KR20010088793A - The use of glial cell line-derived neurotrophic factor family-related compounds for regulating spermatogenesis and for preparing male contraceptives - Google Patents
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Abstract
본 발명은 교질세포계 유래 신경향성 인자 (GDNF), 페르세핀, 아테민과 뉴트린과 같은 GDNF와 유사한 인자들 또는 그것의 신호 전달 수용체에서 GDNF와 유사하게 작용하는 다른 화합물, 즉, cRet 수용체 티로신과 또는 상호수용체, 예를 들어 GDNF계 수용체 α: s(GFRα1-4)와 용도뿐만이 아니라 정자형성의 조절과 연구, 정세포 분화의 억제, 남성 피임법의 발전 또는 남성 피임약의 용도 또는 그 남성 피임약의 제조를 위한 그들의 용도와 교질세포계 유래 신경향성 인자 (GDNF)과 관련 화합물에 관한 것이다.The present invention relates to GDNF-like neurotrophic factor (GDNF), ferretin, GDNF-like factors such as atemin and neutrin or other compounds that act in a similar manner to GDNF in its signaling receptors, namely cRet receptor tyrosine Or regulating and studying spermatogenesis, inhibiting cell differentiation, development of male contraceptive methods, or the use of male contraceptives, or the manufacture of the male contraceptives, as well as their use with reciprocal receptors such as the GDNF receptor α: s (GFRα1-4) (GDNF) < / RTI > and related compounds. ≪ Desc / Clms Page number 2 >
Description
정자생성은 호르몬 조절과 세톨라이 세포와 생식세포 사이에서의 국소 상호작용을 수반하는 복잡하고 연속된 과정이다. (Bellve A. R. & Zhang, W. J., Reprod. Fertil.85, 771-793 (1989); Skinner, M. K., Endocr. Rev.12, 45-72 (1991); Pescovitz, O. H., et al., Trends Endocrinol. Metab.5, 126-131 (1994). Parvinen, M., et al., J. Cell. Biol.117, 629-41 (1992). Djakiew, D., etal.., Biol. Reprod.51, 214-21 (1994), Cancilla, B. & Risbriger, G. P., Biol. Reprod.58, 1138-45 (1998); Bitgood, M. J et al., Curr. Biol.6298-304 (1996); Zhao, G. Q., et al., Genes Dev.10, 1657-1669 (1996); Zhao, G. Q., et al., Development125, 1103-1112 (1998)). 정세포의 분화 또는 정자생성은 세 단계로 나눌 수 있다. 정자생성의 첫 번째 단계에서는 생식계로부터 미분화된 간세포인 정원세포가 유사분열로 분리되어 정모세포로 분화된다. 정원세포는 여러 가지 형태의 손상에 대응하는 저항력이 매우 높아서 정자생성은 손상후에 상기 세포에서 시작된다. 현재, 정원세포가 유지되는 메카니즘과 그 다음의, 정원세포가 정모세포로 분화되는 시그널은 알려지지 않는다. 정원세포는 세정관의 말초부분에 위치하고, 세정관의 조절세포를 대표하고 유기체의 체세포로 분류되는 세톨라이 세포와 접하고 있다.Sperm production is a complex and sequential process involving hormonal regulation and local interactions between sitolytes and germ cells. (Bellve AR & Zhang, WJ, Reprod Fertil 85, 771-793 (1989);.. Skinner, MK, Endocr Rev. 12, 45-72 (1991);... Pescovitz, OH, et al, Trends Endocrinol Metab . 5, 126-131 (1994). Parvinen, M., et al., J. Cell. Biol. 117, 629-41 (1992). Djakiew, D., etal .., Biol. Reprod. 51, 214 6, 298-304 (1996); Zhao (1996), Cancer, B. & Risbriger, GP, Biol. Reprod. 58 , 1138-45 (1998); Bitgood, M. J et al., Curr. , GQ, et al., Genes Dev. 10 , 1657-1669 (1996); Zhao, GQ, et al., Development 125 , 1103-1112 (1998)). Differentiation of spermatids or spermatogenesis can be divided into three stages. In the first step of sperm production, spermatogonial cells, which are undifferentiated hepatocytes, are isolated from the reproductive system into mitosis and differentiated into chimeric cells. Spermatogonial cells are very resistant to various types of damage, and spermatogenesis begins in these cells after injury. At present, the mechanism by which spermatids are retained and the signals by which spermatogonial cells are differentiated into spermatids are not known. The spermatogonial cells are located in the peripheral part of the tubule, and they are in contact with the Sertoli cells, which represent regulatory cells of the tubules and are classified as somatic cells of the organism.
정자생성의 다음 단계에서는 우선 일차 정모세포로 분화된후에 이차 정모세포로 분화되고, 그것에 의해 그것들을 정자세포라고 칭하고 두 개의 감수분열세포로 분리되어 그것들의 염색체는 반수가 된다. 세번째 단계에서는 정자세포가 정자 또는 성숙한 정세포로 발달한다.In the next step of sperm production, they first differentiate into primary chimeric cells and then differentiate into secondary chimeric cells, thereby calling them sperm cells and dividing them into two meiotic cells, and their chromosomes become half-life. In the third stage, sperm cells develop into sperm or mature sperm cells.
황체형성 호르몬, 여포자극 호르몬과 테스토스테론은 정자생성의 가장 중요한 호르몬 조절구이다. 정소의 세정관에서의 생식계 세포가 호르몬 조절의 직접적인 대상이 되는 것이 아니라, 호르몬 조절은 세톨라이 세포가 전달한다. 세톨라이 세포는 호르몬 시그널을 시그널 분자와 이를 테면, 간세포 인자(c-Kit 리간드), 1-발생인자와 같은 인슐린 , β-형질변환 발생인자 과(family)의 세 가지 인자(β-형질변환 발생인자, 활성호르몬, 억제호르몬)등의 발생인자가 될 파라크린 호르몬으로 바꾼다. (Bellve A. R. Zhang W. J., Reprod. Fertil.85,771-793 (1989); Skinner, M. K., Endocr. Rev.12, 45-72 (1991); Pescovitz, O. H., et al., Trends Endocrinol. Metab.5, 126-131 (1994)). 모든 상기 리간드는 세톨라이 세포로 발현되고, 그들의 수용체는 생식계 세포에 위치한다. 상기 조절계의 기능성 증거는 놀랄만하다. 정자생성에서 파라크린 조절의 가장 좋은 실험적 증거는 데저트 헤지호그 결핍 유전자변형 쥐(desert hedgehog-deficient transgenic mice)가 된다. (Bitgood, M. J., et al., Curr. Biol.6, 298-304 (1996)). 데저트 헤지호그는 세톨라이 세포로 발현되는 시그널 분자이다. 그것의 패치한 수용체는 이를 테면, 정소의 간극세포를 생산하는 테스토스테론과 같은 레이딕세포에 위치한다. 데저트 헤지호그 분자는 정자 저지물(stops)의 분화를 상실할 때, 정세포는 형성되지 않고 수컷쥐는 모두 불임이 된다.Luteinizing hormone, follicle stimulating hormone and testosterone are the most important hormonal regulators of sperm production. The gonadal cells in the testis tubules are not a direct object of hormonal regulation, but hormonal regulation is mediated by Sertoli cells. The cytolytic cells express the hormone signal as a signal molecule and three factors such as hepatocyte factor (c-Kit ligand), insulin such as 1 -generative factor, β-transduction factor and family (β- Factor, active hormone, inhibitory hormone) and to change the paracrine hormone to be a factor. (Bellve AR Zhang WJ, Reprod Fertil 85, 771-793 (1989);.. Skinner, MK, Endocr Rev. 12, 45-72 (1991);... Pescovitz, OH, et al, Trends Endocrinol Metab 5. , 126-131 (1994)). All of the above ligands are expressed in sitolytes, and their receptors are located in the reproductive cells. The functional evidence of the controller is surprising. The best experimental evidence of paracrine modulation in sperm production is desert hedgehog-deficient transgenic mice. (Bitgood, MJ, et al., Curr. Biol. 6 , 298-304 (1996)). Desert hedgehog is a signal molecule expressed in the cytolytic cells. Its paced receptors are located, for example, in radic cells, such as testosterone, which produce testicular gland cells. When the Desert Hedgehog molecule loses the differentiation of sperm stops, no cell is formed and all male rats are sterile.
정자생성세포는 또한 역으로 시그널을 세톨라이 세포로 보낸다. (Bellve A. R. Zhang W. J., Reprod. Fertil. 85, 771-793 (1989); Skinner, M. K., Endocr. Rev. 12, 45-72 (1991); Pescovitz, O. H., et al., Trends Endocrinol. Metab. 5, 126-131 (1994)). 이를테면, 신경발생인자와 1-섬유아세포 발생인자 수용체는 생식계세포로 발현되고, p75 신경발생인자와 1-섬유아세포 발생인자 수용체는 세톨라이 세포에 위치한다는 사실로 설명할 수 있다. 정자생성의 자가분비 조절의 암시가 존재한다. 뼈 형태형성 단백질 8a와 8b, 그리고 그것들의 수용체는 동일한 정자생성 세포로 발현된다. (Zhao, G. Q., et al., Gene Dev. 10, 1657-1669 (1996); Zhao, G. Q., et al., Dev.125, 1103-1112 (1998)). 자가분비 조절에 대한 기능성 증거는 여전히 결핍하다.Sperm-producing cells also pass the signal back to the cytolytic cells. Rev. 12, 45-72 (1991), Pescovitz, OH, et al., Trends Endocrinol. Metab. 5 , 126-131 (1994)). For example, neurogenic factors and 1-fibroblast-producing factor receptors are expressed in reproductive cells, and the p75 neurogenic factors and 1-fibroblastogenic factor receptors are located in the cytolytic cells. There is an implication of self-regulation of sperm production. Bone morphogenic proteins 8a and 8b, and their receptors, are expressed in the same sperm-producing cells. (Zhao, GQ, et al, Gene Dev 10, 1657-1669 (1996);.... Zhao, GQ, et al, Dev 125, 1103-1112 (1998)). The functional evidence for autocrine regulation is still deficient.
교질세포계 유래 신경향성 인자(GDNF)는 β-형질변환 발생인자상과(superfamily)의 인자이다.(Lin, L. F., et al., Science 260, 1130-1132 (1993)). GDNF는 신경계에서 도파민성, 노르아드레날린성, 콜린성과 운동 뉴런을 유지시키고, 또한 말초 부교감신경의 섬모와 감각뉴런 세포를 보호한다. (Lin, L. F., Neural Notes.2, 3-7, (1996). 포유류가 발생하는 동안, GDNF는 태아의 신장과 정소와 같은 다른 조직에서 발현된다. (Suvanto, P., et al., European Journal of Neuroscience8, 816-822, (1996); Trupp M. et AL., Journal of Cell Biology130, 137-148, (1996)). 신장분화의 조절구로써 GDNF의 역할은 쥐의 유전자 녹아웃(knockout)과 유전자 삭제기술에서 나타난다.(Pichel, J. G., et al., Nature382, 73-75 (1996)). 상기한 쥐가 신골(newbone)로 사망하여, 상기한 삭제 유전자 모델- 또는 다른 실험적 모델은 태어난지 훨씬 지난후에야 시작되는 정자생성에서의 GDNF의 기능을 연구하는 것이 불가능했다.(GDNF) is a factor of the superfamily of β-transgenesis (Lin, LF, et al., Science 260, 1130-1132 (1993)). GDNF maintains dopamine, noradrenergic, cholinergic and motor neurons in the nervous system, and also protects the ciliary and sensory neurons of the peripheral parasympathetic nerves. (Lin, LF, Neural Notes. 2, 3-7, (1996). During the mammal occurs, GDNF is expressed in other tissues such as the fetal kidney and testis. (Suvanto, P., et al ., European Journal of Neuroscience 8, 816-822, ( 1996);.. Trupp M. et AL, Journal of Cell Biology 130, 137-148, (1996)) the role of GDNF as a sphere adjustment of height differentiation gene knockout in mice ( knockout and gene deletion techniques (Pichel, JG, et al., Nature 382 , 73-75 (1996)). The mice die from newbone, It was impossible to study the function of GDNF in sperm production, which began only long after the model was born.
상이한 모델 시스템 연구는 정자생성을 억제하고 남성 피임을 발전시키기 위한 여러 가지 방법이 있다는 것을 말해준다. 지금까지 제한된 방법은 남성환자들에게 심각한 부작용으로 매우 부적합하다. 그러므로, 해결해야 할 문제는, 효과적이고 명확하게 정소를 대상으로 할 수 있고, 동시에 부작용없이 정자생성을 조절하고 남성의 교배 행위를 부정적으로 방해하지 않는 시스템을 제공하는 다수의 호르몬 발생 조절구를 어떻게 선택하냐는 것이다.Different model system studies suggest that there are several ways to inhibit sperm production and to develop male contraception. So far, the limited method is very unfavorable to serious side effects to male patients. Therefore, the problem to be solved is how to control multiple hormonal regulators that provide a system that can effectively and specifically target the testes and, at the same time, regulate sperm production without adverse effects and negatively interfere with male mating behavior It is to choose.
본 발명은 인간 GDNF를 그들의 정소안에 이식(incorporate)한 유전자 변형쥐를 연구하여 문제를 해결하였다. 높은 수준의 인간 GDNF을 지니는 쥐는 암컷을 수태시키는 교배를 할 수 있다는 것을 보여준다. 그러므로, 문제의 해결방안은 정자생성을 조절하고 방해하거나 억제하여 불임을 일으키고, 활성 성분으로써 효력 있고 심한 부작용이 없는 남성용 피임에 유용한 조성물을 생산하는 본 발명의 청구항에서 정의한 교질세포계 유래 신경향성 인자 과(family)관련 화합물을 이용하는 것이다.The present invention solves the problem by studying transgenic mice that incorporate human GDNF into their testes. Rats with high levels of human GDNF show that they can breed females. Therefore, the solution to the problem is to use the synoviocyte-derived neurotrophic factor as defined in the claims of the present invention, which produces a composition useful for male contraception which modulates, inhibits or inhibits sperm production, causes infertility and is effective as an active ingredient and without severe side effects family related compounds.
그러므로, 본 발명의 첫 번째 목적은 남성 피임용 GDNF-과 관련 화합물을 이용하여 심하고 비바람직한 부작용없이 효능있는 남성 피임법을 제공하는 것이다.Therefore, a first object of the present invention is to provide an effective male contraceptive method using severe and undesirable side effects using GDNF- and related compounds for male pacing.
본 발명의 다른 목적은 남성 피임에 유용한 조성물을 생산하기 위한 활성성분으로 GDNF-과 관련 화합물을 이용하는 것이다.Another object of the present invention is to use GDNF- and related compounds as an active ingredient to produce a composition useful for male contraception.
본 발명의 다른 목적은 정자생성을 조절하고 연구하는 방법을 제공하는 것이다.이것은 정세포의 분화를 억제하여 이루어진다.Another object of the present invention is to provide a method of regulating and studying sperm production, which is achieved by inhibiting the differentiation of sperm cells.
본 발명의 세 번째 목적은 정세포 분화의 억제를 원인으로 하는 불임에 효력있는 방법을 제공하는 것이다.A third object of the present invention is to provide an effective method of infertility caused by inhibition of cell differentiation.
본 발명의 목적은 또한 정자생성을 조절하고 연구하고, 정세포의 분화를 억제하기 위한 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a method for regulating and studying sperm production and inhibiting the differentiation of sperm cells.
게다가 본 발명의 목적은 정소를 대상로 하는 GDNF-과 관련 화합물이 정자생성 연구를 위한 유용한 방법를 제공하는 유전자 변형 동물, 특히 쥐를 제공하는 것이다.In addition, it is an object of the present invention to provide a transgenic animal, particularly a mouse, wherein the GDNF- and related compounds targeted to testes provide a useful method for studying sperm production.
발명의 요약SUMMARY OF THE INVENTION
본 발명의 특성은 청구항에서 정의한다. 본 발명은 정세포 분화의 억제를 원인으로 하는 불임 연구를 가능하게 하고, 그 다음으로 남성 불임의 피임 기관에서 정세포의 분화를 억제하기 위한 시스템을 제공하는 방법을 설명한다. 유전자 변형 쥐의 유전질(strain)을 옮기는 GDNF-유전자 변형, GDNF-t 쥐 변종은 정세포 분화의 억제를 원인으로 하는 불임의 모델이다. GDNF, GDNF와 유사하게 작용하는 화합물, 다른 cRet 수용기, 화합물을 활성화시키는 다른 GDNF-수용기 또는 정원세포에서 cRet 수용기 시그널 전달관을 활성화시키는 화합물은 남성 피임에 적합하다는 점에서 특성화되고, GDNF t-쥐 모델은 정자생성 조절과 정자생성 연구를 위한 동물 모델로 적합한 점이 특성화된다.The characteristics of the invention are defined in the claims. The present invention enables a sterility study caused by inhibition of spermatogonial differentiation, and then describes a method for providing a system for inhibiting the differentiation of spermatogonia in a male infertility contraceptive organ. The GDNF-transgenic, GDNF-t mouse strain, which carries the strain of transgenic mice, is a model of infertility caused by the inhibition of cell differentiation. Compounds that act similar to GDNF, GDNF, other cRet receptors, other GDNF-receptors that activate compounds or compounds that activate cRet receptor signaling conduits in spermatids are characterized in that they are suitable for male contraception, and GDNF t-rats The model is characterized as an animal model for sperm production regulation and sperm production studies.
본 발명은 정자생성의 조절과 연구, 정세포 분화의 억제, 남성의 피임 또는 남성용 피임 조성물의 제조의 용도뿐만이 아니라 남성의 피임법을 위한 교질세포계 유래 신경향성 인자(GDNF), GDNF와 유사한 인자와 또는 그것의 수용체와 또는 상호 수용체에서 GDNF와 유사하게 작용하는 다른 화합물과 같은 교질세포 유래계 신경향성 인자(GDNF)의 용도에 관한 것이다.The present invention relates not only to the regulation and study of sperm production, the inhibition of cell differentiation, the use of male contraceptives or the manufacture of male contraceptive compositions, but also of the gonadotropin-derived neurotrophic factor (GDNF) for male contraceptive methods, Lt; RTI ID = 0.0 > (GDNF) < / RTI > such as other compounds that act similar to GDNF in the recipient receptor.
도 1a. 3주된 야생형쥐 정소의 형성. 눈금(Scale bar) 100㎛1a. Formation of 3 weeks old wild-type mouse testes. Scale bar 100 탆
도 1b. 3주된 유전자 변형쥐 정소의 형성. 눈금 100㎛1b. Formation of three major genetically modified rat testes. Scale 100 탆
세포 덩어리를 형성한 미분화된 정원세포를 주목하여라.Note the undifferentiated spermatogonial cells forming the cell mass.
도 1c. 8주된 야생형쥐 정소의 형성. 눈금 100㎛1C. Formation of 8-week-old wild-type mouse testes. Scale 100 탆
도 1d. 8주된 유전자 변형쥐 정소의 형성. 눈금 100㎛1d. Formation of 8 week old transgenic rat testes. Scale 100 탆
어린 쥐내 많은 A형 정원세포 덩어리의 잔여물을 주목하여라.Note the remainder of the bulk of the A type garden cell mass in the young rat.
도 1e. 6개월된 야생형쥐 정소의 형성. 눈금 100㎛1E. Formation of 6 month old wild-type mouse testes. Scale 100 탆
도 1f. 6개월된 유전자 변형쥐 정소의 형성. 눈금 100㎛1F. Formation of six month old transgenic rat testes. Scale 100 탆
생식세포 위축과 레이딕세포의 이상증식(별표)의 진전을 주목하여라.Notice the progression of germ cell atrophy and abnormal proliferation of radic cells (asterisk).
도 1g. 8주된 야생형쥐 정소상체관에서 정소의 형성. 눈금 100㎛1g. Formation of testes in 8 - week wild - type mouse sperm tube. Scale 100 탆
도 1h. 8주된 유전자 변형쥐 정소상체관에서 정소의 형성. 눈금 100㎛.1h. Formation of testis in 8 week old transgenic rat seminiferous tubules. Scale 100 탆.
정자의 부존재를 주목하여라. 눈금 100㎛Note the absence of sperm. Scale 100 탆
도 2a. 다양한 연령의 야생형쥐의 GDNF mRNAs에 대한 노던 블로팅.2a. Northern blotting on GDNF mRNAs in wild-type rats of various ages.
GDNF 수준은 출생후 한주 내지 두주후에 현저하게 감소한다.GDNF levels decrease markedly after one week to two weeks after birth.
도 2b. 다양한 연령의 야생형쥐의 정소 Ret에 대한 노던 블로팅.2b. Northern blotting for testicle retraction of wild-type rats of various ages.
GDNF mRNA 수준은 출생후 한주 내지 두주후에 현저하게 감소한다GDNF mRNA levels are markedly reduced after one week to two weeks after birth
도 2c. 다양한 연령의 야생형쥐의 GFRα1 mRNAs에 대한 노던 블로팅.2c. Northern blotting on GFRα1 mRNAs of wild-type mice of various ages.
GFRα1 mRNA 수준은 출생후 한주 내지 두주후에 현저하게 감소한다GFR [alpha] l mRNA levels are markedly reduced after one week to two weeks after birth
도 2d. 다양한 연령의 유전자 변형쥐 정소의 GDNF mRNAs에 대한 노던 블로팅.2d. Northern blotting on GDNF mRNAs of transgenic rat testes of various ages.
hGDNF 수준은 출생후 한주 내지 두주후에도 높게 유지된다.The level of hGDNF remains high after one week to two weeks after birth.
도 2e. 다양한 연령의 유전자 변형쥐 정소의 Ret mRNAs에 대한 노던 블로팅.2E. Northern blotting on Ret mRNAs of transgenic mouse testes of various ages.
도 2f. 다양한 연령의 유전자 변형쥐 정소의 GFRα1 mRNAs에 대한 노던 블로팅.2f. Northern blotting on GFRα1 mRNAs of transgenic rat testes of various ages.
유전자 변형쥐의 GFRα1 mRNA 수준은 모든 분석 단계에서 높게 나타난다.The level of GFRα1 mRNA in transgenic mice is high at all stages of analysis.
도 2g. 3주와 6주된 야생형(WT)과 유전자 변형(TG) 정소로부터 GDNF의 면역침2g. Immunoprecipitation of GDNF from 3-week and 6-week wild-type (WT) and transgenic (TG) testes
강반응을 보여준다. 야생형 정소에서 GDNF 단백질은 발견되지 않았다. 대조군, 재조합 인간 GDNF 단백질 25ng는 오른쪽에 나타난다.Show strong reactions. No GDNF protein was found in wild-type testes. Control, 25 ng of recombinant human GDNF protein appears on the right.
도 3a. 자체혼성화에서 cRNA에 의한 야생형(WT)쥐의 정소에서의 GDNF 복사 의 분포. 감각조절은 배경상부에서 고밀도를 나타내지 않았다. 1주된 야생형정소. 눈금 100㎛.3A. Distribution of GDNF Radiation in Testes of Wild Type (WT) Rats by cRNA in Self-Hybridization. Sensory control did not show high density in the background. One-week wild-type testes. Scale 100 탆.
도 3b. 자체혼성화에서 cRNA에 의한 야생형(WT)쥐의 8주된 정소에서의 GDNF 복사의 분포. 감각조절은 배경상부에서 고밀도를 나타내지 않았다. 눈금 100㎛.3b. Distribution of GDNF Radiation in 8-week Testes of Wild Type (WT) Rats by cRNA in Self-Hybridization. Sensory control did not show high density in the background. Scale 100 탆.
도 3c. 자체혼성화에서 cRNA에 의한 유전자변형(TG)쥐의 정소에서의 GDNF 복사의3c. Genetic modification by cRNA in self-hybridization (TG) GDNF copy in mouse testis
분포. 감각조절은 배경상부에서 고밀도를 나타내지 않았다. 8주된 야생형정소. 유전자변형쥐는 지속적으로 높은 양의 인간 GDNF를 발현하지만, 이들 세포의 수는 8주에 현저하게 감소하는 것을 주목하여라. 눈금 100㎛.Distribution. Sensory control did not show high density in the background. 8 week wild testes. Note that transgenic mice constantly express high amounts of human GDNF, but the number of these cells is significantly reduced at 8 weeks. Scale 100 탆.
도 3d. 자체혼성화에서 cRNA에 의한 야생형(WT)쥐의 정소에서의 Ret 복사의 분포FIG. Distribution of Ret Rad in testis of wild-type (WT) rats by cRNA in self-hybridization
2주된 야생형 정소. 2주에, Ret 발현은 세정관의 기본층의 일부 정원세포에서 나타난다.Two-week wild-type testes. At 2 weeks, the expression of Ret appears in some spermatids in the basal layer of the tubules.
도 3e. 자체혼성화에서 cRNA에 의한 야생형(WT)쥐의 정소에서의 Ret 복사의 분포3E. Distribution of Ret Rad in testis of wild-type (WT) rats by cRNA in self-hybridization
8주된 야생형 정소. 8주에, Ret은 일부 정원세포와 정자에서 모두 발현된다.8 week wild testes. At 8 weeks, Ret is expressed in some sperm cells and sperm.
도 3f. 자체혼성화에서 cRNA에 의한 유전자변형(TG)쥐의 정소에서의 Ret 복사의3f. Genetic modification by cRNA in self-hybridization (TG)
분포. 8주된 유전자변형 정소. 유전자변형쥐가 지속적으로 높은 양의 인간 GDNF를 발현하지만, 이들 세포의 수는 8주에 현저하게 감소하는 것을 주목하여라. 유전자변형쥐에서, Ret는 정원세포 덩어리에서 발현된다. 눈금100㎛.Distribution. 8-week transgenic testes. Note that transgenic mice constantly express high amounts of human GDNF, but the number of these cells is significantly reduced at 8 weeks. In transgenic mice, Ret is expressed in spermatogonial cells. Scale 100 탆.
도 3g. 야생형(WT)쥐의 정소에서의 GFRα1 복사의 분포. 1 내지 2주된 야생형 정3g. Distribution of GFR [alpha] l radiation in wild-type (WT) rat testes. 1 to 2 weeks of wild type
소. GFRα1은 Ret(화살표)의 것과 형태적으로 유사한 일부 정원세포에 의해 발현된다.small. GFRα1 is expressed by some spermatogonial cells morphologically similar to those of Ret (arrow).
도 3h. 자체 혼성화에서 cRNA에 의한 야생형(WT)쥐의 정소에서의 GFRα1 복사의3h. GFR [alpha] l copy in wild-type (WT) rat testis by cRNA in self-hybridization
분포. 8주된 야생형 정소. GFRα1 mRNA 분포는 Ret의 그것을 따르지만, 또한 정모세포에 의해 높게 발현된다. 눈금 100㎛.Distribution. 8 week wild testes. The GFRα1 mRNA distribution follows that of Ret, but is also highly expressed by chimeric cells. Scale 100 탆.
도 3i. 자체 혼성화에서 cRNA에 의한 유전자변형(TG)쥐의 정소에서의 GFRα1 복사의 분포. 8주된 유전자변형 정소. 유전자변형쥐가 지속적으로 높은 양의 인간 GDNF를 발현되지만, 이들 세포의 수는 8주에서 현저하게 감소하는 것을 주목하여라. 유전자변형쥐에서, GFRα1는 정원세포 덩어리에서 발현된다. 눈금 100㎛.3I. Genetic modification by cRNA in self-hybridization (TG) Distribution of GFRα1 radiation in testes of rats. 8-week transgenic testes. Note that transgenic mice constantly express high amounts of human GDNF, but the number of these cells decreases significantly at 8 weeks. In transgenic mice, GFR [alpha] l is expressed in spermatogonial cells. Scale 100 탆.
도 4a. 야생형쥐 정소에서의 세포증식. S-단계 세포의 BrdU 표지는 단지 야생형 세정관의 말초부에만 나타난다. S-단계 세포의 BrdU 표지는(별표) 정자생성하는 동안에 부분적 분포를 나타내는 관의 일부 교차부위에서 표지의 부존재를 주목하여라.눈금 100㎛.4a. Cell proliferation in wild type rat testis. BrdU labeling of S-phase cells only appears in the distal part of the wild type tubule. BrdU labeling of S-phase cells (asterisk) Note the absence of the label at some intersection of the tube showing partial distribution during spermatogenesis.
도 4b. 유전자변형쥐 정소에서의 세포증식. 3주된 유전자변형 정소에서, 많은 BrdU 표지한 세포가 정원세포의 비정상적인 분포를 나타내는 세정관의 밝은 부위에서 나타난다. (화살표). S-단계 세포의 부분적인 분포는 유전자변형 관에서 나타나지 않는다. 눈금 100㎛.4b. Cell proliferation in transgenic mouse testes. In the three main transgenic testes, many BrdU-labeled cells appear in bright areas of the tubules showing abnormal distribution of spermatogonial cells. (arrow). The partial distribution of S-phase cells does not appear in the genotypic duct. Scale 100 탆.
도 4c. 야생형과 유전자변형 정소에서의 세포계 증식 인덱스의 분포. BrdU 표지한 세포/100 정원세포의 수는 야생형과 유전자변형 세정관의 100개의 교차부분으로 계산된다.4c. Distribution of cell proliferation indices in wild type and genotypic testes. The number of BrdU-labeled cells / 100 sperm cells is calculated as 100 cross-sections of wild-type and genetically modified tubules.
도 4d. 야생형쥐 정소에서의 고사. 4주된 정소의 고사에 대한 TUNER-표지. 단지 몇 개의 고사세포가 발견된다. 눈금 (c) 100㎛.4d. Examination in wild type mouse testis. TUNER-cover for the test of 4 weeks of testimony. Only a few dead cells are found. Scale (c) 100 탆.
도 4e. 유전자변형쥐 정소에서의 고사. 4주된 정소의 고사에 대한 TUNER-표지.4E. Death in genetically modified rat testes. TUNER-cover for the test of 4 weeks of testimony.
야생형(도 4d) 세정관과 비교한 (도 4e)에서의 정원세포 덩어리의 표지의 증가를 주목해라. 눈금 100㎛.Notice the increase in the label of the spermatogonial cell mass in the wild type (Fig. 4d) compared to the sperm tube (Fig. 4e). Scale 100 탆.
도 4f. 야생형 (WT)과 유전자변형 (TG) 세정관 모두에서 나타나는 라이브(live) 형태. 15주된 야생형 (WT)과 유전자변형 (TG)쥐의 세정관의 라이브 생산. 유전자변형 관의 감소된 직경과 관 주위의 레이딕 세포(화살표)의 증가를 주목해라. 눈금 200㎛.4f. A live form that appears in both wild-type (WT) and transgenic (TG) taxis. Live production of the 15-week-old wild-type (WT) and transgenic (TG) mice. Note the reduced diameter of the graft tube and the increase in radial cells (arrows) around the tube. Scale 200 μm.
도 4g. 유전자변형 정소에서의 라이브 형태. 세톨라이 세포(화살표 머리)내 A형 정원세포와 유사한 수많은 고사세포(화살표)를 나타내는 고정되지 않은 스쿼시의 제조에서 유전자변형 세정관 생세포의 고확대. 눈금 10㎛.4g. Live forms in transgenic testes. High magnification of genetically modified tubule-derived cells in the manufacture of unfixed squashes (arrows) representing numerous dead cells (arrows) resembling type A shed cells in sitolytes (arrowheads). Scale 10 μm.
정의Justice
본 발명에서 사용된 용어는 생화학, 약제학, 유전자 변형 동물 생산을 포함하는 재조합형 DNA 기술등의 분야에서 일반적으로 쓰는 의미를 가지지만, 몇 개의 용어는 통상의 문맥에서 다소 벗어나거나 보다 광대한 뜻으로 사용된다. 따라서, 발명의 상세한 설명과 청구항에서 사용한 불분명한 의미를 포함하는 용어에 인한 모호성을 피하기 위해 다음에서 더욱 상세히 정의한다.The term used in the present invention has a general meaning in the fields of biochemistry, pharmacology, recombinant DNA technology including genetically modified animal production, etc., but some terms are somewhat deviated from the usual context or more broadly Is used. Accordingly, in order to avoid ambiguity due to terminology including ambiguous meanings used in the description of the invention and claims, it is defined in more detail below.
용어"교질세포계 유래 신경향성 인자(GDNF) 과(family)관련 화합물"은이를테면 GDNF과 관련 화합물은 교질세포 계-유래 신경향성 인자(GDNF), 뉴트린, 페르세핀, 아테민과 다른 유사한 발생인자를 포함하지만, GDNF-수용기 또는 상호수용기에서 GDNF와 유사한 화합물로써 동일한 효과를 지닌다. 상기 수용기 또는 상호 수용기는 각각 Ret 티로신 키나제와 GDNF과 수용기 α: s를 포함한다.The term & quot ; GDNF and family related compounds ", such as GDNF and related compounds, refers to synovial cell-derived neurotrophic factor (GDNF), neutrin, , But have the same effect as compounds similar to GDNF in GDNF-receptors or mutual receptors. The receptor or mutual receptor includes Ret tyrosine kinase and GDNF and receptor alpha: s, respectively.
용어"교질세포계-유래 신경향성 인자(GDNF)"는 β-변형 생장인자과에 속하는 교질세포계에서 유래한 신경향성 인자(GDNF)를 의미한다. (Lin, L. F., et al., science260, 1130-1132 (1993). GDNF는 신경계에서 도파민성, 노르아드레날린성, 콜린성 그리고 운동 뉴런을 유지시키고, 또한 말초 부교감신경의 섬모와 감각뉴런 세포를 보호한다.(Lin, L. F., Neural Notes.2, 3-7, (1996)). 포유류가 발생하는동안, GDNF는 태아의 신장과 정소와 같은 다른 조직에서도 발현된다. (Suvanto, P., et al., European Journal of Neuroscience8, 816-822, (1996); Trupp M. et AL., Journal of Cell Biology130, 137-148, (1996)). 구조와 성질, 아미노산 배열은 Lin, L. F., et al., science260, 1130-1132 (1993)에서 나타낸다. 상기 단백질은 유전자은행 가입번호 L15306로 기탁한 GDNF cDNA 배열에서 특성화된 유전자로 코드화된다.The term & quot ; colloid cell-derived neurotrophic factor (GDNF) " refers to a neurotrophic factor (GDNF) derived from a germline cell system belonging to the? GDNF maintains dopamine, noradrenergic, cholinergic and motor neurons in the nervous system and also protects the ciliary and sensory neuronal cells of the peripheral parasympathetic nerves (Lin, LF, et al., Science 260 , 1130-1132 and. (Lin, LF, Neural Notes . 2, 3-7, (1996)). during the mammal occurs, GDNF is expressed in other tissues such as the fetal kidney and testis. (Suvanto, P., et al ., European Journal of Neuroscience 8, 816-822, (1996);.. Trupp M. et AL, Journal of Cell Biology 130, 137-148, (1996)) and structural properties, amino acid sequence is Lin, LF, et al., Science 260 , 1130-1132 (1993). The protein is encoded by the gene characterized in the GDNF cDNA sequence deposited with the gene bank accession number L15306.
용어"GDNF와 유사한 인자"또는 GDNF와 유사한 화합물은 유사한 구조이거나 그것의 수용기 또는 상호 수용기에서 GDNF와 유사하게 작용하는 발생인자를 의미한다. 용어 "GDNF와 유사한 인자" 또는 용어 "GDNF와 유사한 화합물"은 무엇보다도 (Milbrandt, J., et al., Neuron20, 1-20 (1998); Kotzbauer P. T., et al., Nature384, 467-470 (1996))에서 설명한 GDNF의 것과 유사한 세 가지 발생인자인 뉴트린, 페르세핀, 아테민과 관련된다.The term & quot ; factor analogous to GDNF & quot ; or a compound similar to GDNF refers to a causative agent that is similar in structure or functions similar to GDNF in its receptor or recipient. The term " GDNF-like factor " or the term " a compound similar to GDNF " refers, among other things, to Milbrandt, J., et al., Neuron 20 , 1-20 (1998); Kotzbauer PT, et al., Nature 384 , 467- 470 (1996)), which are similar to those of GDNF.
GDNF과 모든 네가지 발생인자는 구조가 유사하고, cRet 수용기 티로신 키나제(Durbec, P., et al., Nature381, 789-793 (1996); Buj-Bello, A., et al., Nature.387, 721-724, (1997))는 GDNF, 뉴트린, 페르세핀, 아테민의 통상적인 시그널 전달 수용기로 작용한다.GDNF and all four factors are similar in structure and are similar to the cRet receptor tyrosine kinase (Durbec, P., et al., Nature 381 , 789-793 (1996); Buj-Bello, A., et al., Nature 387 , 721-724 (1997)) serves as a conventional signal transduction receptor for GDNF, neutrin, perseffin, and atemin.
"상기 GDNF와 유사하게 작용하는 화합물"은 GDNF의 시그널을 전달하는 수용기 또는 그것의 상호수용기에서 GDNF와 유사하게 작용한다는 것을 의미한다. By " a compound acting in a similar manner to GDNF ", it is meant to act similarly to GDNF in a receptor that carries a signal of GDNF or in its recipient receptors.
용어"수용기"는 GDNF과와 결합하는 물질, 이를테면 GDNF과 관련 화합물의 시그널을 전달할 수 있는 GDNF과 관련 화합물에 속하는 물질 또는 화합물을 의미한다. 무엇보다도 GDNF과 시그널 매개 수용기를 의미하는 용어"수용기"는 cRet 수용기 티로신 키나제이다.The term & quot ; receptor & quot ; means a substance or compound that belongs to a substance that binds to GDNF, such as GDNF and related compounds capable of signaling a signal of GDNF and related compounds. Above all, the term & quot ; receptor & quot ;, which refers to GDNF and signal mediator receptors, is the cRet receptor tyrosine kinase.
용어"상호 수용기"는 GDNF과 관련 화합물의 시그널을 전달하는 것이 아니라, GDNF과 관련 화합물의 시그널을 전달하는 수용기를 활성화하는 수용기를 의미한다. 그러한 화합물은 무엇보다도 GDNF과 수용기 α:s (GFRα)라 칭하는 성분인 새로운 수용기류, GDNF과 수용기 α:s (GFRα)이다. 이들도 역시 수용기 복합체를 시그널링하는 GDNF, 뉴트린, 페르세핀, 아테민에 속한다. 현재 네 가지 성분(GFRα1-4)이 알려져 있다.(Jing, S., et al., Cell85, 9-10 (1996), Jing, S. Q., et al., J. Biol. Chem.272, 33111-3311 7 (1997); Treanor, J. J., et al., Nature.382, 80-83, (1996); Suvanto, P., et al., Human Molecular Genetics.6, 1267-1273, (1997)). 그것들은 독립적으로 시그널을 전달하지만, 리간드 결합과 cRet 활성화에 필요하다.Terms"Reciprocal receptors"Refers to receptors that activate receptors that carry signals of GDNF and related compounds, rather than signals of GDNF and related compounds. Such compounds are, above all, GDNF and receptor α: s (GFRα), a new water reservoir, a component called GDNF and receptor α: s (GFRα). These also belong to GDNF, neutrin, perceptin, and atemin, which also signal receptor complexes. Currently four components (GFRa 1-4) are known (Jing, S., et al., Cell85, 9-10 (1996), Jing, S. Q., et al., J. Biol. Chem.272, ≪ / RTI > 33111-3311 7 (1997); Treanor, J. J., et al., Nature.382, ≪ / RTI > 80-83, (1996); Suvanto, P., et al., Human Molecular Genetics.6, 1267-1273, (1997)). They deliver signals independently, but are required for ligand binding and cRet activation.
용어 "정세포의 분화를 억제하고, 정자생성을 조절하고, 정세포의 분화를 억제하여 불임을 야기하거나 또는 남성이 여성을 임신시키지 못하게 하는 GDNF과 관련 화합물 일정량의 농도" 는 상기한 남성 정소에서 내생의 GDNF 농도보다 대략 50 내지 5000, 바람직하게는 50 내지 500, 가장 바람직하게는 50 내지 100배 더 높은 GDNF과 관련 화합물의 농도를 의미한다. 상기량은 노던 블롯(도2)에 나타난 유전자변형쥐의 GDNF mRNA량을 측정하여 얻은 실험 결과로 계산할 수 있고, 계산가능한 발현된 단백질량으로부터 증가한 mRNA을 알아낸다. 이 결과로부터 유전자 변형쥐의 GDNF량은 3주 내지 6주된 쥐의 내생의 것보다 50 내지 500배가 되지만, GDNF량이 최대로 유지되고 정자생성이 일어나지 않을 때, 갓 태어난 쥐보다 단지 소량만이 높다는 결론을 얻을 수 있다. 이 결과로부터 본 기술분야에서 숙련된 사람은 남성에 있어 의도한 효과를 얻는데 필요한 양을 계산하는 것이 가능하다.The term " a certain amount of concentration of GDNF and related compounds that inhibits differentiation of spermatocytes, regulates sperm production, inhibits the differentiation of spermatocytes and causes infertility, or prevents men from conceiving a female " Means a concentration of GDNF and related compounds of about 50 to 5000, preferably 50 to 500, and most preferably 50 to 100 times higher than the GDNF concentration. This amount can be calculated from the results obtained by measuring the amount of GDNF mRNA in transgenic mice shown in the Northern blot (FIG. 2), and the mRNA increased from the amount of the expressed protein that can be calculated. From these results, it is concluded that the amount of GDNF in transgenic mice is 50 to 500 times higher than that of 3 to 6 weeks old rats but only when the GDNF level is maintained to the maximum and spermatogenesis does not occur, Can be obtained. From this result it is possible for a person skilled in the art to calculate the amount needed to achieve the intended effect in the male.
용어"유도체"는 GDNF과 관련 화합물의 아이소머를 의미한다. 그것은 또한 화합물 GDNF, 뉴트린, 페르세핀, 아테민뿐만이 아니라 절단한 형태, 상기 화합물의 복합체와 일부분의 구조에 기인하는 혼성 분자를 포함한다. 상기 화합물에 유일한 필요 조건은 본 발명에서 설명한 방법으로 결정된 상기 기술한 화합물이 실질적으로 동일한 성질과 효과를 가진다는 점이다. 용어 "유도체"는 더욱 통상적인 의미로 이를테면 카르복시기 아미노기 또는 하이드록시기와 같은 상술한 화합물에서의 자유기가 메틸, 에틸, 프로필 등을 포함하는 알킬기와 알킬화, 에스테르화, 에테르화 그리고 아미드화에 의해 치환된 상기 기술한 화합물의 유도체를 포함한다. 이 경우에 유일한 필요조건은 이 절에서 기술한 분자 또는 화합물의 성질과 효과를 실질적으로 바꾸지 않고 치환이 이루어진다는 점이다.The term & quot ; derivative & quot ; means isomers of GDNF and related compounds. It also includes the compound GDNF, neutrin, perceptin, not only the truncated forms but also the hybrid molecules due to the structure of the complex and part of the compound. The only requirement for such a compound is that the above-described compounds determined by the methods described herein have substantially the same properties and effects. The term " derivative " is used in more conventional meaning, for example, for the free radicals in the abovementioned compounds such as carboxy amino or hydroxy groups to be substituted by alkylation, esterification, etherification and amidation with an alkyl group comprising methyl, ethyl, And derivatives of the above-described compounds. The only requirement in this case is that substitutions are made without substantially altering the properties and effects of the molecules or compounds described in this section.
발명의 일반적인 설명General description of the invention
교질세포계 유래 신경향성 인자(GDNF)는 다양한 일련의 뉴런세포에 대한 효능있는 생존인자이고, 신장 분화를 조절하고 (Lin, L. F., et al., Science260, 1130-1132 (1993); Tomac, A., et al., Mature373, 335-339 (1995); Winker, C., et al., J. Neurosci.16, 7206-7215 (1996), Oppenheim, R. W., et al., Nature373, 334-346 (1995), Nguyen, Q. T., et al., Science279, 1725-1729 (1998); Trupp, M., et al., J. Cell Biol.130, 137-148 (1995); Hellmich, H. L., et al., Mech. Dev.54, 95-105 (1996); Schuchardt, A., et al., Nature367, 380-383 (1994); Pichel, J. G., et al., Nature382, 73-75 (1996)) 정소에서 발현된다. (Trupp, M., et al., J. Cell Biol.130, 137-148 (1995)l Hellmich, H. L., et al., Mech. Dev.54, 95-105 (1996); Suvanto, P., et al., European Journal of Neuroscience8, 816-822 (1996)). 그러나, 그것의 기능은 알려지지 않는다.(GDNF) is an efficacious survival factor for a variety of neuronal cells and regulates renal differentiation (Lin, LF, et al., Science 260 , 1130-1132 (1993); Tomac, A .., et al, Mature 373 , 335-339 (1995);... Winker, C., et al, J. Neurosci 16, 7206-7215 (1996), Oppenheim, RW, et al, Nature 373, 334 -346 (1995), Nguyen, QT , et al, Science 279, 1725-1729 (1998);. Trupp, M., et al, J. Cell Biol 130, 137-148 (1995);.. Hellmich, HL , et al, Mech Dev 54, 95-105 (1996);... Schuchardt, A., et al, Nature 367, 380-383 (1994);.. Pichel, JG, et al, Nature 382, 73- 75 (1996)). (Trupp, M., et al, J. Cell Biol 130, 137-148 (1995) l Hellmich, HL, et al, Mech Dev 54, 95-105 (1996);..... Suvanto, P., et al., European Journal of Neuroscience 8 , 816-822 (1996)). However, its function is unknown.
β-형질변환 발생인자(TGF-β) 상과(superfamily)와 거리가 먼 성분인, GDNF는 (Lin, L. F., et al., Science260, 1130-1132 (1993)) 흑질의 도파민성 뉴런과 중심과 말초 신경계내의 일련의 뉴런에 효능있는 생존인자이다. (Lin, L. F., et al., Science260, 1130-1132 (1993)); Tomac. A., et al., Nature373, 335-339 (1995); Winkler, C., et al., J. Neurosci.16, 7206-7215 (1996), Oppenheim, R. W., et al., Nature373, 344-346 (1995), Nguyen, Q. T., et al., Science279, 1725-1729 (1998); Trupp, M., et al., J. Cell Biol.130, 137-148 (1995);Hellmich, H. L., et al., Mech. Dev.54, 95-105 (1996); Schuchardt, A., et al., Nature367, 380-383 (1994); Pichel, J. G., et al., Mature382, 73-75 (1996)). GDNF는 또한 신장의 형태형성중에 수뇨관 분지(ureteric branching)에서 시그널링 분자로 작용한다. (Schuchardt, A., et al., Nature367, 380-383 (1994); Pichel, J. G., et al., Nature382, 73-75 (1996)). GDNF는 출생전과 후의 정소를 포함하는 다수의 뉴런과 비뉴런 내생기관에서 합성된다. (Trupp, M., et al., J. Cell Biol.130, 137-148 (1995); Hellmich, H. L., et al., Mech. Dev.54, 95-105 (1996); Suvanto P., et al., European Journal of Neuroscience8, 816-822 (1996)) GDNF에 대한 시그널링 수용기 복합체는 Ret 수용기 티로신 티나제(Durbec, P., et al., Nature381, 789-793 (1996); Trupp, M., et al., Nature381, 785-789 (1996))와 많은 글리토실포스파티딜리노시톨결합 상호수용체, GDNF과 수용기 α:s (GFRα1-4)을 포함한다. (Jing, S., et al., Cell85, 9-10 (1996); Jing, S. Q., et al., J. Biol. Chem.272, 33111-3311 7 (1997); Enokido, Y., et al., Curr. Biol.18, 1019-1022 (1998)). GDNF-, GFRα1, Ret이 없는 쥐는 비존재 또는 형성장애 신장에서의 매우 유사한 표현형과장의 신경분포에 심각한 결함을 나타낸다. (Schuchardt, A., et al., Nature367, 380-383 (1994); Pichel, J. G., et al., Nature382, 73-75 (1996)). 생후 첫날에 그들이 사망하여 정자생성은 이 돌연변이쥐에서 분석할 수 없었다.GDNF, a component distant from the superfamily and the? -transforming factor (TGF-β) (Lin, L. F., et al., Science260, 1130-1132 (1993)) is a potent survival factor for a series of dopamine neurons and a series of neurons in the central and peripheral nervous system. (Lin, L. F., et al., Science260, 1130-1132 (1993)); Tomac. A., et al., Nature373, 335-339 (1995); Winkler, C., et al., J. Neurosci.16, 7206-7215 (1996), Oppenheim, R. W., et al., Nature373, 344-346 (1995), Nguyen, Q. T., et al., Science279, 1725-1729 (1998); Trupp, M., et al., J. Cell Biol.130, 137-148 (1995); Hellmich, H. L., et al., Mech. Dev.54, 95-105 (1996); Schuchardt, A., et al., Nature367, 380-383 (1994); Pichel, J. G., et al., Mature382, 73-75 (1996)). GDNF also acts as a signaling molecule in ureteric branching during kidney morphogenesis. (Schuchardt, A., et al., Nature367, 380-383 (1994); Pichel, J. G., et al., Nature382, 73-75 (1996)). GDNF is synthesized in a number of neurons and nonneuronal endogenous organs, including prenatal and postnatal testes. (Trupp, M., et al., J. Cell Biol.130, 137-148 (1995); Hellmich, H. L., et al., Mech. Dev.54, 95-105 (1996); Suvanto P., et al., European Journal of Neuroscience8, 816-822 (1996)). Signaling receptors for GDNF complexes have been described by Ret. Receptor tyrosine kinase (Durbec, P., et al., Nature381, 789-793 (1996); Trupp, M., et al., Nature381, 785-789 (1996)) and many glyphosylphosphatidylinositol-binding reciprocal receptors, GDNF and receptor α: s (GFRα1-4). (Jing, S., et al., Cell85, 9-10 (1996); Jing, S. Q., et al., J. Biol. Chem.272, ≪ / RTI > 33111-3311 7 (1997); Enokido, Y., et al., Curr. Biol.18, ≪ / RTI > 1019-1022 (1998)). Rats without GDNF-, GFRα1, Ret exhibit severe defects in the nerve distribution of highly similar phenotypic tumors in non-existing or forming disorder kidneys. (Schuchardt, A., et al., Nature367, 380-383 (1994); Pichel, J. G., et al., Nature382, 73-75 (1996)). On the first day of life, they died and sperm production could not be analyzed in this mutant mouse.
정자생성에서의 GDNF의 역할을 다루기 위하여, 본 발명자들은 정소의 정세포에서GDNF의 과발현을 목적으로 하는 유전자변형쥐를 연구하였다. 유전자변형 수컷은 불임이었고 정세포, A형 정원세포의 분화에서 초기 억제를 보였다. 그들은 결국에는 정소의 쇠퇴를 일으키는 세정관내에 덩어리를 형성했다. 얻은 데이터는 초기 정자생성중에 파라크린 저해 시그널로써 GDNF의 새로운 기능을 보여주었다.To address the role of GDNF in sperm production, the present inventors have studied transgenic mice for overexpression of GDNF in testis cells. Transgenic males were infertile and showed early inhibition of differentiation of spermatogonial and type A spermatogonial cells. They eventually formed a lump in the cleaning chamber that caused the decline of the testicles. The obtained data showed a new function of GDNF as a paracrine inhibitory signal during the initial sperm production.
야생형쥐내, GDNF는 정자분화를 점차적으로 일으키는 정원세포의 중추를 조절한다고 믿는다. 이 불임의 유전자 변형쥐는 정자생성의 결핍으로 수컷 불임의 모델에 알맞다. GDNF 시그널링 캐스케이드(cascade)의 활성화는 남성용 피임을 발전시키기 위한 방법을 제공한다. GDNF와 유사한 분자를 파킨스병과 같은 신경퇴행성 질병의 임상실험에 이용할 때는, 정자생성에 있어서 GDNF의 효과도 고려해야한다.In wild-type mice, GDNF is believed to regulate spermatocyte centralization, which gradually causes spermatogenesis. This infertile transgenic mouse is suitable for male infertility models due to deficiency of sperm production. Activation of the GDNF signaling cascade provides a way to develop male contraception. When a molecule similar to GDNF is used in clinical trials for neurodegenerative diseases such as Parkinson's disease, the effect of GDNF on sperm production should also be considered.
정소의 생식세포에서의 종특이적 유전자변형 발현을 목적으로 하는 1-인간복사 신장인자(EF-1) 조촉매하에서 인간 GDNF를 과발현시키는 유전자변형쥐를 연구하여, GDNF의 새로운 기능을 발견하였다. (Mizushima, S. & Nagata, S., Nucleic Acids Res.18, 5322 (1990); Furuchi, T., et al., Development122, 1703-1709 (1996)). GDNF의 과발현을 목적으로 하는 유전자변형 정소에서의 정자생성의 억제는 정원세포의 분화에 있어서 GDNF가 특정한 억제 시그널로 작용한다는 것을 제안하였다. 세톨라이 세포가 덜 분화된 비정상적인 생식세포를 제거하여, 세포형태 사이의 상호작용을 방해하기 때문에, 유전자변형쥐에서 정세포의 점차적인 쇠퇴와 레이그세포의 이상증식이 정자생성의 결핍에 반드시 따르게 된다. 그러므로, 정소를대상으로 하는 GDNF는 남성불임에 대한 새로운 동물 모델을 제공한다. GDNF, Ret 작용물질 또는 하류(downstream) 물질에 의한 GDNF 시그널링 캐스케이드의 활성화는 남성의 정자생산을 억제하고, 남성피임을 발전시킬 수 있는 방법을 제공한다. GDNF와 유사한 분자는 파킨스병과 같은 신경퇴행성 질병의 임상실험에 이용할 때, 정자생성에서 있어서 GDNF의 효과를 고려해야한다.A novel function of GDNF was discovered by studying transgenic mice overexpressing human GDNF under a 1-human transcription factor (EF-1) promoter for the purpose of expressing species-specific transgenes in testicular germ cells. (Mizushima, S. & Nagata, S., Nucleic Acids Res. 18 , 5322 (1990); Furuchi, T., et al., Development 122 , 1703-1709 (1996)). Inhibition of spermatogenesis in transgenic testis for overexpression of GDNF suggested that GDNF acts as a specific inhibitory signal in spermatogonial differentiation. The gradual decline of sperm cells and the abnormal proliferation of the lymphocytes in transgenic mice necessarily follow the deficiency of spermatogenesis, since the cytolytic cells remove abnormal germ cells that are less differentiated and interfere with the interaction between cell morphology . Thus, GDNF targeting testis provides a new animal model for male infertility. Activation of the GDNF signaling cascade by GDNF, Ret agonists or downstream substances provides a way to inhibit male sperm production and to develop male contraception. When GDNF-like molecules are used in clinical trials for neurodegenerative diseases such as Parkinson's disease, the effect of GDNF on sperm production should be considered.
정소에서 GDNF의 기능을 연구하기 위하여 발명자는 정소의 생식세포에서의 종특이적 유전자변형 발현을 목적으로 하는 1-인간복사 신장인자(EF-1) 조촉매하에서 인간 GDNF를 과발현시키는 유전자변형쥐를 연구하여, GDNF의 새로운 기능을 발견하였다. (Mizushima, S. & Nagata, S., Nucleic Acids Res.18, 5322 (1990); Furuchi, T., et al., Development122, 1703-1709 (1996)). 유전자 정소의 생식세포에서 종특이적 유전자변형 발현을 목적으로 하는 다른 조효소를 이용할 수도 있다.In order to study the function of GDNF in testes, the inventors have developed transgenic mice that overexpress human GDNF under the 1-human transcription factor (EF-1) promoter for the purpose of expressing species-specific transgenes in testicular germ cells We found new functions of GDNF. (Mizushima, S. & Nagata, S., Nucleic Acids Res. 18 , 5322 (1990); Furuchi, T., et al., Development 122 , 1703-1709 (1996)). Other coenzymes may be used for the purpose of expressing the gene-specific genetic modification in the germ cells of the gene testis.
각각 유전자변형 복사번호가 10, 3, 20, 4인 두 수컷은 C10, C12, 두 암컷은 S6, E19인 네 개의 독립된 유전자변형 화운더(founder)를 분석한다. 수컷 화운더 C10과 C12는 불임이고, 수컷 표현형의 그 이상의 분석은 두 암컷 화운더 S6과 E19의 자손으로 행한다. 유전자변형쥐는 통상적으로 성인으로 자라고, 동일한 표현형을 나타낸다. 체중은 보통이고, 정소를 제외한 실질기관(데이타는 나타나지 않는다.)의 무게와 형태에 어떠한 결함도 없다. 4주후 야생형쥐 조절과 비교하여 유전자변형쥐에서 정소무게 감소가 관찰된다. (표1). 암컷 화운더 S6, E19의 자손중에서 유전자변형 수컷 모두는 불임이었다. 6개월동안의 지속된 번식중에, 세 마리의 유전자변형 수컷과 야생형 FVB와 NMRI 암컷 3내지 4일 간격으로 우리에 넣는다. 질전의 외형에서 나타나듯이 야생형 암컷은 유전자변형 수컷과 표준 빈도수만큼 교배했지만, 어느 것도 임신하지 않았다. 번식기의 유전자변형 수컷 20마리는 단기간 번식 테스트에서 야생형 FVB와 NMRI 암컷을 따르게 된다. 2주간의 지속된 번식동안에 두 종의 암컷 200마리와 교배했지만, 임신하지 않았다. 불임 표현형의 유전질 의존은 NMRI 하에 유전자변형 FVB쥐를 교차교배함으로써 배제되었다. FVB 유전질의 유전자변형 수컷과 같이 F1세대의 수컷 또한 불임이 된다.Four independent genetically modified female founders, C10 and C12, and two female S6 and E19, each with genotypic copy number 10, 3, 20 and 4, are analyzed. Further C10 and C12 males are infertile, and further analysis of male phenotypes is performed by the offspring of the two female males S6 and E19. Transgenic mice usually grow into adults and exhibit the same phenotype. Body weight is normal, and there are no defects in the weight or shape of a real organ (data not shown) except for testes. Testosterone weight loss is observed in the transgenic mice compared to wild type rat control after 4 weeks. (Table 1). Among the offspring of the female phalaenopsis S6 and E19, all of the transgenic males were infertile. During 6 months of continuous breeding, three transgenic males and wild-type FVB and NMRI females are placed in 3-4 day intervals. As shown in the pre-vaginal morphology, wild-type females crossed a standard frequency with transgenic males, but none were pregnant. Twenty of the transgenic male transgenic mice will follow wild-type FVB and NMRI females in a short-term reproductive test. During the two-week sustained breeding, she crossed with 200 females of both species, but was not pregnant. Genetic dependence of the infertile phenotype was excluded by cross-breeding transgenic FVB rats under NMRI. As with the transgenic males of the FVB genus, males of the F1 generation also become infertile.
1주된 유전자변형쥐의 정소 조직이 정상이라고 나타났다. 2주에서 3주된(도 1a, 1b), 쥐는 세정관의 기본 박막에서 부분적으로 분리된 A형 정원세포와 형태적으로 유사한 세포덩어리를 나타냈다. 이들 세포는 차후 몇주동안에 점차적인 퇴화를 겪다가 10주의 세정관은 이미 세롤라이세포와 단지 정원세포의 퇴화가 진전되었음을 나타냈다. (도 1c-1f) 레이그세포, 정소의 간극세포는 생후 4주로부터 점진적인 이상증식을 나타낸다. (도 1d, 1f). 가끔 정원세포의 덩어리 외부의 생식세포는 성숙한 정자는 정모세포로 더욱 발달하고, 거의 정자세포가 되지 않지만, 감수분열후 억제되어 퇴화되었다. 정소에서 정소상체로 정자를 운반하는 미소관에서 폐색이 발견되지 않았음에도 불구하고, 성숙한 정자는 세정관 또는 정소상체관에서 관찰되지 않았다. (도. 1g, 1h).The testis tissues of one - week - old transgenic mice were found to be normal. The mice showed morphologically similar cell masses with partially separated type A spermatogonial cells in basal membranes of the tubules (Fig. 1a, 1b). These cells undergo gradual degeneration over the next few weeks, while the ten week old tubules have already shown progression of celery's cells and only the sperm cell degeneration. (Fig. 1C-1F) Laryngeal cells, testis gland cells show gradual abnormal proliferation from 4 weeks of age. (Figs. 1D and 1F). Sometimes germ cells outside the lump of spermatocytes were mature spermatozoa that developed further into spermatids and almost did not become spermatids, but were suppressed after meiosis and degenerated. Although occlusion was not found in the microtubules carrying the spermatozoa from the testes to the testes, mature sperm were not observed in the tubules or seminiferous tubules. (Fig. 1g, 1h).
뉴트린(NTN)은 GDNF로 동일한 다중성분의 수용기 복합체를 이용하는 GDNF관련 분자이지만, GFRα1보다 상동기관 상호수용체로써 GFRα2를 택한다.(Klein, R. D.,et al., Nature387, 717-721 (1977)). MTN과 GFRα2 복사 둘다 출생후 정소에 의해 발현되지만, (Widenfalk, J., et al., J. Neurosci. 17, 8506-8519 )1997)) 발정기후에는 선택적이다. GDNF과의 세 번째 요소인, 페르세핀은 (Milbrabdt, J. et al., Neuron20, 1-20 (1998)), 표유류에서 상동기관이 현재까지 발견되지 않은 chicken GFRα4와 결합한다. (Enokido, Y., et al., Curr. Biol.18, 1019-1022 (1998))Neutrin (NTN) is a GDNF-related molecule that uses the same multi-component receptor complex as GDNF, but adopts GFRα2 as a homologous reciprocal receptor rather than GFRα1 (Klein, RD, et al., Nature 387 , 717-721 )). Both MTN and GFRα2 radiation are expressed by postnatal testis (Widenfalk, J., et al., J. Neurosci. 17, 8506-8519) 1997). Fermentin (Milbrabdt, J. et al., Neuron 20 , 1-20 (1998)), the third element with GDNF, binds to chicken GFRα4, a homologue not found in homologues to date. (Enokido, Y., et al., Curr. Biol., 18 , 1019-1022 (1998))
인간 GDNF mRNA 특수한 조사방법인 노던 블럿은 유전자변형이 난소, 페니스, 뇌, 간, 신장, 폐, 피부(데이타는 나타내지 않았다)와 같이 두 성의 다른 기관이 아니라 정소내에서만 발현된다는 것을 보여준다. 야생형쥐에서의 GDNF mRNA양이 감소하는 것과는 대조적으로 유전자변형 GDNF mRNA 발현은 신생아에서 성인까지 정소에서 높게 유지된다. (도. 2d). 또한 Ret와 GFRα1 mRNA는 분석하는 모든 연령에서 높게 나타난다. (도. 2e, 2f). GDNF 단백질량이 야생형 정소와 비교하여 유전자변형 정소에서 매우 증가하였음을 3주에서 6주된 야생형과 유전자변형 정소의 면역침전반응에서 확인하였다. (도. 2g)Northern blot, a specific method of human GDNF mRNA, shows that gene modification is expressed only in testes, not in other organs of both sexes, such as the ovaries, penis, brain, liver, kidneys, lungs and skin (data not shown). In contrast to a decrease in the amount of GDNF mRNA in wild-type mice, the expression of transgenic GDNF mRNA remains high in testes from newborn to adult. (Fig. 2d). Ret and GFRα1 mRNA are also high in all ages. (Figs. 2e and 2f). GDNF protein levels were significantly increased in transgenic testes compared to wild-type testes in immuno-precipitation reactions of wild-type and transgenic testes at 3 to 6 weeks. (Fig. 2g)
앞에서, 내생의 세톨라이세포와 세톨라이세포 계통은 GDNF를 발현시킨다고 나타냈다. (Hellmich, H. L., et al., Mech. Dev.54, 95-105 (1996); Trupp, M., et al., J. Cell Biology130, 138-148, (1995)). 자체내 혼성화에 의해, GDNF mRNA는 출생후 1주동안 야생형 세정관에서 검출할 수 있지만, 그후에는 나타나지 않고, (도. 3a, 3b) GDNF mRNA 표지는 세톨라이세포로 분배된다. 유전자변형 정소는 2주부터 성인까지 A형 정원세포 덩어리에 의해 인간 GDNF mRNA의 지속적으로 높은 발현을 나타낸다. (도 3c). Ret mRNA는 야생형 정소(도 3d, 3e)의 정원세포와 정자세포에서, 유전자변형 정소(도. 3f)의 정원세포 덩어리에서 발현되었다. GFRα1 mRNA는 야생형 정소(도 3g, 3h)의 정원세포, 정모세포, 둥근 정자세포에 의해, 또한 유전자변형 정소(도 3i)내 정원세포 덩어리에 의해 현저하게 발현된다. 그러므로, GDNF에 대한 시그널링 수용복합체는 야생형과 유전자변형쥐 모두의 정원세포에 존재한다. 야생형쥐에서, GDNF는 명백하게 정자생성의 파라크린 세톨라이세포 유래 조절구로써 작용하지만, 유전자변형쥐에서 이 조절은 생식세포에 의한 GDNF의 지속적인 자가분비 발현에 의해 억제된다.Previously, endogenous Sertoli cells and the cytolytic system were shown to express GDNF. (Hellmich, HL, et al., Mech. Dev. 54 , 95-105 (1996); Trupp, M., et al., J. Cell Biology 130 , 138-148, (1995)). By self-internalization, GDNF mRNA can be detected in wild-type tubules for one week after birth, but not thereafter (Fig. 3a, 3b) and GDNF mRNA labeling is distributed to sitolytes. The transgenic testis shows a consistently high expression of human GDNF mRNA by the A type spermatogonial mass from 2 weeks to adult. (Figure 3c). Ret mRNA was expressed in spermatogonial cells and spermatogonial cells of wild-type testes (Fig. 3d, 3e) and in spermatogonial masses of transgenic testis (Fig. 3f). GFR [alpha] l mRNA is markedly expressed by spermatogonial cells, spermatocytes, round sperm cells of wild-type testes (Fig. 3g, 3h) and by spermatogonial cells in transgenic testes (Fig. 3i). Therefore, signaling receptive complexes for GDNF are present in spermatogonial cells of both wild-type and transgenic mice. In wild-type mice, GDNF apparently acts as a spermatogenic paracrine cell lytic-cell-mediated regulator, but in regulated mice this regulation is inhibited by sustained autocrine expression of GDNF by germ cells.
정원세포는 정소에서 증식하는 유일한 생식세포이고, 정상의 세정관에서 유사분열이 일어난다(도 4a). 유전자변형쥐에서 BrdU 표지를 한 정원세포는 세정관의 관강에서 정원세포 덩어리를 반영하는 세정관내에서 비정상분포를 나타냈다(도 4b). 야생형 정소의 세포증식의 매우 분할된 성질 때문에, 야생형과 유전자변형 정소의 순증식률을 비교하기는 어렵다. 그러나 정자생성의 세포증식지수 피크(BrdU-표지의 핵/100 정원세포)는 야생형쥐보다 유전자변형쥐에서 명백히 낮게 나타난다: 각각 0.26 +/-0.11 (n=714)와 0.72 +/- 0.14 (n=436, 세정관의 증식 분열에서 계산한 세포) (도.4c)Spermatocytes are the only germ cells that proliferate in testes and mitosis occurs in the normal tubules (Fig. 4A). In genetically modified rats, BrdU-labeled spermatids showed an abnormal distribution in the cleansing tube reflecting the spermatogonial mass in the tubules of the tubules (Fig. 4B). Because of the highly fragmented nature of cell proliferation in wild-type testes, it is difficult to compare net breeding rates of wild-type and transgenic testes. However, the cell proliferation index peaks of spermatogenesis (BrdU-labeled nuclei / 100 spermatids) are clearly lower in transgenic mice than in wild-type mice: 0.26 +/- 0.11 (n = 714) and 0.72 +/- 0.14 = 436, cells calculated from proliferation of tubules) (Fig. 4c)
TUNEL-표지에 나타난 것처럼 생후 2주부터 정원세포 덩어리와 겨우 분화된 다른 생식세포에서 고사가 현저하다.(도 4d, 4e) A형 정원세포와 유사한 수많은 고사세포는 세톨라이세포에 의해 가라앉고, 식작용으로 제거된다.(도 4f. 4g) 그러므로, 세포증식을 압도하면서 증가한 고사는 GDNF 과발현쥐에서의 점차적인 정소의 퇴화를 설명할 수 있다. 한편, 어린쥐에서 생성된 정자의 축적은 그들 분화의 억제로부터 야기되었고, 세포증식을 증진시키지 않는 것 같다.As shown in the TUNEL-label, apoptosis is prominent in other germ cells that are only differentiated from spermatogonial cells at 2 weeks of age (Figs. 4d and 4e). Numerous apoptotic cells similar to type A spermatogonial cells are submerged by Sertoli cells, (Fig. 4f, 4g). Thus, increased risk of overproduction of cell proliferation can explain the gradual loss of testes in GDNF-overexpressed rats. On the other hand, the accumulation of spermatozoa produced in young rats resulted from their inhibition of differentiation and did not appear to promote cell proliferation.
GDNF가 과발현된 수컷 세 마리를 5개월동안 지켜보고, 육안으로 정소종양과 침습성 암세포 모두가 발견되지 않을 기간동안 관찰하였다. 더욱이, GDNF과 발현쥐에서 정원세포 분화의 결핍이 궁극적으로 생식계의 악성종양을 일으키는 것이 아니라, 정소의 퇴화를 야기한다는 것을 증명하는, 어린 수컷쥐의 어떤 부검에서도(n=103) 정소의 악성종양은 발견되지 않았다. 그러나, 정소암 위험의 증가를 배제하기 위해서는 장기간동안 더 많은 쥐들를 관찰해야한다.Three male males overexpressing GDNF were observed for 5 months and observed during the period when both testicular tumors and invasive cancer cells were not visually observed. Furthermore, in any autopsy of young male rats (n = 103), testicular malignant tumors, which demonstrate that deficiency of spermatogonial differentiation in GDNF and expression mice ultimately causes malignant tumors of the reproductive system, Was not found. However, to rule out the increased risk of colon cancer, more mice should be observed over a longer period.
수컷쥐 또는 rat은 비타민 A 결핍 (VAD) 식단으로 먹이를 주어서 나타나는 비타민 A 대사물질, 레틴산(RA)의 결핍으로 인해 불임이 된다. A형 정원세포의 분화는 VAD 식단으로 완전히 억제되고, 비타민 A 또는 그것의 활성 대사물질의 재도입으로 복구된다. (Kim, K. H., et al., Molec. Endocrinology 4: 1679-1688, 1990). 레틴산 수용기 α(RARα) mRNA와 단백질량은 VAD 식단으로 감소한다. (Akmal, K., et al., Endocrinology139, 1239-1248, 1998). 따라서 RARα결핍 유전자변형쥐는 불임이되고, 정소의 퇴화를 일으킨다. (Lufkin, T., et al., Devel. Biiol90, 7225-7229, 1993). 그러므로, RAR 단백질 발현이 야생형과 GDNF과발현 유전자변형쥐에서 분석되었다. RAR 발현은 RAR 단백질의 항체를 오염시키는 간접 면역과산화물로 나타나는 것처럼, 유전자변형쥐의 정원세포 덩어리에서 부분적으로 사라졌다. 데이터는 GDNF가 정원세포의 저해 조절구로 작용하는 메카니즘의 하나가 Ret 발현 정원세포에서 RAR 발현의 하강조절이라는 것을 보여준다.Male rats or rats are infertile due to a deficiency of vitamin A metabolite, retinic acid (RA), which results from feeding with a vitamin A deficiency (VAD) diet. Differentiation of type A spermatogonial cells is completely inhibited by the VAD diet and restored by the reintroduction of vitamin A or its active metabolites. (Kim, KH, et al., Molec. Endocrinology 4: 1679-1688, 1990). The amount of retinoic acid receptor α (RARα) mRNA and protein is reduced to the VAD diet. (Akmal, K., et al., Endocrinology 139 , 1239-1248, 1998). Thus, RARα deficient transgenic mice become infertile and cause testis degeneration. (Lufkin, T., et al., Devel, Biiol 90 , 7225-7229, 1993). Therefore, RAR protein expression was analyzed in wild-type and GDNF-overexpressing transgenic mice. RAR expression partially disappeared from the germinal cell mass of the transgenic mouse, as evidenced by the indirect immunoperoxidase that would contaminate the antibody of the RAR protein. The data show that one of the mechanisms by which GDNF acts as an inhibitory regulator of spermatids is the downregulation of RAR expression in Ret expressing sperm cells.
GDNF과의 다른 요소가 정자생성의 저해 조절구로 작용할 것인지를 분석하기 위해, 연구자는 정소에서 뉴트린을 과발현시키는 유전자변형쥐를 설정했다. 사실상, 정소에서만 종특이적 유전자 발현을 목적으로 하는 복사 연장인자 1α 조효소하에 뉴트린을 과발현하는 유전자변형쥐는 GDNF 과발현쥐를 포함하는 그들과 동일한 교배실험으로 설명한 바와 같이, 4주의 첫 번째 발정기동안에도 불임을 나타낸다.To investigate whether other elements of GDNF would act as inhibitory regulators of sperm production, the researchers set up transgenic mice that overexpress neutrin in testes. In fact, transgenic mice overexpressing neutrins under a radioligand 1 alpha coenzyme intended for species-specific gene expression only in testes, as described in the same cross-breeding experiment involving GDNF-overexpressing rats, Indicates infertility.
포유류의 정자분화는 국부 세포질 상호작용과 호르몬 조절에 의해 조절되는 세 개의 다른 단계로 분리할 수 있다. (Russell, L. D., et al., Histological and histopathological evaluation of the testes. Clearwater, F. L., Cache River, pp. 1-40 (1990)). 정자생성의 첫 번째 단계는 정원세포가 정모세포를 발생시키는 유사분열단계이다. 정원세포단계를 지나면, 정자생성은 유사분열세포의 분열없이 진행된다. 정원세포는 다시 특수형으로 분류되는데, 여기에서 A형 정원세포 특수형은 정자생성 간세포를 포함한다. 두 번째 단계는 반수의 정자세포를 발생시키는 정모세포의 유사분열단계이다. 세 번째 단계는 정자생성단계인데, 정자세포는 난자에 접근하여 수정시키기에 구조적으로 적합한 정자, 정세포로 변형된다. 유사분열하는 동안에, A형 정원세포가 증식하여 분화를 유발한다. 그러나, 이들 중 일부는 미분화된채로 남아있고, 간세포의 저장기로 간주된다. (Russell, L. D., et al., Histological and histopathological evaluation of the testes. Clearwater, F. L., Cache River, pp. 1-40 (1990)). 간세포가 유지되거나, 분화한 정원세포로 변형되는 정확한 메카니즘은 아직 밝혀지지 않았다. 노던 블롯팅은 GDNF의 하강조절이 정상쥐의 정자분화의 초기량과 일치하고, GDNF과발현은 정원세포의 분화를 억제한다는 것을 나타낸다. 그러므로, 국부의 GDNF 시그널링은 정원세포가 그들의 미분화된 단계를 유지하는데 필요할 수도 있다.Sperm differentiation of mammals can be separated into three different stages that are regulated by local cellular interactions and hormonal regulation. (Russell, L. D., et al., Histological and histopathological evaluation of the testes, Clearwater, F. L., Cache River, pp. 1-40 (1990)). The first step in sperm production is a mitotic phase in which spermatogonial cells produce chimeric cells. After sperm cell steps, sperm production proceeds without cleavage of mitotic cells. The spermatogonial cell is again classified as a subtype, where type A spermatogonial cell subtype includes spermatogenic hepatocytes. The second stage is the mitotic phase of the spermatogonial cells that produce half of the sperm cells. The third step is the spermatogenesis stage, where the sperm cells are transformed into spermatozoa and spermatocytes, which are structurally suitable for accessing and modifying the oocyte. During mitosis, type A spermatogonial cells proliferate and induce differentiation. However, some of them remain undifferentiated and are regarded as the reservoir of hepatocytes. (Russell, L. D., et al., Histological and histopathological evaluation of the testes, Clearwater, F. L., Cache River, pp. 1-40 (1990)). The precise mechanism by which hepatocytes are maintained or transformed into differentiated spermatogonial cells has not been elucidated yet. Northern blotting indicates that the downregulation of GDNF is consistent with the initial amount of sperm differentiation in normal rats and that GDNF overexpression inhibits spermatogonial differentiation. Therefore, local GDNF signaling may be required for spermatids to maintain their undifferentiated stage.
정자생성 각각의 단계가 체벽의 세톨라이세포와 간세포 사이의 파라크린 상호작용을 필요로 한다는 증거가 있는데, 이들 상호작용은 발생인자와 그들의 수용체로 생각할 수 있다. (Bellve A. R. & Zhang, W. J., Reprod. Fertil.85, 771-793 (1989); Skinner, M. K., Endocr. Rev.12, 45-72 (1991); Pescovitz, O. H., et al., Trends Endocrinol. Metab.5, 126-131 (1994). Parvinen, M., et al., Cell. Biol.117, 629-41 (1992), Djakiew, D., et al., Biol. Reprod.51, 214-21 (1994), Cancilla, B. & Risbriger, G. P., Biol. Reprod.58, 1138-45 (1998); Bitgood, M. J., et al., Curr. Biol.6, 298-304 (1996); Zhao, G. Q. et al., Genes Dev.10, 1657-1669 (1996); Zhao, G. Q., et al., Development125, 1103-1112 (1998)). 그러나, 정소의 체벽세포와 생식세포사이의 세포질내 상호작용에 대한 직접적인 데이터는 여전히 부족하다. 세톨라이세포와 생식세포사이의 상호작용이 간세포 인자(c-kit 리간드), Ⅰ-발생인자와 같은 인슐린, 세 개의 TGF-β 과 (Mullerian저해 물질, 활성제, 저해제), 트렌스페린(Pescovitz, O. H., et al., Trends Endocrinol. Metab.5, 126-131 (1994))과 같은 수많은 분자를 포함할지도 모른다. 세톨라이세포는 이들 모든 물질을 분비하고, 생식세포는 그들의 수용체를 포함한다. 반대로, 세톨라이세포는 이를테면, 동종의 리간드가 정소의 생식세포에서 분비되는 p75 신경발생인자 수용체와 섬유아세포 발생인자 수용체를 발현한다. (Pescovitz, O. H., et al., Trends Endocrinol. Metab.5, 126-131 (1994); Parvinen, M., et al., J. Cell Biol.117, 629-41 (1992); Djakiew, D., et al., Biol. Reprod.51, 214-21 (1994)). 더욱이, 세톨라이세포는 또한 레이딕세포와 상호작용한다. 데저트 헤지호그(Dhh) 유전자는 세톨라이세포와 그것의 아직 알려지지 않은 수용체에 의해 발현되고, 레이딕세포에 의해 현저하게 패치된다. (Bitgood, M. J., et al., Curr. Biol.6, 298-304 (1996)). 사실, Dhh가 없는 쥐는 정자생성의 심각한 분화의 결함을 나타낸다. (Bitgood, M. J., et al., Curr. Biol.6, 298-304 (1996)). 최근에, 그들의 아직 알려지지 않은 수용체와 함께 뼈 결합조직형성 단백질 8a와 8b는 생식세포에서 발견되었고, 이들 리간드의 활성이 비정상적인 정자생성과 남성의 불임을 일으켰다. (Zhao, G. Q., et al., Genes Dev.10, 1657-1669 (1996); Zhao, G. Q., et al., Development125, 1103-1112 (1998)). 생식세포내 이들 발생인자와 그들의 수용체의 상호작용은 생식세포의 자가분비 조절을 암시한다.There is evidence that each step in the spermatozoa requires paracrine interactions between the cytolytic cells of the body wall and the hepatocytes, and these interactions may be thought of as developmental factors and their receptors. (Bellve AR & Zhang, WJ, Reprod Fertil 85, 771-793 (1989);.. Skinner, MK, Endocr Rev. 12, 45-72 (1991);... Pescovitz, OH, et al, Trends Endocrinol Metab . 5, 126-131 (1994). Parvinen, M., et al., Cell. Biol. 117, 629-41 (1992), Djakiew, D., et al., Biol. Reprod. 5 1, 214- 21 (1994), Cancilla, B. & Risbriger, GP, Biol Reprod 58, 1138-45 (1998);.. Bitgood, MJ, et al, Curr Biol 6, 298-304 (1996);... Zhao, GQ et al., Genes Dev 10 , 1657-1669 (1996); Zhao, GQ, et al., Development 125 , 1103-1112 (1998)). However, direct data on intracellular interactions between testicular wall cells and germ cells are still lacking. The interactions between the cytolytic cells and the reproductive cells are mediated by a number of factors, including hepatocellular factor (c-kit ligand), insulin such as I -generating factor, three TGF-βs (Mullerian inhibitors, activators, inhibitors) , et al., Trends Endocrinol. Metab. 5 , 126-131 (1994)). Sertoli cells secrete all these substances, and germ cells contain their receptors. Conversely, Sertoli cells express p75 neurogenic factor receptors and fibroblastogenic factor receptors, for example, where homologous ligands are secreted from testicular germ cells. (Pescovitz, OH, et al., Trends Endocrinol. Metab. 5 , 126-131 (1994); Parvinen, M., et al., J. Cell Biol., 117 , 629-41 (1992); , et al., Biol. Reprod., 51 , 214-21 (1994)). Furthermore, the cytolytic cells also interact with radic cells. The Deshit Hedgehog (Dhh) gene is expressed by Sertoli cells and its as yet unknown receptor, and is significantly patched by radic cells. (Bitgood, MJ, et al., Curr. Biol. 6 , 298-304 (1996)). In fact, mice without Dhh represent defects in severe differentiation of sperm production. (Bitgood, MJ, et al., Curr. Biol. 6 , 298-304 (1996)). Recently, bone connective tissue proteins 8a and 8b, along with their yet unknown receptors, have been found in germ cells and the activity of these ligands has resulted in abnormal sperm production and male sterility. (Zhao, GQ, et al, Genes Dev 10, 1657-1669 (1996);... Zhao, GQ, et al, Development 125, 1103-1112 (1998)). The interaction of these receptors with these factors in the germ cells implies autocrine regulation of germ cells.
데이터는 GDNF의 새로운 기능을 증명해준다. GDNF의 과발현을 목적으로 하는 유전자변형 정소에서 정소생성의 억제는 GDNF가 정원세포의 분화에서 국부의 저해 시그널로 작용한다는 것을 암시한다. 유전자변형쥐내 단계적 정소의 아트로피(athrophy)와 레이딕세포의 이상증식은 정자생성 결함을 명백히 일으킨다. 그러므로, 정소를 목적으로 하는 GDNF는 남성 불임에 대한 새로운 동물 모델을 제공한다. GDNF, RET 작용약 또는 하류 물질(downstream)에 의한 GDNF 시그널링 캐스케이드의 활성화는 우리에게 남성의 정자생성을 억제하고 남성의 피임을 발전시키는 방법을 제공한다. GDNF와 유사한 분자는 파킨스병과 같은 신경퇴행성 질병의 임상실험에 이용할 때, 정자생성에 있어서 GDNF의 효과를 고려해야 한다.The data demonstrates the new functionality of GDNF. Inhibition of testis production in transgenic testis for overexpression of GDNF suggests that GDNF acts as a local inhibitory signal in spermatogenic differentiation. The abnormal proliferation of the athrophy and radic cells of the progressive testis in transgenic mice is clearly responsible for sperm production defects. Therefore, GDNF for testicle purposes provides a new animal model for male infertility. Activation of the GDNF signaling cascade by GDNF, RET agonists or downstream agents provides us with a way to inhibit male sperm production and to develop male contraception. When GDNF-like molecules are used in clinical trials of neurodegenerative diseases such as Parkinson's disease, the effect of GDNF on sperm production should be considered.
본 발명은 유전자변형쥐의 생산에 사용된 물질과 방법, 동물모델에서 GDNF의 효과를 증명하는데 사용하는 실험을 밝히는 다음의 실험 파트에서 더욱 상세히 설명한다. 상기 실험파트는 본 발명의 영역을 제한하지 않을 것이다. 본 기술분야의 숙련자는 다음의 실험 파트에서 얻은 결과를 기본으로 하는 수많은 상이한 적용을 예측할 수 있다.The present invention is further illustrated in the materials and methods used in the production of transgenic mice and in the following experimental part which demonstrates the experiments used to demonstrate the effect of GDNF in animal models. The experimental part will not limit the scope of the invention. Those skilled in the art will be able to predict many different applications based on results obtained in the following experimental part.
방법Way
GDNF 유전자변형 구성과 유전자변형쥐의 생산.Genetically modified GDNF construct and production of transgenic mice.
인간 GDNF cDNA를 XbaI-XbaI 스터퍼 조각을 인간 GDNF cDNA의 전체 코딩 배열로 대체함으로써(GenBank accession number L15306) EF1α-조촉매를 포함하는 pEF-BOS 담체에 복제한다. (Migushima, S. and Nagata, S., Nucleic Acid Res.18, 5322 (1990)) 발현 구조의 정확성은 배열로 확인한다. 구조를 가진 적당한 유전자발현 GDNF 단백질은 용해액과 배양 상징액으로부터 GDNF의 면역침전반응을 일으키는 Cos 세포 트렌스펙션으로 확인한다. GDNF cDNA 구조의 2.7kb PvuI-HindⅠⅠⅠ 조각을 새로 수정된 FVB 근교교배 쥐의 난핵 안에 미량주입하여 유전자변형쥐를 생산한다. (Hogan, B., et al., Manipulating the Mouse Embryo. Cold spring Harbor, NY: Cold Spring Harber Laboratory Press (1994)) 인간 GDNF cDNA와 DNA 끝의 PCR로 유전자변형 양성 쥐의 자손으로 써던 블로팅하여 화운더를 확인한다. 인간 GDNF의 프라이머는 엑손1(5`-TGT CGT GGC TGT CTG CCT GGT GC-3`)과 엑손 2(5`-AAG GCG ATG GGT CTG CAA CAT GCC-3`)에서 나온다. Human GDNF cDNA is cloned into the pEF-BOS carrier containing the EF1 alpha -cocatalyst by replacing the XbaI-XbaI stuffer fragment with the full coding sequence of human GDNF cDNA (GenBank accession number L15306). (Migushima, S. and Nagata, S., Nucleic Acid Res.18, 5322 (1990)) The accuracy of the expression construct is confirmed by the sequence. Modified GDNF GDNF protein is identified by Cos cell transfection, which causes immune precipitation of GDNF from the lysate and culture supernatant. A 2.7 kb PvuI-HindIII fragment of the GDNF cDNA structure is microinjected into the egg nucleus of the newly modified FVB-subfamily rat to produce transgenic mice. (1994)). Human GDNF cDNA and DNA end-PCR were followed by Southern blotting with genetically-modified progeny offspring (Hogan, B., et al., Manipulating the Mouse Embryo. Check the balloon. The primers for human GDNF are from exon 1 (5'-TGT CGT GGC TGT CTG CCT GGT GC-3 ') and exon 2 (5'-AAG GCG ATG GGT CTG CAA CAT GCC-3`).
조직학, 세포증식과 고사.Histology, cell proliferation and apoptosis.
조직에서, 바로 절개한 정소와 부정소를 크기에 따라 2 내지 24시간동안 부앵(Bouins) 고정액 또는 4% PFA안에 고정하고, 파라핀으로 처리하고, 7㎛로 자르고, 헤마토실린/에오신으로 염색한다. 세포증식 효력 검증을 위해, PBS내 10mg/kg의 농도인 BrdU와 5-플로로2-디옥시우리딘 (FrdU) 칵테일(Amersham)을 쥐의 복강내 주입한다. 2시간 후에 목탈구로 살상하여, 해부하여, 정소를 제거하고, 부앵액에 고정한다. 정소는 파라핀으로 처리하고, 7㎛로 자르고 파라핀을 제거한다. BrdU 혼합물은 항브로모디옥시우리딘(Amersham)과 로다민이 콘주게이트된 염소 항-쥐In the tissues, immediately incised testes and adrenal glands are fixed in Bouins fixative or 4% PFA for 2 to 24 hours depending on size, treated with paraffin, cut into 7 탆 and stained with hematocylin / eosin . For cell proliferation validation, intraperitoneal injection of BrdU and 5-fluoro-2-deoxyuridine (FrdU) cocktail (Amersham) at a concentration of 10 mg / kg in PBS is intraperitoneally injected into the mice. After 2 hours, it is killed with a neck dislocation, dissected, removed testes, and fixed to the solution. The testis is treated with paraffin, cut to 7 μm and paraffin removed. The BrdU mixture was incubated with anti-bromodioxyuridine (Amersham) and rhodamine conjugated goat anti-mouse
(anti-mouse) IPG (Jackson)에 대한 모노클론 항체로 간접 면역형광을 이용하여 검출한다. 고사세포는 제조방법에 따라 자체세포고사 검출 키트 (Oncor)내 아포태그(Apoptag)로 파라핀이 제거된 부분에서 검출한다.(anti-mouse) IPG (Jackson) monoclonal antibody using indirect immunofluorescence. The dead cells are detected on the paraffin-removed portion of the apoptosis detection kit (Oncor) according to the production method.
생세포.세정관을 절개하고 PBS 버퍼를 이용하여 제조 슬라이드로 스쿼시하였다. Parvinen M., et al. (Histochem. & Biol.108, 77-81 (1997))에 따라 세정관내 세포의 컴퓨터 보조분석을 행한다. Live cell. Sections were incised and squashed using a PBS buffer. Parvinen M., et al. (Histochem. &Amp; Biol. 108 , 77-81 (1997)).
노던 블로팅.상이한 조직의 총 RNA를 제조방법에 따라 TRIZOL 분석 키트 (생체 기술)로 분리하였고 총 RNA의 30g을 각각의 레인에서 이용한다. 노던 블로팅은 마니아티스 프로토콜(Maniatis protocol)에 따라 수행한다. (Sambrook, J., et al., T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press 1989 pp. 7.43-7.50). cDNA 소식자는(상기한 자체혼성화와 동일한 것) [32p]dCTP로 표지한다. 여과기를 FujiBAS 포스포이메이저에 노출한다. Northern blotting. The total RNA of different tissues is separated into TRIZOL assay kit (biotechnology) according to the manufacturing method and 30 g of total RNA is used in each lane. Northern blotting is performed according to the Maniatis protocol. (Sambrook, J., et al., T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989 pp. 7.43-7.50). The cDNA locus (identical to the self-hybridization described above) is labeled with [ 32p ] dCTP. The filter is exposed to the FujiBAS Phosphor Major.
항-GDNF 항체를 포함하는 면역침전반응과 웨스턴 블로팅.Immunoprecipitation involving anti-GDNF antibodies and Western blotting.
바로 절개한 정소를 균질화하고 고염 용해 버퍼(300 mg 단백질/ml; 고염 용해 버퍼: 1M NaCl, 100mM 트리스 HCl, pH 8, 2% BSA, 4mM EDTA, 0.2% 트라이톤 X-100,2mM PMSF, 1mM 소디움 오토바나데이트와 1 tab1. / 프로테아제 저해 칵테일 정제 10 ml (complete Mini EDTA, Boehringer Mannheim)). 여액은 쥐 GDNF (R & D 시스템)와 단백질 A-세파로즈와 교차반응하는 인간 재조합 GDNF 펩티드에 대한 폴리클론 항체로 면역침전반응한다. 면역침전은 20% SDS-PAGE로 행하고 Hybond ECL 니트로셀룰로즈 멤브레인으로 운반한다. (Amersham Life Science). 멤브레인은 5% 보빈 세럼 알부민으로 차단하고 면역침전된 GDNF는 실온에서 2시간동안 폴리클론 항-GDNF 항체로 분석한다. (Santa Cruz Biotechnology). 분석은 제조방법에 따라 헐스래디쉬(horseradish)의 과산화물에 콘주게이트된 항-토끼(anti-rabbit) 2차 항체와 ECL 화학발광(Amersham)을 이용하여 행한다.The immediately incised testes were homogenized and homogenized in a high salt lysis buffer (300 mg protein / ml; high salt lysis buffer: 1 M NaCl, 100 mM Tris HCl, pH 8, 2% BSA, 4 mM EDTA, 0.2% Triton X-100, 2 mM PMSF, 10 ml of complete overnight EDTA, Boehringer Mannheim) and 1 tabl. / Protease inhibition cocktail tablet. The filtrate is immunoprecipitated with a polyclonal antibody against human GDNF peptide (R & D system) and human recombinant GDNF peptide cross-reacting with protein A-sepharose. Immunoprecipitation is carried out with 20% SDS-PAGE and transferred to a Hybond ECL nitrocellulose membrane. (Amersham Life Science). Membranes are blocked with 5% bovine serum albumin and immunoprecipitated GDNF is analyzed with polyclonal anti-GDNF antibody for 2 hours at room temperature. (Santa Cruz Biotechnology). Analysis is carried out using an anti-rabbit secondary antibody and ECL chemiluminescence (Amersham) conjugated to peroxides of horseradish according to the manufacturing method.
자체혼성화.자체혼성화는 앞에서 설명한대로 수행한다. (Wilkinsen, D. & Green, P., In situ hybrization and the three-dimensional reconstruction of serial sections. In: Postimplantation Mammalian Embryos. A practical approach(ed. A. Copp & D. Cockroft), pp. 155-171. Oxford University Press: London (1990)).안티센스와 센스 cRNA 소식자는 (엑손 3의 mouse GDNF 328 bp, 엑손 1과 엑손 2의 인간 GDNF 328 bp, 3과 714 bp의 쥐 Ret, 쥐 GFRα1 777 bp) 알맞은 RNA 폴리머레이즈와35S-표지의 UTP을 이용하여 합성한다. 혼성화 온도는 52。C이고, 자기방사 슬라이드를 2 내지 4주 동안 +4。C에 노출시킨다. 슬라이드는 컴퓨터가 연결된 CCR 카메라로 찍는다. 포토샵 그래픽 프로그램에서, 어두운 장의 이미지를 역전시켜 붉은색으로 염색하고 밝은 장의 이미지와 결합시킨다. Self-hybridization. Self-hybridization is performed as described above. (Wilkinsen, D. & Green, P., In situ hybrization and the three-dimensional reconstruction of serial sections, In: Postimplantation Mammalian Embryos, A practical approach (Ed A. Copp and D. Cockroft), pp. 155-171 Antisense and sense cRNA genes (328 bp in exon 3, 328 bp in human GDNF, 325 bp in exon 1 and exon 2, mouse Ret in mouse 3 and 714 bp in exon 1, 777 bp in mouse GFRα1) Synthesize using appropriate RNA polymerase and 35 S-labeled UTP. The hybridization temperature is 52 ° C, and the self-emissive slides are exposed to +4 C for 2 to 4 weeks. The slides are taken with a CCR camera connected to the computer. In a Photoshop graphics program, reverse the dark field image, dye it in red, and combine it with the bright field image.
실시예 1.Example 1.
유전자변형쥐의 생산Production of transgenic mice
정소의 복사연장인자 1 알파-조효소하에 GDNF 발현을 목적으로 정소내 GDNF의 기능을 연구한다. 인간 GDNF (hGDNF) cDNA의 전체 코딩 영역은 인간 GDNF cDNA를 XbaI-XbaI 스터퍼 조각을 인간 GDNF cDNA의 전체 코딩 배열으로 대체함으로써 pEF-BOS 담체에 복제한다. (Migushima, S. & Nagata, S., Nucleic Acid Res.18, 5322 (1990)) 2.7kb PvuI-HindⅠⅠⅠ-EcoRI 조각은 EF1α (복사 연장인자 1α)조효소와 ply(A) 아데닐화 시그널을 포함하는 0.7 kb Xba-EcoRI 조각을 포함하는 pEF-BOS 담체에서 분리한다. 새로 수정된 FVB 근교교배 쥐의 난핵 안에 미량주입하여 유전자변형쥐를 생산한다. 처음에는 FVB/NIH-쥐 유전질내에 주입하고, 그 후에 유전자변형 양성쥐는 FVB/NIH-와 NMRI-쥐 변종과 교배시킨다. 유전자변형 화운더 쥐는 hGDNF-소식자로 써던 블로팅하여 확인하고, 유전자변형 쥐의 자손은 DNA 끝의 폴리머레이즈 연쇄 반응(PCR)으로 확인한다.( 쥐의 유전질을 변화시키는 유전자변형은 나중에 GDNF t-쥐라고 칭한다.) PCR에서 사용된 프라이머는 엑손 1(5`-TGT CGT GGC TGT CTG CCT GGT GC-3`)과 엑손 2(5`-AAG GCG ATG GGT CTG CAA CAT GCC-3`)에서 나온다. GDNF t-쥐는 인간 GDNF cDNA의 코딩 영역을 가지고, 그들의 자손으로 운반한다는 것을 보여준다.Testis Radiation Extension Factor 1 Study the function of GDNF in testis for the purpose of GDNF expression under alpha-coenzyme. The entire coding region of human GDNF (hGDNF) cDNA is Human GDNF cDNA is cloned into the pEF-BOS carrier by replacing the XbaI-XbaI stuffer fragment with the entire coding sequence of human GDNF cDNA. (Migushima, S. & Nagata, S., Nucleic Acid Res.18, 5322 (1990)) A 2.7 kb PvuI-HindIII-EcoRI fragment is isolated in a pEF-BOS carrier containing a 0.7 kb Xba-EcoRI fragment containing EF1α (Radiation Extension Factor 1α) coenzyme and a ply (A) adenylation signal . Genetically modified mice are produced by microinjection into the egg nucleus of a newly modified FVB subcultured mouse. Initially injected into the FVB / NIH-rat genetic tract, and then transgenic mice are crossed with the FVB / NIH- and NMRI-mouse strains. Genetically modified finnus mice are confirmed by subsequent blotting with hGDNF-reporters, and progeny of transgenic mice are identified by polymerase chain reaction (PCR) of the DNA ends. The primers used in PCR are derived from exon 1 (5'-TGT CGT GGC TGT CTG CCT GGT GC-3`) and exon 2 (5'-AAG GCG ATG GGT CTG CAA CAT GCC-3`) . GDNF t-rats carry the coding region of human GDNF cDNA and carry it in their offspring.
실시예 2Example 2
유전자변형의 발현은 노던 블롯 혼성화와 RT-PCR로 연구한다.Expression of transgenes is studied by Northern blot hybridization and RT-PCR.
유전자변형의 발현은 상이한 연령의 내성과 유전자변형의 GDNF mRNA량을 분석한 상이한 연령(0-13주)의 쥐의 노던 블롯 혼성화와 내생 GDNF mRNA와 쥐의 인간 유전자변형 GDNF mRNA를 비교한 3주된 쥐의 정소의 RNA로부터 역전사 폴리머라이즈 연쇄반응(RT-PCR)으로 연구한다. 역전사 PCR 1 ug 전체 RNA는 제조방법에 따라 AMV 역복사 효소(Finnzymes, Helsinki)를 이용하는 임의의 초기반응(20ul)에서 역전사로 복사된다. 내생쥐 GDNF cDNA 또는 유전자변형 인간 GDNF cDNA를 복사할 때, 주형으로 반응물의 2ul이 사용된다. The expression of transgenic mice was analyzed by Northern blot hybridization of different age (0-13 weeks) analysis of GDNF mRNA levels of different age tolerance and genetically modified 3-week-old mice that compared the endogenous GDNF mRNA with the human transgenic GDNF mRNA We study reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) from mouse testis RNA. Reverse transcription PCR 1 ug total RNA is transcribed into reverse transcripts in any initial reaction (20 ul) using AMV reverse transcriptase (Finnzymes, Helsinki) according to the preparation method. When copying my mouse GDNF cDNA or transgenic human GDNF cDNA, 2ul of the reagent is used as template.
첫 번째 프라이머는 (5`GCTGAG/CCAGTGACTCA/CAATATGCC3`)은 쥐와 인간 GDNF 모두의 대립형질을 인식하고, 유전자혼합을 방지하기 위하여 개재배열부를 감싼다. 다른 말초의 프라이머는 내생과 유전자변형 GDNF(쥐안의 GDNF 특이지역: 5`TGTTAGCCTTCTACTCCGAGACAG3`)와 유전자변형 프라이머에 선택적반응을 한다. 이들 프라이머는 동일한 조건(그들 자체의 버퍼내 1uM 프라이머, 1mM, dNTP와 다이나자임 폴리머라이즈(Finnzymes, Helsinki))에서 정상쥐와 유전자변형쥐 정소중 하나의 RNA로부터 역복사된 내생과 유전자변형 GDNF cDNA로부터 373 bp 길이의 조각을 복사하는데 이용된다. 주기는 30s 95。, 30s 62。 ja 45s 72。이고, 2분동안 95。에서 "가열 시작"한 이후에 20 내지 36번 갱신된다. 복사는 72。C에서 5분동안 마지막 주기후에 종결된다. 에티디움 브로마이드를 포함하는 아가로즈 겔에서 제조한PCR 생산물은 UV선으로 연구하고, 폴라로이드 카메라로 촬영한다. 유전자변형 hGDNF와 내생쥐 GDNF mRNA발현을 확인하기 위한 노던 블롯 혼성화는 TRIzol 반응물-kit(Life Technologies)를 포함하는 정소에서 분리한 전체 RNA의 종특이성 [α-32p]-표지한 GDNF cDNA 소식자로 제조방법에 따라 수행한다. 소식자는 다음과 같다.: 쥐 GDNF (328 bp exon 3 (NCB1 Gene Bank, accession number U37459)와 인간 GDNF (536 bp exon 1 ja 2, (Lin et al., Science260, 1130-1132, (1993)) 노던 블롯 혼성화는 Sambrook, J., et al (Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Second Edition. Cold Spring Harbor Laboratory Press 1989 pp. 7.43-7.50). 각각의 샘플에서 사용한 전체 RNA는 30ug이다. 혼성화 여과기는 Fuji 포스포이메이저 플레이트에 놓고, 밤새 빛에 노출시키고, 이미지는 FugiBAS 포스포이메이저로 기록한다. 액틴-소식자는 GDNF 소식자의 혼성화후에 각각의 여과기에서 혼성화되는 RNA의 운반까지도 조절하는 소식자로 이용된다. 결과는 태생 쥐의 정소에서 GDNF mRNA의 명백한 발현을 보여주는데(도 2a), 특히 쥐가 발정기가 되었을 때, 발현은 생후 첫주후에 약해지고 성인쥐에서는 거의 분석되지 않는다. 3주된 GDNF t-쥐(도 2d)의 정소에서 유전자변형 인간 GDNF mRNA가 내생의 GDNF mRNA의 50 내지 500배라는 것을 노던 블로팅으로 미루어 짐작할 수 있다. (도 2a)The first primer (5'GCTGAG / CCAGTGACTCA / CAATATGCC3`) recognizes alleles of both mouse and human GDNF and envelops intervening sequences to prevent gene mixing. Other peripheral primers selectively respond to endogenous and transgenic GDNF (GDNF specific region in mouse: 5 'TGTTAGCCTTCTACTCCGAGACAG3') and transgenic primers. These primers were prepared from the reverse transcribed endogenous and transgenic GDNF cDNAs from one of the normal mouse and transgenic murine testis in the same conditions (1 uM primer, 1 mM, dNTP and dynasem Polymerize (Finnzymes, Helsinki) Lt; RTI ID = 0.0 > 373 bp < / RTI > The period is 30s 95., 30s 62. ja 45s 72. and is updated 20-36 times after "start heating" at 95. for 2 minutes. The copy is terminated after the last cycle for 5 minutes at 72.C. PCR products prepared on agarose gels containing ethidium bromide are studied by UV radiation and photographed with a Polaroid camera. Northern blot hybridization to confirm the expression of transgenic hGDNF and mouse GDNF mRNA was carried out using the TRSP-specific reagent [- 32 p] - labeled GDNF cDNA According to the manufacturing method. (Lin et al., Science 260 , 1130-1132, (1993)) and human GDNF (536 bp exon 1 ja 2, (NCB1 Gene Bank, accession number U37459) The Northern blot hybridization was carried out by Sambrook, J., et al (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989, pp. 7.43-7.50) The Fujian phosphophore is placed on the major plate, exposed to light overnight, and the image recorded by the FugiBAS Phosphoimage. The actin-reporter is used as a regulator to regulate the transport of the RNA hybridized in each filter after hybridization of the GDNF reporter. The results show an obvious expression of GDNF mRNA in the testes of the born rats (Figure 2a), especially when the mice become estrus, the expression weakens after the first week of life and is rarely analyzed in adult rats. 3-week GDNF t- ) In the testis Northern blotting suggests that electron-modified human GDNF mRNA is 50-500 fold of endogenous GDNF mRNA (Fig. 2a)
실시예 3Example 3
노던 블로팅과 자체혼성화에 의한 정소의 GDNF의 위치The location of testis GDNF by Northern blotting and self-hybridization
정소가 연장인자 1α 조효소를 대상으로 하기 때문에, 여성과 남성의 상이한 조직으로부터 노던 블롯 혼성화를 연구한 정소를 제외한 남성의 다른곳에서는 GDNF-유전자발현이 나타나지 않는다. (Furuchi, T., et al., Development122, 1703-1709 (1996)) 또한 자체혼성화의 cRNA는 일련 조직의 정소, 난소와 신장에서 Wilkinsen, D. & Green, P., (in situ hybridisation and the three-dimensional reconstruction of serial sections. In: Postimplantation Mammalian Embryos. A practical approatch (ed. A. Copp & D. Cockroft), pp. 155-171. Oxford University Press: London (1990))에 따라 수행한다. 소식자는 다음과 같다: 쥐 GDNF-소식자 (328 bp), 인간 GDNF-소식자 (536 bp), GFRα1-소식자 (777 bp)와 GFRα2-소식자 (대략 500bp). 자체혼성화에서 모든 소식자의 온도는 52。C이고, 노출시간은 +4。C에서 1.4 내지 4주이다. 각각의 소식자로부터 적어도 세 번의 상이한 노출을 진행한다. Testis GDNF-gene expression is not present elsewhere in males except for testes that have studied northern blot hybridization from different tissues of females and males, since they are subject to the extension factor 1 alpha coenzyme. (Furuchi, T., et al., Development122, ≪ / RTI > 1703-1709 (1996)). cRNA was obtained from Wilkinsen, D. & Green, P., in situ hybridization and the three-dimensional reconstruction of serial sections (In: Postimplantation Mammalian Embryos, A Practical Approach, ed. &Amp; D. Cockroft, pp. 155-171, Oxford University Press: London (1990). The posters are as follows: rat GDNF-reporter (328 bp), human GDNF-reporter (536 bp), GFRα1-reporter (777 bp) and GFRα2-reporter (approximately 500 bp). In self-hybridization, the temperature of all porcine is 52 ° C and the exposure time is 1.4 to 4 weeks at + 4.C. Proceed at least three different exposures from each poster.
노던 블롯 혼성화와 자체혼성화의 cRNA 모두에서 얻은 결과는 인간 GDNF-소식자가 단지 자체혼성화 시그널이 정원세포와 일부 초기의 정모세포내에 위치하는 정소로부터 RNA에 혼성화한다는 것을 보여준다. (도 3)Results from both northern blot hybridization and self-hybridization cRNA show that the human GDNF-gene self-hybridization signal hybridizes to RNA from testis located in spermatogonial cells and some early amygdaloid cells. (Fig. 3)
유전자변형 GDNF t-쥐와 정상쥐 모두에서 쥐 GDNF 수용체 Ret가 미발정기쥐의 정원세포와 성인쥐의 정자에서 발현되지만, 생식계세포내 정자생성하는 동안에 GFRα1과 GFRα2의 분화된 정자와 상호수용체에서는 어느 것도 발현되지 않았다. (도 3)In both genetically modified GDNF t-rats and normal rats, rat GDNF receptor Ret is expressed in spermatogonial spermatids of adult mice and adult rat spermatogonial gonads, but during spermatogenesis in gonadal spermatozoa, the spermatozoa of GFRα1 and GFRα2 . (Fig. 3)
실시예 4Example 4
조직에 의해 나타난 발현의 형태학Morphology of Expression Induced by Tissue
유전자도입 GDNF 발현의 형태적인 결과는 정소의 조직학 연구에서 비롯된다. 정상과 유전자변형 조직은 4% 파라포르말데하이드로 고정하고, 파라핀으로 처리하고, 4 내지 7㎛ 부위로 자르고, 파라핀을 제거하고, 헤마톡실리니오신-염색약으로 염색한다.The morphological consequences of GDNF expression in the gene transfection originate from histological studies of testis. Normal and transgenic tissues are fixed with 4% paraformaldehyde, treated with paraffin, cut into 4 to 7 mu m sites, paraffin removed and stained with hematoxylinosine-dye.
1 내지 4주된 정소의 조직연구에서 정원세포량의 급증는, GDNF t-쥐 변종 수컷에서 볼 수 있고, 급증은 정자세포와 정자의 분화를 지속시킬 수 없다는 사실과 관계된다. 그들의 조직구조에 기인하여, 세정관내에 형성된 세포덩어리는 A형의 정원세포임을 확인할 수 있다. 4주 후 세정관내 상기 정원세포 덩어리의 수는 감소하고 11주후에는 정원세포가 거의 남지 않는다. 성숙한 자유로운 정자는 어떤 단계에서도 형성되지 않았고, 정세포는 정소상체관에서 발견할 수 없었다.In a tissue study of 1 to 4 weeks of testis, a surge in spermatocyte volume is found in the GDNF t-mouse strain male, and the rapidity is related to the fact that spermatids and spermatozoa can not be maintained differentiating. Based on their tissue structure, it can be confirmed that the cell mass formed in the cleansing tube is a type A spermatogonial cell. After 4 weeks, the number of spermatogonial cells in the cleansing tube decreases and almost no spermatogonial cells remain after 11 weeks. Adult free sperm were not formed at any stage, and sperm cells could not be found in the seminiferous tubules.
실시예 5Example 5
불임을 초래하는 GDNF 기능의 증명Proof of GDNF function resulting in infertility
GDNF가 정세포의 형성을 억제시킬 수 있기 때문에, 수컷의 GDNF t-쥐 변종의 가임력은 생식능력이 있는 8주 이상된 암컷쥐와 교배시켜 연구하였다. 2주동안 수컷 20마리는(6주이상된) 암컷과 사이좋게 지낸다. 그들은 200마리의 암컷과 교배한 것으로 계산되었다. 게다가, 암컷이 3내지 4일 간격으로 바꾸어서 세 마리의 수컷은(8주된)암컷들과 반년간 함께 지냈다. 그들은 정상쥐와 같은 빈도로 교배하였다. 일부 암컷의 자궁과 난자의 리더와 교배시킨 후에 정세포를 찾기 위해 연구하였다.Because the GDNF can inhibit the formation of spermatogonia, the fertility of male GDNF t-rats strains was studied by crossing with female rats aged 8 weeks or more with reproductive ability. Twenty males (between six weeks old) stay with females for two weeks. They were calculated to have mated with 200 females. In addition, the females changed from 3 to 4 days apart and the three males (eight-week old) stayed with the females for half a year. They were crossed at the same frequency as normal rats. After crossing with some female female uterus and egg leader, we searched for chiotropic cells.
얻은 결과는 GDNF t-쥐 유전질으로부터 유전자변형한 수컷은 변형한 수컷과 교배한 암컷을 한 마리도 임신시키지 않았다는 것과 그들의 자궁과 난자 리더에는 정세포가 발견되지 않았음을 보여주었다. GDNF t-쥐 유전질으로부터 유전자변형한 수컷은 모두 불임이고 번식할 수 없었다.The results showed that genetically modified males from the GDNF t-rat genetic tract did not conceive any females mated with modified males and that no spermatocytes were found in their uterine and ovarian leaders. All males genetically modified from the GDNF t-rat genetic were infertile and unable to reproduce.
결과는 다음의 상세하게 설명한 도면에서 검토한다.The results are discussed in the following detailed drawings.
도1. 상이한 세 연령의 야생형(왼쪽 패널: a, c, e)과 유전자변형 (오른쪽 패널: b, d, f) 쥐의 정소형태와 8주된 야생형 (g)와 유전자변형 (h) 정소상체관. (a와 b) 3주. (c와 d) 8주. (e와f) 6개월. 어린 쥐의 많은 A형 정원세포 덩어리의 잔여물(d)과 생식세포의 위축과 레이딕세포의 이상증식(별표)의 진전(f)을 주목하여라. 야생형(g)와 유전자변형(h)쥐의 정소상체관은 유전자변형쥐내의 정자의 부존재를 나타낸다. 눈금 100㎛Fig. (Right panel: b, d, f) Rat testis form and 8 major wild type (g) and genetically modified (h) testis pouches of different ages of wild type (left panel: a, c, e) (a and b) Three weeks. (c and d) 8 weeks. (e and f) 6 months. Notice the progression (f) of the remnant (d) of the many A-type sperm cell masses in young rats and the atrophy of germ cells and abnormal proliferation of radic cells (asterisk). The testis tubes of wild type (g) and transgenic (h) rats represent the absence of sperm in transgenic mice. Scale 100 탆
도2.다양한 연령의 야생형 (왼쪽 패널)과 유전자변형 정소 (오른쪽 패널)에서 GDNF (a,d), Ret (b,e)와 GFRα1 (c,f) mRNA에 대한 노던 블로팅. 쥐 GDNF cDNA와 인간 GDNF cDNA 소식자는 a와 d에서 각각 사용하였다. GDNF (a), Ret (b), GDNF(c) mRNA량은 출생후 1주나 2주후에 현저하게 하강조절된다. 야생형쥐에서 감소하는 내생의 GDNF mRNA과는 반대로 인간 GDNF mRNA 유전자변형 (d)량은 성인까지 높게 유지된다. 또한, Ret (e)와 GFRα1 (f) mRNA량은 분석된 모든 단계의 유전자변형쥐에서 높게 나타난다. (g) 3과 5,6주된 야생형(WT)과 유전자변형 (TG) 정소내 GDNF의 면역침전반응. 야생형정소내 GDNF 단백질은 검출되지 않는다. 오른쪽은 대조부로써 재조합형 인간 GDNF 단백질 25ng. Fig.Of various ages Northern blotting for GDNF (a, d), Ret (b, e) and GFRα1 (c, f) mRNA in wild type (left panel) and transgenic testes (right panel). Rat GDNF cDNA and human GDNF cDNA were used in a and d, respectively. The amount of GDNF (a), Ret (b), and GDNF (c) mRNA is significantly lowered after 1 or 2 weeks after birth. In contrast to the endogenous GDNF mRNA, which is reduced in wild-type mice, the amount of human GDNF mRNA transgenic (d) remains high up to adult. In addition, Ret (e) and GFRα1 (f) mRNA levels are high in transgenic mice at all stages analyzed. (g) Immunoprecipitation of GDNF in 3 and 5, 6-week-old wild-type (WT) and transgenic (TG) testes. GDNF protein in wild-type testis is not detected. On the right, 25 ng of recombinant human GDNF protein as a control.
도 3. 자체혼성화에서 cRNA에 의한 야생형(WT, 왼쪽과 중간 패널)과 유전자변형 쥐(TG, 오른쪽 패널)의 정소내 GDNF (a, b, c), Ret (d, e, f)와 GFRα1 (g, h, I) 전사의 분포. (a, b) 쥐 GDNF cDNA 주형과 (c)에서 인간 GDNF cDNA 주형이 사용된다. 모든 다른 소식자는 쥐의 전사에 쓰인다. 감각조절은 배경상부에 저밀도를 나타나지 않았다. (a, d, g) 1 내지 2주된 야생형 정소. (b, e, h) 8주된 야생형 정소. (c, f, I) 8주된 유전자변형 정소. 유전자변형쥐 내의 정원세포는 지속적으로 높은 양의 인간 GDNF를 발현하지 않지만, 이들 세포수는 8주에 명백히 감소한다. (d) 2주에서, Ret 발현은 세정관(화살표)의 기본층에서 일부 정원세포에 위치한다. (g) 또한, GFRα1은 Ret를 포함하는 그들과 형태적으로 유사한 일부 정원세포로 발현된다. (화살표). (e) 8주에서, Ret는 일부 정원세포정원세포와 정자모두에서 발현된다. (h) GFRα1 mRNA 분포는 Ret의 것을 따르지만, 정모세포에서도 역시 높게 나타난다. 유전자변형쥐에서 Ret (f)와 GFRα1 (i) 모두는 정원세포 덩어리에서 발현된다. 눈금 100 ㎛Figure 3. GDNF (a, b, c), Ret (d, e, f) and GFRα1 in testis of wild-type (WT, left and middle panels) and transgenic mice (TG, right panel) (g, h, I) Distribution of transcripts. (a, b) mouse GDNF cDNA template and (c) human GDNF cDNA template. All other newsers are used for the warrior of mice. Sensory control did not show low density at the upper part of the background. (a, d, g) 1 to 2 weeks of wild-type testes. (b, e, h) 8-week wild-type testes. (c, f, I) 8 main transgenic testes. Although spermatogonial cells in transgenic mice do not consistently express high amounts of human GDNF, the number of these cells is obviously reduced at 8 weeks. (d) At 2 weeks, Ret expression is located in some spermatids in the basal layer of the tubules (arrows). (g) GFR [alpha] l is also expressed in some garden cells morphologically similar to those containing Ret. (arrow). (e) At 8 weeks, Ret is expressed in some spermatogenic spermatogonial cells and sperm. (h) GFRα1 mRNA distribution follows Ret, but is also high in chimeric cells. In transgenic mice, both Ret (f) and GFRα1 (i) are expressed in spermatogonial cells. Scale 100 ㎛
도 4. 야생형 (a, d)와 유전자변형 (b, e, g) 정소내 세포증식 (a, b, c), 고사 (d, e), 그리고 라이브 형태 (f, g) (f)는 야생형과 유전자도입형 세정관 모두를 설명한다. (a) 3주된 정소에서, S-단계 세포의 BrdU 표지는 정자생성하는 동안에 분할된 분포를 나타내는 관의 일부 교차부위내 표지의 부존재를 주목하여라. (b) 3주된 유전자변형 정소에서, 많은 표지한 BrdU 세포는 정원세포(화살표)의 비정상적인 분포를 나타내는 관의 밝은 부위에서 발견된다. S-단계 세포의 부분적인 분포는 유전자변형관에서 나타나지 않는다. 도 4c. 야생형과 유전자변형정소에서의 세포증식의 분포 인덱스. BrdU 표지한 세포/100 정원세포의 수는 야생형과 유전자변형 세정관의 100개의 교차부분으로 계산된다. BrdU 표지한 세포의 정상부분분포는 유전자변형 정소에서 급격하게 증가된다. (d와 e) 4주된 정소의 고사에 대한 TUNER-표지. 정원세포 덩어리(화살표)에서 표지의 증가를 주목해라. (d)야생형과 비교한 (e)의 세정관. (f) 15주된 야생형 (WT)과 유전자변형 (TG) 쥐로부터 라이브 세정관의 생산. 유전자변형 관의 감소된 직경과 관 주위의 레이딕 세포(화살표)의 증가를 주목해라. (g) 세톨라이 세포(화살표 머리)내 A형 정원세포와 유사한 수많은 고사세포(화살표)를 나타내는 고정되지 않은 스커시의 제조에서 유전자변형 세정관으로부터 생세포의 고확대. 눈금 (a-d) 100㎛, (e) 200㎛, (f) 10㎛.Figure 4. The cell proliferation (a, b, c), death (d, e), and live form (f, g) Describe both wild type and transgenic tubules. (a) At the 3-week testimony, note that the BrdU label of the S-stage cells does not show the presence of markers in some intersections of the tube showing a split distribution during spermatogenesis. (b) In the 3-week transgenic testes, many labeled BrdU cells are found in bright areas of the ducts, indicating an abnormal distribution of spermatogonial cells (arrows). The partial distribution of S-phase cells does not appear in the genotypic duct. 4c. Distribution index of cell proliferation in wild type and genotypic testis. The number of BrdU-labeled cells / 100 sperm cells is calculated as 100 cross-sections of wild-type and genetically modified tubules. The normal distribution of BrdU-labeled cells is rapidly increased in transgenic testes. (d and e) TUNER-cover for 4 weeks testosterone test. Notice the increase in the label in the sperm cell mass (arrow). (d) Compared to the wild type, (e). (f) Production of live tubules from 15-week-old wild-type (WT) and transgenic (TG) mice. Note the reduced diameter of the graft tube and the increase in radial cells (arrows) around the tube. (g) High expansion of viable cells from genotypic tubules in the production of unfixed scars showing numerous dead cells (arrows) resembling type A shed cells in sitolytes (arrowheads). (A-d) 100 μm, (e) 200 μm, and (f) 10 μm.
표. 1table. One
다양한 연령의 야생형과 유전자변형 쥐내 정소 무게(평균±표준편차)Weights of wild-type and transgenic mice of various ages (mean ± standard deviation)
n=각 그룹의 정소수n = the positive number of each group
________________________________________________________________________________________________________________________
연령 야생형 유전자변형Age-wild type transgenic
(주) (mg) n (mg) n(Mg) n (mg) n
________________________________________________________________________________________________________________________
1 5.5 ±2.6 20 4.8 ± 2.5 201 5.5 ± 2.6 20 4.8 ± 2.5 20
2 27.8 ±6.0 20 22.7 ± 12 202 27.8 ± 6.0 20 22.7 ± 12 20
3 50.2 ±6.5 20 58.7 ± 8.6 203 50.2 ± 6.5 20 58.7 ± 8.6 20
4 68.8 ±8.0 10 40.3 ± 10.0 104 68.8 8.0 10 40.3 10.0 10
5 79.9 ±7.3 10 30.5 ± 9.3 105 79.9 ± 7.3 10 30.5 ± 9.3 10
8 102.2 ±4.6 10 34.7 ± 8.0 88 < / RTI > 102.2 + 4.6 10 34.7 8.0 8.0
13 100.9 ±6.0 10 38.3 ± 8.3 613 100.9 ± 6.0 10 38.3 ± 8.3 6
24 90.0 ±4.6 10 43.2 ± 8.9 624 90.0 ± 4.6 10 43.2 ± 8.9 6
______________________________________________________________________________________________________________________
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FI981793 | 1999-02-26 | ||
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