KR20010052525A - Method for Triggering Apoptosis in Cells - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아폽토시스를 유발하는 방법에 관한 것으로, C1D 유전자는 세포내, 특히 종양 세포에서 과도발현된다. 이것은 예를 들어 세포에서 대응하는 발현 구조체를 도입함으로써, 또는 세포 자신의 C1D 유전자의 발현의 외생적 자극에 의해 발생한다.The present invention relates to a method of inducing apoptosis, wherein the C1D gene is overexpressed intracellularly, particularly in tumor cells. This occurs, for example, by introducing corresponding expression constructs in the cell or by exogenous stimulation of the expression of the C1D gene of the cell itself.
Description
아폽토시스는 프로그램화된 세포 사멸이다. 정밀한 조절을 필요로 하며, 아폽토시스를 유발하거나 억제하는 것은 가능하다.Apoptosis is programmed cell death. It requires precise control and it is possible to induce or inhibit apoptosis.
알려진 바와 같이, 아폽토시스는 다수의 소위 수용체, 즉 CD95, TNF-RI, DR3, DR4 또는 DR5와 같은 사멸 도메인(DD)을 포함하는 수용체로 유도될 수 있으며, 결합 후에 이들 리간드는 아폽토시스 신호 경로를 유도한다. 예를 들어 CD95 수용체는 CD95 리간드의 결합 후에 어댑터 단백질 FADD/MORT1과 상호작용한 결과, DISC "death inducing signalling complex"에서 프로테아제 FLICE/Caspase-8의 점증(recruitment) 및 활성화가 유도된다. FADD 및 FLICE는 각각 사멸 이펙터 도메인(DED)을 포함한다. 이들 아폽토시스 신호 경로를 통한 아폽토시스의 유도는 예를 들어 사이토톡신(세포장해 물질)의 투여, 방사선 조사, 바이러스, 성장 인자의 제거, 또는 기계적 세포 상해에 의해 외부로부터 유발될 수 있다. 그러나 아폽토시스 유도에 대한 이와 같은 가능성은 특정 문제점을 수반한다. 예를 들어, 정세포인자(cytostatic agent)와 같은 사이토톡신의 투여 또는 종양 세포의 경우의 방사선 조사는 내성의 증가 및 아폽토시스가 실제로 유도되어서는 안되는 정상 세포의 피해도 일으킨다.As is known, apoptosis can be induced into a number of so-called receptors, namely receptors comprising a death domain (DD) such as CD95, TNF-RI, DR3, DR4 or DR5, and after binding these ligands induce apoptosis signaling pathways. do. For example, the CD95 receptor interacts with the adapter protein FADD / MORT1 after binding of the CD95 ligand, leading to the recruitment and activation of the protease FLICE / Caspase-8 in the DISC "death inducing signaling complex". FADD and FLICE each contain a death effector domain (DED). Induction of apoptosis through these apoptotic signaling pathways can be induced from the outside, for example, by administration of cytotoxin (cytotoxic agents), irradiation, removal of viruses, growth factors, or mechanical cellular injury. However, this possibility for inducing apoptosis involves certain problems. For example, the administration of cytotoxins, such as cytostatic agents, or irradiation in the case of tumor cells, also results in increased resistance and damage to normal cells in which apoptosis should not actually be induced.
따라서 본 발명의 목적은 아폽토시스를 유발하기 위한 방법을 제공하기 위한 것으로, 예를 들어 악성 성장과 싸우고, 동시에 상기 기재된 부작용을 감소시키는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a method for inducing apoptosis, for example to combat malignant growth and at the same time reduce the side effects described above.
본 발명에 따라서, 이것은 청구범위에 정의된 내용에 의해 달성된다.According to the invention, this is achieved by the content defined in the claims.
본 발명은 세포, 특히 종양 세포 내에서 아폽토시스를 유발하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of inducing apoptosis in cells, in particular tumor cells.
도 1은 인간의 C1D의 DNA 및 아미노산 시퀀스를 나타낸다.1 shows the DNA and amino acid sequences of human C1D.
도 2는 마우스의 C1D의 DNA 및 아미노산 시퀀스를 나타낸다.2 shows the DNA and amino acid sequences of C1D in mice.
도 3은 에를리히 복수종양의 세포내에서 C1D의 과도발현에 의해 유발되는 아폽토시스 과정의 일시적 경과를 나타낸다(형광 현미경; 여기: 480nm; 방출: 520nm).Figure 3 shows the transient course of the apoptosis process caused by overexpression of C1D in Erlich multi-tumor cells (fluorescence microscope; excitation: 480 nm; emission: 520 nm).
도 4는 에를리히 복수종양의 세포내에서 C1D의 과도발현에 의해 유발되는 아폽토시스 과정 중에 발생하는 형태학적 특징의 예를 나타낸다.4 shows examples of morphological features that occur during the apoptosis process caused by the overexpression of C1D in cells of Erlich plural tumors.
본 발명은 동물, 바람직하게는 포유류, 더욱 바람직하게는 인간에게 있어서, 아폽토시스를 유발하기에 적절한 단백질이 있다는 발명자의 판단에 근거를 두고 있다. 이와 같은 단백질은 약 16kD의 크기를 가지며, 지금까지는 DNA-결합 단백질로서 특징지워져 왔다(Nehls et al., Nucleic Acids Research, 26, pages 1160-1166 (1998)).The present invention is based on the inventor's judgment that in animals, preferably mammals, more preferably humans, there is a protein suitable for inducing apoptosis. Such proteins have a size of about 16 kD and have so far been characterized as DNA-binding proteins (Nehls et al., Nucleic Acids Research, 26, pages 1160-1166 (1998)).
발명자들은 아폽토시스를 유도하기에 적합한 단백질(이하 C1D로 칭함)은 모든 세포, 종양 세포에도 존재하며, 예정된 양으로 유기체에 의해 발현된다. C1D 유전자 생성물이 과도발현될 때마다, 아폽토시스는 과도발현 세포에서 유도된다. 그러나 특히 종양 세포에서는 과도발현에 의해 얻어진 아폽토시스가 요구된다. 본질적으로 이러한 과도발현은 종양 세포를 죽일 수 있다. 더욱이 화학요법 또는 방사선 조사와 같은 통상의 종양 치료법에 의해 영향을 받는 아폽토시스를 촉진시킬 수 있다. 더욱이 통상의 치료방법으로 이미 내성이 증가된 종양 세포에서 아폽토시스는 영향을 받을 수 있다. 발명자들은 아폽토시스가 C1D 유전자를 과도발현시키는 것, 즉 세포간 C1D 유전자 생성물의 농도를 증가시킴으로써 유도될 수 있다는 것을 발견하였다. 이것은 예를 들어 C1D 유전자를 발현하는 발현 구조체로 세포를 형질감염시키거나, 내생적 C1D 유전자의 과도발현을 자극함으로써 행해질 수 있다.The inventors found that proteins suitable for inducing apoptosis (hereinafter referred to as C1D) are also present in all cells, tumor cells, and are expressed by the organism in predetermined amounts. Each time the C1D gene product is overexpressed, apoptosis is induced in overexpressing cells. However, particularly in tumor cells, apoptosis obtained by overexpression is required. In essence, such overexpression can kill tumor cells. Moreover, it can promote apoptosis affected by conventional tumor therapies such as chemotherapy or irradiation. Moreover, apoptosis may be affected in tumor cells that have already increased resistance with conventional treatments. The inventors have discovered that apoptosis can be induced by overexpressing the C1D gene, ie by increasing the concentration of intracellular C1D gene product. This can be done, for example, by transfecting cells with expression constructs expressing the C1D gene or by stimulating overexpression of the endogenous C1D gene.
C1D 유전자 생성물은 도 1 또는 2의 시퀀스, 또는 하나 또는 수개의 아미노산이 이것과 다른 아미노산 시퀀스를 포함한다. "하나 또는 수개의 아미노산이 이것과 다른 아미노산"이라는 표현은 C1D (관련) 단백질에 대해 코드하는 임의의 아미노산 시퀀스를 포함하며, 이 DNA 시퀀스는 도 1 또는 도 2의 DNA와 혼성한다. "혼성한다"는 표현에 대해서는 하기 설명을 참고로 한다.The C1D gene product comprises the sequence of FIG. 1 or 2, or an amino acid sequence in which one or several amino acids are different from this. The expression “one or several amino acids are different from this” includes any amino acid sequence encoding for a C1D (related) protein, which DNA sequence hybridizes with the DNA of FIG. 1 or 2. Reference is made to the following description for the expression "hybrid".
DNA, 특히 cDNA 형태에서 C1D에 대해 코드하는 핵산은 본 발명에 따르는 방법을 수행하기에 특히 적합하다. DNA는 하기를 포함하는 것이 바람직하다:Nucleic acids encoding for C1D in DNA, especially cDNA form, are particularly suitable for carrying out the method according to the invention. DNA preferably comprises:
(a) 도 1 또는 2의 DNA, 또는 하나 또는 수개의 염기쌍이 이와 다른 DNA, 후자인 DNA는 도 1 또는 2의 DNA와 혼성하거나(a) the DNA of FIG. 1 or 2, or the DNA of which one or several base pairs are different, the latter of which is hybridized with the DNA of FIG.
(b) 축퇴된 유전자 코드를 통해 (a)의 DNA와 관련된 DNA.(b) DNA associated with the DNA of (a) via the degenerate genetic code.
도 1 및 2에 따르는 C1D cDNA의 시퀀스 데이타는 하기 등록 번호하에 유전자 라이브러리에서 입수 가능하다:Sequence data of the C1D cDNA according to FIGS. 1 and 2 are available in the genetic library under the following registration number:
마우스 cDNA: X95591;Mouse cDNA: X95591;
인간 cDNA: X95592.Human cDNA: X95592.
"하나 또는 수개의 염기쌍이 다른 DNA" 표현은 C1D (관련) 단백질을 코드하는 임의의 DNA 시퀀스를 포함하며, 이것은 도 1 또는 2의 DNA와 혼성한다. 이 DNA는 염기쌍의 첨가, 삭제, 치환 및/또는 역위, 또는 예를 들어 올터너티브 스플라이싱과 같은 종래 기술에 알려진 다른 변형을 통해 도 1 또는 2의 DNA와 달라질 수 있다. 본 발명에 따르면, "DNA"라는 표현은 또한 이와 같은 DNA 단편을 포함한다. "단편"이라는 표현은 최초의 핵산 분자의 절편을 포함하며, 이 단편에 의해 코드화된 단백질은 C1D의 아폽토시스-유도 성질을 여전히 포함한다. 이것은 또한 대립유전자 변이체를 포함한다. 당업자에게는 상기 핵산 시퀀스를 제조하는 방법이 익숙하며 이와 같은 방법은 분자 생물학의 표준 작업, 예를 들어 삼브룩 등(Sambrook et al.), Molecular Cloning: laboratory manual, 2ndED, Cold spring harbor laboratory press, Cold spring harbor NY(1989)에 기재되어 있다.The expression “DNA of one or several base pairs” includes any DNA sequence encoding a C1D (related) protein, which hybridizes with the DNA of FIG. 1 or 2. This DNA can be different from the DNA of FIG. 1 or 2 through addition, deletion, substitution and / or inversion of base pairs, or other modifications known in the art such as, for example, alternative splicing. According to the invention, the expression "DNA" also includes such DNA fragments. The expression "fragment" includes the fragment of the original nucleic acid molecule, and the protein encoded by this fragment still contains the apoptosis-inducing properties of C1D. It also includes allelic variants. Those skilled in the art are familiar with methods of making such nucleic acid sequences, and such methods are standard work in molecular biology, such as Sambrook et al., Molecular Cloning: laboratory manual, 2 nd ED, Cold spring harbor laboratory press , Cold spring harbor NY (1989).
당업자는 또한, 이와 같은 방법이 변형된 핵산 시퀀스에 의해 코드화된 단백질이 아폽토시스를 유도하는 생물학적 활성을 갖는가에 대하여, 예를 들어 형태학, 다중중심 염색질 축합(multicentric chromatain condensation), 통상의 멤브레인 변화 및 내생적 DNA 분해에 의해 특징지워지는 아폽토시스-일반 세포 사멸을 검출하여 결정할 수 있다.Those skilled in the art will also appreciate whether such methods have a biological activity that induces apoptosis by a protein encoded by a modified nucleic acid sequence, for example morphology, multicentric chromatain condensation, conventional membrane changes, and endogenous. It can be determined by detecting apoptosis-normal cell death characterized by antagonistic DNA degradation.
"...와 혼성된 DNA"라는 표현은 통상의 조건, 특히 DNA의 녹는점 이하 20℃에서, 도 1 또는 2의 DNA와 혼성하는 DNA를 지칭한다. 이와 관련하여, "혼성한다"라는 표현은 통상적인 혼성 조건을 지칭하며, 5xSSPE, 1% SDS, 1x 덴하아트 용액을 용액으로 사용하고 35℃ 내지 70℃, 바람직하게는 65℃의 혼성 온도가 사용되는 조건하에 혼성하는 것이 바람직하다. 혼성 이후의 세척은 우선 2xSSC, 1% SDS로 행한 후, 35℃ 및 70℃ 사이, 바람직하게는 65℃의 온도에서 0.2xSSC로 행한다(SSPE, SSC 및 덴하아트용액의 정의에 대해서는 삼브룩 등의 전술 문헌 참조). 예를 들어 삼브룩 등의 전술 문헌에 기재되어 있는 바와 같은 엄격한 혼성 조건이 특히 바람직하다.The expression “hybridized DNA with” refers to DNA hybridized with the DNA of FIG. 1 or 2 under normal conditions, especially at 20 ° C. below the melting point of the DNA. In this regard, the expression “hybridize” refers to conventional hybridization conditions, using 5 × SSPE, 1% SDS, 1 × Denhaart solution as a solution and a hybrid temperature of 35 ° C. to 70 ° C., preferably 65 ° C. It is preferable to hybridize under the conditions described above. Washing after hybridization is first performed at 2 × SSC, 1% SDS, and then at 0.2 × SSC at a temperature between 35 ° C. and 70 ° C., preferably at 65 ° C. (For definitions of SSPE, SSC and Denha Art solutions, see Sambrook et al. See above. Particular preference is given to stringent hybrid conditions as described, for example, in the aforementioned literature by Sambrook et al.
본 발명에 따르는 방법을 수행하기에 적합한 C1D 유전자 생성물을 제조하기 위하여, C1D를 코드하는 DNA, 예를 들어 pBlueScript, pQE8, pUC 또는 pBr322 유도체의 벡터 또는 발현벡터에 삽입한다. 바람직한 구현예에서, 본 발명에 따르는 핵산 분자는 진핵 숙주세포에서 그 발현을 가능하게 하는 조절효소를 사용하여 벡터내에 기능적으로 결합된다. 이러한 벡터는 조절 효소, 예를 들어 프로모터 외에도, 형질전환된 숙주 세포의 표현형 선택을 가능하게 하는 복제 개시점 및 특정 유전자를 포함한다. 진핵생물에서 발현을 위한 조절 인자는 CMV, SV40, RVS40 프로모터, 및 CMV 또는 SV40 인핸서를 포함한다. 적절한 프로모터에 대한 다른 예로서는 메탈로티오네인 I 및 폴리헤드린 프로모터가 있다.To prepare a C1D gene product suitable for carrying out the method according to the invention, it is inserted into a vector or expression vector of a DNA encoding C1D, for example pBlueScript, pQE8, pUC or pBr322 derivatives. In a preferred embodiment, the nucleic acid molecule according to the invention is functionally bound in a vector using a regulator which allows its expression in eukaryotic host cells. Such vectors include, in addition to regulatory enzymes, for example, promoters, specific genes and origins of replication that allow for phenotypic selection of transformed host cells. Regulatory factors for expression in eukaryotes include the CMV, SV40, RVS40 promoter, and CMV or SV40 enhancer. Other examples of suitable promoters are metallothionein I and polyhedrin promoters.
유전자-치료 목적에 대한 바람직한 구현예에서, C1D DNA를 포함하는 벡터는, 바이러스, 예를 들어 아데노바이러스, 백시니아 바이러스 또는 아데노-의존 파르보바이러스(AAV)가 있다. 적절한 레트로바이러스의 예로서는 MoMuLV, HaMuSV, MuMTV, RSV 또는 GaLV가 있다. 유전자 치료의 목적에 대해, 본 발명에 따르는 핵산 분자는 또한 콜로이드 분산액의 형태로 목적 세포에 수송될 수 있다. 이들은 예를 들어 리포솜 또는 리포플렉스 (Mannino et al., Biotechniques 6 (1998), 682)를 포함한다.In a preferred embodiment for gene-therapeutic purposes, the vector comprising C1D DNA is a virus such as adenovirus, vaccinia virus or adeno-dependent parvovirus (AAV). Examples of suitable retroviruses are MoMuLV, HaMuSV, MuMTV, RSV or GaLV. For the purpose of gene therapy, the nucleic acid molecules according to the invention can also be transported to the cells of interest in the form of colloidal dispersions. These include, for example, liposomes or lipoplexes (Mannino et al., Biotechniques 6 (1998), 682).
종래기술에 알려진 일반적인 방법은 발현 벡터, 특히 치료 벡터의 구축을 위해 사용될 수 있으며, 이들은 상기 언급한 핵산 분자 및 적절한 조절 시퀀스를 포함한다. 이와 같은 방법들은 예를 들어 삼브룩 등에 기재된 바와 같은 시험관내(in vitro) 재조합 기술, 합성법 및 생체 내(in vivo) 재조합 방법을 포함한다. 따라서 당업자는 발현 벡터에 본 발명에 따르는 DNA를 삽입하는 방법을 알고 있다. 당업자는 또한 이와 같은 DNA가 다른 단백질 또는 펩티드를 코드하는 DNA와 조합하여 삽입될 수 있고, 그 결과 본 발명에 따르는 DNA는 융합 단백질, 예를 들어 다른 부분이 GFP(the green fluorescent protein of Aequorea Victoria)인 융합 단백질 형태로 발현될 수 있다는 사실에 익숙하다.General methods known in the art can be used for the construction of expression vectors, in particular therapeutic vectors, which comprise the aforementioned nucleic acid molecules and appropriate regulatory sequences. Such methods include, for example, in vitro recombination techniques, synthesis methods and in vivo recombination methods as described in Sambrook et al. Thus, those skilled in the art know how to insert the DNA according to the invention into an expression vector. One skilled in the art can also insert such DNAs in combination with DNAs encoding other proteins or peptides, so that the DNA according to the invention is a fusion protein, for example, the other portion of the green fluorescent protein of Aequorea Victoria (GFP). It is familiar with the fact that it can be expressed in the form of phosphorus fusion proteins.
C1D 유전자의 발현에 대해, 상기 언급된 발현 벡터는 숙주 세포로 도입된다. 숙주세포는 동물세포, 바람직하게는 포유 동물 세포를 포함하며, 두가지 모두 배양 및 살아 있는 유기체를 포함한다. 동물세포 L, 3T3, FM3A, CHO, COS, Vero 및 HeLa가 바람직하다. 이들 숙주세포를 형질전환하는 방법, 발생한 형질전환을 검출하는 방법, 및 상기 기술된 벡터를 사용하여 본 발명에 따르는 핵산 분자를 발현하는 방법은 종래기술에 알려져 있다.For expression of the C1D gene, the expression vectors mentioned above are introduced into the host cell. Host cells include animal cells, preferably mammalian cells, both of which include cultured and living organisms. Animal cells L, 3T3, FM3A, CHO, COS, Vero and HeLa are preferred. Methods of transforming these host cells, methods of detecting the resulting transformation, and methods of expressing nucleic acid molecules according to the invention using the vectors described above are known in the art.
또한, 당업자는 형질전환되고 형질감염된 세포가 배양될 수 있는 조건을 알고 있다. 당업자는 또한 본 발명에 따르는 DNA에 의해 발현되는 단백질 또는 융합단백질을 분리, 정제하는 방법에 익숙하다.In addition, those skilled in the art know the conditions under which transformed and transfected cells can be cultured. Those skilled in the art are also familiar with the methods for isolating and purifying proteins or fusion proteins expressed by the DNA according to the invention.
본 발명에 따르는 방법을 실시하기 위하여, C1D DNA는 발현벡터, 특히 유전자 치료 벡터 및 세포, 바람직하게는 종양 세포에 바람직한 형태로 도입된다. 이것은 C1D 단백질의 발현이 일어나는 장소이며, 세포-고유의 단백질 외에 아폽토시스를 유도한다. 벡터는 당업자에게 익숙한 조건하에 세포에 도입된다. 생체내 유전자 치료에 대해서는 특히 "K.W. Culver, Gene Therapy, A Handbook for Physicians, Mary Ann Libert, Inc., New York, 10994" 및 "P.L.Chang, Sonatic Gene Therapy, CRC Press, London, 1995"를 참고한다.In order to carry out the method according to the invention, C1D DNA is introduced in a preferred form into expression vectors, in particular gene therapy vectors and cells, preferably tumor cells. This is where expression of C1D protein occurs and induces apoptosis in addition to cell-specific proteins. The vector is introduced into the cell under conditions familiar to those skilled in the art. For in vivo gene therapy see, in particular, "KW Culver, Gene Therapy, A Handbook for Physicians, Mary Ann Libert, Inc., New York, 10994" and "PLChang, Sonatic Gene Therapy, CRC Press, London, 1995". .
다른 바람직한 구현예에서, 세포-고유의 C1D 유전자는 자극을 받아, 예를 들어 내생적 C1D 프로모터의 외생적 자극에 의해 증가된 발현을 나타낸다. 유전자의 5'-인접 시퀀스는 프로모터로서 지칭되며, 전사 인자와 협력하여 유전자의 발현에 영향을 미치는 RNA 폴리머라제 II의 개시점으로 작용한다. 많은 유전자 및 C1D에 있어서, 이 과정은 외생적 인자에 의해 유도 또는 자극을 받을 수 있다. 유전자의 특정 발현에 영향을 미치는 인자는 매우 많으며, 저분자량 무기 물질(염, 금속 이온 등) 및 저분자량 유기 물질(펩티드, 핵산 형성 블럭, 생물 아민, 스테로이드)을 통한 물리적 인자(빛, 열, 냉기 등)에서 고분자량 물질(혈청, 성장 인자, 면역 자극 인자)까지의 범위에 존재한다. C1D 유전자에 특이적인 유전자는 예를 들어 CAT 또는 EGFP와 같은 리포터 유전자로 예를 들어 BAC(bacterial artificial chromosome)클론 상에 존재하는 5'-인접 시퀀스를 조합하고, 외생적 인자, 선택적으로 대량 처리 방법으로 리포터 유전자 발현 및/또는 그의 자극에 대해 이들을 시험함으로써 인식된다.In another preferred embodiment, the cell-specific C1D gene is stimulated to exhibit increased expression, for example by exogenous stimulation of the endogenous C1D promoter. The 5'-adjacent sequence of a gene is referred to as a promoter and acts as a starting point for RNA polymerase II, which, in cooperation with transcription factors, affects expression of the gene. For many genes and C1Ds, this process can be induced or stimulated by exogenous factors. There are many factors that influence the specific expression of genes, and physical factors (light, heat, low molecular weight inorganic substances (salts, metal ions, etc.) and low molecular weight organic substances (peptides, nucleic acid forming blocks, bio amines, steroids) Cold air, etc.) to high molecular weight substances (serum, growth factor, immune stimulating factor). Genes specific to the C1D gene are reporter genes such as CAT or EGFP, for example, combining 5′-adjacent sequences present on bacterial artificial chromosome (BAC) clones, exogenous factors, and optionally mass processing methods. By testing them for reporter gene expression and / or stimulation thereof.
따라서, 본 발명은 우선 통상의 신호 경로를 통해서가 아니라 특정 유전자의 과도발현을 통해서 아폽토시스를 유발할 가능성을 제공한다. 이것은 많은 질환, 특히 종양 질환에 대해 특별히 중요할 수 있다. C1D의 과도발현에 대해 정상 세포보다 종양세포가 훨씬 더 민감하게 반응한다는 사실은 특별히 유용한 것으로 입증되었다. 그러므로 정상 세포에 대해서는 부작용이 존재하지 않으며, 그 반면에 종양세포는 안전한 세포 사멸을 겪게 된다.Thus, the present invention first offers the possibility of inducing apoptosis through overexpression of certain genes rather than through conventional signaling pathways. This may be particularly important for many diseases, especially tumor diseases. The fact that tumor cells respond much more sensitively than normal cells to overexpression of C1D has proved particularly useful. Therefore, no adverse effects exist for normal cells, whereas tumor cells undergo safe cell death.
본 발명을 하기 실시예를 들어 설명한다.The present invention will be described with reference to the following examples.
실시예 1: C1D 유전자의 발현에 의한 아폽토시스의 유도Example 1: Induction of Apoptosis by Expression of C1D Gene
- pcDNA 3 - C1D 발현 구조체pcDNA 3-C1D expression construct
블루스크립트(Bluescript) 벡터(KS+, 스트라타진(Stratagene) 주식회사)에서 클론되고, 인간 또는 마우스에 대해 코드된 cDNA를 PCR로 증폭하였다. 이와 관련하여, 하기 프라이머를 사용하였다:CDNA cloned in Bluescript vector (KS +, Stratagene Inc.) and encoded for human or mouse was amplified by PCR. In this regard, the following primers were used:
인간 cDNA에 대해:For human cDNA:
순방향 프라이머:Forward primer:
5'-GGGGTACCATGGCAGGTGAAGAAATTAATGAAGACTAT5'-GGGGTACCATGGCAGGTGAAGAAATTAATGAAGACTAT
역방향 프라이머Reverse primer
5'-GGGTCGACTTAACTTTTACTTTTTCCTTTATTGGCAAC5'-GGGTCGACTTAACTTTTACTTTTTCCTTTATTGGCAAC
(도 1에 따르는 염기 118에서 염기 540까지의 뉴클레오티드 시퀀스의 증폭에 영향을 미친다)(Affects the amplification of the nucleotide sequence from base 118 to base 540 according to FIG. 1)
마우스 cDNA에 대해:For mouse cDNA:
순방향 프라이머:Forward primer:
5'-GGGGTACCATGGCAGGTGAAGAAATGAATGAAGATTAT5'-GGGGTACCATGGCAGGTGAAGAAATGAATGAAGATTAT
역방향 프라이머:Reverse primer:
5'-GGGTCGACGTGTTTGCTTTTCCCTTTATTAGCCACTTT5'-GGGTCGACGTGTTTGCTTTTCCCTTTATTAGCCACTTT
(도 2에 따르는 염기 78에서 염기 500까지의 뉴클레오티드 시퀀스의 증폭에 영향을 미친다)(Affects the amplification of the nucleotide sequence from base 78 to base 500 according to FIG. 2)
이들 프라이머에 의해, Kpn 제한 부위는 ATG 개시 코돈 앞에 도입되었고, Sa1 I 제한부위는 중지 코돈 앞에 도입되었다(그 결과 중지 코돈은 제거되었다). 50㎕ 양으로 킷트 부품을 사용하여 제조업자의 지시에 따라 클론테크주식회사제(K1906-1)의 PCR 킷트에 의해 PCR 반응을 실시하였다.By these primers, the Kpn restriction site was introduced before the ATG start codon, and the Sa1 I restriction site was introduced before the stop codon (as a result, the stop codon was removed). PCR reaction was carried out by using a kit component in an amount of 50 µl and using a PCR kit manufactured by Clone Tech Co., Ltd. (K1906-1) according to the manufacturer's instructions.
정제수 38.8㎕38.8 μl purified water
10x 버퍼 5㎕5 μl 10x buffer
Mg 아세테이트 2.2㎕2.2 μl Mg Acetate
순방향 프라이머 1㎕(1μM)1 μl forward primer (1 μM)
역방향 프라이머 1㎕(10μM)1 μl reverse primer (10 μM)
C1D 템플레이트 5㎕(500ng)5 μl (500 ng) C1D template
50x dNTP 1㎕1 μl 50x dNTP
킷트 폴리머라제 1㎕1 μl kit polymerase
시클러(cycler) 프로그램:Cycler program:
1) 초기 변성 94℃, 1분1) Initial denaturation 94 ℃, 1 minute
2) 변성 94℃, 30초2) denaturation 94 ℃, 30 seconds
3) 어닐링 연장 68℃, 3분3) Annealing extension 68 ℃, 3 minutes
4) 최종 연장 68℃, 3분4) Final extension 68 ° C., 3 minutes
5) 냉각 4℃5) cooling 4 ℃
2)/3) 단계는 35번 실시된다.Step 2) / 3) is carried out 35 times.
Kpn I/Sa1 I을 사용하는 증폭 배치의 제한 절단 이후에, 블루스크립트 벡터에서 단편을 초기에 재클론하였다(Kpn I/Sa1 I - 전처리됨). Kpn I/Not I를 사용하여 블루스크립트 벡터로부터 단편을 제거한 후, 시퀀스는 상응하게 전처리된 pcDNA 3 벡터(인비트로겐(InVitrogen) 주식회사)에 클론될 수 있었다.After restriction cleavage of the amplification batch using Kpn I / Sa1 I, the fragments were initially recloned in the BlueScript vector (Kpn I / Sa1 I—pretreated). After removing fragments from the BlueScript vector using Kpn I / Not I, the sequence could be cloned into the corresponding preprocessed pcDNA 3 vector (InVitrogen, Inc.).
- pcDNA 3-C1D-EGFP 발현 구조체pcDNA 3-C1D-EGFP expression construct
연속 판독 프레임으로 C1D 및 GFP(green fluorescent protein of Aequorea Victoria) 사이의 융합은 pBluescript 레벨에 영향을 받았다. 이러한 목적을 위해, 상기 기술된 pBluescript-(Kpn I)-C1D-(Sa1 I)-플라즈미드는 Sa1 I/Hind III으로 절단에 의해 개방되었다.In a continuous reading frame, the fusion between C1D and GFP (green fluorescent protein of Aequorea Victoria) was affected by pBluescript levels. For this purpose, the pBluescript- (Kpn I) -C1D- (Sa1 I) -plasmids described above were opened by cleavage with Sa1 I / Hind III.
EGFP(클론테크 주식회사; EGFP는 "enhanced green fluorescent protein"을 의미하며, 클론테크 주식회사에 의해 제조되는 돌연변이종이며, 여기/방출에 대하여 향상된 성질을 갖는다)에 대해 코드하는 시퀀스를 PCR로 증폭하였다. 이와 같은 PCR에서, 5-말단에서 Sa1 I 부위 및 3'-말단에서 Hind III 부위를 삽입하기 위하여 하기 프라이머를 사용하였다:Sequences encoding for EGFP (Clontech Co., Ltd .; EGFP stands for "enhanced green fluorescent protein", a mutant produced by Clontech Co., Ltd., having improved properties for excitation / emission) were amplified by PCR. In this PCR, the following primers were used to insert the Sa1 I site at the 5-terminal and the Hind III site at the 3'-end:
순방향 프라이머:Forward primer:
5'-GGGTCGACATGGTGAGCAAGGGCGAGGAGCTGTTC5'-GGGTCGACATGGTGAGCAAGGGCGAGGAGCTGTTC
역방향 프라이머:Reverse primer:
5'-CCAAGCTTTGGAATTCTAGAGTCGCGGCCGCTTTA5'-CCAAGCTTTGGAATTCTAGAGTCGCGGCCGCTTTA
PCR은 상기 기재된 바와 유사하게 실시하였다.PCR was performed similarly as described above.
Sa1 I 및 Hind III를 사용하는 PCR 증폭 생성물의 절단 후에, 준비된 Bluescript-(Kpn I)-C1D-(Sa1 I) ... (Hind III) 플라즈미드에 이들을 결합하였다. 그 후, 융합 카셋트 (Kpn I)-C1D-EGFP-(Not I)를 블루스크립트 벡터로부터 대응하는 제한효소로 절단하고, 상응하게 전처리된 pcDNA 3 벡터(Kpn I/Not I)로 재클론하였다.After cleavage of the PCR amplification products using Sa1 I and Hind III, they were bound to the prepared Bluescript- (Kpn I) -C1D- (Sa1 I) ... (Hind III) plasmids. The fusion cassette (Kpn I) -C1D-EGFP- (Not I) was then cleaved from the BlueScript vector with the corresponding restriction enzyme and recloned into the corresponding pretreated pcDNA 3 vector (Kpn I / Not I).
- 종양 세포에서 벡터의 형질감염Transfection of the vector in tumor cells
상기 얻어진 발현 벡터를 에를리히 복수 종양 세포에서 전기천공법 (electroporation)(Potter et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, pages 7161-7165 (1984)) 또는 리포펙션(lipofection)(SuperFect Transfection Reagent Handbook, Quiagen company, Hilden, 02/97, 1997)으로 서로에게서 분리하였다. 형질감염된 세포(생체 세포)를 현미경(형광 광학 시스템)으로 관찰하고 촬영하였다(도 3).The obtained expression vector was subjected to electroporation (Potter et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, pages 7161-7165 (1984)) or lipofection (SuperFect) in Erlich ascites tumor cells. Transfection Reagent Handbook, Quiagen company, Hilden, 02/97, 1997). Transfected cells (living cells) were observed and photographed under a microscope (fluorescence optical system) (FIG. 3).
형질감염 약 12시간 후, 20 내지 60%가 세포 핵에서 약한 녹색 형광을 나타낸다(도시 되지 않음). 이것은 융합 단백질의 초기 완화 발현을 지칭한다. 형태학적 관점에서는 어떤 특징도 볼 수 없다. 벡터 구조체의 형질감염에서 약 24시간 후 개별 세포에서 융합 단백질의 덩어리가 발생한다(도 3 왼쪽 부분). 이들 덩어리는 또한 위상차 사진(도 4)에서 관측될 수 있다. 다른 일시적 과정에서, 이들 덩어리는 더 강해지며(도 3, 왼쪽에서 오른쪽으로), 위상차 사진(도 4)은 아폽토시스가 발생한 세포의 일반적인 사진에 대응한다.After about 12 hours of transfection, 20-60% show weak green fluorescence in the cell nucleus (not shown). This refers to early palliative expression of the fusion protein. From a morphological point of view no features are seen. After about 24 hours in transfection of the vector constructs a lump of fusion protein develops in individual cells (left part of FIG. 3). These agglomerates can also be observed in the phase contrast picture (FIG. 4). In other transient processes, these masses become stronger (FIG. 3, left to right), and the phase contrast picture (FIG. 4) corresponds to the general picture of the cells in which apoptosis has occurred.
동시에 감염된 모든 세포가 사진의 융합단백질의 과도한 발현율을 동시에 나타내는 것은 아니다. 도 3의 좌측에 있는 것과 같은 세포는 또한 48 내지 72시간 후까지도 관찰될 수 있으며, 반면에 다른 세포는 이미 그들의 종말점에 도착하였다(도 3, 오른쪽). 이것은 "스태거드(staggered) 방법"으로 배양세포가 아폽토시스 과정으로 들어감을 나타낸다. 충분히 높은 형질감염률과 함께, 모든 배양세포, 즉 형질감염되지 않은 세포들도 최종 분석에서 사멸된다. 이러한 예는 초기 형질 감염률에 의존한다. 형질감염된 세포의 아폽토시스에 의해, 배양에서 비형질감염된 세포에 대해 해로운 인자가 방출되어 최종적으로는 이들 비형질감염된 세포의 사멸도 유발한다(소위 "방관자 효과(bystander effect)").Not all infected cells simultaneously show excessive expression of the fusion protein in the photograph. Cells such as the one on the left of FIG. 3 can also be observed up to 48-72 hours later, while other cells have already reached their endpoints (FIG. 3, right). This is a "staggered method" in which cultured cells enter the apoptosis process. With sufficiently high transfection rates, all cultured cells, ie untransfected cells, are also killed in the final assay. This example depends on the initial transfection rate. Apoptosis of the transfected cells releases detrimental factors to the nontransfected cells in the culture and ultimately leads to the death of these nontransfected cells (the so-called “bystander effect”).
GFP(green fluorescent protein of Aequorea Victoria)는 형질감염 및 비형질감염된 세포를 구별하기 위해서, 또는 과도발현을 가시화하기 위해서만 사용되었다는 것을 주목해야 한다. GFP 발현 자체는 세포 형태 또는 세포의 생존 능력에 아무런 영향도 미치지 못한다. GFP 융합 단백질은 기본적으로 기능성 유전자 생성물과 같은 기능적 성질(및 세포내 분포)을 갖는다. 그러므로 도면에 나타낸 아폽토틱 공정은 C1D 기능에 근거를 두고 있다. 도시된 형태(및 세포수의 손실)는 C1D 시퀀스만을 포함하는 구조체에 의해(예를 들어 상기 기재된 pcDNA 3-C1D 발현 구조체에 의해)서도 조절 시험에서 영향을 받는다.It should be noted that the green fluorescent protein of Aequorea Victoria (GFP) was used only to distinguish transfected and nontransfected cells or to visualize overexpression. GFP expression itself has no effect on cell morphology or cell viability. GFP fusion proteins basically have the same functional properties (and intracellular distribution) as functional gene products. Therefore, the apoptotic process shown in the figure is based on C1D function. The depicted form (and loss of cell number) is affected in a regulatory test also by constructs comprising only C1D sequences (eg by the pcDNA 3-C1D expression constructs described above).
<110> Deutsches Krebsforschungszentrum<110> Deutsches Krebsforschungszentrum
<120> Method for triggering apoptosis in cells<120> Method for triggering apoptosis in cells
<130> min<130> min
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atg gca ggt gaa gaa att aat gaa gac tat cca gta gaa att cac gag 165atg gca ggt gaa gaa att aat gaa gac tat cca gta gaa att cac gag 165
Met Ala Gly Glu Glu Ile Asn Glu Asp Tyr Pro Val Glu Ile His GluMet Ala Gly Glu Glu Ile Asn Glu Asp Tyr Pro Val Glu Ile His Glu
1 5 10 151 5 10 15
tat ttg tca gcg ttt gag aat tcc att ggt gct gtg gat gag atg ctg 213tat ttg tca gcg ttt gag aat tcc att ggt gct gtg gat gag atg ctg 213
Tyr Leu Ser Ala Phe Glu Asn Ser Ile Gly Ala Val Asp Glu Met LeuTyr Leu Ser Ala Phe Glu Asn Ser Ile Gly Ala Val Asp Glu Met Leu
20 25 3020 25 30
aag acc atg atg tct gtt tct aga aat gag ttg ttg cag aag ttg gat 261aag acc atg atg tct gtt tct aga aat gag ttg ttg cag aag ttg gat 261
Lys Thr Met Met Ser Val Ser Arg Asn Glu Leu Leu Gln Lys Leu AspLys Thr Met Met Ser Val Ser Arg Asn Glu Leu Leu Gln Lys Leu Asp
35 40 4535 40 45
cca ctt gaa caa gca aaa gtg gat ttg gtt tct gca tac aca tta aat 309cca ctt gaa caa gca aaa gtg gat ttg gtt tct gca tac aca tta aat 309
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50 55 6050 55 60
tca atg ttt tgg gtt tat ttg gca acc caa gga gtt aat cct aag gaa 357tca atg ttt tgg gtt tat ttg gca acc caa gga gtt aat cct aag gaa 357
Ser Met Phe Trp Val Tyr Leu Ala Thr Gln Gly Val Asn Pro Lys GluSer Met Phe Trp Val Tyr Leu Ala Thr Gln Gly Val Asn Pro Lys Glu
65 70 75 8065 70 75 80
cat cca gta aaa cag gaa ttg gaa aga atc aga gta tat atg aac aga 405cat cca gta aaa cag gaa ttg gaa aga atc aga gta tat atg aac aga 405
His Pro Val Lys Gln Glu Leu Glu Arg Ile Arg Val Tyr Met Asn ArgHis Pro Val Lys Gln Glu Leu Glu Arg Ile Arg Val Tyr Met Asn Arg
85 90 9585 90 95
gtc aag gaa ata aca gac aag aaa aag gct ggc aag ctg gac aga ggt 453gtc aag gaa ata aca gac aag aaa aag gct ggc aag ctg gac aga ggt 453
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100 105 110100 105 110
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Ala Ala Ser Arg Phe Val Lys Asn Ala Leu Trp Glu Pro Lys Ser LysAla Ala Ser Arg Phe Val Lys Asn Ala Leu Trp Glu Pro Lys Ser Lys
115 120 125115 120 125
aat gca tca aaa gtt gcc aat aaa gga aaa agt aaa agt taactttttg 550aat gca tca aaa gtt gcc aat aaa gga aaa agt aaa agt taactttttg 550
Asn Ala Ser Lys Val Ala Asn Lys Gly Lys Ser Lys SerAsn Ala Ser Lys Val Ala Asn Lys Gly Lys Ser Lys Ser
130 135 140130 135 140
gttttgatgt acacatattc aaaaagtaca ttaatatgta atcacagtaa tatgtaaagc 610gttttgatgt acacatattc aaaaagtaca ttaatatgta atcacagtaa tatgtaaagc 610
taaatacttc ctctccaaag atcattatct ttattgatta gcactgagga ttttaacatt 670taaatacttc ctctccaaag atcattatct ttattgatta gcactgagga ttttaacatt 670
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ggtcagtctt gcaagtacca ttttataagc agctgtgaaa tttaagtgaa atgttctttg 790ggtcagtctt gcaagtacca ttttataagc agctgtgaaa tttaagtgaa atgttctttg 790
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cctctatgtc ccatttaaaa taaaatacat tctcattaac tttagatggg aaataaggtt 1090cctctatgtc ccatttaaaa taaaatacat tctcattaac tttagatggg aaataaggtt 1090
gtatgttgat ggatgaattt tggcatgatg actgtactct caataaaggc tgaaaatgtt 1150gtatgttgat ggatgaattt tggcatgatg actgtactct caataaaggc tgaaaatgtt 1150
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Tyr Leu Ser Ala Phe Glu Asn Ser Ile Gly Ala Val Asp Glu Met LeuTyr Leu Ser Ala Phe Glu Asn Ser Ile Gly Ala Val Asp Glu Met Leu
20 25 3020 25 30
Lys Thr Met Met Ser Val Ser Arg Asn Glu Leu Leu Gln Lys Leu AspLys Thr Met Met Ser Val Ser Arg Asn Glu Leu Leu Gln Lys Leu Asp
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Pro Leu Glu Gln Ala Lys Val Asp Leu Val Ser Ala Tyr Thr Leu AsnPro Leu Glu Gln Ala Lys Val Asp Leu Val Ser Ala Tyr Thr Leu Asn
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Ser Met Phe Trp Val Tyr Leu Ala Thr Gln Gly Val Asn Pro Lys GluSer Met Phe Trp Val Tyr Leu Ala Thr Gln Gly Val Asn Pro Lys Glu
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His Pro Val Lys Gln Glu Leu Glu Arg Ile Arg Val Tyr Met Asn ArgHis Pro Val Lys Gln Glu Leu Glu Arg Ile Arg Val Tyr Met Asn Arg
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Met Ala Gly Glu Glu Met Asn Glu Asp Tyr ProMet Ala Gly Glu Glu Met Asn Glu Asp Tyr Pro
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15 20 2515 20 25
gag gac gac atg ctg aag acc atg atg gct gtt tct aga aac gag ttg 206gag gac gac atg ctg aag acc atg atg gct gtt tct aga aac gag ttg 206
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ttg cag aag ttg gac cca ttg gaa caa gca aag gtg gat tta gtt tct 254ttg cag aag ttg gac cca ttg gaa caa gca aag gtg gat tta gtt tct 254
Leu Gln Lys Leu Asp Pro Leu Glu Gln Ala Lys Val Asp Leu Val SerLeu Gln Lys Leu Asp Pro Leu Glu Gln Ala Lys Val Asp Leu Val Ser
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gca tac acc tta aat tca atg ttt tgg gtt tat ttg gca act caa gga 302gca tac acc tta aat tca atg ttt tgg gtt tat ttg gca act caa gga 302
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gtt aat ccc aaa gag cat cca gtg aag cag gaa ctg gaa aga atc aga 350gtt aat ccc aaa gag cat cca gtg aag cag gaa ctg gaa aga atc aga 350
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gtc tac atg aac aga gtt aaa gaa ata aca gac aag aag aag gct gcc 398gtc tac atg aac aga gtt aaa gaa ata aca gac aag aag aag gct gcc 398
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aag ctg gac aga ggt gct gct tcg aga ttt gtc aag aag gca ctc tgg 446aag ctg gac aga ggt gct gct tcg aga ttt gtc aag aag gca ctc tgg 446
Lys Leu Asp Arg Gly Ala Ala Ser Arg Phe Val Lys Lys Ala Leu TrpLys Leu Asp Arg Gly Ala Ala Ser Arg Phe Val Lys Lys Ala Leu Trp
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gaa ccc aaa cga aaa agc aca cca aaa gtg gct aat aaa ggg aaa agc 494gaa ccc aaa cga aaa agc aca cca aaa gtg gct aat aaa ggg aaa agc 494
Glu Pro Lys Arg Lys Ser Thr Pro Lys Val Ala Asn Lys Gly Lys SerGlu Pro Lys Arg Lys Ser Thr Pro Lys Val Ala Asn Lys Gly Lys Ser
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aaa cac taatcttttg gttttgatgt acatgttttc aaaaagtaca tcctttttaa 550aaa cac taatcttttg gttttgatgt acatgttttc aaaaagtaca tcctttttaa 550
Lys HisLys his
140140
tcagtttaca atgtagttat gtgaccatgt ggtgtttaaa tggattcctt ttggaattca 610tcagtttaca atgtagttat gtgaccatgt ggtgtttaaa tggattcctt ttggaattca 610
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Ser Leu Thr Ala Leu Glu Ser Ser Leu Gly Ala Val Asp Asp Met LeuSer Leu Thr Ala Leu Glu Ser Ser Leu Gly Ala Val Asp Asp Met Leu
20 25 3020 25 30
Lys Thr Met Met Ala Val Ser Arg Asn Glu Leu Leu Gln Lys Leu AspLys Thr Met Met Ala Val Ser Arg Asn Glu Leu Leu Gln Lys Leu Asp
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1999
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