WO2012157743A1 - 外来性sd-saを有するレトロウイルスベクター - Google Patents

外来性sd-saを有するレトロウイルスベクター Download PDF

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WO2012157743A1
WO2012157743A1 PCT/JP2012/062773 JP2012062773W WO2012157743A1 WO 2012157743 A1 WO2012157743 A1 WO 2012157743A1 JP 2012062773 W JP2012062773 W JP 2012062773W WO 2012157743 A1 WO2012157743 A1 WO 2012157743A1
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sequence
gene
cell
tcr
vector
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PCT/JP2012/062773
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Inventor
幸子 岡本
峰野 純一
Original Assignee
タカラバイオ株式会社
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/85Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
    • C12N15/86Viral vectors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2740/00Reverse transcribing RNA viruses
    • C12N2740/00011Details
    • C12N2740/10011Retroviridae
    • C12N2740/15011Lentivirus, not HIV, e.g. FIV, SIV
    • C12N2740/15041Use of virus, viral particle or viral elements as a vector
    • C12N2740/15043Use of virus, viral particle or viral elements as a vector viral genome or elements thereof as genetic vector
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2840/00Vectors comprising a special translation-regulating system
    • C12N2840/44Vectors comprising a special translation-regulating system being a specific part of the splice mechanism, e.g. donor, acceptor

Definitions

  • the present invention relates to a retroviral vector used for gene transfer into a cell for transformation in the fields of medicine, pharmacy, agriculture, forestry and fisheries, and food science, a cell into which the vector is introduced, and a gene-transferred cell using the vector It relates to the manufacturing method.
  • Viral vectors are technologies widely used in the field of gene therapy from basic to clinical.
  • adenoviral vectors are suitable for transiently expressing large amounts of target genes in target cells
  • retroviral vectors are It is a vector that is expected in the field of gene therapy for genetic diseases, and a technique that is also expected in the field of transgenic animal production. .
  • Retroviruses have a viral particle structural protein, a gag / pol gene that encodes a precursor protein such as protease, reverse transcriptase, and integrase, and an env gene that encodes an envelope glycoprotein. Both ends of these genes are 5′LTR (Long Terminal Repeat) and 3′LTR involved in the integration of double-stranded DNA synthesized through viral gene transcription, reverse transcription from the viral genome, and reverse transcription. It is sandwiched between.
  • a gene transfer system using retroviral particles makes one or two packaging constructs expressing gag / pol and env genes and retrovirus in order to make self-replication impossible while maintaining the infectivity of viral particles. It is divided into vectors.
  • a retroviral vector is also called a transfer vector and has a packaging signal sequence for LTR and viral particles, and most of the gag / pol gene and the env gene are deleted, and a desired gene is inserted instead.
  • the RNA genome is transcribed by the promoter sequence of the 5 'LTR of the transfer vector and packaged into a viral particle by the packaging signal sequence.
  • Non-patent document 1 Non-patent document 2
  • SIN type retroviral vector lacking the 3 ′ LTR promoter sequence functioning as a promoter on the target cell chromosome.
  • Non-patent document 2 Non-patent document 2.
  • transcriptional regulation of a desired gene is performed by an internal promoter located on the 3 'end side of the packaging signal sequence. Since the SIN type vector does not transcribe the sequence at the 5 'end side from the internal promoter, the possibility of generating virus particles having self-replicating ability is extremely low and safe.
  • An object of the present invention is to provide a retroviral vector for introducing a desired gene into a cell and expressing it more efficiently.
  • a retroviral vector comprising a nucleic acid of each of the above sequences, wherein at least one of the SD sequence of (d) and the SA sequence of (e) is derived from a gene different from the promoter sequence of (c), [2]
  • the present invention provides a retroviral vector that efficiently expresses a desired gene, a method for producing a gene-transferred cell using the vector, and a cell into which the vector has been introduced.
  • retroviral vectors, gene-transfected cell production methods and gene-introduced cells are extremely useful for protein production, disease treatment by cell therapy, and research and testing therefor.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the retrovirus vector of an Example. It is a figure which shows the expression relative value of a wild type TCR gene. It is a figure which shows the expression relative value of a codon conversion type
  • LTR Long Terminal Repeat
  • U3 includes a transcriptional enhancer sequence and a promoter sequence.
  • the “packaging signal sequence” is also referred to as “psi sequence” or “ ⁇ sequence”, and is necessary for encapsidation of retroviral RNA strands and packaging into virus particles in the formation of virus particles.
  • SD main splice donor
  • promoter sequence refers to a DNA regulatory region that can bind to RNA polymerase directly or via other proteins to which a promoter is bound and initiate transcription of the sequence connected to the 3 ′ end. is there.
  • a promoter may have other expression control sequences, such as enhancer and repressor sequences.
  • the “splice acceptor (SA) sequence” refers to a splice site that is a boundary site between an intron and an exon in an RNA processing reaction in which an intron existing in RNA is removed and exons before and after it are recombined. Means a splice site present on the 3 ′ end side of the intron.
  • SA sequence a “splice donor (SD) sequence” means a splice site present at the 5 ′ end of an intron.
  • GU consensus sequence exists at the 5 'end of the intron of the RNA precursor present in the nucleus, and the 5' end side of the GU sequence is the SD sequence.
  • the feature of the consensus sequence of SA and SD sequences of introns contained in eukaryotic mRNA precursors is called GU-AG rule.
  • An SA sequence or SD sequence having a mutation introduced into the consensus sequence is also included in the SA sequence or SD sequence of the present specification as long as it functions in the RNA processing reaction.
  • gene of interest is artificially inserted into a cell (for example, the cell's nuclear genome or cytoplasm) either temporarily or permanently (by artificial manipulation). It refers to an exogenous gene that is desired to be performed. Such genes include genes that are completely or partially derived from the introduced cell, and also include genes having any mutation. Further, it may be the same gene as the endogenous gene that the cell naturally has.
  • naturally means a natural state in which no artificial manipulation is applied.
  • wild type refers to the gene or gene product isolated from a naturally occurring source that is most frequently observed in a population. This may be naturally occurring or produced as a recombinant.
  • mutant refers to a gene or gene product that has altered sequence and / or functional properties when compared to a wild-type gene or gene product. Mutant genes are produced by naturally occurring mutations or by artificially modifying genes to mutate sequences.
  • T cell is also called T lymphocyte, and means a cell derived from the thymus among lymphocytes involved in immune response.
  • T cells include helper T cells, suppressor T cells, regulatory T cells, CTL, naive T cells, memory T cells, ⁇ T cells that express ⁇ and ⁇ chain TCRs, and ⁇ and ⁇ chain TCRs. ⁇ T cells are included.
  • Examples of the “cell population containing T cells” include blood (peripheral blood, umbilical cord blood, etc.), bone marrow fluid, peripheral blood mononuclear cells (PBMC) collected, isolated, purified and derived from these, blood cell lineage Examples of the cell population include cells, hematopoietic stem cells, and cord blood mononuclear cells.
  • various cell populations derived from blood cells containing T cells can be used in the present invention. These cells may be activated in vivo (in vivo) or ex vivo (ex vivo) by cytokines such as anti-CD3 antibodies and IL-2. These cells can be used either those collected from living organisms or obtained through in vitro culture, for example, those obtained by directly or cryopreserving the T cell population obtained by the method of the present invention. .
  • suppression of expression refers to inhibiting the production of a final polypeptide by preventing transcription and / or translation from a gene encoding the polypeptide, ie, the polypeptide as a product. Means that the amount decreases. Therefore, even when the transcription reaction from the gene encoding the polypeptide is not suppressed, if the transcription product (mRNA) is rapidly degraded and the production of the protein is suppressed, it is included in the “expression suppression”.
  • the state in which expression is suppressed is a state in which the expression level is 20% or more, 40% or more, 60% or more, 80% or more, or 100%, that is, completely suppressed as compared with the case where expression is not suppressed.
  • Retroviral vector of the present invention comprises, in order from the 5 ′ end, (A) 5′LTR (Long Terminal Repeat) sequence derived from a retrovirus, (B) a retrovirus-derived packaging signal sequence ( ⁇ ), (C) a promoter sequence, (D) a splice donor (SD) sequence, (E) a splice acceptor (SA) sequence, (F) the sequence of the desired gene; (G) a 3 ′ LTR sequence derived from a retrovirus in which a mutation has been introduced into the U3 region and promoter activity has been deleted, A nucleic acid construct, wherein at least one of the SD sequence of (d) and the SA sequence of (e) is derived from a gene different from the promoter sequence of (c).
  • the vector of the present invention has high expression efficiency of a desired gene in the introduced cell.
  • the vector of the present invention can be used for protein production, treatment of diseases by cell therapy, research and testing therefor.
  • the retrovirus is a single-stranded RNA virus, and the 5 ′ LTR sequence, SD sequence, packaging signal sequence, gag gene, pol gene, SA sequence, env gene, A 3 ′ LTR sequence is present.
  • a plurality of accessory genes are included in addition to these elements.
  • a 5 'LTR sequence, a packaging signal sequence, and a 3' LTR sequence are essential for the retroviral vector.
  • Other gene products such as gag, pol, env and the like can be supplied from packaging cells carrying these genes.
  • Retroviruses include subclasses of oncoretrovirus and lentivirus, and sequences from any class of virus can be used in the present invention. These sequences may be the same virus-derived sequences, but they can be combined with sequences from different viruses as long as they can be combined with appropriate packaging cells to form virus particles and integrate into the introduced cell genome. May be used.
  • LTR sequences and packaging signal sequences used in the present invention include Moloney murine leukemia virus (MMLV), mouse embryonic stem cell virus (MESV), mouse stem cell virus (MSCV), myeloproliferative sarcoma belonging to oncoretrovirus. Sequences derived from viruses (MPSV) and splenic focal forming viruses (SFFV) can be used.
  • Oncoretrovirus-derived viral vectors are capable of high-efficiency gene transfer, but the cells must be actively dividing when the vector is introduced. These oncoretroviral vectors have been described in a number of literature [eg, US Pat. No. 5,219,740, US Pat. No. 6,207,453, US Pat. No.
  • LTR sequence and packaging signal sequence used in the present invention examples include human immunodeficiency virus (HIV-1, HIV-2), simian immunodeficiency virus (SIV), feline immunodeficiency virus ( Sequences from FIV), equine infectious anemia virus (EIAV), goat arthritis encephalitis virus (CAEV) can be used.
  • a lentiviral vector can introduce a gene into the genome in the nucleus regardless of the mitosis of the cell into which the gene is introduced. Lentiviral vectors have also been described in a number of literature [eg, Journal of Virology, Vol. 72, 8463-8471 (1998)].
  • Other groups of retroviruses such as the spumavirus (eg, foamy virus) can also efficiently transduce non-dividing cells.
  • an LTR sequence having a mutated sequence can also be used.
  • the LTR is functionally divided into three regions U3, R and U5 from the 5 'end.
  • the U3 region has enhancer / promoter activity, and the RNA genome II of the host cell transcribes the viral genome from the R region of the 5 'LTR sequence to the R region of the 3' LTR sequence.
  • the 3 'LTR used in the vector of the present invention is a sequence in which promoter activity has been deleted by introducing a mutation into the U3 region.
  • a retroviral vector in which the U3 region of the 3'LTR sequence is mutated in this way is called a self-inactive (SIN) type vector.
  • SI self-inactive
  • An LTR sequence in which the U3 region of the 5 'LTR sequence is replaced with an exogenous promoter derived from other than the virus from which the LTR sequence is derived can also be used in the present invention.
  • a virus or mammal-derived sequence can be used, and a constitutive, inducible or tissue-specific promoter can be used.
  • HCMV human cytomegalovirus
  • MMSV Moloney murine sarcoma virus
  • RSV rous sarcoma virus
  • SV40 early promoter region [Nature, 290, 304-310 (1981)], promoters derived from viruses such as spleen focus-forming virus (SFFV), and polypeptide chain elongation factors (EF) 1 ⁇ , phosphoglycerate kinase (PGK), ⁇ -actin, globin, elastase, albumin, ⁇ -fetoprotein and insulin-derived promoters of mammals can be used.
  • viruses such as spleen focus-forming virus (SFFV), and polypeptide chain elongation factors (EF) 1 ⁇ , phosphoglycerate kinase (PGK), ⁇ -actin, globin, elastase, albumin, ⁇ -fetoprotein and insulin-derived promoters of mammals
  • SFFV spleen focus-forming virus
  • EF polypeptide chain elongation factors 1 ⁇
  • PGK phosphoglycerate kinase
  • ⁇ -actin
  • a promoter sequence for expressing a desired gene is arranged separately from the LTR.
  • Such a promoter sequence existing between the 5 'LTR and the 3' LTR may be referred to as an internal promoter sequence.
  • the promoter sequence (c) of the vector of the present invention is ligated together with the SD sequence and SA sequence in an operable state with the desired gene sequence.
  • a promoter sequence derived from a virus or a mammalian gene can be used as the promoter sequence.
  • a viral promoter sequence When a viral promoter sequence is used, the same virus-derived sequence as the virus from which the 5 'LTR, 3' LTR or packaging signal sequence is derived or a sequence derived from a different virus can be used.
  • a promoter sequence derived from the LTR U3 region of a retrovirus for example, a promoter sequence derived from the LTR U3 region of a mouse stem cell virus (MSCV) can be used.
  • a sequence exemplified as an exogenous promoter that replaces the U3 region of the 5 'LTR sequence in the previous paragraph can be used.
  • the promoter described in Molecular Therapy (Mol. Ther.), Volume 2, 458-469 (2000) can be used.
  • the (d) SD sequence and / or (e) SA sequence contained in the vector of the present invention is different from the SD sequence and / or SA sequence exogenous to the promoter sequence of (c), that is, the promoter sequence used.
  • SD sequences and / or SA sequences derived from genes can be used. “Derived from different genes” means that each element described above is derived from a different gene of the same type of virus or mammal, or derived from a different virus or mammal.
  • SD and / or SA sequences from the same virus from which the 5 'LTR, 3' LTR or packaging signal sequence is derived, from a different virus, or from a mammalian gene can be used.
  • the SD sequence and the SA sequence may be sequences derived from different genes.
  • 16S RNA of simian virus (SV) 40, immediate early RNA of HCMV, SD sequence and SA sequence derived from human hEF1 ⁇ gene can be used [American Academy of Sciences, Vol. 95, No. 1, 219-223. Page (1998)].
  • SD sequences or SA sequences in which mutations are introduced into the consensus sequence and the splicing activity is enhanced or suppressed can also be used in the vector of the present invention.
  • the vector of the present invention can contain a siRNA generating sequence at an arbitrary position.
  • An siRNA generating sequence is a sequence into which RNA that forms at least one stem-loop structure and can induce RNA interference in mammalian cells is transcribed.
  • the purpose of RNA interference in the present invention is to selectively suppress the expression of a specific endogenous gene that is naturally expressed by a cell into which a vector is introduced.
  • RNA interference is induced by siRNA in which an RNA molecule homologous to a base sequence of mRNA transcribed from a gene whose expression is desired to be suppressed (hereinafter referred to as a target gene) and an RNA molecule complementary thereto are annealed. .
  • the siRNA generating sequence is, for example, between (b) and (c), between (c) and (d), between (d) and (e), between (e) and (f) of the vector of the present invention. Or it arrange
  • siRNA generating sequence used in the present invention, a sequence (sense sequence) homologous to a base sequence of a region of mRNA transcribed from a target gene and a complementary sequence (antisense sequence) are arranged in series. Has been placed. A single RNA strand transcribed from the siRNA generation sequence forms a double-stranded structure by annealing the sense and antisense sequences within the molecule, and the formed double-stranded RNA portion is used as a stem region. A stem-loop structure is formed in which the loop region is an arbitrary sequence arranged between the antisense sequence and the antisense sequence. In the cell, siRNA is generated from the stem region by the action of RNase III (Dicer).
  • the chain length of the portion corresponding to the stem region in the siRNA generating sequence is, for example, 13 to 29 bases, preferably 15 to 25 bases, more preferably 19 to 25 bases from the viewpoint of suppression of interferon response in mammalian cells.
  • the loop region may be an arbitrary sequence, and a sequence having a chain length of 1 to 30 bases is exemplified, but a sequence of 1 to 25 bases, more preferably 5 to 22 bases is used.
  • siRNA generated in the cell according to the present invention is composed of RNA having a sequence complementary to RNA having a sequence homologous to a specific base sequence of mRNA transcribed from the target gene. It is not necessary to be completely homologous or complementary to the specific base sequence. As long as the function of suppressing the expression of the target gene is exerted, a siRNA generation sequence consisting of substantially homologous RNA and RNA having a substantially complementary sequence may be used.
  • the siRNA generating sequence used in the present invention transcribes a plurality of siRNAs corresponding to the base sequences of different regions of one target gene in addition to one that transcribes one type of siRNA targeting one type of gene.
  • a plurality of siRNAs corresponding to a plurality of target genes may be transcribed.
  • the number of siRNAs generated from the siRNA generating sequence used in the present invention is 1 to 10, 1 to 6, 1 to 4, a plurality, or several.
  • the desired gene sequence (f) contained in the vector of the present invention is a gene sequence to be expressed in the cell into which the vector is introduced.
  • the gene sequence includes, for example, a sequence encoding a protein and a sequence encoding an RNA that functions in a cell, such as tRNA or miRNA.
  • the vector of the present invention is produced as a vector in which a sequence (multicloning site) in which a plurality of restriction enzyme recognition sequences for linking the sequence (f) are arranged is arranged in the vector instead of the sequence (f), and then multicloning is performed.
  • the sequence (f) may be inserted using the site.
  • a vector having a multiple cloning site instead of the sequence (f) is also included in the vector of the present invention.
  • the siRNA generated from the siRNA generating sequence may target the desired gene sequence of the sequence (f) and suppress gene expression from the sequence.
  • a mutation can be introduced into a desired gene sequence, and the sequence can be modified so as not to be affected by siRNA.
  • substitution of other amino acids within the range that does not impair the function of the polypeptide encoded by the desired gene in the amino acid sequence encoded by the RNA that the siRNA acts on For example, the amino acid sequence may be changed by substitution with a similar amino acid.
  • Similar amino acids mean amino acids that are similar in physicochemical properties, such as aromatic amino acids (Phe, Trp, Tyr), aliphatic amino acids (Ala, Leu, Ile, Val), polar amino acids (Gln, Asn) , Basic amino acids (Lys, Arg, His), acidic amino acids (Glu, Asp), amino acids having hydroxyl groups (Ser, Thr), amino acids with small side chains (Gly, Ala, Ser, Thr, Met), etc. Amino acids classified as: It is expected that such substitutions with similar amino acids will not change the phenotype of the polypeptide (ie, are conservative amino acid substitutions).
  • a gene into which a silent mutation or a conservative amino acid substitution mutation has been introduced as described above may be referred to as a “codon conversion type” gene.
  • the present invention is not particularly limited. However, by selecting a codon that is frequently used in the host to be used or a sequence that increases translation efficiency, and converting the base sequence, Improvement of gene expression efficiency is expected.
  • the desired gene of the vector of the present invention is a sequence encoding an oligomeric protein.
  • Oligomeric proteins include structural proteins, enzymes, transcription factors, receptors, and antibodies.
  • the oligomeric protein may be a cell surface protein (membrane protein), and a sequence encoding an antigen recognition receptor exemplified in the examples, for example, a T cell receptor (T cell receptor: TCR) is desired. It is suitable as a gene.
  • TCRs There are two types of TCRs: heterodimers consisting of ⁇ and ⁇ chains (heterodimers) and heterodimers consisting of ⁇ and ⁇ chains.
  • Each chain of TCR consists of a variable (V) region, a binding (J) region, and a constant (C) region.
  • V variable
  • J binding
  • C constant
  • the diversity of the TCR V region is caused by the combination of the gene segments encoding the V region and rearrangement of the rearranged binding site by DNA rearrangement, and the insertion of an N sequence into the binding site.
  • Hypervariable regions (CDRs) with particularly high amino acid sequence variations are observed in the V regions of the ⁇ and ⁇ chains.
  • a desired gene can be a sequence obtained by polycistronicly linking genes encoding two polypeptides constituting a TCR heterodimer.
  • the two genes can be connected to each other via a sequence selected from a sequence encoding a self-cleaving peptide and an IRES (internal ribosomal entry site) sequence.
  • the order of the two genes may be either, for example, a polycistronic sequence from the 5 'end to the order of TCR ⁇ chain-TCR ⁇ chain or TCR ⁇ chain-TCR ⁇ chain.
  • the self-cleaving peptide can be obtained from a viral 2A peptide or a 2A-like peptide having a function equivalent to that of the virus.
  • 2A peptide (F2A) derived from foot-and-mouth disease virus (FMDV)
  • 2A peptide (E2A) derived from equine rhinitis A virus (ERAV)
  • E2A equine rhinitis A virus
  • P2A 2A peptide derived from Porcine teschovirus (PTV-1)
  • T2A having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 can be used.
  • 2A peptides are reviewed in Expert Opinion On Biological Therapy, Volume 5, pages 627-638 (2005).
  • the IRES sequence refers to an element that promotes the direct entry of a ribosome into the initiation codon of a cistron (protein coding region), eg, AUG, thereby initiating cap-independent translation of the gene [Trens in Bio Chemical Science (Trends Biochem Sci), Vol. 15, No. 12, pp. 477-83 (1990)]. Multiple polypeptides are translated from a single mRNA having multiple cistrons linked by an IRES sequence.
  • exogenous TCR when an exogenous TCR that recognizes a desired antigen is introduced into a T cell, the endogenous TCR that is naturally expressed by the T cell competes with the exogenous TCR, and the expression of the exogenous TCR may decrease. There is. In addition, side effects such as graft-versus-host disease (GVHD) may occur due to TCR mispaired between endogenous TCR and exogenous TCR. Therefore, it is important to suppress the expression of endogenous TCR.
  • the V region of the endogenous TCR differs depending on the individual TCR, whereas the C region is a sequence common to each TCR and is encoded by the gene of the same base sequence. Therefore, the siRNA generated by the siRNA generating sequence is targeted. Suitable for arrangement.
  • the silent mutation can be introduced into the base sequence encoding the C region in the gene. Thus, exogenous TCR can be expressed efficiently.
  • the base sequence AGTAAGGATTCTGATGGTAT (SEQ ID NO: 1) of the endogenous TCR ⁇ chain in the C region of the gene encoding TCR is not particularly limited. What is necessary is just to carry out codon conversion to AGCAAGGACAGCGACGTGTAC (sequence number 2).
  • the amino acid sequences encoded by the above two base sequences are common to SKDSDVY (SEQ ID NO: 3), but the ⁇ chain of the endogenous TCR is selected by siRNA generated by transcription of the artificial gene described in SEQ ID NO: 13. Is suppressed. Codon conversion is illustrated in Table 1 described in the Examples.
  • the vector of the present invention may further comprise a central polyprint lact (cPPT) -central termination (CTS) sequence and / or a woodchuck hepatitis virus post-transcriptional regulatory element (WPRE).
  • cPPT central polyprint lact
  • CTS central termination
  • WPRE woodchuck hepatitis virus post-transcriptional regulatory element
  • the presence of a sequence termed cPPT may improve efficient gene delivery to non-dividing cells.
  • This cPPT / CTS sequence is arranged, for example, between (b) and (c).
  • WPRE promotes packaging in packaging cells and contributes to high titers, and promotes the production of mRNA in host cells to enhance the expression of desired genes.
  • This WPRE sequence is arranged, for example, between (f) and (g).
  • Method for producing gene-introduced cell of the present invention comprises a step of introducing the retroviral vector of the present invention described in (1) above into a cell. This process is performed outside the body.
  • mammals such as cells derived from humans or cells derived from non-human mammals such as monkeys, mice, rats, pigs, cows, and dogs can be used.
  • non-human mammals such as monkeys, mice, rats, pigs, cows, and dogs
  • Arbitrary cells can be used.
  • peripheral blood mononuclear cells collected, isolated, purified and derived from blood (peripheral blood, umbilical cord blood, etc.), body fluids such as bone marrow, tissues or organs, blood cells, hematopoietic stem cells, umbilical cord blood
  • body fluids such as bone marrow, tissues or organs
  • blood cells hematopoietic stem cells
  • umbilical cord blood Use nuclear cells, fibroblasts, preadipocytes, hepatocytes, blood cells, skin keratinocytes, mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells, adipose stem cells, various cancer cell lines, periodontal ligament fibroblasts or neural stem cells be able to.
  • the cells may be either collected from a living body or established as a cell line. When it is desired to transplant the produced gene-transduced cell or a cell differentiated from the cell into a living body, it is preferable to produce the transgenic cell from a cell collected from the living body itself
  • the step of introducing the vector of the present invention into a cell comprises selecting an appropriate packaging cell based on the LTR sequence and the packaging signal sequence possessed by the vector, and using this a retrovirus.
  • Particles can be prepared and carried out.
  • PG13 ATCC CRL-10686
  • PA317 ATCC CRL-9078
  • GP + E-86 and GP + envAm-12 US Pat. No. 5,278,056
  • Psi-Crip [American Academy of Sciences, Vol. 85, No. 6460-6464 (1988)] is exemplified.
  • Retroviral particles can also be produced using 293 cells or 293T cells with high transfection efficiency.
  • Retrovirus vectors produced based on many types of retroviruses and packaging cells that can be used for packaging the vectors are widely available from various companies. From these retroviral vectors, DNA fragments having the sequences (a) to (g) of the vector of the present invention can be prepared. These packaging cells can also be used in the method of the present invention.
  • a retrovirus produced by pseudotype packaging having an envelope derived from a virus different from that of the genome of the retrovirus vector can also be used.
  • pseudotyped retroviruses having proteins that can function as envelopes or envelopes derived from MMLV, gibbon leukemia virus (GaLV), vesicular stomatitis virus (VSV), or feline endogenous virus (feline endogenous virus) can be used.
  • retroviral vector particles having a sugar chain-modified protein on its surface can be prepared.
  • a functional substance that improves the introduction efficiency can also be used (for example, International Publication No. 95/26200, International Publication No. 00/01836).
  • substances that improve the introduction efficiency include substances having an activity of binding to a viral vector, such as fibronectin or fibronectin fragments.
  • a fibronectin fragment having a heparin binding site for example, a fragment commercially available as RetroNectin (registered trademark, CH-296, manufactured by Takara Bio Inc.) can be used.
  • RetroNectin registered trademark, CH-296, manufactured by Takara Bio Inc.
  • polybrene, fibroblast growth factor, type V collagen, polylysine, or DEAE-dextran which is a synthetic polycation having an effect of improving the infection efficiency of retrovirus cells, can be used.
  • the functional substance is immobilized on a suitable solid phase, for example, a container (plate, petri dish, flask, bag, etc.) used for cell culture or a carrier (microbeads, etc.).
  • a suitable solid phase for example, a container (plate, petri dish, flask, bag, etc.) used for cell culture or a carrier (microbeads, etc.).
  • a container plate, petri dish, flask, bag, etc.
  • a carrier microbeads, etc.
  • the gene-transferred cell of the present invention is a cell into which the retroviral vector of (1) has been introduced by the production method of (2).
  • the gene-transferred cell of the present invention expresses an exogenous desired gene with high efficiency.
  • the retroviral vector has an siRNA generating sequence, a transgenic cell that strongly expresses a desired foreign gene and suppresses the expression of a specific endogenous gene is provided.
  • An embodiment of the present invention includes a gene-transferred cell into which an exogenous TCR that recognizes a specific antigen is introduced.
  • the disease to which a T cell into which an exogenous TCR is introduced is administered is not particularly limited as long as it is a disease sensitive to the T cell.
  • cancer leukemia, solid tumor, etc.
  • hepatitis Infectious diseases caused by viruses such as influenza and HIV, bacteria, and fungi, such as tuberculosis, MRSA, VRE, and deep mycosis are exemplified.
  • the cell of the present invention can also be used for donor lymphocyte infusion for the purpose of bone marrow transplantation, prevention of infection after irradiation, and remission of relapsed leukemia.
  • TCR ⁇ -chain genes and TCR ⁇ -chain genes that recognize the 235-243 peptide of tumor antigen WT1 were prepared.
  • the base sequences encoding the amino acid sequences of the C region shown in SEQ ID NOs: 3 and 6 of the TCR ⁇ chain gene obtained in this way are converted into the codon-converted base sequence SEQ ID NO: Each was converted to 2, 5 base sequences.
  • the base sequences encoding the amino acid sequences of the C region represented by SEQ ID NOs: 9 and 12 of the TCR ⁇ chain gene are converted into the codon-converted base sequences of SEQ ID NOs: 8 and 11, respectively. Each was converted into a base sequence. The details of the above base sequence conversion are shown in Table 1.
  • an artificial gene shown in SEQ ID NO: 13 was synthesized. This artificial gene transcribes four types of single-stranded RNA that forms a stem-loop structure.
  • RNAs that suppress the expression of the wild-type TCR ⁇ chain and wild-type TCR ⁇ chain genes targeting the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1, 4, 7, and 10 in the cell, respectively.
  • the amino acid sequence encoded by the wild type and the codon-converted base sequence is the same, but since a mutation has been introduced into the base sequence of the codon-converted TCR, a double strand transcribed from the DNA described in SEQ ID NO: 13 The expression of codon-converted TCR is not suppressed by siRNA.
  • PCR was performed using pMSCVneo (Clontech) as a template to amplify the MSCV U3 promoter site shown in SEQ ID NO: 14.
  • genomic DNA was extracted from peripheral blood mononuclear cells (PBMC) isolated from human peripheral blood from which informed consent was obtained using FastPure DNA kit (manufactured by Takara Bio Inc.), and the genomic DNA was used as a template for sequencing.
  • PCR was performed with the primers shown in No. 15 and SEQ ID No. 16 to amplify the region containing SD and SA sequences derived from the human EF1 ⁇ gene.
  • an artificial synthetic gene containing the T2A peptide sequence shown in SEQ ID NO: 17 was prepared.
  • an artificial gene encoding the T2A peptide sequence was inserted into the ClaI-NotI digested product of the lentiviral vector pLVSIN-EF1 ⁇ Neo (manufactured by Takara Bio Inc.).
  • a DNA fragment in which a codon-converted WT1-specific TCR ⁇ -chain and ⁇ -chain gene operably linked to the MSCV LTR U3 promoter inserted in polycistronic manner by the 2A peptide is inserted.
  • PLVSIN-MSCVU3-WT1-TCR Vector A
  • pLVSIN-MSCVU3-EF1-WT1-TCR vector B
  • a region containing SD and SA sequences derived from the human EF1 ⁇ gene was inserted between the MSCV LTR U3 promoter and the codon-transformed WT1-specific TCR gene.
  • Example 3 Preparation of Codon-transformed TCR and siRNA Expression Retroviral Vectors
  • artificial genes that generate the four types of siRNA synthesized in Example 1 were transformed into pLVSIN-MSCVU3-EF1-WT1-TCR (vector).
  • B) was inserted between the codon-converted WT1-specific TCR ⁇ and ⁇ chain genes and the 3 ′ LTR to prepare pLVSIN-MSCVU3-EF1-WT1-TCR-loop-siTCR (vector C).
  • Example 4 Preparation of Retrovirus Solution Plasmid vectors pLVSIN-MSCVU3-WT1-TCR (vector A), pLVSIN-MSCVU3-EF1-WT1-TCR (vector B), pLVSIN-MSCVU3-EF1-WT1-TCR-loop-siTCR ( E. coli JM109 was transformed with vector C) to obtain transformants. Plasmid DNAs retained by these transformants were purified using QIAGEN Plasmid Midi Kit (manufactured by Qiagen) and subjected to the following operations as transfection DNA.
  • QIAGEN Plasmid Midi Kit manufactured by Qiagen
  • Each of the prepared pLVSIN-MSCVU3-WT1-TCR (vector A), pLVSIN-MSCVU3-EF1-WT1-TCR (vector B), pLVSIN-MSCVU3-EF1-WT1-TCR-loop-siTCR (vector C) plasmids, Using Lenti-XHTX Packaging System (Clontech) and Lenti-X 293T cells (Clontech), three types of supernatants containing lentiviruses having a VSVG envelope were obtained. The supernatant was filtered through a 0.45 ⁇ m filter (Milex HV, manufactured by Millipore) to prepare a virus solution.
  • Milex HV manufactured by Millipore
  • Example 5 Infection of covirus-converted TCR and codon-converted TCR-siRNA co-expressing retroviral vector into human PBMC 1
  • PBMC Peripheral blood mononuclear cells isolated from human peripheral blood from which informed consent was obtained were infected twice with the virus solution prepared in Example 4 by a standard method using protamine. Cells were collected 8 days after the second virus infection, and total RNA was extracted and DNase I was treated with QIAGEN RNeasy Mini Kit (Qiagen). Using the obtained total RNA as a template, cDNA synthesis was performed using PrimeScript RT reagent Kit (Perfect Real Time) (manufactured by Takara Bio Inc.).
  • PBMC into which no vector was introduced was prepared, and the gene expression level was measured as described above. Then, the inhibitory effect of the wild type TCR gene is evaluated by calculating the ratio of the relative value of the gene expression in each experimental group based on the relative value of the gene expression of the wild type TCR ⁇ chain and the wild type TCR ⁇ chain of the cell. did.
  • the results are shown in FIG. In the figure, the vertical axis represents the relative value of the gene expression level when the negative control without vector introduction is taken as 100.
  • the horizontal axis shows the introduced retroviral vector. As shown in FIG.
  • PBMC vector A and vector B introduced with codon-converted TCR does not suppress the expression of wild-type TCR ⁇ -chain and ⁇ -chain genes, but co-expresses codon-converted TCR gene and siRNA.
  • PBMC vector C suppressed wild type TCR ⁇ and ⁇ gene expression.
  • the ratio of the relative value of gene expression in each experimental group was calculated, thereby introducing the introduced codon-converted TCR gene. The expression level of was compared. The results are shown in FIG.
  • the vertical axis indicates the relative value of the gene expression level when the expression level in PBMC introduced with vector A is 100.
  • the horizontal axis shows the introduced retroviral vector.
  • the expression level of the introduced codon-converted TCR ⁇ chain and ⁇ chain gene is expressed in a foreign vector, that is, the vector B containing the SD and SA sequences derived from the EF1 ⁇ gene, and the SD and SA sequences derived from the EF1 ⁇ gene. It was 1.5 to 2 times higher than that of vector A containing no.
  • Example 6 Infection of codon-transformed TCR and codon-transformed TCR-siRNA co-expressing retroviral vector into human PBMC 2 As in Example 5, cells were collected 8 days after the second virus infection. Stained with HLA-A2402 WT1 tetramer-PE (MBL) and FITC-labeled anti-Human CD8 antibody (Becton Dickinson). Using a flow cytometer, the proportion of cells that were CD8 positive and tetramer positive and the average fluorescence intensity of PE were measured for the stained cells.
  • MBL HLA-A2402 WT1 tetramer-PE
  • FITC-labeled anti-Human CD8 antibody Becton Dickinson
  • the average fluorescence intensity in FIG. 5 reflects the expression level of anti-WT1 TCR in WT1 tetramer positive cells.
  • the vector B containing the SD and SA sequences derived from the EF1 ⁇ gene is higher in WT1 tetramer positive cells with a lower virus copy number than the vector A into which the SD and SA sequences are not inserted.
  • the average intensity of fluorescence derived from the tetramer positive cells was also high. Furthermore, as shown in FIG.
  • the vector C containing the EF1 ⁇ gene-derived SD and siRNA generating sequences for the wild-type TCR ⁇ -chain and ⁇ -chain genes is used to express the introduced codon-converted TCR ⁇ -chain and ⁇ -chain genes.
  • vector A and vector B a higher WT1 tetramer positive cell rate was obtained with a lower virus copy number, and the average intensity of fluorescence derived from the tetramer positive cells was also high. That is, the expression rate and expression intensity of the codon-converted TCR ⁇ / ⁇ complex protein were enhanced in cells into which a nucleic acid encoding a sequence that generates siRNA was introduced.
  • Example 7 Preparation of Codon-transformed TCR Expression Retroviral Vector (WT1)
  • WT1 Codon-transformed TCR Expression Retroviral Vector
  • an artificial synthetic gene encoding the MSCV U3 promoter site and T2A peptide sequence was prepared, and the codon-converted human anti-WT1 TCR ⁇ chain gene and TCR ⁇ prepared in Example 1 were prepared.
  • a nucleic acid fragment containing the chain gene and an artificially synthesized gene encoding the T2A peptide sequence were inserted into the ClaI-NotI digested product of the lentiviral vector pLVSIN-EF1 ⁇ Neo (manufactured by Takara Bio Inc.).
  • PLVSIN-MSCVU3-WT1-TCR-b2Aa vector D was prepared (FIG. 6).
  • Example 8 Preparation of codon-converted human T cell receptor ⁇ and ⁇ genes (MAGE-A4)
  • a codon-converted human anti-MAGE-A4 TCR ⁇ chain gene is prepared by converting a wild-type gene according to the method described in WO 2008/153029 pamphlet (part of which is incorporated herein by reference). did. A nucleic acid fragment containing this gene was cloned into the restriction enzyme KpnI-XhoI site of pPCR-Script (Stratagene). Similarly, a codon-converted human anti-MAGE-A4 TCR ⁇ chain gene was prepared by converting a wild-type gene. A nucleic acid fragment containing this gene was cloned into the restriction enzyme KpnI-XhoI site of pPCR-Script.
  • Example 9 Preparation of codon-transformed TCR expression retroviral vector (MAGE-A4)
  • an artificial synthetic gene encoding the MSCV U3 promoter site and T2A peptide sequence was prepared, and the codon-converted human anti-MAGE-A4 TCR ⁇ chain gene prepared in Example 8 was used.
  • an artificially synthesized gene encoding the T2A peptide sequence and a nucleic acid fragment containing the TCR ⁇ chain gene was inserted into the ClaI-NotI digested product of the lentiviral vector pLVSIN-EF1 ⁇ Neo (manufactured by Takara Bio Inc.).
  • a region containing the SD and SA sequences derived from the human EF1 ⁇ gene is inserted between the MSCV LTR U3 promoter and the TCR gene of each vector, and pLVSIN-MSCVU3-EF1-MAGE-A4-TCR-a2Ab (vector 2A) And pLVSIN-MSCVU3-EF1-MAGE-A4-TCR-b2Aa (vector 2B) was prepared (FIG. 7).
  • Example 10 Preparation of Codon-transformed TCR and siRNA Expression Retroviral Vector
  • the artificial genes that generate the four types of siRNA synthesized in Example 1 were combined with the codon-transformed MAGE-A4 specific TCR gene of vectors 2A and 2B and 3 ′.
  • PLVSIN-MSCVU3-EF1-MAGE-A4-TCR-loop-siTCR-a2Ab (vector 3A)
  • pLVSIN-MSCVU3-EF1-MAGE-A4-TCR-loop-siTCR-b2Aa (vector 3B) inserted between LTRs was made (FIG. 7).
  • Example 11 Preparation of Retrovirus Solution Plasmid vectors pLVSIN-MSCVU3-WT1-TCR (vector A), pLVSIN-MSCVU3-WT1-TCR-b2Aa (vector D), and Examples prepared in Example 2 and Example 7
  • Example 12 Infection of human PBMC with codon-transformed TCR retroviral vector (WT1) PBMC isolated from human peripheral blood from which informed consent was obtained was once infected with the WT1-specific TCR expression virus solution (vector A or vector D) prepared in Example 11 by a standard method using protamine. I let you. Cells were harvested 8 days after virus infection. In the same manner as in Example 6, the proportion of CD8 positive and tetramer positive cells, the average fluorescence intensity of PE, and the number of virus copies incorporated into the genome were measured. FIG. 8 shows these results. In the figure, the horizontal axis represents the virus copy number, and the vertical axis represents the WT1 tetramer positive cell ratio (left in FIG.
  • the average fluorescence intensity in FIG. 8 reflects the expression level of anti-WT1 TCR in WT1 tetramer positive cells.
  • the vector D in which the WT1-specific TCR ⁇ chain gene is inserted upstream of the 2A peptide has a lower virus copy number than the vector A in which the ⁇ chain gene is inserted upstream of the 2A peptide.
  • the same WT1 tetramer positive cell rate and average intensity of fluorescence derived from the tetramer positive cells were obtained.
  • cells transfected with the vector D in which the TCR ⁇ chain gene is inserted upstream of the 2A peptide are compared with cells transfected with the vector A in which the ⁇ chain gene is inserted upstream of the 2A peptide.
  • the expression rate and expression intensity of the ⁇ complex protein were enhanced.
  • Example 13 Infection of human PBMC with codon-transformed TCR and codon-transformed TCR-siRNA co-expressing retroviral vector (MAGE-A4)
  • MAGE-A4-specific TCR-expressing virus solution (vector 1A to vector 3B) prepared in Example 11 was added to PBMC isolated from human peripheral blood from which informed consent was obtained by a standard method using protamine. Infected twice. Cells were collected 6 days after virus infection, genomic DNA was extracted in the same manner as in Example 6, and the number of virus copies incorporated in the genome was measured. Further, cells were collected 8 days after the second infection, and the proportion of cells that were CD8 positive and tetramer positive and the average fluorescence intensity of PE were measured by the same method as in Example 6.
  • FIG. 9 shows the result of vector 1
  • FIG. 10 shows the result of vector 2
  • FIG. 11 shows the result of vector 3.
  • the horizontal axis indicates the virus copy number
  • the vertical axis indicates the tetramer positive cell ratio (left of FIG. 9, FIG. 10 left, FIG. 11 left) and the average fluorescence intensity of the MAGE-A4 tetramer positive cells (FIG. 9, right, FIG. 10 right, FIG. 11 right).
  • 9, 10 and 11 reflect the expression level of anti-MAGE-A4TCR in MAGE-A4 tetramer positive cells. As shown in FIGS.
  • the vectors 1B, 2B and 3B in which the MAGE-A4 specific TCR ⁇ chain gene is inserted upstream of the 2A peptide are the vectors 1A in which the ⁇ chain gene is inserted upstream of the 2A peptide.
  • a higher MAGE-A4 tetramer positive cell rate was obtained with a lower virus copy number, and the average intensity of fluorescence derived from the tetramer positive cells was also higher.
  • cells transfected with vectors 1B, 2B, and 3B in which the TCR ⁇ chain gene is inserted upstream of the 2A peptide are cells transfected with vectors 1A, 2A, and 3A in which the ⁇ chain gene is inserted upstream of the 2A peptide.
  • the expression rate and expression intensity of the codon-converted TCR ⁇ / ⁇ composite protein were enhanced.
  • the present invention provides a retroviral vector that efficiently expresses a desired gene, a method for producing a gene-transferred cell using the vector, and a cell into which the vector has been introduced.
  • retroviral vectors, gene-transfected cell production methods and gene-introduced cells are extremely useful for protein production, disease treatment by cell therapy, and research and testing therefor.
  • SEQ ID NO: 1 A part of wild type TCR alpha chain coding sequence
  • SEQ ID NO: 2 A part of codon modified TCR alpha chain coding sequence
  • SEQ ID NO: 3 A part of TCR alpha chain amino acid sequence
  • SEQ ID NO: 4 A part of wild type TCR alpha chain coding sequence
  • SEQ ID NO: 5 A part of codon modified TCR alpha chain coding sequence
  • SEQ ID NO: 6 A part of TCR alpha chain amino acid sequence
  • SEQ ID NO: 7 A part of wild type TCR beta chain coding sequence
  • SEQ ID NO: 8 A part of codon modified TCR beta chain coding sequence
  • SEQ ID NO: 9 A part of TCR beta chain amino acid sequence
  • SEQ ID NO: 10 A part of wild type TCR beta chain coding sequence
  • SEQ ID NO: 11 A part of codon modified TCR beta chain coding sequence
  • SEQ ID NO: 12 A part of TCR beta chain amino acid sequence
  • SEQ ID NO: 13 siRNA generating sequence for
  • SEQ ID NO: 15 EF1 alpha SD / SA amplification primer
  • SEQ ID NO: 16 EF1 alpha SD / SA amplification primer
  • SEQ ID NO: 17 T2A peptide coding sequence
  • SEQ ID NO: 18 wild type TCR alpha chain amplification primer
  • F SEQ ID NO: 19 wild type TCR alpha chain amplification primer
  • R SEQ ID NO: 20 wild type TCR beta chain amplification primer
  • F SEQ ID NO: 21 wild type TCR beta chain amplification primer
  • SEQ ID NO: 22 codon modified TCR alpha chain amplification primer
  • SEQ ID NO: 23 codon modified TCR alpha chain amplification primer
  • SEQ ID NO: 24 codon modified TCR beta chain amplification primer
  • SEQ ID NO: 25 codon modified TCR beta chain amplification primer
  • R SEQ ID NO: 26 GAPDH amplification primer
  • F SEQ ID NO: 27 GAPDH amplification primer

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Abstract

 本発明は、細胞に所望の遺伝子を導入してより効率よく発現させるためのレトロウイルスベクターを提供することを目的とし、5'末端から順に、(a)レトロウイルス由来の5'LTR(Long Terminal Repeat)配列、(b)レトロウイルス由来のパッケージングシグナル配列(ψ)、(c)プロモーター配列、(d)スプライスドナー(SD)配列、(e)スプライスアクセプター(SA)配列、(f)所望の遺伝子の配列、(g)U3領域に変異を導入してプロモーター活性を欠失させたレトロウイルス由来の3'LTR配列の各配列の核酸を含み、ここに、(d)のSD配列及び(e)のSA配列のうち少なくとも1つが(c)のプロモーター配列と異なる遺伝子由来であることを特徴とするレトロウイルスベクターを提供する。

Description

外来性SD-SAを有するレトロウイルスベクター
 本発明は医学、薬学、農林水産学、食品学の分野において、細胞に遺伝子導入して形質転換するために用いるレトロウイルスベクター、前記ベクターが導入された細胞、ならびに前記ベクターを使用する遺伝子導入細胞の製造方法に関する。
 真核生物への遺伝子導入法としては、ウイルスベクターを用いる方法、裸のDNAをエンドサイトーシスや電気穿孔法、遺伝子銃によって導入する技術などが知られている。ウイルスベクターは、遺伝子治療の分野で基礎から臨床まで幅広く利用されている技術であり、例えばアデノウイルスベクターは標的細胞で目的遺伝子を一過性に大量発現させるのに適しており、レトロウイルスベクターは、宿主染色体への安定な組み込み機能により長期安定発現が可能であり、遺伝病の遺伝子治療の分野で期待されているベクターであり、また、トランスジェニック動物作成の分野でも期待されている技術である。
 レトロウイルスは、ウイルス粒子の構造タンパク質、プロテアーゼ、逆転写酵素、インテグラーゼなどの前駆体タンパク質をコードするgag/pol遺伝子、エンベロープ糖タンパク質をコードするenv遺伝子を有する。これらの遺伝子の両端は、ウイルス遺伝子の転写、ウイルスゲノムからの逆転写、逆転写を経て合成された二本鎖DNAの宿主DNAへの組み込みに関わる5’LTR(Long Terminal Repeat)及び3’LTRで挟まれている。レトロウイルス粒子を使用する遺伝子導入システムは、ウイルス粒子の感染力を保ちつつ自己複製を不可能にするため、gag/pol遺伝子とenv遺伝子を発現する1つ又は2つのパッケージングコンストラクトと、レトロウイルスベクターに分割されている。レトロウイルスベクターはトランスファーベクターとも呼ばれ、LTR及びウイルス粒子へのパッケージングシグナル配列を有し、gag/pol遺伝子の大部分とenv遺伝子が削除され、その代わりに所望の遺伝子が挿入されている。トランスファーベクターの5’LTRのプロモーター配列によりRNAゲノムが転写され、パッケージングシグナル配列によりウイルス粒子にパッケージングされる。
 レトロウイルスの自己複製の可能性をより低減させるため、標的細胞の染色体上でプロモーターとして機能する3’LTRのプロモーター配列を欠失させた自己不活性化(SIN)型のレトロウイルスベクターが開発されている(非特許文献1、非特許文献2)。SIN型ベクターでは、所望の遺伝子の転写調節は、パッケージングシグナル配列の3’末端側に位置する内部プロモーターにより行われる。SIN型ベクターは内部プロモーターより5’末端側の配列が転写されないため自己複製能を有するウイルス粒子が生成する可能性は極めて低く安全である。
米国科学アカデミー紀要(Proc.Natl.Acad.Sci.USA)、第83巻、第3194-3198頁(1986) ジャーナル オブ ヴイロロジー(J.Virology)、第72巻、第8150-8157頁(1998)
 本発明の目的は、細胞に所望の遺伝子を導入してより効率よく発現させるためのレトロウイルスベクターを提供することにある。
 本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意努力した結果、外来性のSD配列及びSA配列を利用することにより、導入された遺伝子を効率よく発現するレトロウイルスベクターを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち本発明を概説すれば、
[1] 5’末端から順に、
(a)レトロウイルス由来の5’LTR(Long Terminal Repeat)配列、
(b)レトロウイルス由来のパッケージングシグナル配列(ψ)、
(c)プロモーター配列、
(d)スプライスドナー(SD)配列、
(e)スプライスアクセプター(SA)配列、
(f)所望の遺伝子の配列、
(g)U3領域に変異を導入してプロモーター活性を欠失させたレトロウイルス由来の3’LTR配列、
の各配列の核酸を含み、(d)のSD配列及び(e)のSA配列のうち少なくとも1つが(c)のプロモーター配列と異なる遺伝子由来であることを特徴とするレトロウイルスベクター、
[2] 所望の遺伝子がT細胞受容体(TCR)をコードする遺伝子である[1]記載のレトロウイルスベクター、
[3] 所望の遺伝子がポリシストロニックに連結したTCRα鎖及びTCRβ鎖をコードする遺伝子である[2]記載のレトロウイルスベクター、
[4] プロモーター配列がレトロウイルスのLTR U3領域由来である[1]記載のレトロウイルスベクター、
[5] プロモーター配列がマウス幹細胞ウイルス(MSCV)のLTR U3領域由来である[4]記載のレトロウイルスベクター、
[6] SD配列及びSA配列が哺乳動物遺伝子由来の配列である[1]記載のレトロウイルスベクター、
[7] レトロウイルスがオンコレトロウイルス又はレンチウイルスである[1]記載のレトロウイルスベクター、
[8] [1]~[7]のいずれかに記載のレトロウイルスベクターを細胞に導入する工程を含む遺伝子導入細胞の製造方法。
[9] 細胞がT細胞又はT細胞を含有する細胞集団である[8]記載の遺伝子導入細胞の製造方法、
[10] 請求項[1]~[7]のいずれかに記載のレトロウイルスベクターが導入された遺伝子導入細胞、
[11] 細胞がT細胞又はT細胞を含有する細胞集団である[10]記載の遺伝子導入細胞、に関する。
 本発明により、効率よく所望の遺伝子が発現するレトロウイルスベクター、当該ベクターを使用する遺伝子導入細胞の製造方法、当該ベクターが導入された細胞が提供される。これらのレトロウイルスベクター、遺伝子導入細胞の製造方法及び遺伝子導入細胞は、タンパク質の製造、細胞医療による疾患の治療及びそのための研究、試験に極めて有用である。
実施例のレトロウイルスベクターの構造を示す図である。 野生型TCR遺伝子の発現相対値を示す図である。 コドン変換型TCR遺伝子の発現相対値を示す図である。 ウイルスのコピー数に対するテトラマー陽性細胞率を示す図である。 ウイルスのコピー数に対するテトラマー平均蛍光値を示す図である。 実施例のレトロウイルスベクターの構造を示す図である。 実施例のレトロウイルスベクターの構造を示す図である。 ウイルスのコピー数に対するテトラマー陽性細胞率及びテトラマー平均蛍光強度を示す図である。 ウイルスのコピー数に対するテトラマー陽性細胞率及びテトラマー平均蛍光強度を示す図である。 ウイルスのコピー数に対するテトラマー陽性細胞率及びテトラマー平均蛍光強度を示す図である。 ウイルスのコピー数に対するテトラマー陽性細胞率及びテトラマー平均蛍光強度を示す図である。
 本明細書において「LTR(Long Terminal Repeat)」とは、レトロウイルス、レトロトランスポゾンなどのプロウイルスDNAの両端に繰り返されている100~1000塩基対からなる配列をいう。LTRは、ウイルス遺伝子の転写、ウイルスゲノムからの逆転写、逆転写を経て合成された二本鎖DNAの宿主DNAへの組み込みに関わるU3、R及びU5の各領域から構成される。プロウイルス5’末端及び3’末端にあるIR配列(inverted repeat region=逆方向反復)は4~20塩基対の長さである。U3には転写のエンハンサー配列及びプロモーター配列が含まれる。
 本明細書において「パッケージングシグナル配列」は、「プサイ(psi)配列」又は「ψ配列」とも表記され、ウイルス粒子の形成においてレトロウイルスRNA鎖のキャプシド形成及びウイルス粒子へのパッケージングに必要な、非コード性のシス作用性の配列を意味する。例えば、主要なスプライスドナー(SD)部位の3’側からgag開始コドンまでの領域、又はSD部位の3’側からgagの一部を含む領域である。
 本明細書において「プロモーター配列」とは、直接又はプロモーターが結合しているその他のタンパク質を介してRNAポリメラーゼと結合し、3’末端に接続する配列の転写を開始することができるDNA調節領域である。プロモーターは、他の発現制御配列、例えば、エンハンサーおよびレプレッサー配列を併せ持つ場合がある。
 本明細書において「スプライスアクセプター(SA)配列」は、RNA中に存在するイントロンを除去し、その前後のエキソンを再結合するRNAプロセシング反応において、イントロンとエキソンの境界部位であるスプライス部位のうち、イントロンの3’末端側に存在するスプライス部位を意味する。例えば、核に存在するRNA前駆体のイントロンの3’末端にはAGのコンセンサス配列が存在し、AG配列の3’末端側がSA配列である。反対に、「スプライスドナー(SD)配列」は、イントロンの5’末端に存在するスプライス部位を意味する。例えば、核に存在するRNA前駆体のイントロンの5’末端にGUのコンセンサス配列が存在し、GU配列の5’末端側がSD配列である。真核細胞のmRNA前駆体に含まれるイントロンのSA配列及びSD配列のコンセンサス配列の特徴は、GU-AG則と呼ばれている。コンセンサス配列に変異を導入したSA配列又はSD配列も、RNAプロセシング反応において機能すれば本明細書のSA配列又はSD配列に含まれる。
 本明細書において「所望の遺伝子(gene of interest)」とは、細胞(例えば、細胞の核ゲノムや細胞質)中に一時的もしくは永続的のいずれかで人工的に(人為的な操作により)挿入されることが望まれる外来性の遺伝子を意味する。このような遺伝子には、導入する細胞に対して完全に異種由来又は部分的に異種由来である遺伝子が含まれ、また、任意の変異を有する遺伝子も含まれる。また、その細胞が天然に有している内在性遺伝子と同一の遺伝子でありうる。ここで「天然に」とは、人為的な操作が加えられていない自然の状態であることを意味する。
 本明細書において「野生型」とは、天然に存在する供給源から単離されたその遺伝子又は遺伝子産物のうち、集団において最も高頻度で観察されるものを意味する。これは、天然に存在するか、又は組換体として産生させ得る。一方、「変異型」とは、野生型遺伝子又は遺伝子産物と比較した場合に、配列及び/又は機能的特性が改変された遺伝子又は遺伝子産物を指す。変異型遺伝子は、自然に変異が生じることにより、又は人為的に遺伝子を修飾して配列を変異させることにより産生される。
 本明細書において「T細胞」とは、Tリンパ球とも呼ばれ、免疫応答に関与するリンパ球のうち胸腺に由来する細胞を意味する。T細胞には、ヘルパーT細胞、サプレッサーT細胞、制御性T細胞、CTL、ナイーブT細胞、メモリーT細胞、α鎖とβ鎖のTCRを発現するαβT細胞、γ鎖とδ鎖のTCRを発現するγδT細胞が含まれる。「T細胞を含有する細胞集団」としては、血液(末梢血、臍帯血など)、骨髄液の他、これらより採取、単離、精製、誘導された末梢血単核細胞(PBMC)、血球系細胞、造血幹細胞、臍帯血単核球などを含む細胞集団が例示される。また、T細胞を含有する血球系細胞由来の種々の細胞集団を本発明に使用できる。これらの細胞は抗CD3抗体やIL-2などのサイトカインにより生体内(イン・ビボ)や生体外(エクス・ビボ)で活性化されていても良い。これらの細胞は生体から採取されたもの、あるいは生体外での培養を経て得られたもの、例えば本発明の方法により得られたT細胞集団をそのままもしくは凍結保存したもののいずれも使用することができる。
 本明細書において「発現の抑制」とは、ポリペプチドをコードする遺伝子からの転写及び/又は翻訳を妨げることにより、最終的なポリペプチドの生成を抑制すること、すなわち、生成物としてのポリペプチド量が減少することを意味する。従って、ポリペプチドをコードする遺伝子からの転写反応が抑制されない場合でも、転写産物(mRNA)が速やかに分解され、タンパク質の生成が抑制されていれば「発現の抑制」に含まれる。発現が抑制された状態は、抑制しない場合と比較して発現量が20%以上、40%以上、60%以上、80%以上又は100%、すなわち完全に抑制された状態である。
 以下、本発明を具体的に説明する。
(1)本発明のレトロウイルスベクター
 本発明のレトロウイルスベクターは、5’末端から順に、
(a)レトロウイルス由来の5’LTR(Long Terminal Repeat)配列、
(b)レトロウイルス由来のパッケージングシグナル配列(ψ)、
(c)プロモーター配列、
(d)スプライスドナー(SD)配列、
(e)スプライスアクセプター(SA)配列、
(f)所望の遺伝子の配列、
(g)U3領域に変異を導入してプロモーター活性を欠失させたレトロウイルス由来の3’LTR配列、
の各配列の核酸を含み、(d)のSD配列及び(e)のSA配列のうち少なくとも1つが(c)のプロモーター配列と異なる遺伝子由来であることを特徴とする核酸構築物である。本発明のベクターは、導入された細胞内における所望の遺伝子の発現効率が高い。本発明のベクターは、タンパク質の製造、細胞医療による疾患の治療及びそのための研究、試験に使用することができる。
 レトロウイルスは一本鎖RNAウイルスであり、ウイルスゲノムには主要な要素として、その5’末端より5’LTR配列、SD配列、パッケージングシグナル配列、gag遺伝子、pol遺伝子、SA配列、env遺伝子、3’LTR配列が存在している。後述するレンチウイルスの場合にはこれらの要素に加えて複数のアクセサリー遺伝子が含まれている。このうち、レトロウイルスベクターによる遺伝子導入システムにおいて、レトロウイルスベクターに必須であるのは5’LTR配列、パッケージングシグナル配列、3’LTR配列である。その他のgag、pol、env等の遺伝子産物は、これらの遺伝子を保持させたパッケージング細胞より供給され得る。
 本発明のベクターに含まれる(a)5’LTR配列、(g)U3領域に変異を導入してプロモーター活性を欠失させたレトロウイルス由来の3’LTR配列及び(b)パッケージングシグナル配列は、レトロウイルス由来の配列で哺乳動物細胞に遺伝子を導入することが可能な配列であればいずれも使用することができる。レトロウイルスは、オンコレトロウイルスとレンチウイルスのサブクラスを含み、いずれのクラスのウイルス由来の配列も本発明に使用できる。これらの配列は同一のウイルス由来の配列であってもよいが、適切なパッケージング細胞との組み合せによりウイルス粒子の形成や導入細胞ゲノムへの組み込みが可能な範囲で異なるウイルス由来の配列を組み合わせて使用してもよい。
 本発明で使用するLTR配列及びパッケージングシグナル配列には、例えば、オンコレトロウイルスに属するモロニーマウス白血病ウイルス(MMLV)、マウス胚性幹細胞ウイルス(MESV)、マウス幹細胞ウイルス(MSCV)、骨髄増殖性肉腫ウイルス(MPSV)、脾限局巣形成ウイルス(SFFV)由来の配列が使用できる。オンコレトロウイルス由来のウイルスベクターは、高効率で遺伝子導入可能であるが、ベクターの導入の際に細胞が活発に細胞分裂を行っている必要がある。これらのオンコレトロウイルスベクターは多数の文献で説明されている[例えば米国特許第5,219,740号公報、米国特許第6,207,453号公報、米国特許第5,219,740号公報、バイオテクニークス(BioTechniques)第7巻、第980-990頁(1989)、ヒューマン ジーン セラピー(Human Gene Therapy)、第1巻、第5-14頁(1990)、ヴイロロジー(Virology)、第180巻、第849-852頁(1991)、米国科学アカデミー紀要(Proc.Natl.Acad.Sci.USA)、第90巻、第8033-8037頁(1993)、ならびにカレント オピニオン イン ジェネティックス アンド デベロップメント(Cur.Opin.Genet.Develop.)、第3巻、第102-109頁(1993)]。
 また、本発明で使用するLTR配列及びパッケージングシグナル配列には、例えば、レンチウイルスに属するヒト免疫不全ウイルス(HIV-1、HIV-2)、サル免疫不全ウイルス(SIV)、ネコ免疫不全ウイルス(FIV)、ウマ伝染性貧血ウイルス(EIAV)、ヤギ関節炎脳炎ウイルス(CAEV)由来の配列が使用できる。レンチウイルスベクターは、遺伝子を導入する細胞の有糸分裂に関係なく核内のゲノムに遺伝子を導入ことができる。レンチウイルスベクターも多数の文献で説明されている[例えば、ジャーナル オブ ヴイロロジー(J.Virology)、第72巻、第8463-8471頁(1998)]。スプマウイルス属(例えば、泡沫状ウイルス)のような他のレトロウイルスのグループも、分裂していない細胞に効率的に形質導入することができる。
 本発明のベクターには、配列を変異させたLTR配列を使用することもできる。LTRは機能的に5’末端よりU3、R、U5の3つの領域に区分される。U3領域にはエンハンサー/プロモーター活性があり、宿主細胞のRNAポリメラーゼIIによって、ウイルスゲノムは5’LTR配列のR領域から3’LTR配列のR領域までが転写される。本発明のベクターに使用する3’LTRは、U3領域に変異を導入してプロモーター活性を欠失させた配列である。3’LTR配列のU3領域に変異を導入してエンハンサー/プロモーター活性を欠失させることにより、ウイルスゲノムが染色体に組み込まれて形成されたプロウイルスでのR領域からの転写が抑制される。このように3’LTR配列のU3領域を変異させたレトロウイルスベクターを自己不活性(SIN)型ベクターと呼ぶ。3’LTR配列への変異の導入は、塩基の置換又は欠失により実施される。
 また、5’LTR配列のU3領域を、そのLTR配列が由来するウイルス以外に由来する外来性プロモーターに置換したLTR配列も本発明に使用できる。置換する外来性のプロモーターは、ウイルス又は哺乳動物由来の配列を使用することができ、構成的、誘導性又は組織特異的なプロモーターが使用できる。例えばヒトサイトメガロウイルス(HCMV) immediate early(米国特許第5385839号公報)、モロニーマウス肉腫ウイルス(MMSV)、ラウス肉腫ウイルス(RSV)LTR U3領域[セル(Cell)、第22巻、第787-797頁(1980)]、SV40初期プロモーター領域[ネイチャー(Nature)、第290巻、第304-310頁(1981)]、脾臓フォーカス形成ウイルス(SFFV)等のウイルス由来プロモーターや、ポリペプチド鎖伸長因子(EF)1α、ホスホグリセレート キナーゼ(PGK)、βアクチン、グロビン、エラスターゼ、アルブミン、α-フェトプロテイン及びインスリン遺伝子の哺乳動物由来プロモーターが使用できる。
 本発明のベクターはプロウイルスでのLTR R領域からの転写が抑制されているため、所望の遺伝子を発現させるためのプロモーター配列をLTRとは別に配置する。このような、5’LTR及び3’LTRの間に存在するプロモーター配列を内部プロモーター配列と言うことがある。本発明のベクターの(c)のプロモーター配列は、所望の遺伝子配列と作動可能な状態でSD配列及びSA配列と共に連結される。前記プロモーター配列は、ウイルス由来又は哺乳動物遺伝子由来のプロモーター配列が使用できる。ウイルス由来のプロモーター配列を使用する場合は、5’LTR、3’LTR又はパッケージングシグナル配列が由来するウイルスと同一のウイルス由来の配列又は異なるウイルス由来の配列を使用できる。例えば、レトロウイルスのLTR U3領域由来のプロモーター配列、例えば、マウス幹細胞ウイルス(MSCV)のLTR U3領域由来のプロモーター配列が使用できる。また、プロモーター配列は、前段落の5’LTR配列のU3領域を置換する外来性プロモーターとして例示する配列が使用できる。例えば、モレキュラーセラピー(Mol.Ther.)、第2巻、第458-469(2000)に記載されるプロモーターを使用できる。
 本発明のベクターに含まれる(d)SD配列及び/又は(e)SA配列は、(c)のプロモーター配列に対して外来性のSD配列及び/又はSA配列、すなわち使用するプロモーター配列とは異なる遺伝子に由来するSD配列及び/又はSA配列が使用できる。「異なる遺伝子由来する」とは、前記の各エレメントが同種のウイルス又は哺乳動物の異なる遺伝子に由来すること、もしくは異なるウイルス又は哺乳動物に由来することを意味する。更に、5’LTR、3’LTR又はパッケージングシグナル配列が由来するウイルスと同一のウイルス由来、異なるウイルス由来又は哺乳動物遺伝子由来のSD配列及び/又はSA配列が使用できる。また、SD配列及びSA配列は、互いに異なる遺伝子に由来する配列であってもよい。例えば、simian virus(SV)40の16S RNA、HCMVのimmediate early RNA、ヒトのhEF1α遺伝子由来のSD配列及びSA配列が使用できる[米国科学アカデミー紀要、第95巻、第1号、第219-223頁(1998)]。また、コンセンサス配列に変異を導入し、スプライシング活性を強化又は抑制されたSD配列又はSA配列も本発明のベクターに使用できる。
 本発明のベクターは、任意の位置にsiRNA生成配列を含むことができる。siRNA生成配列は、少なくとも1つのステム-ループ構造を形成し、哺乳動物細胞内でRNA干渉を誘導し得るRNAが転写される配列である。本発明におけるRNA干渉は、ベクターを導入する細胞が天然に発現する特定の内在性遺伝子の発現を選択的に抑制することを目的としている。RNA干渉は、発現を抑制することが望まれる遺伝子(以下、標的遺伝子と記載する)から転写されるmRNAの塩基配列に相同的なRNA分子及び相補的なRNA分子がアニールしたsiRNAにより誘導される。siRNA生成配列は、例えば本発明のベクターの(b)と(c)の間、(c)と(d)の間、(d)と(e)の間、(e)と(f)の間又は(f)と(g)の間に配置される。
 本発明に使用されるsiRNA生成配列には、標的遺伝子から転写されるmRNAのある領域の塩基配列に相同的な配列(センス配列)と相補的な配列(アンチセンス配列)とが直列に並んで配置されている。siRNA生成配列から転写された一本のRNA鎖は、分子内でセンス配列とアンチセンス配列がアニールして二本鎖構造を形成し、形成された二本鎖RNA部分をステム領域とし、センス配列とアンチセンス配列の間に配置される任意の配列をループ領域とするステム-ループ構造を形成する。細胞内では、このステム領域からRNaseIII(ダイサー)の作用によりsiRNAが生成される。siRNA生成配列におけるステム領域に相当する部分の鎖長は、哺乳動物細胞におけるインターフェロン応答抑制の観点から、例えば13~29塩基、好ましくは15~25塩基、更に好ましくは19~25塩基が例示される。また、ループ領域は任意の配列でよく、1~30塩基の鎖長の配列が例示されるが、好ましくは1~25塩基、更に好ましくは5~22塩基の配列が使用される。
ここで、本発明により細胞内で生成されるsiRNAは標的遺伝子から転写されるmRNAの特定塩基配列に相同な配列のRNAと相補的な配列のRNAから構成されるが、各RNAは前記のmRNAの特定塩基配列と完全に相同もしくは相補的であることを要しない。標的遺伝子の発現抑制という機能が発揮される範囲で実質的に相同なRNA及び実質的に相補的な配列のRNAからなるsiRNAの生成配列を使用してもよい。また、本発明に使用されるsiRNA生成配列は、1種の遺伝子を標的とする1種類のsiRNAを転写するものの他、1種の標的遺伝子の異なる領域の塩基配列に対応する複数のsiRNAを転写するものや、複数の標的遺伝子に対応する複数のsiRNAを転写するものであっても良い。例えば、本発明に使用されるsiRNA生成配列から生成されるsiRNAの数は、1~10個、1~6個、1~4個、複数個又は数個である。
 本発明のベクターに含まれる(f)の所望の遺伝子配列は、ベクターを導入する細胞で発現させたい遺伝子配列である。当該遺伝子配列には、例えばタンパク質をコードする配列、tRNAやmiRNA等の細胞内で機能するRNAをコードする配列が含まれる。本発明のベクターを、配列(f)を連結するための制限酵素認識配列を複数個並べた配列(マルチクローニングサイト)を配列(f)の代わりにベクターに配置したベクターとして製造し、その後マルチクローニングサイトを利用して配列(f)を挿入しても良い。配列(f)の代わりにマルチクローニングサイトを有するベクターも本発明のベクターに含まれる。
 siRNA生成配列から生成するsiRNAが配列(f)の所望の遺伝子配列を標的として当該配列からの遺伝子発現を抑制することがある。このような現象が予想される場合、これを防ぐために、所望の遺伝子配列に変異を導入し、siRNAの作用を受けない配列に改変することができる。
 遺伝子上でアミノ酸を指定するコドン(3つの塩基の組み合わせ)はアミノ酸の種類ごとに1~6種類ずつが存在することが知られている。適切なコドンの選択により、コードされるアミノ酸配列には変化を与えずに、塩基を変換(サイレント変異と呼ばれる)することができる。サイレント変異は、コドンの3番目の塩基を変換する場合が多い。所望の遺伝子がsiRNA生成配列から生成されるsiRNAに対応する標的遺伝子上の領域と同じ塩基配列を有するものであった場合、siRNAはその本来の標的遺伝子、導入された所望の遺伝子の両方の発現を抑制する。所望の遺伝子にこのサイレント変異を導入してsiRNAの配列との相同性/相補性を消失させると、siRNAは所望の遺伝子から転写されるRNAに作用せず、その発現の抑制が低減される。これにより、siRNAが作用する領域において、所望の遺伝子とsiRNAの標的である内在性遺伝子がコードするポリペプチドのアミノ酸配列が同一であるにも関わらず、内在性遺伝子の発現を選択的に抑制することができる。
 更に、所望の遺伝子の塩基配列を変異させる別の態様として、前記siRNAが作用するRNAがコードするアミノ酸配列について、所望の遺伝子がコードするポリペプチドの機能を損なわない範囲において、他のアミノ酸の置換、例えば類似するアミノ酸への置換によってアミノ酸配列を変化させても良い。類似するアミノ酸とは物理化学的性質において類似したアミノ酸を意味し、例えば、芳香族アミノ酸(Phe、Trp、Tyr)、脂肪族アミノ酸(Ala、Leu、Ile、Val)、極性アミノ酸(Gln、Asn)、塩基性アミノ酸(Lys、Arg、His)、酸性アミノ酸(Glu、Asp)、水酸基を有するアミノ酸(Ser、Thr)、側鎖の小さいアミノ酸(Gly、Ala、Ser、Thr、Met)などの同じグループに分類されるアミノ酸が挙げられる。このような類似アミノ酸による置換はポリペプチドの表現型に変化をもたらさない(即ち、保存的アミノ酸置換である)ことが予測される。保存的アミノ酸置換の具体例は当該技術分野で周知であり、種々の文献に記載されている(例えば、Bowieら、Science、第247巻、第1306-1310頁(1990)を参照)。所望の遺伝子にこの保存的アミノ酸置換変異を導入すると、siRNA生成配列から生成するsiRNAが、所望の遺伝子から転写されるRNAに作用せず、発現の抑制が低減される。これにより、siRNAが作用する領域において、所望の遺伝子と内在性ポリペプチドのアミノ酸配列が類似するにも関わらず、内在性ポリペプチドの発現を選択的に抑制することができる。
 以下、本明細書において、前記のようにサイレント変異又は保存的アミノ酸置換変異を導入した遺伝子を「コドン変換型」遺伝子と呼ぶことがある。上記の塩基配列の変換に際しては、特に本発明を限定するものではないが、使用される宿主において使用頻度の高いコドンや翻訳効率を上昇させる配列を選択して塩基配列を変換することにより、所望の遺伝子の発現効率の向上が期待される。
 本発明の一態様として、本発明のベクターの所望の遺伝子はオリゴマータンパク質をコードする配列である。オリゴマータンパク質には、構造タンパク質、酵素、転写因子、レセプター、抗体が含まれる。また、本発明において、オリゴマータンパク質は細胞表面タンパク質(膜タンパク質)であってもよく、実施例に例示された抗原認識レセプター、例えばT細胞レセプター(T細胞受容体:TCR)をコードする配列が所望の遺伝子として好適である。
 TCRは、α鎖とβ鎖からなるヘテロダイマー(ヘテロ二量体)、γ鎖とδ鎖からなるヘテロダイマーの2種類が存在する。TCRの各鎖とも可変(V)領域、結合(J)領域、定常(C)領域からなる。TCRのV領域の多様性は、DNAの再編成によるV領域をコードする遺伝子セグメントの組み合わせと再編成結合部位のずれ、及び結合部位へのN配列の挿入によって生じる。α鎖とβ鎖のV領域には、アミノ酸配列の変異が特に高い超可変領域(CDR)が認められる。本発明のベクターの一態様として、TCRのヘテロダイマーを構成する2つのポリペプチドをコードする遺伝子をポリシストロニックに連結した配列を所望の遺伝子とすることができる。前記2つの遺伝子は、自己切断ペプチドをコードする配列及びIRES(internal ribosomal entry site:内部リボソーム進入部位)配列から選択される配列を介して相互に接続させることが可能である。2つの遺伝子の順はどちらでもよく、例えば5’末端からTCRα鎖-TCRβ鎖の順、又はTCRβ鎖-TCRα鎖の順のポリシストロニックな配列が使用できる。
 自己切断ペプチドは、ウイルスの2Aペプチド又はそれと同等の機能を有する2A様ペプチドから得ることが可能である。例えば、口蹄疫ウイルス(FMDV)由来の2Aペプチド(F2A)、ウマ鼻炎Aウイルス(ERAV)由来の2Aペプチド(E2A)、Porcine teschovirus(PTV-1)由来の2Aペプチド(P2A)及びThosea asigna virus(TaV)由来の2Aペプチド(T2A)から成る群から選択することができる。例えば、配列番号7に示されるアミノ酸配列を有するT2Aを使用することができる。2Aペプチドは、エキスパート オピニオン オン バイオロジカル セラピー(Expert Opin Biol Ther)、第5巻、627-638頁(2005)に総説されている。
 IRES配列は、リボソームがシストロン(タンパク質コード領域)の開始コドン、例えばAUGへ直接的に進入することを促進し、それによって、遺伝子のキャップ非依存的な翻訳を開始させるエレメントをいう[トレンズ イン バイオケミカル サイエンス(Trends Biochem Sci)、第15巻、第12号、第477-83頁(1990)]。IRES配列により連結された複数のシストロンを有する単一のmRNAから、複数のポリペプチドが翻訳される。
 例えば、所望の抗原を認識する外来性のTCRをT細胞に導入する場合、T細胞が天然に発現している内在性TCRと外来性TCRが競合し、外来性TCRの発現が低下する可能性がある。更に、内在性TCRと外来性TCRがミスペアリングしたTCRによる移植片対宿主病(GVHD)などの副作用が発生する可能性がある。従って、内在性TCRの発現を抑制することが重要である。内在性TCRのV領域は個々のTCRによって異なるのに対し、C領域は個々のTCRに共通の配列で同じ塩基配列の遺伝子にコードされているため、siRNA生成配列が生成するsiRNAが標的とする配列に好適である。更に、このsiRNAが導入した外来性TCR遺伝子の発現を抑制するのを防ぐため、当該遺伝子におけるC領域をコードする塩基配列に前記のサイレント変異の導入を実施することができる。こうして、外来性TCRの発現を効率よく行うことができる。
 例えば、内在性TCRの発現を抑制する場合、特に限定はされないがTCRをコードする遺伝子のC領域のうち、内在性TCRα鎖の塩基配列AGTAAGGATTCTGATGTGTAT(配列番号1)を、外来性TCRα鎖では塩基配列AGCAAGGACAGCGACGTGTAC(配列番号2)にコドン変換すれば良い。上記2つの塩基配列がコードするアミノ酸配列は、SKDSDVY(配列番号3)で共通であるが、配列番号13に記載される人工遺伝子が転写されて生成するsiRNAにより、内在性TCRのα鎖が選択的に抑制される。コドン変換を実施例に記載する表1に例示する。
 本発明のベクターは、更に中央ポリプリントラクト(cPPT)-セントラルターミネーション(CTS)配列及び/又はウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(WPRE)を含みうる。cPPTと称される配列の存在は、非分裂細胞への効率的な遺伝子送達を改善する可能性がある。このcPPT/CTS配列は、例えば(b)と(c)の間に配置される。WPREはパッケージング細胞でのパッケージングを促進して高力価に寄与し、宿主細胞中のmRNAの産生を促して所望の遺伝子の発現を強化する。このWPRE配列は、例えば(f)と(g)の間に配置される。
(2)本発明の遺伝子導入細胞の製造方法
 本発明の遺伝子細胞の製造方法は、前記(1)に記載する本発明のレトロウイルスベクターを細胞に導入する工程を包含することを特徴とする。当該工程は体外で実施される。
 本発明の方法は、哺乳動物、例えばヒト由来の細胞又はサル、マウス、ラット、ブタ、ウシ、イヌ等の非ヒト哺乳動物由来の細胞が使用できる。本発明の方法に使用される細胞に特に限定はなく、任意の細胞を使用することができる。例えば、血液(末梢血、臍帯血など)、骨髄などの体液、組織又は器官より採取、単離、精製、誘導された末梢血単核細胞(PBMC)、血球系細胞、造血幹細胞、臍帯血単核球、線維芽細胞、前駆脂肪細胞、肝細胞、血球細胞、皮膚角化細胞、間葉系幹細胞、造血幹細胞、脂肪幹細胞、各種癌細胞株、歯周靭帯線維芽細胞又は神経幹細胞を使用することができる。前記の細胞は生体より採取されたもの、又は細胞株として樹立されたもののどちらでもよい。製造された遺伝子導入細胞もしくは当該細胞より分化させた細胞を生体に移植することが望まれる場合には、その生体自身又は同種の生体から採取された細胞より遺伝子導入細胞を製造することが好ましい。
 本発明の方法において、本発明のベクターを細胞に導入する工程は、ベクターが有しているLTR配列及びパッケージングシグナル配列に基づいて適切なパッケージング細胞を選択し、これを使用してレトロウイルス粒子を調製して実施することができる。例えばPG13(ATCC CRL-10686)、PA317(ATCC CRL-9078)、GP+E-86やGP+envAm-12(米国特許第5,278,056号公報)、Psi-Crip[米国科学アカデミー紀要、第85巻、第6460-6464頁(1988)]のパッケージング細胞が例示される。また、トランスフェクション効率の高い293細胞や293T細胞を用いてレトロウイルス粒子を作製することもできる。多くの種類のレトロウイルスを基に製造されたレトロウイルスベクター及び当該ベクターのパッケージングに使用可能なパッケージング細胞は、各社より広く市販されている。これらのレトロウイルスベクターから、本発明のベクターの(a)~(g)の配列を有するDNA断片を調製することが可能である。また、これらのパッケージング細胞を本発明の方法に使用することができる。
 本発明には、当該レトロウイルスベクターのゲノムが由来するものとは異種のウイルス由来のエンベロープを有する、シュードタイプ(pseudotyped)パッケージングによって作製されたレトロウイルスも使用することができる。例えばMMLV、テナガザル白血病ウイルス(GaLV)、水泡性口内炎ウイルス(VSV)、ネコ内在性ウイルス(feline endogenous virus)由来のエンベロープやエンベロープとして機能しうるタンパク質を有するシュードタイプレトロウイルスを使用することができる。更に、糖鎖合成に関与する酵素遺伝子などを導入したパッケージング細胞を使用し、糖鎖修飾を受けたタンパクをその表面に有するレトロウイルスベクター粒子を調製することができる。
 本発明のベクターを細胞に導入する工程で、導入効率を向上させる機能性物質を用いることもできる(例えば、国際公開第95/26200号パンフレット、国際公開第00/01836号パンフレット)。導入効率を向上させる物質としては、ウイルスベクターに結合する活性を有する物質、例えばフィブロネクチン又はフィブロネクチンフラグメントなどの物質が挙げられる。好適には、ヘパリン結合部位を有するフィブロネクチンフラグメント、例えばレトロネクチン(RetroNectin、登録商標、CH-296、タカラバイオ社製)として市販されているフラグメントを用いることができる。また、レトロウイルスの細胞への感染効率を向上させる作用を有する合成ポリカチオンであるポリブレン、線維芽細胞増殖因子、V型コラーゲン、ポリリジン又はDEAE-デキストランを使用することができる。
 本発明の好適な態様において、前記の機能性物質は適切な固相、例えば細胞培養に使用される容器(プレート、シャーレ、フラスコもしくはバッグ等)又は担体(マイクロビーズ等)に固定化された状態で使用することができる。
(3)本発明の遺伝子導入細胞
 本発明の遺伝子導入細胞は、前記(2)の製造方法により、前記(1)のレトロウイルスベクターが導入された細胞である。本発明の遺伝子導入細胞は、外来性の所望の遺伝子を高効率で発現している。レトロウイルスベクターがsiRNA生成配列を有する場合は、外来性の所望の遺伝子を強く発現し、特定の内在性遺伝子の発現が抑制されている遺伝子導入細胞が提供される。
 本発明の一態様として、特定の抗原を認識する外来性TCRを導入した遺伝子導入細胞が挙げられる。外来性TCRが導入されたT細胞が投与される疾患としては、当該T細胞に感受性を示す疾患であればよく特に限定はないが、例えば、がん(白血病、固形腫瘍など)、肝炎や、インフルエンザ、HIVなどのウイルス、細菌、真菌が原因となる感染性疾患、例えば結核、MRSA、VRE、深在性真菌症が例示される。また、本発明の細胞は、骨髄移植や放射線照射後の感染症予防、再発白血病の寛解を目的としたドナーリンパ球輸注などにも利用できる。
 以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
 また、本明細書に記載の操作のうち、基本的な操作については2001年、コールド スプリング ハーバー ラボラトリー発行、T.マニアティス(T.Maniatis)ら編集、モレキュラー クローニング:ア ラボラトリー マニュアル第3版(Molecular Cloning:A Laboratory Manual 3rd ed.)に記載の方法によった。
実施例1 コドン変換型ヒトT細胞受容体α及びβ遺伝子の作製
 An Jら、インターナショナル ジャーナル オブ ヘマトロジー(Int.J Hematol.)、第93巻、第176-185頁(2011)(出典明示により本明細書の一部とする)の記載に従い、腫瘍抗原WT1の235-243のペプチドを認識するTCRのα鎖遺伝子及びTCRβ鎖遺伝子を含む核酸断片をそれぞれ調製した。次に、こうして得られたTCRα鎖遺伝子の、配列番号3、6で示されるC領域のアミノ酸配列をコードする塩基配列(それぞれ配列番号1、4)を、コドン変換型の塩基配列である配列番号2、5の塩基配列にそれぞれ変換した。同様に、TCRβ鎖遺伝子の、配列番号9、12で示されるC領域のアミノ酸配列をコードする塩基配列(それぞれ配列番号7、10)を、コドン変換型の塩基配列である配列番号8、11の塩基配列にそれぞれ変換した。以上の塩基配列変換の詳細を表1に示す。また、配列番号13に示す人工遺伝子を合成した。この人工遺伝子は、ステム-ループ構造を形成する4種類の一本鎖RNAを転写する。これらの一本鎖RNAは細胞内でそれぞれ配列番号1、4、7、10の塩基配列を標的とする、野生型TCRα鎖及び野生型TCRβ鎖遺伝子の発現を抑制するsiRNAを生成する。野生型とコドン変換型の塩基配列がコードするアミノ酸配列は共通であるが、コドン変換型TCRの塩基配列には変異が導入されているので、配列番号13記載のDNAより転写される二本鎖siRNAによりコドン変換型TCRの発現は抑制されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
実施例2 コドン変換型TCR発現レトロウイルスベクターの作製
 まず、pMSCVneo(Clontech社製)を鋳型にPCRを行い、配列番号14に示すMSCV U3プロモーター部位を増幅した。また、インフォームドコンセントの得られたヒト末梢血より分離した末梢血単核球(PBMC)よりFastPure DNA kit(タカラバイオ社製)を用いてゲノムDNAを抽出し、そのゲノムDNAを鋳型として、配列番号15及び配列番号16に示すプライマーにてPCRを行い、ヒトEF1α遺伝子由来のSD及びSA配列を含む領域を増幅した。更に、配列番号17に示すT2Aペプチド配列を含む人工合成遺伝子を作製した。図1に示すようにMSCV U3プロモーター部位、ヒトEF1α遺伝子由来のSD及びSA配列を含む領域、及び実施例1にて作製したコドン変換型のヒト抗WT1 TCRα鎖遺伝子及びTCRβ鎖遺伝子を含む核酸断片とT2Aペプチド配列をコードする人工遺伝子をレンチウイルスベクターpLVSIN-EF1α Neo(タカラバイオ社製)のClaI-NotI消化産物に挿入した。すなわち、ベクターのcPPT配列とWPRE配列の間に、2Aペプチドによりポリシストロニックに連結したコドン変換型WT1特異的TCRα鎖とβ鎖遺伝子がMSCV LTR U3プロモーターと作動可能に連結されたDNA断片を挿入したpLVSIN-MSCVU3-WT1-TCR(ベクターA)を作製した。また、MSCV LTR U3プロモーターとコドン変換型WT1特異的TCR遺伝子の間に、ヒトEF1α遺伝子由来のSD及びSA配列を含む領域を挿入したpLVSIN-MSCVU3―EF1-WT1-TCR(ベクターB)を作製した。
実施例3 コドン変換型TCR及びsiRNA発現レトロウイルスベクターの作製
 実施例1で合成した4種類のsiRNAを生成する人工遺伝子を、図1に示すように、pLVSIN-MSCVU3―EF1-WT1-TCR(ベクターB)のコドン変換型WT1特異的TCRα及びβ鎖遺伝子と3’LTRの間に挿入し、pLVSIN-MSCVU3―EF1-WT1-TCR-loop―siTCR(ベクターC)を作製した。
実施例4 レトロウイルス溶液の作製
 プラスミドベクターpLVSIN-MSCVU3-WT1-TCR(ベクターA)、pLVSIN-MSCVU3―EF1-WT1-TCR(ベクターB)、pLVSIN-MSCVU3―EF1-WT1-TCR-loop―siTCR(ベクターC)により大腸菌JM109をそれぞれ形質転換し、形質転換体を得た。これら形質転換体の保持するプラスミドDNAをQIAGEN Plasmid Midi Kit(キアゲン社製)を用いてそれぞれ精製し、トランスフェクション用DNAとして以下の操作に供した。
 調製したpLVSIN-MSCVU3-WT1-TCR(ベクターA)、pLVSIN-MSCVU3―EF1-WT1-TCR(ベクターB)、pLVSIN-MSCVU3―EF1-WT1-TCR-loop―siTCR(ベクターC)プラスミドのそれぞれと、Lenti-XHTX Packaging System(Clontech社製)及びLenti-X 293T細胞(Clontech社製)を用いて、VSVGエンベロープを持つレンチウイルスを含有する3種の上清液を獲得した。上清液を0.45μmフィルター(Milex HV、ミリポア社製)にてろ過し、ウイルス溶液を調製した。
実施例5 ヒトPBMCへのコドン変換型TCR及びコドン変換型TCR-siRNA共発現レトロウイルスベクターの感染1
 インフォームドコンセントの得られたヒト末梢血より分離した末梢血単核球(PBMC)に、実施例4で作製したウイルス溶液を、プロタミンを用いた標準的な方法で2回感染させた。2回目のウイルス感染8日後に細胞を回収し、QIAGEN RNeasy Mini Kit(キアゲン社製)にて全RNAの抽出及びDNaseI処理を行った。得られた全RNAを鋳型とし、PrimeScript RT reagent Kit(Perfect Real Time)(タカラバイオ社製)を用いたcDNA合成を行った。更に、このcDNAを鋳型とし、SYBR Premix Ex Taq II(タカラバイオ社製)及び配列番号18、19の野生型TCRα鎖遺伝子増幅用プライマー、配列番号20、21の野生型TCRβ鎖遺伝子増幅用プライマー、配列番号22、23のコドン変換型TCRα鎖遺伝子増幅用プライマー、配列番号24、25のコドン変換型TCRβ鎖遺伝子増幅用プライマーを用いたリアルタイムPCRを行い、各遺伝子発現量を測定してその相対値を算出した。全RNA量の補正は配列番号26、27のGAPDH遺伝子増幅用プライマーを用いたGAPDH遺伝子の測定値に基づいて行った。
 ネガティブコントロールとしてベクターを導入しなかったPBMCを用意して前記同様に遺伝子発現量を測定した。そして、当該細胞の野生型TCRα鎖、野生型TCRβ鎖の遺伝子発現の相対値に基づき、各実験群での遺伝子発現の相対値の割合を算出することによって、野生型TCR遺伝子の抑制効果を評価した。図2に結果を示す。図中、縦軸はベクターを導入しなかったネガティブコントロールを100とした時の遺伝子の発現量の相対値を示す。横軸は、導入したレトロウイルスベクターを示す。図2に示されるように、コドン変換型TCRを導入したPBMC(ベクターA及びベクターB)は、野生型TCRα鎖及びβ鎖遺伝子の発現は抑制されないが、コドン変換型TCR遺伝子及びsiRNAを共発現するPBMC(ベクターC)は、野生型TCRα及びβ遺伝子発現は抑制された。
 また、ベクターAを導入した細胞のコドン変換型TCRα鎖及びβ鎖遺伝子発現の相対値に基づき、各実験群での遺伝子発現の相対値の割合を算出することによって、導入したコドン変換型TCR遺伝子の発現量を比較した。図3に結果を示す。図中、縦軸はベクターAを導入したPBMCにおける発現量を100とした時の遺伝子の発現量の相対値を示す。横軸は、導入したレトロウイルスベクターを示す。図3に示されるように、導入したコドン変換型TCRα鎖及びβ鎖遺伝子の発現量は、外来の、すなわちEF1α遺伝子由来のSD及びSA配列を含むベクターBは、EF1α遺伝子由来のSD及びSA配列を含まないベクターAと比較して、1.5倍から2倍高かった。
実施例6 ヒトPBMCへのコドン変換型TCR及びコドン変換型TCR-siRNA共発現レトロウイルスベクターの感染2
 実施例5と同様に、2回目のウイルス感染8日後に細胞を回収した。HLA-A2402 WT1 テトラマー-PE(MBL社製)及びFITC標識抗Human CD8 抗体(べクトンディッキンソン社製)により染色した。フローサイトメーターを使用し、染色後の細胞について、CD8陽性であって、かつテトラマー陽性である細胞の割合及びPEの平均蛍光強度を測定した。また、2回目のウイルス感染3日後に細胞を回収し、FastPure DNA kit(タカラバイオ社製)を用いてゲノムDNAを抽出し、Provirus Copy Number Detection Primer Set,Human(タカラバイオ社製)とCycleavePCR Core Kit(タカラバイオ社製)及びLenti-X Provirus Quaqntitation Kit(Clontech社製)を用いて、ゲノムに組み込まれたウイルスコピー数の測定を行った。図4及び図5にこれらの結果を示す。図中、横軸はウイルスコピー数を示し、縦軸は、WT1テトラマー陽性細胞率(図4)及びWT1テトラマー陽性細胞の平均蛍光強度(図5)を示す。なお、図5の平均蛍光強度はWT1テトラマー陽性細胞における、抗WT1 TCRの発現量を反映している。図4及び図5に示すように、EF1α遺伝子由来のSD及びSA配列を含むベクターBは、SD及びSA配列が挿入されていないベクターAと比べて、低いウイルスコピー数でより高いWT1テトラマー陽性細胞率が得られ、また、前記テトラマー陽性細胞由来の蛍光の平均強度も高かった。更に、EF1α遺伝子由来のSD及び野生型TCRα鎖及びβ鎖遺伝子に対するsiRNA生成配列を含むベクターCは、実施例5の図3に示すように、導入したコドン変換型TCRα鎖及びβ鎖遺伝子の発現がベクターA及びベクターBと比べて低いにもかかわらず、より低いウイルスコピー数でより高いWT1テトラマー陽性細胞率が得られ、また、前記テトラマー陽性細胞由来の蛍光の平均強度も高かった。すなわち、siRNAを生成する配列をコードする核酸を導入した細胞においてコドン変換型TCRのα/β複合タンパク質の発現率及び発現強度の増強が見られた。
実施例7 コドン変換型TCR発現レトロウイルスベクターの作製(WT1)
 実施例2と同様に、MSCV U3プロモーター部位及びT2Aペプチド配列をコードする人工合成遺伝子を調製し、MSCV U3プロモーター部位、及び実施例1にて作製したコドン変換型のヒト抗WT1 TCRα鎖遺伝子及びTCRβ鎖遺伝子を含む核酸断片とT2Aペプチド配列をコードする人工合成遺伝子をレンチウイルスベクターpLVSIN-EF1α Neo(タカラバイオ社製)のClaI-NotI消化産物に挿入した。すなわち、ベクターのcPPT配列とWPRE配列の間に、2Aペプチドによりポリシストロニックに連結したコドン変換型WT1特異的TCRβ鎖とα鎖遺伝子がMSCV LTR U3プロモーターと作動可能に連結されたDNA断片を挿入したpLVSIN-MSCVU3-WT1-TCR-b2Aa(ベクターD)を作製した(図6)。
実施例8 コドン変換型ヒトT細胞受容体α及びβ遺伝子の作製(MAGE-A4)
 国際公開第2008/153029号パンフレット(出典明示により本明細書の一部とする)に記載の方法に従い、コドン変換型のヒト抗MAGE-A4 TCRα鎖遺伝子を、野生型の遺伝子を変換して作製した。この遺伝子を含む核酸断片を、pPCR-Script(Stratagene社)の制限酵素KpnI-XhoIサイトにクローニングした。
 同様に、コドン変換型のヒト抗MAGE-A4 TCRβ鎖遺伝子を、野生型の遺伝子を変換して作製した。この遺伝子を含む核酸断片を、pPCR-Scriptの制限酵素KpnI-XhoIサイトにクローニングした。
実施例9 コドン変換型TCR発現レトロウイルスベクターの作製(MAGE-A4)
 実施例2と同様に、MSCV U3プロモーター部位及びT2Aペプチド配列をコードする人工合成遺伝子を調製し、MSCV U3プロモーター部位、及び実施例8にて作製したコドン変換型のヒト抗MAGE-A4 TCRα鎖遺伝子及びTCRβ鎖遺伝子を含む核酸断片とT2Aペプチド配列をコードする人工合成遺伝子をレンチウイルスベクターpLVSIN-EF1α Neo(タカラバイオ社製)のClaI-NotI消化産物に挿入した。すなわち、ベクターのcPPT配列とWPRE配列の間に、2Aペプチドによりポリシストロニックに連結したコドン変換型MAGE-A4特異的TCRβ鎖とα鎖遺伝子がMSCV LTR U3プロモーターと作動可能に連結されたDNA断片を挿入したpLVSIN-MSCVU3-MAGE-A4-TCR-a2Ab(ベクター1A)を作製し、それらのTCRα鎖とβ鎖遺伝子を入れ替えたpLVSIN-MSCVU3-MAGE-A4-TCR-b2Aa(ベクター1B)を作製した(図7)。また、それぞれのベクターのMSCV LTR U3プロモーターとTCR遺伝子の間に、ヒトEF1α遺伝子由来のSD及びSA配列を含む領域を挿入し、pLVSIN-MSCVU3―EF1-MAGE-A4-TCR-a2Ab(ベクター2A)及びpLVSIN-MSCVU3―EF1-MAGE-A4-TCR-b2Aa(ベクター2B)を作製した(図7)。
実施例10 コドン変換型TCR及びsiRNA発現レトロウイルスベクターの作製
 実施例1で合成した4種類のsiRNAを生成する人工遺伝子を、ベクター2Aおよび2Bのコドン変換型MAGE-A4特異的TCR遺伝子と3’LTRの間に挿入し、pLVSIN-MSCVU3―EF1-MAGE-A4-TCR-loop―siTCR-a2Ab(ベクター3A)およびpLVSIN-MSCVU3―EF1-MAGE-A4-TCR-loop―siTCR-b2Aa(ベクター3B)を作製した(図7)。
実施例11 レトロウイルス溶液の作製
 実施例2および実施例7にて作製したプラスミドベクターpLVSIN-MSCVU3-WT1-TCR(ベクターA)、pLVSIN-MSCVU3-WT1-TCR-b2Aa(ベクターD)、および実施例9、10により作製したプラスミドベクターpLVSIN-MSCVU3-MAGE-A4-TCR-a2Ab(ベクター1A)、pLVSIN-MSCVU3-MAGE-A4-TCR-b2Aa(ベクター1B)、pLVSIN-MSCVU3―EF1-MAGE-A4-TCR-a2Ab(ベクター2A)、pLVSIN-MSCVU3―EF1-MAGE-A4-TCR-b2Aa(ベクター2B)およびpLVSIN-MSCVU3―EF1-MAGE-A4-TCR-loop―siTCR-a2Ab(ベクター3A)、pLVSIN-MSCVU3―EF1-MAGE-A4-TCR-loop―siTCR-b2Aa(ベクター3B)を用いて、実施例4と同様の方法でウイルス溶液を調製した。
実施例12 ヒトPBMCへのコドン変換型TCRレトロウイルスベクターの感染(WT1)
 インフォームドコンセントの得られたヒト末梢血より分離したPBMCに、実施例11で作製したWT1特異的TCR発現ウイルス溶液(ベクターA又はベクターD)を、プロタミンを用いた標準的な方法で1回感染させた。ウイルス感染8日後に細胞を回収した。実施例6と同様の方法により、CD8陽性であって、かつテトラマー陽性である細胞の割合、PEの平均蛍光強度及びゲノムに組み込まれたウイルスコピー数の測定を行った。図8にこれらの結果を示す。図中、横軸はウイルスコピー数を示し、縦軸は、WT1テトラマー陽性細胞率(図8左)及びWT1テトラマー陽性細胞の平均蛍光強度(図8右)を示す。なお、図8の平均蛍光強度はWT1テトラマー陽性細胞における、抗WT1 TCRの発現量を反映している。図8に示すように、WT1特異的TCRβ鎖遺伝子が2Aペプチドの上流に挿入されたベクターDは、α鎖遺伝子が2Aペプチドの上流に挿入されたベクターAと比べて、より低いウイルスコピー数で同程度のWT1テトラマー陽性細胞率及び前記テトラマー陽性細胞由来の蛍光の平均強度が得られた。すなわち、TCRβ鎖遺伝子が2Aペプチドの上流に挿入されたベクターDにより遺伝子導入した細胞は、α鎖遺伝子が2Aペプチドの上流に挿入されたベクターAにより遺伝子導入した細胞と比べて、TCRのα/β複合タンパク質の発現率及び発現強度の増強が見られた。
実施例13 ヒトPBMCへのコドン変換型TCR及びコドン変換型TCR-siRNA共発現レトロウイルスベクターの感染(MAGE-A4)
 インフォームドコンセントの得られたヒト末梢血より分離したPBMCに、実施例11で作製したMAGE-A4特異的TCR発現ウイルス溶液(ベクター1A~ベクター3B)を、プロタミンを用いた標準的な方法で1回感染させた。ウイルス感染6日後に細胞を回収し、実施例6と同様にゲノムDNAを抽出し、ゲノムに組み込まれたウイルスコピー数の測定を行った。また、2回目の感染後8日後に細胞を回収し、実施例6と同様の方法により、CD8陽性であって、かつテトラマー陽性である細胞の割合及びPEの平均蛍光強度を測定した。図9にベクター1の結果、図10にベクター2の結果、図11にベクター3の結果を示す。図中、横軸はウイルスコピー数を示し、縦軸は、テトラマー陽性細胞率(図9左、図10左、図11左)及びMAGE-A4テトラマー陽性細胞の平均蛍光強度(図9右、図10右、図11右)を示す。なお、図9、10、11の平均蛍光強度はMAGE-A4テトラマー陽性細胞における、抗MAGE-A4TCRの発現量を反映している。図9、10、11に示すように、MAGE-A4特異的TCRβ鎖遺伝子が2Aペプチドの上流に挿入されたベクター1B、2B、3Bは、α鎖遺伝子が2Aペプチドの上流に挿入されたベクター1A、2A、3Aと比べて、より低いウイルスコピー数でより高いMAGE-A4テトラマー陽性細胞率が得られ、また、前記テトラマー陽性細胞由来の蛍光の平均強度も高かった。すなわち、TCRβ鎖遺伝子が2Aペプチドの上流に挿入されたベクター1B、2B、3Bにより遺伝子導入した細胞は、α鎖遺伝子が2Aペプチドの上流に挿入されたベクター1A、2A、3Aにより遺伝子導入した細胞と比べて、コドン変換型TCRのα/β複合タンパク質の発現率及び発現強度の増強が見られた。
 本発明により、効率よく所望の遺伝子が発現するレトロウイルスベクター、当該ベクターを使用する遺伝子導入細胞の製造方法、当該ベクターが導入された細胞が提供される。これらのレトロウイルスベクター、遺伝子導入細胞の製造方法及び遺伝子導入細胞は、タンパク質の製造、細胞医療による疾患の治療及びそのための研究、試験に極めて有用である。
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Claims (11)

  1.  5’末端から順に、
    (a)レトロウイルス由来の5’LTR(Long Terminal Repeat)配列、
    (b)レトロウイルス由来のパッケージングシグナル配列(ψ)、
    (c)プロモーター配列、
    (d)スプライスドナー(SD)配列、
    (e)スプライスアクセプター(SA)配列、
    (f)所望の遺伝子の配列、
    (g)U3領域に変異を導入してプロモーター活性を欠失させたレトロウイルス由来の3’LTR配列、
    の各配列の核酸を含み、(d)のSD配列及び(e)のSA配列のうち少なくとも1つが(c)のプロモーター配列と異なる遺伝子由来であることを特徴とするレトロウイルスベクター。
  2.  所望の遺伝子がT細胞受容体(TCR)をコードする遺伝子である請求項1記載のレトロウイルスベクター。
  3.  所望の遺伝子がポリシストロニックに連結したTCRα鎖及びTCRβ鎖をコードする遺伝子である請求項2記載のレトロウイルスベクター。
  4.  プロモーター配列がレトロウイルスのLTR U3領域由来である請求項1記載のレトロウイルスベクター。
  5.  プロモーター配列がマウス幹細胞ウイルス(MSCV)のLTR U3領域由来である請求項4記載のレトロウイルスベクター。
  6.  SD配列及びSA配列が哺乳動物遺伝子由来の配列である請求項1記載のレトロウイルスベクター。
  7.  レトロウイルスがオンコレトロウイルス又はレンチウイルスである請求項1記載のレトロウイルスベクター。
  8.  請求項1~7のいずれか1項記載のレトロウイルスベクターを細胞に導入する工程を含む遺伝子導入細胞の製造方法。
  9.  細胞がT細胞又はT細胞を含有する細胞集団である請求項8記載の遺伝子導入細胞の製造方法。
  10.  請求項1~7のいずれか1項記載のレトロウイルスベクターが導入された遺伝子導入細胞。
  11.  細胞がT細胞又はT細胞を含有する細胞集団である請求項10記載の遺伝子導入細胞。
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