ES2276407T3 - Secuencia de retroelementos naturales o sinteticos que contienen como funcion permitir la insercion de secuencias nucleotidicas en una celula eucariota. - Google Patents
Secuencia de retroelementos naturales o sinteticos que contienen como funcion permitir la insercion de secuencias nucleotidicas en una celula eucariota. Download PDFInfo
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Abstract
LOS VECTORES RETROVIRALES CONTIENEN ELEMENTOS VIRALES QUE ACTUAN EN CIS PARA OBTENER LA EXPRESION, LA CAPSIDACION, LA TRANSCRIPCION INVERSA Y LA INCLUSION DE LA SECUENCIA DE ACIDO NUCLEICO DEL GENOMA RETROVIRAL. AHORA BIEN, ESTOS ELEMENTOS NO SON UTILES EN EL PROVIRUS INTEGRADO Y PUEDEN ACARREAR MUCHOS PROBLEMAS. LA INVENCION CONSISTE EN UN VECTOR RETROVIRAL QUE ELIMINA LA MAYORIA DE ESTOS ELEMENTOS VIRALES. ESTE VECTOR SE BASA, ENTRE OTROS, EN EL SISTEMA DE RECOMBINACION CRE ACTERIOFAGO P1. EL LOCUS LOXP DE 32 NUCLEOTIDOS SE INSERTA EN LA SECUENCIA U3 DE LA 3''LTR JUNTO CON EL GEN A INTRODUCIR EN LA CELULA. DESPUES DE DUPLICAR EL LOXP POR MEDIACION DE LA LTR, LAS LTR PUEDEN SER RECOMBINADAS POR LA ENZIMA CRE. LA ESTRUCTURA DEL PROVIRUS QUE RESULTA EN EL GENOMA DEL HUESPED CORRESPONDE A UNA SOLA LTR, QUE INCLUYE UNA COPIA UNICA DEL GEN QUE QUIERE INTRODUCIRSE EN LA CELULA. SI LA UNIDAD DE EXPRESION DE CRE SE INSERTA ENTRE LAS DOS LTR, SOLO SE ENCONTRARAN ESTRUCTURAS PROVIRALES CON UNA SOLA LTR EN CASO DE INFECCION POR EL VECTOR RETROVIRAL.
Description
Secuencia de retroelementos naturales o
sintéticos que tienen como función permitir la inserción de
secuencias nucleotídicas en una célula eucariota.
La presente invención se refiere a una secuencia
de retroelementos naturales o sintéticos, en particular una
secuencia de nucleótidos retroviral LTR, más en particular de ADN
retroviral, así como a un vector retroviral que contiene esta
secuencia y que permite, durante la infección de una célula a la
que se desea integrar un gen de interés contenido en este vector, la
eliminación de una gran parte de las secuencias provirales que ya
no son necesarias después de la integración del provirus
recombinante.
La presente invención se refiere a un
polinucleótido que comprende:
(a) la secuencia LTR3' o LTR5' de un
retroelemento natural o sintético; y
(b) una secuencia de inserción que comprende una
secuencia de nucleótidos de interés así como, para un sistema de
recombinación dado, una única secuencia de reconocimiento de una
recombinasa,
estando insertada dicha secuencia de inserción
en dicha LTR3' o dicha LTR5', de manera que permita la inserción,
por intervención de un vector retroviral, de dicha secuencia de
interés en el genoma de una célula hospedadora, sin que se inserten
secuencias provirales que ya no son necesarias después de la
integración de la secuencia de interés en el genoma de la célula
hospedadora.
Los recientes avances en el uso de retrovirus
como vectores de genes entran en tres categorías: (i) mejora de las
líneas celulares de encapsidación, (ii) manipulación del tropismo
de las proteínas de la envoltura, (iii) expresión de genes
múltiples. La modificación de la estructura del provirus integrado
todavía no se ha aprovechado mucho porque esta última contiene
ciertos elementos esenciales que se tratan en cis. Estos elementos
son fuente de múltiples problemas.
Desde el punto de vista de la estructura, el
sistema de vector retroviral se construye sobre dos elementos: los
genes de transcomplementación (gag, pot y env), y las
secuencias que se tratan en cis (U3, R, U5, la pista polipurina
(PPT), el sitio de enlace del cebo (PBS) y la señal de encapsidación
y de dimerización).
Los genes de transcomplementación se incorporan
en células de transcomplementación. No se transfieren hacia las
células diana.
Las secuencias que se tratan en cis se
incorporan en vectores retrovirales. En su mayoría se transfieren
hacia las células diana infectadas y se integran en el provirus
recombinante. La eliminación de cualquiera de estas secuencias que
se tratan en cis desemboca en un sistema retroviral no funcional.
La señal de encapsidación es necesaria para la encapsidación del
genoma retroviral en partículas virales. Se requieren PBS, PPT y R
para la transcripción inversa. Las secuencias U3 y U5 son
indispensables para la transcripción inversa y para la integración
del producto retroviral introducido en la célula.
Una vez integrado el provirus, estas secuencias
ya no son necesarias para la expresión del gen. Al contrario, estas
secuencias pueden incluso ser causa de numerosos problemas. (i) Una
interferencia transcripcional puede ser resultado de la presencia
del promotor fuerte en las secuencias U3. (ii) El PBS puede actuar
como un elemento inhibidor en cis para los promotores internos. Por
ejemplo, en las células pluripotentes, el PBS es una secuencia de
reconocimiento para un represor fuerte y además actúa como un
elemento inhibidor (iii) La secuencia U3 contiene al menos uno de
los elementos de regulación negativa situados en los activadores a
distancia repetidos directos entre -345 y -306. (iv) La LTR3'
(long terminal repeat) puede activar genes que flanquean
células con consecuencias a veces perjudiciales para la célula. (v)
El ARN expresado a partir del promotor de la LTR5' contiene la señal
de encapsidación, y puede, en consecuencia, recuperarse en una
partícula retroviral. Este ARN puede recombinarse con un ARN
celular o el ARN retroviral de un fenotipo, desembocando en la
recuperación de un retrovirus dotado de nuevas propiedades (creando
un peligro biológico potencial). Estos problemas todavía no se han
superado por completo, ya que todos estos elementos son necesarios
para la replicación y la inserción del virus en el genoma.
En el contexto de la presente invención, los
autores de la invención han desarrollado una secuencia de
retroelementos naturales o sintéticos, principalmente una secuencia
de nucleótidos retroviral, y en particular un vector retroviral que
comprende esta secuencia, concebida de manera que permita la
eliminación de una gran parte de las secuencias provirales que ya no
son necesarias después de la integración de un provirus en una
célula hospedadora. Más en particular, esta secuencia retroviral es
un ADN retroviral que puede permitir la integración de una sola
secuencia LTR, de un retrotransposón, o una secuencia que comprende
una región U3, R o U5 en el genoma de una célula hospedadora.
La invención se refiere asimismo a las células
hospedadoras, preferentemente células eucariotas, obtenidas después
de transfección por la secuencia de retroelementos de la invención
o un vector que la contiene.
La presente invención se refiere así a un
polinucleótido que comprende:
(a) la secuencia LTR3' o LTR5' de un
retroelemento natural o sintético; y
(b) una secuencia de inserción que comprende una
secuencia de nucleótidos de interés así como, para un sistema de
recombinación dado, una única secuencia de reconocimiento de una
recombinasa,
estando insertada dicha secuencia de inserción
en dicha LTR3' o dicha LTR5', de manera que permita la inserción,
por intervención de un vector retroviral, de dicha secuencia de
interés en el genoma de una célula hospedadora, sin que se inserten
secuencias provirales que ya no son necesarias después de la
integración de la secuencia de interés en el genoma de la célula
hospedadora.
En particular, esta secuencia de inserción se
incorpora en una región que se trata en cis, más en particular, en
la región LTR3' o LTR5' y preferentemente en la región U3 del LTR3'
o U5 del LTR5' de esta secuencia retroviral. Esta secuencia de
inserción comprende una secuencia de nucleótidos de interés que
puede integrarse en el genoma de una célula hospedadora, así como
una secuencia de reconocimiento para una recombinasa.
Preferentemente, el conjunto de la secuencia retroviral no contiene
más que una sola secuencia de reconocimiento situada con la
secuencia de interés, por delante o por detrás, por ejemplo, aunque
este último parámetro no sea absolutamente necesario. La secuencia
de nucleótidos de interés puede estar situada por detrás de la
secuencia de reconocimiento en la medida en que esta última esté
comprendida en la región transferida en una célula diana durante la
infección de esta célula diana por un retrovirus que contiene la
secuencia retroviral. La longitud máxima de la secuencia de
inserción que contiene el vector retroviral de la invención se sitúa
normalmente entre 0,5 y 10 kb.
De forma particular, la secuencia de la
invención comprende asimismo una secuencia de ADN que codifica para
una recombinasa susceptible de reconocer la secuencia de su sitio
de reconocimiento, estando esta secuencia de ADN que codifica para
una recombinasa situada ventajosamente entre las regiones LTR5' y
LTR3' del vector. La invención se refiere asimismo a un vector
retroviral o retrovirus recombinante que comprende la secuencia
descrita anteriormente. Preferentemente, el vector retroviral, que
puede presentarse en forma de retrovirus recombinante, no contiene
más que una sola secuencia de reconocimiento incorporada en la
región que puede ser transferida a una célula diana.
El ADN de la invención permite así la inserción,
por intervención de un vector retroviral, de secuencias de
nucleótidos de interés en células hospedadoras, por ejemplo de tipo
eucariota, sin que se inserten secuencias provirales que ya no son
necesarias después de la integración de las secuencias de interés
en el provirus.
El término "secuencia de nucleótidos de
interés" usado anteriormente hace referencia a secuencias que se
insertarán en el genoma de células hospedadoras para permitir así
que éstas produzcan moléculas de interés, más en particular en
terapia o para vacunación. Estas secuencias de interés incluyen,
entre otros genes, secuencias de ADN o de ARN que codifican bien
para proteínas (hormonas, inmunoglobulinas, enzimas u otros) cuando
se usan los vectores retrovirales de la invención en terapia
génica, o bien proteínas humanas o no humanas (como proteínas
virales) cuando se trata de usar vectores retrovirales de la
invención en el marco de protocolos de vacunación. Las secuencias
nucleotídicas de interés pueden estar también constituidas en parte
por elementos de regulación (es decir, promotor, activador)
homólogos o heterólogos a la célula hospedadora, por una parte, y,
por otra parte, por secuencias que codifican para la totalidad o
parte de uno o varios genes o ADN complementario. Además, las
secuencias de nucleótidos de interés pueden codificar también un
ARN antisentido o una secuencia ribozima.
Las aplicaciones posibles de la secuencia de
retroelementos de la presente invención son múltiples. La secuencia
de la invención se usa bien simplemente para la inserción de
secuencias de nucleótidos en células hospedadoras como células
eucariotas en un entorno que favorece una mejor expresión de este
gen, bien en terapia génica o bien en vacunación. A modo de
ejemplo, puede usarse la secuencia de interés descrita en Nature
Medicine, Volumen nº 7, julio de 1995, correspondiente al
inserto de plásmidos pMEPV_{H}/pMEPV_{L} o
pMEPV_{H}/pREPV_{K} y el producto de expresión in vivo
puede ser un elemento de una composición terapéutica.
El vector retroviral de la invención se obtiene
por la transfección de una línea celular viral de
transcomplementación con una secuencia de retroelementos de la
invención que se presentan preferentemente en forma de plásmido y
que comprende preferentemente en una de sus LTR y más en particular
en su LTR de derecha una secuencia de nucleótidos de interés, así
como una secuencia de reconocimiento. El plásmido puede contener
asimismo una secuencia de nucleótidos que codifica para una
recombinasa susceptible de reconocer el sitio de reconocimiento
situada por delante o por detrás de la secuencia de interés,
estando esta secuencia de nucleótidos situada ventajosamente entre
las regiones LTR3' y LTR5'. Una vez efectuada la transfección de la
línea celular viral, se obtiene un vector retroviral que puede
usarse para la infección de una célula hospedadora en la que se
desea integrar la secuencia de nucleótidos de
interés.
interés.
El plásmido definido anteriormente, así como el
procedimiento de transfección de la línea celular por dicho
plásmido, entran asimismo en el marco de la presente invención.
La invención se refiere asimismo a un método o
procedimiento de introducción de secuencias de nucleótidos de
interés en una célula hospedadora como una célula eucariota. El
procedimiento se caracteriza porque comprende una etapa de
infección de una célula eucariota por un vector retroviral que
contiene la secuencia retroviral de la invención que comprende la
secuencia de nucleótidos que se va a introducir en la célula
eucariota, en condiciones que permiten la integración en el genoma
celular de la célula de una sola LTR del vector retroviral que
contiene la secuencia que se va a introducir en el genoma de la
célula hospedadora y una segunda etapa de expresión de la secuencia
de interés según los elementos del producto de ésta a partir de la
célula recombinada.
La invención se refiere asimismo a un hospedador
celular que tiene integrada en su genoma una estructura proviral
que comprende una sola región LTR de un vector retroviral que
contiene la secuencia retroviral de la invención, comportando esta
secuencia LTR una copia única de una secuencia de nucleótidos de
interés. Más en particular, el hospedador celular de la invención
es una célula eucariota y la estructura proviral se caracteriza
porque está libre esencialmente de secuencia PBS, de señal de
encapsidación y de dimerización y/o de PPT.
La invención se refiere asimismo al uso de la
secuencia de retroelementos o del vector retroviral de la invención
para la fabricación de una composición que permite la producción en
células hospedadoras de proteínas codificadas por una secuencia de
nucleótidos de interés comprendida en este ADN retroviral. La
invención se refiere asimismo al polinucleótido o el vector
retroviral de la invención para su uso en el tratamiento médico de
un paciente con vistas a integrar una secuencia de nucleótidos de
interés en el genoma de células objeto.
Más en particular, la secuencia de la invención
permite asimismo la transferencia de secuencias de nucleótidos o
que codifican para anticuerpos en células hospedadoras. Se habla
entonces de inmunización extracelular, ya que los anticuerpos
generados a partir de estas secuencias producen su efecto en el
interior de las células que los tienen integrados. Entre las
secuencias de nucleótidos que codifican para anticuerpos que pueden
estar integrados en células hospedadoras que usan la secuencia
retroviral y el vector retroviral de la invención, se pueden
mencionar, a modo de ejemplo no limitativo, los anticuerpos que
reconocen proteínas de envoltura de virus VIH, en particular las
proteínas gp.120 del virus VIH-1 y del virus
VIH-2, así como anticuerpos que permiten bloquear
la transcriptasa inversa. Estos anticuerpos se describen, entre
otros, en la publicación de Maciejewski y col. (Nature
Medicine, Volumen nº 7, julio de 1995). Al permitir el vector
retroviral de la invención una integración más eficaz de estas
secuencias de nucleótidos de interés, la eficacia terapéutica de
este enfoque se mejora en consecuencia.
La invención se refiere asimismo a un método o
procedimiento de expresión de una molécula codificada por una
secuencia de nucleótidos de interés en una célula hospedadora en
cultivo. El procedimiento comprende:
- la infección de la célula hospedadora por un
vector retroviral de la invención que comprende la secuencia de
nucleótidos de interés;
- el crecimiento de la célula hospedadora en
condiciones que permiten la expresión de la secuencia de
nucleótidos de interés; y
- la obtención de la molécula deseada.
La secuencia de nucleótidos retroviral así como
los vectores retrovirales de la invención pueden usarse de varias
formas para permitir la integración de la secuencia de nucleótidos
de interés deseada. De hecho, los autores de la invención han
demostrado que no era necesario asociar la expresión de la
recombinasa directamente al vector retroviral, aunque los
rendimientos de integración sean superiores cuando una secuencia
nucleotídica que codifica para la recombinasa es parte integrante
del vector.
Se introduce por infección en el genoma de una
célula hospedadora un vector retroviral que comprende en la región
LTR3' o LTR5' del vector retroviral una primera secuencia de
nucleótidos que comprende una secuencia de nucleótidos de interés
así como una secuencia de reconocimiento situada por detrás o por
delante de la secuencia de interés, así como una segunda secuencia
de nucleótidos idéntica a la primera secuencia de nucleótidos
insertada en la región LTR5' del vector. Asimismo, se introduce en
la célula por transfección un plásmido que comprende una secuencia
de nucleótidos que codifica para una recombinasa susceptible de
reconocer la secuencia de reconocimiento. La expresión de la
recombinasa por transfección transforma la estructura de un
provirus de dos LTR en un provirus de una sola LTR. En este tipo de
reacción, aproximadamente el 50% de los transformantes estables
contienen el provirus modificado. Este resultado parcial puede
explicarse por la expresión efímera del plásmido que comprende la
secuencia de nucleótidos que codifica para la recombinasa después
de la transfección, desembocando en una recombinación sin
integración.
Se usa una secuencia retroviral que comprende
una secuencia nucleotídica que comprende una secuencia de interés,
así como una secuencia de reconocimiento situada por detrás o por
delante de esta secuencia de interés. La secuencia completa se
inserta en la región LTR3' de un retrovirus. El vector retroviral
así obtenido se usa a continuación para infectar una línea celular
que expresa constitutivamente o por inducción una recombinasa
susceptible de reconocer la secuencia de reconocimiento. La
eficacia de este sistema es elevada, sobre todo cuando el gen que
codifica para la recombinasa se expresa desde el inicio de la
infección retroviral.
Un vector retroviral comprende una secuencia de
nucleótidos insertada en su región LTR3'. Esta secuencia de
nucleótidos comprende una secuencia de interés, así como una
secuencia de reconocimiento que puede ser reconocida por una
recombinasa. La secuencia de reconocimiento se sitúa por detrás o
por delante de la secuencia de interés. Además, en el vector
retroviral, entre las dos LTR de este vector, se integran un gen
que codifica para una recombinasa así como un promotor. A
continuación se infecta una línea celular por este retrovirus.
Dicho vector retroviral sólo genera provirus de una sola LTR. La
eficacia de este sistema es elevada, ya que todos los sucesos
integrados y analizados tienen esta estructura. La principal ventaja
de este vector retroviral es que asocia sucesos de recombinación
conseguidos entre las dos LTR con la deleción del gen que codifica
para la recombinasa. En consecuencia, las células infectadas sólo
expresan la recombinasa efímeramente.
Los autores de la invención han usado el sistema
de recombinasa Crelox específico del sitio del bacteriófago P1. El
sitio de reconocimiento LoxP se ha insertado en la LTR3' por
delante de la secuencia de nucleótidos de interés en un vector de
tipo \DeltaEnh, y el gen que codifica para la recombinasa cre
entre las dos LTR. En la línea celular productora, la proteína Cre
se expresa a partir de la construcción plasmídica proviral. Por
otra parte, dado que el plásmido contiene una sola diana
loxP, no se recombina por la proteína Cre. Después de la
infección, el sitio loxP está duplicado por la LTR3' en la
LTR5'. Así, Cre recombina los dos sitios loxP repetidos
directos, lo que se traduce en la deleción de todas las secuencias
comprendidas entre los dos loxP, comprendidos el PBS, la
señal de encapsidación y de dimerización y la PPT. Integrada en el
genoma celular sólo queda entonces una única LTR que contiene el
gen indicador. El gen cre se ha perdido igualmente durante la
recombinación.
La secuencia de nucleótidos de interés, que es
generalmente una secuencia extraña al retrovirus, se introduce de
manera ventajosa en la región U3 de LTR3' de la secuencia
retroviral. En efecto, la posibilidad de introducir secuencias, es
decir, unidades transcripcionales completas, en la región U3 de
LTR3' está muy bien documentada. Sin embargo, se puede plantear la
introducción de secuencias de interés además de en la región U3 de
LTR3' del vector retroviral. Los ejemplos incluyen la región U5 del
LTR5'. Además, aunque sea preferible que el sitio de reconocimiento
se sitúe inmediatamente por detrás o por delante de la secuencia de
nucleótidos de interés, se puede asimismo colocar esta secuencia a
una distancia apreciable que puede variar entre 32 nt y 4,5 Kb sin
afectar a la integración final de la secuencia de interés en la
célula objeto.
La cantidad de productos genéticos extraños
introducida en la región U3 del ADN vira) puede ser elevada y en
ciertos casos superior a 4 kpb. Estas secuencias pueden
corresponder incluso a una unidad transcripcional completa con un
promotor independiente, lo que demuestra la polivalencia de estos
vectores.
La posibilidad de introducir cantidades
considerables de productos genéticos extraños en la 3' LTR del
vector retroviral de la invención hace de este vector retroviral un
sistema de elección para la inserción de secuencias de genes en
células, más en particular en células eucariotas. Así pueden
transformarse varios tipos de células eucariotas. Entre las células
eucariotas que pueden usarse en el contexto de la presente
invención, cabe destacar en particular los tipos de células
siguientes: NIH3T3, BRL, HM1, D3, PLL4, LT.
La inserción de una secuencia de nucleótidos que
codifica para un marcador está prevista en la región LTR3' del
vector retroviral. La presencia de este marcador permite probar la
inserción del producto nuevo.
A modo de ejemplos no limitativos, pueden usarse
los marcadores siguientes: LacZ, GFP (green fluorescent
protein), CD9, PAL (alkaline phosphatase) y HRP
(Horse Radish Peroxydase).
Aunque el sistema de recombinasa Crelox
constituye un sistema de elección para el vector retroviral de la
invención, pueden usarse asimismo otros sistemas de recombinasa. A
modo de ejemplos no limitativos, son utilizables los sistemas de
recombinación siguientes: el sistema de levadura FLP (llamado
"Flip") y el sistema bacteriano R.
Los vectores retrovirales de la invención
suministran así un medio de transferencia eficaz de ADN en células
hospedadoras. La integración proviral es precisa y no provoca
reorganización cromosómica. La concepción de los vectores
duplicadores partía del principio de que la transposición del gen en
la LTR5', en el exterior de la unidad transcripcional retroviral,
mejora su expresión.
Aunque la presencia de la señal de encapsidación
hace posible la generación de un virus competente para la
replicación por recombinación entre las secuencias del retrovirus y
del provirus endógenas, la presencia de PPT y de otros elementos en
cis hacen posible la transposición y la presencia de las secuencias
PBS pudiera tener efectos negativos sobre la expresión del
transgén, todos estos sucesos son muy improbables cuando se usa un
vector retroviral según la invención, ya que todas estas secuencias
virales son suprimidas.
El sistema de sLTR es un concepto nuevo en la
construcción de retroelementos en general. Existen numerosos
retrovirus cuyo espectro de hospedador de la partícula presenta un
interés pero para los cuales la concepción de vectores necesita la
presencia de ciertas secuencias cis o trans activas diferentes de
las que se han citado anteriormente que permiten un ensamblaje
correcto del virión y le permiten ser infeccioso como, por ejemplo,
los virus humanos VIH, HTLV o el virus de cabra CAEV. Una vez
integrados, los elementos cis o trans reguladores se vuelven
inútiles para el gen transducido pero tienen efectos patógenos para
la célula y aumentan significativamente las probabilidades de la
reaparición de un virus silvestre. La necesidad de este tipo de
secuencia para este tipo de retrovirus los hace prácticamente
inutilizables para un uso como vectores. La aplicación del sistema
sLTR de la presente invención para estos retrovirus permite abordar
con más seguridad y más fiabilidad transcripcionales un uso como
vectores para la transducción de genes.
La presente invención se describirá claramente
en referencia a los ejemplos siguientes no limitativos y que hacen
referencia a las figuras siguientes:
- la figura 1A representa la estructura del
plásmido pMloxPL;
- la figura 1B representa la estructura del
provirus MloxPL que se obtiene de la infección del retrovirus
MloxPL;
- la figura 1C representa un provirus después de
la recombinación inducida por cre que usa los dos sitios loxP en el
interior de las LTR;
- la figura 1D representa un análisis por
"Southem blot" del ADN celular procedente de fibroblastos
NIH3T3 infectados por MloxPL;
- la figura 1E presenta un análisis por
"Southem blot" del ADN celular que proviene del clon NIH3T3
MloxPL.1 transfectado por el plásmido pMC1-Cre;
- la figura 2A representa la estructura y el
análisis molecular del provirus MloxPL que se obtiene de la
infección del retrovirus MloxPL y de la recombinación inducida por
Cre que usa los dos sitios loxP en el interior de las LTR;
- la figura 2B representa los resultados de un
análisis por "Southem blot" del ADN celular procedente de
fibroblastos NIH3T3 Cre.1 infectados por MloxPL con digestión por
la endonucleasa de restricción BclI ;
- la figura 2C representa los resultados de un
análisis por "Southem blot" del ADN celular procedente de
fibroblastos NIH3T3 Cre.1 infectados por MloxPL con digestión por
las endonucleasas EcoRV;
- la figura 3A representa la estructura del
plásmido pMCreloxPL;
- la figura 3B representa un diagrama del 3'
sLTR de algunas formas de realización preferentes del vector
retroviral de la invención;
- la figura 3C representa los resultados de un
análisis por "Southern blot" del ADN celular procedente de
fibroblastos NIH3T3 infectados por MCreloxPL por digestión por la
endonucleasa de restricción BclI;
- la figura 3D representa los resultados de un
análisis por "Southem blot" del ADN celular procedente de
fibroblastos NIH3T3 infectados por MCreloxPL por digestión por la
endonucleasa de restricción EcoRV;
- la figura 3E representa los resultados de un
análisis por "Southern blot" del ADN celular procedente de
fibroblastos NIH3T3 infectados por MCreloxPL por digestión por la
endonucleasa de restricción KpnI;
- la figura 4 representa un esquema del
mecanismo de la generación de sTLR con el vector retroviral
MCreloxPL.
La nomenclatura de los diferentes vectores y las
diferentes células se ha establecido como sigue: la p designa el
vector plasmídico (por ejemplo, pMloxPL); los nombres con un
\psi2 (presentada el 10/3/1993 al ECAC con el número 93.031.002)
designan la línea celular del virus silvestre auxiliar \psi2
transfectado con este vector (por ejemplo,
\psi2-MloxPL); los nombres sin p designan los
virus producidos por las células del virus silvestre auxiliar (por
ejemplo, MloxPL); el nombre de una línea celular seguido del nombre
del virus indica que la línea celular contiene un provirus que se
obtiene de una infección (por ejemplo, NIH3T3MloxPL).
Las líneas celulares establecidas NIH3T3
(fibroblastos de ratón) y \psi2 (línea celular de encapsidación
del retrovirus ecotropo del ratón) se referencian en (7) y (13). Se
cultivan en un DMEM (medio de Eagle modificado por Dulbecco) de
alto contenido en glucosa (4,5 g/l) completado con suero de ternera
fetal al 5%. Las células se incuban a 37ºC en una atmósfera
humidificada, que contiene el 12% de CO_{2}. Se añade G418 en el
medio apropiado a una concentración de 600 mg/ml. La clonación de
colonias resistentes al G418 se ha realizado por pipeteo de colonias
individuales y aislamiento en una caja de cultivo distinta. La
clonación de las células infectadas se realiza por dilución
limitativa 48 horas después de la infección.
Se han realizado precipitados mediante fosfato
de calcio según se describe en (12). El sobrenadante que contiene
el virus se ha usado para infectar células NIH3T3 en presencia de 5
\mug/ml de polibreno, según se describe anteriormente en (37).
Las hibridaciones por "Southem blot" se han preparado mediante
el procedimiento de referencia (6). La actividad
\beta-galactosidasa se ha puesto de relieve por
coloración con X-gal, según se ha descrito
anteriormente en (38).
La PCR se efectúa sobre 1 \mug de ADN celular
genómico en una reacción de 40 \mul (Tris-HCI 50
mM (pH9), 150 \mug/ml de albúmina de suero bovino,
(NH_{4})_{2}OS_{4} 16 mM, MgCl_{2} 7 mM, 250 \muM
para cada dNTP, 1,25 U Taq DNApol (USB), 0,078 U Vent(exo+)
DNApol (N.E. Biolabs)). Se han añadido cebos a una concentración
final de 0,25 mM (para 20 meros). La reacción de la PCR se ha
calentado a 80ºC durante 5 minutos antes del inicio. 35 ciclos
(94ºC, 55 min.; 59ºC, 30 s; 70ºC, 3 min. 30 s) con los cebos
siguientes: 5'- GCATCGAGCTGGGTAATAAGCGTTGGCAAT-3' y
5'-GACACCAGACCAATGGTAATGGTAGCGAC-3'
para la detección de LacZ y
5'-GGACTGGGTGGCTTC
CAACTCCCAGACAC-3' y 5'-AGCTTCTCATTGCTGCGCGCCAGGTTCAGG-3' para la detección del RAP-SYN endógeno de ratón, como testigo interno. Los productos de reacción de la PCR se han analizado por electroforesis sobre gel.
CAACTCCCAGACAC-3' y 5'-AGCTTCTCATTGCTGCGCGCCAGGTTCAGG-3' para la detección del RAP-SYN endógeno de ratón, como testigo interno. Los productos de reacción de la PCR se han analizado por electroforesis sobre gel.
pMloxPL procede del plásmido
pG-MPL (descrito en Choulika y col., 1995), en el
que el sitio de reconocimiento loxP se inserta en el interior
del sitio NcoI en un adaptador de enlace
(5'-CATGCATATAACTTCGTATAGCATACAT
TATACGAAGTTATC-3' y 5'-CATGGATAACTTCGTATAATGTATGCTTATCGAAGTTATATG-3'), en lugar del sitio I-SceI. La secuencia del sitio loxP se ha verificado por secuenciación del ADN.
TATACGAAGTTATC-3' y 5'-CATGGATAACTTCGTATAATGTATGCTTATCGAAGTTATATG-3'), en lugar del sitio I-SceI. La secuencia del sitio loxP se ha verificado por secuenciación del ADN.
El retrovirus usado se ilustra en la Fig. 1a.
pMloxPL se construye a partir de un provirus de leucemia murina de
Moloney defectuoso (desprovisto del gen gag, pol y
env) insertando la secuencia que codifica para
PhleoLacZ en la región U3 de la LTR de derecha en lugar de
las secuencias de activación a distancia. El 5' obtenido del gen
PhleoLacZ se ha colocado entre el sitio aceptor de empalme
del gen env de MoMuLV y un sitio loxP largo de 32 pb
obtenido del bacteriófago P1. En las células infectadas, este tipo
de virus en la LTR contiene el gen activado por un promotor celular
flanqueante por atrapamiento del promotor.
Las líneas celulares que producen el virus se
han generado transfectando el plásmido pMloxPL con el plásmido de
selección pUSVneo en la línea celular del virus silvestre auxiliar
\psi2 que expresa el virus silvestre auxiliar ecotropo defectuoso
en encapsidación. Después de selección para G418 (neomicina), se
han ensayado clones individuales seleccionados según su actividad
\beta-galactosidasa para valorar el virus. La
valoración se ha efectuado clonando células NIH3T3 inmediatamente
después de infección por dilución limitativa, y detectando la
presencia del provirus que contiene LacZ por PCR. Las líneas
celulares productoras \psi2-MloxPL.1 y
\psi2-MloxPL.2 han mostrado una valoración en la
línea celular NIH3T3 de respectivamente 2,5 x 10^{4} y 5 x
10^{4} (Tabla 1). La valoración de las unidades que forman colonia
azul por mililitro (BCFU/ml) del sobrenadante viral de
\psi2-MloxPL.1 y \psi2-MloxPL.2
es respectivamente de 3 y 6, lo que corresponde a una proporción
aproximada de 1 colonia azul en 10^{4} integraciones. Como se ha
descrito anteriormente, estos provirus funcionan como trampas de
promotor, y solamente una integración de 10^{4} expresa el gen
indicador en la línea celular fibroblástica NIH3T3.
En la figura 1b se esquematizan las estructuras
del ADN de los provirus MloxPL integrados. En las figuras del
presente texto se indican las posiciones de las LTR y de los sitios
de restricción BclI y los tamaños de los fragmentos (x
indica el fragmento BclI de tamaño aleatorio del brazo
izquierdo y el fragmento BclI de tamaño aleatorio del brazo
derecho). P indica una sonda LacZ radiomarcada en el 32p.
Estas estructuras se han analizado a continuación por hibridación
por "Southern blot" en 6 clones NIH3T3 independientes. Los
resultados de este análisis se presentan en la figura 1d. Todos los
clones contienen un provirus en el que las secuencias en el interior
de la región U3 de la 3'LTR se han duplicado en la 5'LTR; la
digestión por la endonucleasa BclI genera el fragmento
esperado por parte de los provirus con dos LTR que contienen
PhleoLacZ (la enzima de restricción BclI en un sitio
de reconocimiento en cada secuencia LacZ en los LTR). La
hibridación por "Southern blot", que usa LacZ como
sonda, muestra un fragmento de escisión de 6 kpb que demuestra una
duplicación fiel de la región U3. Las dos bandas suplementarias de
tamaños variables representan fragmentos que se extienden sitios
BclI en el provirus hasta el ADN celular flanqueante. Las dos
bandas suplementarias demuestran que existe una integración
proviral por clon, y sus tamaños variables confirman que cada línea
celular era un clon independiente.
Los autores de la invención han examinado si la
duplicación loxP por medio de la LTR puede recombinarse con
la recombinasa Cre. Han usado la línea celular clonal
NIH3T3MloxPL.1 para dirigirse a una recombinación con la proteína
Cre. Han cotransfectado en esta línea celular el vector de expresión
pMC1-Cre con el vector de selección pUSVneo. La
estructura del provirus después de la recombinación inducida por
Cre se ilustra en la figura 1c.
\newpage
Se ha analizado el ADN de 24 clones resistentes
a la neomicina por hibridación por "Southern blot". Se ha
realizado la detección de los provirus recombinados analizando las
digestiones de BclI. Se ha sondeado el ADN restringido a
clones con un LacZ radiomarcado en el 32p. Los resultados de
este análisis se ilustran en la figura 1e. La estructura parental
del provirus muestra una banda de 6 kpb correspondiente a la
duplicación fiel de la secuencia U3 que contiene LacZ y dos
bandas suplementarias de 8 y 2 kpb (descritas anteriormente (Fig.
1b y d)). El análisis del ADN de los clones resistentes a la
neomicina muestra 5 clones de 24 en los que se ha eliminado la banda
de 6,0 kpb (Fig. 1e). Las bandas de 8 y 2 kpb correspondientes al
ADN celular que flanquea al provirus estaban presentes siempre,
demostrando así que el sitio de integración proviral no se ha
reorganizado. Este resultado sugiere que la expresión del gen cre
en una célula que contiene el provirus MloxPL puede conducir a una
recombinación frecuente de los dos sitios loxP incluidos en
las LTR.
Para probar la eficacia de la recombinación por
medio de Crelox, los autores de la invención han analizado asimismo
el ADN de 25 clones resistentes al G418 por hibridación por
"Southern blot" con el fin de probar la presencia de la
secuencia cre. El ADN se ha digerido con la endonucleasa de
restricción XhoI y se ha sondeado con un ADN cre de longitud
completa radiomarcado en el 32p. Los resultados de este análisis se
ilustran en la figura 1e. Tres de los cinco clones recombinados en
loxP muestran una banda que se hibrida con la sonda cre de
1,9 kpb, lo que sugiere que la unidad de expresión cre de longitud
completa de pMC1-Cre está presente. Un de los cinco
clones recombinados en loxP no mostraba banda que se
hibridara con la sonda cre. Un clon recombinado en loxP
muestra una banda de 5 kpb que se obtiene de una reorganización del
plásmido pMC1-Cre. Otros cuatro clones que muestran
una banda de 1,9 kpb que se hibrida cre no presentan recombinación
en el provirus integrado MloxPL. Los autores de la invención no han
detectado la presencia de ADN con cre en los 16 clones restantes.
Este resultado muestra que la eficacia de la recombinación inducida
por la presencia del plásmido pMC1-Cre no es
absoluta en las líneas celulares transfectadas estables, en las que
sólo el 50% de los sitios loxP están recombinados. Este
resultado sugiere asimismo que la recombinación entre los dos
sitios loxP puede obtenerse por la expresión efímera de
pMC1-Cre (Tabla 2).
Los autores de la invención han producido una
línea celular NIH3T3 que contiene el plásmido
pMC1-Cre, por cotransfección de los plásmidos
pMC1-Cre y pUSVneo. Se han seleccionado clones en un
medio que contiene G418 y se ha analizado su ADN después de
digestión con una endonucleasa de restricción XhoI por
hibridación por "Southem blot". La presencia del gen Cre se ha
detectado por hibridación con una sonda de ADN cre de longitud
completa radiomarcada en el 32p. Diez de los 12 clones resistentes
al G418 analizados han revelado la presencia de la secuencia Cre en
un número variable de copias (que van aproximadamente de 1 a 10
copia(s)) (datos no ilustrados).
Los autores de la invención han elegido el clon
NIH3T3Cre.1 que contiene aproximadamente 10 copias del plásmido
pMC1-Cre con fines de análisis complementario. Los
autores de la invención han infectado el clon NIH3T3Cre.1 con el
virus MloxPL. Los clones se han aislado por dilución
limitativa.
La estructura del provirus que se obtiene de la
infección del retrovirus MloxPL y de la recombinación inducida por
Cre se ilustra en la figura 2a. La estructura del vector integrado
es una LTR solitaria (sLTR). Faltan una LTR y todas las secuencias
situadas entre las dos LTR en los provirus integrados (Fig. 2a y
c).
Se ha analizado la estructura del ADN de los
provirus MloxPL por hibridación por "Southem blot" después de
digestión por la endonucleasa de restricción BclI de su ADN
celular con el fin de detectar la presencia, o la ausencia, de LTR
duplicadas en la estructura proviral. Según se demuestra en la
figura 2b, el análisis de los 12 clones que se obtiene de la
infección de NIH3T3Cre.1 por MloxPL ha demostrado la ausencia en
todos los clones de la banda de 6 kpb indicadora de la
duplicación.
Para demostrar la ausencia de la 5'LTR en el
provirus, se ha realizado una restricción del ADN por EcoRV.
La hibridación por "Southern blot" del ADN de
NIH3T3Cre.1.MloxPL, restringido por la endonucleasa EcoRV
usando una sonda LacZ radiomarcada (Fig. 2a y c), muestra la
presencia de una banda de 2,1 kpb y de una banda de tamaño
aleatorio. La ausencia de una banda de 3,9 kpb demuestra la
ausencia de una 5'LTR.
La estructura de retrovirus usado en el presente
ejemplo se ilustra en la Fig. 3a. pMCreloxPL procede de la
inserción del gen cre de 1,3 kpb fusionado con una localización
nuclear del gran antígeno T del virus de simio 40, entre las dos
LTR del plásmido pMloxPL. El gen cre está bajo el control
transcripcional del promotor del gen de la timidincinasa (tk)
del virus del herpes simple flanqueado por una duplicación del
activador a distancia del virus del polioma mutante PYF441 con
adaptadores de enlace a la altura del sitio PstI de pMloxPL. La
secuencia Cre está en la misma orientación que el genoma viral. El
plásmido pMCreloxPL se ha presentado en la CNCM el 13 de junio de
1995
nº I-1599.
nº I-1599.
Se han generado líneas celulares que producen el
virus cotransfectando el plásmido pMCreloxPL con el plásmido de
selección pUSVneo en la línea celular de encapsidación \psi2.
Después de selección de las células \psi2 transfectadas en un
medio que contiene G418, se han seleccionado clones individuales
para la producción de un retrovirus que expresa LacZ. Un
clon ha producido un virus infeccioso; este clon se ha denominado
\psi2-MCreloxPL.1. En
\psi2-MCreloxPL.1, el plásmido pMCreloxPL se ha
integrado en una sola copia en el genoma celular hospedador (datos
no ilustrados). Las líneas celulares productoras de
\psi2-MCreloxPL.1 producen 1 x 10^{4} virus
infecciosos por mililitro; la presencia del gen LacZ se
detecta por PCR (Tabla 1). La valoración de las unidades que forman
colonia azul por mililitro (BCFU/ml) del sobrenadante viral de
\psi2-MCreloxPL.1 es de 3 BCFU/ml, lo que
corresponde según se ha previsto a una disminución aproximada de
10^{4} con respecto a la valoración por PCR. La producción de
\psi2-MCreloxPL era de una eficacia baja
comparada con la producción de \psi2-MloxPL,
habiéndose recuperado un solo clon productor después de varias
experiencias de cotransfección. Este clon había integrado una sola
copia de la construcción plasmídica viral. Los autores de la
invención han deducido que las células que integran más de una
copia del plásmido no pueden recuperarse debido a la presencia de
la actividad recombinasa que modifica los transgenes
integrados.
integrados.
El aislamiento de células NIH3T3 infectadas con
MCreloxPL se ha realizado por dilución limitativa, después de
infección con una multiplicidad de 0,5 partículas virales por
célula. La estructura del provirus que se obtiene de la infección
del retrovirus pMCreloxPL se ilustra en la figura 3b. En esta
figura, \alpha indica el fragmento de tamaño aleatorio del brazo
izquierdo.
La estructura del ADN de los provirus integrados
se ha analizado por hibridación por "Southem blot" en 6 clones
NIH3T3MCreloxPL independientes. El análisis por "Southem blot"
del ADN proviral restringido por las endonucleasas BclI y
detectado con una sonda LacZ radiomarcada ha generado dos
fragmentos de tamaños variables, y estos clones no han generado
banda de 7,5 kpb suplementaria (Figura 3c). La ausencia de este
fragmento suplementario de 7,5 kpb demuestra la presencia de una
sola LTR que contiene PhleoLacZ. Para establecer además que
la estructura proviral corresponde a una sola LTR, se ha emprendido
un análisis suplementario. Para demostrar definitivamente la
ausencia de una 5'LTR en el provirus, se ha realizado una
restricción por EcoRV del ADN celular. La hibridación por
"Southem blot" del ADN de NIH3T3MCreloxPL, restringido por la
endonucleasa EcoRV usando una sonda LacZ radiomarcada
(Fig. 3d), muestra la presencia de una banda de 2,1 kpb y de una
banda de tamaño aleatorio. La ausencia de una banda de 6 kpb
demuestra la ausencia de una 5'LTR. Este "blot" se ha
hibridado a continuación con una sonda cre radiomarcada. La ausencia
de una banda en el ADN de NIH3T3MCreloxPL muestra que el ADN
proviral está desprovisto del gen cre (Fig. 3d). Finalmente, para
establecer que la estructura de la LTR restante no estaba
reorganizada, el ADN de NIH3T3MCreloxPL se ha restringido por la
endonucleasa KpnI y se ha sondeado con un ADN de LacZ
radiomarcado. En todos los casos se ha observado un fragmento de 4,3
kpb, demostrando que la LTR PhleoLacZ era del tamaño
esperado (Fig. 3e). En consecuencia, todos los clones aislados
contenían un provirus integrado por una sola LTR no
reorganizada.
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Claims (24)
1. Polinucleótido que comprende
(a) la secuencia LTR3' o LTR5' de un
retroelemento natural o sintético; y
(b) una secuencia de inserción que comprende una
secuencia de nucleótidos de interés así como, para un sistema de
recombinación dado, una única secuencia de reconocimiento de una
recombinasa,
estando insertada dicha secuencia de inserción
en dicha LTR3' o dicha LTR5', de manera que permita la inserción,
por intervención de un vector retroviral, de dicha secuencia de
interés en el genoma de una célula hospedadora, sin que se inserten
secuencias provirales que no son ya necesarias después de la
integración de la secuencia de interés en el genoma de la célula
hospedadora.
2. Polinucleótido según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha secuencia de inserción se
incorpora en la región U3 de la LTR3', U5 de la LTR5' o R de la
LTR.
3. Polinucleótido según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el
retroelemento es una secuencia de ADN retroviral.
4. Polinucleótido según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha secuencia
de reconocimiento que puede ser reconocida por una recombinasa se
sitúa por delante de dicha secuencia de nucleótidos de interés.
5. Polinucleótido según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha secuencia
de reconocimiento que puede ser reconocida por una recombinasa se
sitúa por detrás de dicha secuencia de nucleótidos de interés.
6. Polinucleótido según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
secuencia de reconocimiento comprende el sitio de reconocimiento
LoxP.
7. Polinucleótido según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
secuencia de nucleótidos de interés comprende una secuencia que
codifica para una proteína o un ARN de interés, en particular un
ARN antisentido o una secuencia ribozima.
8. Polinucleótido según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
secuencia de nucleótidos de interés comprende además elementos de
regulación.
9. Polinucleótido según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
una secuencia de nucleótidos que codifica para una recombinasa
susceptible de reconocer dicha secuencia de reconocimiento.
10. Polinucleótido según la reivindicación 9,
caracterizado porque dicha secuencia de nucleótidos que
codifica para una recombinasa se sitúa entre las regiones LTR5' y
LTR3' de dicho vector.
11. Polinucleótido según la reivindicación 10,
caracterizado porque la secuencia de nucleótidos que
codifica para una recombinasa codifica para la proteína Cre.
12. Polinucleótido según la reivindicación 11,
contenido en el plásmido presentado el 13 de junio de 1995 en la
CNCM con el nº I-1599.
13. Vector retroviral caracterizado
porque comprende un polinucleótido según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes.
14. Vector retroviral según la reivindicación
13, caracterizado porque dicho vector es un provirus de
leucemia murina de Moloney defectuoso que comprende dicha secuencia
de reconocimiento en su región U3 del LTR3', U5 del LTR5' o R.
15. Hospedador celular que ha integrado en su
genoma una estructura proviral que comprende una sola secuencia LTR
de un vector retroviral según una cualquiera de las
reivindicaciones 13 a 14, comportando dicha secuencia LTR una copia
única de una secuencia de nucleótidos de interés.
16. Hospedador celular según la reivindicación
15, caracterizado porque se trata de una célula eucariota y
porque la estructura proviral está libre esencialmente de
secuencias PBS, de señal de encapsulación y de dimerización y de
PPT.
\newpage
17. Procedimiento de introducción de un gen en
una célula hospedadora en cultivo, caracterizándose dicho
procedimiento porque comprende la infección de dicha célula
hospedadora por el vector retroviral según una cualquiera de las
reivindicaciones 13 a 14.
18. Procedimiento de expresión de una molécula
codificada por una secuencia de interés en una célula hospedadora
en cultivo, caracterizándose dicho procedimiento porque
comprende:
- la infección de dicha célula hospedadora por
un vector retroviral según una cualquiera de las reivindicaciones
13 a 14 que comprende dicha secuencia de nucleótidos de
interés;
- el crecimiento de dicha célula hospedadora en
condiciones que permiten la expresión de dicha secuencia de
nucléótidos de interés; y
- la obtención de la molécula deseada.
19. Uso de un polinucleótido según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, para la fabricación de
una composición que permite la producción por células hospedadoras
de proteínas o de ARN codificados por una secuencia de nucleótidos
de interés.
20. Uso de un vector retroviral según una
cualquiera de las reivindicaciones 13 a 14, para la fabricación de
una composición que permite la producción por células hospedadoras
de proteínas codificadas por una secuencia de nucleótidos de
interés.
21. Polinucleótido según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, para su uso en el tratamiento médico de un
paciente.
22. Vector retroviral según una cualquiera de
las reivindicaciones 13 a 14, para su uso en el tratamiento médico
de un paciente.
23. Composición farmacéutica que comprende un
vector retroviral según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a
14 en combinación con un excipiente farmacéutico aceptable.
24. Composición farmacéutica constituida por
células hospedadoras según la reivindicación 15 ó 16.
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