG. 23) illustrate the hypoxia inducibility of LacZ reporter gene in adenovirus vectors in Chiang Liver and MCF-7 human breast cancer cell lines.

게다가, 7-14일 된 일차 인간 대식세포는 AdHRE-LacZ와 동일하게 변환되었다. 이 결과는 변환성 뿐 아니라 헤마토포이에틱 리니지에서 세포에서의 HRE 조절 재조합 아데노바이러스를 이용한 이용가능성을 설명해준다.In addition, 7-14 days old primary human macrophages were converted identically to AdHRE-LacZ. These results demonstrate the availability of HRE-regulated recombinant adenovirus in cells in hematopoietic lineage as well as in transgenic.

아데노바이러스 전달 벡터에 존재하는 삽입된 DNA 구조는 OBHRE 프로모터, LacZ 코딩 서열과 SV40 폴리아데닐레이션 신호를 포함하는 자발적인 발현 카세트 형태이다. AdHRE(Quantum Biotech)의 제조를 위해 기술된 시스템에서 발현 카세트가 E1 유전자의 방향에 있을 때 단백질 발현의 높은 레벨이 얻어짐을 본 발명자들은 관찰하였다.The inserted DNA construct present in the adenovirus delivery vector is in the form of a spontaneous expression cassette containing the OBHRE promoter, LacZ coding sequence and SV40 polyadenylation signal. We observed that in the system described for the preparation of AdHRE (Quantum Biotech) high levels of protein expression are obtained when the expression cassette is in the direction of the El gene.

대체 저산소증 반응 요소는 이전에 기술된 대로 이용될 것이다.Alternative hypoxia response elements will be used as previously described.

HREs는 저산소증 유도의 레벨이 증가하도록 5'와 3' 양쪽 다중 복사에 존재할 것이다.HREs will be present in both 5 'and 3' multiple copies to increase the level of hypoxia induction.

게다가, HRE는 특이 조직 타입이나 병든 조직에 발현을 제한하도록 조직 특이 프로모터 요소와 결합될 수 있다. 예를 들면, OBHRE는 대식세포에서 특별히 발현을 조절/증가하도록 XiaMac 프로모터와의 결합에 이용될 수 있다.In addition, HRE can be associated with tissue specific promoter elements to limit expression to specific tissue types or diseased tissue. For example, OBHRE can be used for binding to the XiaMac promoter to specifically regulate / increase expression in macrophages.

AdHRE 벡터는 치료 유전자를 포함하도록 구성되었다.AdHRE vectors were constructed to contain therapeutic genes.

마이크로빅스 바이오시스템즈 제조 시스템을 사용한 AdHRE-2B6과 AdCMV-2B6 재조합 아데노바이러스 벡터의 제조에 대한 예는 아래에 기술되어진다. 플라스미드는 도 24에 나타나며 다음과 같다 :Examples for the preparation of AdHRE-2B6 and AdCMV-2B6 recombinant adenovirus vectors using the MicroVix Biosystems preparation system are described below. Plasmids are shown in FIG. 24 and are as follows:

pE1HREPG - HRE 2B6 발현 카세트를 포함하도록 된 전달 벡터a delivery vector adapted to contain a pE1HREPG-HRE 2B6 expression cassette

마이크로빅스로부터 E1sp1A 전달 플라스미드를 이용한 전달 벡터 PE1HREPGDelivery Vector PE1HREPG Using E1sp1A Delivery Plasmids from Microbix

pCPGHRE로부터 EMCV IRES GFP XbaI 단편은 pGL3OBHRE1p450 벡터에서 2B6 코딩 서열로 XbaI 사이트 3'로 클론된다. 완벽한 발현 카세트는 pE1HREPG를 주기 위해 MluI-PshAI 단편으로 마이크로빅스 전달 벡터 pΔE1sp1B로 클론된다.The EMCV IRES GFP XbaI fragment from pCPGHRE is cloned into XbaI site 3 ′ with the 2B6 coding sequence in the pGL3OBHRE1p450 vector. The complete expression cassette is cloned into the microbix delivery vector pΔE1sp1B into the MluI-PshAI fragment to give pE1HREPG.

pE1CMVPG - CMV 2B6 발현 카세트(도 25c)를 포함하도록 된 전달 벡터a delivery vector adapted to contain the pE1CMVPG-CMV 2B6 expression cassette (FIG. 25C)

pCI-2B6으로부터 Bglll-NaeI CMV2B6 단편은 pΔE1sp1B의 BamHI-EcoRV 사이트로 클론된다. pCPGHRE로부터 EMCV IRES GFP XbaI 단편은 pE1CMVPG(도 25c)를 만들기 위해 결과 플라스미드에서 2b6 코딩 서열로 XbaI 사이트 3'로 클론된다.The Bglll-NaeI CMV2B6 fragment from pCI-2B6 is cloned into the BamHI-EcoRV site of pΔE1sp1B. The EMCV IRES GFP XbaI fragment from pCPGHRE was cloned into XbaI site 3 ′ with the 2b6 coding sequence in the resulting plasmid to make pE1CMVPG (FIG. 25C).

노트 : ires GFP 리포터의 사용은 재조합 아데노바이러스의 더 쉬운 플라그 정화를 허용하며 다른 생리학적 조건하에서 유전자 발현을 연구하기 위한 생존 가능한 세포 마커를 제공한다.Note: The use of the ires GFP reporter allows easier plaque purification of recombinant adenoviruses and provides viable cell markers for studying gene expression under different physiological conditions.

위에서 개요한 어떤 치료 유전자도 저산소증 조절 아데노바이러스 벡터로 삽입될 수 있다.Any of the therapeutic genes outlined above can be inserted into a hypoxic regulatory adenovirus vector.

(실시예 8) 렌티바이러스 구성요소를 전달하기 위한 아데노바이러스 벡터의 제조Example 8 Preparation of Adenovirus Vectors for Delivery of Lentivirus Components

발명의 상세한 면에서 레트로바이러스 또는 렌티바이러스 벡터를 만드는데 필요한 구성요소를 포함하는 아데노바이러스 벡터는 CD34+ve 스템 세포를 변환하는데 사용된다. 아데노바이러스 벡터로 변환된 스템 세포는 레트로바이러스/렌티바이러스 벡터를 분비한다. CD34 세포에서 아데노바이러스 벡터는 이전에 기술된 대로 레트로바이러스 팩토리 원위치에서처럼 행동한다[PCT/GB97/00210]. 아데노바이러스 벡터는 여러 방식으로 배열될 수 있다. 첫째 레트로바이러스/렌티바이러스 벡터 구성요소의 하나 또는 모두의 발현은 위에서 기술한대로 HRE 조절 아데노바이러스 벡터에 놓여질 수 있다. 대신으로 벡터 구성요소는 CMV 프로모터 또는 e-셀렉틴 프로모터와 같은 리니지 특이 프로모터 또는 위에서 기술한 대식세포 특이 프로모터 또는 테트라사이클린 조절 시스템(Gosten and Bujard 1992 Proc Natl Acad Sci 89: 5547-5551)과 같은 조절 프로모터 또는 다른 조절된 프로모터/인핸서와 같은 구성 프로모터 하에서 놓여질 수 있다. 후자의 경우에 특이성은 위에서 기술된 저산소증에 의해 조절된 레트로바이러스/렌티바이러스 벡터로부터 치료 유전자의 발현함으로써 주어진다. 예로써 렌티바이러스 벡터를 만들 수 있는 아데노바이러스의 생산이 기술된다.In a detailed aspect of the invention an adenovirus vector comprising the components necessary to make a retrovirus or lentiviral vector is used to transform CD34 + ve stem cells. Stem cells converted to adenovirus vectors secrete retrovirus / lentiviral vectors. Adenovirus vectors in CD34 cells behave as they were previously described in the retrovirus factory [PCT / GB97 / 00210]. Adenovirus vectors can be arranged in several ways. First expression of one or all of the retrovirus / lentiviral vector components can be placed in an HRE regulatory adenovirus vector as described above. Instead, the vector component may be a lineage specific promoter such as a CMV promoter or an e-selectin promoter or a regulatory promoter such as the macrophage specific promoter or tetracycline regulatory system described above (Gosten and Bujard 1992 Proc Natl Acad Sci 89: 5547-5551). Or under a constitutive promoter, such as another regulated promoter / enhancer. In the latter case the specificity is given by the expression of the therapeutic gene from a retrovirus / lentiviral vector regulated by hypoxia described above. As an example the production of adenoviruses capable of producing lentiviral vectors is described.

렌티바이러스 벡터를 만들기 위해 필요한 네 개의 아데노바이러스 벡터가 만들어진다: 게놈, gagpol, 엔벨로프(예를 들어 라비에스 G)와 Rev. 렌티바이러스 구성요소는 이질 프로모터로부터 발현되며 그들은 필요한 인트론(gagpol. Rev와 라비에스 엔벨로프의 높은 발현을 위해)과 폴리아데닐레이션 신호를 포함한다. 이러한 네 개의 바이러스가 E1a 마이너스 세포로 변환되면 아데노바이러스 구성요소는 발현되지 않으나 이질 프로모터는 렌티바이러스 구성요소의 발현을 허용할 것이다. 예는 EIAV 아데노바이러스 시스템의 제조(출원번호:972135.7) 아래에 요약된다. EIAV는 비필수 EIAV 엔코디드 단백질(S2, Tat 또는 엔벨로프)이 부족한 최소 시스템에 기초한다. EIAV를 슈도타입하는데 이용되는 엔벨로프는 라비에스 엔벨로프이다(G 단백질). EIAV를 잘 슈도타입하는 것이 나타나 있다(출원번호:9811152.9).Four adenovirus vectors are required to make the lentiviral vectors: genome, gagpol, envelope (eg Raviez G) and Rev. Lentiviral components are expressed from heterologous promoters and they contain the necessary introns (for high expression of gagpol. Rev and Lavies envelope) and polyadenylation signals. When these four viruses are converted to E1a minus cells, the adenovirus component will not be expressed but the heterologous promoter will allow expression of the lentiviral component. Examples are summarized below for the preparation of the EIAV adenovirus system (Application No .: 972135.7). EIAV is based on a minimal system lacking non-essential EIAV encoded proteins (S2, Tat or envelope). The envelope used to pseudotype EIAV is the Ravi envelope (G protein). Pseudotypes of EIAV are shown well (application number: 9811152.9).

전달 플라스미드Delivery plasmid

아래 기술된 것은 EIAV 구성요소를 포함하는 전달 플라스미드의 제조이다. 전달 플라스미드는 pE1sp1A 이다(도 25a).Described below is the preparation of a delivery plasmid comprising an EIAV component. The delivery plasmid is pE1sp1A (FIG. 25A).

재조합 전달 플라스미드는 293 세포에서 상동 재조합에 의해 재조합 아데노바이러스를 만드는데 사용될 수 있다.Recombinant delivery plasmids can be used to make recombinant adenoviruses by homologous recombination in 293 cells.

다음의 플라스미드를 그림으로 나타내어 첨부한다.The following plasmid is shown in the figure and attached.

A) pE1RevE. 이는 gag와 pol의 효율적인 발현에 필요한 Rev 단백질을 제공한다.A) pE1RevE. This provides the Rev protein required for efficient expression of gag and pol.

플라스미드 pCI-Rev는 Apa LI와 Cla I로 잘린다. 2.3kb 밴드 엔코딩 EIAV Rev는 클레노우(Klenow) 폴리머라제로 블런트엔드되고 플라스미드 pE1RevE(도 26)를 주기 위해 pE1sp1A의 Eco RV 사이트로 삽입된다.Plasmid pCI-Rev was cut with Apa LI and Cla I. The 2.3 kb band encoding EIAV Rev was blunted with Klenow polymerase and inserted into the Eco RV site of pE1sp1A to give plasmid pE1RevE (FIG. 26).

B) pE1HORSE3.1-gagpol 제조B) pE1HORSE3.1-gagpol manufacture

pHORSE3.1은 Sna BI와 Not I로 잘린다. 6.1kb 밴드 엔코딩 EIAV gagpol은 Sna BI와 Not I(7.5kb 밴드가 정화된)로 잘린 pE1RevE로 삽입된다. 이는 플라스미드 pE1HORSE3.1(도 27)을 준다.pHORSE3.1 is cut with Sna BI and Not I. 6.1kb band encoding EIAV gagpol is inserted into pE1RevE truncated with Sna BI and Not I (7.5kb band purified). This gives plasmid pE1HORSE3.1 (FIG. 27).

C) pE1PEGASUS-게놈 제조C) pE1PEGASUS-genome preparation

pEGASUS4는 Bgl II와 Not I로 잘린다. EIAV 벡터 게놈을 포함하는 6.8kb 밴드는 Bgl II와 Not I(6.7kb 밴드가 정화된)로 잘린 pE1RevE로 삽입된다. 이는 플라스미드 pE1PEGASUS(도 28)을 준다.pEGASUS4 is cut into Bgl II and Not I. The 6.8 kb band containing the EIAV vector genome was inserted into pE1RevE truncated with Bgl II and Not I (purified 6.7 kb band). This gives plasmid pE1PEGASUS (FIG. 28).

D) pCI-Rab-라비에스 제조D) pCI-Rab-Ravies Preparation

pE1Rab를 만들기 위해 라비에스 오픈 리딩 프레임은 플라스미드 pSA91RbG를 Nsi I와 Ahd I로 절단함으로써 pCI-Neo(도 29)로 삽입된다. 1.25kb 밴드는 T4 DNa 폴리머라제로 블런트엔드되고 Sma I로 잘린 pCI-Neo로 삽입된다. 이는 플라스미드 pCI-Rab(도 30)을 준다.In order to make pE1Rab, the Raviez open reading frame is inserted into pCI-Neo (FIG. 29) by cleaving the plasmid pSA91RbG into Nsi I and Ahd I. The 1.25 kb band is blunt ended with T4 DNa polymerase and inserted into pCI-Neo clipped with Sma I. This gives the plasmid pCI-Rab (FIG. 30).

E) pE1Rab-라비에스 제조E) pE1Rab-Ravies Preparation

pCI-Rab는 Sna BI와 Not I로 잘린다. 1.9kb 밴드 엔코딩 라비에스 엔벨로프는 Sna BI와 Not I(7.5kb 밴드가 정화된)로 잘린 pE1RevE로 삽입된다. 이는 플라스미드 pE1Rab(도 31)을 준다.pCI-Rab is truncated with Sna BI and Not I. The 1.9 kb band encoding Ravi's envelope is inserted into pE1RevE truncated with Sna BI and Not I (7.5 kb band purified). This gives the plasmid pE1Rab (FIG. 31).

어떤 치료 유전자 또는 유전자들의 결합은 위에서 기술한 대로 렌티바이러스 벡터로 삽입될 수 있다.Any therapeutic gene or combination of genes can be inserted into a lentiviral vector as described above.

(실시예 9) 저산소증에 반응하여 프로드러그 활성 효소를 발현하도록 스템 세포를 엔지니어링Example 9 Engineering Stem Cells to Express Prodrug Active Enzymes in Response to Hypoxia

레트로바이러스 벡터, XiaGen-P450-G 또는 렌티바이러스 pSec-TSp1은 어떤 세포 타입을 변환하는데 사용된다. 예로써, 본 발명자들은 인간 헤마토포이에틱 스템 세포, 인간 말초 혈액 버피 코우트와 인간 코드 혈액을 사용하였다. CD34+HSCs의 분리와 이 세포들로의 레트로바이러스 매개 유전자 전달과정은 기술되어 있다(Charbord et al 1996, Br J Haematol 94, 449; Dunbar et al 1996, Hum Gene Ther 7, 231; Cassel et al 1993, Exp Haematol 21, 585; Emmons et al 1997, Blood 89, 4040; Jolly et al 1996 WO 96/33281; Kerr et al WO96/09400). 적절한 방법의 예는 다음과 같다.Retroviral vectors, XiaGen-P450-G or lentiviral pSec-TSp1, are used to transform certain cell types. By way of example, we used human hematopoietic stem cells, human peripheral blood buffy coat and human cord blood. Isolation of CD34 + HSCs and retroviral mediated gene transfer to these cells are described (Charbord et al 1996, Br J Haematol 94, 449; Dunbar et al 1996, Hum Gene Ther 7, 231; Cassel et al 1993 Exp Haematol 21, 585; Emmons et al 1997, Blood 89, 4040; Jolly et al 1996 WO 96/33281; Kerr et al WO96 / 09400). Examples of suitable methods are as follows.

HSCs는 G-CSF 그리고/또는 사이클로포스파미드로 모빌라이세이션후에 말초 혈액으로부터 얻어진다(Casset et al 1993, Exp Haematil 21, 585). G-CSF(Amgen)는 7일간 피부에 10㎍/kg/일의 양으로 주어진다. HSCs의 수혈(apheresis)과 첨가(enrichment)는 CellPro 스템 세포 분리기 시스템을 이용하여 수행된다(Cassel et al 1993, Exp Haematol 21, 585). HSC가 첨가된 집단은 RRV 생산자 세포로부터(실시예 1) 배지에서 4㎍/㎖의 프로타민 설페이트와 20ng/㎖의 IL-3(Sandoz), 50ng/㎖의 IL-6(Sandoz), 100ng/㎖의 SCF(Amgen) 존재하에 105세포/㎖로 배양된다(Santiago-Schwartz et al 1992, J Leuk Biol 52, 274; Charbord et al 1996, Br J Haematol 94, 449; Dao et al 1997, Blood 89, 446; Piacibello et al 1997, Blood 89, 2644; Cassel et al 1993, Exp Haematol 21, 585). 기술되어진 다른 사이토킨 그리고/또는 오토로거스 스트로말 세포(Dunbar et al 1996, Hum Gene Ther 7, 231) 또한 첨가될 수 있다. 24시간후에 세포들은 원심분리되어 다시 위와 같은 성장 요인과 프로타민 설페이트를 지닌 신선한 RRV 포함 배지에 현탁한다. 이는 24시간 후에 반복되며 세포들은 48시간까지 배양된다. 이 시간후에 세포들은 원심분리에 의해 신선한 배지에서 여러 번 트립신화, 세척되며 재주입을 위해서 Plasma-Lyte A에서 다시 현탁한다. 재주입을 위한 총부피는 대략 25-50㎖이다. 환자들은 2시간까지 주입된다. 주입된 세포의 수는 적어도 105세포이며 1012세포까지 될 것이다.HSCs are obtained from peripheral blood after mobilization with G-CSF and / or cyclophosphamide (Casset et al 1993, Exp Haematil 21, 585). G-CSF (Amgen) is given to the skin in an amount of 10 μg / kg / day for 7 days. Apheresis and enrichment of HSCs is performed using the CellPro stem cell separator system (Cassel et al 1993, Exp Haematol 21, 585). Populations to which HSC was added were 4 μg / ml protamine sulfate and 20 ng / ml IL-3 (Sandoz), 50 ng / ml IL-6 (Sandoz), ng / ml from RRV producer cells (Example 1). Cultured at 10 5 cells / ml in the presence of SCF (Amgen) (Santiago-Schwartz et al 1992, J Leuk Biol 52, 274; Charbord et al 1996, Br J Haematol 94, 449; Dao et al 1997, Blood 89, 446; Piacibello et al 1997, Blood 89, 2644; Cassel et al 1993, Exp Haematol 21, 585). Other cytokines and / or autologous stromal cells described (Dunbar et al 1996, Hum Gene Ther 7, 231) may also be added. After 24 hours, the cells are centrifuged and suspended again in fresh RRV containing medium with these growth factors and protamine sulfate. This is repeated after 24 hours and the cells are incubated up to 48 hours. After this time the cells are trypsinized, washed several times in fresh medium by centrifugation and resuspended in Plasma-Lyte A for reinjection. The total volume for reinjection is approximately 25-50 ml. Patients are infused up to 2 hours. The number of cells injected is at least 10 5 cells and will be up to 10 12 cells.

세포는 공개된 방법(Haylock et al 1992, Blood 80, 1405)에 따라 재주입에 앞서 미엘로이드(myeloid) 분화 경로를 따라 성숙될 것이다.Cells will mature along the myeloid differentiation pathway prior to reinjection according to published methods (Haylock et al 1992, Blood 80, 1405).

변환은 레트로바이러스 벡터에 대해 기술된 대로 따르지만 동일한 방법은 렌티바이러스 벡터에 대해 사용된다 :The transformation follows as described for retroviral vectors but the same method is used for lentiviral vectors:

레트로바이러스와 렌티바이러스의 유전자 전달은 변환시 사이클링되도록 분리된 CD34 세포의 배양 조건을 최적화함으로써 향상되었다. 이는 핵 접근과 인테그레이션을 가능하게 하는 세포 분리를 필요로 하는 MLV 기초 벡터에 특별히 필요하다. 다른 엔벨로프와 함께 슈도타이핑 MLV 벡터는 유전자 전달에 중요한 손상을 가져왔다. 보고된 대로 GALV가 VSVG보다 낫다.Gene transfer of retroviruses and lentiviruses was enhanced by optimizing the culture conditions of the isolated CD34 cells to be cycled upon conversion. This is particularly necessary for MLV basal vectors that require cell separation to enable nuclear access and integration. Pseudotyping MLV vectors, along with other envelopes, have caused significant damage to gene transfer. As reported, GALV is better than VSVG.

본 발명자들은 변환시 세포들이 사이클링되도록 한정된 배지를 사용하였다. 한정된 배지의 사용은 혈청 또는 더 복잡한 배지에서 찾을 수 있는 항증식 요인이 존재하지 않을 때 증식요인이 존재함을 보장한다.We used a defined medium so that the cells were cycled upon conversion. The use of limited media ensures that proliferation factors are present when there are no antiproliferative factors found in serum or more complex media.

CD34 세포의 분리는 변환에 앞서 다음의 배지(Becker et al 1998, Hum Gene Ther 9, 1561에 주로 기초한)로 적어도 24시간동안 전달된다. 혈청이 없는 배지 X-VIVO 10, 1% BSA, 2mM L-glutamine, 1% pen/strep, 20ng/ml IL 3, 100U/ml IL 6, 50ng/ml SCF, 100ng/ml 안티-TGFb, 100ng/ml Flt 3-L. 개요된 변환 프로토콜(Becker et al 1998 HGT 9 1561-1570)이 사용된다. 이는 3일동안 세 개의 사이클을 포함하며 바이러스 벡터의 존재하에 유사분열을 행하는 세포의 다수를 최적화한다. 그 방법을 다음과 같이 요약한다 :Isolation of CD34 cells is delivered for at least 24 hours in the following medium (based primarily on Becker et al 1998, Hum Gene Ther 9, 1561) prior to conversion. Serum-free medium X-VIVO 10, 1% BSA, 2 mM L-glutamine, 1% pen / strep, 20ng / ml IL 3, 100U / ml IL 6, 50ng / ml SCF, 100ng / ml anti-TGFb, 100ng / ml Flt 3-L. The outlined conversion protocol (Becker et al 1998 HGT 9 1561-1570) is used. This involves three cycles over three days and optimizes many of the cells that undergo mitosis in the presence of viral vectors. The method is summarized as follows:

10㎍/cm2에서 비-조직 배양 그레이드 플후기를 피브로넥틴 단편 CH-269으로 입힌다. 바이러스를 속이 빈 웰에 가하고 30분 동안 붙도록 한다. PBS로 세척한다. 웰당 0.5ml 배지에 105세포를 가한다. 상층액의 바이러스 0.5ml를 가한다. 90분 동안 1020xg에서 원심분리한다. 4시간 후에 신선한 배지로 바꾼다. 이를 3일간 반복한다.Non-tissue culture grade plates at 10 μg / cm 2 are coated with fibronectin fragment CH-269. The virus is added to the hollow wells and allowed to stick for 30 minutes. Wash with PBS. Add 10 5 cells to 0.5 ml medium per well. 0.5 ml of supernatant virus is added. Centrifuge at 1020 × g for 90 minutes. Change to fresh medium after 4 hours. Repeat this for 3 days.

코드 혈액으로부터의 CD34 세포는 넓게 퍼진 프로제니터 타입을 형성하지만 말초 혈액 또는 말초 혈액으로부터 얻어진 소스로부터 분리된 세포는 우선적으로 높은 비율의 에리쓰로이드 프로제니터를 형성한다. 세포로부터의 코드 혈액은 높은 증식 능력을 갖는다. 증가된 스템 세포는 GM CSF와 분리되기에 앞서 '모빌라이즈드'된 말초 혈액으로부터 얻어질 수 있다. 이러한 접근법은 이식 환자에게 널리 이용된다.CD34 cells from cord blood form a widespread progenitor type but cells isolated from peripheral blood or sources obtained from peripheral blood preferentially form a high proportion of erythroid progenitors. Cord blood from cells has a high proliferative capacity. Increased stem cells can be obtained from peripheral blood 'mobilized' prior to separation from GM CSF. This approach is widely used in transplant patients.

세포는 다음 프로토콜에 따라 어두운 Class II 안전 캐비넷에서 성장 인자를 포함하는 메토세포(10% 페탈 보바인 세럼, 트랜스페린, 글루타민, 2-머캅토에탄올, 소과의 혈청 알부민, IL3, IL6, IL11, SCF, Epo, GCSF, GMCSF를 포함하는 메토세포) 배지에서 플후기된다. 2.5ml 시린지에 붙은 무딘 바늘을 이용하여, 2.5ml 메토세포를 10ml U 튜브로 기포없이 주입한다. 0.5ml의 세포 현탁액(1ml의 메토셀이 웰당 500/2000 세포의 원하는 세포수를 포함하도록 각 웰당 필요한 3x 세포수를 포함하는)을 Iscove's 배지(Gibco)에서 메토세포를 포함하는 튜브로 주입하고 약하게 소용돌이시킨다. 디쉬를 37℃, 5% CO2, 5% O2에서 배양하고 14일후에 콜로니를 분석한다.Cells were cultured in a dark Class II safety cabinet containing metocells containing growth factors (10% petal bovine serum, transferrin, glutamine, 2-mercaptoethanol, bovine serum albumin, IL3, IL6, IL11, SCF, Metocells including Epo, GCSF, GMCSF). Using blunt needles attached to a 2.5 ml syringe, 2.5 ml metocells are injected without bubbles into a 10 ml U tube. 0.5 ml of the cell suspension (containing the required 3x cells per well so that 1 ml of metocell contains the desired cell number of 500/2000 cells per well) is injected into the tube containing metocells in Iscove's medium (Gibco) and weakly Swirl. The dishes are incubated at 37 ° C., 5% CO 2 , 5% O 2 and after 14 days colonies are analyzed.

GM 프리거서 콜로니는 GFP의 형광을 관찰함으로써 레트로바이러스 벡터의 발현에 대해 분석된다. 이는 노목시아와 저산소증하에서 평가된다.GM precursor colonies are analyzed for expression of retroviral vectors by observing fluorescence of GFP. It is assessed under nomoxia and hypoxia.

대안으로 스템 세포 집단은 위에서 기술된 동일한 과정으로 변환되지만 분리후 즉시한다. 그것들은 환자에게 전달되기 위해 즉시 동결되거나 사용될 수 있다.Alternatively the stem cell population is converted to the same process described above but immediately after isolation. They can be frozen or used immediately for delivery to the patient.

(실시예 10) 엔지니어된 HSCs와 난소암 이종이식간의 상호작용Example 10 Interaction Between Engineered HSCs and Ovarian Cancer Xenografts

발명의 한 예로서 본 발명자들은 테스트 시스템으로 난소암을 사용하여 종양로의 HSC 침윤을 연구하기를 택했다. 이 암은 크게 복막 동공에 한정된다. 동물 모델의 수는 난소 종양로의 HSC 침윤을 분석하는데 유용하다. 세 개의 인간 난소암 이종이식 OS, HU와 LA는 일차 인간 종양으로부터 얻어지며 복강내로 세워져 그 방법으로 연속 통로에 의해 유지된다(Ward et al 1987, Cancer Res 47, 2662).As an example of the invention we chose to study HSC infiltration into tumors using ovarian cancer as a test system. This cancer is largely limited to the peritoneal pupil. The number of animal models is useful for analyzing HSC infiltration into ovarian tumors. Three human ovarian cancer xenografts OS, HU and LA, are obtained from primary human tumors and built intraperitoneally and maintained in that way by continuous passage (Ward et al 1987, Cancer Res 47, 2662).

동일한 과정은 다음과 같은 공개된 스템 세포 변환 과정을 따라 AdHRE 벡터와 함께 이용된다. 아데노바이러스 벡터는 200유닛/ml IL-3, 200유닛/ml GM-CSF, 200유닛/ml G-CSF를 포함하는 작은 양의 배양 배지에서 24시간동안 감염(100-500)의 높은 중복도에서 HSC를 변환하는데 이용된다. 아데노바이러스와 변환 후에는 HSC는 분화되거나 바로 사용될 수 있다. 분화된 세포가 이용되면 콜로니 형성 유닛-그래뉼로사이/대식세포(CFU-GM)는 14일간 배양 후에 위의 사이토킨을 포함하는 소프트 아가에서 양이 정해진다. CD34+ 세포 또는 분화된 세포는 동물로 도입되어 표적 조직으로 이동하여 치료 유전자를 발현한다.The same procedure is used with AdHRE vectors following the published stem cell transformation procedure as follows. Adenovirus vectors were used at high levels of infection (100-500) for 24 hours in small amounts of culture medium containing 200 units / ml IL-3, 200 units / ml GM-CSF, 200 units / ml G-CSF. Used to convert HSC. After conversion with adenovirus, HSCs can be differentiated or used immediately. When differentiated cells are used, colony forming unit- granulocytes / macrophages (CFU-GM) are quantified in soft agar containing the cytokines of the stomach after 14 days of culture. CD34 + cells or differentiated cells are introduced into the animal and migrate to the target tissue to express the therapeutic gene.

(실시예 11) 조절된 인간 스템 세포를 이용한 난소암의 치료Example 11 Treatment of Ovarian Cancer with Regulated Human Stem Cells

말초 혈액 임파구는 난소암 환자로부터 다음과 같이 모아진다. 세포는 위에서 기술한 XiaGen-P450 레트로바이러스 벡터와 함께 변환된다. 제조된 스템 세포는 Stevenson et al 1987, Cancer Res 47, 6100에 모노사이트에 대해 널리 기술된 것처럼 복강내 주입을 통해 환자에게 돌아간다. 50ml의 등장성 식염수에서 108-109세포들이 울트라사운드로 모니터되는 바늘 카테테르를 통해 직접 복강내로 도입된다. 종양 질량의 감소는 제조된 스템 세포에 의한 사이클로포스파미드의 로컬 활성화의 결과이다.Peripheral blood lymphocytes are collected from ovarian cancer patients as follows. The cells are transformed with the XiaGen-P450 retroviral vector described above. The stem cells prepared are returned to the patient via intraperitoneal infusion as described for monosite in Stevenson et al 1987, Cancer Res 47, 6100. In 50 ml of isotonic saline 10 8 -10 9 cells are introduced into the abdominal cavity directly through a needle catheter monitored with ultrasound. The decrease in tumor mass is the result of local activation of cyclophosphamide by the prepared stem cells.

동일한 과정은 위에서 요약한 스템 세포 변환 과정을 따라 AdHRE 벡터와 함께 이용된다.The same procedure is used with the AdHRE vector following the stem cell transformation process outlined above.

(실시예 12) 렌티-바이러스 벡터를 이용한 종양 세포의 변환Example 12 Conversion of Tumor Cells Using Lenti-Virus Vectors

본 발명의 또 다른 예로써 본 발명자들은 글리오마(glioma)로의 유전자 전달을 연구하기로 했다. 글리오마는 연구되어진 대부분의 저산소증 종양중의 하나인 과정맥성(hypervascularity)과 침입성(invasiveness)에 의해 특징지어 진다[J. Folkman pp3075-3085 In Cancer: Principles and Practice of Oncology, Fifth Edition ed DeVita, Hellman, Rosenberg. Pub. Lippincott-Raven 1997]. 적절한 렌티바이러스 벡터는 도 32에 나타내었다. 모델 시스템은 인간 세포주 U87MG 또는 쥐 RT-2 라인을 사용한다. 둘다 정상쥐 또는 누드 또는 SCID 쥐에서 분석될 수 있는 전형적인 정맥화된 종양을 준다(예로 Wei et al 1994, Human Gene Therapy 5, 969). 동일한 과정은 환자를 다루는데 이용된다. 이 경우에 종양는 PET 또는 MRI 스캐닝에 의해 위치되고 벡터 0.1ml와 함께 주입되거나 대안으로 서지칼 디벌킹(surgical debulking)시에 사이트는 벡터와 함께 치료될 수 있다. 환자는 사이클로포스파미드로 치료되며 종양 성장의 감소는 MRI 스캐닝으로 모니터된다.As another example of the present invention, we decided to study gene transfer to glioma. Glyoma is characterized by hypervascularity and invasiveness, one of the most hypoxic tumors studied [J. Folkman pp 3075-3085 In Cancer: Principles and Practice of Oncology, Fifth Edition ed DeVita, Hellman, Rosenberg. Pub. Lippincott-Raven 1997]. Suitable lentiviral vectors are shown in FIG. 32. The model system uses human cell line U87MG or rat RT-2 line. Both give typical veinized tumors that can be analyzed in normal mice or nude or SCID mice (eg Wei et al 1994, Human Gene Therapy 5, 969). The same process is used to deal with patients. In this case the tumor may be located by PET or MRI scanning and injected with 0.1 ml of the vector or alternatively the site may be treated with the vector upon surgical debulking. The patient is treated with cyclophosphamide and the decrease in tumor growth is monitored by MRI scanning.

(실시예 13) 데스페리옥사민(desferrioxamine)에 의한 렌티바이러스 벡터 생산과 발현의 유도Example 13 Induction of Lentivirus Vector Production and Expression by Desferrioxamine

데스페리옥사민은 시그마(Sigma)로부터 얻어지거나 허가된 산물 데페랄(Deferal)로서 노바티스(Novartis) 약제로부터 임상 포뮬레이션으로 얻어진다. 데스페랄로 이루어진 유도의 레벨은 저산소증에 의해 이루어진 것과 같거나 더 크다.Desperioxamine is obtained from Sigma or as a licensed product Deferal in clinical formulation from Novartis Pharma. The level of induction composed of desperal is equal to or greater than that caused by hypoxia.

시험관 내(in vitro) 사용을 위해 저산소증 조절된 렌티바이러스 벡터를 포함하는 생산자 세포는 50 마이크로몰랄∼1 밀리몰랄 데스페리옥사민 존재하에서 10일간 플라스크에서 배양된다. 배양은 이 기간동안 107/ml 과량에서 총 수율을 주기 위해 벡터 입자를 풀어준다. 스케일을 높이기 위해 세포들은 롤러 병에서 배양되며 데스페리옥사민은 7일간 50-200 마이크로몰랄에서 이용된다. 따라서 이 시스템은 HRE의 존재를 활용하여 바이러스 벡터의 유도를 허용한다. 시스템은 게놈이 데스페리옥사민에 반응하여 HRE에 의해 조절되는 것으로 기술된다.Producer cells comprising hypoxia regulated lentiviral vectors for in vitro use are incubated in flasks for 10 days in the presence of 50 micromolar to 1 millimolar desferrioxamine. Incubation releases the vector particles to give a total yield in excess of 10 7 / ml during this period. To increase scale, cells are cultured in roller bottles and desperioxamine is used at 50-200 micromolar for 7 days. The system thus exploits the presence of HRE to allow the induction of viral vectors. The system is described where the genome is regulated by HRE in response to desperioxamine.

생체 내(in vivo) 사용을 위해 환자는 저산소증 조절된 렌티바이러스 벡터 또는 저산소증 조절된 렌티바이러스 벡터를 포함하는 세포로 다루어진다. 환자는 데스페리옥사민으로 처리하는 표준 코스를 준다. 이는 저산소증의 효과에 부가하여 테라피를 활성화하며 어떤 경우에는 로컬 저산소증에 대한 요구를 대신할 것이다.For in vivo use, the patient is treated with a cell comprising a hypoxia controlled lentiviral vector or a hypoxia regulated lentiviral vector. Patients are given a standard course of treatment with desferrioxamine. This activates therapy in addition to the effects of hypoxia and in some cases will replace the need for local hypoxia.

스플릿 인트론 테크놀로지Split Intron Technology

다음 내용들은 우리의 공동-출원중인 PCT 출원에서 얻어지며 레트로바이러스 벡터를 스플릿-인트론 특징을 가지고 어떻게 발명하는가를 제공한다. 이러한 내용들은 스플릿-인트론 배열과 함께 ILRE 조절된 NOIs를 세포에 전달할 수 있는 하나 이상의 벡터를 제조하기 위해 조절될 수 있다. 제목이 "벡터"인 PCT 특허 출원은 여기에 추가되며 그 모든 내용들이 참고자료로 여기에 통합된다.The following are obtained from our co-pending PCT application and provide a way to invent retroviral vectors with split-intron features. These details can be adjusted to produce one or more vectors capable of delivering ILRE regulated NOIs to the cell along with the split-intron arrangement. A PCT patent application titled "Vector" is added here and all its content is incorporated herein by reference.

기능적인 스플라이스 도너 사이트와 억셉터 사이트로 구성된 레트로바이러스 벡터Retroviral vector consisting of functional splice donor site and acceptor site

본 발명은 벡터에 관한 것이다.The present invention relates to a vector.

특히, 본 발명은 레트로바이러스 입자에서 유전물질이 패키징하고 발현되도록 하는 새로운 시스템에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to a new system for packaging and expressing genetic material in retroviral particles.

좀더 상세히 말하자면, 본 발명은 특정 뉴클레오타이드 서열(이후로 "NOI"나 또는 복수로 "NOIs"로 줄여쓴다)을 한 개 이상의 표적 사이트에 전달할 수 있는 레트로바이러스 입자를 만들 수 있는 새로운 시스템에 관한 것이다.More specifically, the present invention relates to a new system that can produce retroviral particles capable of delivering a specific nucleotide sequence (hereinafter abbreviated as "NOI" or plurally as "NOIs") to one or more target sites.

또한 본 발명은 특히 유전자 치료에 유용한 새로운 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다.The invention also relates to novel retroviral vectors which are particularly useful for gene therapy.

유전자 치료는 표적 세포같은 한 개 이상의 표적 사이트에 한 개 혹은 그 이상의 뉴클레오타이드 서열을 첨가, 치환, 결실, 보충, 제조하는 등의 어느 한가지나 혹은 그 이상의 것을 포함하고 있다. 만약 표적 사이트가 표적 세포라면, 세포는 조직이나 혹은 기관의 일부일 것이다. 유전자 치료에 대한 일반적 지침은 Molecular Biology(Ed Robert Meyers, Pub VCH, p556-558)에 개시 되어있다.Gene therapy includes any one or more of adding, replacing, deleting, supplementing, or preparing one or more nucleotide sequences at one or more target sites, such as target cells. If the target site is a target cell, the cell may be part of a tissue or organ. General guidelines for gene therapy are described in Molecular Biology (Ed Robert Meyers, Pub VCH, p556-558).

또 다른 예를 들면, 유전자 치료는 다음과 같은 방법을 제공할 수 있다. 즉 상기 유전자와 같이 뉴클레오타이드 서열은 결함 유전자를 치환하거나 보충하는데 사용할 수 있다. 상기 유전자와 같이 병원성 뉴클레오타이드 서열이나 발현 산물이 그것으로부터 제거될 수도 있다. 상기 유전자와 같이 뉴클레오타이드 서열이나 발현산물이 예를 들어 좀더 우호적인 표현형을 만들기 위해 첨가되거나 혹은 삽입될 수 있다. 상기 유전자와 같이 뉴클레오타이드 서열이나 발현산물이 예를 들어 형질전환된 세포(transformed cells)와 형질전환 되지 않은 것 같은 세포를 선택할 목적으로 그것으로부터 첨가되거나 삽입될 수 있다. 세포는 암(Schmidt-Wolf and Schmidt-Wolf, 1994, Annals of Hematology 69:273-279)이나 다른 질병상태 예를 들어 면역, 심혈관, 신경, 염증 혹은 감염 장애 같은 질병 상태를 치료하거나 예방하는 데 있어서 분자적 수준에서 다루어질 수 있다. 유전적인 백신 같은 면역 반응을 유도하기 위해 항원을 만들거나 삽입할 수도 있다.In another example, gene therapy can provide the following methods. That is, the nucleotide sequence can be used to replace or supplement a defective gene. As with the gene, pathogenic nucleotide sequences or expression products may be removed therefrom. Nucleotide sequences or expression products, such as the above genes, can be added or inserted, for example, to make a more favorable phenotype. Nucleotide sequences or expression products, such as the genes above, may be added or inserted therefrom for the purpose of selecting transformed cells and cells that are not transformed, for example. Cells may be used to treat or prevent cancer (Schmidt-Wolf and Schmidt-Wolf, 1994, Annals of Hematology 69: 273-279) or other disease states such as immune, cardiovascular, neurological, inflammatory or infectious disorders. Can be handled at the molecular level. Antigens can also be made or inserted to induce an immune response, such as a genetic vaccine.

최근에, 레트로바이러스는 유전자 치료시 유용하다고 여겨져 왔다. 특히 레트로바이러스는 용균성 바이러스와는 다른 라이프 사이클을 갖는 RNA 바이러스이다. 이 점에 있어서, 레트로바이러스는 DNA 중개자를 거쳐 복제하는 감염체이다. 레트로바이러스가 세포에 감염할 때, 그것의 게놈은 역전사 효소에 의해 DNA형태로 전환된다. DNA 카피는 새로운 RNA 게놈과 바이러스 입자의 조립에 필수적인 단백질 생산을 위한 주형으로써 제공된다.Recently, retroviruses have been considered useful for gene therapy. In particular, retroviruses are RNA viruses that have a different life cycle from lytic viruses. In this regard, retroviruses are infectious agents that replicate via DNA mediators. When a retrovirus infects a cell, its genome is converted into DNA form by reverse transcriptase. DNA copies serve as templates for protein production essential for the assembly of new RNA genomes and viral particles.

많은 종류의 레트로바이러스가 있으며 그 예는 다음과 같다. 쥐과 백혈병 바이러스(murine leukemia virus:MLV), 인간의 면역결핍 바이러스(human immunodeficiency virus:HIV), 말의 전염성 빈혈증 바이러스(equine infectous anaemia virus:EIAV), 쥐 유방 종양 바이러스(mouse mammary tumor virus:MMTV), 라우스 유종 바이러스(Rous sarcoma virus:RSV), 후지나미 육종 바이러스(Fujinami sarcoma virus:FuSV), 몰로니 쥐과 백혈병 바이러스(Moloney murine leukemia virus:Mo-MLV), FBR 쥐과 육종성골증 바이러스(FBR murine asteosarcoma virus:FBR MSV), 몰로니 쥐과 육종 바이러스(Moloney murine sarcoma virus:Mo-MSV), 아벨슨 쥐과 백혈병 바이러스(Abelson murine leukemia virus:A-MLV), 조류의 골수구종증 바이러스-29(Avian myelocytomatosis virus-29:MC29), 조류의 적백혈증 바이러스(Avian erythroblastosis virus:AEV) 등이다.There are many types of retroviruses, for example: Murine leukemia virus (MLV), human immunodeficiency virus (HIV), equine infectious anaemia virus (EIAV), mouse mammary tumor virus (MMTV) , Rus sarcoma virus (RSV), Fujinami sarcoma virus (FuSV), Moloney murine leukemia virus (Mo-MLV), FBR murine asteosarcoma virus: FBR MSV), Moloney murine sarcoma virus (Mo-MSV), Abelson murine leukemia virus (A-MLV), Avian myelocytomatosis virus -29: MC29), and Avian erythroblastosis virus (AEV).

레트로바이러스의 자세한 리스트는 Coffin et al("Retroviruses" 1997 Cold Spring Harbour laboratory Press Eds: JM Coffin, SM Hughes, HE Varmus pp 758-763)에 개시 되어있다.A detailed list of retroviruses is disclosed in Coffin et al ("Retroviruses" 1997 Cold Spring Harbor laboratory Press Eds: JM Coffin, SM Hughes, HE Varmus pp 758-763).

레트로바이러스의 게놈 구조에 대한 자세한 사항은 통상의 기술일 것이다. 예를 들어 HIV는 NCBI Genbank(i.e. Genome Accession No. AF033819)에서 볼 수 있다.Details of the genome structure of retroviruses will be conventional techniques. For example, HIV can be found in NCBI Genbank (i.e. Genome Accession No. AF033819).

특히 야생형(wild type)의 레트로바이러스는 필수 바이러스 단백질을 코딩하는 세 개의 주요 코딩 도메인(coding domains) 즉 gag, pol, env로 구성되어 있다. 그럼에도 불구하고, 레트로바이러스는 일반적으로 두 개의 카테고리 즉 "단순(simple)"과 "복합(complex)"로 분류하고 있다. 이들 카테고리는 그들 게놈의 구성에 따라 구분한다. 단순 레트로바이러스는 보통 기본적인 정보만을 가지고 있다. 반면에 복합 레트로바이러스는 복합적으로 연결된 메시지로부터 유도된 조절단백질이 첨가되어 있다.In particular, the wild type retrovirus consists of three major coding domains (gag, pol, env) that encode essential viral proteins. Nevertheless, retroviruses generally fall into two categories: "simple" and "complex". These categories are divided according to the composition of their genome. Simple retroviruses usually have only basic information. Complex retroviruses, on the other hand, contain regulatory proteins derived from complex linked messages.

레트로바이러스는 7개의 그룹으로 분류하기도 한다. 이들 중 다섯 그룹은 종양유전자의 가능성을 갖는 레트로바이러스이다. 나머지 두 그룹은 렌티바이러스(lentiviruses)와 스푸마바이러스(spumaviruses)이다. 이들 레트로바이러스에 관한 개관은 " Retroviruses"(1997 Cold Spring Harbour laboratory Press Eds: JM Coffin, SM Hughes, HE Varmus pp 1-25)에 나와 있다.Retroviruses are classified into seven groups. Five of these are retroviruses with the potential of oncogenes. The other two groups are lentiviruses and spumaviruses. An overview of these retroviruses is given in "Retroviruses" (1997 Cold Spring Harbor laboratory Press Eds: JM Coffin, SM Hughes, HE Varmus pp 1-25).

인간 티세포(T-cell)백혈병 바이러스-소과 백혈병 바이러스 그룹을 제외한 모든 종양유전자 멤버들은 단순 레트로바이러스이다. HTLV, BLV와 렌티바이러스와 스푸마바이러스는 복합 레트로바이러스이다. 가장 잘 연구된 종양유전자적인 레트로바이러스 종류는 라우스 사코마 바이러스, 마우스 매머리 종양 바이러스와 뮤린 백혈병 바이러스와 휴먼 티셀 백혈병 바이러스이다.All oncogene members except the human T-cell leukemia virus-bovine leukemia virus group are simple retroviruses. HTLV, BLV and lentiviruses and spumaviruses are complex retroviruses. The most well-researched oncogene retrovirus types are the Raus sacoma virus, the mouse barley tumor virus, the murine leukemia virus, and the human ticell leukemia virus.

렌티바이러스 그룹은 "프리메이트(primate)"와 "넌프리메이트(non-primate)"로 분류할 수 있다. 프리메이트 렌티바이러스의 예로 인간 면역결핍 바이러스, AIDS를 일으키는 에이전트(agent), 유인원 면역결핍 바이러스가 있다. 넌프리메이트 렌티바이러스 그룹에는 "슬로우 바이러스(slow virus)"인 비스나/매디(visna/maedi) 바이러스의 프로토타입(prototype)이 있다. 뿐만 아니라 산양 관절염-뇌염 바이러스(CAEV), 유인원 전염성 빈혈증 바이러스(EIAV)와 좀더 최근에 발견된 고양이과의 면역결핍 바이러스(FIV), 소과 면역결핍 바이러스가 있다.Lentivirus groups can be classified into "primate" and "non-primate". Examples of free lentiviral viruses include human immunodeficiency virus, agents that cause AIDS, and apes immunodeficiency virus. In the non-primate lentiviral group there is a prototype of the "slow virus" visna / maedi virus. There are also goat arthritis-encephalitis virus (CAEV), apes infectious anemia virus (EIAV), the more recently found feline immunodeficiency virus (FIV), and bovine immunodeficiency virus.

렌티바이러스 패밀리와 다른 타입의 레트로바이러스의 차이점은 렌티바이러스가 분열하는 세포와 분열하지 않는 세포 모두에 감염할 수 있는 능력을 가지고 있다는 점이다(Lewis et al 1992 EMBO.J 11:3053-3058; Lewis and Emerman 1994 J. Virol. 68:510-516). 반면에 MLV 같은 다른 레트로바이러스는 예를 들어 근육, 뇌, 폐 그리고 간조직을 만드는 것 같은 분열하지 않는 세포에는 감염할 수 없다.The difference between the lentiviral family and other types of retroviruses is that the lentiviral has the ability to infect both dividing and non-dividing cells (Lewis et al 1992 EMBO.J 11: 3053-3058; Lewis and Emerman 1994 J. Virol. 68: 510-516). On the other hand, other retroviruses, such as MLV, cannot infect non-dividing cells, such as building muscle, brain, lungs, and liver tissue.

감염과정 동안, 레트로바이러스는 먼저 세포 표면의 특정 수용체에 부착한다. 숙주세포로 침입할때, 레트로바이러스의 RNA 게놈은 모(parent) 바이러스내에 있는 역전사효소에 의해 DNA로 복제된다. 이 DNA는 숙주 세포 핵으로 전달되어 후에 숙주의 게놈에 삽입된다. 이 시기에 있는 바이러스를 프로바이러스라 한다. 프로바이러스는 세포 분열동안 숙주의 염색체에 있다가 다른 세포 단백질처럼 전사(transcription)된다. 프로바이러스는 단백질과 더 많은 바이러스를 만드는 데 필요한 패키징 머쉰(packaging machinery)을 코딩하며 소위 "버딩(budding)"이라 불리는 과정에 의해 세포를 떠날 수있다.During the infection process, retroviruses first attach to specific receptors on the cell surface. When invading host cells, the RNA genome of the retrovirus is replicated into DNA by reverse transcriptase in the parent virus. This DNA is delivered to the host cell nucleus and later inserted into the host's genome. Viruses at this time are called proviruses. Proviruses are on the host's chromosome during cell division and are then transcribed like other cellular proteins. Proviruses encode the packaging machinery needed to make proteins and more viruses, and can leave cells by a process called "budding."

이미 지적했듯이, 각각의 레트로바이러스의 게놈은 gag, pol, env 이라 불리는 유전자로 구성되어 있으며, 이들은 바이러스의 단백질과 효소를 코딩한다. 프로바이러스에서, 이들 유전자는 롱 터미널 리피트(LTRs)라 불리는 곳의 양 끝에 있다. LTRs은 프로바이러스의 삽입과 전사에 관여한다. 그들은 또한 인핸서-프로모터 서열로 제공된다. 다른 말로 LTRs은 바이러스 유전자의 발현을 조절한다. 레트로바이러스 RNAs의 인캡시데이션(encapsidation)은 바이러스 게놈의 5'의 말단에 위치한 psi 서열에 의해 일어난다.As already pointed out, the genome of each retrovirus consists of genes called gag, pol, and env, which encode the proteins and enzymes of the virus. In proviruses, these genes are at both ends of what are called long terminal repeats (LTRs). LTRs are involved in the insertion and transcription of proviruses. They are also provided as enhancer-promoter sequences. In other words, LTRs regulate the expression of viral genes. Encapsidation of retroviral RNAs is caused by psi sequences located at the 5 'end of the viral genome.

LTRs 그 자신은 동일한 서열이며 U3, R과 U5의 세 요소로 나눌 수 있다. U3는 RNA의 3' 말단에 있는 유니크 서열(unique sequence)이다. R은 RNA의 양쪽 말단에 있는 반복 서열이며, U5는 RNA의 5' 말단에 있는 유니크 서열이다. 세 요소의 사이즈는 다른 레트로바이러스 간에 상당히 다양하다.LTRs themselves are identical sequences and can be divided into three elements: U3, R and U5. U3 is a unique sequence at the 3 'end of RNA. R is a repeating sequence at both ends of the RNA and U5 is a unique sequence at the 5 'end of the RNA. The size of the three elements varies considerably between different retroviruses.

레트로바이러스 게놈의 RNA와 DNA 형태의 단순한 유전적인 구조들은 아래에 LTRs의 기본 특징과 gag, pol, env의 관련 위치를 표시하여 나타냈다.The simple genetic structures of the RNA and DNA forms of the retroviral genome are shown below, indicating the basic features of LTRs and the relative positions of gag, pol, and env.

도 29에 나타난 바와 같이, 감염성 레트로바이러스의 RNA 게놈은 (5')R-U5-gag, pol, env-U3-R(3')으로 구성되어 있다. 결함이 있는 레트로바이러스 백터 게놈의 경우, gag, pol과 env가 없거나 기능을 갖지 못한다. RNA의 양쪽 말단에 있는 R 부위는 반복 서열이다. U5와 U3는 각각 RNA 게놈의 5'과 3' 말단에 있는 유니크 서열이다.As shown in FIG. 29, the RNA genome of the infectious retrovirus is composed of (5 ') R-U5-gag, pol, env-U3-R (3'). In the defective retroviral vector genome, gag, pol and env are missing or have no function. The R sites at both ends of the RNA are repeat sequences. U5 and U3 are unique sequences at the 5 'and 3' ends of the RNA genome, respectively.

바이러스 RNA가 이중 가닥의 DNA로 역전사하는 것은 세포질에서 일어나며, 주형분자(template molecule)의 5' 말단에서 3' 말단쪽으로 역전사효소의 두 번의 점프가 있다. 이들 점프 결과 바이러스 RNA의 5'과 3' 말단에 위치한 서열의 복제가 일어난다. 이들 서열은 그후 R U5와 U3을 포함한 LTRs을 형성하면서 바이러스 DNA의 양쪽 끝에 나란히 연결된다. 역전사가 완성되면, 바이러스 DNA는 핵으로 전좌(translocation)되는데 프리인테그레이션 콤플렉스 (PIC)라 불리는 레트로바이러스 게놈의 선상 카피(linear copy)는 견실한 프로바이러스을 형성하기위해 바이러스 인테그라아제(integrase)의 도움을 받아 무작위로 염색체 DNA로 삽입된다. 숙주 세포 게놈으로 삽입할 수 있는 사이트는 매우 크며 널리 분포되어 있다.Reverse transcription of viral RNA into double stranded DNA occurs in the cytoplasm, with two jumps of reverse transcriptase from the 5 'end to the 3' end of the template molecule. These jumps result in duplication of sequences located at the 5 'and 3' ends of the viral RNA. These sequences are then linked side by side at both ends of the viral DNA, forming LTRs containing R U5 and U3. When reverse transcription is complete, the viral DNA is translocated into the nucleus. A linear copy of the retroviral genome, called the preintegration complex (PIC), assists the viral integrase to form a robust provirus. It is randomly inserted into the chromosomal DNA. Sites that can be inserted into the host cell genome are very large and widely distributed.

프로바이러스의 전사를 조절하는 것은 바이러스 LTR의 코딩되지 않는 서열에 있다. 전사가 시작되는 사이트는 왼쪽 LTR에 있는 U3와 R의 경계면에 있으며, 폴리에이(poly A) 사이트는 오른쪽 LTR에 있는 R과 U5의 경계면에 있다. U3는 프로바이러스의 전사 조절 요소 대부분을 포함하고 있다. 즉 세포와 어떤 경우에는 바이러스의 전사에 관여하는 활성 단백질과 프로모터 및 복합적인 인핸서 서열을 포함하고 있다. 어떤 레트로바이러스는 유전자 발현을 조절하는 데 관여하는 단백질을 코딩하는 tat, rev, rex 같은 유전자를 한 개 이상 갖기도 한다.Regulating transcription of the provirus is in the uncoded sequence of the viral LTR. The site where transcription begins is at the interface of U3 and R in the left LTR, and the poly A site is at the interface of R and U5 in the right LTR. U3 contains most of the transcriptional regulatory elements of proviruses. That is, cells and in some cases active proteins and promoters involved in the transcription of the virus and complex enhancer sequences. Some retroviruses have more than one gene, such as tat, rev, or rex, that encodes proteins involved in regulating gene expression.

프로바이러스 DNA의 전사 결과 RNA 프로세싱(processing)을 통해 생긴 게놈 및 서브게놈 사이즈의 RNA 분자와 전체 길이 서열(full length)을 갖는 바이러스 RNA를 다시 만들게 된다. 일반적으로, 모든 RNA 결과물들은 바이러스 단백질 생산을 위한 주형으로 사용된다. RNA 결과물의 발현은 트랜슬레이션(translation)동안 RNA 트랜스크립트(transcript)의 스플라이싱(splicing)과 리보좀 프레임 쉬프팅(ribosomal framshifting)의 조합 결과로 이루어진다.Transcription of Proviral DNA Regenerates viral RNA with full length and genomic and subgenomic size RNA molecules resulting from RNA processing. In general, all RNA products are used as templates for viral protein production. Expression of the RNA product is the result of a combination of splicing of RNA transcripts and ribosomal framshifting during translation.

RNA 스플라이싱은 인트론(intron) RNA 서열이 제거되고 남아있는 엑손(exon) 서열이 트랜슬레이션에 필요한 연속적인 리딩 프레임(reading frame)을 제공하도록 서로 연결되는 과정을 말한다. 레트로바이러스 DNA의 일차 트랜스크립트(primary transcript)는 몇가지 방법을 통해 변형이 되며 세포의 mRNA와 유사하다. 그러나, 모든 인트론이 효율적으로 스플라이싱되는 대부분의 세포의 mRNA와는 달리, 새로이 합성된 레트로바이러스의 RNA는 두 집단으로 분류된다. 한 집단은 게놈 RNA로써 제공되도록 스플라이싱되지 않은 채 남아있고 다른 집단은 서브게놈 RNA로 이용되도록 스플라이싱된다.RNA splicing refers to a process in which intron RNA sequences are removed and the remaining exon sequences are linked to each other to provide a continuous reading frame for translation. The primary transcript of retroviral DNA is modified in several ways and is similar to the mRNA of the cell. However, unlike most cell mRNAs where all introns are efficiently spliced, the newly synthesized retrovirus RNA is classified into two groups. One population remains unspliced to serve as genomic RNA and the other spliced to be used as subgenomic RNA.

레트로바이러스의 스플라이싱되지 않은 전체 서열의 RNA 트랜스크립트는 두가지의 기능을 한다. 첫째, 그들은 gag와 pol의 유전자 결과물을 코딩한다. 둘째, 게놈 RNA로써 프로제니(progeny) 비리온 입자속에 패키징된다. 서브 게놈 RNA 분자는 나머지 바이러스 유전자 프러덕트를 위한 mRNA로 제공된다. 스플라이싱된 레트로바이러스의 트랜스크립트는 첫번째 엑손을 가지며 이는 5'LTR의 U5 영역에 연결되어 있다. 마지막 엑손은 사이즈가 다양하긴 하지만 3'LTR에 의해 코딩되는 U3와 R 영역을 항상 보유하고 있다. 나머지 RNA 구조의 구성은 스플라이싱 수와 어떤 스플라이스 사이트를 선택하는가에 따라 결정된다.The unspliced full sequence RNA transcript of a retrovirus serves two functions. First, they encode the gene output of gag and pol. Second, it is packaged into progeny virion particles as genomic RNA. Sub genomic RNA molecules serve as mRNA for the remaining viral gene products. The transcript of the spliced retrovirus has the first exon, which is linked to the U5 region of the 5'LTR. The last exon varies in size but always has the U3 and R regions coded by the 3'LTR. The composition of the rest of the RNA structure depends on the number of splicing and which splice site to choose.

단순 레트로바이러스의 경우, 한 집단은 새로 합성된 레트로바이러스의 RNA가 게놈 RNA로써 그리고 gag와 pol의 mRNA로써 사용되도록 스플라이싱되지 않은 채 남아있다. 다른 집단의 경우, 게놈 RNA의 5' 부분이 다운스트림(downstream) 유전자, 주로 env에 연결되도록 스플라이싱된다. 스플라이싱에는 gag의 업스트림(upstream)에 위치한 스플라이스 도너와 pol의 3'말단 근처의 스플라이스 억셉터가 이용된다. 스플라이스 도너와 스플라이스 억셉터 사이에 있는 인트론은 스플라이싱으로 인해 제거되며, gag와 pol 유전자를 갖고 있다. 이러한 스플라이싱은 엔벨럽(envelope) 단백질에 대한 mRNA을 만들게 된다. 일반적으로, 스플라이스 도너는 gag의 업스트림에 있지만 ASLV 같은 바이러스의 경우, gag 유전자 쪽에 있는 소수의 코돈(codon)을 말하며, 결과적으로 gag와 더불어 소수의 아미노말단의 아미노산 잔기를 갖는 일차 Env 트랜슬레이션 프러덕트를 만든다. Env 단백질은 막에 결합한 형태의 폴리리보솜(polyribosome)에서 합성되며, 세포의 세포막에 액포성 운반을 통해 전달되어 바이러스 입자에 결합된다.In the case of simple retroviruses, one population remains unspliced so that the newly synthesized retrovirus RNA can be used as genomic RNA and as gag and pol mRNAs. For other populations, the 5 'portion of genomic RNA is spliced to connect to downstream genes, mainly env. Splicing uses splice donors located upstream of the gag and splice acceptors near the 3 'end of pol. The intron between the splice donor and the splice acceptor is removed by splicing and has the gag and pol genes. This splicing produces mRNA for the envelope protein. In general, splice donors are upstream of gag, but for viruses such as ASLV, it refers to a few codons on the gag gene side, resulting in primary Env translations with gag and a few amino-terminal amino acid residues. Create a product. Env proteins are synthesized in a polyribosome in a membrane-bound form, and are delivered to the cell membrane of a cell through vesicular transport to bind viral particles.

복합 레트로바이러스는 단순하게 스플라이스되거나 복합적으로 스플라이스되는 두가지 경우의 트랜스크립트를 만들며 이들은 Env 유전자 프러덕트 뿐만 아니라 이들 바이러스에만 존재하는 조절단백질과 보조단백질 세트를 코딩한다. 렌티바이러스와 특히 HIV 같은 복합 레트로바이러스는 레트로바이러스가 감염되는 동안 일어날 수 있는 얼터너티브 스플라이싱의 본보기가 된다. 예를 들어, HIV-1은 일차 게놈 트랜스크립트로부터 차선책의 스플라이싱을 통해 30개 이상의 다른 mRNA를 생산할 수 있다. 이러한 선택 과정은 스플라이싱 패턴을 바꿀 수 있고 바이러스 감염 능력에 영향을 줄 수 있는 경쟁상태의 스플라이싱 억셉터를 분쇄하는 돌연변이가 있을때 조절되는 것으로 보인다(Purcell and Martin 1993 J Virol 67:6365-6378).Complex retroviruses produce two cases of simple or complex splices, which encode not only the Env gene product, but also a set of regulatory and coproteins that are unique to these viruses. Lentiviruses and, in particular, complex retroviruses such as HIV, are examples of alternative splicing that can occur during retrovirus infection. For example, HIV-1 can produce more than 30 different mRNAs through primary splicing from primary genomic transcripts. This selection process appears to be regulated when there is a mutation that can change the splicing pattern and disrupt a competitive splicing acceptor that can affect the ability of the virus to infect (Purcell and Martin 1993 J Virol 67: 6365-). 6378).

풀렝스를 갖는 RNA와 서브 게놈 RNA의 비율은 감염된 세포에 따라 다양하며, 이들 트랜스크립트의 레벨를 조정하는 것은 레트로바이러스의 유전자 발현동안 일어나는 조절단계(control step)이다. 레트로바이러스의 유전자가 발현되기 위해서는, 스플라이스드 RNA와 스플라이스 되지 않은 RNA 둘다 세포질로 전달되어야 하며 효율적인 레트로바이러스 유전자 발현을 위해 이들 RNA가 적절한 비율로 유지되어야 한다. 다른 종류의 레트로바이러스는 이런 문제에 대해 명확한 해결책을 발전시켜왔다. 단순 레트로바이러스는 전체 길이를 가지며 단순한 방식으로 스플라이스된 RNA를 이용하여, 그들 게놈에 대한 효율적인 스플라이스 사이트를 이용하거나 몇 개의 시스 액팅 요소(cis-acting element)의 도움을 통해 이들의 세포질내 비율을 조절한다. 복합 레트로바이러스는 단순하게 스플라이스되거나 복합적으로 스플라이스되는 두가지 경우를 통해 RNA를 만드는 데, HIV-1에서는 rev 그리고 HTLV-1에서는 rex처럼 보조 유전자중 한 종류의 단백질 산물을 가지며, RNA와의 서열 상호작용을 통해 다른 종류의 게놈과 서브게놈 RNA의 트랜스포트 및 스플라이싱을 조절한다.The ratio of full-length RNA to subgenomic RNA varies depending on the infected cells, and adjusting the levels of these transcripts is a control step that occurs during gene expression of retroviruses. In order for genes of retroviruses to be expressed, both splice RNA and non-splice RNA must be delivered to the cytoplasm and these RNAs must be maintained at an appropriate ratio for efficient retrovirus gene expression. Other kinds of retroviruses have evolved clear solutions to this problem. Simple retroviruses use full-length and spliced RNA in a simple manner, using their efficient splice site for their genome or their cytoplasmic ratio with the help of several cis-acting elements. Adjust Complex retroviruses produce RNA in two cases, simply spliced or complex spliced, which have a protein product of one of the auxiliary genes, such as rev in HIV-1 and rex in HTLV-1. It regulates the transport and splicing of different genomes and subgenomic RNAs.

구조 유전자인 gag, pol과 env에 대해 좀더 자세히 살펴보면, gag는 바이러스의 내부 구조 단백질(internal structural protein)을 코딩한다. Gag는 단백질 가수분해를 거쳐 성숙 단백질(mature protein)MA(매트릭스), CA(캡시드), NC(뉴클레오캡시드)로 프로세스(process)된다. pol 유전자는 역전사효소를 코딩하는 데 DNA 폴리머라아제(polymerase)와 알엔에이즈 H(RNase H) 및 인테그라아제(integrase) 둘다를 포함하고 있고, 게놈 복제에 관여한다. env 유전자는 비리온의 표면 글리코겐프로테인(surface glycogenprotein, SU)과 트랜스멤브레인 단백질(transmembrane protein, TM)을 코딩하는데 세포의 수용체 단백질과 특이적으로 결합하여 콤플렉스를 형성한다. 이러한 결합은 세포막과 바이러스막의 융합을 유도한다.Looking more closely at the structural genes gag, pol and env, gag encodes the virus's internal structural protein. Gag is proteolytically processed into mature protein MA (matrix), CA (capsid), NC (nucleocapsid). The pol gene contains both DNA polymerase and RNase H and integrase to encode reverse transcriptase and is involved in genome replication. The env gene encodes virion's surface glycogen protein (SU) and transmembrane protein (TM), which bind specifically to receptor proteins in cells to form a complex. This binding leads to the fusion of cell and viral membranes.

Env 단백질은 바이러스 입자을 코딩하고 바이러스가 표적 세포로 침입할 수 있도록 하는데 주요한 역할을 하는 바이러스 단백질이다. 레트로바이러스의 엔벨럽 글리코프로테인 콤플렉스는 두 개의 폴리펩티드를 갖고 있다. 즉 외부에 글리코실기가 붙어있는 친수성을 띠는 폴리펩티드(SU)와 멤브레인 스패닝 단백질(membrane-spanning protein, TM)을 가지고 있다. 게다가 이들은 비리온 표면에 올리고머(oligomer) 형태의 "혹"이나 "혹모양의 스파이크"를 만든다. 폴리펩타이드 둘다 env 유전자에 의해 코딩되며, 폴리단백질 전구체(polyprotein precursor)의 형태로 합성되어 세포 표면으로 전달되는 동안 가수분해된다. 절단되지 않은 Env 단백질이 수용체에 결합할 수 있긴 하지만, 절단(cleavage)은 바이러스가 숙주 세포로 들어가는 데 관여하는 단백질의 융합 능력을 촉진하는 데 필수적이다. SU와 TM 단백질 둘다 여러 사이트에 글리코실기가 붙어있다. 그러나, MLV 같은 바이러스의 경우 TM에는 글리코실기가 붙어있지 않다.Env proteins are viral proteins that play a key role in coding viral particles and allowing viruses to invade target cells. The envelope glycoprotein complex of retroviruses contains two polypeptides. That is, it has hydrophilic polypeptide (SU) and membrane-spanning protein (TM) with glycosyl groups attached to the outside. In addition, they produce oligomeric "hogs" or "hump spikes" on virion surfaces. Both polypeptides are encoded by the env gene and are synthesized in the form of polyprotein precursors and hydrolyzed during delivery to the cell surface. Although uncleaved Env proteins can bind to receptors, cleavage is essential for promoting the fusion ability of the proteins involved in the virus entering the host cell. Both SU and TM proteins have glycosyl groups attached to multiple sites. However, for viruses such as MLV, the TM does not have glycosyl groups attached.

SU와 TM 단백질이 엔벨럽을 갖는 비리온 입자로 조립되는 과정에 꼭 필요한 것은 아니지만, 침입 과정에는 중요한 역할을 담당한다. 이때, SU 도메인(domain)은 표적세포에 있는 수용체와 결합한다. 이러한 결합이 바이러스와 세포막이 결합한 후 TM 단백질의 막 결합을 유도하는 능력을 촉진한다. MLV 같은 바이러스는 클리베이지를 통해 TM의 세포질 쪽 꼬리부분의 짧은 단편을 제거하여, 단백질의 퓨전 능력을 회복하지 못하도록 한다(Brody et al 1994 J Virol 68:4629-4627; Rein et al 1994 J Virol 68:1773-1781). TM의 멤브레인 스패닝 단편(segment)의 세포질 쪽 "테일(tail)"은 바이러스 막의 안쪽 면에 남아 있으며, 레트로바이러스 마다 그 길이가 다양하다. 그리하여, SU와 수용체간의 결합 특이성이 숙주와 레트로바이러스의 조직 굴성을 제한하게 된다. 어떤 경우, 이들 특이성은 재조합 레트로바이러스 벡터의 형질도입 능력을 제한하기도 한다. 여기서, 형질도입이란 바이러스 유전자가 아닌 다른 유전자를 표적 세포로 전달하기 위해 바이러스 벡터를 이용하는 과정을 말한다. 이러한 이유로 인해, 많은 유전자 치료 실험시 MLV를 사용해왔다. 4070A라 불리는 엔벨럽 단백질을 가지고 있는 MLV는 엠포트로픽(amphotropic) 바이러스로 알려져 있고, 인간과 쥐에 보존(conserved)되어 있는 포스페이트 전이 단백질과 엔벨럽 단백질이 서로 도킹하기 때문에 인간 세포에 감염할 수 있다. 이러한 트랜스포터(transporter)는 도처에 존재하며 이들 바이러스는 여러 종류의 세포 타입에 감염할 수 있다. 그러나, 어떤 경우 안정성의 측면에서 표적세포가 제한적인 것이 유익하다. 마지막으로, 몇몇 그룹이 마우스 세포에도 감염할 수 있는 엠포트로픽 바이러스와는 달리, 특별한 인간 세포에 특이적으로 감염하는 마우스 에코트로픽(ecotropic) 레트로바이러스를 만들었다. 에리스로포이에틴(erythropoietin) 세그멘트를 갖는 Env 단백질의 단편(fragment)을 치환함으로써, 인간 세포에 특이적으로 결합하여 적혈구 세포의 전구체처럼 그들 표면에 에리스로포이에틴 수용체를 만드는 재조합 레트로바이러스로 만들었다(Maulik and Patel 1997 " Molecular Biotechnology:Therapeutic Applications and Strategies" 1997 Wiley-liss Inc. pp45).While SU and TM proteins are not necessary for the assembly of enveloped virion particles, they play an important role in the invasion process. At this time, the SU domain binds to a receptor in the target cell. This binding promotes the ability of the TM protein to induce membrane binding after the virus and cell membranes bind. Viruses such as MLV remove short fragments of the cytoplasmic tail of the TM through the cliché, preventing them from restoring the protein's fusion ability (Brody et al 1994 J Virol 68: 4629-4627; Rein et al 1994 J Virol 68). (1773-1781). The cytoplasmic "tail" of the membrane spanning segment of the TM remains on the inner side of the viral membrane, varying in length for each retrovirus. Thus, the binding specificity between SU and the receptor limits the tissue flexibility of the host and retrovirus. In some cases, these specificities limit the transduction capacity of the recombinant retroviral vector. Here, transduction refers to a process of using a viral vector to deliver a gene other than the viral gene to a target cell. For this reason, MLVs have been used in many gene therapy experiments. MLV, which contains an envelope protein called 4070A, is known as an amphotropic virus and can infect human cells because the phosphate transfer protein and envelope protein that are conserved in humans and mice dock together. . Such transporters exist everywhere and these viruses can infect several cell types. In some cases, however, it is beneficial for the target cells to be limited in terms of stability. Finally, some groups have created mouse ecotropic retroviruses that specifically infect specific human cells, unlike emporotic viruses that can also infect mouse cells. By replacing fragments of the Env protein with erythropoietin segments, they were made into recombinant retroviruses that specifically bind to human cells and make erythropoietin receptors on their surface like precursors of red blood cells (Maulik and Patel 1997 "Molecular Biotechnology: Therapeutic Applications and Strategies "1997 Wiley-liss Inc. pp 45).

gag, pol과 env 뿐만 아니라, 복합 레트로바이러스는 악세서리 혹은 옥주초기(auxillary) 단백질을 코딩하는 "악세서리" 유전자를 가지고 있다. 악세서리나 옥주초기 단백질은 보통 복제 유전자나 구조유전자인 gag, pol 과 env 에 의해 코딩된 것들에 부가적으로 악세서리 유전자에 의해 코딩된 단백질을 말한다. 이들 악세서리 단백질은 tat, rev, tax, rex에 의해 코딩되는 것들처럼 유전자 발현을 조절하는 데 관여하는 것들과는 다르다. 악세서리 유전자들은 vif, vpr, vpx, rpu, nef 이며 이중 하나 또는 그 이상을 갖고 있다. 이들 악세서리 유전자는 HIV에 볼 수 있다. 비필수(non-essential) 악세서리 단백질은 특별한 세포 타입에서 세포 단백질에 의해 제공된 기능의 부분적인 복제에 관여한다. 악세서리 유전자는 pol과 env 사이에 위치하는 데 LTR의 U3 영역이나 env의 중복된 부분이 포함된 env의 다운스트림에 있다.In addition to gag, pol and env, complex retroviruses carry an "accessory" gene that encodes an accessory or auxillary protein. Accessory or nascent proteins usually refer to proteins encoded by the accessory gene in addition to those encoded by the replication or structural genes gag, pol and env. These accessory proteins are different from those involved in controlling gene expression, such as those encoded by tat, rev, tax, and rex. Accessory genes are vif, vpr, vpx, rpu, nef and one or more of them. These accessory genes are found in HIV. Non-essential accessory proteins are involved in the partial replication of the functions provided by cellular proteins in particular cell types. The accessory gene is located between pol and env, either in the U3 region of the LTR or downstream of env, which contains a duplicate of env.

복합 레트로바이러스는 세포의 전사 팩터(transcriptional factor) 뿐만 아니라 코딩된 전사 액티베이터를 사용하는 조절 메카니즘을 발전시켜왔다. 이들 트랜스 액팅 바이러스 단백질은 LTR 방향에서 진행되는 RNA 전사시 액티베이터로써 작용한다. 렌티바이러스의 전사 트랜스 활성은 바이러스 tat 유전자에 의해 코딩된다. Tat는 TAR이라 불리는 안정적이며 스템루프(stem-loop)를 갖는 RNA 이차구조와 결합하며, Tat는 트랜스 액티베이트 전사가 일어날 때 표면적으로 최적의 위치에 있다.Complex retroviruses have evolved regulatory mechanisms using encoded transcriptional activators as well as transcriptional factors of cells. These transacting viral proteins act as activators in RNA transcription that progress in the LTR direction. Transcriptional trans activity of lentiviral is encoded by the viral tat gene. Tat binds to a stable, stem-looped RNA secondary structure called TAR, and Tat is optimally on the surface when transactivate transcription occurs.

처음에 언급했듯이, 레트로바이러스는 하나 이상의 특정 사이트에 NOI를 전달하는 전달 시스템 다른 말로 전달 베지클 혹은 전달 벡터로 사용되어 왔다. 트랜스퍼는 실험실내, 생페외, 생체내 실험에서 일어날 수 있다. 이러한 방식으로 이용될 때의 레트로바이러스는 레트로바이러스 벡터 혹은 재조합 레트로바이러스 벡터라 불린다. 레트로바이러스 벡터는 수용체의 사용량, 역전사 그리고 RNA 패키징을 포함해서 레트로바이러스 라이프 사이클의 다양한 양상들을 연구하기 위해 개발되기도 했다(Miller, 1992 Curr Top Microiol Immunol 158:1-24).As mentioned earlier, retroviruses have been used as delivery systems or delivery vectors that deliver NOI to one or more specific sites. Transfers can occur in laboratory, in vitro and in vivo experiments. Retroviruses when used in this manner are called retroviral vectors or recombinant retroviral vectors. Retroviral vectors have also been developed to study various aspects of the retroviral life cycle, including receptor usage, reverse transcription and RNA packaging (Miller, 1992 Curr Top Microiol Immunol 158: 1-24).

유전자 치료에 이용하는 재조합 레트로바이러스 벡터의 경우, gag, pol, env 단백질 코딩 영역중 하나 또는 그 이상의 일부가 바이러스로부터 제거되어 있다. 이로써 레트로바이러스 벡터의 복제 결함(replication defective)상태를 만들게 된다. 제거된 부분은 NOI로 치환되어 그것의 게놈이 숙주의 게놈으로 삽입할 수 있는 바이러스를 만들게 된다. 그러나 이때 변형된 바이러스 게놈은 구조 단백질이 없기 때문에 스스로 번식할 수 없다. 숙주 게놈에 삽입될 때, NOI의 발현으로 인해 예를 들어 치료나 진단의 효과를 얻게된다. NOI가 특정 사이트로 전달되는 것은 다음과 같은 방법을 통해 이뤄진다. 즉 NOI가 재조합 레트로바이러스 벡터로 삽입되거나 변형된 바이러스 벡터가 비리온 코트로 패키징되거나 표적 세포나 표적세포군 처럼 특정 사이트로 형질도입됨으로써 이루어진다.In the case of recombinant retroviral vectors used for gene therapy, one or more of the gag, pol, and env protein coding regions are removed from the virus. This creates a replication defective state of the retroviral vector. The removed part is replaced with NOI, creating a virus whose genome can be inserted into the host's genome. However, the modified viral genome cannot reproduce by itself because it lacks structural proteins. When inserted into the host genome, the expression of NOI results in, for example, a therapeutic or diagnostic effect. The delivery of a NOI to a specific site is done in the following ways: That is, the NOI is inserted into a recombinant retroviral vector or a modified viral vector is packaged into a virion coat or transduced into a specific site such as a target cell or a target cell population.

패키징이나 헬퍼 세포주를 함께 사용하거나 재조합 벡터를 이용하여 특정 사이트의 형질도입을 위해 레트로바이러스 벡터의 적절한 타이터(titres)를 얻도록 번식하고 분리하는 것이 가능하다.It is possible to breed and isolate using packaging or helper cell lines together or using recombinant vectors to obtain appropriate titers of retroviral vectors for transduction of specific sites.

예를 들어, 번식과 분리에는 레트로바이러스의 gag, pol, env 유전자의 분리 및 "패키징 세포주"를 만들기 위해 숙주 세포에 그들 유전자 각각을 넣는 것이 필요하다. 패키징 세포주는 레트로바이러스 DNA를 패키징하는데 필요한 단백질을 만들지만 psi 영역이 없기 때문에 엔캡시데이션(encapsidation)을 일으키지는 않는다. 그러나, NOI와 psi 영역을 갖고 있는 재조합 벡터를 패키징 세포주에 넣는다면, 헬퍼 단백질은 psi-포지티브(positive) 재조합 벡터을 패키징하여 재조합 바이러스 스톡(stock)을 만들게 된다. 이는 세포 게놈에 NOI를 넣을 수 있도록 세포에 형질도입하는데 이용될 수 있다. 바이러스 단백질을 만드는데 필요한 유전자가 없는 게놈을 갖고 있는 재조합 바이러스는 단지 한번 형질도입될 수는 있으나 번식할 수는 없다. 표적 세포를 한번 형질도입될 수 있게 하는 이들 바이러스 벡터를 복제 결함 벡터라 한다. 그리하여, NOI는 잠정적으로 해로운 레트로바이러스 세대를 갖지 않는 숙주나 표적 세포의 게놈에 삽입될 수 있다. 이용 가능한 패키징 세포주는 "Retroviruses"에 요약되어 있다(1997 Cold Spring Harbour Laboratory Press Eds: JM Coffin, SM Hughes, HE Varmus pp449).For example, breeding and isolation requires the isolation of the gag, pol, and env genes of the retrovirus and the insertion of each of those genes into a host cell to create a "packaging cell line." The packaging cell line produces the proteins needed to package the retroviral DNA but does not cause encapsidation because there is no psi region. However, if a recombinant vector containing NOI and psi regions is put into a packaging cell line, the helper protein will package a psi-positive recombinant vector to produce a recombinant virus stock. It can be used to transduce cells so that they can put NOI in the cell genome. Recombinant viruses with genomes lacking the genes needed to make viral proteins can only be transduced once, but cannot multiply. These viral vectors that allow the transduction of target cells once are called replication defect vectors. Thus, NOI can be inserted into the genome of a host or target cell that does not have a potentially harmful retrovirus generation. Available packaging cell lines are summarized in "Retroviruses" (1997 Cold Spring Harbor Laboratory Press Eds: JM Coffin, SM Hughes, HE Varmus pp449).

레트로바이러스 패키징 세포주의 디자인은 초기 디자인때부터 부딪쳤던 문제인 헬퍼 바이러스의 자연발생적인 생성을 다루면서 진행되어 왔다. 재조합이 호몰로지(homology)로 인해 매우 편리해지자, 벡터와 헬퍼의 게놈간의 상동성을 감소시키거나 제거함으로써 헬퍼 바이러스의 생성을 줄여왔다. 최근에는 gag, pol, env 바이러스 코딩 영역이 각각의 발현 플라스미드(expression plasmid)에 첨가되어 패키징 세포주에 독립적으로 트랜스펙션(transfection)되며 3가지 재조합으로 인해 야생형의 바이러스를 생성하게 되는 패키징 세포가 만들어졌다. 이러한 방법은 복제 할수 있는(replication-competent) 바이러스의 생성 가능성을 줄인다. 이 전략은 때때로 플라스미드 트랜스펙션 방법이라 불린다(Soneoka et al 1995 Nucl. Acids Res 23:628-633).The design of retrovirus packaging cell lines has been undertaken to deal with the spontaneous generation of helper viruses, a problem encountered since the initial design. Recombination has become very convenient due to homology, which has reduced the production of helper viruses by reducing or eliminating homology between the vector and the helper genome. Recently, gag, pol, and env viral coding regions are added to each expression plasmid to transfect independently of the packaging cell line, resulting in packaging cells that produce wild-type viruses through three recombinations. lost. This approach reduces the chance of creating a replication-competent virus. This strategy is sometimes called the plasmid transfection method (Soneoka et al 1995 Nucl. Acids Res 23: 628-633).

트랜지언트 트랜스펙션(transient transfection)은 벡터가 만들어질때부터 벡터 생성을 측정하는 데 이용될 수 있다. 트랜지언트 트랜스펙션은 견고한 벡터 프로듀싱(producing) 세포주를 만드는 데 필요한 시간을 줄이며, 벡터나 레트로바이러스 패키징 성분들이 세포에 해가되는 경우에 사용된다. 레트로바이러스 벡터를 만드는 데 사용되는 성분들로는 Gag/Pol 단백질을 코딩하는 플라스미드와 Env 단백질을 코딩하는 플라스미드와 NOI를 포함하는 플라스미드가 있다. 한가지 이상의 이들 성분들이 다른 필요한 성분을 갖고 있는 세포에 트랜지언트 트랜스펙션됨으로써 벡터가 생성된다. 만약 벡터가 셀 사이클의 억제제(inhibitor)나 세포사멸(apotosis)를 일으키는 유전자처럼 숙주 세포의 분열을 방해하는 유전자나 해로운 유전자를 코딩한다면, 견고한 벡터 프로듀싱 세포주를 만들기는 어렵지만 세포가 사멸하기 전에 벡터를 생성하도록 트랜지언트 트랜스펙션이 사용될수는 있다. 또한 세포주는 견고한 벡터 프로듀싱 세포주에서 얻은 레벨과 비교할만한 벡터 타이터 레벨을 만들기 위해 트랜지언트 임펙션을 이용함으로써 발전해왔다(Pear er al 1993, Proc Natl Acad Sci 90:8392-8396).Transient transfection can be used to measure vector production from the time the vector is created. Transient transfection reduces the time needed to create robust vector producing cell lines and is used when vector or retroviral packaging components are harmful to the cell. Components used to make retroviral vectors include plasmids encoding Gag / Pol proteins, plasmids encoding Env proteins, and plasmids containing NOIs. Vectors are generated by transient transfection of one or more of these components into cells having other necessary components. If the vector encodes a gene or harmful gene that interferes with the division of the host cell, such as a gene that causes cell cycle inhibitors or apoptosis, it is difficult to build a robust vector producing cell line, but it is difficult to produce the vector before the cell dies. Transient transfection can be used to generate. Cell lines have also been developed by using transient impact to produce vector titer levels comparable to those obtained in robust vector producing cell lines (Pear er al 1993, Proc Natl Acad Sci 90: 8392-8396).

HIV 단백질의 독성의 관점에서 볼때, 견고한 HIV-베이스드(based) 패키징 세포를 만들기는 어렵지만, HIV 벡터는 일반적으로 벡터와 헬퍼 바이러스의 트랜지언트 트랜스펙션을 통해 만들어진다. 어떤 연구자는 베지큘라 스토마시스 바이러스(VSV)의 것과 HIV Env 단백질을 바꾸기도 했다. VSV에 Env 단백질을 넣을 경우 트랜지언트 트랜스펙션을 통해 만들어진 HIV/VSV-G 벡터의 타이터가 5 x 105(농축후에는 108)인것과 같은 농도로 높아진다(Naldini et al 1996 Science 272:263-267). 그러므로 HIV 벡터의 트랜지언트 트랜스펙션은 타이터 농도가 높은 벡터를 만드는 데 유용한 전략이다(Yee et al 1994 PNAS. 91:9564-9568).From the point of view of the toxicity of HIV proteins, it is difficult to produce robust HIV-based packaging cells, but HIV vectors are generally made through the transient transfection of vectors and helper viruses. Some researchers have changed the HIV Env protein from that of the Vesicular Sclerosis virus (VSV). Incorporation of Env protein into VSV raises the titer of HIV / VSV-G vector produced by transient transfection to the same concentration as 5 x 10 5 (10 8 after concentration) (Naldini et al 1996 Science 272: 263 -267). Therefore, transient transfection of HIV vectors is a useful strategy for producing vectors with high titer concentrations (Yee et al 1994 PNAS. 91: 9564-9568).

벡터의 타이터를 고려해 볼 때, 레트로바이러스 벡터의 실제 이용은 생체내(in vitro) 배양시 보유할 수 있는 트랜스듀싱 입자의 타이터(밀리리터당 108입자을 넘지 못함)와 바이러스를 농축하고 순수분리하는 데 사용되는 기존의 생화학적·물리화학적인 기술들에 대한 많은 엔벨럽트 바이러스의 민감도 때문에 매우 제한적이었다.Given the titer of the vector, the actual use of the retroviral vector is concentrated and purely separated from the titer of transducing particles (no more than 10 8 particles per milliliter) and virus that can be retained in vitro culture. The sensitivity of many envelope viruses to the existing biochemical and physicochemical techniques used to make them very limited.

예를 들어 레트로바이러스 벡터를 농축하는 몇가지 방법들이 발달되어 왔다. 즉 원심분리의 이용(Fekete and Cepko 1993 Mol Cell Biol 13:2604-2613), 할로우 파이버 여과법(hallow fibre filtration)(Paul et al 1993 Hum Gene Ther 4:609-615), 탄젠셜 플로우 여과법(tangential flow filtration)(kotani et al 1994 Hum Gene Ther 5:19-28)이 있다. 비록 바이러스 타이터가 20배 증가했다해도, 레트로바이러스의 Env 단백질의 상대적 허약함으로 인해 레트로바이러스 벡터를 농축시킬 수 있는 능력을 제한하며 일반적으로 농축된 바이러스중 감염할 수 있는 비리온은 드물다. 이러한 문제점은 위에서처럼 좀더 견고한 VSV-G 단백질과 레트로바이러스의 Env 단백질을 치환함으로써 좀더 나은 수율(yield)를 가질뿐 아니라 좀더 효과적인 벡터 농도를 갖게됨으로 극복될 수 있는 반면 VSV-G 단백질이 세포에 매우 독성이 강하다는 결점을 갖게 된다. 현재 이용가능한 벡터를 통해 얻을 수 있는 헬퍼 바이러스가 없는 벡터의 타이터는 밀리리터당 107씨에프유(cfu)이지만 훨씬 낮은 타이터의 벡터 스톡을 가지고도 실험이 진행될 수는 있다. 하지만 실질적인 이유로, 대량의 세포를 감염시키기 위해서는 높은 타이터의 바이러스가 사용된다. 게다가, 특별한 세포 타입의 형질도입 퍼센트를 높일때 높은 타이터가 필요하다. 예를 들어 휴먼 헤마토포이에틱(hematopoietic) 프로제니터(progenitor) 셀의 감염 빈도는 벡터의 타이터에 달려있으며, 감염의 이용 빈도 또한 높은 타이터 스톡에서만 일어난다(Hock and Miller 1986 Nature 320:275-277; Hogge and Humphries 1987 Blood 69:611-617). 이 경우에, 낮은 바이러스 타이터를 보상하기위해 세포보다 더 큰 볼륨의 바이러스를 넣는것만으로는 충분하지 않다. 반대로, 어떤 경우에는, 감염할 수 있는 벡터 비리온의 농도가 효율적인 형질도입을 촉진하는 데 중요하게 작용할 수 있다.For example, several methods have been developed for enriching retroviral vectors. Centrifugation (Fekete and Cepko 1993 Mol Cell Biol 13: 2604-2613), hollow fiber filtration (Paul et al 1993 Hum Gene Ther 4: 609-615), tangential flow filtration filtration) (kotani et al 1994 Hum Gene Ther 5: 19-28). Although the virus titer has increased 20-fold, the relative weakness of the retrovirus Env protein limits the ability to concentrate retroviral vectors, and generally virions in infected viruses are rare. This problem can be overcome by replacing the more robust VSV-G protein with the retrovirus Env protein, as well as providing better yields and more effective vector concentrations, while VSV-G proteins are highly effective in cells. It has the drawback of being toxic. The titer of the vector without helper viruses available from the currently available vectors is 10 7 cfu per milliliter, but experiments can be carried out with much lower titer vector stocks. For practical reasons, however, high titer viruses are used to infect large numbers of cells. In addition, high titers are required to increase the percent transduction of a particular cell type. For example, the frequency of infection of human hematopoietic progenitor cells depends on the titer of the vector, and the frequency of infection also occurs only in high titer stocks (Hock and Miller 1986 Nature 320: 275-277; Hogge and Humphries 1987 Blood 69: 611-617). In this case, it is not enough to put a larger volume of virus than cells to compensate for low virus titers. Conversely, in some cases, the concentration of infectious vector virions may play an important role in promoting efficient transduction.

연구자들은 유전자 전달에 이용하기위해 높은 타이터의 벡터를 만들고자 노력해왔다. 예를 들어, 다른 벡터와 비교할 때 높은 타이터를 갖는 바이러스를 생성하는 데 필수적인 요소를 정할 수 있다. 다른 레트로바이러스 벡터 디자인에 관한 초기의 연구들을 보면, 거의 모든 MLV의 인터널 단백질 코딩 영역이 벡터의 감염 능력은 없애지 않은 채 제거되어 있다(Miller et al 1983 Proc Natl Acad Sci 80:4709-4713). 이들 초기 벡터들은 단순히 env 코딩 영역의 3' 말단의 작은 부분만을 가지고 있다. 이후 연구에서는 env 유전자 코딩 서열 모두가 제거되지만 벡터의 타이터는 줄지 않음을 볼 수 있다(Miller and Rosman 1989 Biotechnique 7: 980-990; Morgenstern and Land 1990 Nucleic Acids Res 18:3587-3596). 플러스와 마이너스 스트랜드(+/- strand) DNA 프라이밍(priming)에 필요한 세그멘트 및 바이러스 RNA가 비리온에 선택적인 패키징을 하는 데 필요한 영역(psi 사이트; Mann et al 1983 Cell 33:153-159)을 포함하는 바이러스의 LTR과 LTR을 연결하는 짧은(short) 영역은 벡터 전달에 필수적이라고 여겨져 왔다. 그럼에도 불구하고, 이들 초기의 벡터를 통해 얻어진 바이러스 타이터는 여전히 모(parental) 헬퍼 바이러스 타이터보다 10배 정도 낮았다.Researchers have been trying to create high titer vectors for use in gene transfer. For example, it is possible to determine the essential factors for producing viruses with high titers compared to other vectors. Early studies on other retroviral vector designs have shown that almost all MLV's internal protein coding regions have been removed without removing the vector's infectivity (Miller et al 1983 Proc Natl Acad Sci 80: 4709-4713). These initial vectors simply have a small portion of the 3 'end of the env coding region. Subsequent studies show that all of the env gene coding sequence is removed but the titer of the vector is not reduced (Miller and Rosman 1989 Biotechnique 7: 980-990; Morgenstern and Land 1990 Nucleic Acids Res 18: 3587-3596). Segments required for plus and minus strand DNA priming and regions for viral RNA to selectively package virions (psi sites; Mann et al 1983 Cell 33: 153-159) The short region connecting the LTR and LTR of the virus has been considered essential for vector delivery. Nevertheless, viral titers obtained through these early vectors were still about 10 times lower than the parental helper virus titers.

gag 유전자의 5' 말단에 있는 서열을 갖고 있는 것이 바이러스 벡터의 타이터를 높이며 이것은 바이러스 RNA가 비리온으로의 효과적인 패키징이 증가했기 때문임이 실험을 통해 알려졌다(Armentano et al 1987 J Virol 61:1647-1650; Bender et al 1987 J Virol 61:1639-1646; Adam and Miller 1988 J Virol 62:3802-3806). 이러한 효과는 벡터의 gag 영역으로부터의 바이러스 단백질 합성 때문이 아니다. 왜냐하면 gag 리딩 프레임을 파열하거나 gag 코돈을 정지코돈으로 변형시켜도 벡터의 타이터에는 영향을 주지않았기 때문이다(Bender et al 1987 ibid). MLV에서 게놈 RNA의 효율적인 패키징에 필요한 서열은 결손 분석(deletion analysis)를 통해 규명된 psi 시그날보다 크다는 사실이 실험을 통해 입증되었다(Mann et al 1983 ibid). 높은 타이터(106에서 107보다 큰)를 얻기위해서는 psi 플러스라 불리는 좀더 큰 시그날이 레트로바이러스 벡터에 포함되어 있는 것이 중요하다. 현재 이들 시그날은 스플라이스 도너의 업스트림에서 gag 스타트 코돈의 다운스트림에 있음이 입증되었다(Bender et al 1987 ibid). 이 위치 때문에 스플라이스드 env 익스프레싱 트랜스크립트에는 이 시그날이 없다. 이는 바이러스 라이프 사이클동안 세 개의 필수적인 유전자를 포함하는 전체 길이 트랜스크립트만이 패키징됨을 입증하는 것이다.Experiments have shown that having the sequence at the 5 'end of the gag gene raises the titer of the viral vector, which is due to the increased packaging of viral RNA into virions (Armentano et al 1987 J Virol 61: 1647-). 1650; Bender et al 1987 J Virol 61: 1639-1646; Adam and Miller 1988 J Virol 62: 3802-3806). This effect is not due to viral protein synthesis from the gag region of the vector. This is because breaking the gag reading frame or transforming the gag codon into a stop codon did not affect the titer of the vector (Bender et al 1987 ibid). Experiments have demonstrated that the sequence required for efficient packaging of genomic RNA in MLV is larger than the psi signal identified through deletion analysis (Mann et al 1983 ibid). To get high titers (greater than 10 6 to 10 7 ), it is important that a larger signal called psi plus is included in the retroviral vector. These signals are now demonstrated to be downstream of the gag start codon upstream of the splice donor (Bender et al 1987 ibid). Because of this location, spliced env expressing transcripts do not have this signal. This demonstrates that only full length transcripts containing three essential genes are packaged during the viral life cycle.

벡터의 타이터를 증가시킨다는 점에서 레트로바이러스 벡터를 제조할 뿐 아니라, 레트로바이러스 벡터는 형질도입된 세포에서 특이한 NOI(보통 마커(marker) 단백질이라 한다)의 생성을 유도하도록 만들어졌다. 이미 언급했듯이, 가장 일반적인 레트로바이러스 벡터를 복제 결함 벡터로 만들기 위해서는 하나 이상의 NOI와 레트로바이러스 서열을 치환하는 것이다. 가장 단순한 방법은 레트로바이러스의 5' LTR에 있는 프로모터를 이용하여 NOI를 코딩하는 cDNA의 발현을 조절하거나 LTR의 인핸서와 프로모터를 바꿔 조직 특이적인 발현이나 유도 능력을 부여하는 것이다. 또다른 방법으로는, 프로모터 선택시 좀더 약하게 되도록 인터널 프로모터를 이용함으로써 하나의 코딩 영역이 발현되도록 하는 것이다.In addition to making retroviral vectors in terms of increasing the titer of the vector, the retroviral vectors are designed to induce the production of specific NOIs (commonly called marker proteins) in transduced cells. As already mentioned, one of the most common retroviral vectors is to replace one or more NOI and retroviral sequences to make them a replication defective vector. The simplest method is to use a promoter in the 5 'LTR of the retrovirus to regulate the expression of the cDNA encoding NOI or to alter the enhancer and promoter of the LTR to confer tissue-specific expression or induction. Another method is to express an coding region by using an internal promoter to make it weaker when selecting a promoter.

특정 유전자를 발현하고자 하는 이러한 전략은 NOI가 선택 마커일 때 가장 쉽게 사용되어 왔으며, 하이포크산틴-구아닌 포스포라이보실 트랜스퍼라아제(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase)의 경우(Miller et al 1983 Proc Natl Acad Sci 80:4709-4713)처럼 벡터가 형질도입된 세포의 선택을 촉진한다. 만약 벡터가 선택 마커가 아니라 NOI를 갖고 있다면, 벡터는 분리(separate) 플라스미드에 있는 선택 마커와 코트랜스펙션(co-transfection)함으로써 패키징 세포에 삽입될 수 있다. 이러한 방법은 싱글 단백질이 최종 표적 세포에서 발현되고 선택 마커의 독성 가능성이나 항원 가능성을 피한다는 점에서 유전자 치료에 유익한 것 같다. 그러나 삽입된 유전자가 선택되지 않는다면, 이러한 접근방법은 높은 타이터의 벡터 스톡을 생산하는 세포를 만들기가 훨씬 어렵다는 결점을 갖게된다. 게다가 일반적으로 벡터의 타이터를 결정하기는 훨씬 어렵다. 2개 이상의 단백질을 발현하는 레트로바이러스 벡터를 만드는 데 3가지 일반적인 방법이 사용되고 있다. 이들 방법은 첫째, 한 개의 프로모터에서 전사된 스플라이스드 mRNA로부터 다른 단백질을 발현하는 방법이며 둘째, 다른 cDNA의 전사를 진행하기 위해 5' LTR에 있는 프로모터와 인터널 프로모터를 이용하는 방법이고 셋째, 오픈 리딩 프레임(open reading frame)로 부터 발현될 수 있는 싱글 mRNA나 융합 단백질로부터 다중(multiple) 코딩 영역의 트랜슬레이션을 허용할 수 있는 내부 리보좀 침입 사이트 요소를 이용하는 것이다.This strategy to express specific genes has been most easily used when NOI is the selection marker, and in the case of hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase (Miller et al 1983 Proc Natl Acad Sci 80). (4709-4713) facilitates the selection of cells transduced with vectors. If the vector has a NOI rather than a selection marker, the vector can be inserted into the packaging cells by co-transfection with the selection marker in the separate plasmid. This approach appears to be beneficial for gene therapy in that single proteins are expressed in the final target cells and avoid the virulence potential or antigenic potential of the selection marker. But if the inserted gene is not selected, this approach has the drawback that it is much more difficult to produce cells that produce high titer vector stocks. In addition, it is generally much harder to determine the titer of a vector. Three common methods are used to create retroviral vectors that express two or more proteins. These methods firstly express different proteins from splice mRNAs transcribed in one promoter, and secondly, promoters and internal promoters in 5 'LTR to proceed with transcription of another cDNA, and third, open. The use of internal ribosomal invasion site elements that allows translation of multiple coding regions from a single mRNA or fusion protein that can be expressed from an open reading frame.

내부 프로모터를 포함하고 있는 벡터는 복합 유전자를 발현하는데 주로 이용되어 왔다. 내부 프로모터는 유전자 발현을 진행하는 데 있어서 바이러스 LTR과는 다른 프로모터와 인핸서와의 조합을 이용한다. 다중 내부 프로모터가 레트로바이러스 벡터에 포함될 수 있으며, 자신의 프로모터로부터 3개의 각기 다른 cDNA를 발현하도록 한다(Overell et al 1988 Mol Cell Biol 8:1803-1808).Vectors containing internal promoters have been used primarily to express complex genes. Internal promoters use a combination of a promoter and an enhancer different from the viral LTR in proceeding gene expression. Multiple internal promoters may be included in the retroviral vector, allowing expression of three different cDNAs from their promoters (Overell et al 1988 Mol Cell Biol 8: 1803-1808).

다양한 포유동물의 세포에서 NOI의 발현을 위해 사용되는 변형된 레트로바이러스 벡터가 많이 있는 반면, 이들 대부분의 레트로바이러스 벡터는 뮤린 온코레트로바이러스(oncoretroviruses)처럼 분열하지 않는 세포에는 형질도입되지 않는 단순 레트로바이러스로부터 만들어진다.While there are many modified retroviral vectors used for expression of NOI in various mammalian cells, most of these retroviral vectors are simple retroviruses that do not transduce cells that do not divide, such as murine oncoretroviruses. Is made from

예를 들어, 널리 이용되는 벡터는 바이러스의 LTR SV(X)(Cepko et al 1984 Cell 37:1053-1062)로부터 유전자를 발현하기위해 선택적 스플라이싱을 하는데 산택 마커로써 네오마이신 포스포트랜스퍼라아제(neomycin phosphotransferase)를 갖고 있다. 이러한 타입의 벡터 모델에는 모 바이러스인 MO-MLV가 있는데, Gag와 Gag-Pol 단백질은 전체 길이를 갖는 바이러스 mRNA로부터 트랜슬레이션되며, Env 단백질은 스플라이스드 mRNA로부터 만들어진다. 벡터에 의해 코딩되는 단백질은 전체 길이를 갖는 RNA로부터 트랜슬레이션되는 반면 이차 유전자 결과물은 5' LTR 근처 스플라이스 도너를 이차 유전자(second gene)의 업스트림에 있는 스플라이스 억셉터에 연결시키는 스플라이싱을 통해 트랜슬레이션된다. 이 방법의 한가지 결점은 외부의 서열이 스플라이스드 유전자의 인트론에 삽입되어야 한다는 것이다. 이는 스플라이스드 RNA와 스플라이스 되지않은 RNA의 비율에 영향을 주거나 이차 유전자 결과물을 코딩하는 스플라이스드 RNA의 생성을 방해하는 선택적 스플라이스 억셉터을 유발한다(korman et al 1987 Proc Natl Acad Sci 84:2150-2154). 이들 효과는 예측할 수 없기 때문에 그들은 코딩 유전자의 생성에 영향을 줄 수도 있다.For example, a widely used vector is a selective splicing to express genes from viral LTR SV (X) (Cepko et al 1984 Cell 37: 1053-1062) and neomycin phosphotransferase as a selector marker. (neomycin phosphotransferase). This type of vector model includes the parental virus MO-MLV, where the Gag and Gag-Pol proteins are translated from full-length viral mRNAs, and the Env protein is made from splice mRNAs. The protein encoded by the vector is translated from full-length RNA while the secondary gene output splicing connects the splice donor near the 5 'LTR to the splice acceptor upstream of the secondary gene. It is translated through. One drawback of this method is that an external sequence must be inserted into the intron of the splice gene. This leads to selective splice acceptors that affect the ratio of splice RNA to nonsplice RNA or interfere with the production of splice RNA encoding secondary gene output (korman et al 1987 Proc Natl Acad Sci 84: 2150-2154). Because these effects are unpredictable, they may affect the production of coding genes.

다른 변형된 레트로바이러스 벡터를 스플라이싱 능력면에서 보아 두가지 클래스로 나눌 수 있다.Other modified retroviral vectors can be divided into two classes in terms of their splicing capacity.

변형된 레트로바이러스 벡터의 첫 번째 클래스는 pBABE 벡터(Morgenstern et al Nucleic Acid Research 18:3587-3596)로 나타내며, 스플라이스 도너내에 돌연변이(GT→GC)를 갖고 있어 바이러스의 트랜스크립트의 스플라이싱을 억제한다. 그러한 스플라이싱 억제는 두가지 이유에서 이익이다. 첫째, 모든 바이러스 트랜스크립트가 패키징 시그날을 갖고 있어서 프로듀서 세포에 패키지될 수 있다. 둘째, 바이러스의 스플라이스 도너와 삽입된 유전자의 숨겨진 스플라이스 억셉터 간의 부적절한 스플라이싱을 방해한다.The first class of modified retroviral vectors is represented by the pBABE vector (Morgenstern et al Nucleic Acid Research 18: 3587-3596), which has a mutation (GT → GC) in the splice donor to allow splicing of the virus's transcript. Suppress Such splicing suppression is beneficial for two reasons. First, all virus transcripts have packaging signals that can be packaged into producer cells. Second, it impedes improper splicing between the splice donor of the virus and the hidden splice acceptor of the inserted gene.

변형된 레트로바이러스의 벡터의 두 번째 클래스는 N2(Miller et al 1989 Biotechniques 7980-990)와 최근에는 MFG(Dranoff et al 1993 Proc Natl Acad Sci 19:3979-3986)라 지칭하는데, 기능을 갖고있는 인트론이 있다. 이들 벡터 둘다 패키징 시그날내에 있는 정상적인 스플라이스 도너를 이용한다. 그러나, 그들 각각의 스플라이스 억셉터는 다르다. N2의 경우, SA는 "익스텐디드(extended)" 패키징 시그날내에 있다(Bender et al 1987 ibid). MFG의 경우, 내쳐널(natural) SA(도 1을 보면 pol내에 있다.)가 이용된다. 이들 벡터 둘다, 스플라이싱이 형질도입된 세포에서 유전자 발현을 크게 향상시킨다는 사실이 입증되었다(Miller et al 1989 ibid; krall et al 1996 Gene Therapy 3:37-48). 그러한 관찰은 스플라이싱이 mRNA의 트랜스레이션을 향상시킬 수 있다는 기존의 발견을 지지하는 것이다(Lee et al 1981 Nature 294:228-232; Lewis et al 1986 Mol Cell Biol 6:1998-2010; Chapman et al 1991 Nucleic Acids Res 19:3979-3986). 이러한 이유로 트랜스크립트 스플라이싱에 관여하는 같은 머쉰(machinery)이 핵으로부터의 트랜스크립트 방출도 도울 수 있을 것 같다.The second class of vectors of modified retroviruses is called N2 (Miller et al 1989 Biotechniques 7980-990) and more recently MFG (Dranoff et al 1993 Proc Natl Acad Sci 19: 3979-3986), a functioning intron There is this. Both of these vectors use normal splice donors that are within the packaging signal. However, their respective splice acceptors are different. In the case of N2, the SA is in an "extended" packaging signal (Bender et al 1987 ibid). For MFG, a natural SA (in pol in FIG. 1) is used. Both of these vectors have demonstrated that splicing significantly improves gene expression in transduced cells (Miller et al 1989 ibid; krall et al 1996 Gene Therapy 3: 37-48). Such observations support previous findings that splicing can improve the translation of mRNA (Lee et al 1981 Nature 294: 228-232; Lewis et al 1986 Mol Cell Biol 6: 1998-2010; Chapman et. al 1991 Nucleic Acids Res 19: 3979-3986). For this reason, the same machine that is involved in transcript splicing could also help release transcripts from the nucleus.

위에서 언급된 변형된 레트로바이러스 벡터와는 달리, 비분열세포에 감염할 수 있는 레트로바이러스인 렌티바이러스 시스템에서 일어나는 선택적 스플라이싱에 대해서는 연구가 잘 이루어지지는 않았다(Naldini et al 1996 Science 272:263-267). 지금까지 유일하게 알려진 렌티바이러스 벡터는 HIV-1(Kim et al 1997 J Virol 72:811-816)와 FIV(Poeschla et al 1998 Nat med 4:354-357)에서 유래한 것이다. 이들 벡터는 여전히 바이러스에서 유래한 스플라이스 도너와 억셉터 서열을 갖고 있다(naldini et al 1996 ibid).Unlike the modified retroviral vectors mentioned above, studies have not been conducted on selective splicing in the lentiviral system, a retrovirus that can infect non-dividing cells (Naldini et al 1996 Science 272: 263). -267). The only known lentiviral vectors to date are from HIV-1 (Kim et al 1997 J Virol 72: 811-816) and FIV (Poeschla et al 1998 Nat med 4: 354-357). These vectors still have splice donor and acceptor sequences derived from viruses (naldini et al 1996 ibid).

유전자 전달을 위해 높은 타이터를 갖는 벡터를 개발하려는 또다른 접근이 시도되었는데, 아데노바이러스(adenoviruses), 아데노-어소시에이트 바이러스(adeno-associated virus), 허피스 바이러스(herpes virus), 폭스 바이러스(pox virus) 같은 분화된 바이러스 벡터나 변형된 레트로바이러스 벡터를 이용하는 것이다.Another approach has been attempted to develop vectors with high titers for gene transfer, such as adenoviruses, adeno-associated viruses, herpes viruses, pox viruses. The same differentiated viral vector or modified retroviral vector is used.

아데노바이러스는 이중 가닥인 선상의 DNA를 갖는 바이러스이며 RNA 인터미디에이트를 거치지 않는다. 50개 이상의 다른 인간 세로타입(serotype)을 갖는데 제네틱 서열 호몰로지에 따라 6개의 그룹으로 나눌 수 있다. 아데노바이러스의 표적은 호흡기관이나 위장 상피로 약한 증상을 일으킨다. 세로타입 2와 5은 95%의 서열 호몰로지를 가지며 아데노바이러스 벡터 시스템에 주로 이용되어 어린아이의 위쪽 기도에 감염한다.Adenoviruses are viruses with double stranded linear DNA and do not pass through RNA intermediates. There are more than 50 different human serotypes, which can be divided into six groups depending on the genome sequence homology. Targets of adenovirus cause weak symptoms in the respiratory tract or gastrointestinal epithelium. The serotypes 2 and 5 have 95% sequence homology and are mainly used in adenovirus vector systems to infect the upper airways of young children.

아데노바이러스는 엔벨럽이 없는 레귤라 이코소헤드론(regular icosohedron)이다. 일반적인 아데노바이러스는 140nm길이의 캡시드로 싸인 DNA 바이러스이다. 바이러스의 이코소헤드론은 152개의 캡소머(capsomer)로 구성되어 있다. 즉 240개의 헥손(hexon)과 12개의 펜톤(penton)으로 되어있다. 입자의 코어(core)는 DNA 복제시 프라이머(primer)로 작용하는 터미널 단백질(Terminal protein, TP)과 5' 말단이 공유적으로 결합된 36kb 길이의 선상의 이중가닥 DNA를 갖고 있다. DNA는 인버티드 터미널 리피트(inverted terminal repeats, ITR)을 가지며 이들의 길이는세로타입에 따라 다양하다.Adenoviruses are regular icosohedrons without envelopes. A common adenovirus is a DNA virus wrapped in a 140 nm long capsid. The virus's isosomeron consists of 152 capsomers. That is, 240 hexons and 12 pentons. The core of the particle has a terminal protein (TP), which acts as a primer during DNA replication, and a 36kb long double stranded DNA covalently bonded to the 5 'end. DNA has inverted terminal repeats (ITR) and their length varies depending on the vertical type.

아데노바이러스의 세포로의 엔트리에는 일련의 과정이 관여한다. 바이러스의 파이버(37nm)와 세포의 파이버 수용체간의 결합으로 바이러스가 세포에 부착한다. 이들 수용체는 최근에 Ad2/5 세로타입과 동일하다는 것이 알려졌으며 CAR로 나타낸다(Coxsackie and Adeno Receptor, Tomko et al 1997 Proc Natl Acad Sci 94:3352-2258). 세포의 ανβ3와 ανβ5 인테그린에 의해 바이러스는 엔도좀(endosome)으로 들어가게 되는데 펜톤 베이스 캡시드(penton-base capsid) 단백질에 있는 바이러스의 RGD 서열이 작용한다(Wickham et al 1993 Cell 73:309-319). 인터널리제이션(internalisation)후, 엔도좀은 엔도조모라이시스9endosomolysis)를 거쳐 깨지며 세포의 ανβ5 인테그린에 의해 촉진된다(Wickham et al 1994 J Cell Biol 127:257-264). 또한 최근에는 Ad5 파이버 혹은 특별한 세포 타입 특히 인간 상피세포와 B 림포블라스트 세포의 표면에 있는 MHC 클래스 1α2 도메인에 높은 친화력으로 결합함이 증명되었다(Hong et al 1997 EMBO 16:2294-2306).The entry of adenoviruses into cells involves a series of processes. The virus attaches to the cell by binding between the fiber of the virus (37 nm) and the fiber receptor of the cell. These receptors are recently known to be identical to the Ad2 / 5 serotype and are represented by CAR (Coxsackie and Adeno Receptor, Tomko et al 1997 Proc Natl Acad Sci 94: 3352-2258). Cells of ανβ3 and ανβ5 integrins enter the endosome, which acts on the RGD sequence of the virus in the penton-base capsid protein (Wickham et al 1993 Cell 73: 309-319). After internalisation, the endosomes are broken through endozomolysis and are promoted by the ανβ5 integrin of the cell (Wickham et al 1994 J Cell Biol 127: 257-264). It has also recently been demonstrated to bind with high affinity to M5 class 1α2 domains on the surface of Ad5 fibers or particular cell types, particularly human epithelial and B lymphocytes (Hong et al 1997 EMBO 16: 2294-2306).

결과적으로 바이러스는 핵에 전좌되며 초기(early) 영역의 활성화가 일어나고 곧이어 DNA 복제와 후기(late) 영역의 활성화가 일어난다. 아데노바이러스의 DNA의 전사와 복제 및 패키징은 숙주와 바이러스 둘다의 기능성 단백질 머쉰을 필요로 한다.As a result, the virus is translocated into the nucleus and activation of the early regions occurs, followed by DNA replication and activation of the late regions. Transcription, replication and packaging of the DNA of adenoviruses requires functional protein machines of both the host and the virus.

바이러스의 유전자 발현은 초기 페이즈(phases)와 후기 페이즈로 나눌 수 있다. 후기 페이즈는 바이러스의 DNA 복제가 일어나는 시기이다. 아데노바이러스의 구조 단백질은 일반적으로 후기 페이즈동안 합성된다. 아데노바이러스 감염후, 대부분의 세로타입에 감염된 세포에서 숙주의 mRNA와 단백질 합성이 억제된다. 아데노바이러스 2와 5 뿐 아니라 아데노바이러스의 용균성 사이클은 매우 효율적이어서 비리온에 들어가지 않는 바이러스 단백질과 DNA의 합성 때문에 감염된 세포당 대략 만개의 비리온이 생긴다. 초기 아데노바이러스의 전사는 복잡한 일련의 생화학적 과정이지만 DNA 복제전에 바이러스 RNA의 합성을 포함하고 있다.Gene expression of viruses can be divided into early phases and late phases. The late phase is the time when viral DNA replication occurs. Structural proteins of adenoviruses are generally synthesized during the late phase. After adenovirus infection, host mRNA and protein synthesis is inhibited in most serotype-infected cells. The lytic cycle of adenoviruses, as well as adenoviruses 2 and 5, is very efficient, resulting in approximately 10,000 virions per infected cell due to the synthesis of DNA and viral proteins that do not enter virions. Early adenovirus transcription is a complex series of biochemical processes but involves the synthesis of viral RNA before DNA replication.

도 30은 초기와 후기 유전자 전사의 상대적인 방향과 위치를 보여주는 아데노바이러스 게놈이다.30 is an adenovirus genome showing the relative direction and location of early and late gene transcription.

아데노바이러스 게놈의 구성은 아데노바이러스 그룹간에 유사하며 그 기능은 일반적으로 각 세로타입에 대한 동일한 위치에 자리잡고 있다. 초기 사이토플라즈믹 mRNA는 바이러스 DNA의 4개의 제한적이고 독립적인 영역에 상보적이다. 이들 영역은 E1-E4로 표시한다. 초기 트랜스크립트는 인터미디에이트 초기(E1a), 딜레이드 초기(E1b, E2a, E2b, E3, E4), 인터미디에이트 영역 순으로 나눠진다.The composition of the adenovirus genome is similar between adenovirus groups and its function is generally located at the same location for each serotype. Early cytoplasmic mRNA is complementary to four restricted and independent regions of viral DNA. These areas are denoted by E1-E4. The initial transcript is divided into the initial intermediate (E1a), the initial delay (E1b, E2a, E2b, E3, E4), and then the intermediate region.

초기 유전자는 감염후 6-8시간 정도에서 발현되며 유전자의 7개의 프로모터로부터 진행되어 E1-4를 차단한다.Early genes are expressed 6-8 hours after infection and progress from seven promoters of the gene to block E1-4.

E1a 영역은 바이러스와 세포 유전자의 전사시 트랜스액티베이션 뿐만 아니라다른 서열의 전사를 억제하는 데 관여한다. E1a 유전자는 다른 초기 아데노바이러스 mRNA 모두에 중요한 조절 기능을 나타낸다. 정상적인 조직에서, E1b, E2a, E3, E4 영역을 전사하기위해, 액티브 E1a 프러덕트가 필요하다. 그러나 E1a의 기능은 무시되는 것 같다. 세포는 E1a와 같은 기능을 부여하거나 자연적으로 그러한 기능을 갖도록 만들어 질 수 있다. 바이러스도 E1a 기능을 무시하도록 만들어 질 수 있다. 바이러스의 패키징 시그날은 E1a의 인핸서와 오버랩되어 있다(194-358nt).The Ela region is involved in the inhibition of transactivation as well as the transcription of other sequences in the transcription of viral and cellular genes. The E1a gene exhibits important regulatory functions for all other early adenovirus mRNAs. In normal tissues, an active E1a product is needed to transfer the E1b, E2a, E3, E4 regions. However, the function of E1a seems to be ignored. Cells can be assigned to the same function as E1a or be made to have such a function naturally. Viruses can also be made to ignore E1a function. The packaging signal of the virus overlaps with the enhancer of E1a (194-358nt).

E1b 영역은 바이러스와 세포 메타볼리즘 및 호스트 단백질을 차단시키는데 영향을 준다. 또한 전체길이 바이러스 DNADML 패키징에 필요한 pⅨ 단백질(3525-4088nt)을 코딩하는 유전자를 포함하고 바이러스의 열적 안정성에 중요하다. E1b 영역은 감염에서 후기에 바이러스의 정상 진행에 필요하다. E1b 프로덕트는 숙주 핵에서 작용한다. E1b 서열내에 발생하는 돌연변이는 감소된 후기 바이러스 mRNA 축적 뿐만 아니라 아데노바이러스 감염에서 후기에 정상적으로 나타나는 숙주 세포 운송을 억제하는 손상을 보인다. E1b는 프로세싱과 운송이 바이러스의 후기 유전자 결과물로 이동하도록 호스트 셀의 기능을 바꾸는데 필요하다. 이런 결과물은 그런 후에 바이러스 패키징이 되고 비리온으로 방출된다. E1b는 세포사멸을 방해하는 19kD 단백질을 생산한다. 또한 E1b p53에 결합하는 55kD 단백질을 생산한다. 아데노바이러스와 그들의 복제에 관해서는 WO96/17053을 참고한다.The Elb region affects blocking viral and cellular metabolism and host proteins. It also contains genes encoding the pV protein (3525-4088nt), which is required for full-length viral DNADML packaging, and is important for the thermal stability of the virus. The Elb region is required for normal progression of the virus later in infection. E1b products work in the host nucleus. Mutations occurring in the E1b sequence show not only reduced late viral mRNA accumulation, but also damage that inhibits host cell transport that normally appears late in adenovirus infection. E1b is necessary to alter the function of the host cell so that processing and transport moves to the viral late gene product. This result is then viral packaged and released into virions. E1b produces 19kD protein that interferes with cell death. It also produces a 55kD protein that binds to E1b p53. See WO96 / 17053 for adenoviruses and their replication.

E2 영역은 72kDa DNA 결합 단백질, DNA 중합효소 및 DNA 합성을 시작하기 위해 단백질 프라이밍에 필요한 55kDa 터미널 단백질(TP)의 80kDa 전구체를 코딩할 때 필수적이다.The E2 region is essential when coding an 80kDa precursor of a 55kDa terminal protein (TP) required for protein priming to begin 72kDa DNA binding protein, DNA polymerase and DNA synthesis.

19kDa 단백질(gp19K)은 E3 영역내에서 코딩되고 바이러스에 대한 호스트 면역 반응을 조절하는데 관련된다. 이 단백질의 발현은 감염의 1차 페이즈 동안 TNF 알파에 반응하여 상승 조절되고, 그런후 결합하여 상피 표면으로 MHC 클래스 Ⅰ 항원이 이용하는 것을 막고, 그리하여 세포파괴 T 림파구에 의한 아데노바이러스 감염 세포의 인식을 막는다. E3 영역은 시험관 내에서 필요하지 않고 1.9kb XbaⅠ 단편의 삭제에 의해 제거될 수 있다.The 19kDa protein (gp19K) is encoded in the E3 region and is involved in regulating the host immune response to the virus. The expression of this protein is upregulated in response to TNF alpha during the first phase of infection, and then binds to prevent the use of MHC class I antigens on the epithelial surface, thus preventing the recognition of adenovirus infected cells by cytotoxic T lymphocytes. Prevent. The E3 region is not needed in vitro and can be removed by deletion of the 1.9 kb XbaI fragment.

E4 영역은 숙주 단백질의 합성을 감소시키고 바이러스의 DNA 복제를 증가시키는데 관여한다.The E4 region is involved in reducing the synthesis of host proteins and increasing the DNA replication of viruses.

파이버 단백질은 L5 영역에서 코딩된다. 아데노바이러스의 게놈에는 인버티드 터미널 반복 서열의 측면에 있는데 Ad5 에 있고 103bp 길이를 가지며 DNA 복제에 필수적인 역할을 담당한다. 감염후 30-40시간이 지나면 바이러스가 생성된다.Fiber proteins are encoded in the L5 region. The genome of the adenovirus lies on the side of the inverted terminal repeat sequence, which is at Ad5 and is 103 bp long and plays an essential role in DNA replication. Viruses are produced 30-40 hours after infection.

아데노바이러스는 E2, E3, E4 프로모터를 인덕션하는 중요한 E1 유전자를 제거하여 유전자를 전달하는 벡터로 이용될 수 있다. E1-복제 결함 바이러스는 인간 태아 신장(embryonic kidney) 세포주인 293 처럼 E1 폴리펩타이드를 다른쪽에서 제공해 주는 세포주에서 번식될 수 있다. 치료 유전자나 유전자가 E1 유전자 위치에서 재조합에 의해 삽입될 수 있다. 유전자의 발현은 E1 프로모터나 헤테로로거스(heterologous) 프로모터에 의해 진행된다.Adenovirus can be used as a vector to transfer genes by removing important E1 genes that induce the E2, E3, E4 promoters. E1-replicating defect viruses can be propagated in cell lines providing E1 polypeptides on the other side, such as the human fetal kidney cell line 293. Therapeutic genes or genes may be recombinantly inserted at the E1 gene position. Expression of the gene is driven by an E1 promoter or a heterologous promoter.

E4 오픈 리딩 프레임(ORFs)의 일부나 전부를 제거함으로써 훨씬 독성이 약해유전자 아데노바이러스 벡터가 개발되어 왔다. 그러나 다음 세대의 벡터들 중에는 DNA가 유지되는 것 같아도 장기간 동안 유전자가 발현되게 할 수는 없었다. 한개 이상의 E4 ORFs의 기능은 바이러스의 프로모터로부터 유전자 발현을 향상시키는 것이다.Genetic adenovirus vectors have been developed that are much less toxic by removing some or all of the E4 open reading frames (ORFs). In the next generation of vectors, however, DNA could not be expressed for long periods of time, even if DNA appeared to be maintained. The function of one or more E4 ORFs is to enhance gene expression from the viral promoter.

좀더 결함이 있는 바이러스를 만들기 위한 또 다른 접근 방법은 바이러스 복제에 필요한 터미널 반복만 남겨놓고 바이러스를 완전히 제거하는 것이다. 이러한 "거트(gutted)" 바이러스는 293 세포주에서 일세대 헬퍼 바이러스와 더불어 높은 타이터로 자랄 수 있지만 헬퍼 바이러스로부터 "거트" 벡터를 분리하기가 어렵다.Another approach to making the virus more flawed is to completely remove the virus, leaving only the terminal iterations needed for virus replication. These "gutted" viruses can grow to high titers along with first-generation helper viruses in 293 cell lines, but it is difficult to isolate "gut" vectors from helper viruses.

복제 가능한 아데노바이러스가 유전자 치료에 이용될 수 있다. 예를 들어, E1A 유전자는 종양 특이적 프로모터의 조절을 받는 상태에서 일세대 바이러스에 삽입될 수 있다. 이론적으로, 바이러스를 종양에 인젝션(injection)한 후, 종양에서 특이적으로 복제되었지만 주위의 정상 세포에서는 복제되지 않았다. 이러한 타입의 벡터는 용해를 통해 직접 종양 세포를 죽이거나 갠시클로비어(ganciclovir)를 처리함으로써 감염된 세포와 바이스탠더 세포를 죽일 수 있는 허피스 심플렉스 바이러스의 티민딘 키나제(thymidine kinase) 유전자와 같은 "자살 유전자(suicide gene)"을 전달하는 데 이용된다. 또 다른 방법으로, 페이즈-1 임상실험시 항종양(antitumour) 치료에 특이적으로 E1b만 없는 아데노바이러스가 이용되어 왔다. E1b에 의해 코딩되는 폴리펩타이드는 바이러스 감염시 세포가 스스로 죽지 못하게 함으로써 p53-메디에이트 세포사멸을 막을 수있다. 정상적인 비종양세포에서, E1b가 없는 바이러스는 세포사멸을 막을 수 없어 감염성을 띤 바이러스를 만들 수 없고 전염되지도 않는다. p53이 결핍된 종양 세포의 경우, E1b 디펙티브 바이러스는 성장하여 인접한 p53 디펙티브 종양 세포로 전염되지만 정상세포에는 전염되지 않는다. 이러한 타입의 벡터는 HSVtk같은 치료 유전자를 전달하는 데 이용될 수 있다.Replicable adenoviruses can be used for gene therapy. For example, the E1A gene can be inserted into a first generation virus under the control of a tumor specific promoter. Theoretically, after injecting the virus into the tumor, it was replicated specifically in the tumor but not in the surrounding normal cells. Vectors of this type, such as the thymidine kinase gene of the Herpes simplex virus, can kill infected and bystander cells either by directly killing tumor cells or by treating ganciclovir through lysis. Used to deliver a "suicide gene". Alternatively, adenoviruses without E1b specifically have been used in phase-1 clinical trials for antitumour treatment. Polypeptides encoded by E1b can prevent p53-mediate apoptosis by preventing cells from dying on their own during virus infection. In normal non-tumor cells, E1b-free viruses can't prevent cell death and can't produce infectious viruses and can't spread. For p53 deficient tumor cells, the E1b defective virus grows and spreads to adjacent p53 defective tumor cells but not to normal cells. This type of vector can be used to deliver therapeutic genes such as HSV tk .

아데노바이러스는 다음과 같은 이유로 유전자 치료에 이용되는 다른 벡터 시스템보다 유전자 전달을 위한 벡터로써 장점이 많다.Adenoviruses have many advantages as vectors for gene transfer over other vector systems used for gene therapy for the following reasons.

인간으로부터 오리진(origin)을 갖는 세포 타입에서부터 다른 종에서 오리진을 갖는 세포에 이르기까지 생체내와 시험관내에서 형질도입할 수 있는 이중 가닥의 DNA를 갖는 넌엔벨럽 바이러스이다. 이러한 세포에는 기도의 상피세포, 헤파토사이트(hepatocyte), 근육세포, 심장 미오사이트(cardiac myocyte), 시노비오사이트(synoviocyte), 일차 매머리 에피셀리알 세스(primary mammary epithelial cess), 뉴런처럼 유사분열후 분화하는 세포가 이에 해당한다. 아데노바이러스 벡터는 분열하지 않는 세포에서도 형질도입할 수 있다. 이러한 사실때문에 허파의 상피에 있는 어펙티드(affected) 세포는 느린 턴오버 속도를 갖는 시스틱 섬유증(cystic fibrosis)과 같은 질병에 매우 중요하게 적용된다. 사실, 시스틱 섬유증을 겪고 있는 성인 환자에다 시스틱 섬유증 트랜스포터를 전달하는 데 아데노바이러스 메디에이트 트랜스포트를 이용하는 몇가지 실험이 진행되고 있다.It is a non-envelop virus with double stranded DNA that can be transduced in vivo and in vitro, from cell types with origins in humans to cells with origins in other species. These cells are similar to epithelial cells in the airways, hepatocytes, muscle cells, cardiac myocytes, synoviocytes, primary mammary epithelial cesses, and neurons. This corresponds to cells that differentiate after division. Adenovirus vectors can also be transduced in cells that do not divide. Because of this fact, the affected cells in the lung epithelium are very important for diseases such as cystic fibrosis with slow turnover rates. In fact, several trials have been conducted using adenovirus medicated transport to deliver cistic fibrosis transporters to adult patients suffering from cistic fibrosis.

아데노바이러스는 유전자 치료와 헤테로로거스 유전자의 발현을 위한 벡터로 이용되어 왔다. 36kb의 게놈은 8kb이하의 외래(foreign) 삽입 DNA를 수용할 수 있으며 컴플리멘팅(complementing) 세포주에서 1012정도의 매우 높은 타이터를 만들도록 복제할 수도 있다. 그리하여 아데노바이러스는 일차 넌 레플리캐이티브 세포에서 유전자 발현을 연구하는 데 가장 좋은 시스템중의 하나이다.Adenoviruses have been used as vectors for gene therapy and for the expression of heterologous genes. The 36 kb genome can accommodate foreign inserted DNA of less than 8 kb and replicate to create very high titers, on the order of 10 12 , in a complementing cell line. Thus, adenoviruses are one of the best systems for studying gene expression in primary non-replicative cells.

아데노바이러스 게놈으로부터 바이러스나 외래 유전자가 발현하기 위해서 굳이 레플리캐이팅 세포일 필요는 없다. 아데노바이러스 벡터는 수용체에 의해 중개 엔도사이토시스(endocytosis)를 통해 세포에 들어간다. 세포 내에 있을 때, 아데노바이러스 벡터가 숙주의 염색체에 삽입되는 경우는 드물다. 대신에 이 벡터는 숙주의 게놈과는 별개로 숙주의 핵에 있는 선상의 게놈처럼 작용한다. 재조합 아데노바이러스를 이용함으로써 숙주의 게놈에 무작위적인 방식으로 삽입되는 것과 관련된 문제점을 완화시킬 수 있다.It is not necessary to be a replicating cell in order to express a virus or a foreign gene from the adenovirus genome. Adenovirus vectors enter the cell via mediated endocytosis by the receptor. When in cells, adenovirus vectors are rarely inserted into the host's chromosome. Instead, the vector acts like a linear genome in the host's nucleus, independent of the host's genome. The use of recombinant adenovirus can alleviate the problems associated with random insertion into the host's genome.

아데노바이러스의 감염과 인간 악성종양과는 관계가 없다. 약해진 아데노바이러스 스트레인(strain)이 개발되어 살아있는 백신으로써 인간에게 이용되어 왔다.There is no relationship between adenovirus infection and human malignancies. Weakened adenovirus strains have been developed and used in humans as live vaccines.

그러나 현재 아데노바이러스 벡터는 생체내에서 치료에 이용되는 경우 몇가지 주요한 한계점을 갖고 있다. 첫째, 트랜지언트 유전자의 발현을 위해 사용되는 아데노바이러스 벡터는 일반적으로 에피좀을 보유하며 복제하지 않으므로 차후 프로제니(progeny)에 유전자가 전달되지 않는다. 둘째, 복제할 수 없기 때문에 표적세포가 분열할 경우 벡터의 희석(dilution)이 일어날 수 있다. 셋째, 아데노바이러스의 단백질에 대해 면역반응이 일어남으로 인해 아데노바이러스의 단백질을 발현하는 세포가 낮은 레벨로 파열된다. 넷째, 일부 표적 세포에서 생체내 전달로 인해 벡터의 유입이 일어나고 전달 유전자가 발현됨으로 인해 효과적인 치료를 위한 인덱스(index)를 가질수 없다.However, current adenovirus vectors have some major limitations when used for treatment in vivo. First, adenovirus vectors used for the expression of transient genes generally carry episomes and do not replicate, so no genes are subsequently delivered to progeny. Second, dilution of the vector can occur when target cells divide because they cannot be replicated. Third, due to the immune response to the protein of adenovirus, cells expressing the protein of adenovirus rupture to low levels. Fourth, in vivo delivery in some target cells results in influx of the vector and expression of the transgenes and therefore cannot have an index for effective treatment.

만약 아데노바이러스의 특징과 레트로 및 렌티바이러스의 유전적 안정성이 서로 더해질 수 있다면, 아데노바이러스는 표적 세포가 안정적으로 이웃 세포를 감염할 수 있는 트랜지언트 레트로바이러스 프로듀서 세포가 되도록 형질도입하는 데 이용될 수 있다.If the characteristics of adenoviruses and the genetic stability of retro and lentiviruses can be added together, adenoviruses can be used to transduce target cells into transient retrovirus producer cells that can stably infect neighboring cells. .

본 발명은 새로운 레트로바이러스 벡터에 대한 것이다.The present invention is directed to new retroviral vectors.

특히, 본 발명은 한 개 이상의 표적 사이트에서 NOI가 효과적으로 발현할 수 있게 하는 새로운 레트로바이러스 벡터에 대한 것이다.In particular, the present invention is directed to new retroviral vectors that allow for the efficient expression of NOI at one or more target sites.

본 발명은 생체내에서 사용할 때 안전하고 한 개 이상의 표적 사이트에서 NOI가 효과적으로 발현할 수 있게 하는 벡터 비리온이 높은 타이터로 만들어 질 수 있는 새로운 시스템이다.The present invention is a novel system that can be made of a vector virion high titer that is safe for use in vivo and that enables efficient expression of NOI at one or more target sites.

본 발명이 보는 첫 번째 측면은, 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트를 갖는 레트로바이러스 벡터에 있다. 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트는 특정 서열("NOI")의 일차 뉴클레오타이드 서열과 연결되어 있다. 기능적인 스플라이스 도너 사이트는 기능적인 스플라이스 어셉터 사이트의 업스트림에 있다. 레트로바이러스의 프로벡터는 레트로바이러스의 프로벡터에서 유래한다. 레트로바이러스의 프로벡터는 기능적인 스플라이스 도너 사이트를 만드는 일차 뉴클레오타이드 서열(NS)와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트를 만드는 이차 NS로 구성되어 있다. 일차 NS는 이차 NS의 다운스프림에 있다. 그리하여 레트로바이러스의 프로벡터의 역전사로 인해 레트로바이러스 벡터가 생긴다.The first aspect of the present invention is in a retroviral vector having a functional splice donor site and a functional splice acceptor site. The functional splice donor site and the functional splice acceptor site are linked to the primary nucleotide sequence of a particular sequence ("NOI"). The functional splice donor site is upstream of the functional splice acceptor site. The provector of the retrovirus is derived from the provector of the retrovirus. The provector of the retrovirus consists of a primary nucleotide sequence (NS) that produces a functional splice donor site and a secondary NS that produces a functional splice acceptor site. The primary NS is in the downspring of the secondary NS. Thus, retroviral vectors result from reverse transcription of the provector of the retrovirus.

본 발명이 보는 두 번째 측면은, 레트로바이러스의 프로벡터는 레트로바이러스의 패키징 시그날을 가지고 있으며, 이차 NS가 레트로바이러스의 패키징 시그날의 다운스트림에 위치하고 있어 일차 표적 사이트에서 스플라이싱이 되지 않는 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다.The second aspect of the present invention is that the retrovirus provector has the packaging signal of the retrovirus, and the secondary NS is located downstream of the packaging signal of the retrovirus and thus is not spliced at the primary target site. It's about vectors.

본 발명이 보는 세 번째 측면은, 이차 NS가 일차 NOI의 다운스트림에 위치하고 있어 일차 표적 사이트에서 일차 NOI가 발현될 수 있도록 하는 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다.A third aspect of the present invention relates to retroviral vectors in which secondary NSs are located downstream of the primary NOI such that primary NOI can be expressed at the primary target site.

본 발명이 보는 네 번째 측면은, 이차 NS가 다중 클로닝 사이트의 업스트림에 위치하고 있어 하나 이상의 NOI가 삽입될 수 있는 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다.A fourth aspect of the present invention relates to retroviral vectors in which secondary NSs are located upstream of multiple cloning sites, allowing one or more NOIs to be inserted.

본 발명이 보는 다섯 번째 측면은, 이차 NS가 면역에 관련된 물질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열인 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다.The fifth aspect of the present invention relates to a retroviral vector in which the secondary NS is a nucleotide sequence encoding a substance involved in immunity.

본 발명이 보는 여섯 번째 측면은, 면역에 관련된 물질이 이뮤노글로뷸린(immunoglobulin)인 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다.A sixth aspect of the present invention relates to a retroviral vector wherein the immunologically related agent is an immunoglobulin.

본 발명이 보는 일곱 번째 측면은, 이차 NS가 이뮤노글로뷸린의 헤비체인 베리어블 영역을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열인 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다.A seventh aspect of the present invention relates to a retroviral vector wherein the secondary NS is a nucleotide sequence encoding the heavy chain variable region of an immunoglobulin.

본 발명이 보는 여덟 번째 측면은, 부가적으로 기능적인 인트론을 갖는 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다.An eighth aspect of the present invention relates to retroviral vectors with additional functional introns.

본 발명이 보는 아홉 번째 측면은, 기능적인 인트론이 표적 사이트에서 NOI중 하나라도 발현될 수 있도록 위치해 있는 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다.A ninth aspect of the present invention relates to a retroviral vector in which a functional intron is located so that any of the NOIs can be expressed at the target site.

본 발명이 보는 열 번째 측면은, 표적 사이트가 세포인 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다.The tenth aspect of the present invention relates to a retroviral vector wherein the target site is a cell.

본 발명이 보는 열한 번째 측면은, 벡터나 프로벡터가 뮤린 온코레트로바이러스나 렌티바이러스에서 유래한 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다.The eleventh aspect of the present invention relates to a retroviral vector in which the vector or provector is derived from a murine oncoretrovirus or lentivirus.

본 발명이 보는 열두 번째 측면은, 벡터가 MMLV, MSV, MMTV, HIV-1 혹은 EIAV에서 유래한 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다.The twelfth aspect of the present invention relates to retroviral vectors in which the vector is derived from MMLV, MSV, MMTV, HIV-1 or EIAV.

본 발명이 보는 열세 번째 측면은, 레트로바이러스 벡터가 인테그레이티드 프로바이러스인 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다.The thirteenth aspect of the present invention relates to retroviral vectors wherein the retroviral vector is an integrated provirus.

본 발명이 보는 열네 번째 측면은, 레트로바이러스 벡터에서 얻을 수 있는 레트로바이러스 입자에 관한 것이다.A fourteenth aspect of the present invention relates to retroviral particles obtainable from retroviral vectors.

본 발명이 보는 열다섯 번째 측면은레트로바이러스 벡터가 트랜스펙션되거나 형질도입된 세포에 관한 것이다.The fifteenth aspect of the present invention relates to cells transfected or transduced with a retroviral vector.

본 발명이 보는 열여섯 번째 측면은, 약으로 이용되는 레트로바이러스 벡터나 바이러스 입자이나 세포에 관한 것이다.A sixteenth aspect of the present invention relates to a retroviral vector, a virus particle or a cell used as a medicine.

본 발명이 보는 열일곱 번째 측면은같은 필요성에 따라 표적 사이트에 한 개 이상의 NOI를 전달하기 위한 약품 제조에 사용되는 레트로바이러스 벡터나 바이러스 입자 혹은 세포에 관한 것이다.The seventeenth aspect of the present invention relates to retroviral vectors or viral particles or cells used in the manufacture of a medicament for delivering one or more NOIs to a target site in accordance with the same need.

본 발명이 보는 열여덟 번째 측면은, 레트로바이러스 벡터나 바이러스 입자 혹은 세포를 이용하여 세포에 트랜스펙션하거나 형질도입하는 방법에 관한 것이다.An eighteenth aspect of the present invention relates to a method of transfecting or transducing a cell using a retroviral vector or viral particles or cells.

본 발명이 보는 열아홉 번째 측면은, 레트로바이러스 벡터나 바이러스 입자 혹은 세포의 전달 시스템에 관해서이며, 여기서 전달 시스템은 한 개 이상의 넌 레트로바이러스 익스프레션 벡터, 아데노바이러스, 플라스미드나 혹은 일차 표적세포에 NOI를 전달하고 이차 표적세포에 NOI를 전달하는 레트로바이러스 벡터와의 조합으로 이루어진다.A ninth aspect of the present invention is directed to a retroviral vector or viral particle or cell delivery system, wherein the delivery system provides NOI to one or more nonretroviral expression vectors, adenoviruses, plasmids or primary target cells. In combination with retroviral vectors that deliver and deliver NOI to secondary target cells.

본 발명이 보는 스무 번째 측면은, 레트로바이러스 프로벡터에 관한 것이다.The twentieth aspect the present invention relates to retroviral provectors.

본 발명이 보는 스물한 번째 측면은, 표적세포내에서 한 개 이상의 NOI의 발현을 제한하는데 있어서 기능적인 인트론을 이용하는 것에 관한 것이다.The twenty-first aspect of the present invention relates to the use of functional introns in limiting the expression of one or more NOIs in target cells.

본 발명이 보는 스물두 번째 측면은, 레트로바이러스의 프로벡터의 3' 말단에서 레트로바이러스 벡터의 5' 말단에 이르는 일차 NS을 전달하기위해 역전사효소를 이용하는 것에 관한 것이다.The twenty second aspect of the present invention relates to the use of reverse transcriptases to deliver primary NS from the 3 'end of the retrovirus provector to the 5' end of the retroviral vector.

본 발명이 보는 스물세 번째 측면은, 생체내에서 유전자를 전달할 수 있는 하이브리드(hybrid) 바이러스 벡터 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 이차 바이러스 벡터를 코딩하는 한 개 이상의 일차 바이러스 벡터로 이루어져 있다. 일차 벡터나 벡터는 이차 바이러스 벡터를 만들어 내며 일차 표적세포에 감염할 수 있고 여기서 이차 벡터는 이차 표적세포에 형질도입될 수 있다.The twenty-third aspect of the present invention relates to a hybrid virus vector system capable of delivering genes in vivo. The system consists of one or more primary viral vectors that encode secondary viral vectors. The primary vector or vector can produce a secondary viral vector and infect the primary target cell, where the secondary vector can be transduced into the secondary target cell.

본 발명이 보는 스물네 번째 측면은, 혼성 바이러스 벡터 시스템에 관한 것으로, 여기서 일차 벡터는 아데노바이러스 벡터에 근거를 두거나 그것에서 유래되었고, 이차 바이러스 벡터는 레트로바이러스중 특히 렌티바이러스 벡터에 근거를 두거나 그것으로부터 유래된 것이다.The twenty-fourth aspect of the present invention relates to a hybrid viral vector system, wherein the primary vector is based on or derived from an adenovirus vector, and the secondary viral vector is based on or derived from a retrovirus, in particular a lentiviral vector. Is derived from.

본 발명이 보는 스물다섯 번째 측면은, 혼성 바이러스 벡터 시스템에 관한 것이며, 여기서 렌티바이러스 벡터는 스플리트(split)-인트론 배열로 이루어져 있거나 이것을 전달할 수 있다.The twenty-fifth aspect of the present invention relates to a hybrid viral vector system, wherein the lentiviral vector may consist of or deliver a split-intron array.

본 발명이 보는 스물여섯 번째 측면은, 렌티바이러스 벡터 시스템에 관한 것이며, 여기서 렌티바이러스 벡터는 스플리트-인트론 배열로 이루어져 있거나 이것을 전달할 수 있다.The twenty sixth aspect of the present invention relates to a lentiviral vector system, wherein the lentiviral vector may consist of or deliver a split-intron array.

본 발명이 보는 스물일곱 번째 측면는, 아데노바이러스 벡터 시스템에 관해서이며, 여기서 아데노바이러스 벡터는 스풀리트-인트론 배열로 이루어져 있거나 이것을 전달할 수 있다.The twenty-seventh aspect of the present invention is directed to an adenovirus vector system, wherein the adenovirus vector may consist of or deliver a slitlet-intron array.

본 발명이 보는 스물여덟 번째 측면은, pE1sp1A, pCI-Neo, pE1RevE, pE1dHORSE3.1, pE1PEGASUS4, pCI-Rab, pE1Rab 중 한 개 이상으로부터 얻거나 그 근거를 둔 벡터나 플라스미드에 관한 것이다.The twenty eighth aspect of the present invention relates to a vector or plasmid obtained from or based on one or more of pE1sp1A, pCI-Neo, pE1RevE, pE1dHORSE3.1, pE1PEGASUS4, pCI-Rab, pE1Rab.

본 발명이 보는 스물아홉 번째 측면은, 표적세포에서 NOI를 차등적으로 발현할 수 있는 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다.The twenty-ninth aspect of the present invention relates to a retroviral vector capable of differentially expressing NOI in target cells.

본 발명이 보는 또다른 측면은 생체내에서 유전자 전달에 이용되는 혼성 바이러스 벡터 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 이차 바이러스 벡터를 코딩하는 일차 바이러스 벡터를 가지고 있으며, 이 일차 벡터는 이차 바이러스 벡터를 만들어내거나 일차 표적세포에 감염할 수 있다. 여기서 이차 벡터는 이차 표적세포에 형질도입될 수 있다. 일차 벡터는 아데노바이러스 벡터에서 얻거나 그것에 근거를 둔 것이다. 이차 바이러스 벡터는 레트로바이러스 벡터중 특히 렌티바이러스 벡터에서 얻거나 그것에 근거를 두고 있다. 여기서 바이러스 벡터 시스템은 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 어셉터 사이트로 이루어져 있다. 여기서 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트는 "NOI"의 일차 뉴클레오타이드 서열에 연결되어 있다. 기능적인 스플라이스 도너 사이트는 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트의 업스트림에 있다. 이러한 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로 벡터에서 유래한 것이다. 레트로바이러스 프로벡터는 기능적인 스플라이스 도너 사이트를 만들 수 있는 일차 뉴클레오타이드 서열과 기능적인 스플라이스 어셉터 사이트를 만들 수 있는 이차 NS로 구성되어 있다. 여기서 일차 NS는 이차 NS의 다운스트림에 있음으로 인해 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로벡터의 역전사 결과로 생기게 된다.Another aspect of the present invention relates to a hybrid viral vector system used for gene transfer in vivo. The system has a primary viral vector encoding a secondary viral vector, which can produce a secondary viral vector or infect primary target cells. Here, the secondary vector may be transduced into secondary target cells. Primary vectors are obtained from or based on adenovirus vectors. Secondary viral vectors are obtained from or based on retroviral vectors, in particular lentiviral vectors. The viral vector system here consists of a functional splice donor site and a functional splice acceptor site. Wherein the functional splice donor site and the functional splice acceptor site are linked to the primary nucleotide sequence of "NOI". The functional splice donor site is upstream of the functional splice acceptor site. Such retroviral vectors are derived from retroviral pro vectors. Retroviral provectors consist of a primary nucleotide sequence capable of producing a functional splice donor site and a secondary NS capable of creating a functional splice acceptor site. Here, the primary NS is downstream of the secondary NS, resulting in retroviral vectors resulting from reverse transcription of the retroviral provectors.

레트로바이러스 프로벡터는 삼차 NS로 이루어져 있는데 이차 뉴클레오타이드 서열의 업스트림에 있다. 여기서 삼차 NS는 기능이 없는 스플라이스 도너 사이트를 만들 수 있다.The retroviral provector consists of tertiary NS, which is upstream of the secondary nucleotide sequence. Here the tertiary NS can create a splice donor site that has no function.

레트로바이러스 벡터는 또한 이차 NOI를 가지고 있으며, 이차 NOI는 기능을 갖는 스플라이스 어셉터 사이트의 다운스트림에 있다.Retroviral vectors also have secondary NOIs, which are downstream of the splice acceptor site that functions.

레트로바이러스 프로벡터는 이차 NOI를 가지고 있으며, 이차 NOI는 이차 뉴클레오타이드 서열의 다운스트림에 있다.Retroviral provectors have secondary NOIs, which are downstream of the secondary nucleotide sequence.

이차 NOI나 그중에서도 특히 발현 산물이 치료를 위한 에이전트나 진단을 위한 에이전트에 포함된다.Secondary NOIs and particularly expression products are included in agents for treatment or agents for diagnosis.

일차 NOI나 그중에서도 특히 발현 산물은 선별성을 갖는 하나 이상의 에이전트 예를 들어 마커 요소나 바이러스의 필수 요소에 일부나 조합되어 포함된다.The primary NOI, and in particular the expression product, is included in part or in combination with one or more agents that are selective, such as marker elements or essential elements of the virus.

일차 NS는 레트로바이러스 프로벡터의 3'말단 근처에 있다. 여기서 3' 말단은 U3 영역과 R 영역으로 이루어져 있고, 일차 NS는 U3 영역과 R 영역사이에 위치해 있다.Primary NS is near the 3 'end of the retrovirus provector. Wherein the 3 'end consists of the U3 region and the R region, and the primary NS is located between the U3 region and the R region.

레트로바이러스 프로벡터의 U3 영역과 일차 NS는 삼차 NOI를 갖는 NS이다. 여기서 NOI는 한 개이상의 전사를 조절하는 요소 및 코딩 서열 혹은 그 일부를 말한다.The U3 region and primary NS of the retroviral provector are NS with tertiary NOI. NOI herein refers to elements and coding sequences or portions thereof that regulate one or more transcriptions.

일차 NS는 바이러스에서 얻을 수 있다.Primary NS can be obtained from virus.

일차 NS는 인트론이나 그 일부를 말한다.Primary NS refers to introns or parts thereof.

인트론은 SV40 바이러스의 스몰 t-인트론으로부터 얻을 수 있다.Introns can be obtained from the small t-introns of the SV40 virus.

벡터 성분은 조절이 되는 데, 발명시 주로 보는 측면는 벡터 성분이 저산소증에 의해 조절되느냐이다.The vector component is controlled. The main aspect of the invention is whether the vector component is controlled by hypoxia.

발명에 있어서, 주로 보는 또 다른 측면은 벡터가 테트라사이클린(tetracycline)의 온 오프 시스템에 의해 조절되느냐이다. 그리하여 본 발명은 레트로바이러스 벡터를 이용한 전달 시스템에 관한 것이다.In the invention, another aspect which is mainly seen is whether the vector is regulated by the on or off system of tetracycline. Thus, the present invention relates to a delivery system using a retroviral vector.

본 발명의 전달 시스템에서 레트로바이러스 벡터는 일차 NOI가 연결되어 있는 기능적인 스플라이스 도너 사이트(FSDS)와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트(FSAS)로 이루어져 있다. 레트로바이러스 벡터는 NOI를 포함하는 레트로바이러스 프로벡터의 역전사 결과 만들어진다.In the delivery system of the present invention, the retroviral vector consists of a functional splice donor site (FSDS) and a functional splice acceptor site (FSAS) to which primary NOIs are linked. Retroviral vectors are the result of reverse transcription of retroviral provectors containing NOI.

FSDS가 FSAS의 업스트림에 위치할 때, 인터비닝 서열은 스플라이스될 수 있다. 일반적으로, 스플라이싱은 인터비닝이나 인트론 RNA 서열을 제거하며, 남아있는 엑손 서열은 트랜슬레이션때 연속적인 서열을 제공하도록 서로 연결된다.When the FSDS is located upstream of the FSAS, the intervening sequence can be spliced. Generally, splicing removes intervening or intron RNA sequences, and the remaining exon sequences are linked to each other to provide a continuous sequence during translation.

스플라이싱 과정은 도 31에 나타나 있다.The splicing process is shown in FIG. 31.

도 31에서, Y는 인터비닝 서열을 말하며 스플라이싱 후 제거된다. 레트로바이러스 벡터의 일반적인 스플라이싱에 관한 윤곽은 도 27a에 나와있다. 알려진 벡터의 스플라이싱에 관한 윤곽은 도 27b에 나와있다. 본 발명품이 갖는 스플라이싱은 도 27c에 나와 있다.In Figure 31, Y refers to the interbining sequence and is removed after splicing. An outline of general splicing of retroviral vectors is shown in FIG. 27A. The contours for splicing of known vectors are shown in FIG. 27B. The splicing of this invention is shown in FIG. 27C.

본 발명처럼 만약 FSDS가 FSAS의 다운스트림에 있다면, 스플라이싱은 일어날 수 없다.As in the present invention, splicing cannot occur if the FSDS is downstream of the FSAS.

마찬가지로 만약 FSDS가 기능을 갖지 않는 스플라이스 도너 사이트(NFSDS)이고 FSAS가 기능을 갖지 못하는 억셉터 사이트(NFAS)라면, 스플라이싱은 일어날 수 없다.Similarly, if FSDS is a splice donor site (NFSDS) with no function and an acceptor site (NFAS) with no FSAS, splicing cannot occur.

NFSDS는 돌연변이된 FSDS 이며 그러한 FSDS는 더 이상 스플라이싱 메카니즘에 의해 인식될 수 없다.NFSDS is a mutated FSDS and such FSDS can no longer be recognized by the splicing mechanism.

본 발명처럼, 각각의 NS는 어떤 적당한 뉴클레오타이드 서열일 수 있다. 예를 들어 각 서열은 DNA나 RNA와는 관계없이 재조합 DNA 테크닉을 사용함으로써 합성되거나 만들어질 수 있으며 혹은 내추럴 소스(natural source)로부터 분리되거나 양쪽 모두 일수 있다. 서열은 아마도 센스 서열이나 안티센스 서열일 것이다. 대다수의 서열들은 직·간접적으로 서로 연결된 서열들일 것이다.As in the present invention, each NS may be any suitable nucleotide sequence. For example, each sequence can be synthesized or made by using recombinant DNA techniques, independent of DNA or RNA, or isolated from natural sources or both. The sequence may be either a sense sequence or an antisense sequence. The majority of sequences will be sequences linked directly or indirectly to one another.

본 발명처럼, 각각의 NOI는 슈터블 뉴클레오타이드 서열일 수 있다. 예를 들어 각 서열은 DNA나 RNA와는 관계없이 재조합 DNA 테크닉을 사용함으로써 합성되거나 만들어 질 수 있으며 혹은 내추럴 소스로부터 분리되거나 양쪽 모두 일수 있다. 서열은 아마도 센스 서열이나 안티센스 서열일 것이다. 대다수의 서열들은 직·간접적으로 서로 연결된 서열들일 것이다.As with the present invention, each NOI may be a shootable nucleotide sequence. For example, each sequence can be synthesized or made by using recombinant DNA techniques, independent of DNA or RNA, or isolated from natural sources or both. The sequence may be either a sense sequence or an antisense sequence. The majority of sequences will be sequences linked directly or indirectly to one another.

일차 NOI는 레트로바이러스 벡터에서 성공적으로 사용되어왔던 다음의 셀선택 마커를 한 개이상 갖고 있다. 즉 박테리아의 네오마이신(neomycin)과 하이그로마이신(hygromycin) 포스포트랜스퍼라아제 유전자는 각각 G418과 하이그로마이신에 대한 내성을 갖게 한다(Palmer et al 1987 Proc Natl Acad Sci 84:1055-1059; Yang et al 1987 Mol Cell Biol 7:3923-3928). 변이 마우스 디하이드로 폴레이트 리덕타아제 유전자는 메토트렉사트(methotrexate)에 내성을 갖게 한다(Miller et al 1985 Mol Cell Biol 5:431-437). 박테리아의 gpt 유전자는 미코페놀릭에시드(mycohpenolic acid), 크산틴, 아미노프터린이 처리된 배지에서 세포가 자랄 수 있도록 한다(Mann et al 1983 Cell 33:153-159). 박테리아의 his D 유전자는 히스티딘은 없지만 히스티디놀이 처리된 배지에서 세포가 자랄 수 있게 한다(Danos and Mulligan 1988 Proc Natl Acad Sci 85:6460-6464). 멀티드럭레지스턴트 유전자(mdr)는 다양한 드러그에 대해 내성을 갖도록 한다(Guild et al 1988 Proc natl Acad Sci 85:1595-1599; Pastan et al 1988 Proc Natl Acad Sci 85:4486-4490). 박테리아 유전자는 퓨로마이신이나 플레오마이신에 내성을 갖게 하기도 한다(Morgenstern and Land 1990 Nucleic Acid Res 18:3587-3596).Primary NOIs have one or more of the following cell selection markers that have been used successfully in retroviral vectors. The bacterial neomycin and hygromycin phosphotransferase genes are resistant to G418 and hygromycin, respectively (Palmer et al 1987 Proc Natl Acad Sci 84: 1055-1059; Yang et al 1987 Mol Cell Biol 7: 3923-3928). The mutant mouse dehydro folate reductase gene makes it resistant to methotrexate (Miller et al 1985 Mol Cell Biol 5: 431-437). The gpt gene of bacteria allows cells to grow in media treated with mycohpenolic acid, xanthine and aminoptrin (Mann et al 1983 Cell 33: 153-159). The bacterium his D gene is histidine free but allows cells to grow in histidinol treated media (Danos and Mulligan 1988 Proc Natl Acad Sci 85: 6460-6464). Multidrug Resistant Genes (mdr) make them resistant to various drags (Guild et al 1988 Proc natl Acad Sci 85: 1595-1599; Pastan et al 1988 Proc Natl Acad Sci 85: 4486-4490). Bacterial genes may also be resistant to puromycin or pleomycin (Morgenstern and Land 1990 Nucleic Acid Res 18: 3587-3596).

이들 마커들은 도미넌트 선택 마커이며, 이들 유전자를 발현하는 대부분의 세포에 대해 화학적 선택을 할 수 있도록 한다. β-갈락토시다아제(β-galactosidase)는 일종의 도미넌트 마커일 수 있다. 즉 β-갈락토시다아제를 발현하는 세포는 플루오레슨스 액티베이티드 세포 솔터(fluorescence-activated cell sorter)를 이용하여 선택할 수 있다. 사실 세포 표면에 있는 단백질중 어떤 것은 이미 단백질을 만들지 않는 세포에 대한 선택 마커로 쓰일 수 있다. 단백질을 발현하는 세포는 단백질과 셀 솔터에 대해 형광을 띠는 안티젠을 이용해서 셀렉션될 수 있다. 벡터에 포함되어왔던 또 다른 선택 마커로 hprt와 HSV 티민 키나아제가 있으며, 이들은 하이포크산틴, 아메토프테린, 티미딘이 처리된 배지에서 세포가 자랄 수 있게 한다.These markers are dominant selection markers and allow chemical selection for most cells expressing these genes. β-galactosidase may be a kind of dominant marker. That is, cells expressing β-galactosidase may be selected using a fluorescence-activated cell sorter. In fact, any of the proteins on the cell surface can be used as a selection marker for cells that do not already make proteins. Protein expressing cells can be selected using antigens that fluoresce against proteins and cell salts. Other selection markers that have been included in the vector include hprt and HSV thymine kinases, which allow cells to grow in hypoxanthine, amethopterin, and thymidine treated media.

일차 NOI는 넌코딩 서열을 포함할 수 있다. 예를 들어 프로벡터에서 이차 NOI가 기능을 갖지 못하도록 하는 레트로바이러스 패키징 사이트나 넌센스 서열이 있다. 그러나 그들이 스플라이싱을 통해 벡터에서 제거되면, 기능을 가진 이차 NOI가 나타나게 된다.The primary NOI may comprise a noncoding sequence. For example, there are retroviral packaging sites or nonsense sequences that prevent secondary NOIs from functioning in a provector. But when they are removed from the vector through splicing, a functional secondary NOI appears.

일차 NOI는 또한 Env 단백질을 코딩하는 env 같은 바이러스 필수 요소를 코딩할 수 있어, 프러덕션 시스템의 복잡성을 줄일 수 있다. 예를 들어 아데노바이러스 벡터의 경우, 이는 같은 프로모터의 조절하에서 단일 아데노바이러스 벡터에서 레트로바이러스 게놈과 엔벨럽이 배열되도록 하는데, 이는 시스템을 좀더 단순하게 할뿐 아니라 아데노바이러스 벡터내에 덧붙일 수 있는 서열 용량을 더 크게 한다. 이들 덧붙일 수 있는 서열은 gag-pol 카세트 그 자체일 수 있다. 그리하여 하나의 아데노바이러스 벡터에서 레트로바이러스 벡터 입자을 만들게 된다. 이전 연구들(Feng et al 1997 Nature Biotechnology 15:866)에서는 다중 아데노바이러스 벡터를 이용해 왔다.Primary NOI can also encode viral essentials, such as env, which encodes the Env protein, thereby reducing the complexity of the production system. For example, in the case of adenovirus vectors, this allows the retroviral genome and envelope to be arranged in a single adenovirus vector under the control of the same promoter, which not only simplifies the system but also adds sequence capacity that can be added into the adenovirus vector. Make it bigger. These appendable sequences may be gag-pol cassettes themselves. Thus, a retroviral vector particle is made from one adenovirus vector. Previous studies (Feng et al 1997 Nature Biotechnology 15: 866) have used multiple adenovirus vectors.

레트로바이러스 성분중에 env 뉴클레오타이드 서열이 있다면, 그 서열의 일부나 전체를 엠포트로픽 Env 단백질인 4070A나 인플루엔자 헤마글루티닌(HA) 혹은 베지큘라 스토마티티스 바이러스 G 단백질 같은 다른 env 뉴클레오타이드 서열의 일부나 전체와 치환할 수 있다. env 유전자와 헤테로로거스 env 유전자를 치환하는 것은 슈도타입핑(pseudotyping)의 한 예이다. 슈도타입핑의 새로운 방법은 아니나, 그 예는 WO-A-98/05759, WO-A-98/05754, WO-A-97/17457, WO-A-96/09400 and Mebatsion et al 1997 Cell 90:841-847에 나와있다.If any of the retroviral components have an env nucleotide sequence, some or all of the sequence may be partially or wholly of the other env nucleotide sequences, such as the Empotropic Env protein 4070A, influenza hemagglutinin (HA), or the Vesicular Stommatis virus G protein. It can be substituted with. Substitution of the env gene and the heterologous env gene is an example of pseudotyping. Although it is not a new method of pseudo-typing, examples are WO-A-98 / 05759, WO-A-98 / 05754, WO-A-97 / 17457, WO-A-96 / 09400 and Mebatsion et al 1997 Cell 90 As shown in 841-847.

본 발명중 레트로바이러스 벡터는 슈도타입이다. 이러한 점에서, 슈도타입핑은 한가지 이상의 장점을 가질 수 있다. 예를 들어, 렌티바이러스처럼 HIV 베이스트 벡터의 env 유전자 프러덕트는 이들 벡터가 CD4를 발현하는 세포에만 감염하도록 제한할 것이다. 그러나 만약 이들 벡터에서 env 유전자가 다른 RNA 바이러스의 env 서열과 치환된다면, 감염할 수 있는 범위는 더 넓어질 것이다(Verma and Somia 1997 Nature 389:239-242). 예를 들어, 연구자들은 VSV의 글리코프로테인을 갖는 HIV 베이스트 벡터를 슈도타입했다(Verma and Somia 1997 ibid).Retroviral vectors in the present invention are pseudotypes. In this regard, pseudotypeping may have one or more advantages. For example, the env gene products of HIV-based vectors, such as lentiviruses, will restrict these vectors to infect only cells expressing CD4. However, if the env gene in these vectors is replaced with the env sequence of other RNA viruses, the range of infection will be wider (Verma and Somia 1997 Nature 389: 239-242). For example, researchers pseudotyped HIV-based vectors with glycoproteins of VSV (Verma and Somia 1997 ibid).

Env 단백질은 변이나 솜씨있게 만든 Env 단백질 같은 변형된 env 단백질일 수 있다. 변형은 표적 능력을 주기위해 혹은 독성을 줄이기 위해 혹은 다른 목적에 따라 만들어지거나 선별된다(Valsesia-Wittman et al 1996 J Virol 70:2056-64; Nilson et al 1996 Gene Therapy 3:280-6; Fielding et al 1998 Blood 9:1802 and references cited therein). 적당한 이차 NOI 코딩 서열은 치료나 진단적 응용중에 있는 것들을 포함하고 있는 데 사이토카인을 코딩하는 서열, 케모카인, 호르몬, 안티바디, 제조된 이뮤노글로불린 같은 물질, 싱클 체인 안티바디, 융합 단백질, 효소, 이뮨 코 스티뮤레이토리 몰리클, 면역조절물질, 안티센스 RNA, 표적 단백질의 트랜스도미넌트 음성 변이, 독성, 컨디션널 독성, 항원, 종양 세프레서 단백질, 그로스팩터, 막단백질, 바소액티브 단백질과 펩티드, 항바이러스 단백질과 리보자임 그리고 어소시에이티드 리포터 그룹같은 그 유도체로 한정하는 것은 아니다. 그러한 코딩 서열들은 일반적으로 적당한 프로모터에 효과적으로 연결되는데, 리보자임의 발현을 주관하는 프로모터이거나 다른 프로모터나 혹은 프로모터들일 것이다.Env proteins can be modified env proteins, such as stools or skillfully made Env proteins. Modifications are made or screened to give target capacity or to reduce toxicity or for other purposes (Valsesia-Wittman et al 1996 J Virol 70: 2056-64; Nilson et al 1996 Gene Therapy 3: 280-6; Fielding et al 1998 Blood 9: 1802 and references cited therein). Suitable secondary NOI coding sequences include those that are in therapeutic or diagnostic applications, such as sequences encoding cytokines, chemokines, hormones, antibodies, manufactured immunoglobulin-like substances, single chain antibodies, fusion proteins, enzymes, Aesop costimulatory molybicles, immunomodulators, antisense RNAs, transdominant negative mutations of target proteins, toxicity, conditional toxicity, antigens, tumor suppressor proteins, grossfactors, membrane proteins, vasoactive proteins and peptides, anti It is not limited to viral proteins, ribozymes, and derivatives such as associated reporter groups. Such coding sequences are generally effectively linked to suitable promoters, which may be promoters or other promoters or promoters that control the expression of ribozymes.

이차 NOI 코딩 서열은 융합 단백질이나 코딩 서열의 단편을 코딩할 수도 있다.Secondary NOI coding sequences may encode fusion proteins or fragments of coding sequences.

본 발명의 레트로바이러스 벡터는 암치료를 위해 종양 사이트에다 프로드러그 액티베이팅 효소와 같은 이차 NOI를 전달하는데 이용될 수 있다. 각각의 경우에, 적당한 프로드러그는 적절한 프로드러그 액티베이팅 효소를 함께 처리함으로써 환자 치료시 이용된다. 적절한 프로드러그가 벡터와 함께 투여된다. 프로드러그의 예는 다음과 같다. 에소포시드 포스페이트(알칼라인 포스파타아제와 함께 사용, Senter et al 1988 Proc Natl Acad Sci 85:4842-4846), 5-플루오로시토신(시토신 디아미나아제와 함께 사용, Mullen et al 1994 Cancer Res 54:1503-1506), 독소루비신 엔 피 하이드록시페녹시아세타마이드(페니실린 브이 아미다아제와 함께 사용, kerr et al 1990 Cancer Immunol Immunother 31:202-206), 파라엔비스투클로로에틸아미노벤조일글루타메이트(카르복시펩티다아제 GⅡ와 함께 사용), 세팔로스포린 나이트로젠 머스타드 카르바메이트(베타락타메이즈와 함께 사용), SR4233(p450 리덕케이즈와 함께 사용), 갠시클로비어(HSV 티미딘 키나아제와 함께 사용, Borrelli et al 1988 Proc Natl Acad Sci 85:7572-7576), 머스타드 프로드러그(나이트로리덕타아제와 함께 사용, Friedlos et al 1997 J Med Chem 40:1270-1275)과 시클로포스파마이드(p450과 함께 사용, Chen et al 1996 Cancer Res 56:1331-1340).The retroviral vectors of the invention can be used to deliver secondary NOI, such as prodrug activating enzymes, to tumor sites for cancer treatment. In each case, appropriate prodrugs are used in patient treatment by treating the appropriate prodrug activating enzymes together. Appropriate prodrugs are administered with the vector. An example of a prodrug is as follows. Esoposide phosphate (used with alkaline phosphatase, Senter et al 1988 Proc Natl Acad Sci 85: 4842-4846), 5-fluorocytosine (used with cytosine deaminase, Mullen et al 1994 Cancer Res 54: 1503-1506), doxorubicin nP hydroxyphenoxycetamide (used with penicillin V amidase, kerr et al 1990 Cancer Immunol Immunother 31: 202-206), paraenbistuchloroethylaminobenzoylglutamate (carboxypeptidase GII With cephalosporin nitrogen mustard carbamate (with betalactamase), SR4233 (with p450 reductase), gancyclovir (with HSV thymidine kinase, Borrelli et al 1988 Proc) Natl Acad Sci 85: 7572-7576), mustard prodrug (with nitroreductase, Friedlos et al 1997 J Med Chem 40: 1270-1275) and cyclophosphamide (p450), Chen e t al 1996 Cancer Res 56: 1331-1340).

본 발명의 벡터는 바이러스 벡터나 넌바이러스 벡터에 의해 표적 사이트에 전달될 것이다.Vectors of the invention will be delivered to the target site by viral or nonviral vectors.

잘 알려져있듯이, 벡터는 한 환경에서 다른 쪽으로의 침입 전달을 허용하거나 촉진하는 기구이다. 예를 들어 재조합 DNA 테크닉에 이용되는 어떤 벡터들은 헤테로로거스 DNA 세그멘트나 헤테로로거스 cDNA 단편 같은 DNA의 단편같은 엔터티를 표적 세포에 전달하는 데 이용된다. 표적세포내에 있을 때, 벡터는 세포내에 헤테로로거스 DNA을 보유하도록 하거나 DNA 레플리캐이션 유니트로 작용한다. 재조합 DNA 테크닉에 이용되는 벡터로는 플라스미드, 염색체, 인공(artificial) 염색체 혹은 바이러스가 있다.As is well known, vectors are mechanisms that allow or facilitate intrusion propagation from one environment to another. For example, some vectors used in recombinant DNA techniques are used to deliver entities such as fragments of DNA, such as heterologous DNA segments or heterologous cDNA fragments, to target cells. When in the target cell, the vector either retains the heterologous DNA in the cell or acts as a DNA replication unit. Vectors used in recombinant DNA techniques include plasmids, chromosomes, artificial chromosomes or viruses.

넌바이러스 전달 시스템은 DNA 트랜스펙션 방법을 포함하지만 이것에 한정하지는 않는다. 여기서, 트랜스펙션은 유전자를 표적 포유류 세포에 전달하기 위해 넌바이러스 벡터를 이용하는 과정을 포함하고 있다.Nonviral delivery systems include, but are not limited to, DNA transfection methods. Here, transfection involves the use of nonviral vectors to deliver genes to target mammalian cells.

일반적인 트랜스펙션 방법에는 일렉트로포레이션, DNA 바이오리스틱스, 반복 중개 트랜스펙션, 콤팩티드 DNA 메디에이티드 트랜스펙션, 리포좀, 이뮤노리포좀, 리포렉틴, 캐타이오닉 에이전트 메디에이티드, 캐타이오닉 파셜 앰피필리스(Nature Biotechnology 1996 14:556)가 있다.Common transfection methods include electroporation, DNA bioistics, repetitive intermediation transfection, compacted DNA mediated transfection, liposomes, immunoliposomes, lipolectins, cationic agents mediated, cationic Partial Amphiphiles (Nature Biotechnology 1996 14: 556).

바이러스 전달 시스템은 아데노바이러스 벡터, 아데노어소시에이티드 바이러스 벡터, 허피스 바이러스 벡터, 레트로바이러스 벡터, 렌티바이러스 벡터, 바큐올바이러스 벡터를 포함하지만 이것에 한정하고 있지는 않다. 생체외 전달 시스템을 갖는 벡터는 일렉트로포레이션, DNA 바이오리스틱스, 리피드 메디에이티드 트랜스펙션, 콤팩티드 DNA 메디에이티드 트랜스펙션같은 DNA 트랜스펙션 방법을 포함하지만 이것에 한정하고 있지는 않다.Virus delivery systems include, but are not limited to, adenovirus vectors, adenoassociated virus vectors, herpes virus vectors, retrovirus vectors, lentivirus vectors, and bacuolvirus vectors. Vectors having ex vivo delivery systems include, but are not limited to, DNA transfection methods such as electroporation, DNA bioistics, rapid mediated transfection, and compact DNA mediated transfection.

본 발명의 벡터 전달 시스템은 생체내에서 이차 벡터를만드는데 필요한 유전자를 코딩하는 시험관내에서 만든 일차 벡터로 이루어져있다. 일차 바이러스 벡터나 벡터들로은 레트로바이러스, 아데노바이러스 허피스 바이러스 혹은 폭스 바이러스 벡터같은 다양한 다른 바이러스 벡터들이 있다. 다중 일차 바이러스 벡터인 경우, 그들은 다른 바이러스 오리진을 갖는 벡터 혼합체이다. 어느경우에나, 일차 바이러스 벡터는 독자적으로 복제 할 수 없는 결함이 있다. 그리하여 표적세포에 들어가서 이차 벡터 서열을 전달할 수는 있지만 복제하지 못해 다른 표적세포에 감염할 수는 없다.The vector delivery system of the present invention consists of an in vitro primary vector that encodes the genes needed to make the secondary vector in vivo. Primary viral vectors or vectors are various other viral vectors, such as retroviruses, adenovirus herpes viruses, or pox virus vectors. In the case of multiple primary viral vectors, they are vector mixtures with different viral origins. In either case, the primary viral vector has a defect that cannot be replicated on its own. Thus, they can enter the target cell and transfer the secondary vector sequence, but cannot replicate and infect other target cells.

하이브리드 바이러스 벡터 시스템이 이차 벡터를 코딩하기위해 한 개 이상의 일차 벡터로 구성되어있는 경우, 둘 혹은 세 개의 일차 벡터 모두 동시에 일차 표적 세포군에 트랜스펙트되거나 형질도입하도록 이용될 것이다.If a hybrid viral vector system consists of one or more primary vectors to encode secondary vectors, both or three primary vectors will be used to transfect or transduce primary target cell populations simultaneously.

오히려 이차 바이러스 벡터의 모든 성분을 코딩하는 싱글 일차 바이러스 벡터가 있다.Rather, there is a single primary viral vector that encodes all components of the secondary viral vector.

주요한 싱글 혹은 다중 일차 바이러스 벡터로 아데노바이러스 벡터가 있다.The major single or multiple primary viral vectors are adenovirus vectors.

발명시 이용되는 아데노바이러스 벡터는 인간 아데노바이러스나 정상적으로는 인간에 감염되지 않는 아데노바이러스에서 유래한다. 벡터는 아데노바이러스 타입 2이나 5 혹은 마우스 아데노바이러스 혹은 CELO 바이러스 같은 조류 아데노바이러스에서 유래한다(Cotton et al 1993 J Virol 67:3777-3785). 벡터들은 복제 가능한 아데노바이러스 벡터이지만 좀더 결함이 많은 아데노바이러스 벡터들이다. 아데노바이러스 벡터는 바이러스의 복제에 필요한 성분들이 한 개 이상 딜리션됨으로 인해 결함을 갖게 된다. 일반적으로 각 아데노바이러스 벡터는 E1 영역에 최소한 하나의 딜리션을 포함하고 있다. 감염할 수 있는 아데노바이러스 벡터 입자이 생성되는 동안, 이러한 딜리션은 인간 293 세포주와 같은 인간 태아 파이브로블라스트에서 바이러스의 패시지(passage)를 거쳐 보충되며, E1 유전자를 포함해서 Ad5의 왼쪽 부분의 인테그레이티드 카피를 갖게된다. 헤테로로거스 DNA를 그러한 벡터에 삽입할 수 있는 용량은 대략 7kb정도이다. 그리하여 그러한 벡터들은 세 개의 다른 재조합 벡터 각각을 구성하는 시스템 구조에 유용하며 이 벡터는 레트로바이러스 이차 벡터의 구조를 위한 필수 전사 유니트중 하나를 포함하고 있다.The adenovirus vectors used in the invention are derived from human adenoviruses or adenoviruses which are not normally infected with humans. The vector is derived from adenovirus type 2 or 5 or avian adenovirus such as mouse adenovirus or CELO virus (Cotton et al 1993 J Virol 67: 3777-3785). The vectors are replicable adenovirus vectors but are more defective adenovirus vectors. Adenovirus vectors are defective because more than one component of the virus is replicated. In general, each adenovirus vector contains at least one deletion in the E1 region. While infectious adenovirus vector particles are produced, this dilation is supplemented via the passage of the virus in human fetal fibroblasts, such as the human 293 cell line, integrating the left part of Ad5, including the E1 gene. You'll have a tide copy. The capacity for inserting heterologous DNA into such a vector is approximately 7 kb. Thus, such vectors are useful for the system structure that constitutes each of three different recombinant vectors, which contain one of the necessary transcriptional units for the construction of a retroviral secondary vector.

또다른 아데노바이러스 벡터들은 다른 아데노바이러스 유전자에서 더 많은 딜리션을 갖고 있으며, 이들 벡터들은 또한 발명에 이용하기 적당하다. 몇몇의 이들 이세대 아데노바이러스 벡터들은 감소된 면역력을 보여준다(eg E1+E2 deletions Gorziglia et al 1996 J Virol 70:4173-4178;E1+E4 deletions Yeh et al 1996 J Virol 70:559-565). 딜리션을 확장함으로써 벡터에서 다중 유전자를 인트로덕션할 수 있는 클로닝 능력이 커진다. 예를 들어 25kb를 딜리션하기도 했으며(Lieber et al 1996 J Virol 70:8944-8960)모든 바이러스 유전자를 딜리션하여 35kb 이상의 헤테로로거스 DNA를 인트로덕션할 수 있도록 한 클로닝 벡터가 만들어 유전자 적도 있다(Fisher et al 1996 Virolology 217:11-22). 그러한 벡터들은 레트로바이러스 이차 벡터의 두 개나 혹은 세 개의 전사 유니트를 코딩하는 아데노바이러스 일차 벡터를 만드는데 이용된다.Other adenovirus vectors have more degradation in other adenovirus genes, and these vectors are also suitable for use in the invention. Some of these second generation adenovirus vectors show reduced immunity (eg E1 + E2 deletions Gorziglia et al 1996 J Virol 70: 4173-4178; E1 + E4 deletions Yeh et al 1996 J Virol 70: 559-565). By extending the dilation, the cloning ability to introduce multiple genes in the vector increases. For example, 25 kb was digested (Lieber et al 1996 J Virol 70: 8944-8960), and a cloning vector was created that allowed all viral genes to be deduced to introduce more than 35 kb of heterologous DNA (Fisher). et al 1996 Virolology 217: 11-22). Such vectors are used to construct adenovirus primary vectors that encode two or three transcription units of a retroviral secondary vector.

이차 바이러스 벡터로 레트로바이러스 벡터를 들 수 있다. 일차 표적세포내에서 결함바이러스 벡터 입자의 어셈블리와 패키징에 필요한 유전자가 발현됨으로인해 이차 벡터가 생긴다. 독립적으로 복제할 수 없으므로 결함을 지닌다. 그리하여 이차 레트로바이러스 벡터가 이차 표적세포에 형질도입된다면, 복제를 통한 다른 표적 세포로의 확산은 일어나지 않는다.Secondary viral vectors include retroviral vectors. Secondary vectors are produced by the expression of genes required for assembly and packaging of defective viral vector particles in primary target cells. It cannot be reproduced independently, so it has a defect. Thus, if a secondary retroviral vector is transduced into a secondary target cell, diffusion to other target cells through replication does not occur.

"레트로바이러스 벡터"라는 용어는 일반적으로 감염할 수 있지만 그 스스로는 복제할 수 없는 레트로바이러스의 핵산을 포함하고 있다. 그리하여 복제에 결함을 갖게된다. 레트로바이러스 벡터는 일반적으로 표적세포로 전달하기위해 넌레트로바이러스 오리유전자의 NOI를 하나 이상 가지고 있다. 레트로바이러스 벡터는 기능적인 스플라이스 도너 사이트(FSDS)와 기능적인 스플라이스 억셉터(FSAS) 사이트로 이루어져 있는데, FSDS가 FSAS의 업스트림에 있다면, 사이에 끼어있는 서열은 스플라이스 될 수 있다. 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 벡터가 프로바이러스로써 표적세포에 삽입될 때 NOI의 발현에 영향을 미치는 U3 영역에 있는 넌레트로바이러스 컨트롤 서열과 같은 레트로바이러스 서열로 이루어져 있다. 레트로바이러스 벡터가 단지 한개의 레트로바이러스의 요소를 가질 필요는 없다. 그러므로 본 발명에서처럼, 두 개이상의 다른 레트로바이러스나 다른 소스에서 얻은 요소를 가지는 것이 가능하다.The term "retroviral vector" generally includes nucleic acids from retroviruses that can infect but cannot replicate on their own. Thus, there is a defect in replication. Retroviral vectors generally carry one or more NOIs of nonretroviral duck genes for delivery to target cells. Retroviral vectors consist of a functional splice donor site (FSDS) and a functional splice acceptor (FSAS) site. If the FSDS is upstream of the FSAS, the intervening sequence can be spliced. Retroviral vectors consist of retroviral sequences such as nonretroviral control sequences in the U3 region that affect the expression of NOI when retroviral vectors are inserted into target cells as proviruses. The retroviral vector does not need to have only one element of the retrovirus. Thus, as in the present invention, it is possible to have elements obtained from two or more different retroviruses or from different sources.

"레트로바이러스 프로벡터"라는 용어는 일반적으로 위에서처럼 레트로바이러스 벡터 게놈을 포함하지만, 기능적인 스플라이스 도너 사이트를 생성할 수 있는 일차 뉴클레오타이드 서열과 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트를 생성할 수 있는 세컨트 NS으로 이루어져 있으며, 일차 NS가 이차 NS의 다운스트림에 있으면 일차 NS와 이차 NS를 연결하게되는 스플라이싱은 일어날 수 없다. 레트로바이러스 프로벡터의 역전사하는 동안, 레트로바이러스 벡터가 형성된다.The term "retroviral provector" generally includes the retroviral vector genome as above, but a second nucleotide sequence capable of generating a functional splice donor site and a second capable of generating a functional splice acceptor site. If the primary NS is downstream of the secondary NS, splicing that connects the primary and secondary NSs cannot occur. During reverse transcription of retroviral provectors, retroviral vectors are formed.

"레트로바이러스 벡터 입자"이라는 용어는 표적세포에 결합하거나 침입할 수 있는 패키지드 레트로바이러스 벡터를 말한다. 벡터에 관해 이미 언급했듯이, 입자의 성분은 야생형 레트로바이러스와 비교해서 변형된다. 예를 들어, 입자의 단백질 코트에 있는 Env 단백질은 그들의 표적 특이성을 바꾸거나 어떤 다른 기능을 얻기위해 유전적으로 변형된다.The term "retroviral vector particle" refers to a packaged retroviral vector capable of binding to or invading target cells. As already mentioned for the vector, the components of the particles are modified compared to wild type retroviruses. For example, Env proteins in the particle's protein coat are genetically modified to alter their target specificity or to gain some other function.

이러한 관점에서, 레트로바이러스 벡터는 MMLV, MSV, MMTV같은 뮤린 온코레트로바이러스나 혹은 HIV-1, EIAV같은 렌티바이러스나 혹은 다른 레트로바이러스로에서 유래한다.In this regard, the retroviral vectors are derived from murine oncoretroviruses such as MMLV, MSV, MMTV, or lentiviruses such as HIV-1, EIAV, or other retroviruses.

발명품의 레트로바이러스 벡터는 기능을 갖지 않는 레트로바이러스의 내추럴 스플라이스 도너 사이트를 갖도록 변형될 수 있다.Retroviral vectors of the invention can be modified to have a natural splice donor site of a retrovirus that has no function.

"변형"은 내춰럴 스플라이스 도너의 사일렌싱이나 제거를 포함하고 있다. 스플라이스 도너 사이트가 제거된 MLV 베이스드 벡터같은 벡터들이 잘 알려져 있다. 그러한 벡터의 예로 pBABE를 들 수 있다(Morgenstern et al 1990 ibid). 일차 벡터의 DNA에서 코딩된 레트로바이러스 벡터 생성에 필수적인 유전자의 발현으로 인해 이차 벡터가 생성될 수 있다. 그러한 유전자로는 레트로바이러스의 gag-pol 유전자, 엔벨럽 바이러스의 env 유전자, 치료나 진단상의 NOI를 한 개 이상 갖는 결함이 있는 레트로바이러스 벡터의 env이 있다. 한 개 이상의 NOI를 갖고있는 엔벨럽 바이러스와 디펙티브 레트로바이러스 벡터로부터는 env 유전자를 포함한다. 디펙티브 레트로바이러스 벡터는 5' 롱 터미널 리피트의 일부에서 그리고 3'LTR 일부와 패키징 시그날에서 역전사할 수 있는 서열을 포함하고 있다."Modification" includes the silencing or removal of natural splice donors. Vectors are well known, such as MLV based vectors with splice donor sites removed. An example of such a vector is pBABE (Morgenstern et al 1990 ibid). Secondary vectors can be generated due to expression of genes essential for the production of encoded retroviral vectors in the DNA of the primary vector. Such genes include the gag-pol gene of the retrovirus, the env gene of the envelope virus, and the env of a defective retroviral vector having one or more therapeutic or diagnostic NOIs. Envelope viruses and defective retroviral vectors containing more than one NOI include the env gene. Defective retroviral vectors contain sequences that can be reverse transcribed in portions of 5 'long terminal repeats and in packaging signals with portions of 3'LTR.

만약 이차 벡터가 복제할 수 없다고 가정한다면, 이차 벡터는 한 개나 두 개이상의 아데노바이러스 벡터나 혹은 다른 일차 벡터내에 있는 다수의 전사 유니트에 의해 코딩될 것이다. 이차 벡터 게놈을 코딩하는 전사 유니트 즉 gag-pol을 코딩하는 전사 유니트와 env를 코딩하는 전사 유니트가 있다. 또는 이들이 두 개 이상 겸할 수도 있다. 예를 들어, gag-pol와 env 혹은 env와 게놈을 코딩하는 핵산의 서열은 단일 전사 유니트에서 겸하게 될 것이다.If we assume that the secondary vector cannot replicate, the secondary vector will be coded by one or more adenovirus vectors or by multiple transcription units in another primary vector. There are a transcription unit encoding a secondary vector genome, that is, a transcription unit encoding gag-pol and a transcription unit encoding env. Or they may serve more than one. For example, the sequence of nucleic acids encoding gag-pol and env or env and genome would be combined in a single transcription unit.

여기서 말하는 전사 유니트는 코딩 서열을 갖고 있는 핵산의 영역이며 어떤 다른 코딩 서열과는 달리 그들 코딩 서열의 발현을 위한 시그날이다. 그러므로 각 전사 유니트는 일반적으로 최소한 하나의 프로모터, 인핸서 그리고 폴리아데노선택 시그날로 이루어져 있다.A transcription unit as used herein is a region of a nucleic acid having a coding sequence and, unlike any other coding sequence, is a signal for the expression of those coding sequences. Therefore, each transfer unit typically consists of at least one promoter, enhancer and polyadenoselection signal.

"프로모터"라는 용어는 유전자 발현에 대한 Jacob-Monod 가설에서 나오는 RNA 폴리머라아제 결합 사이트를 말한다.The term "promoter" refers to an RNA polymerase binding site from the Jacob-Monod hypothesis for gene expression.

"인핸서"라는 용어는 전사 이니시에이션 콤플렉스의 다른 단백질과 결합하여 그것의 관련 프로모터에 의해 진행되는 전사 이니시에이션을 촉진하는 DNA 서열을 말한다.The term "enhancer" refers to a DNA sequence that binds to other proteins of a transcription initiation complex and promotes transcription initiation proceeded by its associated promoter.

이차 벡터를 코딩하는 전사 유니트의 프로모터와 인핸서는 매우 액티브하며 이차 바이러스 벡터의 생성 조건하에서 일차 표적세포에서 매우 강하게 유도될 수 있다. 프로모터와 인핸서는 구성면에서 효과적이며 혹은 그들의 활성도는 조직이나 시기적으로 제한적이다. 조직 제한적인 프로모터/인핸서에 대한 적절한 예로는 MUC1 유전자, CEA 유전자, 5T4 안티젠 유전자의 프로모터와 인핸서처럼 종양 세포에서 매우 활성화되는 것을 들 수 있다. 시기적인면에서 제한적 프로모터/인핸서에 대한 적절한 예로는 저산소증 반응 요소나 grp78이나 grp94 유전자의 프로모터와 인핸서처럼 이스케미아나 저산소증을 초래하는 것들을 들 수 있다. 프로모터와 인핸서 조합의 예로 인간 사이토메갈로바이러스 메이저 메디에이트 초기 프로모터/인핸서 조합을 들 수 있다.Promoters and enhancers of transcription units encoding secondary vectors are very active and can be very strongly induced in primary target cells under the conditions of production of secondary viral vectors. Promoters and enhancers are effective in construction or their activity is limited by tissue or time. Suitable examples of tissue-restricted promoters / enhancers include those that are highly activated in tumor cells, such as the promoters and enhancers of the MUC1 gene, CEA gene, and the 5T4 antigen gene. Proper examples of timely restrictive promoters / enhancers include those that cause ischemia or hypoxia, such as hypoxic response elements or promoters and enhancers of the grp78 or grp94 genes. Examples of promoter and enhancer combinations include the human cytomegalovirus major mediator early promoter / enhancer combination.

또다른 관심있는 성분중에 NOI를 효율적으로 발현할수 있는 엔터티가 있다.Another component of interest is an entity that can efficiently express NOI.

본 발명의 우선적인 관심으로, 이차 벡터 성분들의 발현을 조절하는 하이폭시아나 이스캐미아가 있다. 이러한 관점에서, 저산소증은 넓은 범위의 다른 세포 타입에서 유전자 발현에 대한 강력한 레귤레이터이며, 동종의 DNA 레콩니션 사이트와 결합하는 저산소증 인듀서블 팩터-1과 다양한 유전자 프로모터에 대한 저산소증 레스판시브 엘리먼트(HREs) 같은 저산소증 유도 전사 팩터의 활성을 유발함으로써 작용한다(HIF-1; Wang & Semenza 1993 Proc Natl Acad Sci 90:430). Dachs et al(1997 Nature Med 5:515)는 시험관내에서 저산소증을 나타내는 인간 섬유육종 세포와 생체내 솔리드 종양 내에서(Dachs et al ibid) 마커와 치료 유전자 둘다 발현되는 것을 조절하기위해 마우스 포스포글리세라이트 키나아제-1(Firth et al 1994 Proc Natl Acad Sci 91:6496-6500)의 HREs의 멀티메릭 폼(multimeric form)을 사용했다. 한편 종양의 이스캐믹 에어리어에서 마크드(marked) 글루코우즈의 손상이 일어나는데, 종양에서 특이적으로 헤테로로거스 유전자의 발현을 촉진하기위해 이용될 수 있다. 생체내에서 포도당 손상으로 인해 특이적으로 촉진되는 것으로 알려진 grp78 유전자 프로모터의 트런캐이트 632 염기쌍 서열은 생체내 뮤린 종양에서 리포터 유전자의 발현을 높은 수준으로 추진할 수 있음이 보고되었다(Gazit et al 1995 Cancer Res 55:1660). 그러한 성분들의 발현을 조절하는 또 다른 방법은 레트로바이러스의 gag, pol and VSV-G 단백질의 생성에 대해 Yoshida et al(1997 Biochem Biophys Res Comm 230:426)에 의해 제시되었고 Gossen and Bujard(1992 Proc Natl Acad Sci 89:5547)에 의해 제시되었던 테트라사이클린 온 오프 시스템을 이용하는 것이다. 특히 이러한 조절 시스템은 프로벡터 게놈의 생성을 조절하기위해 본 발명에도 이용된다. 이는 테트라사이클린이 없는 상태에서 아데노바이러스 벡터로부터 어떠한 벡터 성분들도 발현되지 않음을 입증하는 것이다.Of primary interest in the present invention, there are hypoxia or ischemia that regulate the expression of secondary vector components. In this regard, hypoxia is a potent regulator for gene expression in a wide range of different cell types, hypoxia inducible factor-1 that binds homologous DNA reconstruction sites and hypoxic responsive elements (HREs) to various gene promoters. (HIF-1; Wang & Semenza 1993 Proc Natl Acad Sci 90: 430). Dachs et al (1997 Nature Med 5: 515) describe mouse phosphoglycerides to regulate the expression of both markers and therapeutic genes in human fibrosarcoma cells showing hypoxia in vitro and in solid tumors in vivo (Dachs et al ibid). The multimeric form of HREs of Light Kinase-1 (Firth et al 1994 Proc Natl Acad Sci 91: 6496-6500) was used. On the other hand, damage to marked glucose occurs in the iscaic area of the tumor, which can be used to promote the expression of heterologous genes specifically in the tumor. It has been reported that the truncate 632 base pair sequence of the grp78 gene promoter, which is known to be specifically promoted by glucose damage in vivo, can drive high levels of reporter gene expression in murine tumors in vivo (Gazit et al 1995 Cancer Res 55: 1660). Another method of controlling the expression of such components is presented by Yoshida et al (1997 Biochem Biophys Res Comm 230: 426) for the production of gag, pol and VSV-G proteins of retroviruses and by Gossen and Bujard (1992 Proc Natl). Acad Sci 89: 5547), using the tetracycline on off system. In particular, such regulatory systems are also used in the present invention to regulate the production of the provector genome. This demonstrates that no vector components are expressed from the adenovirus vector in the absence of tetracycline.

하이브리드 바이러스 벡터 시스템이 갖는 안정성은 아래에 설명하고 있다. 한가지 이상의 특징들이 나와있다.The stability of the hybrid viral vector system is described below. One or more features are listed.

이차 벡터는 독립적으로 복제할 수 있는 인펙셔스 바이러스를 만들 재조합의 가능성을 없애는 한가지 이상의 특징을 덧붙여 생체내 이용시 이익이다. 그러한 특징들은 이전에 나온 연구들에는 들어 있지 않았다(Feng et al 1997 ibid). 특히 아래에서 설명하듯이 세가지 성분들로부터 레트로바이러스 벡터를 구성한다는 것은 Feng et al(ibid)에서는 나와 있지 않다.Secondary vectors benefit from in vivo use, adding one or more features that eliminate the possibility of recombination to create an independently replicating Infectious Virus. Such features were not included in previous studies (Feng et al 1997 ibid). In particular, as described below, constructing a retroviral vector from three components is not found in Feng et al (ibid).

첫째로, 이차 벡터의 성분을 코딩하는 서열간의 서열 호몰로지는 호몰로지 영역을 딜리션함으로써 없앨 수 있다. 호몰로지 영역은 유전적 재조합이 일어나도록 한다. 구체적으로 말하자면, 세 개의 전사 유니트가 이차 레트로바이러스 벡터를 구성하는데 이용된다. 일차 전사 유니트는 넌레트로바이러스 프로모터와 인핸서의 조절을 받는 레트로바이러스의 gag-pol 유전자를 갖고 있다. 이차 전사 유니트는 넌레트로바이러스 프로모터와 인핸서의 조절을 받는 레트로바이러스 env 유전자를 갖고 있다. 서드 전사 유니트는 넌레트로바이러스 프로모터와 인핸서의 조절을 받는 디펙티브 레트로바이러스 게놈으로 이루어져있다. 네이티브 레트로바이러스 게놈의 경우, 패키징 시그날은 적절한 기능을 발휘할때 필요한 일부 gag 서열에 위치해 있다. 정상적으로 레트로바이러스 벡터 시스템이 그것으로부터 구성될 때, gag 유전자의 일부를 포함하는 패키징 시그날은 벡터 게놈에 남아있다. 그러나 본 발명에 있어서, 디펙티브 레트로바이러스 게놈은 일차 전사 유니트에 있는 gag 서열과 호몰로거스한 서열을 갖지 않는 미니멀 패키징 시그날을 포함하고 있다. 또한 멀로니 뮤린 백혈병 바이러스(Moloney Murine Leukaemia virus)같은 레트로바이러스의 경우, pol 코딩 서열의 3' 말단과 env의 5' 말단사이에 오버랩되어 있는 스몰 영역이 있다. 일차와 이차 전사 유니트간의 호몰로지 영역은 pol 코딩 서열의 3' 말단이나 env의 5' 말단의 서열을 바꿈으로써 제거될 수 있다. 이는 코돈 유시지를 바꾸지만 코딩 단백질의 아미노산 서열을 바꾸지는 않는다.First, sequence homology between sequences encoding components of the secondary vector can be eliminated by dividing the homology regions. Homologous regions allow genetic recombination to occur. Specifically, three transcription units are used to construct a secondary retroviral vector. The primary transcription unit carries the gag-pol gene of the retrovirus, which is regulated by nonretrovirus promoters and enhancers. The secondary transcription unit has a retrovirus env gene that is regulated by nonretrovirus promoters and enhancers. The third transcription unit consists of a defective retroviral genome regulated by a non-retrovirus promoter and an enhancer. In the case of the native retroviral genome, the packaging signal is located in some gag sequence needed to function properly. Normally, when a retroviral vector system is constructed from it, a packaging signal containing part of the gag gene remains in the vector genome. However, in the present invention, the defective retroviral genome comprises a minimal packaging signal that does not have a gag sequence and a homologous sequence in the primary transcription unit. In addition, in the case of retroviruses such as Moloney Murine Leukaemia virus, there is a small region overlapping between the 3 'end of the pol coding sequence and the 5' end of the env. The homology region between the primary and secondary transcription units can be removed by changing the 3 'end of the pol coding sequence or the 5' end of the env. This alters codon origin but does not alter the amino acid sequence of the coding protein.

둘째로, 레트로바이러스의 게놈을 다른 레트로바이러스나 다른 엔벨럽트 바이러스의 Env 단백질으로 슈도타입핑하여 env와 gag-pol 성분간의 호몰로지 영역을 없앰으로써 복제가 가능한 이차 바이러스 벡터의 가능성을 없앨 수 있다.Secondly, the genome of retroviruses can be pseudotyped with Env proteins from other retroviruses or other envelope viruses to eliminate the homologous region between the env and gag-pol components, thus eliminating the possibility of a secondary viral vector capable of replication.

구체적으로 말해서, 레트로바이러스 벡터는 다음 세가지 성분으로 구성되어있다. 즉 일차 전사 유니트는 넌레트로바이러스 프로모터와 인핸서의 조절을 받는 레트로바이러스의 gag-pol 유전자를 갖고 있다. 이차 전사 유니트는 넌레트로바이러스 프로모터와 인핸서의 조절을 받는 얼터너티브 엔벨럽트 바이러스의 env 유전자를 갖고 있다. 서드 전사 유니트는 넌레트로바이러스 프로모터와 인핸서의 조절을 받는 디펙티브 레트로바이러스 게놈으로 이루어져 있다. 디펙티브 레트로바이러스 게놈은 일차 전사 유니트에 있는 gag 서열에 대해 호몰로거스한 서열은 갖고 있지 않는 미니멀 패키징 시그날을 가지고 있다.Specifically, retroviral vectors consist of three components: The primary transcription unit contains the gag-pol gene of the retrovirus, which is regulated by nonretrovirus promoters and enhancers. The secondary transcription unit contains the env gene of the alternative envelope virus, which is regulated by nonretrovirus promoters and enhancers. The third transcription unit consists of a defective retroviral genome regulated by a non-retrovirus promoter and an enhancer. The defective retroviral genome has a minimal packaging signal that does not have a homologous sequence to the gag sequence in the primary transcription unit.

세 번째로, 복제가 가능한 레트로바이러스의 가능성은 특별한 방식으로 구성된 두 개의 전사 유니트를 이용함으로써 없앨 수 있다. 일차 전사 유니트는 hCMV 프로모터-인핸서나 조직 제한적인 프로모터-인핸서처럼 일차 표적세포에서 액티브한 프로모터-인핸서의 조절을 받는 gag-pol 코딩영역을 포함하고 있다. 이차 전사 유니트는 레트로바이러스 입자에 패키징될 수 있는 레트로바이러스 게놈 RNA를 코딩한다. 이차 전사 유니트는 패키징, 인테그레이션, 역전사에 필요한 레트로바이러스 서열을 갖고 있으며, 엔벨럽 바이러스의 env 단백질을 코딩하는 서열과 한 개 이상의 치료 유전자의 코딩 서열을 갖고 있다. 예를 들어, Env 단백질은 일차 표적세포에서 주로 생기는 반면 NOI 발현 산물은 이차 표적세포에서 주로 생기도록 env와 NOI 코딩 서열의 전사이 발명된다.Third, the possibility of replicating retroviruses can be eliminated by using two transcription units constructed in a special way. The primary transcription unit contains a gag-pol coding region that is regulated by an active promoter-enhancer in primary target cells, such as hCMV promoter-enhancer or tissue-restricted promoter-enhancer. Secondary transcription units encode retroviral genomic RNA that can be packaged into retroviral particles. The secondary transcription unit has the retroviral sequence required for packaging, integration and reverse transcription, and has a sequence encoding the env protein of the envelope virus and one or more therapeutic genes. For example, the transcription of env and NOI coding sequences is invented so that the Env protein occurs predominantly in primary target cells while the NOI expression product occurs predominantly in secondary target cells.

적절한 인트론 스플라이싱 배열에 대해서는 나중에 실시예 5에서 설명되며 도27c에 나와있다. 여기서 스플라이스 도너 사이트는 일차 벡터에 의해일차 표적세포에 전달되는 레트로바이러스 게놈 서열에 있는 스플라이스 억셉터 사이트의 다운스트림에 위치하고 있다. 그러므로 일차 표적세포에는 스플라이싱이 없거나 드물게 일어나게 되어 Env 단백질이 우선적으로 발현될 것이다. 그러나 벡터 게놈이 이차 표적세포로 역전사나 인테그레이션 과정을 진행했다면, 기능적인 스플라이스 도너 서열은 기능적인 스플라이스 억셉터 서열의 업스트림인 5' LTR에 위치해있을 것이다. 스플라이싱이 일어나면 env 서열과 생성된 NOI의 트랜스크립트가 연결된다.A suitable intron splicing arrangement is described later in Example 5 and shown in FIG. 27C. Wherein the splice donor site is located downstream of the splice acceptor site in the retroviral genomic sequence delivered to the primary target cell by the primary vector. Therefore, primary target cells will have no or splice splice and Env protein will be preferentially expressed. However, if the vector genome has undergone reverse transcription or integration into secondary target cells, the functional splice donor sequence will be located in the 5 'LTR upstream of the functional splice acceptor sequence. When splicing occurs, the transcript of the generated NOI is linked with the env sequence.

이 실시예의 두 번째 배열에 있어서, NOI의 발현은 이차 표적세포로 제한되며, 다음처럼 일차 표적세포에서는 발현되지 못하게 한다. 이러한 배열은 나중에 실시예 6에서 설명되며 도 18에 나와있다. 거기에다 프로모터-인핸서와 코딩 서열의 5' 말단을 포함하는 NOI의 일차 프래그먼트 및 레트로바이러스 게놈의 3' 말단에 삽입되는 자연적으로 혹은 인위적으로 유도되거나 유도할 수 있는 스플라이스 도너 서열은 R 영역의 업스트림을 이루고 있다. 코딩 영역을 완성하는데필요한 서열 모두를 갖고있는 NOI의 이차 프래그먼트는 자연적으로 혹은 인위적으로 유도하거나 유도할 수 있는 스플라이스 엑셉터 서열의 다운스트림에 위치해 있으며, 이때 이 억셉터 서열은 레트로바이러스 게놈 구조내에 있는 패키징 시그날의 다운스트림에 위치하고 있다. 이차 표적세포에서 레트로바이러스 게놈이 역전사와 인테그레이션중 일 때, NOI의 프로모터 5' 프래그먼트와 기능적인 스플라이스 도너 서열은 기능적인 스플라이스 억셉터의 업스트림과 NOI의 3' 말단에 위치하고 있다. 프로모터로부터의 전사과 스플라이싱으로 이차 표적세포에서 NOI의 트랜슬레이션이 일어나게 된다. 구체적으로 설명하자면, 본 발명에서 하이브리드 바이러스 벡터 시스템은 싱글 혹은 다중 아데노바이러스 일차 벡터로 이루어져 있는데, 이 벡터는 레트로바이러스 이차 벡터를 코딩한다.In a second configuration of this example, the expression of NOI is limited to secondary target cells and prevented expression in primary target cells as follows. This arrangement is described later in Example 6 and shown in FIG. 18. In addition, the primary fragment of the NOI comprising the promoter 'enhancer and the 5' end of the coding sequence and the naturally or artificially induced or induced splice donor sequence inserted into the 3 'end of the retroviral genome are upstream of the R region. Is fulfilling. The secondary fragment of the NOI, which has all of the sequences necessary to complete the coding region, is located downstream of the splice acceptor sequence, which can be naturally or artificially induced or derived, wherein the acceptor sequence is in the retroviral genome structure. Located downstream of the packaging signal. When the retroviral genome is in reverse transcription and integration in secondary target cells, the promoter 5 'fragment of NOI and the functional splice donor sequence are located upstream of the functional splice acceptor and at the 3' end of the NOI. Transcription and splicing from the promoter results in translation of NOI in secondary target cells. Specifically, in the present invention, the hybrid viral vector system consists of a single or multiple adenovirus primary vectors, which encode a retroviral secondary vector.

본 발명은 아데노바이러스 벡터 및 다른 바이러스 벡터와 관련된 주요한 문제점을 갖고 있다. 즉 그러한 벡터들로부터의 유전자 발현이 트랜지언트하다는 것이다. 일차 표적세포에서 생긴 레트로바이러스 입자은 이차 표적세포를 형질도입할 수 있으며, 레트로바이러스 벡터 게놈은 숙주 세포의 게놈으로 인터그레이션하기 때문에 이차 표적세포에서의 유전자 발현은 안정적으로 유지된다. 이차 표적세포는 다량의 바이러스 단백질 안티젠을 발현하지 않으므로, 아데노바이러스 벡터에 의해 형질도입된 세포보다는 덜 이뮤노제닉하다.The present invention has major problems associated with adenovirus vectors and other viral vectors. That is, gene expression from such vectors is transient. Retroviral particles from primary target cells can transduce secondary target cells, and gene expression in secondary target cells remains stable because the retroviral vector genome integrates into the genome of the host cell. Secondary target cells do not express large amounts of viral protein antigens and are therefore less immunogenic than cells transduced with adenovirus vectors.

이차 벡터로 레트로바이러스 벡터를 이용하는 것이 유익하다. 왜냐하면 예를 들어 빠르게 분열하는 세포를 표적팅함으로써 어느정도 세포를 식별할 수 있게하기 때문이다. 더욱이 레트로바이러스 인테그레이션으로 인해 분열하는 표적세포에서의 안정적인 발현을 포함할뿐 아니라 표적 티슈에서 치료유전자가 안정적으로 발현되게한다.It is beneficial to use retroviral vectors as secondary vectors. This is because, for example, by targeting cells that divide rapidly, the cells can be identified to some extent. Moreover, retroviral integration not only involves stable expression in dividing target cells but also allows stable expression of therapeutic genes in target tissues.

본 발명에서 새로운 레트로바이러스 벡터 디자인을 사용하는데, 유전자 발현이 일차 및 이차 표적 사이트로 제한될 수 있다는 장점이 있다. 이경우, 싱글 혹은 다중 NOI는 이차 표적 사이트에 우선적으로 발현될 수 있으며, 일차 표적 사이트에서 드물게 발현되거나 생물학적으로 의의 있는 레벨로는 발현되지 않는다. 결과적으로 NOI의 독성가능성이나 안티제니시티는 피할 수 있게 된다.The use of the new retroviral vector design in the present invention has the advantage that gene expression can be limited to primary and secondary target sites. In this case, single or multiple NOIs may be preferentially expressed at the secondary target site and rarely expressed at the primary target site or at biologically significant levels. As a result, the toxicity of NOI and antigenesis can be avoided.

일차 바이러스 벡터는 어떤 세포 타입이나 세포 타입을 우선적으로 형질도입한다. 일차 벡터는 표적티드 벡터인데 네이티브 바이러스와 비교해서 바뀐 조직 트로피즘을 가지므로 벡터는 특별한 세포로 표적된다.Primary viral vectors preferentially transduce certain cell types or cell types. The primary vector is a targeted vector, which has altered tissue trophism compared to native viruses, so the vector is targeted to specific cells.

"표적티드 벡터"라는 용어는 "표적 사이트"나 "표적 세포"과 꼭 연관되는 것은 아니다.The term "targeted vector" is not necessarily associated with "target site" or "target cell".

"표적 사이트"란 네이티브든지 표적티드든지 벡터가 트랜스펙팅하거나 형질도입할 수 있는 사이트를 말한다."Target site" refers to a site to which a vector can be transfected or transduced, whether native or targeted.

"일차 표적 사이트"는 네이티브든지 표적티드든지 벡터가 트랜스펙팅하거나 형질도입할 수 있는 첫 번째 사이트를 말한다."Primary target site" refers to the first site to which a vector can be transfected or transduced, whether native or targeted.

"이차 표적 사이트"란 네이티브든지 표적티드든지 벡터가 트랜스펙팅하거나 형질도입할 수 있는 두 번째 사이트를 말한다."Secondary target site" refers to a second site to which a vector can be transfected or transduced, whether native or targeted.

"표적 세포"란 단순히 네이티브든지 표적티드든지 벡터가 트랜스펙팅하거나 형질도입할 수 있는 세포를 말한다.A "target cell" simply refers to a cell that can be transfected or transduced by a vector, native or targeted.

"일차 표적 세포"란 네이티브든지 표적티드든지 벡터가 트랜스펙팅하거나 형질도입할 수 있는 첫 번째 세포를 말한다."Primary target cell" refers to the first cell to which a vector can be transfected or transduced, either native or targeted.

"이차 표적 세포"란 네이티브든지 표적티드든지 벡터가 트랜스펙팅하거나 형질도입할 수 있는 두 번째 세포를 말한다."Secondary target cell" refers to a second cell to which a vector can be transfected or transduced, whether native or targeted.

아데노바이러스 일차 벡터 또한 표적티드 벡터인데, 야생형 아데노바이러스 것과는 다른 벡터의 티슈 트로피즘을 갖고 있다. 아데노바이러스 벡터는 다음에서 설명하는 실시예와 같이 표적티드 아데노바이러스 벡터로 변형될 수 있다(Krasnykh et al 1996 J. Virol 70:6839-6846; Wickham et al 1996 J. Virol 70:6831-6838; Stevenson et al 1997 J. Virol 71:4782-4790; Wickham et al 1995 Gene Therapy 2:750-756; Douglas et al 1997 Neuromuscul. Disord 7:284-298; Wickham et al 1996 Nature Biotechnology 14:1570-1573).Adenovirus primary vectors are also targeted vectors, which have a tissue trophy of a different vector than the wild-type adenovirus. Adenovirus vectors can be modified with targeted adenovirus vectors as described in the Examples below (Krasnykh et al 1996 J. Virol 70: 6839-6846; Wickham et al 1996 J. Virol 70: 6831-6838; Stevenson et al 1997 J. Virol 71: 4782-4790; Wickham et al 1995 Gene Therapy 2: 750-756; Douglas et al 1997 Neuromuscul.Disord 7: 284-298; Wickham et al 1996 Nature Biotechnology 14: 1570-1573).

벡터 시스템의 일차 표적세포로는 모노사이트, 마크로페이즈, 림포사이트, 그라뉼로사이트 혹은 이들의 프로제니터 셀을 포함해서 헤마토포이에틱 셀, 엔도셀리알 셀, 종양 셀, 스토말 셀, 아스트로사이트 혹은 글리알 셀, 머슬 셀, 에피셀리알 셀이 있다.Primary target cells of the vector system include hematopoietic cells, endothelial cells, tumor cells, stromal cells, including monosite, macrophase, lymphocyte, granulosite or their progenitor cells. Astrosite or glycal cells, muscle cells, epicelial cells.

이차 바이러스 벡터을 생성할 수 있는 일차 표적세포는 아마도 위의 세포 타입중 어느 하나일 것이다.The primary target cells capable of producing secondary viral vectors are probably any of the above cell types.

구체적으로 말해서, 일차 표적세포는 디펙티브 아데노바이러스 벡터에의해 형질도입된 모노사이트나 마크로페이즈이다. 이 디펙티브 아데노바이러스 벡터는 레트로바이러스의 gag-pol에 대한 일차 전사 유니트와 패키징할 수 있는 디펙티브 레트로바이러스 게놈을 생성할 수 있는 이차 전사 유니트를 갖고 있다. 이경우, 세컨트 전사 유니트는 이스캐믹 사이트나 솔리드 종양의 미세 환경처럼 바디내 디지즈드 로케이션에서 주로 액티브한 프로모터-인핸서의 조절하에 있다.Specifically, the primary target cell is a monosite or macrophase transduced with a defective adenovirus vector. This defective adenovirus vector has a secondary transcription unit capable of producing a defective retroviral genome that can be packaged with a primary transcription unit for the gag-pol of a retrovirus. In this case, the second transcription unit is under the control of a promoter-enhancer that is primarily active at the intra-body digitized location, such as the microenvironment of an isometric site or a solid tumor.

구체적으로 말하자면, 게놈을 이차 표적세포에 삽입하는동안 바이러스의 env 유전자같은 바이러스 에센셜 엘리먼트의 발현을 줄이며 치료와 진단상의 NOI가 효율적으로 발현하도록 하는 인트론이 만들어 짐으로 이차 전사 유니트가 만들어진다.Specifically, secondary transcription units are made by creating introns that reduce the expression of viral essential elements such as the env gene of the virus and efficiently express therapeutic and diagnostic NOIs while inserting the genome into secondary target cells.

패키징 셀은 치료중인 환자의 바디에 있는 생체내 패키징 셀이거나 티슈 컬쳐 셀 라인처럼 시험관내에서 배양된 세포를 말한다. 적당한 셀 라인으로는 뮤린 파이브로블라스트 디라이브드 셀 라인이나 인간 셀 라인같은 맘말리안 셀을 들 수 있다. 주요한 패키징 셀 라인은 HEK293, 293-T, TE671, HT1080같은 인간 셀 라인이다. 한편 패키징 셀은 모노사이트, 마크로페이즈, 블러드 셀 혹은 파이브로블라스트처럼 치료중인 환자에서 얻은 세포일 수 있다. 세포는 환자로부터 분리할수 있으며, 패키징과 벡터 성분들은 엑스비보로 투약한 후 오토로거스 패키징 셀을 재투약한다. 한편 패키징과 벡터 성분들은 생체내로 패키징 셀에 투약된다. 레트로바이러스 패키징과 벡터 성분들을 환자의 세포에 넣는 방법들은 일반적으로 잘 알려져 있다. 예를 들어, 레트로바이러스 벡터 입자을 생성하는 데 필요한 다른 DNA 서열 즉 예를 들면 env 코딩 서열이나 gag-pol 코딩 서열 그리고 디펙티브 레트로바이러스 게놈을 트랜지언트 트리플 트랜스펙션을 통해 세포에 넣는 시도가 이에 해당된다(Landau & Littman 1992 J. Virol. 66, 5110; Soneoka et al 1995 Nucleic Acids Res 23:628-633).The packaging cell refers to an in vivo packaging cell in the body of the patient being treated or a cell cultured in vitro, such as a tissue culture cell line. Suitable cell lines include mammalian cells such as murine fibroblast delived cell lines and human cell lines. The main packaging cell lines are human cell lines such as HEK293, 293-T, TE671, HT1080. The packaging cell, on the other hand, may be a cell obtained from the patient being treated, such as monosite, macrophase, blood cell or fibroblast. The cells can be isolated from the patient, and the packaging and vector components are dosed in Xvivo and then re-dosed in the autologus packaging cell. Meanwhile, packaging and vector components are administered to the packaging cell in vivo. Retroviral packaging and methods of incorporating vector components into patient cells are generally well known. For example, attempts to insert other DNA sequences needed to produce retroviral vector particles, such as env coding or gag-pol coding sequences, and defective retroviral genomes into cells via transient triple transfection. (Landau & Littman 1992 J. Virol. 66, 5110; Soneoka et al 1995 Nucleic Acids Res 23: 628-633).

이차 바이러스 벡터는 또한 표적티드 벡터일 수 있다. 레트로바이러스 벡터의 경우, 이것은 Env 단백질을 변형함으로써 될 수 있다. 레트로바이러스 이차 벡터의 Env 단백질은 예를 들어, MMLV 앰포트로픽 엔벨럽이나 변형된 앰포트로픽 엔벨럽 같이 일차 표적세포내에 있는 넌톡식 어마운트(amounts)로 생성될 수 있는 넌톡식 엔벨럽이나 엔벨럽일 필요가 있다. 그러한 경우에, 레트로바이러스 성분들간의 영역이나 서열 호몰로지를 제거함으로써 안전성을 얻게 된다.Secondary viral vectors can also be targeted vectors. In the case of retroviral vectors, this can be done by modifying the Env protein. Env proteins of retroviral secondary vectors need to be non-toxic envelopes or envelopes that can be generated from non-toxic mounts in the primary target cell, such as, for example, MMLV ampotropic envelopes or modified amphotropic envelopes. There is. In such cases, safety is obtained by removing regions or sequence homology between retroviral components.

엔벨럽은 인간 셀의 형질도입을 허용케하는 것이다. 적절한 env 유전자의 예로 VSV-G, 4070A 같은 MLV 앰포트로픽 env, RD114 펠린 백혈병 바이러스 env 혹은 인플루엔자 바이러스의 헤마글루티닌를 들 수 있다. Env 단백질은 제한된 인간 셀 타입에 있는 수용체와 바인딩할 수 있는 것이며, 표적팅 모이에티(moieties)를 포함하는 제조된 엔벨럽일 수도 있다. 선택된 패키징 셀 라인에서 env 와 gag-pol 코딩 서열은 액티브한 프로모터와 인핸서로부터 전사되며, 전사 유니트는 폴리아데닐레이션 시그날에의해 종결된다. 예를 들어, 만약 패키징 셀이 인간셀이라면, SV40 바이러스의 인간 사이토메갈로바이러스 메이저 이미디에이트 초기 유전자와 폴리아데닐레이션 시그날로부터 적당한 프로모터-인핸서가 함께 이용될 수 있다. 다른 적당한 프로모터와 아데닐레이션 시그날은 일반적으로 잘 알려져 있다.The envelope is to allow transduction of human cells. Examples of suitable env genes include VSV-G, MLV ampotropic env such as 4070A, RD114 Perlin Leukemia Virus env, or hemagglutinin of influenza virus. Env proteins are those capable of binding to receptors in restricted human cell types and may be manufactured envelopes that include targeting moieties. In the selected packaging cell line, the env and gag-pol coding sequences are transcribed from the active promoter and enhancer, and the transcription unit is terminated by the polyadenylation signal. For example, if the packaging cell is a human cell, a suitable promoter-enhancer from the human cytomegalovirus major imide early gene of the SV40 virus and the polyadenylation signal can be used together. Other suitable promoters and adenylation signals are generally well known.

이차 표적세포군은 일차 표적세포군과 같은점이 있다. 예를 들어 일차 벡터를 종양 셀에 전달하면, 다른 종양 셀을 형질도입할 수 있는 다른 벡터 입자을 복제하고 제너레이션할 수 있다.Secondary target cell populations have the same characteristics as primary target cell populations. For example, delivering a primary vector to a tumor cell allows the replication and generation of other vector particles capable of transducing other tumor cells.

한편, 이차 표적세포군은 일차 표적세포군과는 다르다. 이런 경우, 일차 표적세포는 치료중인 환자에서 엔도지너스 팩토리로 작용하며, 이차 표적세포군을 형질도입할 수 있는 애디션널 벡터 입자을 만든다. 예를 들어 일차 표적세포군은 생체내나 엑스비보에서 일차 벡터에 의해 형질도입된 헤마토포이에틱 셀일 수 있다. 일차 표적세포는 종양같은 바디내에 있는 사이트로 전달하거나 이동할수 있으며, 솔리드 종양내에 있는 액티브 종양 셀을 형질도입할 수 있는 이차 벡터 입자을 생성한다.On the other hand, the secondary target cell group is different from the primary target cell group. In this case, the primary target cell acts as an endogenous factory in the patient being treated, creating an additive vector particle capable of transducing the secondary target cell population. For example, the primary target cell population may be hematopoietic cells transduced with the primary vector in vivo or in ex vivo. Primary target cells can transfer or migrate to sites in the body, such as tumors, and produce secondary vector particles capable of transducing active tumor cells in solid tumors.

레트로바이러스 벡터 입자은 천천히 분열하는 세포를 형질도입할 수는 있지만, MLV 같은 넌렌티바이러스는 효과적으로 형질도입할 수 없다. 어떤 종양를 포함해서 천천히 분열하는 세포는 약 삼사일 마다 분열한다. 종양가 빠르게 분열하는 세포를 갖고 있다해도, 어떤 종양 셀 특히 종양 중앙에 있는 것들은 드물게 분열한다. 한편 표적세포가 종양 매스의 중심 부분에 있는 세포처럼 혹은 헤마토포이에틱 스템 셀이나 CD34 포지티브 셀같은 스템 셀처럼 세포 분열을 겪을 수 있는 그로스 어레스트 셀일 수도 있다. 또는 표적세포가 모노사이트 프리커서, CD34 포지티브 셀 혹은 마이엘로 프리커서 같은 분화된 세포의 프리커서일 수 있다. 또는 표적세포가 뉴런, 아스트로사이트, 글리알 셀, 마이크로글리알 셀, 마크로페이즈, 모노사이트, 에피셀리알 셀, 엔도셀리알 셀, 헤파토사이트, 스퍼마토사이트, 스퍼마티드 혹은 스퍼마토조아 같은 분화된 세포일 수도 있다. 표적세포는 환자에서 분리한 후 시험관내나 생체내에서 직접적으로 형질도입될 수 있다. 본 발명은 나중에 이차 표적세포의 효율적인 형질도입에 필요한 치료단백질이나 단백질의 액션이 있는 사이트나 그 근처에서, 생체내에서 높은 타이터를 갖는 디펙티브 레트로바이러스 벡터 입자의 제한된 생성을 허용한다. 이것은 디펙티브 아데노바이러스 벡터나 디펙티브 레트로바이러스 벡터만 이용하는 것보다 더 효과적이다.Retroviral vector particles can transduce slowly dividing cells, but non-lentivirals, such as MLVs, cannot effectively transduce. Slowly dividing cells, including some tumors, divide about every three to four days. Although tumors have rapidly dividing cells, some tumor cells, especially those in the center of the tumor, rarely divide. The target cell may be a gross arrest cell that may undergo cell division, such as a cell in the center of the tumor mass or a stem cell such as a hematopoietic stem cell or a CD34 positive cell. Or the target cell may be a precursor of differentiated cells such as a monosite precursor, a CD34 positive cell or a myelo precursor. Or target cells such as neurons, astrosites, glycal cells, microglyal cells, macrophages, monosites, episelial cells, endoselial cells, hepatocytes, spermatocites, spurmatized or spermatozoa It may be a differentiated cell. Target cells can be isolated from the patient and then directly transduced in vitro or in vivo. The present invention allows for the limited production of defective retroviral vector particles with high titers in vivo at or near the site of action of a therapeutic protein or protein required for efficient transduction of secondary target cells. This is more effective than using only defective adenovirus vectors or defective retroviral vectors.

본 발명은 생체내에서 분열을 하지 않거나 천천히 분열하는 세포에서 MMLV 베이스트 벡터같은 레트로바이러스 벡터의 생성을 허용한다. 기존에는 시험관내에서 분열하는 티슈 컬쳐 어댑티드 셀이나 혹은 생체내에서 빠르게 분열하는 종양 셀같이 빠르게 분열하는 세포에서만 MMLV 베이스트 레트로바이러스 벡터를 생성할 수 있었다. 레트로바이러스 벡터를 생성할 수 있는 세포 타입의 범위를 늘리면 많은 경우 천천히 분열하는 솔리드 종양 셀에다 유전자를 전달하고 엔도셀리알 셀과 치료 단백질 산물을 생성하는 엔도지너스 팩토리처럼 다양한 헤마토포이에틱 계통의 셀같은 넌디바이딩 셀에는 이익이 된다.The present invention allows the production of retroviral vectors, such as MMLV base vectors, in cells that do not divide or slowly divide in vivo. Previously, MMLV-based retroviral vectors could be generated only in rapidly dividing cells, such as in vitro dividing tissue culture-adapted cells or rapidly dividing tumor cells in vivo. Increasing the range of cell types capable of producing retroviral vectors can lead to genes that are slowly dividing in many cases, and endothelial cells and endogenous factories that produce therapeutic protein products. It is beneficial for non-diving cells such as cells.

본 발명에 따르면 벡터 시스템에 의한 한 개 이상의 치료유전자의 전달는 다른 치료나 치료성분을 겸할 때 혹은 그 자체만으로 이용될 수 있다.According to the present invention the delivery of one or more therapeutic genes by the vector system can be used alone or in combination with other treatments or therapeutic components.

예를 들어, 본 발명의 레트로바이러스 벡터는 WO-A-98/05635에 나와있는 장애들을 치료할때 유용한 NOI를 한 개이상 전달하는데 이용된다. 그 리스트는 다음과 같다. 즉 암, 염증 혹은 염증성 질병, 피부 장애, 피버, 심혈관 증상, 헤머리지, 응고와 액큐트 페이즈 반응, 카켁시아, 아노렉시아, 급성 감염, HIV 감염, 쇼크 상태, 그래프트 와 호스트 반응, 오토이뮨 디지즈, 리퍼퓨전의 손상, 뇌막염, 편두통과 아스피린 디펜던트 안티 스롬보시스; 종양 성장, 인베이젼과 스프레드, 안지오제네시스, 전이, 말리그넌트, 복수와 말리그넌트 늑막의 유출; 대뇌의 이스케미아, 이스케믹 하트 디지즈, 골관절염, 류머티즘성 관절염, 골다공증, 천식, 복합경화증, 뉴로디제너레이션, 알츠하이머 디지즈, 아테롬성 동맥 경화증, 발작, 맥관염, 크론 디지즈와 궤양성 대장염; 치주염, 치은염; 건선, 아토피성 피부염, 만성 궤양, 에피더모라이시스 불로사; 코닐 얼서레이션, 레티노패시 와 서지컬 운드 힐링; 비염, 알레르기성 결막염, 습진, 아나필락시스; 레스테노시스, 충혈성 심장마비, 자궁 내막염, 아테롬성 동맥 경화증 혹은 엔도스클레로시스.For example, the retroviral vectors of the present invention are used to deliver one or more NOIs useful in treating the disorders described in WO-A-98 / 05635. The list is as follows: Ie cancer, inflammatory or inflammatory diseases, skin disorders, fever, cardiovascular symptoms, hemorrhages, coagulation and act phase reactions, cassia, anorexia, acute infections, HIV infection, shock conditions, graft and host reactions, Ootois digits Impaired reperfusion, meningitis, migraine and aspirin pendant anti thrombosis; Tumor growth, invasion and spread, angiogenesis, metastasis, malangent, ascites and outflow of maligand pleura; Cerebral ischemia, isometric heart digits, osteoarthritis, rheumatoid arthritis, osteoporosis, asthma, complex sclerosis, neurodigenesis, Alzheimer's digits, atherosclerosis, seizures, vasculitis, Crohn digits and ulcerative colitis; Periodontitis, gingivitis; Psoriasis, atopic dermatitis, chronic ulcers, epidermolysis vulosa; Conil Assessment, Retinopathy and Surgical Wound Healing; Rhinitis, allergic conjunctivitis, eczema, anaphylaxis; Restenosis, congestive heart failure, endometritis, atherosclerosis or endoclerosis.

본 발명의 레트로바이러스 벡터는 WO-A-98/07859에 나와있는 장애를 치료하는데 유용한 NOI를 한 개이상 전달하는데 이용될 수 있다. 그 리스트는 다음과 같다. 사이토카인과 세포분열 및 분화 활성도; 예를 들어 인간 이뮨 디피슨시 바이러스의 감염을 포함해서 면역 결핍을 치료할때 면역억제제나 면역촉진제의 활성도; 림포사이트 성장 조절; 암과 오토이뮨 디지즈를 치료할 때 그리고 트랜스플랜트의 리젝션을 억제하거나 종양 이뮤니티를 유도할 때; 헤마토포이에시스의 조절 즉 예를 들어 마이엘로이드나 림포이드 디지즈를 치료할 때; 본, 카틸리지, 텐던, 리가멘트, 신경조직의 성장을 촉진할 때 예를 들어 힐링 운드나 화상, 궤양, 페리오돈탈 디지즈와 뉴로디제너레이션을 치료할 때; 생식력을 조절하는 폴리클 스티뮬레이팅 호르몬의 억제나 촉진; 예를 들어 특별한 세포 타입을 손상이나 감염 사이트로 이동시킬 때의 케모탁틱/케모키네틱 액티비티 ; 예를 들어 헤모필리아와 발작을 치료할 때 헤모스태틱과 스롬보라이틱 액티비티 ; 항염증 활성도 예를 들어 패혈성 쇼크나 크론 디지즈를 치료할 때; 항생제로써; 예를 들어 대사나 반응의 모듈레이터; 진통제로써; 특이한 결함장애를 치료할 때; 인간이나 가축 약품에서 혹은 건선을 치료할 때.The retroviral vectors of the invention can be used to deliver one or more NOIs useful for treating the disorders described in WO-A-98 / 07859. The list is as follows: Cytokine and cell division and differentiation activity; The activity of immunosuppressants or immunostimulators in treating immune deficiencies, including, for example, infection of human Aesop difficile virus; Lymphocyte growth regulation; When treating cancer and autoimmune digits and when inhibiting the rejection of transplants or inducing tumor immunity; Regulation of hematopoiesis, eg, when treating myeloid or lymphoid digits; Bone, cartilage, tendon, ligament, when promoting the growth of nerve tissue, for example when treating healing wounds, burns, ulcers, periodontal digits and neurodigenation; Inhibit or promote the release of polyclonal stimulating hormones that regulate fertility; Chemotactic / chemokine activity, for example when moving a particular cell type to an injury or infection site; For example, hemostatic and thrombolytic activities when treating hemophilia and seizures; Anti-inflammatory activity, for example when treating septic shock or Crohn's digits; As an antibiotic; Modulators of metabolism or reactions, for example; As analgesic; When treating unusual defect disorders; When treating human or livestock drugs or psoriasis.

한편, 본 발명의 레트로바이러스 벡터는 WO-A-98/09985에 나와있는 장애를 치료하는 데 유용한 NOI를 한 개이상 전달하는데 이용될 수 있다. 리스트는 다음과 같다. 마크로파지와 T 셀 억제 활성도 그리고 항염증 활성도; 항 면역 활성도 즉 염증을 수반하지 않는 반응을 포함해서 세포와 체액의 면역 반응에 대한 억제 효과; 마크로파지와 T 셀이 엑스트라셀룰라 매트릭스 컴포넌트와 피브로넥틴에 부착하는 것을 방해한다. 뿐만아니라 T 셀에서 업레귤레이티드 파스(fas) 수용체의 발현을 억제한다.; 원치않는 면역반응과 관절염와 류머티즘성 관절염을 포함한 염증을 억제, 민감도, 알레르기 반응, 천식, 시스티믹 루퍼스 에리세마토서스, 콜라겐 질병과 다른 오토이뮨 디지즈를 수반하는 염증, 아테롬성 동맥 경화증과 관련된 염증, 동맥경화증, 아테롬성 동맥 경화증으로 인한 심장 질병, 리퍼퓨전 손상, 심장 마비, 심근 경색, 관상 염증 장애, 레스피레이토리 디스트레스 신드롬 혹은 다른 심폐 질병을 수반한 염증, 소화 궤양, 궤양성 대장염과 내장관의 다른 질병, 신장 섬유증, 간 경화 혹은 다른 신장 질병, 갑상선염 혹은 다른 선류 질병, 글로메룰로넵프리티스 혹은 다른 신장병과 비뇨기 질병, 이염 혹은 다른 이비인후의 질병, 피부염 혹은 다른 피부 질병, 페리오돈탈 디지즈 혹은 다른 덴탈 디지즈, 고환염 혹은 에피디디모-고환염, 불임, 오키달의 외상 혹은 다른 면역과 관련된 고환 질병, 태반 기능장애, 태반의 기능부전, 습관적 유산, 경련, 전경련와 다른 면역 및 염증관련 부인과 질병, 포스테리어 우베이티스,인터메디에이트 우베이티스, 엔테리어 우베이티스, 결막염, 코리오 레티니티스, 우베로 레티니티스, 시신경염, 인트라오쿨라 염증 예를 들어 망막염 혹은 포낭 반점 부종, 교감 안염, 공막염, 망막염 색소증, 디제너레이티브 폰eb스 디지즈의 면역과 염증 성분들, 눈의 외상과 관련된 염증 성분들, 감염에 의해 생긴 눈의 염증, 프로리퍼레이티브 비트리오-레티노파시스, 급성 이스케믹 시신경 장애, 예를 들어 녹내장 제거 수술후 생긴 과도한 흉터 , 눈의 이식에 대한 면역과 염증반응과 다른 면역과 염증이 수반된 안과질병, 오토이뮨 디지즈를 수반한 염증 옥은 중추 신경계나 다른 기관에서 일어나는 장애, 면역과 염증 억제가 이득이 되는 파킨슨 병, 파킨슨 병의 치료시 생기는 합병증과 부작용, AIDS 관련 치매를 겸한 HIV 릴레이티드 엔세팔로패시, 데빅 디지즈, 시데남 코레아, 알츠하이머 디지즈와 다른 디제너레이티브 디지즈, CNS 장애, 발작의 염증 성분, 포스트 폴리오 신드롬, 정신 장애의 면역과 염증 성분, 척수염, 뇌염, 아급성 동맥 경화에 걸린 판 뇌염, 뇌척수염, 급성 신경증, 서아급성 신경증, 만성 신경증, 길라임-바레 신드롬, 시데남 코라, 근무력증의 그라비스, 슈도 종양 세레브리, 다운 신드롬, 헌팅톤 디지즈, 아미오트로픽 레이터럴 스클레로시스, CNS 콤프레션의 염증성분이나 CNS 외상 혹은 CNS의 감염, 근육 쇠약과 영양실조의 염증 성분, 그리고 면역과 염증 관련 질병, 중추나 말단 신경계의 장애, 포스트 트라우마틱 염증, 패혈성 쇼크, 감염성 질병, 수술로 인한 염증성 합병증이나 부작용, 골수 이식이나 다른 이식 합병증이나 부작용, 유전자 치료로 인한 염증과 면역 합병증과 부작용 이는 바이러스 캐리어로 감염되기 때문이다. 혹은 AIDS와 관련된 염증, 체액과 세포의 면역 반응을 억제하기위해, 모노사이트나 림포사이트의 양을 줄임으로써 백혈병같은 모노사이트나 류코사이트 프롤리퍼레이티브 디지즈를 치료하거나 개선하기위해, 내춰럴 혹은 아티피셜 셀 예를 들어 각막, 골수, 기관, 렌즈, 페이스메이커, 내춰럴 혹은 아티피셜 스킨 티슈같은 조직과 기관을 이식할 경우 그래프트 리젝션을 억제하거나 치료하기위해.On the other hand, the retroviral vectors of the invention can be used to deliver one or more NOIs useful for treating the disorders described in WO-A-98 / 09985. The list is as follows: Macrophage and T cell inhibitory and anti-inflammatory activity; Anti-immune activity, ie the inhibitory effect on the immune response of cells and body fluids, including those that do not involve inflammation; Macrophages and T cells interfere with attachment to extracellular matrix components and fibronectin. As well as inhibit the expression of upregulated fas receptor in T cells; Inhibits unwanted immune responses and inflammation including arthritis and rheumatoid arthritis, sensitivity, allergic reactions, asthma, cystic lupus erythematosus, inflammation associated with collagen disease and other autopython digits, inflammation associated with atherosclerosis, Atherosclerosis, heart disease caused by atherosclerosis, reperfusion damage, heart failure, myocardial infarction, coronary inflammatory disorders, inflammation accompanied by respiratory distress syndrome or other cardiopulmonary diseases, peptic ulcer, ulcerative colitis and intestinal tract Other diseases, renal fibrosis, cirrhosis or other kidney disease, thyroiditis or other acute diseases, glomerulonephritis or other kidney and urinary diseases, otitis or other otorhinolaryngitis, dermatitis or other skin diseases, periodontal digi Or other dental digits, testicles or epididymo-testisitis, infertility, okidal Testicular disease related to trauma or other immunity, placental dysfunction, placental insufficiency, habitual miscarriage, convulsions, forearm and other immune and inflammation-related gynecological diseases, posteri Uvetis, intermediate Uvetis, entertain Uve Typhoid, conjunctivitis, Corio retinitis, Ubero retinitis, optic neuritis, intraocular inflammation, e.g. retinitis or cyst spot edema, sympathetic ophthalmitis, scleritis, retinitis pigmentosa, degenerative ponebs digits Immune and inflammatory components, inflammatory components associated with trauma to the eye, eye inflammation caused by infection, properative Virio-Retinopathsis, acute escapic optic nerve disorders such as excessive scarring after glaucoma removal, Immune and Inflammatory Responses to Transplantation of Eyes, Eye Diseases with Other Immunity and Inflammation, and Inflammation with Ootois Digize Tract disorders, Parkinson's disease that benefits immunity and inflammation, and the complications and side effects of treating Parkinson's disease, HIV linked Encephalopathy with AIDS-related dementia, Devic Digiz, Sideca Correa, Alzheimer's Digiz and Other degenerative digits, CNS disorders, inflammatory components of seizures, post-polio syndrome, immune and inflammatory components of mental disorders, myelitis, encephalitis, plate encephalitis with subacute atherosclerosis, encephalomyelitis, acute neurosis, subacute neurosis, Chronic neurosis, guillim-barre syndrome, cidenam chora, gravis gravure, pseudo tumor celebrity, down syndrome, huntington digits, amiotropic stellar sclerosis, inflammatory components of CNS compression or CNS trauma or Infections of the CNS, inflammatory components of muscle weakness and malnutrition, immune and inflammation related diseases, disorders of the central or distal nervous system, post traumatic Syndrome, septic shock, infectious diseases, inflammatory complications or side effects due to surgery, bone marrow transplantation or other transplantation complications or side effects, inflammatory and immune complications and side effects due to gene therapy because it is infected with a virus carrier. Or to treat or ameliorate monosite or leucosite proliferative digits such as leukemia by reducing the amount of monosite or lymphocytes to suppress inflammation, body fluids and cellular immune responses associated with AIDS. In order to inhibit or treat graft rejection when transplanting tissues and organs such as corneal, bone marrow, trachea, lens, facemaker, natural or artistic skin tissue.

본 발명에 따르면, 치료에 사용되는 NOI의 생성을 조절하는 방법이 있는데 치료에 이용되는 NOI는 이차 표적세포군에서 주로 발현되며 일차 표적세포에서는 드물게 발현되거나 생물학적으로 의의있는 레벨로 발현되지는 않는다.According to the present invention, there is a method of modulating the production of NOI used for treatment, wherein the NOI used for treatment is mainly expressed in the secondary target cell population and is rarely expressed in the primary target cell or at a biologically significant level.

본 발명은 또한 유전자 치료로 환자를 치료할 때 약제 혼합물로 사용될 수 있다. 여기서 혼합물은 약제로 효과적인 레트로바이러스 벡터량을 갖고 있다. 이 벡터는 한 개이상 전달할 수 있는 치료와 진단상의 NOI나 혹은 같은것으로부터 얻거나 생성된 바이러스 입자로 구성되어있다. 약제 혼합물은 인간이나 동물에 대한 사용량이 있다. 일반적으로 의사들이 실제 투여량을 결정할 것이며, 환자에따라 가장 적절해야 할 것이며, 나이와 몸무게 그리고 특별한 환자의 반응에 따라 다양할 것이다.The invention can also be used as a pharmaceutical mixture when treating a patient with gene therapy. Here, the mixture has an effective amount of retroviral vector as a medicament. The vector consists of viral particles obtained or generated from one or more therapeutic and diagnostic NOIs or the same that can be delivered. The drug mixture is used in humans or animals. In general, doctors will determine the actual dosage, which should be most appropriate for the patient, and will vary with age and weight and the specific patient's response.

혼합물은 약제로 받아들일 수 있는 담체, 희석체, 엑시피언트나 애쥬번트로 이루어져 있다. 약제 담체, 엑시피언트 혹은 희석체의 선택은 투약 경로와 표준 제약의 실제 사용에따라 선발될 수 있다. 약제 혼합물은 담체, 엑시피언트나 희석체뿐만 아니라 지질 전달 시스템처럼 표적 사이트로의 바이러스 엔트리를 돕거나 증가시키는 적당한 바인더, 윤활제, 현탁화제, 코팅 에이전트, 용해제, 다른 담체로 이루어져있다.The mixture consists of a carrier, diluent, agent or adjuvant that is acceptable as a medicament. The choice of pharmaceutical carrier, excipient or diluent can be selected according to the route of administration and the actual use of standard pharmaceuticals. The pharmaceutical mixture consists of a carrier, excipient or diluent, as well as suitable binders, lubricants, suspending agents, coating agents, solubilizers, and other carriers that assist or increase viral entry to the target site, such as lipid delivery systems.

적절한 약제 혼합물은 좌약이나 페서리의 형태로 혹은 로션, 솔루션, 크림, 연고나 혹은 더스팅 파우더의 형태로 흡입되거나, 전분이나 유당같은 엑시피언츠를 갖고있는 정제 형태나 엑시피언츠가 혼합된 것이나 캡슐이나 오뷸 그자체로 혹은 일릭서, 솔루션 혹은 향료나 색소를 포함한 서스펜션일 경우 스킨 패취를 이용해서 구강으로 투여될 수 있다. 또는 비경구적으로 즉 예를 들어 인트라캐빈으로, 정맥내로, 근육내로 혹은 피하로 인젝션될 수 있다. 비경구적 투여시, 혼합물은 다른 물질 예를 들어 블러드와 등장액을 만들기위한 염류나 단당류를 포함한 멸균 수용액 형태로 이용된다. 구강이나 혀로 투여시, 혼합물들은 일반적인 방법으로 공식화될 수 있는 정제나 로젠의 형태로 투여된다.Suitable pharmaceutical mixtures may be in the form of suppositories or pessaries, or in the form of lotions, solutions, creams, ointments or dusting powders, or tablets or capsules containing supplements such as starch or lactose. Alternatively, it can be administered on its own or in the form of elixirs, solutions or suspensions containing fragrances or pigments, orally using skin patches. Or parenterally, ie, injected into an intracabine, intravenously, intramuscularly or subcutaneously. For parenteral administration, the mixture is used in the form of a sterile aqueous solution containing salts or monosaccharides for making other substances, such as blood and isotonic solutions. When administered orally or tongue, the mixtures are administered in the form of tablets or lozenges which can be formulated in the usual manner.

본 발명의 또 다른 측면으로, 일반적인 관점에서 생체내 유전자 전달를 위한 하이브리드 바이러스 벡터 시스템이 있다. 이 시스템은 이차 바이러스 벡터를 코딩하는 일차 바이러스 벡터를 한가지 이상 가지고 있다. 일차 벡터나 벡터들은 일차 표적세포에 감염하고 여기서 이차 바이러스 벡터를 발현할 수 있다. 이차 벡터는 이차 표적세포를 형질도입할 수 있다.In another aspect of the invention, there is a hybrid viral vector system for gene delivery in vivo in a general aspect. The system has one or more primary viral vectors that encode secondary viral vectors. Primary vectors or vectors can infect primary target cells where they can express secondary viral vectors. Secondary vectors can transduce secondary target cells.

구체적으로 말하자면, 본 발명의 제네틱 벡터는 유전자 전달를 위한 하이브리드 바이러스 벡터 시스템이며, 표적세포내에서 디펙티브 인펙셔스 입자을 만들 수 있다. 그리하여 이 제네틱 벡터는 생체내에서 이차 벡터를 만드는데 필수적인 유전자를 코딩하는 시험관내에서 제조된 일차 벡터로 구성되어있다. 일반적으로 사용할 때, 이차 벡터는 이차 표적세포에다 삽입하기위한 한 개 이상의 셀렉티드 유전자를 갖고 있다. 셀렉티드 유전자란 한 개이상의 마커 유전자와 치료 유전자를 말한다. 마커 유전자은 셀렉터블하고 디텍터블한 단백질을 코딩한다.Specifically, the gene vector of the present invention is a hybrid viral vector system for gene delivery, and can make a defective effector particle in a target cell. The gene vector thus consists of an in vitro manufactured primary vector that encodes the genes essential for making the secondary vector in vivo. In general use, secondary vectors carry one or more selected genes for insertion into secondary target cells. Selected genes refer to one or more marker genes and therapeutic genes. Marker genes encode selectable and detectable proteins.

본 발명의 이런 특별한 양상에 관한 더 많은 관심들이 있으며, 본 발명에 대해 앞에서 언급한 양상들에도 적용될 수 있는 지침들을 따른다.There is more interest in this particular aspect of the present invention, and it follows the guidelines that can be applied to the aforementioned aspects of the present invention.

본 발명에 대한 또다른 방향으로, 일차 바이러스 벡터나 벡터들에 의해 감염되며 감염할 수 있는 이차 바이러스 벡터 입자을 생성할 수 있는 표적세포가 있다.In another direction to the present invention, there are target cells capable of producing secondary viral vector particles that are infected with and can be infected by primary viral vectors or vectors.

본 발명에 대한 다른 관심은 인간이나 넌인간 포유동물에 대한 처리 방법이다. 이 방법은 하이브리드 바이러스 벡터 시스템이나 여기서 설명한 것처럼 일차 바이러스 벡터나 벡터들에 의해 감염된 표적세포를 투여하는 것이다.Another interest in the present invention is a method for treating human or non-human mammals. This method involves the administration of a hybrid viral vector system or target cells infected with a primary viral vector or vectors as described herein.

일차 바이러스 벡터나 벡터들로는 레트로바이러스 벡터나 아데노바이러스 벡터 및 허피스 바이러스나 폭스 바이러스 벡터같은 다양한 다른 바이러스 벡터가 있다. 다중 일차 바이러스 벡터의 경우, 그들은 다른 바이러스 오리진을 갖는 벡터들의 혼합물이다. 어느경우에나, 일차 바이러스 벡터들은 독립적으로 복제할수 없는 결함을 갖고있다. 그리하여 그들은 표적세포로 들어갈 수 있고 이차 벡터 서열을 전달할 수는 있지만 복제할 수 없기 때문에 다른 표적세포로 감염할 수 없다.Primary viral vectors or vectors include retroviral or adenovirus vectors and various other viral vectors such as the herpes virus or the Fox virus vector. In the case of multiple primary viral vectors, they are a mixture of vectors with different viral origins. In either case, primary viral vectors have a defect that cannot be replicated independently. Thus they can enter target cells and transfer secondary vector sequences but cannot infect other target cells because they cannot replicate.

하이브리드 바이러스 벡터 시스템이 이차 벡터를 코딩하는데 한 개이상의 일차 벡터로 이루어져 있는 경우, 일차 표적세포를 감염하는 데 둘 혹은 세 개의 일차 벡터들이 이용된다. 이차 바이러스 벡터의 모든 성분들을 코딩하는 싱글 일차 바이러스 벡터가 있다.If a hybrid viral vector system consists of more than one primary vector to encode a secondary vector, two or three primary vectors are used to infect the primary target cells. There is a single primary viral vector that encodes all components of the secondary viral vector.

싱글 혹은 다중 일차 벡터에는 아데노바이러스 벡터가 있다. 아데노바이러스 벡터는 시험관내 배양에서 얻을 수 있는 타이터면에서 볼때 다른 바이러스 벡터보다 이익이다. 아데노바이러스 입자은 또한 엔벨럽 바이러스와 비교시 안정적이므로 분리하고 저장하기 쉽다. 그러나 현재 아데노바이러스 벡터는 생체내 치료에 이용될 때 주요한 한계점을 갖는다. 왜냐하면 디펙티브 아데노바이러스 벡터에서의 유전자 발현은 트랜지언트하기 때문이다. 벡터 게놈은 복제하지 않기 때문에, 표적세포분열은 벡터의 딜루션을 일으키게 된다. 아데노바이러스 단백질을 발현하는 세포는 아데노바이러스 단백질에 대한 면역반응 때문에 낮은 레벨로 파괴된다.Single or multiple primary vectors include adenovirus vectors. Adenovirus vectors are advantageous over other viral vectors in terms of titers available in in vitro culture. Adenovirus particles are also stable compared to envelope viruses and are easy to isolate and store. However, current adenovirus vectors have major limitations when used for in vivo treatment. This is because gene expression in defective adenovirus vectors is transient. Since the vector genome does not replicate, target cell division causes dilution of the vector. Cells expressing adenovirus proteins are destroyed at low levels because of the immune response to adenovirus proteins.

이차 바이러스 벡터로는 레트로바이러스 벡터를 들 수 있다. 일차 표적세포내에서 디펙티브 바이러스 벡터 입자의 어셈블리와 패키징에 필요한 유전자를 발현함으로써 이차 벡터가 만들어진다. 독립적으로 복제할 수 없으므로 디펙티브하다. 그리하여 이차 레트로바이러스 벡터가 이차 표적세포에 형질도입될 때, 복제로 인한 다른 표적세포로의 확산은 일어날 수 없다.Secondary viral vectors include retroviral vectors. Secondary vectors are produced by expressing genes required for assembly and packaging of defective viral vector particles in primary target cells. Defective because it cannot be replicated independently. Thus, when a secondary retroviral vector is transduced into secondary target cells, diffusion to other target cells due to replication cannot occur.

일차 벡터의 DNA에서 코딩된 레트로바이러스 벡터 생성에 필수적인 유전자의 발현으로 이차 벡터가 생긴다. 그러한 유전자로는 레트로바이러스의 gag-pol 유전자, 엔벨럽 바이러스의 엔벨럽 유전자 그리고 한 개이상의 치료 유전자를 갖고 있는 레트로바이러스 게놈을 들수 있다. 디펙티브 레트로바이러스 게놈은 5' 롱 터미널 리피드의 최소한의 일부에서 그리고 3'LTR과 패키징 시그날의 일부에서 역전사할수 있는 서열을 갖고 있다.Secondary vectors result from expression of genes essential for the production of retroviral vectors encoded in the DNA of the primary vector. Such genes include the gag-pol gene of the retrovirus, the envelope gene of the envelope virus, and the retroviral genome with one or more therapeutic genes. Defective retroviral genomes have sequences that can be reverse transcribed in at least a portion of the 5 'long terminal repeat and in some of the 3'LTR and packaging signal.

이차 벡터는 생체내 이용시 안전하다. 이는 독립적으로 복제할 수 있는 인펙셔스 바이러스를 만들 재조합의 가능성을 없애기 때문이다.Secondary vectors are safe for use in vivo. This eliminates the possibility of recombination to create Infectious Viruses that can replicate independently.

복제에 결함이 있음을 확인하기위해, 이차 벡터는 한개 혹은 두 개이상의 아데노바이러스 벡터나 다른 일차 벡터에 있는 전사 유니트에 의해 코딩되는 것 같다. 아마도 이차 벡터의 게놈을 코딩하는 전사 유니트즉 gag-pol을 코딩하는 전사 유니트와 env를 코딩하는 전사 유니트인 것 같다. 한편 이들이 두 개이상 덧붙여지기도 한다. 예를 들어, gag-pol과 env 혹은 env와 게놈을 코딩하는 핵산 서열은 싱글 전사 유니트에서 겸하게 될 것이다. 이는 일반적으로 잘 알려져 있다.To confirm that the replication is defective, the secondary vector seems to be encoded by a transcription unit in one or more adenovirus vectors or in another primary vector. Perhaps it is a transcription unit encoding the genome of the secondary vector, a transcription unit encoding gag-pol and a transcription unit encoding env. On the other hand, more than two of them may be added. For example, a nucleic acid sequence encoding gag-pol and env or env and genome would be combined in a single transcription unit. This is generally well known.

여기서 설명하는 전사 유니트란 코딩 서열 및 어떤 다른 코딩 서열과는 독립적으로 그들 코딩 서열의 발현을 이끌어내기위한 시그날을 포함하는 핵산 영역을 말한다. 그리하여 각 전사 유니트는 일반적으로 프로모터, 인핸서 그리고 폴리아데닐레이션 시그날로 이루어져있다. 이차 벡터를 코딩하는 전사 유니트의 프로모터와 인핸서는 이차 바이러스 벡터가 만들어지는 조건하의 일차 표적세포에서 매우 강하고 액티브하거나 혹은 강하게 유도될수 있다. 프로모터와 인핸서는 구조적인 면에서 효과적이며, 그들의 액티비티에 있어서 조직이나 시기적으로 제한적이다. 조직 제한적인 프로모터와 인핸서의 적절한 예로 MUC1의 프로모터와 인핸서, CEA 유전이나 5T4 안티젠 유전자 같이 종양 셀에서 매우 액티브한 것들을 들 수 있다. 시기적으로 제한적인 프로모터와 인핸서의 예로 저산소증 레스판스 엘리먼트나 grp78 혹은 grp94 유전자의 프로모터와 인핸서처럼 이스케미아와 저산소증에 반응하는 것들을 들 수 있다. 프로모터와 인핸서 컴비네이션의 예로 인간 사이토메갈로바이러스 메이저 이미디에이트 초기 프로모터-인핸서 컴비네이션이 있다.A transcription unit as described herein refers to a nucleic acid region that contains a signal for eliciting expression of a coding sequence and its coding sequence independent of any other coding sequence. Thus, each transfer unit typically consists of a promoter, enhancer and polyadenylation signal. Promoters and enhancers of transcription units encoding secondary vectors can be very strong, active or strongly induced in primary target cells under conditions in which secondary viral vectors are made. Promoters and enhancers are structurally effective, and organizational and timely limited in their activities. Suitable examples of tissue-restricted promoters and enhancers include those that are very active in tumor cells, such as the MUC1 promoter and enhancer, the CEA gene, or the 5T4 antigen gene. Examples of time-limited promoters and enhancers include those that respond to ischemia and hypoxia, such as hypoxia response elements or promoters and enhancers of the grp78 or grp94 genes. An example of a promoter and enhancer combination is the human cytomegalovirus major imide early promoter-enhancer combination.

이차 벡터 성분들의 발현이 저산소증이나 이스케미아의 조절을 받는 경우 어떤 환경하에서는 특히 유용하다. 저산소증은 넓은 범위의 다른 세포 타입에서 유전자 발현의 강력한 레귤레이터이며, 동종의 DNA 레콩니션 사이트 및 다양한 유전자 프로모터에 있는 저산소증 레스판시브 엘리먼트(HRE)와 결합하는 저산소증 인듀서블 팩터-1(HIF-1; Wang & Semenza 1993. Proc. Natl. Acad. Sci USA 90:430)같은 저산소증 전사 유도 인자의 활성이 유도됨으로써 작용한다. Dachs et al (1997. Nature Med. 5:515)는 시험관내의 저산소증에 대한 반응으로 그리고 생체내 솔리트 종양내(Dachs et al ibid)에서 인간 파이브로사코마 셀에의한 마커와 치료 유전자의 발현을 조절하기위해, 마우스 포스포글리세후기 키나아제-1 (PGK-1)유전자(Firth et al 1994. Proc. Natl. Acad. Sci USA 91:6496-6500)의 HRE의 멀티메릭 폼을 이용했다. 한편, 종양의 이스케미아 에어리어에서 마크트(marked)글루코우즈의 부족이 나타나는데, 종양에서 특이적으로 헤테로로거스 유전자 발현을 촉진하는 데 이용될 수 있다. 글루코우즈 부족으로 인해 특이적으로 촉진되는 것으로 알려진 grp78 유전자 프로모터의 트런케이티드 632 베이스 페어 서열이 생체내 뮤린 종양의 리포터 유전자의 발현을 높은 레벨로 일으킬수 있음이 발견되었다(Gazit G, et al 1995. Cancer Res. 55:1660). 하이브리드 바이러스 벡터 시스템이 갖는 안정성은 아래에 설명되어있다. 그러한 특징들이 한가지 이상 나와있다.The expression of secondary vector components is particularly useful under certain circumstances when hypoxia or ischemia is regulated. Hypoxia is a powerful regulator of gene expression in a wide range of different cell types, and hypoxia inducible factor-1 (HIF-1) that binds to hypoxic responsive elements (HRE) at homologous DNA reconstruction sites and various gene promoters. Wang & Semenza 1993. Proc. Natl. Acad. Sci USA 90: 430). Dachs et al (1997. Nature Med. 5: 515) report the expression of markers and therapeutic genes by human fibrosacoma cells in response to hypoxia in vitro and in in vivo solid tumors (Dachs et al ibid). To control this, a multimeric form of HRE of the mouse phosphoglycerate kinase-1 (PGK-1) gene (Firth et al 1994. Proc. Natl. Acad. Sci USA 91: 6496-6500) was used. On the other hand, the lack of marked glucose in the escapia area of the tumor appears, which can be used to specifically promote heterologous gene expression in the tumor. It has been found that the truncated 632 base pair sequence of the grp78 gene promoter, which is known to be specifically stimulated by glucose deficiency, can cause high levels of expression of reporter genes in murine tumors in vivo (Gazit G, et al 1995 Cancer Res. 55: 1660). The stability with hybrid virus vector systems is described below. There is more than one such feature.

첫째, 이차 벡터의 성분들을 코딩하는 서열간의 호몰로지는 호몰로지 영역의 삭제를 통해 없앨 수 있다. 호롤로지 영역은 유전전적 재조합이 일어나게 한다. 구체적으로 설명하면, 이차 레트로바이러스 벡터를 구성하기위해서는 세 개의 전사 유니트가 이용된다. 일차 전사 유니트는 넌레트로바이러스 프로모터와 인핸서의 조절을 받는 레트로바이러스의 gag-pol 유전자를 포함한다. 이차 전사 유니트는 넌레트로바이러스 프로모터와 인핸서의 조절을 받는 레트로바이러스의 env 유전자를 포함한다. 삼차 전사 유니트는 넌레트로바이러스 프로모터와 인핸서의 조절을 받는 디펙티브 레트로바이러스 게놈으로 이루어져 있다. 네이티브 레트로바이러스 게놈의 경우, 패키징 시그날은 적절한 기능을 발휘하는데 필요한 gag 서열의 일부에 위치해있다. 보통 레트로바이러스 벡터 시스템이 만들어질 때, gag 유전자의 일부를 포함해서 패키징 시그날이 벡터의 게놈에 남아있다. 그러나 본 발명의 경우, 디펙티브 레트로바이러스 게놈은 일차 전사 유니트에서 gag 서열과 호몰로거스한 서열을 포함하지 않는 미니멀 패키징 시그날을 포함한다. 또한 멀로니 뮤린 백혈병 바이러스같은 레트로바이러스의 경우, pol 코딩 서열의 3'말단과 env의 5' 말단사이에 오버랩된 작은 영역이 있다. 일차와 이차 전사 유니트사이에 상응하는 호롤로지 영역은 pol 코딩 서열의 3'말단이나 env의 5'말단의 서열을 바꿈으로써 제거되며, 그 결과 코돈 유시지를 바꾸지만 코딩 단백질의 아미노산 서열은 바뀌지 않는다.First, homology between sequences encoding components of the secondary vector can be eliminated through deletion of the homology region. Horology regions allow genetic recombination to occur. Specifically, three transcription units are used to construct a secondary retroviral vector. The primary transcription unit contains the gag-pol gene of a retrovirus that is regulated by nonretroviral promoters and enhancers. The secondary transcription unit contains the env gene of a retrovirus that is regulated by a non-retrovirus promoter and an enhancer. The tertiary transcription unit consists of a defective retroviral genome regulated by a non-retrovirus promoter and an enhancer. In the case of the native retroviral genome, the packaging signal is located in part of the gag sequence needed to function properly. Usually when a retroviral vector system is created, packaging signals, including part of the gag gene, remain in the vector's genome. However, for the present invention, the defective retroviral genome comprises a minimal packaging signal that does not comprise a gag sequence and a homologous sequence in the primary transcription unit. Also in retroviruses such as the murine murine leukemia virus, there is an overlapping small region between the 3 'end of the pol coding sequence and the 5' end of the env. The corresponding homology region between the primary and secondary transcription units is removed by changing the sequence at the 3 'end of the pol coding sequence or at the 5' end of the env, resulting in a change in codon origin but no change in the amino acid sequence of the coding protein. .

둘째, 다른 레트로바이러스나 다른 엔벨럽트 바이러스의 엔벨럽 단백질을 갖는 레트로바이러스 게놈으로 슈도타입핑하여 env와 gag-pol 성분들간의 호몰로지 영역을 없앰으로써 복제 가능한 이차 바이러스 벡터 가능성을 피할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 레트로바이러스 벡터는 다음 세가지 성분들로 이루어져있다. 일차 전사 유니트는 넌레트로바이러스 프로모터와 인핸서의 조절을 받는 레트로바이러스의 gag-pol 유전자를 갖고 있다. 이차 전사 유니트는 넌레트로바이러스 프로모터와 인핸서의 조절을 받는 얼터너티브 엔벨럽트 바이러스의 env 유전자를 갖고 있다. 삼차 전사 유니트는 넌레트로바이러스 프로모터와 인핸서의 조절을 받는 디페티브 레트로바이러스 게놈으로 이루어져 있다. 결함레트로바이러스 게놈은 일차 전사 유니트에 있는 gag 서열에 대해 상동적인 서열을 가지고 있지 않는 최소의 패키징 시그날을 갖고 있다.Second, pseudotyped into a retroviral genome containing envelope proteins of other retroviruses or other envelope viruses, thereby eliminating the possibility of replicable secondary viral vectors by eliminating the homology region between the env and gag-pol components. Specifically, retroviral vectors consist of three components: The primary transcription unit carries the gag-pol gene of the retrovirus, which is regulated by nonretrovirus promoters and enhancers. The secondary transcription unit contains the env gene of the alternative envelope virus, which is regulated by nonretrovirus promoters and enhancers. The tertiary transcription unit consists of a non-retroviral promoter and a defensive retroviral genome regulated by an enhancer. The defective retrovirus genome has a minimal packaging signal that does not have a sequence homologous to the gag sequence in the primary transcription unit.

슈도타입핑은 예를 들어 HIV나 유인원 전염성 빈혈증 바이러스같은 렌티바이러스에 근거를 둔 레트로바이러스 게놈과 예를 들어 4070A라는 앰포트로픽 엔벨럽 단백질과 연관이 있다. 한편 레트로바이러스 게놈은 MMLV에 근거를 두며, 엔벨럽 단백질은 인플루엔자 헤마토굴루티닌이나 베지큘라 스토마티티스 바이러스 쥐 단백질처럼 일차 표적세포내 비독성 어마운트에서 생성될 수 있는 다른 바이러스의 엔벨럽 단백질일수 있다. 또한 엔벨럽 단백질은 뮤턴트나 제조된 엔벨럽 단백질같은 변형된 엔벨럽 단백질일수도 있다.Pseudotypes are associated with retroviral genomes based on lentiviruses, such as HIV or apes infectious anemia viruses, and the ampotropic envelope protein, for example 4070A. Meanwhile, the retroviral genome is based on MMLV, and the envelope protein may be the envelope protein of other viruses that can be produced in non-toxic mounts in primary target cells, such as influenza hematogulutinin or Vesicula stomatitis virus mouse protein. have. The envelope protein may also be a modified envelope protein, such as a mutant or manufactured envelope protein.

셋째, 복제가 가능한 레트로바이러스 가능성은 특별한 방식으로 구성된 두 개의 전사 유니트를 이용함으로써 제거될 수 있다. 일차 전사 유니트는 hCMV 프로모터-인핸서나 조직 제한적인 프로모터-인핸서같이 일차 표적세포에서 액티브한 프로모터-인핸서의 조절을 받는 gag-pol 코딩 영역을 갖고 있다. 이차 전사 유니트는 레트로바이러스 입자로 패키징될 수 있는 레트로바이러스 게놈 RNA을 코딩한다. 이차 전사 유니트는 패키징, 인티그레이션, 역전사에 필요한 레트로바이러스 서열을 갖고있으며, 또한 엔벨럽트 바이러스의 env 단백질을 코딩하는 서열과 한 개이상의 치료 유전자의 코딩 서열을 갖고 있다.Third, the possibility of replicating retroviruses can be eliminated by using two transcription units constructed in a special way. The primary transcription unit has a gag-pol coding region that is regulated by an active promoter-enhancer in primary target cells, such as the hCMV promoter-enhancer or tissue-restricted promoter-enhancer. Secondary transcription units encode retroviral genomic RNA that can be packaged into retroviral particles. The secondary transcription unit has the retroviral sequence required for packaging, integration and reverse transcription, and also has the sequence encoding the env protein of the envelope virus and the coding sequence of one or more therapeutic genes.

구체적으로 말해서, 발명에 사용되는 혼성 바이러스 벡터 시스템은 레트로바이러스 이차 벡터를 코딩하는 싱글 혹은 다중 아데노바이러스 일차 벡터로 이루어져있다. 발명에 이용되는 아데노바이러스 벡터는 인간 아데노바이러스나 인간에 정상적으로 감염하지 않는 아데노바이러스에서 유래한다. 벡터는 아데노바이러스 타입 2와 5 혹은 마우스 아데노바이러스나 CELO 바이러스(Cotton et al 1993 J. Virol 67:3777-3785)같은 아비앙 아데노바이러스에서 유래한다. 벡터는 복제가 가능한 아데노바이러스 벡터이지만 좀더 디펙티브한 아데노바이러스 벡터이다. 아데노바이러스 벡터는 바이러스의 복제에 필요한 한 개이상의 성분들을 삭제함으로써 결함을 갖게된다. 일반적으로, 각 아데노바이러스 벡터는 E1 영역에 최소한 하나의 삭제 영역을 갖고 있다. 감염 가능한 아데노바이러스 벡터 입자을 만드는동안, 이러한 딜리션은 인간 293 세포주와 같은 인간 태아 섬유아세포에서 바이러스 패시지를 통해 보충되며, E1 유전자를 포함해서 Ad5의 왼쪽부분의 인티그레이티드 카피를 포함하게 된다. 이형 DNA를 그러한 벡터에 넣을 수 있는 용량은 대략 7kb정도 된다 . 그리하여 발명에 이용될 때 그러한 벡터들은 레트로바이러스 이차 벡터를 구성하는 필수 전사 유니트중 하나를 포함하여 세 개 각각의 재조합 벡터로 이루어진 시스템을 구성할 때 유용하다.Specifically, the hybrid viral vector system used in the invention consists of single or multiple adenovirus primary vectors encoding retroviral secondary vectors. The adenovirus vectors used in the invention are derived from human adenoviruses or adenoviruses that do not normally infect humans. The vector is derived from avian adenoviruses such as adenovirus types 2 and 5 or mouse adenovirus or CELO virus (Cotton et al 1993 J. Virol 67: 3777-3785). The vector is an adenovirus vector capable of replication but is a more deficient adenovirus vector. Adenovirus vectors are defective by deleting one or more components necessary for the replication of the virus. In general, each adenovirus vector has at least one deletion region in the El region. During the creation of infectious adenovirus vector particles, this dilation is supplemented via viral passages in human fetal fibroblasts, such as the human 293 cell line, and includes an integrated copy of the left side of Ad5, including the E1 gene. The capacity for inserting heterologous DNA into such a vector is approximately 7 kb. Thus, when used in the invention, such vectors are useful when constructing a system consisting of three separate recombinant vectors, including one of the necessary transcriptional units that make up the retroviral secondary vector.

또다른 아데노바이러스 벡터들의 경우 다른 아데노바이러스 유전자에서 더 많은 딜리션을 갖고 있다는 사실은 이미 잘 알려져 있으며, 이들 벡터들은 발명에 이용하기 적당하다. 몇몇 이들 이세대 아데노바이러스 벡터들은 감소된 면역력을 보여준다(eg E1+E2 딜리션 Gorziglia et al 1996 J. Virol. 70:4173-4178; E1+E4 딜리션 Yeh et al 1996 J. Virol. 70:559-565). 딜리션을 늘림으로써 벡터에서 다중 유전자를 넣을 수 있는 클로닝 용량을 늘려준다. 예를 들어 25kb의 딜리션이 시도되었으며(Lieber et al 1996 J. Virol. 70:8944-8960), 36kb이상의 이형 DNA를 넣을 수 있도록 모든 바이러스 유전자를 딜리션한 클로닝 벡터도 기록되어있다(fisher et al 1996 Virolology 217:11-22). 그러한 벡터들은 레트로바이러스 이차 벡터를 구성하기위해 두 개나 세 개의 전사 유니트를 코딩하는 아데노바이러스 일차 벡터를 만드는데 이용된다. 위에서 설명한 발명품은 아데노바이러스 벡터와 다른 바이러스 벡터과 관련된 주요 문제점중의 하나 즉 그러한 벡터로부터의 유전자 발현이 트랜지언트하다는 점을 해결했다. 일차 표적세포에서 만들어진 레트로바이러스 입자은 이차 표적세포에 감염할 수 있으며, 레트로바이러스 게놈이 숙주세포의 게놈에 삽입하기 때문에 이차 표적세포에서의 유전자 발현은 안정적으로 유지된다. 이차 표적세포는 바이러스 단백질 안티젠을 의미 있는 정도로는 만들지 못해 아데노바이러스 벡터로 형질도입된 세포보다 훨씬 덜 이뮤노제닉하다. 이차 벡터로써 레트로바이러스 벡터를 사용하면, 예를 들어 빠르게 분열하는 세포를 타겟팅함으로 어느정도 세포를 구별하게 한다는 잇점이 있다. 더욱이 레트로바이러스의 인티그레이션은 분열하는 표적세포에서의 안정적인 발현을 포함해서 표적 조직에서 치료 유전자가 안정적으로 발현하도록 한다.It is well known that other adenovirus vectors have more degradation in other adenovirus genes, and these vectors are suitable for use in the invention. Some of these second generation adenovirus vectors show reduced immunity (eg E1 + E2 deletion Gorziglia et al 1996 J. Virol. 70: 4173-4178; E1 + E4 deletion Yeh et al 1996 J. Virol. 70: 559 -565). Increasing the dilation increases the cloning capacity for multiple genes in the vector. For example, 25 kb dilation was attempted (Lieber et al 1996 J. Virol. 70: 8944-8960), and cloning vectors were digested with all viral genes capable of inserting more than 36 kb of heterologous DNA (fisher et al. al 1996 Virolology 217: 11-22). Such vectors are used to construct adenovirus primary vectors that encode two or three transcription units to construct a retroviral secondary vector. The invention described above solves one of the major problems associated with adenovirus vectors and other viral vectors, namely the transient expression of genes from such vectors. Retroviral particles made in primary target cells can infect secondary target cells, and gene expression in secondary target cells remains stable because the retroviral genome inserts into the host cell genome. Secondary target cells are far less immunogenic than cells transduced with adenovirus vectors because they do not make viral protein antigens to a significant extent. The use of retroviral vectors as secondary vectors has the advantage of allowing some of the cells to be differentiated, for example by targeting rapidly dividing cells. Moreover, integration of retroviruses allows for stable expression of therapeutic genes in target tissues, including stable expression in dividing target cells.

일차 바이러스 벡터는 어떤 세포 타입이나 세포 타입에 우선적으로 감염한다. 또한 일차 벡터는 타겟티드 벡터인데 즉 네이티브 바이러스와 비교해서 바뀐 조직 굴성을 가지므로, 벡터는 특별한 세포에 표적이 된다. "표적 벡터"가 "표적 세포"이라는 용어와 꼭 연결되는 것은 아니다. "표적 세포"는 단순히 음성이든지 혹은 표적이든지 벡터가 감염할수 있거나 형질도입할 수 있는 세포를 말한다.Primary viral vectors preferentially infect certain cell types or cell types. The primary vector is also a targeted vector, i.e. has a modified tissue flexure compared to native viruses, so the vector is targeted to a particular cell. "Target vector" is not necessarily linked to the term "target cell". "Target cell" simply refers to a cell that a vector can infect or transduce, whether negative or target.

발명에 이용되는 아데노바이러스 일차 벡터 또한 벡터의 조직 굴성이 야생형 아데노바이러스것에서 바뀐 표적 벡터이다. 아데노바이러스 벡터들은 표적 아데노바이러스 벡터를 만들기위해 변형될 수 있다. Krasnykh et al. 1996 J. Virol 70:6839-6846; Wickham et al 1996 J. Virol 70:6831-6838; Stevenson et al. 1997 J. Virol. 71:4782-4790; Wickham et al. 1995 Gene Therapy 2:750-756; Douglas et al. 1997 Neuromuscul. Disord. 7:284-298; Wickham et al. 1996 Nature Biotechnology 14:1570-1573에 그 예가 나와있다.The adenovirus primary vector used in the invention is also a target vector whose tissue flexibility is changed from wild type adenovirus. Adenovirus vectors can be modified to produce the target adenovirus vector. Krasnykh et al. 1996 J. Virol 70: 6839-6846; Wickham et al 1996 J. Virol 70: 6831-6838; Stevenson et al. 1997 J. Virol. 71: 4782-4790; Wickham et al. 1995 Gene Therapy 2: 750-756; Douglas et al. 1997 Neuromuscul. Disord. 7: 284-298; Wickham et al. An example is provided in 1996 Nature Biotechnology 14: 1570-1573.

발명에 이용되는 벡터 시스템을 위한 일차 표적세포는 모노사이트, 마크로파지, 림포사이트, 그라눌로사이트 혹은 이들의 프로제니터 세포를 포함해서 헤마토포이에틱 세포; 내피 세포; 종양 세포; 간 세포; 아스트로사이트나 글리알 세포; 상피 세포를 포함하지만 이것에 한정되는 것은 아니다.Primary target cells for the vector system for use in the invention include hematopoietic cells, including monosite, macrophages, lymphocytes, granulosites or their progenitor cells; Endothelial cells; Tumor cells; Liver cells; Astrosite or glycal cells; Including epithelial cells, but not limited thereto.

그리하여 발명에 이용되는 일차 표적세포는 이차 바이러스 벡터를 생성할 수 있는데, 위의 세포 타입중 어떤것일 수 있다. 구체적으로 표현하면, 발명에 이용되는 일차 표적세포로는 레트로바이러스의 gag-pol을 위한 일차 전사 유니트와 결함이 있는 레트로바이러스 게놈을 생성할 수 있는 이차 전사 유니트를 포함하고 있는 결함아데노바이러스 벡터에 의해 감염되는 모노사이트나 대식세포가 있다. 이러한 경우 최소한 이차 전사 유니트는 이스케믹 사이트나 솔리드 종양의 미세 환경에서처럼 생체내 질병이 있는 위치에서 우선적으로 액티브한 프로모터-인핸서의 조절하에 있다. 발명의 이러한 관점을 구체적으로 표현하면, 이차 전사 유니트는 게놈을 이차 표적세포로 삽입하는동안, 바이러스의 env 유전자의 발현을 줄이고 치료 유전자가 효과적으로 발현하도록 하는 인트론으로 이루어져있다.Thus, the primary target cells used in the invention can produce secondary viral vectors, which can be any of the above cell types. Specifically, the primary target cell used in the invention is a defective adenovirus vector comprising a primary transcription unit for gag-pol of a retrovirus and a secondary transcription unit capable of producing a defective retrovirus genome. There are monosites or macrophages that get infected. In this case, at least the secondary transcription unit is under the control of a promoter-enhancer that is preferentially active at the site of disease in vivo, such as in the microenvironment of an escapic site or solid tumor. Specifically expressing this aspect of the invention, the secondary transcription unit consists of an intron that reduces the expression of the env gene of the virus and effectively expresses the therapeutic gene during insertion of the genome into the secondary target cells.

이차 바이러스 벡터 또한 타겟티드 벡터이다. 레트로바이러스 벡터의 경우, 엔벨럽 단백질을 변형함으로써 만들 수 있다. 레트로바이러스의 이차 벡터의 엔벨럽 단백질은 넌톡식 엔벨럽이거나 MMLV 앰포트로픽 엔벨럽이나 변형된 앰포트로픽 엔벨럽처럼 일차 표적세포내에서 비독성 양으로 생성되는 엔벨럽일 필요가 있다. 그러한 경우, 레트로바이러스 성분들간의 영역이나 서열 호몰로지를 제거함으로써 안정성을 얻을 수 있다.Secondary viral vectors are also targeted vectors. Retroviral vectors can be made by modifying the envelope protein. The envelope protein of the retrovirus secondary vector needs to be a non-tox envelope or an envelope that is produced in a non-toxic amount in the primary target cell, such as the MMLV Amphotropic Envelope or the modified Amphotropic Envelope. In such cases, stability can be achieved by removing regions or sequence homology between retroviral components.

이차 표적세포군은 일차 표적세포군과 같은점이 있다. 예를 들어 일차 벡터를 종양 세포에 전달함으로써 다른 종양 세포를 형질도입할 수 있는 다음 벡터 입자을 복제 및 제너레이션을 할 수 있다. 한편 이차 표적 세포군은 일차 표적세포군과 다른점이 있다. 이 경우 일차 표적세포는 치료중인 환자의 생체내에 엔도지너스 팩토리로 제공하며, 이차 표적세포군에 감염할 수 있는 특별한 벡터 입자을 만든다. 예를 들어, 일차 표적세포군에는 생체내나 생체밖의 일차 벡터에 의해 형질도입된 헤마토포이에틱 세포가 있다. 일차 표적세포군은 종양 세포같은 인체내 사이트로 전달되거나 이동되며, 솔리드 종양내 종양 세포를 형질도입할 수 있는 이차 벡터 입자을 만든다.Secondary target cell populations have the same characteristics as primary target cell populations. For example, by delivering the primary vector to tumor cells, the next vector particles capable of transducing other tumor cells can be cloned and generated. The secondary target cell group, on the other hand, differs from the primary target cell group. In this case, the primary target cells serve as endogenous factories in vivo in the patient under treatment, creating a special vector particle capable of infecting the secondary target cell population. For example, primary target cell populations include hematopoietic cells transduced with primary vectors in vivo or ex vivo. Primary target cell populations are delivered or transferred to human sites, such as tumor cells, to produce secondary vector particles capable of transducing tumor cells in solid tumors.

발명은 치료 단백질이나 단백질의 작용이 이차 표적세포의 효과적인 형질도입에 필요한 사이트 근처나 그 곳에서 생체내의 높은 타이터를 갖는 결함레트로바이러스 입자의 제한된 생성을 허용한다. 이것은 결함아데노바이러스 벡터나 결함레트로바이러스 벡터를 이용하는 것보다 훨씬 효과적이다.The invention allows for the limited production of defective retroviral particles with high titers in vivo near or at sites where the therapeutic protein or the action of the protein is required for effective transduction of secondary target cells. This is much more effective than using defective adenoviral vectors or defective retrovirus vectors.

발명품은 또한 넌디바이딩 세포와 천천히 디바이딩하는 셀에서 MMLV 베이스드 벡터같은 레트로바이러스 벡터의 생성을 허용한다. 이전에는 시험관내에서 분열하는 조직 배양 어댑티드 세포나 생체내에서 빠르게 분열하는 종양 세포와 같이 빠르게 분열하는 세포에서만 MMLV 베이스드 레트로바이러스 벡터의 생성이 가능했다. 레트로바이러스 벡터를 생성할 수 있는 세포 타입의 범주를 넓혀보면, 많은 경우 천천히 분열하는 솔리드 종양의 세포에 유전자를 전달하고, 내피 세포와 치료 단백질 산물의 생성을 위한 엔도지너스 팩토리로써 다양한 헤마토포이에틱 리니지 세포같은 넌디바이딩 세포를 이용할때 이득이된다.The invention also allows the generation of retroviral vectors, such as MMLV based vectors in non-dividering cells and cells that divide slowly. Previously, MMLV-based retroviral vectors could be produced only in rapidly dividing cells, such as in vitro dividing tissue culture adaptive cells or rapidly dividing tumor cells in vivo. Broadening the range of cell types capable of producing retroviral vectors, in many cases, can deliver genes to the cells of slowly dividing solid tumors, and as diverse endothelial factories for the production of endothelial cells and therapeutic protein products. This is beneficial when using non-divider cells such as tic lineage cells.

발명에 사용된 벡터 시스템을 통한 한가지 이상의 치료 유전자의 전달는 치료 성분이나 다른 치료를 겸할 때 혹은 그 자체로 이용된다. 다음과 같은 질병 치료에 이용된다. 즉 암, 신경성 질병, 유전병, 심장병, 발작, 관절염, 바이러스 감염과 면역계 질병의 치료에 이용된다. 적당한 치료 유전자로는 종양 서프레서 단백질, 효소, 프로드러그 활성 효소, 면역 조절 물질, 항체, 제조된 이뮤노글로불린 같은 물질, 융합 단백질, 호르몬, 막 단백질, 바소액티브 단백질이나 펩타이드, 사이토카인, 항바이러스 단백질, 안티센스 RNA와 리보자임을 코딩하는 것들을 들 수 있다.The delivery of one or more therapeutic genes through the vector system used in the invention is used either alone or in combination with therapeutic components or other therapies. It is used to treat the following diseases. It is used to treat cancer, neurological diseases, hereditary diseases, heart diseases, seizures, arthritis, viral infections and immune system diseases. Suitable therapeutic genes include tumor suppressor proteins, enzymes, prodrug activating enzymes, immunomodulators, antibodies, immunoglobulin-like preparations, fusion proteins, hormones, membrane proteins, vasoactive proteins or peptides, cytokines, antivirals Proteins, antisense RNAs and those encoding ribozymes.

발명에 따라 처리방법을 구체화하면, 프로드러그 활성 효소를 코딩하는 유전자는 발명품의 벡터 시스템을 이용해서 종양에 전달되며, 차후에 적절한 프로드럭으로 환자에게 처리된다. 프로드러그의 예로 에토포사이드 포스페이트(알칼라인 포스파타아제와 함께 이용한다. Senter et al. 1988 Proc. Natl. Acad. Sci. 85:4842-4846); 5-플루오로사이토신(사이토신 디아미나아제와 함께 사용, Mullen et al. 1994 Cancer Res. 54:1503-1506); 독소루비신 엔 피 하이드록시페녹시아세타마이드(Kerr et al 1990 Cancer Immunol. Immunother. 31:202-206); 파라엔비스투클로로에틸아미노벤조일 글루타메이트(카복시펩티다아제 G2와 함께 사용); 세팔로스포린 나이트로젠 머스타드 카바메이트(비 락타메이즈와 함께 사용); SR4233(p450과 함께 사용); 갠시클로비어(HSV의 티미딘 키나아제와 함께 사용, Borrelli et al 1988 Proc. Natl. Acad. Sci. 85:7572-7576); 니트로리덕타아제를 갖고 있는 머스타드 프로드러그(Friedlos et al 1997 J. Med Chem 40:1270-1275); 시클로포스파미드 혹은 이포스파미드(사이토크롬 p450과 함께 사용, Chen et al 1996 Cancer Res. 56:1331-1340)가 있다.In a method of treatment according to the invention, the gene encoding the prodrug activating enzyme is transferred to the tumor using the inventive vector system, which is subsequently processed to the patient with the appropriate prodrug. Examples of prodrugs include etoposide phosphate (along with alkaline phosphatase. Senter et al. 1988 Proc. Natl. Acad. Sci. 85: 4842-4846); 5-fluorocytosine (use with cytosine deaminase, Mullen et al. 1994 Cancer Res. 54: 1503-1506); Doxorubicin n-hydroxyphenoxycetamide (Kerr et al 1990 Cancer Immunol. Immunother. 31: 202-206); Paraenbistuchloroethylaminobenzoyl glutamate (used with carboxypeptidase G2); Cephalosporin nitrogen mustard carbamate (with non-lactamase); SR4233 (use with p450); Gancyclovir (used with thymidine kinase from HSV, Borrelli et al 1988 Proc. Natl. Acad. Sci. 85: 7572-7576); Mustard prodrugs with nitroreductase (Friedlos et al 1997 J. Med Chem 40: 1270-1275); Cyclophosphamide or ifosfamide (used with cytochrome p450, Chen et al 1996 Cancer Res. 56: 1331-1340).

발명에 따라 제공되는 것으로 치료 유전자의 생성을 조절하는 방법이 있다. 치료 유전자는 이차 표적세포군에서 우선적으로 발현되며 일차 표적세포에서는 드물게 발현되거나 생물학적으로 의의있는 레벨로 발현되지는 않는다.Provided according to the invention is a method of modulating the production of a therapeutic gene. Therapeutic genes are preferentially expressed in secondary target cell populations and rarely expressed in primary target cells or at biologically significant levels.

발명에 따라, 표준 분자 생물학적 테크닉은 기술 수준에 따라 이용된다. 그러한 테크닉은 다음을 보면 잘 설명되어있다. Sambrook et al(1989) Molecular Cloning; a laboratory manual; Hames and Glover(1985-1997)DNA Cloning; a practical approach, Volumes I-Ⅳ(제 2판); Methods for the engineering of immunoglobulin gene are given in McCafferty et al(1996)"Antibody Engineering: A Practical Approach".According to the invention, standard molecular biological techniques are used according to the technical level. Such techniques are explained in the following. Sambrook et al (1989) Molecular Cloning; a laboratory manual; Hames and Glover (1985-1997) DNA Cloning; a practical approach, Volumes I-IV (second edition); Methods for the engineering of immunoglobulin gene are given in McCafferty et al (1996) "Antibody Engineering: A Practical Approach".

요약해서, 본 발명은 한 개이상의 NOI를 표적세포에 넣을 수 있는 적절한 새로운 전달 시스템에 관한 것이다.In summary, the present invention relates to a suitable new delivery system capable of loading one or more NOIs into target cells.

본 발명의 전반적인 관점은 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트로 이루어진 레트로바이러스 벡터에 관한 것이다. 여기서 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트는 특정한 일차 뉴클레오타이드 서열(NOI)과 연결되어있다. 기능적인 스플라이스 도너 사이트는 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트의 업스트림에 있다. 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로벡터에서 유래한다. 레트로바이러스 프로벡터는 기능적인 스플라이스 도너 사이트를 만들 수 있는 일차 뉴클레오타이드 서열(NS)과 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트를 만들 수 있는 이차 NS로 이루어져있다. 일차 NS는 이차 NS의 다운스트림에 있으므로 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로벡터의 역전사 결과물이 형성된다.An overall aspect of the present invention relates to a retroviral vector consisting of a functional splice donor site and a functional splice acceptor site. Here the functional splice donor site and the functional splice acceptor site are linked to a specific primary nucleotide sequence (NOI). The functional splice donor site is upstream of the functional splice acceptor site. Retroviral vectors are derived from retroviral provectors. Retroviral provectors consist of a primary nucleotide sequence (NS) to create a functional splice donor site and a secondary NS to create a functional splice acceptor site. Since the primary NS is downstream of the secondary NS, the retroviral vector forms the reverse transcription result of the retroviral provector.

본 발명은 생체내 유전자 전달를 위한 혼성 바이러스 벡터 시스템을 제공한다. 이 시스템은 이차 바이러스 벡터를 코딩하는 한 개이상의 일차 바이러스 벡터로 이루어져있다. 일차 벡터나 벡터들은 일차 표적세포에 감염할 수 있으며 여기서 이차 바이러스 벡터를 만든다. 이차 벡터는 이차 표적세포에 형질도입할 수 있다.The present invention provides a hybrid viral vector system for in vivo gene delivery. The system consists of one or more primary viral vectors that encode secondary viral vectors. Primary vectors or vectors can infect primary target cells, creating a secondary viral vector. Secondary vectors can be transduced into secondary target cells.

일차 벡터는 아데로바이러스 벡터에서 얻거나 그 근거를 두며, 이차 바이러스 벡터는 렌티바이러스 벡터같은 레트로바이러스 벡터에서 얻거나 그 근거를 두고 있다.Primary vectors are obtained from or based on adenoviral vectors, and secondary viral vectors are obtained from or based on retroviral vectors such as lentivirus vectors.

본 발명을 예를 들어 설명되며, 레퍼런스는 다음 도에 나타나있다.The invention is illustrated by way of example, with reference to the following figure.

도 1은 레트로바이러스 프로바이러스 게놈의 구조를 나타내고 있다.1 shows the structure of the retroviral proviral genome.

도 2는 스몰 T 스플라이스 도너 pLTR이 첨가되어 있음을 나타내고 있다.2 shows that a small T splice donor pLTR is added.

도 3은 pL-SA-N에 대해 도식을 나타내고 있다.3 shows a schematic for pL-SA-N.

도 4는 스플라이스 도너가 삭제된 pL-SA-N을 도식적으로 설명하고 있다.4 diagrammatically illustrates pL-SA-N with splice donors removed.

도 5는 MLV pICUT의 서열을 나타내고 있다.5 shows the sequence of the MLV pICUT.

도 6은 CMV/R 정션에 스플라이스 도너가 삽입되어있는 EIAV LTR 플라스미드를 나타내고 있다.Figure 6 shows an EIAV LTR plasmid with splice donors inserted in the CMV / R junction.

도 7은 스플라이스 억셉터의 pEGASUS-1로의 삽입을 보여준다.7 shows the insertion of the splice acceptor into pEGASUS-1.

도 8은 야생형 스플라이스 도너가 제거되어있는 EIAV를 나타내고 있다.8 shows EIAV with wild-type splice donors removed.

도 9는 pCMVLTR+SD와 pEGASUS+SA(noSD)의 조합으로 생긴 pEICUT-1를 나타내고 있다.Fig. 9 shows pEICUT-1 resulting from the combination of pCMVLTR + SD and pEGASUS + SA (noSD).

도 10은 pEICUT-Lac Z의 구조를 나타내고 있다.10 shows the structure of pEICUT-Lac Z.

도 11은 pEICUT-Lac Z 서열을 나타내고 있다.11 shows the pEICUT-Lac Z sequence.

도 12는 트랜스펙티드 세포와 형질도입된 세포에서 벡터의 구성을 나타내고 있다.12 shows the construction of the vector in transfected and transduced cells.

도 13은 패키징이나 형질도입된 세포로의 유전자 발현의 제한을 나타내고 있다.Fig. 13 shows the restriction of gene expression in packaged and transduced cells.

도 14는 프로듀서 세포에는 하이그로마이신 발현을 그리고 형질도입된 세포에서는 2B6(p450의 아이소폼)의 발현을 제한하는 MLV pICUT Neo-p450의 구조를 나타내고 있다.FIG. 14 shows the structure of MLV pICUT Neo-p450 which limits hygromycin expression in producer cells and expression of 2B6 (isoform of p450) in transduced cells.

도 15는 변이 env(m4070A)와 pol 유전자의 3'말단의 야생형 MMLV의 서열을 비교한 것을 나타내고 있다.Figure 15 shows a comparison of the sequence of the wild type MMLV at the 3 'end of the mutant env (m4070A) and the pol gene.

도 16은 변형된 env 유전자 m4070A의 전체 서열을 나타내고 있다.16 shows the entire sequence of modified env gene m4070A.

도 17은 제한된 유전자 발현 구조물들 즉 일차 세포로는 4070A 엔벨럽 그리고 이차 세포로는 p450을 보여주고 있다.Figure 17 shows restricted gene expression constructs, 4070A envelope as primary cells and p450 as secondary cells.

도 18은 형질도입된 세포에 p450같은 NOI가 발현되는것을 제한하기위해 인트론을 사용하는 것을 보여주고 있다.18 shows the use of introns to limit the expression of NOIs such as p450 in transduced cells.

도 19는 트랜스펙터 벡터-pE1sp1A의 도식적인 설명을 나타내고 있다.19 shows a schematic illustration of the transfector vector-pE1sp1A.

도 20은 pE1sp1A를 도식으로 설명하고 있다.20 schematically illustrates pE1sp1A.

도 21은 pE1RevE 구조체를 도식적으로 설명하고 있다.21 schematically illustrates the pE1RevE structure.

도 22는 pE1hORSE3.1-gagpol 구조체를 도식적으로 설명하고 있다.22 schematically illustrates the pE1hORSE3.1-gagpol structure.

도 23은 pE1PEGASUS4-게놈 구조체를 도식적으로 설명하고 있다.Fig. 23 schematically illustrates the pE1PEGASUS4-genomic structure.

도 24는 pCI-Neo 구조체를 도식적으로 설명하고 있다.24 schematically illustrates the pCI-Neo structure.

도 25는 pCI-Rab 구조체를 도식적으로 설명하고 있다.25 schematically illustrates the pCI-Rab structure.

도 26은 pE1Rab 구조체를 도식적으로 설명하고 있다.26 schematically illustrates the pE1Rab structure.

도 27a는 레트로바이러스 벡터에서 내추럴 스플라이싱 배열을 도식적으로 설명하고 있다.27A schematically illustrates the natural splicing arrangement in a retroviral vector.

도 27b는 알려진 레트로바이러스 벡터에서 스플라이싱 배열을 도식적으로 설명하고 있다.27B schematically illustrates the splicing arrangement in known retroviral vectors.

도 27c는 본 발명이 수행하는 스플라이싱 배열을 도식적으로 설명하고 있다.27C schematically illustrates the splicing arrangement performed by the present invention.

도 28은 본 발명에 있어서 이중 혼성 바이러스 벡터를 도식적으로 설명하고 있다.Figure 28 schematically illustrates a dual hybrid virus vector in the present invention.

좀 더 상세히 설명하면, 도 1은 레트로바이러스 프로바이러스의 게놈의 구조가 나와있다. 쥐과 온코레트로바이러스 같은 가장 간단한 레트로바이러스는 세 개의 오픈 리딩 프레임 즉 gag, pol 그리고 env을 갖고 있다. gag의 트랜슬레이션동안 프레임 쉬프트는 pol의 트랜슬레이션을 유도한다. 스플라이스 도너(SD)와 스플라이스 억셉터(SA)사이에서 스플라이싱이 일어남으로 Env의 발현과 트랜슬레이션이 일어난다. 패키징 시그날은 Psi로 나타내며 전체 길이 트랜스크립트에만 포함된다. 그러나 env 익스프레싱 서브 지노믹 트랜스크립트의 경우 스플라이싱하는 동안 이 시그날이 제거된다.In more detail, Figure 1 shows the structure of the genome of the retrovirus provirus. The simplest retroviruses, such as the murine oncoretrovirus, have three open reading frames: gag, pol, and env. The frame shift during the translation of gag leads to the translation of pol. Splicing occurs between the splice donor (SD) and the splice acceptor (SA), resulting in Env expression and translation. Packaging signals are referred to as Psi and are only included in full length transcripts. However, for the env expressing subgenomic transcript, this signal is removed during splicing.

도 2는 스몰 T 스플라이스 도너가 첨가된 pLTR이 나와있다. 스몰-t 스플라이스 도너 서열은 R 영역의 업스트림이 아니라 전사 스타트의 다운스트림에서 LTR 벡터로 삽입된다. 그리하여 최종 구조의 역전사가 일어나는 동안, U3 스플라이스 도너-R 카세트는 프로바이러스 벡터의 5'말단으로 상속되며, 발현된 RNA 전사 산물은 그들의 5' 터미널 근처에 스플라이스 도너 서열을 포함하게 된다.2 shows the pLTR with the small T splice donor added. The small-t splice donor sequence is inserted into the LTR vector downstream of the transcriptional start but not upstream of the R region. Thus, while reverse transcription of the final structure occurs, the U3 splice donor-R cassettes are inherited at the 5 'end of the proviral vector, and the expressed RNA transcription products contain splice donor sequences near their 5' terminals.

도 3은 pL-SA-N의 도식을 나타내고 있다. 컨센셔스 스플라이스 억셉터(T/C)nNC/TAG-G(Mount 1982 Nucleic Acids Res 10:459-472)와 브랜치 포인트 둘다 밑줄과 진하게 표시하고 있다. 화살표는 인트론/엑손 정션을 말한다. 컨센셔스 스플라이스 억셉터 서열은 pLXSN의 Stu1/BamH1 사이트로 삽입된다. 그 위치에서 이 억셉터는 최종 RNA 트랜스크립트의 어떠한 업스트림 스플라이스 도너와 결합할 것이다.3 shows a schematic of pL-SA-N. Consensus splice acceptor (T / C) nNC / TAG-G (Mount 1982 Nucleic Acids Res 10: 459-472) and branch points are both underlined and bolded. Arrows indicate intron / exon junctions. The consensus splice acceptor sequence is inserted into the Stu1 / BamH1 site of pLXSN. In that position the acceptor will join any upstream splice donor of the final RNA transcript.

도 4는 스플라이스 도너가 제거된 pL-SA-N의 구조를 도식적으로 설명하고 있다. 아 래에서 보여주는 두 개의 올리고뉴클레오타이드를 이용하여 pL-SA-N 벡터를 PCR 함으로써 gT가 gC로 바뀐다. 결과 산물은 Spe1-Asc1에서 pL-SA-N으로 클로닝되어 야생형의 스플라이스 도너의 gT는 gC로 바뀌게 된다. Spe1과 Asc1 사이트 둘다 볼드로 표시하고 있고, Spe1 올리고뉴클레오타이드에 일어난 돌연변이는 진한 대문자로 표시하고 있다.4 schematically illustrates the structure of pL-SA-N with splice donors removed. GT is converted to gC by PCR of the pL-SA-N vector using the two oligonucleotides shown below. The resulting product was cloned from Spe1-Asc1 to pL-SA-N so that the gT of the wild-type splice donor was changed to gC. Both Spe1 and Asc1 sites are indicated in bold, and mutations in the Spe1 oligonucleotide are indicated in bold capital letters.

도 5는 MLV pICUT의 서열을 나타내고 있다.5 shows the sequence of the MLV pICUT.

도 6는 EIAV LTR 플라스미드의 CMV/R 정션에 스플라이스 도너가 삽입된 것을 도식적으로 설명하고 있다. 아래에 요약되어있는 두 개의 올리고뉴클레오타이드를 PCR하고, 그 결과물은 Sac1-BamH1에서 이것과 동일한 부분이 제거된 CMVLTR로 클로닝된다. Sac1 올리고뉴클레오타이드에서, 화살표는 트랩스크립션 스타트를 표시한다. 새로운 인서트는 밑줄로 그어진 스플라이스 도너 서열에서 대문자로 표시되어 있다. R의 스타트는 이탤릭체로 표시된다.6 schematically illustrates the insertion of a splice donor into the CMV / R junction of the EIAV LTR plasmid. Two oligonucleotides summarized below are PCR and the result is cloned into CMVLTR with the same portion removed from Sac1-BamH1. In Sac1 oligonucleotides, the arrow indicates a trap start. The new insert is capitalized in the underlined splice donor sequence. The start of R is italicized.

도 7은 pEGASUS-1에 스플라이스 억셉터가 삽입된 것을 도식적으로 설명하고 있다. 아래에서 설명하고있는 이중가닥의 올리고뉴클레오타이드는 Xho1-Bpu1 102이 다이제스트한 pEGASUS-1에 삽입되어 플라스미드 pEGASUS+SA를 만든다. 컨센셔스 스플라이스 억셉터(T/C)nNC/TAG-G(Mount 1982 Nucleic Acids Res 10:459-472)와 브랜치 포인트 둘다 밑줄과 진하게 표시하고 있다. 화살표는 인트론/엑손 정션을 말한다.7 schematically illustrates that a splice acceptor is inserted into pEGASUS-1. The double-stranded oligonucleotides described below are inserted into pEGASUS-1 digested by Xho1-Bpu1 102 to make plasmid pEGASUS + SA. Consensus splice acceptor (T / C) nNC / TAG-G (Mount 1982 Nucleic Acids Res 10: 459-472) and branch points are both underlined and bolded. Arrows indicate intron / exon junctions.

도 8은 야생형 스플라이스 도너가 제거된 EIAV 벡터를 도식적으로 설명하고 있다. 아래에 표시된 올리고뉴클레오타이드와 템플후기로 pEGASUS+SA를 이용해 중복해서 PCR함으로써 스플라이스 도너 서열이 제거된다. 처음에는 올리고1+2와 올리고3+4로 PCR한다. 그 결과 생긴 앰플리파이드 프러덕트는 세 번째 PCR 반응에 사용된다. 세 번째 반응중 열번째 사이클후 올리고2와 4를 첨가한다. 이 결과물은 Sac1-Sal1에서 pEGASUS+SA에 클로닝되어 플라스미드 pEGASUS+SA(noSD)를 만들게 된다. 스플라이스 도너(SD)의 위치는 표시되어 있다. 야생형 스플라이스 도너의 GT를 GC로 바꾸는 포인트 변이는 올리고1과 상보적 가닥인 올리고 3에 진하게 표시하고 있다.8 diagrammatically illustrates an EIAV vector from which wild-type splice donors have been removed. The splice donor sequence is removed by PCR in duplicate with pEGASUS + SA at the end of the temple and oligonucleotide shown below. Initially PCR with oligo1 + 2 and oligo3 + 4. The resulting amplifier product is used in a third PCR reaction. Add oligos 2 and 4 after the tenth cycle of the third reaction. This result was cloned into pEGASUS + SA in Sac1-Sal1 to make plasmid pEGASUS + SA (noSD). The position of the splice donor SD is indicated. The point mutation that converts the GT of the wild-type splice donor to GC is highlighted in oligo3, which is the complementary strand to oligo1.

도 9는 pCMVLTR+SD와 pEGASUS+SA(noSD)의 컴비네이션을 통해 pEICUT-1이 만들어지는 것을 도식적으로 설명하고 있다. pEGASUS+SA(noSD)의 MIU1 단편을 pCMV-LTR의 유니크 MIU1으로 삽입한다.9 schematically illustrates that pEICUT-1 is produced through a combination of pCMVLTR + SD and pEGASUS + SA (noSD). Insert the MIU1 fragment of pEGASUS + SA (noSD) into the unique MIU1 of pCMV-LTR.

도 10은 pEICUT-LacZ의 구조를 도식적으로 설명하고 있다. 그것은 pEGASUS-1의 Xho1-Bpu1 102사이트로부터 LacZ 프레그먼트의 삽입과 그것을 아래에 요약되어있는 pEICUT-1의 Xho1-Bpu1 102 사이트에 삽입함으로써 만들어진다. 도 11에 pEICUT-LacZ의 서열을 나타내고 있다.10 schematically illustrates the structure of pEICUT-LacZ. It is made by inserting a LacZ fragment from the Xho1-Bpu1 102 site of pEGASUS-1 and inserting it into the Xho1-Bpu1 102 site of pEICUT-1, summarized below. The sequence of pEICUT-LacZ is shown in FIG.

도 12는 트랜스펙티드 셀과 형질도입된 세포 둘다에서 벡터의 구성을 도식적으로 설명하고 있다. 스타팅 pICUT 벡터는 IgSA에서 유래한 컨센셔스 스플라이스 억셉터와 같은 스플라이스 억셉터의 업스트림에 스플라이스 도너가 없으므로, 결과적으로 RNA 트랜스크립트는 스플라이스되지 않는다. 결국 모든 트랜스크립트는 패키징 시그날(A) 갖고있는 풀렝스 트랜스크립트일 것이다. 그러나 형질도입하는 동안 스몰-T 스플라이스트 도너같은 스플라이스 도너는 프로바이러스 벡터의 5'에 상속되며, 새로이 생성된 모든 RNA 트랜스크립트는 스플라이스 억셉터의 업스트림에 스플라이스 도너를 갖게된다. 그리하여 인트론과 최대의 스플라이싱이 일어난다(B).12 diagrammatically illustrates the construction of a vector in both transfected and transduced cells. Starting pICUT vectors do not have a splice donor upstream of a splice acceptor, such as a consensus splice acceptor derived from IgSA, and consequently RNA transcripts are not spliced. After all, every transcript will be a full length transcript with a packaging signal (A). However, during transduction, splice donors, such as small-T splice donors, are inherited by the 5 'of the proviral vector, and all newly generated RNA transcripts have splice donors upstream of the splice acceptor. Thus, introns and maximum splicing occur (B).

도 13은 패키징과 형질도입된 세포에 대한 유전자 발현의 제한을 도식적으로 설명하고 있다. 유전자 발현의 제한은 MLV pEICUT(a)에 있는 네오마이신 ORF의 업스트림에 하이그로신 ORF가 있음으로인해 생긴다. 이 클로닝 방법에 의하면, 결과적으로 생긴 벡터는 리보좀 5' 캡 디펜던트 트랜슬레이션이 ORF 업스트림만을 효과적으로 판독하기 때문에 형질도입된 세포에서 하이그로마이신만을 발현하는 RNA 트랜스크립트는 만들 수 없다. 그러나 형질도입동안, 하이그로마이신은 기능적인 인트론내에 포함되어 성숙 트랜스크립트로부터 제거되며, 네오마이신 ORF는 5' 캡디펜던트 매너로써 트랜슬레이션된다.Figure 13 illustrates schematically the restriction of gene expression for packaging and transduced cells. Restriction of gene expression results from the presence of a hygrosin ORF upstream of the neomycin ORF in MLV pEICUT (a). According to this cloning method, an RNA transcript that expresses only hygromycin in transduced cells cannot be produced because the resulting vector effectively reads only the ORF upstream of the ribosomal 5 'cap dependent translation. However, during transduction, hygromycin is included in functional introns and removed from mature transcripts, and neomycin ORF is translated into 5 'cappendant manner.

도 14는 프로듀서 셀에서 하이그로마이신 발현 및 형질도입된 세포에서 2B6(p450의 아이소폼)의 발현을 제한하는 MLV pICUT Neo-p450 벡터의 구성을 도식적으로 설명하고 있다. 이 구성에서 스타팅 벡터는 hygro와 neo 둘다를 포함하는도 13의 pICUT 벡터이다. neo 유전자는 다음처럼 p450 2B6 cDNA 전체와 치환된다. 즉 컴플리트 2B6 cDNA는 다음의 프라이머를 이용해서 인간 리버 RNA(Clontech)를 RT-PCR함으로써 얻어진다.Figure 14 schematically illustrates the construction of an MLV pICUT Neo-p450 vector that limits the expression of hygromycin in producer cells and the expression of 2B6 (isoform of p450) in transduced cells. In this configuration, the starting vector is the pICUT vector of FIG. 13 that includes both hygro and neo. The neo gene is replaced with the entire p450 2B6 cDNA as follows. That is, the complete 2B6 cDNA is obtained by RT-PCR of human river RNA (Clontech) using the following primer.

5'ttcgatgatcaccaccatggaactcagcgtcctcctcttccttgcac3'5'ttcgatgatcaccaccatggaactcagcgtcctcctcttccttgcac3 '

5'ttcgagccggctcatcagcggggcaggaagcggatctggtatgttg3'5'ttcgagccggctcatcagcggggcaggaagcggatctggtatgttg3 '

그 결과 측면에 유니크 Bcl1과 NgoM1 사이트가 있는 옵티마이즈드 코작 서열을 갖는 컴플리트 2B6 cDNA가 만들어진다. 이 cDNA는 pICUT-Hyg-Neo의 Bcl1-NgoM1 사이트로 클로닝되어 Neo는 p450으로 바뀐다(아래 (A)). 또한 아래에는 트랜스펙티드 세포(B)와 형질도입된 세포(C)에 있는 프로바이러스 DNA 구조가 나와있다.The result is a complete 2B6 cDNA with optimized Kozak sequences flanking the unique Bcl1 and NgoM1 sites. This cDNA was cloned into the Bcl1-NgoM1 site of pICUT-Hyg-Neo, where Neo is converted to p450 (below (A)). Also shown below are the proviral DNA structures in transfected cells (B) and transduced cells (C).

도 15는 pol 유전자의 3'말단의 야생형 MMLV 서열과 뮤턴트 env(m4070A)의 서열을 비교하고 있다.Figure 15 compares the wild type MMLV sequence at the 3 'end of the pol gene with the sequence of mutant env (m4070A).

도 16은 바뀐 4070A의 전체 서열이 개시되어 있다.16 discloses the entire sequence of 4070A that was changed.

도 17은 일차 NOI(4070A 엔벨럽 ORF)는 이니셜 벡터에서 발현되고, 이차 NOI(여기서는 p450)는 벡터 복제 후에만 발현되는 레트로바이러스 벡터의 유전자의 제한된 발현에 대해 나와있다. 복제 후 4070A 유전자은 기능적인 인트론내에 존재하게 되며, RNA 스플라이싱하는 동안 제거된다.FIG. 17 shows limited expression of genes of retroviral vectors where primary NOI (4070A envelope ORF) is expressed in the initial vector and secondary NOI (here p450) is expressed only after vector replication. After replication, the 4070A gene is present in a functional intron and is removed during RNA splicing.

도 18은 복제후 p450 유전자의 5'말단(스플라이스 도너에 플러쉬로 표시)은 p450 유전자의 3'말단(SA에 플러쉬로 표시)의 업스트림에서만 발견되어 복제후에서야 기능적인 p450 유전자가 발현되는 레트로바이러스 익스프레션 벡터가 개시 되어 있다.18 shows that the 5 'end of the p450 gene (marked flush on splice donor) is found only upstream of the 3' end of the p450 gene (marked flush on SA) after replication and functional p450 gene is expressed only after replication. Viral expression vectors are disclosed.

실시예Example

(실시예 1) 스플리트-인트론 MLV 벡터의 구조Example 1 Structure of a Split-Intron MLV Vector

(i) 스몰-T 스플라이스 도너의 첨가(i) Addition of Small-T Splice Donors

이 구조에서 스타팅 플라스미드는 pLXSN이다(Miller et al 1989 ibid). 첫째, 이 구조는 Nhe1에 의해 절단되며 백본은 다시 연결되어 LTR(U3-R-U5) 플라스미드를 만들게 된다. Kpn1-Bbe1 사이트사이에 스플라이스 도너 서열을 포함하고 있는 올리고뉴클레오타이드가 이 플라스미드에 삽입된다. 이 올리고뉴클레오타이드에 포함된 스플라이스 도너의 다운스트림은 Kpn1에 이르는 MLV R 서열이다. 이 플라스미드를 3'LTR-SD로 명명한다(도 2).The starting plasmid in this structure is pLXSN (Miller et al 1989 ibid). First, this structure is cleaved by Nhe1 and the backbone is relinked to form the LTR (U3-R-U5) plasmid. Oligonucleotides containing a splice donor sequence between Kpn1-Bbe1 sites are inserted into this plasmid. Downstream of the splice donor contained in this oligonucleotide is the MLV R sequence up to Kpn1. This plasmid is named 3'LTR-SD (FIG. 2).

(ii) 스플라이스 억셉터의 첨가(ii) addition of splice acceptor

인트론 래리오트 형성(Aebi et al 1987 Trends in Genetics 3:102-107)과 연관있는 스플라이스 억셉터의 업스트림의 20 - 40 베이스정도의 잔기를 뜻하는 브랜치 포인트를 포함해서 이 구조에서 사용된 스플라이스 억셉터 서열은 이뮤노글로불린 헤비 체인 베리어블 영역의 mRNA(Bothwell et al 1981 Cell 24:625-637)에서 유래하지만 컨센셔스/옵티마이즈드 억셉터 사이트를 갖고 있다. 그러한 서열 시그날은 또한 pCI(Promega)에도 나타난다. 억셉터 서열은 이중가닥의 올리고뉴클레오타이드 상태로 pLXSN의 BamH1-Stu1 사이트내로 삽입되어 벡터 pL-SA-N(SV40 프로모터는 클로닝동안 pLNSX로부터 상실)을 만든다. 클로닝 전략에 대한 전반적인 것은 도 3을 보라.Splices used in this structure, including branch points representing residues on the order of 20-40 bases upstream of the splice acceptor associated with intron laritogenesis (Aebi et al 1987 Trends in Genetics 3: 102-107). The acceptor sequence is derived from the mRNA of the immunoglobulin heavy chain variable region (Bothwell et al 1981 Cell 24: 625-637) but has a consensus / optimized acceptor site. Such sequence signals also appear in pCI (Promega). The acceptor sequence is inserted into the BamH1-Stu1 site of pLXSN in a double-stranded oligonucleotide to create the vector pL-SA-N (the SV40 promoter is lost from pLNSX during cloning). See Figure 3 for an overview of the cloning strategy.

(iii) pL-SA-N으로부터 오리지날 스플라이스 도너의 제거(iii) removal of original splice donor from pL-SA-N

PCR 베이스트 디렉티드 뮤타제네시스를 이용해서 pL-SA-N의 gag 서열 내에 포함된 스플라이스 도너를 제거한다. 두 개의 올리고뉴클레오타이드가 PCR 되며, pL-SA-N의 Asc1과 Spe1 유니크 사이트에 이르는 영역을 증폭한다. 또한 agGTaag의 agGCaag로의 변화는 Spe1-스패닝 올리고뉴클레오타이드에서 뿐만 아니라 스플라이싱 네거티브 pBABE 벡터(Morgenstern et al 1990 ibid)에서도 발견된다. 클로닝 전략에 대해서는 도 4에 요약되어 있다.PCR base directed mutagenesis is used to remove splice donors contained within the gag sequence of pL-SA-N. Two oligonucleotides are PCR and amplify the region of AsL1 and Spe1 unique sites of pL-SA-N. The change of agGTaag to agGCaag is also found not only in Spe1-spanning oligonucleotides but also in splicing negative pBABE vectors (Morgenstern et al 1990 ibid). The cloning strategy is summarized in FIG. 4.

(iv) pL(noSD)-SA-N과 3'LTR-SD의 컴비네이션(iv) combination of pL (noSD) -SA-N and 3'LTR-SD

pL(noSD)SA-N 플라스미드는 정상적인 MLV의 3'LTR을 포함하고 있다. 이것은 pL(noSD)SA-N로부터 Nhe1 인서트를 얻고 그것을 Nhe1 다이제스티드 3'LTR-SD 벡터에 드롭함으로써 3'LTR-SD 서열로 치환된다. 결과적으로 생성된 플라스미드 이름하여 pICUT(Intron Created Upon Transduction)는 레트로바이러스 벡터의 이 새로운 세대가 갖는 모든 특징들을 포함하고 있다(서열 데이타는 도 5를 보라).The pL (noSD) SA-N plasmid contains 3'LTR of normal MLV. This is replaced by the 3'LTR-SD sequence by obtaining a Nhe1 insert from pL (noSD) SA-N and dropping it into the Nhe1 digested 3'LTR-SD vector. The resulting plasmid named pICUT (Intron Created Upon Transduction) contains all the features of this new generation of retroviral vectors (see sequence data for FIG. 5).

(실시예 2) 스플리트-인트론 렌티벡터의 구조Example 2 Structure of Split-Intron Lentivector

이니셜 EIAV 렌티바이러스 익스프레션 벡터의 구조(영국 특허출원 제9727135.7호)Structure of initial EIAV lentiviral expression vector (British patent application 9727135.7)

스플리트-펑션 렌티바이러스 벡터의 구성을 위한 스타팅 포인트는 벡터 pEGASUS-1이다(영국 특허출원 제9727135.7호). 이 벡터는 감염할 수 있는 프로바이러스 EIAV 클론 pSPEIAV19에서 유래한다(특허 등록 제U01866호: Payne et al 1994). 그 구성은 다음에 요약되어있다. 첫째, PCR에의해 앰플리파이된 EIAV LTR은 pBluescript II KS+(Stratagene)으로 클로닝된다. pSEIAV19의 Mlu1/Mlu1 (216/8124) 프레그먼트는 pBluescript II KS+(도 1)에 삽입되어 야생형 프로바이러스 클론(pONY2)을 생성한다. 그후 pONY2-H를 만들기위해 Hind III/Hind III 프레그먼트가 제거됨으로인해 env 영역이 없어진다. 게다가, pol(1901/4949)내에 있는 BglII/NcoI 프레그먼트가 없어지고 HCMC IE 인핸서/프로모터에 의해 진행되는 베타 갈락토시다아제 유전자가 그 자리로 삽입된다. 이를 pONY2.10nlsLacZ라 한다. EIAV 서열을 759 베이스 페어로 줄이고 일차 트랜스크립트가 CMV 프로모터를 오프하기위해서 첫째, EIAV 폴리퓨린 트랙트(PPT)와 3' LTR을 포함하고있는 서열은 다음의 프라이머를 이용하여 pONY2.10LacZ를 PCR함으로써 앰플리파이된다.The starting point for the construction of the split-function lentiviral vector is the vector pEGASUS-1 (British patent application 9727135.7). This vector is derived from the infectious provirus EIAV clone pSPEIAV19 (Patent Registration U01866: Payne et al 1994). The configuration is summarized below. First, EIAV LTR amplified by PCR is cloned into pBluescript II KS + (Stratagene). The Mlu1 / Mlu1 (216/8124) fragment of pSEIAV19 is inserted into pBluescript II KS + (FIG. 1) to generate wild type proviral clone (pONY2). The env region is then lost due to the removal of the Hind III / Hind III fragment to make pONY2-H. In addition, the BglII / NcoI fragment in pol (1901/4949) is removed and the beta galactosidase gene, which is carried by the HCMC IE enhancer / promoter, is inserted in place. This is called pONY2.10nlsLacZ. To reduce the EIAV sequence to 759 base pairs and the primary transcript to turn off the CMV promoter, firstly, the sequence containing the EIAV polypurine tract (PPT) and the 3 'LTR was amplified by PCR with pONY2.10LacZ using the following primers: Pie.

PPTEIAV+(Y8198): GACTACGACTAGTGTATGTTTAGAAAAACAAGG,PPTEIAV + (Y8198): GACTACGACTAGTGTATGTTTAGAAAAACAAGG,

3'NEGSpeI(Y8199): CTAGGCTACTAGTACTGTAGGATCTCGAACAG3'NEGSpeI (Y8199): CTAGGCTACTAGTACTGTAGGATCTCGAACAG

그후 PCR 프러덕트는 pBS II KS+의 SpeI 사이트로 클로닝며 U5는 pBlueScript II KS+의 Not1 근처에 있다.The PCR product is then cloned into the SpeI site of pBS II KS + and U5 is near Not1 of pBlueScript II KS + .

다음으로, 리포터 유전자 카세트를 위해, pONY2 10nlsLacZ의 CMV 프로모터/LacZ는 Pst1 다이제스트에 의해 제거되며 pBS.3'LTR의 Pst1 사이트로 클로닝된다. LacZ 유전자은 3'LTR 근처에 있으며, 이 벡터를 pBS CMVLacZ.3'LTR이라 한다. EIAV 벡터의 5'영역은 익스프레션 벡터 pCIEneo에서 구성된다. pCIEneo는 CMV 프로모터의 5'말단에서 유래한 대략 400bp를 포함함으로써 변형된 pCIneo(Promega)에서 유래한다. 이 400bp 단편은 다음의 프라이머를 이용해서 PCR함으로써 얻어진다.Next, for the reporter gene cassette, the CMV promoter / LacZ of pONY2 10nlsLacZ is removed by Pst1 digest and cloned into the Pst1 site of pBS.3'LTR. The LacZ gene is near 3'LTR and this vector is called pBS CMVLacZ.3'LTR. The 5 'region of the EIAV vector is constructed from the expression vector pCIEneo. pCIEneo is derived from modified pCIneo (Promega) by including approximately 400 bp derived from the 5 'end of the CMV promoter. This 400bp fragment is obtained by PCR using the following primers.

VSAT1: (GGGCTATATGAGATCTTGAATAATAAAATGTGT)VSAT1: (GGGCTATATGAGATCTTGAATAATAAAATGTGT)

VSAT2: (TATTAATAACTAGT)VSAT2: (TATTAATAACTAGT)

주형으로 pHIT60(Soneoka et al 1995 Nucleic Acids Res 23:628-633)을 사용한다. 결과물은 BglII와 SpeI에의해 다이제스트되며 pCIE-Neo의 BglII/SpeI 사이트로 클로닝된다.PHIT60 (Soneoka et al 1995 Nucleic Acids Res 23: 628-633) is used as a template. The result is digested by BglII and SpeI and cloned into the BglII / SpeI site of pCIE-Neo.

gag 코딩 영역(nt268-675)의 R 영역에서 nt150에 이르는 EIAV 게놈의 단편은 다음의 프라이머를 이용해서 pSEIAV로부터 증폭된다.Fragments of the EIAV genome from the R region of gag coding region (nt268-675) to nt150 are amplified from pSEIAV using the following primers.

CMV5'EIAV2:(Z0591)(GCTACGCAGAGCTCGTTTAGTGAACCGGGCACTCAGATTCTG:CMV5'EIAV2: (Z0591) (GCTACGCAGAGCTCGTTTAGTGAACCGGGCACTCAGATTCTG:

(밑줄친 부분은 EIAV영역에 어닐링하는 서열이다.)(The underlined portion is the sequence that anneals to the EIAV region.)

3'PSI.NEG(GCTGAGCTCTAGAGTCCTTTTCTTTTACAAAGTTGG)3'PSI.NEG (GCTGAGCTCTAGAGTCCTTTTCTTTTACAAAGTTGG)

그 결과 생성된 PCR 프러덕트는 XbaI과 SacI 사이트가 측면에 있게된다. 그후 절단되어 pCIE-Neo XbaI-SacI 사이트로 클로닝된다. 그 결과 생성된 플라스미드 즉 이름하여 pCIEneo5'EIAV는 CMV 프로모터의 트랜스크립셔널 스타트 포인트에 있는 EIAV R 영역의 스타트를 포함하고 있다. 그후 CMVLacZ/3LTR 카세트는pCIEneo 5'EIAV 플라스미드에 삽입된다. 이때 pCIEneo 5'EIAV 플라스미드는 pBS.CMVLacZ.3LTR로부터 ApaI에서 NotI까지의 프레그먼트를 얻어 이를 Sal1- Not1의 다이제스트를 통해 pCIEneo.5'EIAV(Sal1과 Apa1 사이트는 벡터앞에 블런트 엔드를 만들고 Not1 다이제스트를 삽입하기위한 T4 "폴리쉬트"이다.)로 클로닝하여 생긴 것이다. 그 결과 생긴 플라스미드를 pEGASUS-1이라 명명한다. 유전자 전달 벡터인 pEGASUS-1는 패키징 셀에 의해 인트랜스로 제공된 gag/pol과 env의 발현 둘다를 필요로 한다. gag/pol의 소스를 위해, pONY2-H의 MluI/MluI 프레그먼트를 맘말리안 익스프레션 벡터인 pCI-neo(Promega)에 삽입함으로써, EIAV gag/pol 익스프레션 플라스미드(pONY3)가 만들어진다. gag-pol 유전자은 hCMV-MIE 프로모터-인핸서로부터 발현되며 LTR 서열은 갖고있지 않는다. env 소스를 위해서는, pV583 VSV-G 익스프레션 플라스미드가 주로 이용된다. 이들 세 개의 벡터는 MLV 베이스트 벡터에서 설명한 것처럼 세 개의 플라스미드 코트랜스펙션시 이용된다(Soneoka et al 1995 Nucl. Acids Res. 23:628-633). D17 파이브블라스트에서 생성된 바이러스의 타이터는 ml당 104에서 105lacZ 포밍 유니트이다.The resulting PCR product is flanked by XbaI and SacI sites. It is then cleaved and cloned into the pCIE-Neo XbaI-SacI site. The resulting plasmid, namely pCIEneo5'EIAV, contains the start of the EIAV R region at the transcriptional start point of the CMV promoter. The CMVLacZ / 3LTR cassette is then inserted into the pCIEneo 5'EIAV plasmid. At this time, the pCIEneo 5'EIAV plasmid obtains a fragment from pBS.CMVLacZ.3LTR to ApaI to NotI, which is obtained through the digest of Sal1-Not1, and the pCIEneo.5'EIAV (Sal1 and Apa1 sites make blunt ends in front of the vector and the Not1 digest). It is a result of cloning with T4 "polysheet" for insertion. The resulting plasmid is named pEGASUS-1. The gene transfer vector, pEGASUS-1, requires expression of both gag / pol and env provided in trans by the packaging cell. For the source of gag / pol, the EIAV gag / pol expression plasmid (pONY3) is made by inserting the MluI / MluI fragment of pONY2-H into the mammalian expression vector pCI-neo (Promega). The gag-pol gene is expressed from the hCMV-MIE promoter-enhancer and has no LTR sequence. For the env source, the pV583 VSV-G expression plasmid is mainly used. These three vectors are used for three plasmid coatfections as described for the MLV base vector (Soneoka et al 1995 Nucl. Acids Res. 23: 628-633). The titer of virus produced in D17 5 blasts is 10 4 to 10 5 lacZ forming units per ml.

pICUT의 EIAV 렌티바이러스 버전 벡터의 구조; 이름하여 pEICUTthe structure of the EIAV lentiviral version vector of pICUT; PEICUT by name

pEICUT를 구성하기위해, pEGASUS-1의 Xma1-SexA1 프레그먼트가 pEGASUS-1에서 제거되며, T4 폴리머라아제에 의해 생긴 블런트 엔드와 플라스미드가 다시 연결되어 백본에 SV40-Neo 카세트를 보유하고 있는 pEGASUS-1의 CMV-R-U5 일부만을 포함하는 플라스미드가 만들어진다. 이 플라스미드를 CMVLTR이라 명명한다. CMV-R 경계면에 스플라이스 도너를 삽입하기위해, 아래 도 6에 나와있는 두 개의 올리고뉴클레오타이드로 PCR을 수행한다. 그 결과 생성된 플라스미드는 pCMVLTR+SD로 명명한다. MLV pICUT와 같은 이뮤노글로불린 베이스트 컨센셔스 스플라이스 억셉터가 EIAV 버전에 이용된다. 이것은 도 7에 나와있는 올리고뉴클레오타이드를 이용해서 pEGASUS-1의 XhoI-Bpu1102 사이트에 삽입된다. 그 결과 플라스미드 pEGASUS+SA이 만들어진다. 올리고뉴클레오타이드를 PCR하고 도 8에 나와있듯이 주형으로써 pEGASUS+SA를 사용하는 방법을 중복함으로, EIAV의 야생형 스플라이스 도너가 제거된다. 그 결과 플라스미드 pEGASUS+SA(noSD)가 만들어진다. 그런 후 pEICUT-1을 만들기위해, pEGASUS+SA(noSD)의 Mlu1-Mlu1 프레그먼트를 pCMVLTR+SD의 유니크 Mlu1 사이트로 삽입하면, pEICUT-1이 만들어진다(도 9). LacZ는 Xho1-Bpu1102 다이제스트를 이용해서 pEGASUS-1에서 pEICUT-1으로 트랜스퍼될 수 있다(도 10; 서열 데이터는 도 11). MLV와 EIAV pICUT 벡터는 둘다 스플라이스 도너의 업스트림에 강하게 스플라이스 억셉터를 갖고 있어 기능이 없는 인트론을 포함하게된다(인트론은 스플라이스 억셉터의 5'에 위치한 스플라이스 도너를 필요로한다). 이러한 이유로 인해, 벡터가 프로듀서 세포로 트랜스펙션될 때 그 결과로 생긴 전사 산물은 스플라이스되지 않을 것이다. 그리하여 패키징 시그날은 상실되지 않으며, 컨센셔스 맥시멀 패키징이 일어난다(도 12).To construct the pEICUT, the Xma1-SexA1 fragment of pEGASUS-1 was removed from pEGASUS-1, and the blunt end and plasmid produced by T4 polymerase were relinked to carry pEGASUS with SV40-Neo cassette on the backbone. A plasmid containing only a portion of CMV-R-U5 of -1 is made. This plasmid is named CMVLTR. To insert a splice donor at the CMV-R interface, PCR is performed with the two oligonucleotides shown in Figure 6 below. The resulting plasmid is named pCMVLTR + SD. Immunoglobulin-based consensus splice acceptors such as the MLV pICUT are used in the EIAV version. It is inserted at the XhoI-Bpu1102 site of pEGASUS-1 using the oligonucleotide shown in FIG. 7. The result is plasmid pEGASUS + SA. By overlapping the method of PCR with oligonucleotides and using pEGASUS + SA as a template as shown in Figure 8, the wild-type splice donors of EIAV are removed. The result is plasmid pEGASUS + SA (noSD). Then, to make pEICUT-1, inserting the Mlu1-Mlu1 fragment of pEGASUS + SA (noSD) into the unique Mlu1 site of pCMVLTR + SD produces pEICUT-1 (FIG. 9). LacZ can be transferred from pEGASUS-1 to pEICUT-1 using the Xho1-Bpu1102 digest (FIG. 10; sequence data is FIG. 11). Both the MLV and EIAV pICUT vectors have a splice acceptor strongly upstream of the splice donor, resulting in a non-functional intron (the intron requires a splice donor located 5 'of the splice acceptor). For this reason, the resulting transcription product will not be spliced when the vector is transfected into producer cells. Thus the packaging signal is not lost, and consequent maximal packaging occurs (FIG. 12).

그러나 유일하게 형질도입동안만 레트로바이러스가 복제하는 방식 때문에, 인테그레이티드 pICUT 벡터에서 생긴 트랜스크립트는 위에서 설명한 트랜스펙티드 셀의 것과는 다르다. 이는 복제동안 3'U3 프로모터(R의 5' 개시까지)가 카피되고 형질도입된 세포에서 5' 프로모터로써 이용되기 때문이다. 이러한 이유로 인해, 인테그레이티드 pICUT에서 만들어진 트랜스크립트는 강하게 스플라이스 억셉터의 5'에 스트롱 스플라이스 도너를 포함하게될 것이다. 둘다 neo ORF의 업스트림에 위치하고 있다. 그러므로 그러한 트랜스크립트는 5'UTR(언트랜슬레이티드 영역)에 기능을 갖는 인트론을 가지게 되어 최대까지 스플라이스되고 트랜슬레이션될 것이다.However, because of the way retroviruses replicate only during transduction, the transcripts generated in the integrated pICUT vector differ from those of the transfected cells described above. This is because during replication the 3'U3 promoter (up to 5 'onset of R) is copied and used as a 5' promoter in transduced cells. For this reason, transcripts built on the integrated pICUT will strongly contain a strong splice donor at 5 'of the splice acceptor. Both are located upstream of the neo ORF. Therefore, such a transcript will have an intron that functions in the 5'UTR (untranslated region) and will be spliced and translated to the maximum.

위에서 설명한 벡터의 또다른 장점은 인트론이 형질도입동안에만 만들어지기 때문에 패키지드 새포나 형질도입된 세포에서의 유전자 발현을 제한하게 된다는 것이다. 이것이 생기는 방법의 한 예가 도 13에 나타나 있다. 그 방법은 스플라이스 억셉터의 업스트림에 하이그로마이신같은 이차 유전자의 클로닝을 포함하고 있다. 이는 셀렉타벡터 하이그로(Ingenius;Oxfordshire, UK)의 SalI 프레그먼트에서 하이그로마이신 cDNA를 끄집어내어 이를 pICUT의 XhoI 사이트(스플라이스 억셉터의 업스트림에 위치해 있다)로 클로닝함으로써 이루어진다. 이 벡터는 형질전환된 세포에서는 하이그로마이신을 그리고 형질도입된 세포에서는 네오마이신을 선택적으로 발현한다. 이것은 어떤 하나의 mRNA 트랜스크립트에서 인터널 리보좀 바인딩 사이트(IRESs)의 도움 없이 단지 일차 유전자만이 리보좀에 의해 트랜슬레이션되기 때문이다. 형질전환된 세포에서 이러한 유전자는 하이그로마이신일 수 있다. 그러나 형질도입된 세포에서는 하이그로마이신 오픈 리딩 프레임이 기능이 있는 인트론내에 포함되어있기 때문에, 이러한 유전자는 성숙 mRNA 트랜스크립트에서 제거되어 neo ORF의 트랜슬레이션을 허용하게된다.Another advantage of the vectors described above is that since introns are made only during transduction, they limit gene expression in packaged cells or transduced cells. One example of how this occurs is shown in FIG. 13. The method involves cloning secondary genes such as hygromycin upstream of the splice acceptor. This is done by extracting the hygromycin cDNA from the SalI fragment of Selectavector Hygro (Ingenius; Oxfordshire, UK) and cloning it to the XhoI site of pICUT (located upstream of the splice acceptor). This vector selectively expresses hygromycin in transformed cells and neomycin in transduced cells. This is because only one primary gene is translated by ribosomes without the aid of internal ribosomal binding sites (IRESs) in any one mRNA transcript. In transformed cells such genes may be hygromycin. However, in transduced cells, since the hygromycin open reading frame is contained within a functional intron, these genes are removed from the mature mRNA transcript to allow for translation of the neo ORF.

그러한 세포 특이적인 유전자 발현을 갖는 벡터는 다양한 이유로 인해 임상적으로 이용될 것이다. 예를 들어, 레지스턴트 마커의 발현은 프로듀서 셀로 한정될 수 있다. 그들은 이뮤노제닉한 형질도입된 세포에서는 필요하지만 존재하지는 않는다. 또 다른 예로, 라이신과 도미넌트 네거티브 시그날링 단백질같은 독성 유전자의 발현이 형질도입된 세포에 한정될 수 있다. 그들은 세포 성장을 어레스트하거나 세포를 죽이는데 필요하지만 프로듀서 세포는 존재하지 않는다. 그러한 특징은 높은 타이터의 바이러스가 생성되지 못하게 할 것이다. 도 14는 단지 Neo만이 프로듀서 세포에서 발현되고 프로드러그 p450 2B6 아이소폼은 형질도입된 세포에서 발현되는 Neo-p450 MLV pICUT가 나와있다.Vectors with such cell specific gene expression will be used clinically for a variety of reasons. For example, expression of the resident marker can be limited to the producer cell. They are necessary but not present in immunogenic transduced cells. In another example, expression of virulence genes such as lysine and dominant negative signaling protein may be limited to transduced cells. They are needed to arrest cell growth or kill cells, but no producer cells exist. Such a feature would prevent the high titer virus from being produced. 14 shows Neo-p450 MLV pICUT where only Neo is expressed in producer cells and prodrug p450 2B6 isoform is expressed in transduced cells.

형질도입동안 인트론이 생성되는 것에 대한 다른 이점은 벡터 기능에 필요한 어떠한 필수 요소가 기능적인 인트론내에 위치하고 있다는 것이다. 이 인트론은 형질도입동안 생성되며, 형질도입된 세포의 트랜스크립트로부터 제거된다. 예를 들어, MLV와 렌티벡터 pICUT 벡터 둘다 바이러스 트랜스크립트는 형질도입동안 생기며, 형질도입된 세포의 트랜스크립트로부터 제거되는 인트론내에 있는 기능적인 Psi 패키징 시그날을 갖고있다(MLV의 Psi의 위치는 Bender et al 1987; EIAV의 Psi 위치는 영국 특허출원 제9727135.7호에 나타나 있다).Another advantage of generating introns during transduction is that any essential elements necessary for vector function are located in the functional introns. This intron is produced during transduction and is removed from the transcript of the transduced cells. For example, both MLV and lentiviral pICUT vectors have viral transcripts generated during transduction and have a functional Psi packaging signal in the intron that is removed from the transduced cells transcript (the location of Psi in MLV is Bender et al. al 1987; Psi position of EIAV is shown in British Patent Application No. 9727135.7).

그러한 구조로 인한 장점은 다음과 같다.The advantages of such a structure are as follows.

(i) 리보좀이 Psi 이차 구조에서 "스터터"하기 때문에 결과적으로 생긴 트랜스크립트로부터의 트랜슬레이션이 향상된다(Krall et al 1996 ibid, 참고 문헌에 나와있다.).(i) The translation from the resulting transcript is improved because ribosomes "stutter" in the Psi secondary structure (Krall et al 1996 ibid, referenced in the references).

(ii) 패키징 시그날이 없는 경우, 엔도지너스 레트로바이러스에의한 트랜스크립트 패키징은 억제된다.(ii) In the absence of a packaging signal, transcript packaging by endogenous retroviruses is inhibited.

(iii) gag 와 다른 포텐셜 ATG 트랜슬레이션 스타트 사이트같은 바이러스 에센셜 엘리먼트가 형질도입된 세포에서 발현된 트랜스크립트로부터 제거될 때 원치않는 전성숙 트랜슬레이션 이니시에이션은 억제된다. EIAV와 MLV pICUT 벡터 두 경우에서처럼 패키징 시그날이 gag까지 이어질 때 특히 이익이다.(iii) Undesired premature translational initiation is inhibited when viral essential elements such as gag and other potential ATG translational start sites are removed from the transcripts expressed in the transduced cells. This is particularly beneficial when the packaging signal extends to gag, as in both the EIAV and MLV pICUT vectors.

(iv) 프로모터, 인핸서와 서프레서는 형질도입동안 생긴 인트론내에 위치한다. 그리하여 인트론내에 그러한 엔터티를 포함하는 CMV에서 생긴 것들과 같이 다른 트랜스크립트의 구성을 모방한다(Chapman et al 1991 ibid).(iv) The promoters, enhancers and suppressors are located in introns generated during transduction. Thus, it mimics the construction of other transcripts, such as those from CMVs containing such entities in introns (Chapman et al 1991 ibid).

요약하면, 본 발명에서 설명하고 있는 새로운 pICUT 벡터 시스템은 다음 구성을 쉽게 한다.In summary, the new pICUT vector system described in the present invention facilitates the following configuration.

(i) 프로듀서 세포에서 트랜스크립트의 최고한도 패키징과 감소된 트랜슬레이션(i) Maximum script packaging and reduced translation of producer cells

(ii) 형질도입된 세포에서 트랜스크립트의 최고한도 스플라이싱과 트랜슬레이션을 향상시키는 인트론(ii) introns that enhance transcribation splicing and translation in transduced cells

(iii) 프로듀서 세포나 형질도입된 세포에서 유전자와 바이러스 필수 요소 발현의 제한(iii) restriction of gene and viral essential expression in producer cells or transduced cells;

(실시예 3) pol 유전자와 gag-pol 전사 카세트에 대해 최소한의 호몰로지를 갖는 MMLV 앰포트로픽 env 유전자의 구성Example 3 Construction of MMLV Ampotropic Env Gene with Minimum Homology for pol Gene and Gag-pol Transcription Cassette

멀로니 쥐과 백혈병 바이러스(MMLV)에서, env 코딩 서열의 처음 약 60bp는 pol 유전자의 3'말단에 있는 서열과 중복된다. 두 유전자를 발현하는 세포에서 그들간의 재조합 가능성을 없애기위해, 이들 두 유전자간의 호몰로지 영역이 제거된다.In Maloney murine leukemia virus (MMLV), the first about 60 bp of the env coding sequence overlaps with the sequence at the 3 'end of the pol gene. To eliminate the possibility of recombination between them in cells expressing two genes, the homology region between these two genes is removed.

다음처럼 코딩 단백질의 아미노산 서열은 유지되는 반면 env의 코딩 서열의 처음 60bp의 DNA 서열은 바뀐다. 합성된 올리고뉴클레오타이드는 env의 5'말단의 코돈 함량을 바꾸도록 구성(도 15)되며, 다음처럼 env의 나머지에 삽입된다.The amino acid sequence of the coding protein is maintained as follows while the DNA sequence of the first 60 bp of the coding sequence of env is changed. The synthesized oligonucleotides are configured to alter the codon content at the 5 'end of env (FIG. 15) and are inserted into the rest of env as follows.

4070A 유전자의 5'말단의 재구성을 위한 스타팅 플라스미드는 pCI 플라스미드(Promega)이다. 이것은 pHIT456의 4070A 유전자를 포함하는 Xba1-Xba1 프레그먼트로 클로닝되어(Soneoka et al 1995 ibid) pCI-4070A를 형성한다. pCI-4070A에 일차 A와 B(도 15)를 이용해서 PCR를 하면 600bp 프러덕트가 생긴다. 이 결과물은 pCI-4070A의 Nhe1과 Xho1 사이트 사이에 클로닝된다. 그 결과 생기는 구조체는 Nhe1/Xho1 영역을 가로질러 배열된다. 그 결과로 생긴 유전자의 아미노산 서열이 오리지날 4070A와 같다고해도, pol 유전자에 상동인 영역은 제거된다.The starting plasmid for reconstitution of the 5 ′ end of the 4070A gene is the pCI plasmid (Promega). It is cloned into Xba1-Xba1 fragment containing 4070A gene of pHIT456 (Soneoka et al 1995 ibid) to form pCI-4070A. PCR with pCI-4070A using primary A and B (FIG. 15) yields a 600bp product. This result is cloned between the Nhe1 and Xho1 sites of pCI-4070A. The resulting structure is arranged across the Nhe1 / Xho1 region. Even if the resultant amino acid sequence is the same as the original 4070A, the region homologous to the pol gene is removed.

변형된 env 유전자 m4070A의 전체 서열은 도 16에 나와있다. 이 서열은 표준 테크닉에 의해 발현 벡터 pCI(Promega)에 삽입된다. CMV gag-pol 전사 유니트는 pHIT60에서 유래한다(Soneoka et al 1995 ibid).The full sequence of the modified env gene m4070A is shown in FIG. 16. This sequence is inserted into the expression vector pCI (Promega) by standard techniques. The CMV gag-pol transcription unit is derived from pHIT60 (Soneoka et al 1995 ibid).

(실시예 4) 레트로바이러스 패키징 시그날에서 gag 서열의 제거Example 4 Removal of Gag Sequences from Retrovirus Packaging Signals

LTR과 최소한의 기능만을 갖는 패키징 시그날을 포함하는 DNA 프레그먼트는 레트로바이러스 벡터 MFG(Bandara et al 1993 Proc Natl Acad Sci 90:10764-10768)나 다음 올리고뉴클레오타이드 프라이머를 이용한 PCR로인해 생긴 MMLV 프로바이러스 DNA에서 유래한다.DNA fragments containing LTR and minimally functional signaling signals can be obtained by retroviral vector MFG (Bandara et al 1993 Proc Natl Acad Sci 90: 10764-10768) or by PCR using the following oligonucleotide primers: It is derived from DNA.

HindIIIR: GCATTAAAGCTTTGCTCTHindIIIR: GCATTAAAGCTTTGCTCT

L523: GCCTCGAGCAAAAATTCAGACGGAL523: GCCTCGAGCAAAAATTCAGACGGA

이 PCR 프레그먼트는 MMLV 뉴클레오타이드 +1에서 +523까지를 포함하며, +621에서 시작하는 gag 코딩 서열은 포함하지않는다(MMLV의 뉴클레오타이드 서열에 근거하여 넘버링한다. Shinnick et al 1981 Nature 293:543-548).This PCR fragment contains MMLV nucleotides +1 to +523 and does not include a gag coding sequence starting at +621 (number based on the nucleotide sequence of MMLV. Shinnick et al 1981 Nature 293: 543- 548).

PCR 프레그먼트는 HindIII와 Xho1에 의한 절단과 표준 테크닉을 이용한 서브 클로닝을 이용해서 레트로바이러스 게놈을 구성하는데 이용될 수 있다. 그러한 벡터는 gag 코딩 서열에 대해 호몰로지가 없다.PCR fragments can be used to construct the retroviral genome using cleavage by HindIII and Xho1 and subcloning using standard techniques. Such vectors lack homology to gag coding sequences.

(실시예 5) 디펙티브 레트로바이러스 게놈의 구성Example 5 Construction of a Defective Retrovirus Genome

결함 레트로바이러스 게놈을 생성할 수 있는 전사 유니트는 도 17에 나와있다. 그것은 다음 요소를 포함하고 있다.; PGK-유전자 HRE의 3 카피로 구성된 프로모터/인핸서와 pGL3(Promega)의 72bp 리피트 인핸서가 제거된 SV40 프로모터를 조절하는 저산소증; R, U5와 패키징 시그날을 포함하는 MMLV 서열; m4070A(실시예 3)의 코딩 서열; 스플라이스 억셉터; 치료 단백질에 대한 코딩 서열을 삽입할때의 클로닝 사이트; MMLV의 폴리피리미딘 트랙트; 프로모터/인핸서를 포함한 HRE의 이차 카피; 스플라이스 도너 사이트; R, U5의 이차 카피등이다.A transcription unit capable of generating a defective retroviral genome is shown in FIG. 17. It contains the following elements; Hypoxia regulating the promoter / enhancer consisting of three copies of the PGK-gene HRE and the SV40 promoter from which the 72 bp repeat enhancer of pGL3 (Promega) was removed; An MMLV sequence comprising R, U5 and a packaging signal; coding sequence of m4070A (Example 3); Splice acceptors; Cloning site when inserting the coding sequence for the therapeutic protein; Polypyrimidine tract of MMLV; Secondary copy of HRE including promoter / enhancer; Splice donor sites; Secondary copies of R and U5;

이차 표적세포로의 벡터의 인테그레이션과 역전사동안, 스플라이스 도너는 env 유전자의 업스트림에 삽입된다. 그 결과 스플라이싱에의해 mRNA에서 제거되어 이차 표적세포에서만 치료 유전자가 효과적으로 발현되도록 한다(도 17).During the integration and reverse transcription of the vector into secondary target cells, splice donors are inserted upstream of the env gene. As a result, splicing removes the mRNA so that the therapeutic gene is effectively expressed only in the secondary target cells (FIG. 17).

(실시예 6) 사이토크롬 p450을 위한 컨디셔널 익스프레션 벡터의 구성Example 6 Construction of a Conditional Expression Vector for Cytochrome p450

도 18은 형질도입동안 코렉트 스플라이싱이 일어나 p450이 발현되는 사이토크롬 p450 유전자의 레트로바이러스 발현 벡터 cDNA 코딩 서열의 구조를 나타내고 있다. 그러므로 이것은 형질도입된 세포에서의 발현을 제한한다.FIG. 18 shows the structure of the retroviral expression vector cDNA coding sequence of cytochrome p450 gene in which p450 is expressed due to direct splicing during transduction. Therefore this limits expression in the transduced cells.

1) 이 벡터의 구성을 위한 스타팅 플라스미드는 pLNSX(Miller and Rosman 1989 BioTechniques 7:980-990)이다. 내추럴 스플라이스 도너(...agGTaag...)는 pLNSX(781/782의 위치) 패키징 시그날내에 포함되어있는데, ALTERED SITES II mutagenesis kit(Promega)와 합성 올리고뉴클레오타이드 서열을 이용한 PCR mutagenesis에 의해 돌연변이된다.1) The starting plasmid for the construction of this vector is pLNSX (Miller and Rosman 1989 BioTechniques 7: 980-990). Natural splice donors (... agGTaag ...) are included in the pLNSX (position 781/782) packaging signal and are mutated by PCR mutagenesis using the ALTERED SITES II mutagenesis kit (Promega) and synthetic oligonucleotide sequences. .

5'-caaccaccgggagGCaagctggccagcaactta-3'5'-caaccaccgggagGCaagctggccagcaactta-3 '

2) pCI 익스프레션 벡터(Promega)의 CMV 프로모터는 다음 두 개의 올리고뉴클레오타이드를 이용한 PCR에 의해 분리된다.2) The CMV promoter of pCI expression vector (Promega) is isolated by PCR using the following two oligonucleotides.

Primer 1: 5'-atcggctagcagatcttcaatattggccattagccatat-3'Primer 1: 5'-atcggctagcagatcttcaatattggccattagccatat-3 '

Primer 2: 5'-atcgagatctgcggccgcttacctgcccagtgcctcacgaccaa-3'Primer 2: 5'-atcgagatctgcggccgcttacctgcccagtgcctcacgaccaa-3 '

이것은 5' Nhe1 사이트(Primer 1)와 3' Not1과 Xba1 사이트(Primer 2)를 갖는 CMV 프로모터를 포함하는 단편을 생성한다. 이것은 Nhe1과 Xba1으로 절단되며, 제거된 Nhe1-Nhe1 프레그먼트로부터 pLNSX에 클로닝된다.This produces a fragment comprising a CMV promoter with a 5 'Nhe1 site (Primer 1) and a 3' Not1 and Xba1 site (Primer 2). It is cleaved into Nhe1 and Xba1 and cloned into pLNSX from the removed Nhe1-Nhe1 fragment.

3)사이토크롬 p450 cDNA 코딩 서열의 5'말단은 다음 프라이머를 이용하여 인간 리버 RNA(Clontech)를 RT-PCR함으로써 분리된다.3) The 5 'end of the cytochrome p450 cDNA coding sequence is isolated by RT-PCR of human River RNA (Clontech) using the following primers.

Primer 3: 5'-atcggcggccgcccaccatggaactcagcgtcctcctcttccttgcaccctagg-3'Primer 3: 5'-atcggcggccgcccaccatggaactcagcgtcctcctcttccttgcaccctagg-3 '

Primer 4: 5'-atcggcggccgcacttacCtgtgtgccccaggaaagtatttcaagaagccag-3'Primer 4: 5'-atcggcggccgcacttacCtgtgtgccccaggaaagtatttcaagaagccag-3 '

이것은 ATG에서 693 레지듀에 이르는 p450의 5'말단을 앰플리파이한다(트랜슬레이션 이니시에이션 사이트에서부터 넘버링되어있다. Yamano et al 1989 Biochem 28:7340-7348). 또한 Not1 사이트와 옵티마이즈 "코작" 트랜슬레이션 이니시에이션 시그날이 프레그먼트의 5'말단(Primer 3에서 유래한것)에 포함된다. 다른 Not1 사이트와 p450의 704 레지듀에서 플러쉬로 표시한 GT 스플라이스 도너를 갖고 있는 컨센셔스 스플라이스 도너 서열(pCI에서도 발견되며 원래는 인간 베타 글로빈 유전자에서 유래한다.)가 Primer 4로부터 생긴 서열의 3'말단에 포함되어있다. 이 프레그먼트는 Not1에의해 다이제스트되며, 스텝 2에서 생긴 Not1 다이제스티드 플라스미드로 클로닝된다.This amplifies the 5 'end of p450 from ATG to 693 residue (numbered from the translation initiation site. Yamano et al 1989 Biochem 28: 7340-7348). Also included is the Not1 site and the optimized "Kozak" translation initiation signal at the 5 'end of the fragment (derived from Primer 3). Consensus splice donor sequences (also found in pCI, originally derived from the human beta globin gene) with GT splice donors flushed to other Not1 sites and 704 residues of p450 were derived from the sequence from Primer 4. Included at the 3 'end. This fragment is digested by Not1 and cloned into the Not1 digested plasmid generated in step 2.

4) 스텝 2의 클로닝동안 제거된 Nhe1-Nhe1 프레그먼트는 스텝 3의 플라스미드로 재삽입된다. 그 결과 도 17에서 설명한 레트로바이러스 벡터가 생기지만 p450의 3'말단은 상실된다.4) The Nhe1-Nhe1 fragments removed during the cloning of Step 2 are reinserted into the plasmid of Step 3. As a result, the retroviral vector described in FIG. 17 is generated, but the 3 'end of p450 is lost.

5) p450 코딩 서열의 3'은 다음 프라이머를 이용하여 인간 리버 RNA(Clontech)를 RT-PCR함으로써 분리된다.5) 3 ′ of the p450 coding sequence is isolated by RT-PCR human River RNA (Clontech) using the following primers.

Primer5:5'-actgtgatcataggcacctattggtcttactgacatccactttctctccacagGcaagtttacaaaacctgcaggaaatcaatgcttacatt-3'Primer5: 5'-actgtgatcataggcacctattggtcttactgacatccactttctctccacagGcaagtttacaaaacctgcaggaaatcaatgcttacatt-3 '

Primer 6: 5'-actgatcgatttccctcagccccttcagcggggcaggaagc-3'Primer 6: 5'-actgatcgatttccctcagccccttcagcggggcaggaagc-3 '

이것은 705 잔기(Primer 5의 대문자로 표시)로부터 p450의 3'말단에 이르는 앰플리파이를 만들며, 트랜슬레이션 터미네이션 코돈까지 연장되어있다. Bcl1 사이트와 컨센셔스 스플라이스 억셉터와 705 잔기의 업스트림에 있는 브랜치 포인트(pCI에서도 발견되며 원래 이뮤노글로불린 유전자에서 유래한다)는 결과물의 5'말단내에 포함되며, primer 5에 의해 생긴다. Cla1 사이트는 정지 코돈의 다운스트림에서 이 결과물의 3'말단에 포함되며 primer 6에 의해 생긴다. 이 PCR 결과물은 Bcl1과 Cla1에 의해 절단되며, 도 18에서 설명한 레트로바이러스 벡터를 만들기위해 제거된 Bcl1-Cla1 단편을 갖고 있는 스텝 3의 벡터에 클로닝된다.This results in an amplepie from 705 residues (in capital letters of Primer 5) to the 3 'end of p450, extending to the translation termination codon. The branch point upstream of the Bcl1 site, the consensus splice acceptor, and 705 residues (found in pCI and originally derived from the immunoglobulin gene) are contained within the 5 'end of the resultant and are generated by primer 5. The Cla1 site is included at the 3 'end of the result downstream of the stop codon and is generated by primer 6. This PCR result is cleaved by Bcl1 and Cla1 and cloned into the vector of step 3 with the Bcl1-Cla1 fragment removed to make the retroviral vector described in FIG.

다음의 실시예들은 시험관내나 생체내에서 렌티바이러스의 트랜지언트 프러덕션시 이용될수 있는 아데노렌티바이러스 시스템의 구성을 설명하고 있다.The following examples illustrate the construction of adenorentivirus systems that can be used in the transient production of lentiviruses in vitro or in vivo.

1 세대 재조합 아데노바이러스First generation recombinant adenovirus

1 세대 아데노바이러스 벡터는 바이러스의 E1과 E3의 딜리션으로 구성되어 있다. 이는 포린 DNA의 삽입을 허용하며, 보통 레프트 인버티드 터미널 리피트(ITR)에 근접한 바이러스의 레프트 암에 삽입된다. 바이러스 패키징 시그날(194-358nt)은 E1a 인핸서와 중복되며, 대부분의 E1가 삭제된 벡터에 나타난다. 이 서열은 바이러스 게놈의 오른쪽 말단에 전좌될 수 있다(Hearing & Shenk, 1983 Cell 33:59-74). 그러므로 E1 딜리티드 벡터에서 3.2kb가 삭제될 수 있다(358-3525nt).First-generation adenovirus vectors consist of the deletion of E1 and E3 of the virus. This allows the insertion of porin DNA and is usually inserted into the left arm of the virus in proximity to the left inverted terminal repeat (ITR). Virus packaging signals (194-358nt) overlap the E1a enhancer and most of the E1 appears in the deleted vector. This sequence can be translocated to the right end of the viral genome (Hearing & Shenk, 1983 Cell 33: 59-74). Therefore, 3.2kb may be deleted from the E1 deficient vector (358-3525nt).

아데노바이러스는 게놈의 105% 길이를 패키징할 수 있다. 그리하여 엑스트라 2.1kb를 덧붙일 수 있다. 그러므로 E1/E3가 삭제된 바이러스 벡터에서, 클로닝 능력은 7-8kb(2.1kb+1.9kb(E3의 삭제)+3.2kb(E1의 삭제))이다. 재조합 아데노바이러스는 필수 E1 초기 유전자가 없기 때문에, 넌E1 컴플리멘팅 세포주에서 복제될 수 없다. 293 세포주는 Graham et al(1977 J Gen Virol 36:59-74)에 의해 개발되었으며, ITR, 패키징 시그날, E1a, E1b, pLX를 포함해서 Ad5 게놈의 왼쪽 말단으로부터 약 4kb를 포함하고 있다. 세포는 안정적으로 E1a와 E1b 유전자 프러덕트를 발현하지만, pLX 서열이 E1b내에 있다고 해도 후기 단백질 LX는 발현하지 않는다. 넌컴플리멘팅 세포에서, E1 딜리티드 바이러스는 세포를 형질도입하고 핵으로 전달되지만 E1 딜리티드 게놈으로부터의 발현은 없다.Adenovirus can package 105% of the genome. Thus we can add an extra 2.1kb. Therefore, in viral vectors with E1 / E3 deleted, the cloning capacity is 7-8 kb (2.1 kb + 1.9 kb (delete E3) +3.2 kb (delete E1)). Recombinant adenovirus cannot be replicated in non-E1 complimenting cell lines because it lacks the essential E1 initial gene. The 293 cell line was developed by Graham et al (1977 J Gen Virol 36: 59-74) and contains about 4 kb from the left end of the Ad5 genome, including ITR, packaging signal, E1a, E1b, pLX. Cells stably express E1a and E1b gene products, but do not express late protein LX even if the pLX sequence is in E1b. In non-complementing cells, the El dilated virus transduces the cell and delivers it to the nucleus but without expression from the El dilated genome.

1 세대 아데노바이러스 프러덕션 시스템First Generation Adenovirus Production System

마이크로빅스 바이오시스템-nbl 유전자 사이언스Microbix Biosystems-nbl Gene Science

도 19의 도식은 마이크로빅스 시스템을 이용하여 재조합 아데노바이러스를 생성하는데 이용된 일반적인 방법을 나타낸다.The schematic of FIG. 19 shows the general method used to generate recombinant adenovirus using a microbix system.

일반적인 방법은 402-3328bp의 E1 영역이 포린 DNA 카세트에 의해 치환된 E1 셔틀 벡터로 외래 DNA를 클로닝하는것과 연관되어있다. 재조합 플라스미드는 pJM17를 갖고있는 293셀로 코트랜스펙트된다. pJM17은 삭제된 E3 영역과 3.7 맵 유니트에 있는 E1 영역으로의 프로캐리오틱 pBRX 벡터(앰피실린 내성과 박테리아의 ori 서열을 포함)의 삽입을 포함한다. 이 40kb의 플라스미드는 아데노 뉴클레오캡시드에 패키징되기에는 너무 크지만 박테리아에서 증식할 수 있다. 293 세포에서 세포내 재조합 결과, 외래 DNA의 인서트와 amp와 ori 서열이 치환된다.A common method involves cloning foreign DNA with an El shuttle vector in which the El region of 402-3328 bp is replaced by a porin DNA cassette. Recombinant plasmids are transfected into 293 cells with pJM17. pJM17 includes the insertion of a procarrier pBRX vector (including ampicillin resistance and bacterial ori sequences) into the deleted E3 region and the E1 region in the 3.7 map unit. This 40 kb plasmid is too large to be packaged in adeno nucleocapsids but can grow in bacteria. Intracellular recombination in 293 cells resulted in the insertion of foreign DNA and the amp and ori sequences.

(실시예 7) EIAV 성분을 포함하는 아데노바이러스의 생성을 위한 트랜스퍼 플라스미드의 구성Example 7 Configuration of Transfer Plasmid for Generation of Adenovirus Containing EIAV Component

렌티바이러스 벡터를 생성하기위해, 4개의 아데노바이러스가 만들어져야한다. 즉 게놈, gagpol, 엔벨럽(래비즈 G) 그리고 Rev. 렌티바이러스 성분들은 헤테로로거스 프로모터로부터 발현되며, 그들은 gagpol, Rev, 래비즈의 엔벨럽의 높은 발현에 필요한 인트론과 폴리아데닐레이션 시그날을 포함하고 있다. 이들 4개의 바이러스가 E1a 마이너스 세포로 형질도입될 때, 아데노바이러스 성분들은 발현되지는 않지만 헤테로로거스 프로모터는 렌티바이러스 성분들의 발현을 일으킬 것이다. EIAV 아데노바이러스 시스템의 구성에 대해 아래(실시예 1)에 요약되어있다(출원 제9727135.7호). EIAV는 넌에센셜 EIAV 인코디드 단백질(S2, Tat 혹은 엔벨럽)중 어떤 것이 없는 미니멀 시스템에 근거를 두고 있다. EIAV를 슈도타입하기위해 이용되는 엔벨럽은 래비즈 엔벨럽(G 단백질)이다. 이것은 EIAV를 슈도타입하도록 잘 나와있다.(출원 제9811152.9호).To create a lentiviral vector, four adenoviruses must be produced. Genome, gagpol, envelope (Raviz G) and Rev. Lentiviral components are expressed from heterologous promoters, and they contain intron and polyadenylation signals necessary for high expression of the envelope of gagpol, Rev, Raviz. When these four viruses are transduced into El la minus cells, the adenovirus components will not be expressed but the heterologous promoter will cause the expression of the lentiviral components. The construction of the EIAV adenovirus system is summarized below (Example 1) (application 9727135.7). EIAV is based on a minimal system without any of the non-essential EIAV encoded proteins (S2, Tat or envelope). The envelope used to pseudotype EIAV is the labyrinth envelope (G protein). This is well described to pseudotype the EIAV (application no. 9811152.9).

트랜스퍼 플라스미드Transfer plasmid

아래에서 설명하고 있는 것은 EIAV 성분들을 포함하는 트랜스퍼 플라스미드의 구성에 대해서이다. 트랜스퍼 플라스미드는 pE1sp1A이다(도 20).Described below is the construction of the transfer plasmid containing the EIAV components. The transfer plasmid is pE1sp1A (FIG. 20).

재조합 트랜스퍼 플라스미드는 293 세포에서 호몰로거스 재조합에 의해 재조합 아데노바이러스를 만드는데 이용될 수 있다.Recombinant transfer plasmids can be used to make recombinant adenoviruses by homologous recombination in 293 cells.

다음의 플라스미드들에 대한 도식적인 설명이 부착되어있다.A schematic description of the following plasmids is attached.

A) pE1RevE-Rev 구조체A) pE1RevE-Rev Structure

플라스미드 pCI-Rev는 Apa L1과 ClaI에의해 절단된다. EIAV Rev를 코딩하는 2.3kb 밴드는 클리노우 폴리머라아제에의해 블런트 말단을 갖게되며, pE1sp1A의 EcoRV 사이트로 삽입되어 플라스미드 pE1RevE를 생성한다(도 21).Plasmid pCI-Rev is cleaved by Apa L1 and ClaI. The 2.3 kb band encoding EIAV Rev has blunt ends by the Clinow polymerase and is inserted into the EcoRV site of pE1sp1A to generate plasmid pE1RevE (FIG. 21).

B) pE1HORSE3.1-gagpol 구조체B) pE1HORSE3.1-gagpol structure

pHORSE3.1은 Sna B1과 Not I에의해 절단된다. EIAV gagpol를 코딩하는 6.1kb 밴드는 SnaB1과 NotI(7.5kb 밴드가 퓨리파이됨)에의해 절단된 pE1RevE로 삽입된다.그 결과 플라스미드 pE1HORSE3.1이 생긴다(도 22).pHORSE3.1 is cleaved by Sna B1 and Not I. The 6.1kb band encoding EIAV gagpol is inserted into pE1RevE cleaved by SnaB1 and NotI (7.5kb band is purified), resulting in plasmid pE1HORSE3.1 (FIG. 22).

C) pE1PEGASUS- 게놈 구조체C) pE1PEGASUS- genomic construct

pEGASUS4는 BglII와 NotI에의해 절단된다. EIAV 벡터 게놈을 포함하고있는 6.8kb 밴드는 BglII와 NotI에 의해 절단된(6.7kb 밴드가 퓨리파이됨) pE1RevE로 삽입된다. 그 결과 pE1PEGASUS가 생긴다(도 23).pEGASUS4 is cleaved by BglII and NotI. The 6.8 kb band containing the EIAV vector genome is inserted into pE1RevE cleaved by BglII and NotI (6.7 kb band is purified). As a result, pE1PEGASUS is produced (FIG. 23).

D) pCI-Rab-래비즈 구조체D) pCI-Rab-Raviz structure

pE1Rab를 만들기위해, 래비즈의 오픈 리딩 프레임은 NsiI과 AhdI으로 플라스미드 pSA91RbG을 절단함으로써 pCI-Neo로 삽입된다(도 24). 1.25kb 밴드는 T4 DNA 폴리머라아제에 의해 블런트 엔드를 갖게되며, SmaI에 의해 절단된 pCI-Neo로 삽입된다. 그 결과 pCI-Rab가 생성된다(도 25).To make pE1Rab, the open reading frame of the labyrins is inserted into pCI-Neo by cleaving the plasmid pSA91RbG with NsiI and AhdI (FIG. 24). The 1.25 kb band has a blunt end by T4 DNA polymerase and is inserted into pCI-Neo cleaved by SmaI. As a result, pCI-Rab is generated (FIG. 25).

F) pE1Rab-래비즈 구조체F) pE1Rab-Raviz structure

pCI-Rab는 SnaB1과 NotI에 의해 절단된다. 래비즈 엔벨럽을 코딩하는 1.9kb의 밴드는 SnaB1과 NotI에 의해 절단된 pE1RevE로 삽입된다. 그 결과 플라스미드 pE1Rab가 생성된다(도 26).pCI-Rab is cleaved by SnaB1 and NotI. The 1.9 kb band encoding the labyrinth envelope is inserted into pE1RevE truncated by SnaB1 and NotI. The result is plasmid pE1Rab (FIG. 26).

써머리(summary)Summary

본 발명은 표적세포에 한 개이상의 NOI를 소개하는데 적절한 새로운 전달 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a novel delivery system suitable for introducing one or more NOIs into a target cell.

본 발명은 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트로 구성된 레트로바이러스 벡터를 포함하고 있다. 기능적인 스플라이스 도너사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트에는 특정 일차 뉴클레오타이드 서열(NOI)이 측면에 있다. 기능적인 스플라이스 도너 사이트는 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트의 업스트림에 있다. 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로벡터에서 유래한다. 레트로바이러스 프로벡터는 기능적인 스플라이스 도너 사이트를 생성할 수 있는 일차 뉴클레오타이드 서열(NS)과 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트를 생성할 수 있는 이차 NS로 이루어져있다. 일차 NS는 이차 NS의 다운스트림에 있다. 레트로바이러스 프로벡터의 역전사를 통해 레트로바이러스 벡터가 생성된다.The present invention includes a retroviral vector consisting of a functional splice donor site and a functional splice acceptor site. Functional splice donor sites and functional splice acceptor sites are flanked by specific primary nucleotide sequences (NOIs). The functional splice donor site is upstream of the functional splice acceptor site. Retroviral vectors are derived from retroviral provectors. Retroviral provectors consist of a primary nucleotide sequence (NS) capable of producing a functional splice donor site and a secondary NS capable of generating a functional splice acceptor site. The primary NS is downstream of the secondary NS. Retroviral vectors are generated through reverse transcription of retroviral provectors.

다르게 표현하면, 기능적인 SD와 SA가 측면에 있는 한 개이상의 NOI로 구성되어있는 새로운 전달 시스템을 포함한다. 이것은 SD와 SA가 스플라이싱을통해 기능이 없도록 역전된 프로벡터로부터 생성된다.In other words, the functional SD and SA include a new delivery system consisting of one or more NOIs on the side. This is generated from the inverted provectors so that SD and SA are spliced out of function.

본 발명의 이러한 양상은 "스플리트-인트론"이라 불릴 수 있다. 본 발명의 이런 양상을 보여주는 도식은 도 27c에 나와있다. 대조적으로, 도 27a와 27b는 알려진 레트로바이러스 벡터에서 스플라이싱 구조를 보여준다.This aspect of the invention may be referred to as "split-intron". A schematic showing this aspect of the invention is shown in FIG. 27C. In contrast, FIGS. 27A and 27B show splicing structures in known retroviral vectors.

본 발명의 다른 양상은 한 개이상의 렌티바이러스 벡터 성분들을 패키징할 수 있는 한 개이상의 아데노바이러스 벡터 성분들로 구성된 새로운 전달 시스템을 포함하고 있다. 여기서 렌티바이러스 벡터는 스플리트 인트론 배열로 구성된다.Another aspect of the invention involves a novel delivery system consisting of one or more adenovirus vector components that can package one or more lentiviral vector components. Wherein the lentiviral vector consists of a split intron array.

본 발명의 이런 양상은 일반적으로 혼성 바이러스 벡터 시스템이라 불릴 수 있다. 이런 특별한 경우, 아데노바이러스 성분들과 렌티바이러스 성분들의 컴비네이션은 듀얼 혼성 바이러스 벡터 시스템이라 불린다.This aspect of the invention may generally be referred to as a hybrid viral vector system. In this particular case, the combination of adenovirus components and lentiviral components is called a dual hybrid viral vector system.

본 발명의 이런 양상을 보여주는 도식은 도 28에 나타나 있다.A schematic showing this aspect of the invention is shown in FIG.

본 발명의 이들 양상들은 여기에서 다루고 있다.These aspects of the invention are addressed here.

위에서 언급된 모든 출판물들은 레퍼런스로 첨가되어있다. 다양한 모디피케이션과 다양한 방법들과 발명의 시스템은 발명의 범위와 정신에 동떨어지지 않은채 능숙한 것들로 나타난다. 발명이 구체적으로 표현되어 설명되었다해도, 청구된 것처럼 발명이 그러한 특별한 구체적 표현에 대해 지나치게 제한되어서는 안된다는 사실이 이해되어야한다. 분자생물학과 관련 분야에서 숙련된 것들임이 명백한 발명을 실행하는 모드의 다양한 변형들이 다음 청구항의 범위내에 포함된다.All publications mentioned above are incorporated by reference. Various modalities, various methods, and systems of the invention appear proficient without departing from the scope and spirit of the invention. Although the invention has been specifically described and described, it is to be understood that the invention should not be unduly limited to such particular specific language as claimed. Various modifications of the modes of carrying out the invention which are obvious to those skilled in molecular biology and related fields are included within the scope of the following claims.

청구항Claims

1. 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트로 구성된 레트로바이러스 벡터에 있어서, 상기 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 상기 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트가 특정 일차 뉴클레오타이드 서열(NOI)이고, 상기 기능적인 스플라이스 도너 사이트는 상기 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트의 업스트림에 있고, 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로벡터에서 유래하고, 레트로바이러스 프로벡터는 상기 기능적인 스플라이스 도너 사이트를 생성할 수 있는 일차 뉴클레오타이드 서열(NS)과 상기 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트를 생성할 수 있는 이차 NS로 구성되어 있으며, 상기 일차 NS는 상기 이차 NS의 다운스트림에 있고, 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로벡터의 역전사 결과 형성됨을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.1. In a retroviral vector consisting of a functional splice donor site and a functional splice acceptor site, the functional splice donor site and the functional splice acceptor site are specific primary nucleotide sequences (NOIs), The functional splice donor site is upstream of the functional splice acceptor site, the retroviral vector is from a retroviral provector, and the retrovirus provector is capable of producing the functional splice donor site. It consists of a primary nucleotide sequence (NS) and a secondary NS capable of producing the functional splice acceptor site, the primary NS downstream of the secondary NS, and the retroviral vector reverse transcription of a retroviral provector. Results formed Retroviral vectors in.

2. 제 1항에 있어서, 상기 레트로바이러스 프로벡터는 2차 뉴클레오타이드 서열의 업스트림에 있는 3차 NS로 이루어져있고, 여기서 상기 3차 NS는 기능을 갖지 못하는 스플라이스 도너 사이트를 생성할 수 있음을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.2. The retroviral provector of claim 1, wherein the retroviral provector consists of a tertiary NS upstream of the secondary nucleotide sequence, wherein the tertiary NS is capable of producing splice donor sites having no function. Retrovirus vectors.

3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 레트로바이러스 벡터는 더욱 2차 NOI를 포함하고, 상기 2차 NOI는 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트의 다운스트림에 있음을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.3. The retroviral vector of claim 1 or 2, wherein the retroviral vector further comprises a secondary NOI, wherein the secondary NOI is downstream of a functional splice acceptor site.

4. 제 3항에 있어서, 상기 레트로바이러스 프로벡터는 2차 NOI를 포함하고, 상기 2차 NOI는 2차 뉴클레오타이드 서열의 다운스트림에 존재함을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.4. The retroviral vector of claim 3, wherein the retroviral provector comprises a secondary NOI and the secondary NOI is downstream of the secondary nucleotide sequence.

5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 이차 NOI 또는 그의 발현물은 치료 물질이나 진단 물질이거나 이들을 포함함을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.5. The retroviral vector according to item 3 or 4, wherein the secondary NOI or an expression thereof is or comprises a therapeutic substance or a diagnostic substance.

6. 상기 선행항 중 어느 하나에 있어서, 상기 1차 NOI 또는 그의 발현물은 마커 엘리먼트같은 선별성을 갖는 물질을 하나이상, 바이러스 에센셜 엘리먼트 또는 그 일부나 또는 그들의 컴비네이션이거나 이들을 포함함을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.6. The retro according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the primary NOI or its expression is at least one substance having a selectivity, such as a marker element, a viral essential element or part thereof, or a combination thereof. Virus vector.

7. 상기 선행항 중 어느 하나에 있어서, 상기 1차 NS는 레트로바이러스 프로벡터의 3'말단이나 또는 그 근처에 있으며, 바람직하게는 3'말단이 U3 영역과 R 영역을 포함하고, 바람직하게는 1차 NS는 U3 영역과 R 영역 사이에 위치함을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.7. The method according to any one of the preceding items, wherein the primary NS is at or near the 3 'end of the retroviral provector, preferably the 3' end comprises a U3 region and an R region, preferably The primary NS is a retroviral vector characterized by being located between the U3 region and the R region.

8. 제 7항에 있어서, 상기 레트로바이러스 프로벡터의 U3 영역 및/또는 1차 NS는 3차 NOI인 NS를 포함하고, 상기 NOI는 트랜스크립셔널 컨드롤 엘리먼트, 코딩 서열 또는 그의 일부 등을 포함함을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.8. The method of claim 7, wherein the U3 region and / or primary NS of the retroviral provector comprises a NS that is a tertiary NOI, wherein the NOI comprises a transcriptional control element, a coding sequence or part thereof, and the like. Retrovirus vector.

9. 상기 선행항 중 어느 하나에 있어서, 상기 1차 NS는 바이러스로부터 얻을 수 있음을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.9. The retroviral vector according to any one of the preceding clauses wherein the primary NS can be obtained from a virus.

10. 제 9항에 있어서, 1차 NS는 인트론 또는 그의 일부임을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.10. The retroviral vector of claim 9, wherein the primary NS is intron or part thereof.

11. 제 10항에 있어서, 상기 인트론은 SV40 바이러스의 스몰 t-인트론으로부터 얻을 수 있음을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.11. The retroviral vector of claim 10 wherein the intron is obtained from the small t-intron of the SV40 virus.

12. 상기 선행항 중 어느 하나에 있어서, 상기 레트로바이러스 프로벡터는 레트로바이러스 패키징 시그날을 포함하고, 상기 2차 NS는 레트로바이러스 패키징 시그날의 다운스트림에 위치해 있어, 스플라이싱은 일차 표적 사이트에서 억제됨을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.12. The method of any one of the preceding clauses, wherein the retroviral provector comprises a retroviral packaging signal and the secondary NS is located downstream of the retroviral packaging signal such that splicing is inhibited at the primary target site. Retrovirus vector characterized in that.

13. 상기 선행항 중 어느 하나에 있어서, 상기 2차 NS는 1차 NOI의 다운스트림에 위치해 있어, 1차 NOI가 일차 표적 사이트에서 발현될 수 있음을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.13. The retroviral vector of any one of the preceding clauses wherein the secondary NS is located downstream of the primary NOI such that the primary NOI can be expressed at the primary target site.

14. 상기 선행항 중 어느 하나에 있어서, 상기 2차 NS는 다중 클로닝 사이트의 업스트림에 위치해 있어, 한 개 이상의 추가 NOI가 삽입될 수 있음을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.14. The retroviral vector of any one of the preceding clauses, wherein the secondary NS is located upstream of the multiple cloning site so that one or more additional NOIs can be inserted.

15. 상기 선행항 중 어느 하나에 있어서, 상기 2차 NS는 면역물질 또는 그 일부를 코딩하는 뉴클레오타이드 서열임을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.15. The retroviral vector of any one of the preceding clauses wherein the secondary NS is a nucleotide sequence encoding an immunogen or part thereof.

16. 제 15항에 있어서, 상기 면역물질은 이뮤노글로불린임을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.16. The retroviral vector of claim 15 wherein the immunogen is an immunoglobulin.

17. 제 16항에 있어서, 상기 2차 NS는 이뮤노글로불린 헤비 체인 베리어블 영역을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열임을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.17. The retroviral vector of claim 16 wherein the secondary NS is a nucleotide sequence encoding an immunoglobulin heavy chain variable region.

18. 상기 선행항 중 어느 하나에 있어서, 상기 벡터는 기능적인 인트론을 추가적으로 포함함을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.18. A retroviral vector according to any one of the preceding clauses wherein the vector further comprises a functional intron.

19. 제 18항에 있어서, 상기 기능적 인트론은 그것이 원하는 표적 사이트에 있는 NOI중 적어도 하나를 발현 억제할 수 있는 위치에 있음을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.19. The retroviral vector of claim 18, wherein the functional intron is in a position where it can inhibit expression of at least one of the NOIs at a desired target site.

20. 제 19항에 있어서, 상기 표적 사이트는 세포임을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.20. The retroviral vector of claim 19 wherein the target site is a cell.

21. 상기 선행항 중 어느 하나에 있어서, 상기 벡터나 프로벡터는 뮤린 온코레트로바이러스 또는 렌티바이러스로부터 유래된 것임을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.21. The retroviral vector of any one of the preceding clauses wherein the vector or provector is derived from a murine oncoretrovirus or lentivirus.

22. 제 21항에 있어서, 상기 벡터는 MMLV, MSV, MMTV, HIV-1, EIAV에서 유래된 것임을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.22. Retroviral vector according to item 21, wherein the vector is derived from MMLV, MSV, MMTV, HIV-1, EIAV.

23. 상기 선행항 중 어느 하나에 있어서, 상기 레트로바이러스 벡터는 인테그레이티드 프로바이러스임을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터.23. The retroviral vector of any one of the preceding clauses wherein the retroviral vector is an integrated provirus.

24. 상기 선행항 중 어느 하나의 레트로바이러스 벡터로부터 얻을 수 있는 레트로바이러스 입자.24. Retroviral particles obtainable from the retroviral vectors of any one of the preceding paragraphs.

25. 상기 선행항 1-23항 중 어느 하나의 레트로바이러스 벡터 또는 제 23항의 레트로바이러스 입자에 의해 트랜스펙트되거나 형질도입된 세포.25. A cell transfected or transduced with the retroviral vector of any one of preceding paragraphs 1-23 or the retroviral particles of paragraph 23 above.

26. 상기 선행항 1-23항 중 어느 하나의 레트로바이러스 벡터 또는 제 23항의 레트로바이러스 입자 또는 제 25항의 세포의 약으로의 이용.26. Use of the retroviral vector of any of the preceding paragraphs 1-23 or the retroviral particles of paragraph 23 or the cell of paragraph 25 as a drug.

27. 동일한 필요에서 표적 사이트에 한 개이상의 NOI를 전달하기위한 약제 혼합물의 제조를 위한 청구항 1-23중 어느 하나의 레트로바이러스 벡터 또는 청구항 24에 따른 바이러스 입자 또는 청구항 25에 따른 세포의 용도.27. Use of a retroviral vector of any one of claims 1-23 or a viral particle according to claim 24 or a cell according to claim 25 for the preparation of a pharmaceutical mixture for delivering one or more NOIs to a target site in the same need.

28. 청구항 1-23중 어느 하나에 따른 레트로바이러스 벡터로 트랜스펙트하거나 혹은 형질도입하는 세포 또는 청구항 24에 따른 바이러스 입자 또는 청구항 25에 따른 세포의 이용으로 이루어진 방법.28. A method comprising the use of a cell transfected or transfected with a retroviral vector according to any one of claims 1-23 or a virus particle according to claim 24 or a cell according to claim 25.

29. 청구항 1-23중 어느 하나에 따른 레트로바이러스 벡터나 또는 청구항 24에 따른 바이러스 입자 또는 청구항 25에 따른 세포에 있어서, 전달 시스템은 1차 표적세포에 NOI 또는 다수의 NOI들을 전달하기 위한 한 개이상의 넌레트로바이러스 발현 벡터, 아데노바이러스 또는 플라스미드 또는 그의 컴비네이션과 2차 표적세포에 NOI 또는 다수의 NOI 전달를 위한 레트로바이러스 벡터로 이루어져 있음을 특징으로 하는 전달 시스템.29. The retroviral vector according to any one of claims 1-23 or the viral particle according to claim 24 or the cell according to claim 25, wherein the delivery system is one for delivering NOI or multiple NOIs to primary target cells. A non-retroviral expression vector, adenovirus or plasmid or combination thereof and a delivery system comprising a retroviral vector for NOI or multiple NOI delivery to secondary target cells.

30. 선행 청구항 중 어느 하나에서 정의된 레트로바이러스 프로벡터.30. Retrovirus provectors as defined in any of the preceding claims.

31. 원하는 표적세포내에서 한 개이상의 NOI의 발현을 제한하기위해 기능적인 인트론의 용도.31. Use of a functional intron to limit the expression of one or more NOIs in a desired target cell.

32. 레트로바이러스 프로벡터의 3'말단에서 레트로바이러스 벡터의 5'말단까지 1차 NS를 전달하기 위한 역전사효소의 용도.32. Use of reverse transcriptase to deliver primary NS from the 3 'end of the retroviral provector to the 5' end of the retroviral vector.

33. 생체내 유전자 전달를 위한 혼성 바이러스 벡터 시스템에 있어서, 상기 시스템은 2차 바이러스 벡터를 코딩하는 한 개이상의 일차 바이러스 벡터로 이루어져있고, 상기 일차 벡터 또는 벡터들은 1차 표적세포에 감염할수 있고 여기서 2차 바이러스 벡터를 발현할 수 있으며, 2차 벡터는 2차 표적세포를 형질도입할 수 있음을 특징으로 하는 혼성 바이러스 벡터 시스템.33. A hybrid viral vector system for gene transfer in vivo, wherein said system consists of one or more primary viral vectors encoding secondary viral vectors, said primary vectors or vectors capable of infecting primary target cells, wherein 2 A hybrid viral vector system, characterized in that it can express a secondary viral vector, and the secondary vector can transduce secondary target cells.

34. 제 33항에 있어서, 상기 일차 벡터는 아데노바이러스 벡터에서 얻거나 근거를 두고/두거나, 2차 바이러스 벡터는 레트로바이러스 벡터 바람직하게는 렌티바이러스 벡터에서 얻거나 근거를 둠을 특징으로 하는 혼성 바이러스 벡터 시스템.34. The hybrid virus of paragraph 33, wherein the primary vector is obtained from or based on an adenovirus vector, and the secondary viral vector is obtained from or based on a retroviral vector, preferably a lentiviral vector. Vector system.

35. 제 33항과 제 34항에 따른 상기 렌티바이러스 벡터는 스플리트-인트론 배열을 지님을 특징으로 하는 혼성 바이러스 벡터 시스템의 용도.35. Use of a hybrid viral vector system according to paragraphs 33 and 34, wherein the lentiviral vector has a split-intron arrangement.

36. 렌티바이러스 벡터는 스플리트-인트론 배열을 전달할 수 있거나 포함함을 특징으로 하는 혼성 바이러스 벡터 시스템.36. A hybrid viral vector system, characterized in that the lentiviral vector can carry or comprise a split-intron array.

37. 렌티바이러스 벡터는 스플리트-인트론 배열을 전달할 수 있거나 포함함을 특징으로 하는 렌티바이러스 벡터 시스템.37. A lentiviral vector system, characterized in that the lentiviral vector can carry or comprise a split-intron array.

38. 아데노바이러스 벡터는 스플리트-인트론 배열을 전달할 수 있거나 포함함을 특징으로 하는 아데노바이러스 벡터 시스템.38. An adenoviral vector system, characterized in that the adenovirus vector can carry or comprise a split-intron arrangement.

39. pE1sp1A, pCI-Neo, pE1RevE, pE1HORSE3.1, pE1PEGASUS4,pCI-Rab, pE1Rab중 한 개 이상에서 얻거나 근거를 두고있는 벡터 또는 플라스미드.39. Vector or plasmid obtained from or based on one or more of pE1sp1A, pCI-Neo, pE1RevE, pE1HORSE3.1, pE1PEGASUS4, pCI-Rab, pE1Rab.

40. 생체내 유전자 전달를 위한 혼성 바이러스 벡터 시스템에 있어서, 상기 시스템은 2차 바이러스 벡터를 코딩하는 일차 바이러스 벡터로 이루어져 있고, 상기 일차 벡터는 1차 표적세포에 감염할 수 있고 여기서 2차 바이러스 벡터를 발현할 수 있으며, 2차 벡터는 2차 표적세포를 형질도입할 수 있고, 일차 벡터는 아데노바이러스 벡터에서 얻거나 그것에 근거를 두며, 2차 바이러스 벡터는 레트로바이러스 특히 렌티바이러스 벡터에서 얻거나 그것에 근거를 둘 수 있음을 특징으로 하는 혼성 바이러스 벡터 시스템.40. A hybrid viral vector system for gene transfer in vivo, wherein said system consists of a primary viral vector encoding a secondary viral vector, said primary vector capable of infecting primary target cells, wherein said secondary viral vector is Can express, secondary vectors can transduce secondary target cells, primary vectors are obtained from or based on adenovirus vectors, secondary viral vectors are obtained from or based on retroviruses, particularly lentiviral vectors. A hybrid virus vector system, characterized in that it can be placed.

41. 생체내 유전자 전달를 위한 혼성 바이러스 벡터 시스템에 있어서, 이 시스템은 2차 바이러스 벡터를 코딩하는 일차 바이러스 벡터로 이루어져있고, 일차 벡터는 1차 표적세포에 감염할 수 있고 그곳에서 2차 바이러스 벡터를 발현할 수 있으며, 2차 벡터는 2차 표적세포를 형질도입할 수있고, 일차 벡터는 아데노바이러스 벡터에서 얻거나 그것에 근거를 둘 수 있고, 2차 바이러스 벡터는 레트로바이러스 벡터 특히 렌티바이러스 벡터에서 얻거나 그것에 근거를 두고 있으며, 여기서 바이러스 벡터 시스템은 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트로 구성되어 있고, 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트는 특정한 1차 뉴클레오타이드 서열의 측면에 있고, 기능적인 스플라이스 도너 사이트는 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트의 업스트림에 있다. 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로벡터에서 유래한다. 레트로바이러스 프로벡터는 기능적인 스플라이스 도너 사이트를 생성할 수 있는 1차 뉴클레오타이드와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트를 생성할 수 있는 2차 NS로 이루어져 있으며, 1차 NS는 2차 NS의 다운스트림에 있고, 그리하여 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로벡터의 역전사 결과 생성됨을 특징으로 하는 혼성 바이러스 벡터 시스템.41. In a hybrid viral vector system for gene transfer in vivo, the system consists of a primary viral vector encoding a secondary viral vector, the primary vector capable of infecting primary target cells, where the secondary viral vector is Can express, secondary vectors can transduce secondary target cells, primary vectors can be obtained from or based on adenovirus vectors, secondary viral vectors can be obtained from retroviral vectors, particularly lentiviral vectors. Or based thereon, wherein the viral vector system consists of a functional splice donor site and a functional splice acceptor site, wherein the functional splice donor site and the functional splice acceptor site are specific primary nucleotides. Functional splice donor flanking the sequence The teuneun is upstream of the functional splice acceptor site. Retroviral vectors are derived from retroviral provectors. Retroviral provectors consist of a primary nucleotide capable of producing a functional splice donor site and a secondary NS capable of generating a functional splice acceptor site, the primary NS being downstream of the secondary NS. And thus the retroviral vector is generated as a result of reverse transcription of the retroviral provector.

42. 상기에서 설명된 표적세포에서 NOI를 차등적으로 발현할 수 있는 레트로바이러스 벡터.42. Retroviral vectors capable of differentially expressing NOI in target cells described above.

요약summary

본 발명은 레트로바이러스 벡터를 기술한다. 레트로바이러스 벡터는 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트로 구성된 레트로바이러스 벡터에 있어서, 상기 기능적인 스플라이스 도너 사이트와 상기 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트가 특정 일차 뉴클레오타이드 서열(NOI)이고, 상기 기능적인 스플라이스 도너 사이트는 상기 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트의 업스트림에 있고, 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로벡터에서 유래하고, 레트로바이러스 프로벡터는 상기 기능적인 스플라이스 도너 사이트를 생성할 수 있는 일차 뉴클레오타이드 서열(NS)과 상기 기능적인 스플라이스 억셉터 사이트를 생성할 수 있는 이차 NS로 구성되어 있으며, 상기 일차 NS는 상기 이차 NS의 다운스트림에 있고, 레트로바이러스 벡터는 레트로바이러스 프로벡터의 역전사 결과 형성됨을 특징으로 하는 레트로바이러스 벡터로 된것이다.The present invention describes retroviral vectors. The retroviral vector is a retroviral vector composed of a functional splice donor site and a functional splice acceptor site, wherein the functional splice donor site and the functional splice acceptor site are specific primary nucleotide sequences (NOIs). Wherein the functional splice donor site is upstream of the functional splice acceptor site, the retroviral vector is derived from a retroviral provector, and the retrovirus provector is capable of generating the functional splice donor site. A primary nucleotide sequence (NS) and a secondary NS capable of producing the functional splice acceptor site, the primary NS downstream of the secondary NS, and the retroviral vector is a retroviral provector. Reversal of It is a retroviral vector characterized by the result of death.

도면drawing

(도 1)(Figure 1)

(도 2)(Figure 2)

(도 3)(Figure 3)

(도 4)(Figure 4)

(도 5)(Figure 5)

(도 6)(Figure 6)

(도 7)(Figure 7)

(도 8)(Figure 8)

(도 9)(Figure 9)

(도 10)(Figure 10)

(도 11)(Figure 11)

(도 12)(Figure 12)

(도 13)(Figure 13)

(도 14)(Figure 14)

(도 15)(Figure 15)

(도 16)(Figure 16)

(도 17)(Figure 17)

(도 18)(Figure 18)

(도 19)(Figure 19)

(도 20)(Figure 20)

(도 21)(Figure 21)

(도 22)(Figure 22)

(도 23)(Figure 23)

(도 24)(Figure 24)

(도 25)(Figure 25)

(도 26)(Figure 26)

(도 27a)(FIG. 27A)

(도 27b)(FIG. 27B)

(도 27c)(FIG. 27C)

(도 28)(Figure 28)

(도 29)(Figure 29)

(도 30)(Figure 30)

(도 31)(Figure 31)

염기 서열Base sequence

(SEQ ID NO. 1)(SEQ ID NO. 1)

(SEQ ID NO. 2)(SEQ ID NO. 2)

(SEQ ID NO. 3)(SEQ ID NO. 3)

써머리(summary)Summary

넓은 면에서 본 발명은 그 세포에서 활성인 반응 요소를 포함하는 변형된 세포를 제공한다; 여기서 변형된 세포는 세포 또는 프로제니터 세포를 형질전환하고 하나 또는 그 이상의 바이러스 벡터로 바이러스 변환함으로써 제조되는데 적어도 하나의 반응 요소를 포함한다.In a broad aspect the present invention provides a modified cell comprising a response element active in that cell; Wherein the modified cell is prepared by transforming a cell or progenitor cell and virally transforming it into one or more viral vectors and comprising at least one response element.

바람직한 면에서 본 발명은 그 세포에서 활성인 반응 요소를 포함하는 변형된 세포를 제공한다; 여기서 변형된 세포는 세포 또는 프로제니터 세포를 형질전환하고 하나 또는 그 이상의 바이러스 벡터로 바이러스 변환함으로써 제조되는데 적어도 하나의 반응 요소를 포함하고 반응 요소는 ILRE를 포함한다.In a preferred aspect the present invention provides a modified cell comprising a response element active in that cell; Wherein the modified cell is prepared by transforming a cell or progenitor cell and virally transforming into one or more viral vectors comprising at least one response element and the response element comprising ILRE.

바람직한 면에서 본 발명은 그 세포에서 활성인 반응 요소를 포함하는 변형된 세포를 제공한다; 여기서 변형된 세포는 세포 또는 프로제니터 세포를 형질전환하고 하나 또는 그 이상의 바이러스 벡터로 바이러스 변환함으로써 제조되는데 적어도 하나의 반응 요소를 포함하고 반응 요소는 HRE를 포함한다.In a preferred aspect the present invention provides a modified cell comprising a response element active in that cell; Wherein the modified cell is prepared by transforming a cell or progenitor cell and virally transforming into one or more viral vectors comprising at least one response element and the response element comprising HRE.

더욱 바람직한 면에서 본 발명은 적어도 하나의 발현될 수 있는 특정 뉴클레오타이드 서열(NOI)을 포함하는 변형된 헤마토포이에틱 스템 세포(MHSC)를 제공하는데, 각각의 특정 뉴클레오타이드 서열(NOI)은 허혈 유사 반응 요소(ischaemia like response element:ILRE)를 포함하는 하나 또는 그 이상의 반응 요소에 실시가능하게 관련되어 있다.In a more preferred aspect the present invention provides a modified hematopoietic stem cell (MHSC) comprising at least one specific nucleotide sequence (NOI) that can be expressed, wherein each particular nucleotide sequence (NOI) is ischemic. It is practically related to one or more response elements, including an ischaemia like response element (ILRE).

실시예에 기술된 벡터들, 구조체들, 조절 요소들과 프로모터들은 각각 신규하며 또한 본 발명에 포함된다.The vectors, structures, regulatory elements and promoters described in the examples are each novel and also included in the present invention.

본 명세서에서 언급한 모든 공개들은 참고자료로 여기에 통합되었다. 다양한 변형과 본 발명에 기술된 방법과 시스템의 변이는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고 명백할 것이다. 본 발명이 특히 바람직한 실시태양과 관련되어 기술되었으나, 청구되어진 발명은 그러한 특별한 실시태양에 한정되지 않도록 이해되어져야 한다. 따라서, 분자 생물학 또는 관련 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 본 발명을 수행하기 위해 기술된 모드의 다양한 변형은 다음 청구항의 범위내에서 의도된 것이다.All publications mentioned herein are incorporated herein by reference. Various modifications and variations of the methods and systems described herein will be apparent to those of ordinary skill in the art without departing from the scope and spirit of the invention. While the present invention has been described in connection with particularly preferred embodiments, it is to be understood that the claimed invention is not limited to such particular embodiments. Accordingly, various modifications of the modes described for carrying out the invention which are apparent to those skilled in molecular biology or related fields are intended within the scope of the following claims.

Claims (20)

각각의 특정 뉴클레오타이드 서열(NOI)은 하나 또는 그 이상의 허혈 유사 반응 요소(ischaemia like response element:ILRE)에 실시가능하게 관련되어 있는 것으로, 적어도 하나의 발현될수 있는 특정 뉴클레오타이드 서열(NOI)을 포함함을 특징으로 하는 변형된 헤마토포이에틱 스템 세포(MHSC)Each particular nucleotide sequence (NOI) is operatively related to one or more ischaemia like response elements (ILREs) and includes at least one specific nucleotide sequence (NOI) that can be expressed. Characterized Modified Hematopoietic Stem Cells (MHSC) 제1항에 있어서, MHSC 분화화할 수 있는 하나 또는 그 이상의 에이전트(agent)와 결합되어짐을 특징으로 하는 변형된 헤마토포이에틱 스템 세포(MHSC)The modified hematopoietic stem cell (MHSC) of claim 1, wherein the modified hematopoietic stem cell (MHSC) is associated with one or more agents capable of differentiating MHSC. 제1항 또는 제2항에 있어서, 약제학적으로 희석제, 부형제 또는 담체와 함께 선택적으로 혼합되어지는 MHSC을 포함함을 특징으로 하는 약제학적 조성물A pharmaceutical composition according to claim 1 or 2, comprising MHSC, which is optionally mixed with a diluent, excipient or carrier. 제1항 또는 제2항에 있어서, 약물로 사용되어짐을 특징으로 하는 MHSCThe MHSC according to claim 1 or 2, which is used as a drug. 제1항 또는 제2항에 있어서, 허혈 환경에서 하나 또는 그 이상의 MHSC의 NOIs의 발현을 포함함을 특징으로 하는 허혈 환경에서 하나 또는 그 이상의 NOIs 발현 방법A method according to claim 1 or 2, comprising expression of one or more NOIs of MHSC in an ischemic environment. 제1항 또는 제2항에 있어서, 허혈에 의하여 야기되는 또는 허혈과 연관되어진 조건을 치료하기 위한 의약품 제조 공정에서의 MHSC의 용도Use of MHSC in a pharmaceutical manufacturing process for treating a condition caused by or associated with ischemia, according to claim 1 or 2 제1항 또는 제2항에 있어서, MHSC를 투여함을 동일하게 포함함을 필요로 하는 개체에서의 치료 과정 또는 제3항에 있어서, 하나 또는 그 이상의 NOIs에 대한 하나 또는 그 이상을 발현을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 약제학적 조성물A process of treatment in an individual as claimed in claim 1 or claim 2 in need of equal administration of MHSC or according to claim 3, capable of expressing one or more of one or more NOIs. Pharmaceutical composition characterized in that pE1splA, pCⅠ-Neo, pE1RevE, pE1HORSE3.1, pE1PEGASUS4, pCⅠ-Rab, pE1Rab 로 존재하는 하나 또는 그 이상의 집합으로부터 얻어지거나 기초로한 벡터 또는 플라스미드vector or plasmid obtained from or based on one or more sets of pE1splA, pCI-Neo, pE1RevE, pE1HORSE3.1, pE1PEGASUS4, pCI-Rab, pE1Rab 대식세포에서 실시가능한 반응 요소를 포함함음을 특징으로 하는 변형된 HSC(MHSC)Modified HSCs (MHSCs) characterized by including response elements feasible in macrophages 세포에서 활성인 반응 요소를 포함하는 변형 세포 및 NOI, 즉 NOI 및/또는 반응 요소를 적어도 하나를 포함하는 하나 또는 그 이상의 바이러스 벡터에 의한 바이러스 형질 도입에 의해 세포를 형질전환함으로서 제조되어진 변형 세포Modified cells comprising a reactive cell active in the cell and a modified cell prepared by transforming the cell by NOI, ie viral transduction by one or more viral vectors comprising at least one of the NOI and / or response element. 2차 바이러스 벡터를 암호화하는 하나 또는 그 이상의 1차 바이러스 벡터, 2차 바이러스 벡터의 발현과 1차 표적 세포에 감염을 할 수 있게 하는 1차 바이러스 벡터 또는 벡터, 2차 벡터는 2차 표적 세포로 형질 도입할 수 있는 것으로, 본 발명의 ILRE를 포함하고 있는 1차 바이러스 벡터 및/또는 2차 바이러스 벡터를 포함하고 있는 시스템으로, 생체내(in vivo)에서 유전자 전달을 위한 혼성 바이러스 벡터 시스템One or more primary viral vectors encoding secondary viral vectors, primary viral vectors or vectors that allow expression of secondary viral vectors and infection of primary target cells, and secondary vectors are secondary target cells. A system comprising a primary viral vector and / or a secondary viral vector comprising the ILRE of the present invention, which can be transduced, is a hybrid viral vector system for gene delivery in vivo 제11항에 있어서, 아데노바이러스 벡터를 기초로 하거나 그것으로부터 얻어진 1차 벡터, 및/또는 레트로바이러스 벡터 더욱 바람직하게는 렌티바이러스 벡터 에 기초하거나 그것으로부터 얻어진 2차 바이러스 벡터임을 특징으로 하는 혼성 바이러스 벡터 시스템12. The hybrid viral vector according to claim 11, characterized in that it is a primary vector based on or obtained from an adenovirus vector, and / or a retroviral vector more preferably a secondary viral vector based on or obtained from a lentiviral vector. system 어떤 질병에 대해 사용되어지기 위한 어떤 세포 타입에서의 조절된 유전자 ILRE를 전달하기 위한 아데노바이러스 벡터의 용도Use of adenovirus vectors to deliver regulated gene ILRE in certain cell types to be used for certain diseases 어떤 질병에 대해 사용되어지기 위한 어떤 세포 타입에서의 조절된 유전자 ILRE를 전달하기 위한 레트로바이러스 벡터의 용도Use of retroviral vectors to deliver regulated gene ILRE in certain cell types to be used for certain diseases 어떤 질병에 대해 사용되어지기 위한 어떤 세포 타입에서의 조절된 유전자 ILRE를 전달하기 위한 아데노바이러스와 레트로바이러스 벡터의 결합에 대한 용도Use for combining adenovirus and retroviral vectors to deliver regulated gene ILRE in certain cell types to be used for certain diseases 하나 또는 각각의 NOI는 분화된 세포에서 활성인 하나 또는 그 이상의 반응 요소(들)과 실시가능하게 관련되어 있는, 적어도 하나의 발현할 수 있는 특정(NOI) 뉴클레오타이드 서열을 포함함을 특징으로 하는 변형되고 분화된 세포(바람직하게는 말단에 분화된 세포)One or each NOI is characterized in that it comprises at least one expressible specific (NOI) nucleotide sequence that is operatively associated with one or more response element (s) active in the differentiated cell And differentiated cells (preferably terminally differentiated) 정상 조직에서 낮은 기본 수위 활성도를 보이지만 허혈 조건하에서 강하게 유도되어지는 하나 또는 그 이상의 아데노바이러스 벡터 구조체One or more adenovirus vector constructs that exhibit low basal level activity in normal tissues but are strongly induced under ischemic conditions 정상 조직에서 낮은 기본 수위 활성도를 보이지만 허혈 조건하에서 강하게 유도되어지는 하나 또는 그 이상의 렌티바이러스 벡터 구조체One or more lentiviral vector constructs that exhibit low basal level activity in normal tissues but are strongly induced under ischemic conditions 정상 조직에서 낮은 기본 수위 활성도를 보이지만 허혈 조건하에서 강하게 유도되어지는 하나 또는 그 이상의 아데노바이러스와 렌티바이러스 구조체의 결합Combination of one or more adenovirus and lentiviral constructs with low basal level activity in normal tissues but strongly induced under ischemic conditions 하나 또는 그 이상의 신규한 벡터들 또는 구조체들 또는 프로모터들 또는 여기에 설명되어진 조절 요소들One or more new vectors or structures or promoters or regulatory elements described herein
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