ES2358323T3 - PRIMARY CULTURE ADIPOCITS FOR GENE THERAPY. - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Composición farmacéutica que comprende un preadipocito de cultivo primario, en la que el preadipocito mantiene de manera estable un gen foráneo que codifica para una proteína que se secreta fuera de la célula y en la que el gen se ha insertado en un vector retroviral y se ha transferido a la célula mediante el vector retroviral, en la que la proteína es insulina o péptido 1 similar al glucagón (GLP-1).Pharmaceutical composition comprising a primary culture preadipocyte, in which the preadipocyte stably maintains a foreign gene that codes for a protein that is secreted outside the cell and in which the gene has been inserted into a retroviral vector and has been transferred to the cell by the retroviral vector, in which the protein is insulin or glucagon-like peptide 1 (GLP-1).
Description
Campo técnico Technical field
La presente invención se refiere a adipocitos de cultivo primario para terapia génica, a los que se ha transferido un(os) gen(es) foráneo(s). The present invention relates to primary culture adipocytes for gene therapy, to which a foreign gene (s) has been transferred.
Antecedentes de la técnica Prior art
Las terapias génicas actuales (Toyooka et al., Folia Pharmacol. Jpn. 116:158-162, 2000) pueden clasificarse en dos grupos: (1) métodos de transferencia de genes terapéuticos en pacientes administrando directamente vectores virales, plásmidos desnudos, o de manera que codifiquen para el gen (in vivo), y (2) métodos de extracción temporal de células de pacientes, transferencia de un gen a estas células y luego devolución de estas células al paciente (ex vivo). Current gene therapies (Toyooka et al., Folia Pharmacol. Jpn. 116: 158-162, 2000) can be classified into two groups: (1) methods of therapeutic gene transfer in patients directly administering viral vectors, naked plasmids, or so that they code for the gene (in vivo), and (2) methods of temporary extraction of patient cells, transfer of a gene to these cells and then return of these cells to the patient (ex vivo).
En los métodos in vivo, siguen sin resolverse problemas importantes, tales como la eficacia de la transferencia, la expresión continua y la transferencia génica selectiva a células diana. En cambio, los métodos ex vivo pueden superar potencialmente estos problemas. La mayoría de ejemplos de métodos ex vivo se han realizado usando células del sistema sanguíneo (linfocitos periféricos y células de médula ósea), dado que su recogida y trasplante es relativamente fácil y se reduce la carga para los pacientes (Tani et al., Saishin Igaku, 56:258-267, 2001). Con respecto a células distintas de células del sistema sanguíneo, se han llevado a cabo métodos que transfieren genes a hepatocitos y luego devuelven estas células al paciente (Raper, S.E. et al., Cell Transplant 2(5):381-400, 1993), pero la mayoría de estos métodos se centran en la recuperación, el mantenimiento y la potenciación de la función de las propias células transfectadas. In in vivo methods, important problems, such as transfer efficiency, continuous expression and selective gene transfer to target cells, remain unresolved. In contrast, ex vivo methods can potentially overcome these problems. Most examples of ex vivo methods have been performed using blood system cells (peripheral lymphocytes and bone marrow cells), since their collection and transplantation is relatively easy and the burden is reduced for patients (Tani et al., Saishin Igaku, 56: 258-267, 2001). With regard to cells other than blood system cells, methods have been carried out that transfer genes to hepatocytes and then return these cells to the patient (Raper, SE et al., Cell Transplant 2 (5): 381-400, 1993) , but most of these methods focus on the recovery, maintenance and enhancement of the function of the transfected cells themselves.
Descripción de la invención Description of the invention
Mientras buscaban células adecuadas para terapia génica ex vivo, los presentes inventores desarrollaron la idea de usar adipocitos de cultivo primario. El uso de adipocitos tiene las siguientes ventajas: While looking for suitable cells for ex vivo gene therapy, the present inventors developed the idea of using primary culture adipocytes. The use of adipocytes has the following advantages:
- (1)(one)
- existen muchos informes de factores humorales secretados de adipocitos, y los adipocitos comprenden las funciones de producción de hormonas y pueden actuar como órganos secretores (Bradley R.D., et al., Recent Prog. Horm. Res., 2001, 56, 329-358); There are many reports of humoral factors secreted from adipocytes, and adipocytes comprise the functions of hormone production and can act as secretory organs (Bradley RD, et al., Recent Prog. Horm. Res., 2001, 56, 329-358) ;
- (2)(2)
- los adipocitos pueden recogerse fácilmente dado que también existen subcutáneamente, y están desarrollándose técnicas relacionadas con su extirpación en los campos de la cirugía plástica y cosmética; además, incluso cuando se injertan adipocitos en tejido subcutáneo, que permite una fácil implantación, estas células no son heterotrópicas dado que pertenecían originalmente a esta región; adipocytes can be easily collected since they also exist subcutaneously, and techniques related to their removal in the fields of plastic and cosmetic surgery are being developed; in addition, even when adipocytes are grafted into subcutaneous tissue, which allows for easy implantation, these cells are not heterotropic since they originally belonged to this region;
- (3)(3)
- dado que los adipocitos de cultivo primario aislados proliferan activamente, incluso in vitro, son apropiados para procedimientos tales como transferencia génica; since isolated primary culture adipocytes actively proliferate, even in vitro, they are suitable for procedures such as gene transfer;
- (4)(4)
- dado que los adipocitos es probable que permanezcan en una zona limitada tras su implantación, las células injertadas pueden extirparse tras su implantación si así se desea (específicamente, cuando se quiere eliminar la expresión génica); Since adipocytes are likely to remain in a limited area after implantation, grafted cells can be removed after implantation if desired (specifically, when gene expression is to be eliminated);
- (5)(5)
- dado que los propios adipocitos producen factores angiogénicos (Mick, G.J., et al., Endocrinology 2002, 143(3): 94853), puede esperarse un alto nivel de aceptación del injerto tras su implantación; since adipocytes themselves produce angiogenic factors (Mick, G.J., et al., Endocrinology 2002, 143 (3): 94853), a high level of graft acceptance can be expected after implantation;
- (6)(6)
- la extirpación o implantación de adipocitos tiene un impacto pequeño en el organismo humano porque el peso de este órgano cambia enormemente en los adultos; y the removal or implantation of adipocytes has a small impact on the human organism because the weight of this organ changes greatly in adults; Y
- (7)(7)
- los adipocitos se reconocen ampliamente como superfluos y obstructivos, y puede obtenerse fácilmente el consentimiento para su recogida. Adipocytes are widely recognized as superfluous and obstructive, and consent to their collection can be easily obtained.
Aunque están en marcha actualmente investigaciones con objetivos similares usando queratinocitos (J. Gene. Med. enero-febrero de 2001, 3 (1):21-31; Histochem. Cell Biol. 2001 Ene, 115(1):73-82), la eliminación de la barrera biológica de la piel en el procedimiento de aislamiento del cultivo primario es problemática considerando el riesgo de infección. Se predice que el dolor del paciente durante la extirpación e implantación es fuerte, y no es fácil volver a extirpar (4, mencionado anteriormente) para eliminar la expresión. Además, cuando se usan queratinocitos o piel, que sólo pueden injertarse de manera bidimensional, la cantidad del injerto sólo puede aumentarse aumentando el área de superficie del injerto. Por tanto, se consideran más útiles los adipocitos, que permiten el trasplante tridimensional. Although investigations with similar objectives are currently under way using keratinocytes (J. Gene. Med. January-February 2001, 3 (1): 21-31; Histochem. Cell Biol. 2001 Jan, 115 (1): 73-82) , the removal of the biological barrier of the skin in the isolation procedure of the primary culture is problematic considering the risk of infection. It is predicted that the patient's pain during excision and implantation is strong, and it is not easy to re-remove (4, mentioned above) to eliminate expression. In addition, when keratinocytes or skin are used, which can only be grafted two-dimensionally, the amount of the graft can only be increased by increasing the surface area of the graft. Therefore, adipocytes, which allow three-dimensional transplantation, are considered more useful.
Los presentes inventores diseñaron métodos para transferir genes eficazmente en adipocitos de cultivo primario. También confirmaron que los genes transferidos funcionan tras su implantación, y encontraron que los adipocitos pueden utilizarse eficazmente en terapia génica. Además, pueden obtenerse adipocitos que expresan de manera estable el gen foráneo transferido in vivo durante un largo periodo de tiempo mediante los métodos de esta invención. Los adipocitos maduros implantados pueden seguir expresando los genes foráneos durante un año o más. Además, si la expresión del gen foráneo se vuelve innecesaria tras la implantación de los adipocitos, la expresión puede detenerse extrayendo el injerto. The present inventors designed methods to transfer genes effectively into primary culture adipocytes. They also confirmed that the transferred genes work after implantation, and found that adipocytes can be used effectively in gene therapy. In addition, adipocytes that stably express the foreign gene transferred in vivo for a long period of time can be obtained by the methods of this invention. Mature implanted adipocytes can continue to express foreign genes for a year or more. In addition, if the expression of the foreign gene becomes unnecessary after the implantation of the adipocytes, the expression can be stopped by removing the graft.
La presente invención se refiere a los siguientes puntos: The present invention relates to the following points:
- 1. one.
- Una composición farmacéutica que comprende un preadipocito de cultivo primario, en la que el preadipocito mantiene de manera estable un gen foráneo que codifica para una proteína que se secreta fuera de la célula y en la que el gen se ha insertado en un vector retroviral y se ha transferido a la célula mediante el vector retroviral, en la que la proteína es insulina o péptido 1 similar al glucagón (GLP-1). A pharmaceutical composition comprising a primary culture preadipocyte, in which the preadipocyte stably maintains a foreign gene that encodes a protein that is secreted outside the cell and in which the gene has been inserted into a retroviral vector and is has been transferred to the cell by the retroviral vector, in which the protein is insulin or glucagon-like peptide 1 (GLP-1).
- 2. 2.
- Un preadipocito de cultivo primario, manteniendo de manera estable el preadipocito un gen foráneo que codifica para una proteína que se secreta fuera de la célula, y en el que el gen se ha insertado en un vector retroviral y se ha transferido a la célula mediante el vector retroviral, para su uso en terapia génica, en el que la proteína es insulina o GLP-1. A primary culture preadipocyte, the preadipocyte stably maintaining a foreign gene that codes for a protein that is secreted outside the cell, and in which the gene has been inserted into a retroviral vector and transferred to the cell by retroviral vector, for use in gene therapy, in which the protein is insulin or GLP-1.
- 3. 3.
- La composición farmacéutica del punto 1, o el preadipocito para su uso según el punto 2, en la que el preadipocito tiene la capacidad para expresar significativamente la proteína in vivo durante al menos 20 días. The pharmaceutical composition of item 1, or the preadipocyte for use according to item 2, in which the preadipocyte has the ability to significantly express the protein in vivo for at least 20 days.
- 4. Four.
- La composición farmacéutica del punto 1 ó 3, o el preadipocito para su uso según el punto 2 ó 3, en la que se usa el preadipocito para liberar la proteína en el flujo sanguíneo. The pharmaceutical composition of item 1 or 3, or the preadipocyte for use according to item 2 or 3, in which the preadipocyte is used to release the protein into the bloodstream.
- 5. 5.
- Un método de producción in vitro de un preadipocito para su uso en terapia génica, comprendiendo el método las etapas de: A method of in vitro production of a preadipocyte for use in gene therapy, the method comprising the steps of:
- (1) (one)
- Llevar a cabo un cultivo primario de un preadipocito; y Carry out a primary culture of a preadipocyte; Y
- (2) (2)
- transferir, y luego mantener de manera estable un gen foráneo que codifica para una proteína que se secreta fuera de la célula, transfer, and then stably maintain a foreign gene that codes for a protein that is secreted out of the cell,
en el que la proteína es insulina o GLP-1. in which the protein is insulin or GLP-1.
- 6. 6.
- El método del punto 5, en el que el gen foráneo se transfiere mediante un vector retroviral. The method of item 5, in which the foreign gene is transferred by a retroviral vector.
- 7. 7.
- El preadipocito para su uso según el punto 2 que se ha producido mediante el método del punto 5 ó 6. The preadipocyte for use according to point 2 that has been produced by the method of point 5 or 6.
- 8. 8.
- Una composición de implante, comprendiendo la composición un preadipocito de cultivo primario, que mantiene de manera estable un gen foráneo que codifica para una proteína que se secreta fuera de la célula, y en la que el gen se ha insertado en un vector retroviral y se ha transferido a la célula mediante el vector retroviral, y un vehículo farmacéuticamente aceptable, para su uso en terapia génica, en la que la proteína es insulina o GLPAn implant composition, the composition comprising a primary culture preadipocyte, which stably maintains a foreign gene that codes for a protein that is secreted outside the cell, and in which the gene has been inserted into a retroviral vector and is has been transferred to the cell by the retroviral vector, and a pharmaceutically acceptable carrier, for use in gene therapy, in which the protein is insulin or LPG
1. one.
- 9. 9.
- La composición de implante para su uso según el punto 8, o la composición farmacéutica según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 3 y 4, que comprende además un componente de matriz extracelular. The implant composition for use according to item 8, or the pharmaceutical composition according to any one of claims 1, 3 and 4, further comprising an extracellular matrix component.
- 10. 10.
- La composición de implante para su uso según el punto 8 ó 9, o la composición farmacéutica según uno cualquiera de los puntos 1, 3, 4 y 9, que comprende además un factor de angiogénesis. The implant composition for use according to item 8 or 9, or the pharmaceutical composition according to any one of item 1, 3, 4 and 9, further comprising an angiogenesis factor.
- 11. eleven.
- Un preadipocito de cultivo primario que mantiene de manera estable un gen que codifica para insulina o péptido 1 similar al glucagón (GLP-1) para su uso en la disminución de la glucemia, en el que el gen se ha insertado en un vector retroviral y se ha transferido a la célula mediante el vector retroviral. A primary culture preadipocyte that stably maintains a gene coding for insulin or glucagon-like peptide 1 (GLP-1) for use in blood glucose lowering, in which the gene has been inserted into a retroviral vector and It has been transferred to the cell by the retroviral vector.
- 12. 12.
- Un animal no humano, en cuyo organismo se ha implantado el preadipocito de cultivo primario del punto 2. A non-human animal, in whose organism the preadipocyte of primary culture of point 2 has been implanted.
A continuación en el presente documento, se describirá el modo para llevar a cabo esta invención. Hereinafter, the way to carry out this invention will be described.
En primer lugar, la presente invención proporciona adipocitos de cultivo primario para terapia génica, en la que los adipocitos mantienen de manera estable un(os) gen(es) foráneo(s) que codifica(n) para una(s) proteína(s) que se secreta(n) al exterior de la célula. First, the present invention provides primary culture adipocytes for gene therapy, in which the adipocytes stably maintain a foreign gene (s) encoding a protein (s). ) that is secreted (n) outside the cell.
En el presente documento, un gen foráneo se refiere a un gen de insulina o GLP-1 transferido a los adipocitos de cultivo primario desde el exterior. Además, células de cultivo primario se refiere a células no establecidas que se cultivan a partir de tejidos extraídos de un organismo vivo. Adipocitos se refiere a adipocitos maduros y células que comprenden la capacidad para diferenciarse en tejido adiposo, tales como preadipocitos. Más específicamente, a menos que se diga particularmente que los adipocitos son adipocitos “maduros”, también incluyen preadipocitos. Los adipocitos maduros son células esféricas que almacenan grasa, y contienen gotitas de lípidos. La grasa almacenada en adipocitos maduros puede identificarse usando tinción con rojo aceite O. Los adipocitos maduros generalmente secretan leptina en respuesta a insulina. Los preadipocitos normalmente existen como células del estroma que aún no se han diferenciado en adipocitos maduros. Los preadipocitos pueden aislarse tratando el tejido adiposo con colagenasa, o pueden aislarse como resultado de la división de adipocitos maduros, usando el método de cultivo en techo descrito a continuación (Sugihara, et al. Nippon Rinsho 1995, 53, 115-120; Sugihara, H., et al. J. Lipid Res. 1987, 28, 1038-1045; Zhang H.H., et al. J. Endcriniol. 2000, 164, 119-128). Aunque no se ha confirmado la existencia de antígenos de superficie específicos de adipocitos, se han encontrado altos niveles de expresión de CD36 y similares en adipocitos maduros (Abumrad N.A., et al. J. Biol. Chem. 25 de agosto de 1993, 268 (24):17665-8). Por tanto, pueden recogerse adipocitos extremadamente puros usando tales moléculas como marcadores. Induciendo la diferenciación tal como se describe a continuación, los preadipocitos puede diferenciarse en adipocitos maduros en el plazo de unos cuantos días a unas cuantas semanas (Hauner H., et al., J. Clin. Invest. 84, 1663-1670, 1989; Marko, et al., Endocrinology 136, 45824588, 1994). Pueden aislarse adipocitos de cultivo primario de un tejido deseado, por ejemplo, tejido adiposo subcutáneo o tejido adiposo visceral tal como tejido que rodea al epididímo o tejido mesentérico. Here, a foreign gene refers to an insulin or GLP-1 gene transferred to the primary culture adipocytes from outside. In addition, primary culture cells refers to non-established cells that are grown from tissues extracted from a living organism. Adipocytes refers to mature adipocytes and cells that comprise the ability to differentiate into adipose tissue, such as preadipocytes. More specifically, unless it is particularly said that adipocytes are "mature" adipocytes, they also include preadipocytes. Mature adipocytes are spherical cells that store fat, and contain droplets of lipids. Fat stored in mature adipocytes can be identified using O oil red staining. Mature adipocytes generally secrete leptin in response to insulin. Preadipocytes normally exist as stromal cells that have not yet differentiated into mature adipocytes. The preadipocytes can be isolated by treating the adipose tissue with collagenase, or they can be isolated as a result of the division of mature adipocytes, using the roof culture method described below (Sugihara, et al. Nippon Rinsho 1995, 53, 115-120; Sugihara , H., et al. J. Lipid Res. 1987, 28, 1038-1045; Zhang HH, et al. J. Endcriniol. 2000, 164, 119-128). Although the existence of adipocyte-specific surface antigens has not been confirmed, high levels of CD36 and similar expression have been found in mature adipocytes (Abumrad NA, et al. J. Biol. Chem. August 25, 1993, 268 ( 24): 17665-8). Therefore, extremely pure adipocytes can be collected using such molecules as markers. By inducing differentiation as described below, preadipocytes can be differentiated into mature adipocytes within a few days to a few weeks (Hauner H., et al., J. Clin. Invest. 84, 1663-1670, 1989 ; Marko, et al., Endocrinology 136, 45824588, 1994). Primary culture adipocytes can be isolated from a desired tissue, for example, subcutaneous adipose tissue or visceral adipose tissue such as tissue surrounding the epididymis or mesenteric tissue.
La expresión “para terapia génica” se refiere a usar la expresión in vivo de una(s) proteína(s) codificada(s) por un(os) gen(es) foráneo(s) previendo un efecto terapéutico. Además, células para terapia génica se refiere a células que portan un(os) gen(es) foráneo(s), usándose las células para administrar el gen foráneo a un organismo mediante administración ex vivo, y las células comprenden la capacidad para expresar la proteína en ese organismo. Administración ex vivo se refiere a extraer tejidos adiposos o adipocitos de un individuo, realizar la transferencia génica in vitro y entonces implantar las células en el mismo individuo o uno diferente. The term "for gene therapy" refers to using the in vivo expression of a protein (s) encoded by a foreign gene (s) providing a therapeutic effect. In addition, cells for gene therapy refers to cells that carry a foreign gene (s), the cells being used to administer the foreign gene to an organism by ex vivo administration, and the cells comprise the ability to express the protein in that organism. Ex vivo administration refers to extracting adipose tissues or adipocytes from an individual, performing the gene transfer in vitro and then implanting the cells in the same or a different individual.
Células para terapia génica se refiere preferiblemente a células usadas para tratar trastornos, que son células que se implantan de modo que se produce una proteína específica. Preferiblemente, el tratamiento mediante una proteína específica incluye terapia de sustitución, que usa una proteína cuya ausencia o deficiencia física o funcional provoca un trastorno. La proteína específica es insulina o GLP-1 que muestra actividad en el torrente sanguíneo, o se suministra a un tejido diana por medio del torrente sanguíneo, y funciona en la superficie celular de ese tejido. Se requiere también preferiblemente un suministro continuo de la proteína específica durante un determinado periodo de tiempo (por ejemplo, durante de unos cuantos días a unas cuantas semanas o más). Los factores y trastornos para los que ya está llevándose a cabo terapia de sustitución de proteínas, o se predice que es eficaz, pueden convertirse todos en dianas. Cells for gene therapy preferably refers to cells used to treat disorders, which are cells that are implanted so that a specific protein is produced. Preferably, treatment by a specific protein includes replacement therapy, which uses a protein whose absence or physical or functional deficiency causes a disorder. The specific protein is insulin or GLP-1 that shows activity in the bloodstream, or is supplied to a target tissue through the bloodstream, and works on the cell surface of that tissue. A continuous supply of the specific protein is also preferably required for a certain period of time (for example, for a few days to a few weeks or more). The factors and disorders for which protein replacement therapy is already being carried out, or is predicted to be effective, can all become targets.
A continuación en el presente documento, se enumeran dianas representativas según su clasificación, pero no ha de entenderse que su uso se limita a estos ejemplos, y se incluye el uso de factores similares para fines similares dentro del alcance de esta invención. Hereinafter, representative targets are listed according to their classification, but it is not to be understood that their use is limited to these examples, and the use of similar factors for similar purposes is included within the scope of this invention.
La terapia de sustitución incluye complementación contra trastornos que se desarrollan o se exacerban por una falta o una función reducida de una hormona, complementación contra trastornos debidos a un defecto genético congénito, y complementación de un factor para mejora patológica: Substitution therapy includes complementation against disorders that develop or are exacerbated by a lack or reduced function of a hormone, complementation against disorders due to a congenital genetic defect, and complementation of a factor for pathological improvement:
insulina/diabetes; péptido-1 similar al glucagón (GLP-1)/diabetes, obesidad, trastornos de la alimentación. insulin / diabetes; Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) / diabetes, obesity, eating disorders.
Además, los adipocitos de la presente invención no se limitan a los usados para la denominada “terapia”, sino que incluyen células usadas para la expresión in vivo de una proteína secretora deseada. Por ejemplo, los métodos de esta invención permiten la producción de animales modelo mediante una expresión a posteriori de una proteína particular. Usando estos métodos, pueden producirse animales modelo de enfermedades con expresión a posteriori de factores de patogénesis o agravantes, y pueden usarse estos animales para seleccionar fármacos. Además, expresando factores de mejora patológica, pueden utilizarse estos métodos como prueba de hipótesis de trabajo para los descubrimientos de fármacos novedosos en los que un factor dado mejora un estado patológico. Los animales que se usan incluyen animales no humanos deseados, y preferiblemente mamíferos no humanos (incluyendo roedores y primates). In addition, the adipocytes of the present invention are not limited to those used for the so-called "therapy", but include cells used for in vivo expression of a desired secretory protein. For example, the methods of this invention allow the production of model animals by subsequent expression of a particular protein. Using these methods, disease model animals can be produced with a posteriori expression of pathogenesis or aggravating factors, and these animals can be used to select drugs. In addition, expressing pathological improvement factors, these methods can be used as a working hypothesis test for discoveries of novel drugs in which a given factor improves a pathological state. Animals that are used include desired non-human animals, and preferably non-human mammals (including rodents and primates).
Los adipocitos de cultivo primario para las terapias génicas de esta invención mantienen de manera estable un(os) gen(es) de insulina o GLP-1 que codifican para insulina o GLP-1 que se secreta fuera de la célula. La expresión “mantiene de manera estable” significa que el gen foráneo pasa a las células hijas durante la división celular, y más específicamente, esta expresión se refiere a la incorporación del gen foráneo en un cromosoma celular. Los adipocitos para terapia génica de esta invención comprenden un(os) gen(es) de insulina o GLP-1, transferido(s) de manera estable mediante un vector viral de incorporación en cromosoma. El gen de insulina o GLP-1 se transfiere mediante un vector retroviral. The primary culture adipocytes for the gene therapies of this invention stably maintain an insulin gene (s) or GLP-1 encoding insulin or GLP-1 that is secreted out of the cell. The term "stably maintained" means that the foreign gene passes to the daughter cells during cell division, and more specifically, this expression refers to the incorporation of the foreign gene into a cell chromosome. Adipocytes for gene therapy of this invention comprise an insulin gene (s) or GLP-1, stably transferred (s) by a viral chromosome incorporation vector. The insulin or GLP-1 gene is transferred by a retroviral vector.
El vector retroviral se integra de manera estable en un cromosoma celular y comprende la capacidad para expresar un gen transferido durante un largo periodo. La eficacia de transferencia del vector y la continuación de la expresión del gen transferido depende del tipo de célula. Por ejemplo, un gen transferido por un vector retroviral puede mostrar expresión continua mientras que las células crecen, pero la expresión puede detenerse cuando se detiene el crecimiento celular (Lund, A.H., et al., J. Biomed. Sci. 1996, 3:365-378; Niwa, O. et al., 1983, Cell, 32:1105-1113). A menudo, se observa que la expresión del gen foráneo se suprime, particularmente tras introducir el gen en un organismo mediante métodos in vivo o ex vivo. Se dice que tal supresión de la expresión implica la metilación de novo del promotor o la secuencia codificante del gen transferido (Jahner, D. y Jaenisch, R., Nature 315: 594-597, 1985; Challita, P.-M. y Kohn, D.B., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:2567-2571, 1994; Hoeben, R.C. et al., J. Virol. 65:904-912, 1991). Además, la desacetilación de la histona está implicada en el silenciamiento del gen transferido (Chen, W.Y. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97:377-382, 2000; Chen, W.Y. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94:5798-5803, 1997). Sin embargo, cuando los presentes inventores transfirieron un gen foráneo a adipocitos de cultivo primario usando un vector retroviral, sorprendentemente, se encontró que la expresión del gen transferido persistía de manera extremadamente estable, tanto in vitro como in vivo. La expresión de los genes transferidos es estable en adipocitos antes de su diferenciación y también en adipocitos maduros. Se confirmó que la expresión del gen transferido persistía durante toda la duración del experimento para cultivos in vitro (80 días o más), y durante toda la duración del experimento cuando se implantó en el organismo (360 días o más). Por tanto, pueden usarse adipocitos de cultivo primario, a los que se ha(n) transferido de manera estable un(os) gen(es) de insulina o GLP-1, como implantes que expresan de manera estable un(os) gen(es) durante un largo periodo. The retroviral vector is stably integrated into a cell chromosome and comprises the ability to express a gene transferred over a long period. The transfer efficiency of the vector and the continuation of the expression of the transferred gene depends on the type of cell. For example, a gene transferred by a retroviral vector can show continuous expression while cells grow, but expression can stop when cell growth stops (Lund, AH, et al., J. Biomed. Sci. 1996, 3: 365-378; Niwa, O. et al., 1983, Cell, 32: 1105-1113). It is often observed that the expression of the foreign gene is suppressed, particularly after introducing the gene into an organism by in vivo or ex vivo methods. It is said that such suppression of the expression involves de novo methylation of the promoter or the coding sequence of the transferred gene (Jahner, D. and Jaenisch, R., Nature 315: 594-597, 1985; Challita, P.-M. and Kohn, DB, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 2567-2571, 1994; Hoeben, RC et al., J. Virol. 65: 904-912, 1991). In addition, histone deacetylation is implicated in the silencing of the transferred gene (Chen, WY et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 377-382, 2000; Chen, WY et al., Proc. Natl Acad. Sci. USA 94: 5798-5803, 1997). However, when the present inventors transferred a foreign gene to primary culture adipocytes using a retroviral vector, surprisingly, it was found that the expression of the transferred gene persisted extremely stable, both in vitro and in vivo. The expression of the transferred genes is stable in adipocytes before their differentiation and also in mature adipocytes. It was confirmed that the expression of the transferred gene persisted throughout the duration of the experiment for in vitro cultures (80 days or more), and for the entire duration of the experiment when it was implanted in the organism (360 days or more). Therefore, primary culture adipocytes can be used, to which an insulin gene (s) or GLP-1 has been stably transferred, as implants that stably express a gene (os) ( is) for a long period.
Los adipocitos para terapia génica de esta invención comprenden la capacidad para expresar significativamente insulina o GLP-1 codificado por un(os) gen(es) de insulina o GLP-1 foráneo(s) durante al menos 20 días o más in vitro, o más preferiblemente in vivo. La expresión “expresar significativamente” significa, por ejemplo, que se detecta expresión a un nivel estadísticamente significativo en comparación a cuando no se transfiere el gen foráneo (por ejemplo, con un nivel de significación del 5% o una significación superior). Más preferiblemente, los adipocitos de la presente invención, cuando se trasplantan en un organismo, comprenden la capacidad para expresar significativamente insulina o GLP-1 codificado por un(os) gen(es) de insulina o GLP-1 en el organismo durante al menos 30 días o más, preferiblemente 40 días o más, más preferiblemente 50 días o más, incluso más preferiblemente 60 días o más, todavía más preferiblemente 80 días o más, incluso aún más preferiblemente 100 días o más, incluso aún más preferiblemente 150 días o más, incluso aún más preferiblemente 200 días o más, incluso aún más preferiblemente 250 días o más, incluso aún más preferiblemente 300 días o más, e incluso aún más preferiblemente 350 días o más. Adipocytes for gene therapy of this invention comprise the ability to significantly express insulin or GLP-1 encoded by a foreign insulin gene (s) or GLP-1 (s) for at least 20 days or more in vitro, or more preferably in vivo. The term "express significantly" means, for example, that expression is detected at a statistically significant level compared to when the foreign gene is not transferred (for example, with a significance level of 5% or a higher significance). More preferably, the adipocytes of the present invention, when transplanted into an organism, comprise the ability to significantly express insulin or GLP-1 encoded by an insulin gene (s) or GLP-1 in the body for at least 30 days or more, preferably 40 days or more, more preferably 50 days or more, even more preferably 60 days or more, still more preferably 80 days or more, even more preferably 100 days or more, even more preferably 150 days or more, even more preferably 200 days or more, even more preferably 250 days or more, even more preferably 300 days or more, and even more preferably 350 days or more.
Los adipocitos para terapia génica de esta invención son particularmente útiles como células para liberar insulina o GLP-1, que están codificados por genes foráneos portados por las células, en el flujo sanguíneo. Las proteínas liberadas en el flujo sanguíneo son insulina y/o péptido-1 similar al glucagón (GLP-1) para tratar diabetes y similares. Por ejemplo, para la insulina, pueden sustituirse los sitios de escisión (sitio 1 y sitio 2) por la secuencia de escisión de una proteasa expresada en adipocitos, de modo que puede producirse eficazmente insulina madura (por ejemplo, Groskreutz, D.J., et al. JBC, 1994, 269(8), 6241). Puede usarse también un análogo de insulina modificado con una cadena sencilla (Lee, H.C., et al., Nature. 23 de noviembre de 2000, 408 (6811):483-8). Para GLP-1, puede usarse un péptido deseado que actúa como ligando para el receptor de GLP-1 (NP_002053; Thorens, B. et al., Diabetes 42, 1678-1682 (1993); Dillon, J.S. et al., Endocrinology 133, 1907-1910 (1993); Graziano, M.P. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 196, 141-146 (1993); Stoffel, M. et al., Diabetes 42, 1215-1218 (1993)). Un ejemplo es GLP-1(7-37) (Diabetes, 1998, 47:159-69; Endocrinology, 2001, 142: 521-7; Curr. Pharm. Des., 2001, 7:1399-412; Gastroenterology, 2002, 122:531-44). The adipocytes for gene therapy of this invention are particularly useful as cells for releasing insulin or GLP-1, which are encoded by foreign genes carried by the cells, in the bloodstream. The proteins released into the bloodstream are insulin and / or glucagon-like peptide-1 (GLP-1) to treat diabetes and the like. For example, for insulin, the cleavage sites (site 1 and site 2) can be replaced by the cleavage sequence of a protease expressed in adipocytes, so that mature insulin can be produced efficiently (e.g., Groskreutz, DJ, et al. JBC, 1994, 269 (8), 6241). A modified insulin analog with a single chain can also be used (Lee, H.C., et al., Nature. November 23, 2000, 408 (6811): 483-8). For GLP-1, a desired peptide that acts as a ligand for the GLP-1 receptor can be used (NP_002053; Thorens, B. et al., Diabetes 42, 1678-1682 (1993); Dillon, JS et al., Endocrinology 133, 1907-1910 (1993); Graziano, MP et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 196, 141-146 (1993); Stoffel, M. et al., Diabetes 42, 1215-1218 (1993) ). An example is GLP-1 (7-37) (Diabetes, 1998, 47: 159-69; Endocrinology, 2001, 142: 521-7; Curr. Pharm. Des., 2001, 7: 1399-412; Gastroenterology, 2002 , 122: 531-44).
La presente invención también se refiere a métodos de producción de adipocitos para su uso en terapia génica, comprendiendo los métodos las etapas de: The present invention also relates to adipocyte production methods for use in gene therapy, the methods comprising the steps of:
- (1)(one)
- llevar a cabo un cultivo primario de preadipocitos, y carry out a primary preadipocyte culture, and
- (2)(2)
- transferir células con un(os) gen(es) foráneo(s) que codifica(n) para una(s) proteína(s) que se secreta(n) al exterior de la célula, preferiblemente usando un vector retroviral de modo que el gen se mantiene de manera estable, siendo dicha proteína insulina o GLP-1. transfer cells with a foreign gene (s) encoding (n) for a protein (s) that is secreted outside the cell, preferably using a retroviral vector so that the gene is stably maintained, said protein being insulin or GLP-1.
La presente invención también se refiere a los adipocitos para terapia génica producidos mediante este método. “Mantenido de manera estable” significa la transferencia de un(os) gen(es) foráneo(s) de manera que pasa(n) a las células hijas cuando la célula se divide, y más específicamente, se refiere a la integración del gen foráneo en el cromosoma de las células. La transferencia de tipo Southern o la PCR usando ADN genómico pueden demostrar desde el punto de vista de la biología molecular que el gen foráneo ha logrado la expresión estable mediante su integración en un cromosoma. Además, para concentrar las células transfectadas de manera estable puede usarse, por ejemplo, un método que usa clasificación celular activada por fluorescencia (FACS), que concentra células reconociendo la GFP expresada conjuntamente por las células junto con el gen diana. The present invention also relates to adipocytes for gene therapy produced by this method. "Stably maintained" means the transfer of a foreign gene (s) so that it passes to the daughter cells when the cell divides, and more specifically, refers to the integration of the gene foreign in the chromosome of the cells. Southern blotting or PCR using genomic DNA can demonstrate from the point of view of molecular biology that the foreign gene has achieved stable expression by integrating it into a chromosome. In addition, to concentrate stably transfected cells, for example, a method using fluorescence activated cell sorting (FACS) can be used, which concentrates cells recognizing the GFP expressed jointly by the cells together with the target gene.
1. Métodos de recogida de adipocitos de cultivo primario 1. Methods for collecting primary culture adipocytes
Pueden recogerse adipocitos de cultivo primario mediante los métodos descritos en el informe de Sugihara et al. (Sugihara, H. et al., Differentiation, 31:42-49, 1986). Más específicamente, se extirpa tejido adiposo, y preferiblemente el propio tejido adiposo subcutáneo o tejido adiposo visceral del receptor del implante, tal como el tejido que rodea al epididímo o tejido mesentérico, en condiciones estériles, y, por ejemplo, tras lavar con PBS, se trocea usando unas tijeras o un bisturí. Se digiere este tejido troceado agitando a 37ºC en un medio que comprende una cantidad apropiada de colagenasa, preferiblemente de 1 a 3 mg/ml, durante un periodo de tiempo apropiado, preferiblemente durante de 20 a 60 minutos, y entonces se separa en un residuo precipitado y una capa flotante mediante centrifugación. Adipocytes of primary culture can be collected by the methods described in the report of Sugihara et al. (Sugihara, H. et al., Differentiation, 31: 42-49, 1986). More specifically, adipose tissue is removed, and preferably the subcutaneous adipose tissue itself or visceral adipose tissue of the implant recipient, such as the tissue surrounding the epididymis or mesenteric tissue, under sterile conditions, and, for example, after washing with PBS, It is chopped using scissors or a scalpel. This chopped tissue is digested by stirring at 37 ° C in a medium comprising an appropriate amount of collagenase, preferably 1 to 3 mg / ml, for an appropriate period of time, preferably for 20 to 60 minutes, and then separated into a residue. precipitate and a floating layer by centrifugation.
La capa flotante preferiblemente se lava adicionalmente una o dos veces mediante centrifugación, y luego se añade a un matraz de cultivo lleno de medio. Se eliminan las burbujas, y se deja reposar el matraz en un incubador de CO2 para su cultivo, de manera que la superficie de cultivo convencional es un techo (cultivo en techo). Tras cultivar durante un periodo apropiado, preferiblemente de diez a 14 días, se recogen las células adheridas a la superficie del techo mediante tratamiento con tripsina. Posteriormente, se subcultivan estas células en un sistema de cultivo convencional. The floating layer is preferably further washed once or twice by centrifugation, and then added to a culture flask filled with medium. The bubbles are removed, and the flask is allowed to stand in a CO2 incubator for cultivation, so that the conventional culture surface is a roof (roof culture). After culturing for an appropriate period, preferably ten to 14 days, cells adhered to the roof surface are collected by trypsin treatment. Subsequently, these cells are subcultured in a conventional culture system.
Pueden almacenarse adipocitos de cultivo primario mediante congelación antes o tras la transferencia génica. Este procedimiento permite un múltiple uso de los adipocitos tras una única recogida. Adipocytes of primary culture can be stored by freezing before or after gene transfer. This procedure allows multiple use of adipocytes after a single collection.
2. Transferencia génica a adipocitos 2. Gene transfer to adipocytes
La transferencia génica puede realizarse usando reactivos de transferencia génica (Fugene 6, Roche; Lipofectamin, Invitrogen; kit de transfección Cellphect (método de fosfato de calcio), Amersham; etc.), métodos de electroporación (Chen, H. et al., J. Biol. Chem. 1997, 272(12), 8026-31), o vectores virales (Kay, M.A., et al., Nat. Med. 2001, 7, 33-40). Preferiblemente se realiza la transferencia usando vectores virales, y más preferiblemente usando vectores retrovirales (por ejemplo, Arai, T. et al., J. Virol., 1998, 72, págs. 1115-21). Gene transfer can be performed using gene transfer reagents (Fugene 6, Roche; Lipofectamin, Invitrogen; Cellphect transfection kit (calcium phosphate method), Amersham; etc.), electroporation methods (Chen, H. et al., J. Biol. Chem. 1997, 272 (12), 8026-31), or viral vectors (Kay, MA, et al., Nat. Med. 2001, 7, 33-40). Preferably the transfer is performed using viral vectors, and more preferably using retroviral vectors (eg, Arai, T. et al., J. Virol., 1998, 72, pp. 1115-21).
Cuando se realiza la transferencia génica usando un plásmido, se transfecta el plásmido en adipocitos, y pueden seleccionarse los adipocitos que mantienen de manera estable el gen foráneo transferido. Tales adipocitos pueden seleccionarse, por ejemplo, dotando al plásmido que codifica para el gen foráneo de un gen de resistencia a fármacos, o realizando la transfección junto con un plásmido que porta un gen de resistencia a fármacos, y entonces seleccionando las células transfectadas usando este fármaco. Por otra parte, las células pueden obtenerse clonando las células mediante técnicas de dilución limitante. Además, cuando se realiza la transferencia génica usando un plásmido, puede usarse un método de expresión transitoria de una integrasa derivada de fago para aumentar la eficacia de la inserción cromosómica (Mol. Cell Biol. 2001 Jun, 21(12):3926-34). When gene transfer is performed using a plasmid, the plasmid is transfected into adipocytes, and adipocytes that stably maintain the transferred foreign gene can be selected. Such adipocytes can be selected, for example, by providing the plasmid that codes for the foreign gene of a drug resistance gene, or by performing transfection together with a plasmid carrying a drug resistance gene, and then selecting the transfected cells using this drug. On the other hand, the cells can be obtained by cloning the cells by limiting dilution techniques. In addition, when gene transfer is performed using a plasmid, a method of transient expression of a phage derived integrase can be used to increase the efficiency of chromosomal insertion (Mol. Cell Biol. 2001 Jun, 21 (12): 3926-34 ).
En la presente invención, el gen de insulina o GLP-1 foráneo se transfiere a adipocitos usando un vector retroviral. Retrovirus se refiere a virus que pertenecen a la familia Retroviridae, e incluyen oncovirus, espumavirus (Russell, D.W. y Miller, A.D., J. Virol. 1996, 70:217-222; Wu, M. et al., J. Virol. 1999, 73:4498-4501) y lentivirus (por ejemplo, VIH-1 (Naldini, L. et al., Science 1996, 272:263-267; Poeschla, E. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1996, 93:11395-11399; Srinivasakumar, N. et al., J. Virol. 1997, 71:5841-5848; Zufferey, R., et al. Nat. Biotechnol. 1997, 15: 871-875; Kim, V.N., et al., J. Virol. 1998,72:811-816) y virus de la inmunodeficiencia felina (Johnston, J.C. et al., J. Virol. 1999, 73:4991-5000; Johnston, J. y Power, C., J. Virol. 1999, 73:2491-2498; Poeschla, E.M. et al., Nat. Med. 1998, 4:354-357)). Un vector retroviral preferible para su uso en esta invención es un vector de virus de la leucemia murina de Moloney (VLMM) (T. M. Shinnick, R. A. Lerner y J. G. Sutcliffe, Nature 293, 543-548, 1981). In the present invention, the foreign insulin or GLP-1 gene is transferred to adipocytes using a retroviral vector. Retrovirus refers to viruses that belong to the Retroviridae family, and include oncovirus, foamvirus (Russell, DW and Miller, AD, J. Virol. 1996, 70: 217-222; Wu, M. et al., J. Virol. 1999, 73: 4498-4501) and lentivirus (eg, HIV-1 (Naldini, L. et al., Science 1996, 272: 263-267; Poeschla, E. et al., Proc. Natl. Acad. Sci USA 1996, 93: 11395-11399; Srinivasakumar, N. et al., J. Virol. 1997, 71: 5841-5848; Zufferey, R., et al. Nat. Biotechnol. 1997, 15: 871-875; Kim, VN, et al., J. Virol. 1998,72: 811-816) and feline immunodeficiency virus (Johnston, JC et al., J. Virol. 1999, 73: 4991-5000; Johnston, J. and Power, C., J. Virol. 1999, 73: 2491-2498; Poeschla, EM et al., Nat. Med. 1998, 4: 354-357)). A preferable retroviral vector for use in this invention is a Moloney murine leukemia virus (VLMM) vector (T. M. Shinnick, R. A. Lerner and J. G. Sutcliffe, Nature 293, 543-548, 1981).
Los retrovirus pueden ser vectores autoinactivantes (SIN). Un vector SIN puede prepararse delecionando una parte de la LTR en 3’ durante el empaquetamiento viral (Yu S.F. et al. (1986) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:3194; Yee, Retroviruses can be self-activating vectors (SIN). A SIN vector can be prepared by deleting a part of the 3 ′ LTR during viral packaging (Yu S.F. et al. (1986) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 3194; Yee,
J. K. et al., 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:5197-5201; Zufferey, R. et al., 1998, J. Virology, 72, 9873-9880). El gen foráneo en el retrovirus puede transcribirse mediante la LTR, o puede expresarse a partir de otro promotor dentro del vector. Por ejemplo, puede usarse un promotor de expresión constitutiva tal como promotor de CMV, promotor EF-1 o promotor CAG, o un promotor inducible deseado. Además, puede usarse un promotor quimérico, en el que una parte de la LTR se sustituye por otro promotor. J. K. et al., 1987, Proc. Natl Acad. Sci. USA 84: 5197-5201; Zufferey, R. et al., 1998, J. Virology, 72, 9873-9880). The foreign gene in the retrovirus can be transcribed by the LTR, or it can be expressed from another promoter within the vector. For example, a constitutive expression promoter such as CMV promoter, EF-1 promoter or CAG promoter, or a desired inducible promoter can be used. In addition, a chimeric promoter can be used, in which a part of the LTR is replaced by another promoter.
Para transferir genes usando retrovirus, específicamente, un plásmido que porta un gen que va a transferirse, tal como pBabe CL-SEAP-IRES-GFP, se introduce por transferencia génica en las células de empaquetamiento, tales como células 293-EBNA (Invitrogen), usando un reactivo para transferencia génica y similares. Entonces, esto se cultiva durante un periodo de tiempo apropiado, preferiblemente de uno a tres días, y se recogen los virus recombinantes producidos en el sobrenadante. Entonces, se infectan estos virus en los adipocitos que van a transfectarse. To transfer genes using retroviruses, specifically, a plasmid carrying a gene to be transferred, such as pBabe CL-SEAP-IRES-GFP, is introduced by gene transfer into the packaging cells, such as 293-EBNA cells (Invitrogen) , using a reagent for gene transfer and the like. This is then cultured for an appropriate period of time, preferably one to three days, and the recombinant viruses produced in the supernatant are collected. Then, these viruses are infected in the adipocytes that are going to be transfected.
Los vectores retrovirales comprenden preferiblemente una proteína de la envuelta con amplio tropismo, de modo que pueden infectar a una amplia gama de adipocitos de mamíferos, incluyendo los de seres humanos. Por ejemplo, puede usarse proteína de la envuelta anfotrópica (por ejemplo 4070A) (registro K02729; Sorge, J. et al., Mol. Cell. Biol. 4 (9), 1730-1737 (1984)). En la presente invención, el retrovirus está preferiblemente pseudotipado (Emi, T. Friedmann y J. K. Yee, J. Virol., 65 (3), 1202-1207 (1991); Yee, J.-K. et al. (1994) Methods Cell Biol. 43 43:99-112; Burns, J. C. et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90 90: 8033-8037) mediante la proteína G del virus de la estomatitis vesicular (VSV-G) (Rose, J.K. y Gallione, C.J., J. Virol. 39 (2), 519-528 (1981)). La pseudotipificación mediante VSV-G permite una transferencia altamente eficaz de genes a adipocitos. Puede producirse el vector pseudotipado mediante VSV-G expresando VSV-G en las células de empaquetamiento. Más específicamente, por ejemplo, pueden usarse favorablemente células de empaquetamiento que pueden expresar de manera inducible VSV-G (por ejemplo, Arai T. et al., J. Virol., 1998: 72, págs. 1115-21). Retroviral vectors preferably comprise a envelope protein with broad tropism, so that they can infect a wide range of mammalian adipocytes, including those of humans. For example, amphotropic envelope protein (for example 4070A) (record K02729; Sorge, J. et al., Mol. Cell. Biol. 4 (9), 1730-1737 (1984)) can be used. In the present invention, the retrovirus is preferably pseudotyped (Emi, T. Friedmann and JK Yee, J. Virol., 65 (3), 1202-1207 (1991); Yee, J.-K. et al. (1994) Methods Cell Biol. 43 43: 99-112; Burns, JC et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90 90: 8033-8037) by protein G of vesicular stomatitis virus (VSV-G ) (Rose, JK and Gallione, CJ, J. Virol. 39 (2), 519-528 (1981)). Pseudotyping by VSV-G allows highly efficient transfer of genes to adipocytes. The pseudotyped vector can be produced by VSV-G expressing VSV-G in the packaging cells. More specifically, for example, packaging cells that can induce VSV-G can be favorably used (for example, Arai T. et al., J. Virol., 1998: 72, pp. 1115-21).
El título de los virus producidos puede determinarse infectando células con disoluciones de virus que se han diluido gradualmente, y contando el número de colonias de células infectadas (para detalles, véase Ausubel et al). (Ausubel, F.M. et al. Eds. (1995) Current Protocols in Molecular Biology. (John Wiley & Sons, NY)). Alternativamente, el título puede determinarse mediante el método de Byun et al. (Byun, J. et al. (1996) Gene Ther. 33333:1018-1020), Tafuro et al. (Tafuro, S. et al. (1996) Gene Ther. 33333:679-684), Miyao et al. (Miyao, Y. et al. (1995) Cell Struct. Funct. 2020:177-183), Claudio et al. (Claudio, P. P. et al. (2001) Anal. Biochem. 291: 96-101), o Cashion et al. (Cashion, L. M. et al. (1999) Biotechniques 26: 924-930). The titer of the viruses produced can be determined by infecting cells with virus solutions that have been gradually diluted, and counting the number of colonies of infected cells (for details, see Ausubel et al). (Ausubel, F.M. et al. Eds. (1995) Current Protocols in Molecular Biology. (John Wiley & Sons, NY)). Alternatively, the titer can be determined by the method of Byun et al. (Byun, J. et al. (1996) Gene Ther. 33333: 1018-1020), Tafuro et al. (Tafuro, S. et al. (1996) Gene Ther. 33333: 679-684), Miyao et al. (Miyao, Y. et al. (1995) Cell Struct. Funct. 2020: 177-183), Claudio et al. (Claudio, P. P. et al. (2001) Anal. Biochem. 291: 96-101), or Cashion et al. (Cashion, L. M. et al. (1999) Biotechniques 26: 924-930).
Pueden introducirse vectores virales en adipocitos de cultivo primario poniendo en contacto los vectores con las células. Por ejemplo, se incuban adipocitos de cultivo primario en una disolución de cultivo que comprende vectores virales. Preferiblemente, los adipocitos se infectan en forma de preadipocitos. La eficacia de la infección puede aumentarse añadiendo más o menos de 0,5 a 8 mg/ml de polibreno. La multiplicidad de infección (MOI) no está particularmente limitada, pero puede ajustarse apropiadamente dentro del intervalo de 0,1 a 100. Pueden seleccionarse células sometidas a transferencia génica usando un gen marcador, por ejemplo. Sin embargo, si la infección se lleva acabo a una MOI de aproximadamente 2 o más, o preferiblemente de aproximadamente 3, 4, 5 o más, el gen puede transferirse a la mayoría de las células, incluso sin selección. Los adipocitos sometidos a transferencia génica pueden usarse para su implantación sin tratamiento adicional, o en determinados casos, pueden convertirse en adipocitos maduros mediante cultivo en un medio que comprende 3-isobutil-1-metilxantina (IBMX), dexametasona e insulina. En tales casos, dado que se usan principalmente IBMX y dexametasona para activar el receptor- activado por proliferador de peroxisomas de adipocitos (PPAR-), pueden añadirse al mismo tiempo fármacos que activan directamente este receptor (por ejemplo los derivados de tiazolidina, pioglitazona/Takeda Pharmaceutical Company Limited y rosiglitazona/GlaxoSmithKline). Viral vectors can be introduced into primary culture adipocytes by contacting the vectors with the cells. For example, primary culture adipocytes are incubated in a culture solution comprising viral vectors. Preferably, the adipocytes are infected in the form of preadipocytes. The effectiveness of the infection can be increased by adding more or less from 0.5 to 8 mg / ml of polybrene. The multiplicity of infection (MOI) is not particularly limited, but can be appropriately adjusted within the range of 0.1 to 100. Cells subjected to gene transfer can be selected using a marker gene, for example. However, if the infection is carried out at an MOI of about 2 or more, or preferably about 3, 4, 5 or more, the gene can be transferred to most cells, even without selection. Adipocytes subjected to gene transfer can be used for implantation without further treatment, or in certain cases, they can be converted into mature adipocytes by culture in a medium comprising 3-isobutyl-1-methylxanthine (IBMX), dexamethasone and insulin. In such cases, since mainly IBMX and dexamethasone are used to activate the adipocyte peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR-), drugs that directly activate this receptor (for example thiazolidine derivatives) can be added at the same time. pioglitazone / Takeda Pharmaceutical Company Limited and rosiglitazone / GlaxoSmithKline).
Los adipocitos de cultivo primario de esta invención, que portan un gen de insulina o GLP-1 terapéutico deseado, pueden implantarse en el organismo de un receptor inmunológicamente compatible, permitiendo así la terapia génica mediante la expresión in vivo de la proteína secretora codificada por el gen terapéutico. Los adipocitos de cultivo primario que van a implantarse son preferiblemente células del mismo huésped que el receptor. Los métodos de terapia génica en los que se implantan los adipocitos de cultivo primario de esta invención pueden aplicarse expresando una proteína secretora de insulina o GLP-1 deseada en un organismo, previendo los efectos de esa proteína. Por ejemplo, puede tratarse o prevenirse un trastorno implantando los adipocitos de esta invención, que mantienen un(os) gen(es) de insulina o GLP-1 foráneo(s) que codifica(n) para una insulina o un GLP-1 comprendiendo un efecto terapéutico o preventivo contra el trastorno. Además, la presente invención se refiere a métodos de liberación de proteínas en el flujo sanguíneo, comprendiendo los métodos la etapa de administrar los adipocitos de cultivo primario de esta invención a un organismo. Usando estos métodos, la insulina o el GLP-1 codificado por un gen de insulina o GLP-1 foráneo puede secretarse significativamente en el flujo sanguíneo durante al menos 20 días o más, preferiblemente 30 días o más, más preferiblemente 40 días o más, incluso más preferiblemente 50 días o más, todavía más preferiblemente 60 días o más, incluso aún más preferiblemente 80 días o más, incluso aún más preferiblemente 100 días o más, incluso aún más preferiblemente 150 días o más, incluso aún más preferiblemente 200 días o más, incluso aún más preferiblemente 250 días o más, incluso aún más preferiblemente 300 días o más, y incluso aún más preferiblemente 350 días o más. Puede detectarse y/o cuantificarse el gen de insulina o GLP-1 foráneo expresado en un organismo, por ejemplo mediante inmunoensayos tales como EIA. La extracción de las células trasplantadas puede detener la expresión del gen de insulina o GLP-1 foráneo administrado en cualquier momento. En determinados casos, transfiriendo un gen suicida inducible (por ejemplo, HSV-tk) a las células del injerto, pueden eliminarse las células del injerto administrando ganciclovir, por ejemplo. The primary culture adipocytes of this invention, which carry a desired therapeutic insulin or GLP-1 gene, can be implanted in the body of an immunologically compatible receptor, thus allowing gene therapy by in vivo expression of the secretory protein encoded by the therapeutic gene The primary culture adipocytes to be implanted are preferably cells of the same host as the recipient. The gene therapy methods in which the primary culture adipocytes of this invention are implanted can be applied by expressing a desired insulin secreting protein or GLP-1 in an organism, anticipating the effects of that protein. For example, a disorder can be treated or prevented by implanting the adipocytes of this invention, which maintain a foreign insulin gene (s) or GLP-1 (s) encoding an insulin or a GLP-1 comprising a therapeutic or preventive effect against the disorder. In addition, the present invention relates to methods of releasing proteins in the bloodstream, the methods comprising the step of administering the primary culture adipocytes of this invention to an organism. Using these methods, insulin or GLP-1 encoded by a foreign insulin or GLP-1 gene can be significantly secreted into the bloodstream for at least 20 days or more, preferably 30 days or more, more preferably 40 days or more, even more preferably 50 days or more, still more preferably 60 days or more, even more preferably 80 days or more, even more preferably 100 days or more, even more preferably 150 days or more, even more preferably 200 days or more, even more preferably 250 days or more, even more preferably 300 days or more, and even more preferably 350 days or more. The foreign insulin or GLP-1 gene expressed in an organism can be detected and / or quantified, for example by immunoassays such as EIA. Removal of the transplanted cells can stop the expression of the foreign insulin or GLP-1 gene administered at any time. In certain cases, by transferring an inducible suicide gene (for example, HSV-tk) to the graft cells, the graft cells can be removed by administering ganciclovir, for example.
La presente invención también proporciona composiciones de implante para su uso en terapia génica, comprendiendo las composiciones adipocitos de cultivo primario que mantienen de manera estable un(os) gen(es) de insulina o GLP-1 que codifica(n) para una insulina o un GLP-1 secretado al exterior de la célula, y vehículos farmacéuticamente aceptables. Ejemplos de los vehículos son solución salina fisiológica, tampón fosfato, disoluciones de cultivo, sueros y líquidos corporales. Estos también pueden combinarse con un suporte sólido o de gel que se convierte en un armazón para las células. The present invention also provides implant compositions for use in gene therapy, comprising primary culture adipocyte compositions that stably maintain an insulin gene (s) or GLP-1 encoding an insulin or a GLP-1 secreted outside the cell, and pharmaceutically acceptable carriers. Examples of the vehicles are physiological saline, phosphate buffer, culture solutions, sera and body fluids. These can also be combined with a solid or gel support that becomes a framework for cells.
Las composiciones de implante de la presente invención comprenden preferiblemente un componente de matriz extracelular (CME). Un componente de matriz extracelular se refiere a un componente tal como una proteína o un mucopolisacárido comprendido en una red insoluble o estructura fibrosa acumulada entre las células. Pueden aislarse de organismos o reconstruirse artificialmente. Componentes CME preferiblemente usados en esta invención son colágeno, fibronectina, vitronectina, laminina, sulfato de heparán, proteoglicano, glucosaminoglucano, sulfato de condroitina, hialuronato, sulfato de dermatán, sulfato de queratina, elastina o combinaciones de dos o más de los anteriores. Preferiblemente, estos componentes CME se forman en un gel y entonces se mezclan con los adipocitos. Los geles de CME usados en esta invención no están particularmente limitados, siempre que estén comprendidos al menos uno o más de los componentes mencionados anteriormente, pero preferiblemente comprenden al menos colágeno de tipo IV, laminina y sulfato de heparán. Tales CME incluyen un sustrato extraído de tumor de ratón de Engelbreth-Holm-Swarm (Matrigel®) (Becton Dickinson Labware) (patente estadounidense n.º 4.829.000). La estructura de las composiciones que comprenden el componente CME y los adipocitos usadas en la presente invención no está particularmente limitada, y puede ser, por ejemplo, una estructura de red de gel o pasta, una estructura fibrosa, estructura plana (disco), estructura en panal y estructura similar a una esponja. Los componentes CME pueden gelificarse según métodos convencionales. Por ejemplo, la gelificación puede realizarse incubando una disolución acuosa que comprende aproximadamente colágeno a del 0,3 al 0,5% a 37ºC durante de diez a 30 minutos. Por otra parte, los componentes CME pueden gelificarse usando un agente de gelificación. The implant compositions of the present invention preferably comprise an extracellular matrix component (CME). An extracellular matrix component refers to a component such as a protein or a mucopolysaccharide comprised in an insoluble network or fibrous structure accumulated between the cells. They can be isolated from organisms or reconstructed artificially. CME components preferably used in this invention are collagen, fibronectin, vitronectin, laminin, heparan sulfate, proteoglycan, glucosaminoglycan, chondroitin sulfate, hyaluronate, dermatan sulfate, keratin sulfate, elastin or combinations of two or more of the foregoing. Preferably, these CME components are formed on a gel and then mixed with the adipocytes. The CME gels used in this invention are not particularly limited, provided that they are comprised of at least one or more of the aforementioned components, but preferably comprise at least type IV collagen, laminin and heparan sulfate. Such CMEs include a substrate extracted from Engelbreth-Holm-Swarm mouse tumor (Matrigel®) (Becton Dickinson Labware) (US Patent No. 4,829,000). The structure of the compositions comprising the CME component and the adipocytes used in the present invention is not particularly limited, and may be, for example, a gel or paste network structure, a fibrous structure, flat structure (disk), structure in honeycomb and sponge-like structure. The CME components can be gelled according to conventional methods. For example, gelation can be carried out by incubating an aqueous solution comprising approximately collagen at 0.3 to 0.5% at 37 ° C for ten to 30 minutes. On the other hand, CME components can be gelled using a gelling agent.
Además, las composiciones de implante de la presente invención comprenden preferiblemente un factor de angiogénesis. Las composiciones de implante de esta invención que comprenden un factor de angiogénesis provocan que se formen vasos sanguíneos a su alrededor tras su implantación, y pueden secretar una proteína foránea en el flujo sanguíneo con una eficacia superior. Los factores de angiogénesis no están particularmente limitados, siempre que sean factores que puedan inducir angiogénesis en vivo, y ejemplos son el factor de crecimiento de células endoteliales vasculares (VEGF), factor de crecimiento de fibroblastos básico (bFGF), factor de crecimiento de fibroblastos ácido (aFGF), factor de crecimiento derivado de las plaquetas, factor- de crecimiento transformante (TGF-), osteonectina, angiopoyetina y factor de crecimiento de hepatocitos (HGF). El ejemplo más preferido es bFGF. Los bFGF, que también se denominan FGF2, no sólo son factores de crecimiento de fibroblastos, sino que también comprenden la actividad de promoción del crecimiento de diversas células tales como células endoteliales vasculares, cartílago, osteoblastos y células epidérmicas (Abraham et al., EMBO J., 5, 2523-2528, 1986; Prats et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 18361840, 1989). Los bFGF usado en la presente invención no sólo son proteínas naturales, sino que también pueden producirse mediante ingeniería genética mediante tecnología de ADN recombinante, y formas modificadas de las mismas. Ejemplos de los bFGF son los descritos en el documento WO87/01728, documento WO89/04832, documento WO86/07595, documento WO87/03885, publicaciones de solicitud de patente europea n.os 237966, 281822, 326907, 394951 y 493737. Alternativamente, puede introducirse en los adipocitos otro vector de expresión que expresa de manera transitoria un factor de angiogénesis (véase el documento WO97/49827). El principal objetivo de los factores de angiogénesis usados de esta manera es formar vasos sanguíneos alrededor de las células trasplantas, de modo que la proteína foránea pueda secretarse eficazmente en el flujo sanguíneo desde los adipocitos de esta invención. Por tanto, cuando se usa un vector que codifica para un factor de inducción vascular para expresar ese factor de inducción vascular desde los adipocitos, se prefiere el uso de un vector de expresión transitoria (más específicamente, un vector que no se incorpora en el cromosoma). Cuando los adipocitos expresan un factor de inducción vascular durante un periodo largo, se forman cantidades en exceso de vasos sanguíneos alrededor de los adipocitos implantados, lo que puede provocar efectos secundarios sistémicos. Por tanto, es preferible que el gen foráneo que codifica para un factor de angiogénesis no se transfiera de manera estable a los adipocitos de cultivo primario de esta invención. In addition, the implant compositions of the present invention preferably comprise an angiogenesis factor. The implant compositions of this invention comprising an angiogenesis factor cause blood vessels to form around them after implantation, and can secrete a foreign protein in the bloodstream with superior efficacy. Angiogenesis factors are not particularly limited, provided they are factors that can induce angiogenesis in vivo, and examples are vascular endothelial cell growth factor (VEGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), fibroblast growth factor acid (aFGF), platelet-derived growth factor, transforming growth factor- (TGF-), osteonectin, angiopoietin and hepatocyte growth factor (HGF). The most preferred example is bFGF. The bFGFs, which are also called FGF2, are not only fibroblast growth factors, but also comprise the growth promoting activity of various cells such as vascular endothelial cells, cartilage, osteoblasts and epidermal cells (Abraham et al., EMBO J., 5, 2523-2528, 1986; Prats et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 18361840, 1989). The bFGFs used in the present invention are not only natural proteins, but can also be produced by genetic engineering using recombinant DNA technology, and modified forms thereof. Examples of the bFGFs are those described in WO87 / 01728, WO89 / 04832, WO86 / 07595, WO87 / 03885, European Patent Application Publications Nos. 237966, 281822, 326907, 394951 and 493737. Alternatively, another expression vector that transiently expresses an angiogenesis factor can be introduced into the adipocytes (see WO97 / 49827). The main objective of the angiogenesis factors used in this way is to form blood vessels around the transplant cells, so that the foreign protein can be effectively secreted in the blood flow from the adipocytes of this invention. Therefore, when a vector encoding a vascular induction factor is used to express that vascular induction factor from adipocytes, the use of a transient expression vector (more specifically, a vector that is not incorporated into the chromosome) is preferred. ). When adipocytes express a vascular induction factor over a long period, excess amounts of blood vessels form around the implanted adipocytes, which can cause systemic side effects. Therefore, it is preferable that the foreign gene encoding an angiogenesis factor is not stably transferred to the primary culture adipocytes of this invention.
3. Implantación de adipocitos 3. Adipocyte implantation
Se prepararon adipocitos sometidos a transferencia génica a una concentración celular apropiada, preferiblemente de 0,2 x 107 a 2 x 107 células/ml, o de 0,2 x 106 a 5 x 106 células/ml cuando se transfectaron con un retrovirus. Se infunden tal cual en el tejido subcutáneo o tejido adiposo, preferiblemente tejido subcutáneo, o mediante mezclado con un medio eficaz, preferiblemente una disolución que comprende una matriz extracelular tal como colágeno. La inyección en el tejido adiposo puede realizarse haciendo una incisión y exponiendo el tejido adiposo. Las células que se han diferenciado de manera terminal en adipocitos maduros no proliferarán tras el trasplante, y expresarán el gen foráneo durante un periodo largo a un nivel constante. El nivel de expresión de un gen foráneo en un organismo que recibe un implante es proporcional al número de células implantadas. Por tanto, cuando se realiza una implantación, puede mantenerse un nivel de expresión deseado durante un periodo largo en un organismo que recibe un implante ajustando la cantidad de adipocitos que se implantan para igualar el nivel de expresión del gen foráneo in vitro medido previamente. Adipocytes subjected to gene transfer were prepared at an appropriate cell concentration, preferably 0.2 x 107 to 2 x 107 cells / ml, or 0.2 x 106 to 5 x 106 cells / ml when transfected with a retrovirus. They are infused as such into subcutaneous tissue or adipose tissue, preferably subcutaneous tissue, or by mixing with an effective medium, preferably a solution comprising an extracellular matrix such as collagen. The injection into the adipose tissue can be done by making an incision and exposing the adipose tissue. Cells that have differentiated terminally into mature adipocytes will not proliferate after transplantation, and will express the foreign gene for a long period at a constant level. The level of expression of a foreign gene in an organism that receives an implant is proportional to the number of implanted cells. Therefore, when an implant is performed, a desired level of expression can be maintained for a long period in an organism that receives an implant by adjusting the amount of adipocytes that are implanted to match the level of expression of the foreign gene in vitro previously measured.
Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings
La figura 1 es un conjunto de microfotografías de adipocitos de cultivo primario aislados de la grasa subcutánea de ratones ICR de tres semanas de edad. (A) muestra adipocitos que se adhieren a la superficie de cultivo del lado del techo tras 14 días de cultivo en techo, (B) muestra adipocitos de cultivo primario hechos crecer en un cultivo normal, (C) muestra adipocitos maduros que han almacenado gotitas de lípidos debido a la inducción de la diferenciación, y (D) muestra una imagen teñida con rojo aceite O de células con diferenciación inducida. Figure 1 is a set of photomicrographs of primary culture adipocytes isolated from the subcutaneous fat of ICR mice three weeks old. (A) shows adipocytes that adhere to the culture surface on the roof side after 14 days of roof culture, (B) shows primary culture adipocytes grown in a normal culture, (C) shows mature adipocytes that have stored droplets of lipids due to induction of differentiation, and (D) shows an image stained with oil red O of cells with induced differentiation.
La figura 2 muestra la actividad de la fosfatasa alcalina plasmática (FA) obtenida implantando en ratones desnudos ICR adipocitos de cultivo primario (derivados de grasa subcutánea de ratones ICR) que se transfectan de manera transitoria con el plásmido pcDNA3.1-SEAPmh que expresa FA. Figure 2 shows the activity of plasma alkaline phosphatase (FA) obtained by implanting primary culture adipocytes in ICR nude mice (derived from subcutaneous fat from ICR mice) that are transiently transfected with the plasmid pcDNA3.1-SEAPmh expressing FA .
La figura 3 muestra una comparación de la eficacia de transferencia génica cuando se transduce el vector retroviral MLV(VSV)/pBabeCL(PLAP)IP en adipocitos de cultivo primario derivados de diversos tejidos adiposos. Figure 3 shows a comparison of the efficiency of gene transfer when the retroviral vector MLV (VSV) / pBabeCL (PLAP) IP is transduced into primary culture adipocytes derived from various adipose tissues.
La figura 4 es un conjunto de microfotografías que muestran imágenes de la inducción de la diferenciación de los adipocitos de cultivo primario transducidos con MLV(VSV)/pBabeCL(GFP)IP. (A) y (B), respectivamente, muestran una microfotografía óptica, y una fotografía de fluorescencia de GPF del mismo campo visual. Figure 4 is a set of photomicrographs showing images of the induction of differentiation of primary culture adipocytes transduced with MLV (VSV) / pBabeCL (GFP) IP. (A) and (B), respectively, show an optical photomicrograph, and a GPF fluorescence photograph of the same visual field.
La figura 5 muestra la duración de la expresión de FA en subcultivos de adipocitos de cultivo primario transducidos con un vector viral que expresa FA. (A) muestra el resultado de la transferencia del gen SEAP (MLV(VSV)/pBabeCL(SEAPmh)I2G) o el gen PLAP (MLV(VSV)/pBabeCL(PLAP)IP) a células derivadas de grasa subcutánea de ratones C57BL/6. (B) muestra el resultado de la transferencia del gen PLAP (MLV(VSV)/pBabeCL(PLAP)IP) o gen GFP (MLV(VSV)/pBabeCL(GFP)IP) a adipocitos derivados de ratones ICR. Figure 5 shows the duration of FA expression in subcultures of primary culture adipocytes transduced with a viral vector expressing FA. (A) shows the result of the transfer of the SEAP (MLV (VSV) / pBabeCL (SEAPmh) I2G) gene or the PLAP (MLV (VSV) / pBabeCL (PLAP) IP) gene to subcutaneous fat derived cells of C57BL / mice 6. (B) shows the result of the transfer of the PLAP (MLV (VSV) / pBabeCL (PLAP) IP) or GFP (MLV (VSV) / pBabeCL (GFP) IP) gene to adipocytes derived from ICR mice.
La figura 6 es un conjunto de fotografías y un gráfico que muestra el cambio en la expresión en adipocitos sometidos a transferencia génica con diferenciación inducida. (A) muestra una imagen microscópica de luz de GFP de adipocitos de cultivo primario en condiciones que no inducen la diferenciación, en la que los adipocitos transfectados con MLV(VSV)/pBabeCL(GFP)IP se derivan de grasa subcutánea de ICR. (B) muestra una imagen microscópica de GFP similar tomada en condiciones que inducen la diferenciación celular. (C) muestra la producción de FA por adipocitos de cultivo primario transfectados con MLV(VSV)/pBabeCL(FLAP)IP (derivados de grasa subcutánea de ICR) en condiciones que no inducen la diferenciación (sin diferenciación) y condiciones que inducen la diferenciación (diferenciación). Figure 6 is a set of photographs and a graph showing the change in expression in adipocytes subjected to gene transfer with induced differentiation. (A) shows a microscopic light image of GFP of primary culture adipocytes under conditions that do not induce differentiation, in which adipocytes transfected with MLV (VSV) / pBabeCL (GFP) IP are derived from subcutaneous ICR fat. (B) shows a microscopic image of similar GFP taken under conditions that induce cell differentiation. (C) shows the production of AF by primary culture adipocytes transfected with MLV (VSV) / pBabeCL (FLAP) IP (subcutaneous fat derivatives of ICR) under conditions that do not induce differentiation (without differentiation) and conditions that induce differentiation (differentiation).
La figura 7 muestra la producción de (pro)insulina mediante transfección de plásmidos en adipocitos de cultivo primario. Figure 7 shows the production of (pro) insulin by transfection of plasmids into primary culture adipocytes.
La figura 8 muestra la expresión estable de FA en adipocitos de cultivo primario (derivados de grasa subcutánea de ratones C57BL/6) transfectados con VAA que expresa FA. Figure 8 shows the stable expression of FA in primary culture adipocytes (subcutaneous fat derivatives of C57BL / 6 mice) transfected with VAA expressing FA.
La figura 9 muestra la expresión de insulina en el momento de la inducción de la diferenciación en adipocitos de cultivo primario transfectados con el vector retroviral que expresa insulina s1s2B10. (A) muestra los resultados usando un EIA producido por Morinaga y (B) muestra los resultados usando un EIA producido por IBL. Figure 9 shows insulin expression at the time of induction of differentiation in primary culture adipocytes transfected with the retroviral vector expressing insulin s1s2B10. (A) shows the results using an EIA produced by Morinaga and (B) shows the results using an EIA produced by IBL.
La figura 10 muestra la expresión de GLP-1(7-37) en adipocitos de cultivo primario transfectados con vector retroviral que expresa GLP-1(7-37). Se realizaron mediciones por triplicado, y se muestran sus valores promedio y desviaciones estándar. Figure 10 shows the expression of GLP-1 (7-37) in primary culture adipocytes transfected with retroviral vector expressing GLP-1 (7-37). Triplicate measurements were made, and their average values and standard deviations are shown.
La figura 11 muestra el efecto de la presencia o ausencia de estimulación antes de la implantación de la inducción de la diferenciación sobre la expresión de FA in vivo en la implantación de adipocitos de cultivo primario que expresan FA. Figure 11 shows the effect of the presence or absence of stimulation before the implantation of the induction of differentiation on the expression of AF in vivo in the implantation of primary culture adipocytes expressing FA.
La figura 12 es un conjunto de gráficos y una fotografía. (A) muestra el cambio en la actividad de FA plasmática cuando se implantan adipocitos de cultivo primario que expresan FA en presencia de estimulación de la diferenciación usando Matrigel complementado con FGF básico. (B) muestra la pérdida de la actividad de FA plasmática al extirpar el Matrigel implantado (individuo A). (C) muestra una imagen de microscopio óptico de GFP del Matrigel extirpado del grupo control que recibió células transfectadas con GFP. Para el grupo al que se le implantó PLAP mostrado en (A), los valores mostrados son el promedio del grupo y la desviación estándar de valores medidos para cada individuo hasta el 32º día. Los valores restantes son valores promedio. Figure 12 is a set of graphics and a photograph. (A) shows the change in plasma AF activity when primary culture adipocytes expressing FA are implanted in the presence of differentiation stimulation using Matrigel supplemented with basic FGF. (B) shows the loss of plasma AF activity by removing the implanted Matrigel (individual A). (C) shows a GFP optical microscope image of the Matrigel removed from the control group that received cells transfected with GFP. For the group that was implanted with PLAP shown in (A), the values shown are the group average and the standard deviation of measured values for each individual until the 32nd day. The remaining values are average values.
La figura 13 muestra los resultados del examen a largo plazo de la actividad de FA en la sangre de ratones que recibieron un implante mediante el método de la figura 12(A), y mediante una variedad de otros métodos. Figure 13 shows the results of the long-term examination of AF activity in the blood of mice that received an implant by the method of Figure 12 (A), and by a variety of other methods.
La figura 14 muestra los resultados de la realización de una prueba de extirpación similar a la de la figura 12(B) en la fase tardía del trasplante. Figure 14 shows the results of performing an excision test similar to that of Figure 12 (B) in the late phase of the transplant.
La figura 15 muestra la dependencia de la actividad de FA sanguínea del número de células implantadas cuando se implantaron adipocitos que expresan FA. Los valores indicados son el promedio del grupo y la desviación estándar de las mediciones de cada individuo. Figure 15 shows the dependence of blood FA activity on the number of cells implanted when adipocytes expressing FA were implanted. The indicated values are the group average and the standard deviation of the measurements of each individual.
La figura 16 muestra el efecto de la implantación de adipocitos que expresan insulina s1s2B10 en ratones diabéticos inducidos con STZ. (A) muestra el efecto sobre el nivel de glucosa plasmática en ayuno, y (B) muestra el efecto sobre el peso corporal. Los valores indicados son el promedio del grupo y la desviación estándar de las mediciones de cada individuo. Figure 16 shows the effect of implantation of adipocytes expressing insulin s1s2B10 in STZ-induced diabetic mice. (A) shows the effect on fasting plasma glucose level, and (B) shows the effect on body weight. The indicated values are the group average and the standard deviation of the measurements of each individual.
Mejor modo para llevar a cabo la invención Best way to carry out the invention
A continuación se describirá en detalle la presente invención haciendo referencia a los ejemplos, pero no debe entenderse que se limita a los mismos. En esta descripción se incorporan todas las referencias citadas en el presente documento. The present invention will now be described in detail with reference to the examples, but it should not be understood to be limited thereto. All references cited in this document are incorporated in this description.
[Ejemplo 1] Cultivo primario de adipocitos murinos [Example 1] Primary culture of murine adipocytes
[Métodos] [Methods]
Se anestesiaron ratones ICR macho de tres semanas de edad o ratones C57BL/6 macho de cuatro a cinco semanas de edad (ambos de Charles River) con dietil éter, y se sacrificaron mediante la recogida de sangre completa del corazón. A continuación, se extirparon individualmente la grasa subcutánea inguinal, o grasa que rodea al epididímo, y el tejido adiposo mesénterico en condiciones estériles. Se lavaron los tejidos extirpados con PBS, y luego se trocearon usando unas tijeras o un bisturí. Se digirió este tejido troceado con agitación a 37ºC durante de 20 a 60 minutos en medio normal (DMEM-alto contenido en glucosa/SIGMA, FCS al 10%) que comprendía 1 mg/ml de colagenasa (fracción S1/gelatina Nitta), y entonces se separó en precipitado y capa suspendida mediante centrifugación (300 g, cinco minutos). Three week old male ICR mice or four to five week old male C57BL / 6 mice (both from Charles River) were anesthetized with diethyl ether, and sacrificed by collecting whole blood from the heart. Subsequently, the inguinal subcutaneous fat, or fat surrounding the epididymis, and the mesenteric adipose tissue were sterilely removed. The excised tissues were washed with PBS, and then chopped using scissors or a scalpel. This chopped tissue was digested with shaking at 37 ° C for 20 to 60 minutes in normal medium (DMEM-high glucose / SIGMA, 10% FCS) comprising 1 mg / ml collagenase (S1 fraction / Nitta gelatin), and then it was separated into precipitate and suspended layer by centrifugation (300 g, five minutes).
Se centrifugó adicionalmente la capa flotante una o dos veces para eliminar la colagenasa por dilución, y entonces se añadió a un matraz T-25 (IWAKI) lleno de medio. Se eliminaron las burbujas, y esto se cultivó bajo una atmósfera de CO2 al 5% en un incubador de CO2 a 37ºC de modo que la superficie de cultivo convencional estuviese al revés (cultivo en techo). De diez a 14 días tras cultivar, se recogieron las células que se adhirieron a la superficie del techo mediante tratamiento con tripsina y se transfirieron a un sistema de cultivo normal. Entonces se realizó el subcultivo a una razón de 1:3 a 1:10. The floating layer was further centrifuged once or twice to remove the collagenase by dilution, and then added to a T-25 flask (IWAKI) filled with medium. The bubbles were removed, and this was grown under a 5% CO2 atmosphere in a CO2 incubator at 37 ° C so that the conventional culture surface was upside down (roof culture). Ten to 14 days after culturing, the cells that adhered to the roof surface were collected by trypsin treatment and transferred to a normal culture system. Then the subculture was performed at a ratio of 1: 3 to 1:10.
Para inducir la diferenciación, se transfirió el medio de células cultivadas hasta la confluencia en una placa de 6 pocillos a un medio de inducción (medio normal complementado con IBMX 0,5 M, dexametasona 0,25 M e insulina 10 g/ml). Se continuó esta estimulación durante 48 horas. A continuación, se diferenciaron las células en un medio de maduración (medio normal complementado con insulina 10 g/ml). Se intercambió el medio de maduración cada tres días. To induce differentiation, the medium from cultured cells was transferred to the confluence in a 6-well plate to an induction medium (normal medium supplemented with 0.5 IBMM IBMX, 0.25 M dexamethasone and 10 g insulin / ml) This stimulation was continued for 48 hours. Next, the cells were differentiated in a maturation medium (normal medium supplemented with 10 µg / ml insulin). The ripening medium was exchanged every three days.
Se preparó la disolución de tinción de rojo aceite O mezclando una disolución madre, preparada mezclando 0,3 g de rojo aceite O en 100 ml de isopropanol (99%), con agua destilada en una razón de 3:2 en el momento de uso. Se lavaron las células con PBS y luego se fijaron con disolución de formalina neutra al 10% (WAKO). Tras lavar de nuevo con PBS, se tiñeron las células con disolución de tinción de rojo aceite O a temperatura ambiente durante diez minutos. Se lavaron las células con PBS de nuevo, y entonces se examinaron mediante microscopio. The oil red staining solution O was prepared by mixing a stock solution, prepared by mixing 0.3 g of oil red O in 100 ml of isopropanol (99%), with distilled water in a ratio of 3: 2 at the time of use . The cells were washed with PBS and then fixed with 10% neutral formalin solution (WAKO). After washing again with PBS, the cells were stained with oil red staining solution O at room temperature for ten minutes. The cells were washed with PBS again, and then examined under a microscope.
[Resultados] [Results]
La figura 1 es un conjunto de microfotografías de adipocitos de cultivo primario aislados de la grasa subcutánea de ratones ICR de tres semanas de edad. Tras 14 días de cultivo en techo, se observó la adhesión de adipocitos que portaban gotitas de lípidos en la superficie de cultivo del lado del techo (A). Cuando se transfirieron estas células a un sistema de cultivo normal, mostraron crecimiento similar a fibroblastos, tal como se muestra en (B). Sin embargo, cuando se indujo la diferenciación mediante IBMX, dexametasona e insulina, las células se diferenciaron de nuevo en adipocitos maduros que portan gotitas de lípidos (C). Se tiñó la grasa almacenada con tinción con rojo aceite O (D). Se demostró que las células aisladas mediante este método eran adipocitos de cultivo primario que comprendían la capacidad para diferenciarse. Figure 1 is a set of photomicrographs of primary culture adipocytes isolated from the subcutaneous fat of ICR mice three weeks old. After 14 days of roof culture, adhesion of adipocytes carrying lipid droplets was observed on the culture surface of the roof side (A). When these cells were transferred to a normal culture system, they showed fibroblast-like growth, as shown in (B). However, when differentiation was induced by IBMX, dexamethasone and insulin, the cells differentiated again into mature adipocytes that carry lipid droplets (C). The stored fat was stained with oil red staining O (D). The cells isolated by this method were shown to be primary culture adipocytes that comprised the ability to differentiate.
[Ejemplo 2] Transferencia transitoria del gen de la fosfatasa alcalina (FA) secretora termoestable en adipocitos de cultivo primario, e implantación de adipocitos transfectados en ratones [Example 2] Transient transfer of the alkaline phosphatase gene (AF) secretory thermostable in primary culture adipocytes, and implantation of transfected adipocytes in mice
Como sistema modelo para la expresión génica, se transfirió el gen de FA, más específicamente, el gen SEAP (Clontech) o el gen PLAP (Goto, M. et al. Mol. Pharmacol. vol.49 860-873 (1996)) a adipocitos de cultivo primario, y se examinaron los cambios en la actividad de FA. (Ambos productos génicos de FA son termoestables y pueden distinguirse fácilmente de fosfatasas alcalinas endógenas mediante tratamiento térmico). As a model system for gene expression, the FA gene was transferred, more specifically, the SEAP gene (Clontech) or the PLAP gene (Goto, M. et al. Mol. Pharmacol. Vol.49 860-873 (1996)) to primary culture adipocytes, and changes in AF activity were examined. (Both FA gene products are thermostable and can easily be distinguished from endogenous alkaline phosphatases by heat treatment.)
[Métodos] [Methods]
(1) Producción de adipocitos de cultivo primario transfectados de manera transitoria con el gen SEAP (1) Production of primary culture adipocytes transiently transfected with the SEAP gene
Se construyó un plásmido que expresaba FA (pcDNA3.1-SEAPmh) insertando la secuencia de SEAP, obtenida mediante digestión doble del vector pSEAP2-basic (Clontech) con enzimas de restricción HindIII-XbaI, en el sitio HindIII-XbaI de pcDNA3.1Myc-HisA (Invitrogen), que es un vector para la expresión en células de mamíferos. A plasmid expressing FA (pcDNA3.1-SEAPmh) was constructed by inserting the SEAP sequence, obtained by double digestion of the pSEAP2-basic vector (Clontech) with HindIII-XbaI restriction enzymes, at the HindIII-XbaI site of pcDNA3.1Myc -HisA (Invitrogen), which is a vector for expression in mammalian cells.
Para cada transferencia génica a una placa de 10 cm, se mezclaron 500 l de medio DMEM libre de FCS y 15 l de reactivo Fugene 6 (Roche), luego se añadieron 5 g de pcDNA3.1-SEAPmh. Se dejó reposar esta mezcla a temperatura ambiente durante 15 minutos. Se añadió esta mezcla a células de cultivo primario (derivadas de grasa subcutánea de ICR) cultivadas hasta una confluencia del 70 al 80% en una placa de 10 cm. Entonces esto se cultivó durante 24 horas en un incubador de CO2. For each gene transfer to a 10 cm plate, 500 µl of DMEM-free DMEM medium and 15 µl of Fugene 6 reagent (Roche) were mixed, then 5 µg of pcDNA3.1-SEAPmh was added. This mixture was allowed to stand at room temperature for 15 minutes. This mixture was added to primary culture cells (derived from subcutaneous fat from ICR) grown to a confluence of 70 to 80% in a 10 cm plate. Then this was grown for 24 hours in a CO2 incubator.
(2) Implantación en ratones de adipocitos de cultivo primario sometidos a transferencia génica de fosfatasa alcalina (2) Implantation in mice of primary culture adipocytes subjected to alkaline phosphatase gene transfer
Se recogieron células sometidas a transferencia génica mediante tratamiento con tripsina, y se lavaron dos veces con PBS mediante centrifugación. Entonces se suspendieron las células en PBS a 1 x 107 células/ml. Se anestesiaron los animales (ratones desnudos ICR, cinco semanas de edad en el momento de la operación) mediante la administración intraperitoneal de 50 mg/kg de pentobarbital sódico (Nembutal; Dainippon Pharmaceutical). Tras desinfectar la zona que va a operarse con la disolución de Hibitane diluida (Sumitomo Pharmaceuticals), se realizó una incisión de más o menos de 3 mm a 5 mm en la piel cerca de la base de la pata trasera derecha, y se expuso la grasa subcutánea inguinal. Se cargaron 0,55 ml de la disolución de suspensión celular preparada (5,5 x 106 células/cabeza) en una jeringuilla de 1 ml, y se inyectó en la grasa subcutánea usando una aguja de inyección de 22 G. Como control, se inyectó PBS en el mismo sitio. Para comparar esto con el método de complementación con proteínas, se disolvió 1 mg de FA purificada (Roche) en PBS en condiciones estériles, y se inyectó de una manera similar. Se suturó la piel con la incisión y se desinfectó el sitio operado con Isodine quirúrgico (Meiji Seika). Cells subjected to gene transfer were collected by trypsin treatment, and washed twice with PBS by centrifugation. The cells were then suspended in PBS at 1 x 10 7 cells / ml. Animals were anesthetized (ICR nude mice, five weeks of age at the time of operation) by intraperitoneal administration of 50 mg / kg of sodium pentobarbital (Nembutal; Dainippon Pharmaceutical). After disinfecting the area to be operated with the diluted Hibitane solution (Sumitomo Pharmaceuticals), an incision of more or less than 3 mm to 5 mm was made in the skin near the base of the right hind leg, and the subcutaneous inguinal fat. 0.55 ml of the prepared cell suspension solution (5.5 x 106 cells / head) was loaded into a 1 ml syringe, and injected into the subcutaneous fat using a 22 G injection needle. As a control, injected PBS in the same place. To compare this with the protein supplementation method, 1 mg of purified FA (Roche) was dissolved in PBS under sterile conditions, and injected in a similar manner. The skin was sutured with the incision and the site operated with surgical Isodine (Meiji Seika) was disinfected.
Se recogió sangre usando un capilar recubierto con heparina (Dramond) del plexo venoso postorbital antes de la implantación (día 0) y tras la implantación a lo largo del tiempo. Se obtuvo plasma a partir de sangre completa mediante centrifugación a 2000 g durante 15 minutos. Se midió la actividad de FA en este plasma usando un kit de ensayo (kit de ensayo de gen indicador SEAP, Roche) siguiendo las instrucciones adjuntas. Blood was collected using a heparin-coated capillary (Dramond) from the postorbital venous plexus before implantation (day 0) and after implantation over time. Plasma was obtained from whole blood by centrifugation at 2000 g for 15 minutes. FA activity in this plasma was measured using an assay kit (SEAP indicator gene test kit, Roche) following the instructions attached.
[Resultados] [Results]
La figura 2 muestra la actividad de FA plasmática lograda implantando en ratones células de cultivo primario, que se han transfectado de manera transitoria con plásmido pcDNA3.1-SEAPmh que expresa fosfatasa alcalina (FA). Para fines de comparación, se administró a los ratones 1 g de proteína FA purificada (Roche) mediante inyección. Siete días tras la administración, la actividad de FA sanguínea en estos ratones disminuyó hasta el nivel del control. Por otra parte, se confirmó que la actividad de FA sanguínea en ratones que recibieron un implante de células que mantienen genes transferidos de manera transitoria alcanza un máximo en el cuarto día tras la implantación, y la duración de la expresión fue de 14 días. La duración de la expresión in vivo implantando células que portan el gen transferido de manera transitoria fue corta, y se encontró que la concentración en la sangre variaba enormemente, aunque se mantuvo más tiempo que inyectando la proteína. Figure 2 shows the plasma AF activity achieved by implanting primary culture cells in mice, which have been transiently transfected with pcDNA3.1-SEAPmh plasmid expressing alkaline phosphatase (FA). For comparison purposes, 1 µg of purified FA protein (Roche) was administered to the mice by injection. Seven days after administration, blood FA activity in these mice decreased to the level of control. On the other hand, it was confirmed that blood AF activity in mice that received a cell implant that maintain transiently transferred genes reaches a maximum on the fourth day after implantation, and the duration of expression was 14 days. The duration of expression in vivo by implanting cells that carry the gene transferred transiently was short, and it was found that the concentration in the blood varied greatly, although it remained longer than injecting the protein.
[Ejemplo 3] Producción, usando un vector viral, de adipocitos que expresan FA de manera estable [Example 3] Production, using a viral vector, of adipocytes that express AF stably
[Métodos] [Methods]
(1) Construcción de vectores de expresión de GFP de control y de FA (1) Construction of control GFP and FA expression vectors
Se cortó el gen PLAP de pTK-PLAP usando HindIII y BglII, tal como se describió en la bibliografía (Goto, M. et al. Mol. Pharmacol. vol. 49, 860-873 (1996)). Se obtuvo el gen SEAP mediante digestión doble de pcDNA 3.1-SEAPmh con HindIII/PmeI. Se cortó el gen GFP de pEGFP-N2 usando NotI-NcoI. The PLAP gene of pTK-PLAP was cut using HindIII and BglII, as described in the literature (Goto, M. et al. Mol. Pharmacol. Vol. 49, 860-873 (1996)). The SEAP gene was obtained by double digestion of pcDNA 3.1-SEAPmh with HindIII / PmeI. The GFP gene of pEGFP-N2 was cut using NotI-NcoI.
Se produjo el plásmido, pBabeCLXI2G, usado para la producción de vectores virales, basándose en pBabePuro (Morgenstern, J.P. et al. Nucleic Acids Res. vol. 18, 3587-3596 (1990)), cortando su promotor de SV40 y los genes de resistencia a neomicina usando SalI-ClaI, y haciendo romos esos extremos con fragmentos de Klenow, sustituyendo entonces estos por el sitio de reentrada al ribosoma interno (IRES) del virus de encefalomiocarditis (VEMC), que se cortó de pIRES2-EGFP mediante HincII-HincII, y la proteína fluorescente verde (GFP); luego sustituyendo la parte de la repetición terminal larga (LTR) en el sitio de inserción del gen foráneo (sitio de clonación múltiple) (SspI-BamHI) por una secuencia correspondiente (SspI-BamHI) de pCLXSN (IMGENEX). Además, también se usó pBabeCLXIP, en el que se había sustituido la parte IRES-GFP de pBabeCLXI2G por el gen de resistencia a puromicina-IRES. The plasmid, pBabeCLXI2G, was used for the production of viral vectors, based on pBabePuro (Morgenstern, JP et al. Nucleic Acids Res. Vol. 18, 3587-3596 (1990)), cutting its SV40 promoter and the genes of neomycin resistance using SalI-ClaI, and blunt those ends with Klenow fragments, then replacing these with the internal ribosome reentry site (IRES) of the encephalomyocarditis virus (VEMC), which was cut from pIRES2-EGFP by HincII- HincII, and the green fluorescent protein (GFP); then replacing the part of the long terminal repeat (LTR) at the insertion site of the foreign gene (multiple cloning site) (SspI-BamHI) with a corresponding sequence (SspI-BamHI) of pCLXSN (IMGENEX). In addition, pBabeCLXIP was also used, in which the IRES-GFP part of pBabeCLXI2G had been replaced by the puromycin-IRES resistance gene.
Se hicieron romos los extremos de cada uno de los fragmentos de ADN de PLAP, SEAP y GFP mencionados anteriormente, con fragmentos de Klenow, entonces se insertaron en el vector pBabeCLXIP o pBabeCLXI2G escindido con Hpa I, produciendo pBabeCL(PLAP)IP, pBabeCL (SEAPmh)I2G y pBabeCL(GFP)IP, respectivamente. The ends of each of the aforementioned PLAP, SEAP and GFP DNA fragments were blunt, with Klenow fragments, then inserted into the vector pBabeCLXIP or pBabeCLXI2G cleaved with Hpa I, producing pBabeCL (PLAP) IP, pBabeCL ( SEAPmh) I2G and pBabeCL (GFP) IP, respectively.
(2) Producción de vectores virales (2) Production of viral vectors
Se realizó cada transferencia génica a una placa de 10 cm tal como sigue: se mezclaron 30 l de reactivo de transfección de plásmidos TransIT (MIRUS) en 500 l de medio DMEM libre de FCS, y se dejó reposar a temperatura ambiente durante cinco minutos (disolución de DMEM/TransIT mezclada). En un tubo separado, se mezclaron 3,3 g de un vector que codifica para VSV-G (pCALG, modificado según Arai, T. et al., J. Virol., 1998, 72, págs. 1115-21), 3,3 g de un vector que codifica para Gag-Pol (sistema pCLAmpho/RetroMax (IMGENEX)) y 3,3 g de un vector que comprende una señal de empaquetamiento y el gen transferido (pBabeCL(PLAP)IP, pBabeCL(SEAPmh)I2G o pBabeCL(GFP)IP), totalizando 9,9 g (disolución de plásmidos). Se añadió la disolución de plásmidos a la disolución de DMEM/TransIT mezclada, se mezcló vigorosamente y entonces se dejó reposar a temperatura ambiente durante 15 minutos. Entonces se añadió esto a células 293-EBNA (Invitrogen), se cultivaron durante la noche a partir de 2 x 106 células/placa de 10 cm en el día anterior. Each gene transfer was made to a 10 cm plate as follows: 30 µl of TransIT plasmid transfection reagent (MIRUS) was mixed in 500 µl of DMEM medium free of FCS, and allowed to stand at room temperature for five minutes (DMEM / TransIT solution mixed). In a separate tube, 3.3 µg of a vector encoding VSV-G (pCALG, modified according to Arai, T. et al., J. Virol., 1998, 72, pp. 1115-21), were mixed, 3.3 g of a vector encoding Gag-Pol (pCLAmpho / RetroMax system (IMGENEX)) and 3.3 g of a vector comprising a packaging signal and the transferred gene (pBabeCL (PLAP) IP, pBabeCL (SEAPmh) I2G or pBabeCL (GFP) IP), totaling 9.9 g (plasmid dissolution). The plasmid solution was added to the mixed DMEM / TransIT solution, mixed vigorously and then allowed to stand at room temperature for 15 minutes. This was then added to 293-EBNA cells (Invitrogen), grown overnight from 2 x 10 6 cells / 10 cm plate on the previous day.
Se intercambió el medio ocho horas tras la adición, y se recogió el sobrenadante del cultivo durante otros dos días. Se centrifugó el sobrenadante del cultivo recogido (300 g, cinco minutos) o se filtró a través de un filtro de jeringuilla de 0,45 m (Millipore) para eliminar los contaminantes, y se usó este sobrenadante como disolución de virus (MLV(VSV)/pBabeCL(PLAP)IP, MLV(VSV)/pBabeCL(SEAPmh)I2G y MLV(VSV)/pBabeCL(GFP)IP, respectivamente). Se concentró algo de la disolución de virus mediante ultracentrifugación (19.500 rpm, 100 minutos) y entonces se usó. The medium was exchanged eight hours after the addition, and the culture supernatant was collected for another two days. The collected culture supernatant was centrifuged (300 g, five minutes) or filtered through a 0.45 µm syringe filter (Millipore) to remove contaminants, and this supernatant was used as a virus solution (MLV ( VSV) / pBabeCL (PLAP) IP, MLV (VSV) / pBabeCL (SEAPmh) I2G and MLV (VSV) / pBabeCL (GFP) IP, respectively). Some of the virus solution was concentrated by ultracentrifugation (19,500 rpm, 100 minutes) and then used.
(3) Transferencia génica a y cultivo de adipocitos de cultivo primario (3) Gene transfer to and culture of primary culture adipocytes
Se prepararon adipocitos que van a usarse para la transferencia génica (derivados de grasa subcutánea, grasa que rodea al epididímo y grasa mesentérica de ratones ICR, y la grasa subcutánea de ratones C57BL/6) en placas de 6 pocillos o de 96 pocillos de modo que tenían una confluencia del 50 al 80% el día anterior a la transfección. Se desechó el medio, y se añadieron cantidades iguales de disolución de polibreno 4 mg/ml (SIGMA) y disolución de virus a las células para transducir el vector viral. Ocho horas tras la transducción, se cambió el medio a un medio normal, y se realizaron cultivos y subcultivos adicionales. Se midió la actividad de FA de una parte de las células recogiendo el sobrenadante de cultivo de 24 horas en el día cuatro tras la transfección (figura 3). Adipocytes were prepared to be used for gene transfer (derivatives of subcutaneous fat, fat surrounding the epididymis and mesenteric fat of ICR mice, and subcutaneous fat of C57BL / 6 mice) in 6-well or 96-well plates so that had a confluence of 50 to 80% the day before the transfection. The medium was discarded, and equal amounts of 4 mg / ml polybrene solution (SIGMA) and virus solution were added to the cells to transduce the viral vector. Eight hours after transduction, the medium was changed to a normal medium, and additional cultures and subcultures were performed. FA activity of a part of the cells was measured by collecting the 24-hour culture supernatant on day four after transfection (Figure 3).
Se realizó el subcultivo según el método del ejemplo 1 en una escala de placa de 10 cm. Se cultivaron las células durante de cuatro a siete días, y se intercambió el medio al alcanzar la confluencia. Se midió la actividad de FA en el sobrenadante del cultivo 17 horas después. Se subcultivaron estas células de manera continua y realizando apropiadamente manipulaciones similares, se examinó el mantenimiento de la expresión (figuras 5 y 6). No se midió la actividad de FA cada vez que se realizaba un subcultivo. Subculture was performed according to the method of Example 1 on a 10 cm plate scale. The cells were cultured for four to seven days, and the medium was exchanged upon reaching confluence. FA activity in the culture supernatant was measured 17 hours later. These cells were subcultured continuously and appropriately performing similar manipulations, expression maintenance was examined (Figures 5 and 6). FA activity was not measured each time a subculture was performed.
Se indujo la diferenciación en placas de 6 pocillos según el método del ejemplo 1. Sin embargo, se realizó el tratamiento durante tres días con medio de inducción, que se sustituyó por medio de maduración cada tres días después de eso. Se midió la actividad de FA del sobrenandante del cultivo usando el sobrenadante del cultivo obtenido cada tres días, y los ejes x en las figuras muestran el día en el que se recogió el sobrenadante. Para las células transfectadas con GFP, se tomaron microfotografías bajo luz de GFP apropiada (figuras 4 y 6). Condiciones que no inducen la diferenciación se refiere a condiciones en las que se continúa el cultivo en un medio normal en vez de un medio de inducción o medio maduro. Differentiation in 6-well plates was induced according to the method of Example 1. However, treatment was carried out for three days with induction medium, which was replaced by maturation every three days thereafter. The FA activity of the culture supernatant was measured using the culture supernatant obtained every three days, and the x-axes in the figures show the day on which the supernatant was collected. For cells transfected with GFP, photomicrographs were taken under appropriate GFP light (Figures 4 and 6). Conditions that do not induce differentiation refers to conditions in which the culture is continued in a normal medium instead of an induction medium or mature medium.
[Resultados] [Results]
La figura 3 es una comparación de la eficacia de transferencia génica para cada clase de célula derivada de tejido cuando se usan vectores retrovirales. Se confirmó la actividad de FA en el sobrenadante del cultivo de todas las células cuando se realizó la transferencia génica en los adipocitos de cultivo primario aislados de cada uno de los tejidos adiposos que existen en el tejido subcutáneo inguinal, la zona alrededor del epididímo y el mesenterio de ratones ICR. Esto demostró que los vectores retrovirales pueden transferir genes independientemente del sitio de origen celular. Figure 3 is a comparison of gene transfer efficiency for each class of tissue-derived cell when retroviral vectors are used. FA activity was confirmed in the culture supernatant of all cells when gene transfer was performed in the primary culture adipocytes isolated from each of the adipose tissues that exist in the inguinal subcutaneous tissue, the area around the epididymis and the ICR mouse mesentery. This showed that retroviral vectors can transfer genes regardless of the site of cellular origin.
La figura 4 es un conjunto de microfotografías que muestran imágenes de la inducción de la diferenciación de células transducidas con un vector retroviral que expresa GFP. Se inició la inducción de la diferenciación 13 días tras la transferencia génica, y se tomaron las fotografías tres semanas después. Se observó fluorescencia de GFP en células que contenían gotitas de lípidos, lo que demostró que el viral vector puede transferir genes a preadipocitos que poseen la capacidad para diferenciarse, y que la transferencia génica mediante el vector no afecta a su capacidad para diferenciarse. Figure 4 is a set of photomicrographs showing images of the induction of differentiation of transduced cells with a retroviral vector expressing GFP. The induction of differentiation began 13 days after gene transfer, and photographs were taken three weeks later. GFP fluorescence was observed in cells containing lipid droplets, which showed that the viral vector can transfer genes to preadipocytes that have the ability to differentiate, and that gene transfer via the vector does not affect their ability to differentiate.
La figura 5 muestra la continuidad de la expresión en los subcultivos de adipocitos de cultivo primario transfectados con un vector viral que expresa FA. Se midió la actividad de FA en sobrenadante del cultivo tomado 17 horas después de que las células alcanzaran la confluencia en una placa de 10 cm. Se confirmó la producción de FA continua a lo largo de los 87 días durante los que se examinaron adipocitos de cultivo primario derivados de grasa subcutánea de ratones C57BL/6 (A), y a lo largo de los 63 días durante los que se examinaron adipocitos de cultivo primario derivados de tejido subcutáneo de ratones ICR (B). Estos resultados mostraron que la transducción del vector viral en adipocitos de cultivo primario puede producir células de expresión estable que mantienen los genes foráneos en las células hijas producidas tras la división. Figure 5 shows the continuity of expression in subcultures of primary culture adipocytes transfected with a viral vector expressing FA. AF activity was measured in culture supernatant taken 17 hours after the cells reached confluence on a 10 cm plate. Continuous AF production was confirmed throughout the 87 days during which primary culture adipocytes derived from subcutaneous fat from C57BL / 6 (A) mice were examined, and throughout the 63 days during which adipocytes were examined. Primary culture derived from subcutaneous tissue of ICR mice (B). These results showed that transduction of the viral vector into primary culture adipocytes can produce stable expression cells that maintain foreign genes in the daughter cells produced after division.
La figura 6 es un conjunto de fotografías y un gráfico que muestra cambios de la expresión en adipocitos sometidos a transferencia génica con diferenciación inducida. Los adipocitos que expresaban GFP derivados de grasa subcutánea de ICR mostraron fuerte expresión de GFP tanto en condiciones de cultivo normales (A), como condiciones que inducen la diferenciación (B). Además, los adipocitos que expresaban FA derivados de grasa subcutánea de ICR mostraron expresión continua de FA tanto en condiciones que no inducen la diferenciación (sin diferenciación) como en condiciones que inducen la diferenciación (diferenciación) (C). Se encontró que los adipocitos de cultivo primario que se sometieron a transferencia génica expresaban de manera estable genes en cualquier fase, no sólo en las condiciones de proliferación descritas en la figura 5, sino también en condiciones que no inducen la diferenciación, o más específicamente en condiciones no proliferativas o condiciones maduras. Figure 6 is a set of photographs and a graph showing changes in expression in adipocytes undergoing gene transfer with induced differentiation. Adipocytes expressing GFP derived from subcutaneous fat from ICR showed strong expression of GFP both under normal culture conditions (A), and conditions that induce differentiation (B). In addition, adipocytes expressing FA derived from subcutaneous fat from ICR showed continuous expression of AF both in conditions that do not induce differentiation (without differentiation) and in conditions that induce differentiation (differentiation) (C). It was found that the primary culture adipocytes that underwent gene transfer stably expressed genes at any stage, not only under the proliferation conditions described in Figure 5, but also under conditions that do not induce differentiation, or more specifically in non-proliferative conditions or mature conditions.
[Ejemplo 4] Producción, usando un vector de plásmido, de adipocitos que expresan insulina de manera estable [Example 4] Production, using a plasmid vector, of adipocytes that express insulin stably
Los métodos de transferencia génica incluyen métodos que usan vectores de plásmido. Gene transfer methods include methods that use plasmid vectors.
[Métodos] [Methods]
(1) Aislamiento y modificación del gen de la insulina humana (1) Isolation and modification of the human insulin gene
Se realizó PCR en una biblioteca de ADNc derivado de páncreas humano (Stratagene), usando los cebadores mostrados en la tabla 1 (insulina dir. e inv.). Se obtuvo un fragmento del gen de la insulina humana. Se determinó la secuencia de nucleótidos de este fragmento de 354 pb obtenido, y se subclonó el fragmento en el vector pCR2.1TOPO (Invitrogen) como insulina nativa. PCR was performed in a cDNA library derived from human pancreas (Stratagene), using the primers shown in Table 1 (insulin dir. And inv.). A fragment of the human insulin gene was obtained. The nucleotide sequence of this 354 bp fragment obtained was determined, and the fragment was subcloned into the vector pCR2.1TOPO (Invitrogen) as native insulin.
5 5
10 10
15 fifteen
20 twenty
25 25
30 30
Tabla 1 Secuencias de cebadores usados para la PCR Table 1 Sequences of primers used for PCR
Cebador Secuencia de nucleótidos (5’-) Primer nucleotide sequence (5’-)
Insulina Fw Fw insulin
sPL-GLP-1Fw sPL-GLP-1Fw
(Las letras en negrita indican el codón de iniciación en Fw, y la secuencia antisentido del codón de terminación en Rv. Lo subrayado indica partes mutadas.) (Bold letters indicate the initiation codon in Fw, and the antisense sequence of the termination codon in Rv. The underlined indicates mutated parts.)
A continuación, con el fin de expresar insulina madura en los adipositos, se realizó una modificación genética basada en la bibliografía (JBC, 1994, 269(8), 6241-). Más específicamente, se sintetizaron individualmente cebadores de ambas direcciones para que contuviesen mutaciones en cada uno de los sitios de unión entre la cadena B de insulina humana y el péptido C (sitio1), entre el mismo péptido C y la cadena A (sitio2), y el 10º residuo de histidina de la cadena B (B10) (tabla 1). Se obtuvieron los mutantes usando un kit de mutagénesis Quickchange (Stratagene). La realización de esta reacción en el sitio1 y el sitio2 produjo el mutante s1s2. La realización de la reacción en el sitio1, sitio2 y B10 produjo la insulina mutante s1s2B10. Tras confirmar la secuencia de nucleótidos del gen de la insulina humana modificado obtenido, se incorporó el gen en el vector pcDNA3.1, y entonces se usó para la transferencia génica. Next, in order to express mature insulin in adiposites, a genetic modification was made based on the literature (JBC, 1994, 269 (8), 6241-). More specifically, primers from both directions were synthesized individually to contain mutations at each of the binding sites between the human insulin B chain and the C-peptide (site1), between the same C-peptide and the A-chain (site2), and the 10th histidine residue of chain B (B10) (table 1). Mutants were obtained using a Quickchange (Stratagene) mutagenesis kit. Performing this reaction at site1 and site2 produced the s1s2 mutant. Performing the reaction at site1, site2 and B10 produced the mutant insulin s1s2B10. After confirming the nucleotide sequence of the modified human insulin gene obtained, the gene was incorporated into the pcDNA3.1 vector, and then used for gene transfer.
(2) Transferencia génica a adipocitos de cultivo primario (2) Gene transfer to primary culture adipocytes
Tras mezclar 500 l de medio DMEM libre de FCS y 15 l de reactivo Fugene 6 (Roche), se añadieron 5 g de plásmido de transfección, y entonces esto se dejó reposar a temperatura ambiente durante 15 minutos. Se añadió la disolución mezclada a adipocitos de cultivo primario (derivados de tejido adiposo alrededor del epididímo de ratones C57BL/6), que se habían cultivado hasta una confluencia del 70 al 80% en una placa de 10 cm. Esto se cultivó durante 24 horas en un incubador de CO2. Cuatro días tras la transferencia génica, se subcultivaron las células en un matraz T225, y se cultivaron durante la noche. Entonces se intercambió el medio por un medio que comprendía 0,2 mgU/ml de G418 (SIGMA), y se continuó el cultivo durante tres semanas, tras lo cual se seleccionaron células sometidas a transferencia génica. Se sembraron en placa células resistentes a G418 sobre una placa de 10 cm, y se midió la cantidad de insulina en el sobrenadante del cultivo usando un kit de EIA para insulina ultrasensible (Morinaga). Este kit de EIA detecta tanto la proinsulina, que aún no se ha procesado, como insulina madura. After mixing 500 µl of DMEM-free DMEM medium and 15 µl of Fugene 6 reagent (Roche), 5 µg of transfection plasmid was added, and then this was allowed to stand at room temperature for 15 minutes. The mixed solution was added to primary culture adipocytes (derived from adipose tissue around the epididymis of C57BL / 6 mice), which had been grown to a confluence of 70 to 80% in a 10 cm plate. This was grown for 24 hours in a CO2 incubator. Four days after gene transfer, the cells were subcultured in a T225 flask, and grown overnight. The medium was then exchanged for a medium comprising 0.2 mgU / ml of G418 (SIGMA), and the culture was continued for three weeks, after which cells subjected to gene transfer were selected. G418 resistant cells were plated on a 10 cm plate, and the amount of insulin in the culture supernatant was measured using an EIA kit for ultrasensitive insulin (Morinaga). This EIA kit detects both proinsulin, which has not yet been processed, and mature insulin.
[Resultados] [Results]
La figura 7 muestra la producción de (pro)insulina mediante transfección de plásmidos en adipocitos de cultivo primario. Se transfectó cada uno de los vectores pcDNA3.1Myc-His que incorporaban individualmente el gen de la insulina humana nativo (nativo) y la forma sitio 1/sitio 2/B10-modificada (s1s2B10), o un vector vacío (simulado), en adipocitos derivados del tejido adiposo que rodea al epididímo de ratones C57BL/6. Se detectó la (pro)insulina humana en el sobrenadante del cultivo de células resistentes obtenidas mediante selección con G418. Esto demostró que también es posible la transferencia génica estable a adipocitos de cultivo primario usando un vector de plásmido. Figure 7 shows the production of (pro) insulin by transfection of plasmids into primary culture adipocytes. Each of the pcDNA3.1Myc-His vectors that individually incorporated the native (native) human insulin gene and the site 1 / site 2 / B10-modified form (s1s2B10), or an empty (simulated) vector, was transfected into adipocytes derived from adipose tissue surrounding the epididymis of C57BL / 6 mice. Human (pro) insulin was detected in the culture supernatant of resistant cells obtained by selection with G418. This demonstrated that stable gene transfer to primary culture adipocytes is also possible using a plasmid vector.
[Ejemplo 5] Producción, usando un virus adenoasociado, de adipocitos que expresan FA de manera estable [Example 5] Production, using an adeno-associated virus, of adipocytes stably expressing AF
Los métodos de transferencia génica incluyen métodos que usan virus adenoasociados (VAA). Gene transfer methods include methods that use adeno-associated viruses (VAA).
[Métodos] [Methods]
Se llevó a cabo el estudio usando el sistema AAV Helper-Free (Stratagene). Se insertó el fragmento de PLAP del ejemplo 2 (un fragmento cortado usando HindIII y BglII) en el mismo sitio de enzimas de restricción del vector pAAV-MCS, produciendo pAAV-PLAP. The study was carried out using the Helper-Free AAV system (Stratagene). The PLAP fragment of Example 2 (a fragment cut using HindIII and BglII) was inserted into the same restriction enzyme site of the pAAV-MCS vector, producing pAAV-PLAP.
Se llevó a cabo la producción de vector de VAA tal como sigue: se mezclaron 1,75 ml de OPTI-MEM (Invitrogen) con 220 l del reactivo para transfección de plásmidos Fugene, entonces se mezclaron en 25 g de cada uno de pAAV-PLAP, pAAV-RC y pHelper, y se dejaron reposar a temperatura ambiente durante 15 minutos (disoluciones Fugene/plásmido). Mientras tanto, se prepararon células 293-EBNA hechas crecer hasta una confluencia del 60 al 70% en una placa de 15 cm. Se cambió la disolución de cultivo a DMEM libre de FCS, entonces se instiló uniformemente la disolución de Fugene/plásmido, y esto se cultivo durante de dos a tres horas. Entonces se añadió FCS a una concentración final del 10%, y esto se cultivó durante dos días más. Se recogieron las células mediante tratamiento con tripsina y centrifugación, y entonces se suspendieron en Tris-HCl 50 mM y disolución de NaCl 150 mM de modo que el volumen final era de 3 ml. Se rompieron las células realizando tres ciclos de congelación con etanolnieve carbónica/descongelación a 37ºC sobre esta disolución en suspensión. Además, tras degradar el ADN genómico del huésped usando Benzonase (SIGMA), se produjo la disolución de virus mediante centrifugación a 9.000 rpm durante 30 minutos, seguido de filtración del sobrenadante. Production of VAA vector was carried out as follows: 1.75 ml of OPTI-MEM (Invitrogen) was mixed with 220 µl of Fugene plasmid transfection reagent, then mixed in 25 µg of each of pAAV-PLAP, pAAV-RC and pHelper, and allowed to stand at room temperature for 15 minutes (Fugene / plasmid solutions). Meanwhile, 293-EBNA cells grown to a confluence of 60 to 70% on a 15 cm plate were prepared. The culture solution was changed to FCEM free DMEM, then the Fugene / plasmid solution was uniformly instilled, and this was cultured for two to three hours. Then FCS was added to a final concentration of 10%, and this was cultivated for two more days. The cells were collected by trypsin treatment and centrifugation, and then suspended in 50 mM Tris-HCl and 150 mM NaCl solution so that the final volume was 3 ml. The cells were broken by performing three cycles of freezing with carbonic ethanol / thawing at 37 ° C on this suspension solution. In addition, after degrading the genomic DNA of the host using Benzonase (SIGMA), virus dissolution occurred by centrifugation at 9,000 rpm for 30 minutes, followed by filtration of the supernatant.
Se sembraron en placa adipocitos de cultivo primario (derivados de grasa subcutánea de ratones C57BL/6) sobre una placa de 12 pocillos a 1 x 104 células/pocillo el día anterior a la transferencia génica, y se cultivaron. Entonces se trataron durante seis horas en un medio que contenía 40 mM de hidroxiurea y 1 mM de ácido burítico (ambos de SIGMA). Tras eliminar este medio, se añadieron 0,5 ml/pocillo de la disolución de virus, diluida hasta 1/100 con DMEM libre de FCS. Tras cultivar durante una hora, se añadió medio que contenía FCS hasta una concentración final del 10%, y esto se cultivó durante la noche. Después de eso, se realizaron intercambios con medio normal, y se realizó el subcultivo en el 24º día. Primary culture adipocytes (subcutaneous fat derivatives of C57BL / 6 mice) were plated on a 12-well plate at 1 x 104 cells / well the day before gene transfer, and cultured. They were then treated for six hours in a medium containing 40 mM hydroxyurea and 1 mM buriteic acid (both from SIGMA). After removing this medium, 0.5 ml / well of the virus solution, diluted to 1/100 with FCEM-free DMEM, was added. After culturing for one hour, medium containing FCS was added to a final concentration of 10%, and this was grown overnight. After that, exchanges were made with normal medium, and subculture was performed on the 24th day.
Se intercambió el medio en el primer, séptimo y 25º día de transferencia, y se usó el sobrenadante del cultivo recogido dos días tras cada intercambio para los ensayos de FA. Se calentaron 10 l del sobrenadante, que se diluyó según fuese necesario, a 65ºC durante 20 minutos, entonces se mezclaron 50 l de tampón de ensayo (NaHCO3 16 mM, Na2CO3 12 mM, MgSO4 0,8 mM) y se mezclaron 50 l de reactivo de tinción luminiscente (CDP-Star listo para su uso con Sapphire II, TROPIX), se hicieron reaccionar en la oscuridad durante 30 minutos, y entonces se midieron con un luminómetro. The medium was exchanged on the first, seventh and 25th day of transfer, and the culture supernatant collected two days after each exchange was used for AF tests. 10 µl of the supernatant, which was diluted as necessary, was heated at 65 ° C for 20 minutes, then 50 µl of assay buffer (16 mM NaHCO3, 12 mM Na2CO3, 0.8 mM MgSO4) was mixed and mixed 50 The luminescent staining reagent (CDP-Star ready for use with Sapphire II, TROPIX), was reacted in the dark for 30 minutes, and then measured with a luminometer.
[Resultados] [Results]
La figura 8 muestra la expresión estable de FA en adipocitos de cultivo primario (derivados de grasa subcutánea de ratones C57BL/6) transfectados con VAA que expresaba FA. Se detectó actividad de FA en el sobrenadante del cultivo a lo largo todo el periodo de examen. Esto demostró que puede llevarse a cabo la transferencia génica estable a adipocitos de cultivo primario usando un vector de VAA. Figure 8 shows the stable expression of FA in primary culture adipocytes (subcutaneous fat derivatives of C57BL / 6 mice) transfected with VAA expressing FA. AF activity was detected in the culture supernatant throughout the entire examination period. This demonstrated that stable gene transfer to primary culture adipocytes can be carried out using a VAA vector.
[Ejemplo 6] Construcción de un vector retroviral que expresa insulina humana y transducción del mismo en adipocitos [Example 6] Construction of a retroviral vector that expresses human insulin and its transduction into adipocytes
[Métodos] [Methods]
Se insertó el gen de la insulina humana modificado construido en el ejemplo 4 (s1s2B10Ins) en el vector pBabeCLXI2G siguiendo el método del ejemplo 3 (pBabeCL(s1s2B10Ins)I2G). Se introdujeron este plásmido junto con un vector que codifica para VSV-G (pVPack-VSV-G/Stratagene) y un vector que codifica para Gag-Pol (modificado de pVPack-gp/Stratagene) en células 293-EBNA según el método del ejemplo 3, produciendo así el vector retroviral que expresa insulina modificada (MLV(VSV)/pBabeCL(s1s2B10Ins)I2G). Se recogió el sobrenadante del cultivo (aproximadamente 200 ml) de células 293-EBNA de veintidós placas de 10 cm, se eliminó el material insoluble mediante tratamiento de centrifugación/filtración, y entonces se produjo la disolución de virus concentrada mediante ultracentrifugación (19.500 rpm, 100 minutos). Esto se transfirió a adipocitos de cultivo primario (derivados de grasa subcutánea de C57BL/6), que se habían sembrado en placa sobre una placa de 6 pocillos en el día anterior. The modified human insulin gene constructed in example 4 (s1s2B10Ins) was inserted into the vector pBabeCLXI2G following the method of example 3 (pBabeCL (s1s2B10Ins) I2G). This plasmid was introduced together with a vector encoding VSV-G (pVPack-VSV-G / Stratagene) and a vector encoding Gag-Pol (modified from pVPack-gp / Stratagene) in 293-EBNA cells according to the method of Example 3, thus producing the retroviral vector expressing modified insulin (MLV (VSV) / pBabeCL (s1s2B10Ins) I2G). The culture supernatant (approximately 200 ml) of 293-EBNA cells from twenty-two 10 cm plates was collected, the insoluble material was removed by centrifugation / filtration treatment, and then the concentrated virus was dissolved by ultracentrifugation (19,500 rpm, 100 minutes) This was transferred to primary culture adipocytes (subcutaneous fat derivatives of C57BL / 6), which had been plated on a 6-well plate on the previous day.
Volvieron a sembrarse en placa las células sometidas a transferencia génica sobre una placa de 6 pocillos, y se indujo la diferenciación según el método del ejemplo 1. Se recogió cada sobrenadante del cultivo durante tres días, desde tres días antes de la inducción hasta el día de la iniciación de la inducción (antes de la inducción), y durante tres días desde el día 14 hasta el 17 de inducción (tras la inducción). Se sometió a ensayo la cantidad de insulina mediante el mismo método que en el ejemplo 4. Además, para confirmar que se producía el procesamiento en los sitios deseados, y que se producía insulina madura, se realizaron mediciones usando el kit de EIA para insulina (IBL), que sólo reconoce insulina madura. Se usó el sobrenadante del cultivo de células no sometidas a transferencia génica, que se sometieron simultáneamente a inducción de la diferenciación, como control. The cells subjected to gene transfer were re-plated on a 6-well plate, and differentiation was induced according to the method of Example 1. Each culture supernatant was collected for three days, from three days before induction to day of the initiation of induction (before induction), and for three days from day 14 to day 17 of induction (after induction). The amount of insulin was tested by the same method as in Example 4. In addition, to confirm that processing occurred at the desired sites, and that mature insulin was produced, measurements were made using the EIA kit for insulin ( IBL), which only recognizes mature insulin. The culture supernatant of cells not subjected to gene transfer, which were simultaneously subjected to induction of differentiation, was used as a control.
[Resultados] [Results]
La figura 9 muestra la expresión de insulina en el momento de la inducción de la diferenciación en adipocitos de cultivo primario transducidos con vector retroviral que expresa insulina s1s2B10. (A) muestra los resultados del uso del EIA producido por Morinaga, y (B) muestra los resultados del uso del EIA producido por IBL. Estos resultados demuestran que se secreta insulina de manera estable tanto antes como tras la inducción de la diferenciación, y que la transferencia del gen de insulina mutante puede provocar la producción de insulina madura a partir de adipocitos. Figure 9 shows insulin expression at the time of induction of differentiation in primary culture adipocytes transduced with retroviral vector expressing insulin s1s2B10. (A) shows the results of the use of the EIA produced by Morinaga, and (B) shows the results of the use of the EIA produced by IBL. These results demonstrate that insulin is secreted stably both before and after induction of differentiation, and that the transfer of the mutant insulin gene can cause the production of mature insulin from adipocytes.
[Ejemplo 7] Construcción de un vector retroviral que expresa péptido-1 similar al glucagón humano (GLP-1), y transducción del mismo en adipocitos [Example 7] Construction of a retroviral vector expressing peptide-1 similar to human glucagon (GLP-1), and transduction thereof into adipocytes
GLP-1 es un péptido que se produce a partir de células L del intestino delgado durante la ingesta de alimentos, y comprende el efecto de estimulación de la secreción de insulina actuando sobre células pancreáticas. Se sabe también que GLP-1 tiene una variedad de otros efectos antidiabéticos y antiobesidad tales como un efecto de regeneración sobre células pancreáticas, un efector supresor del apetito y un efecto inhibidor sobre el vaciado gástrico (Meier, J.J. et al. Eur. J. Pharmacol. 2002, 12; 440(2-3):269-79; Drucker, D.J. Gastroenterology 2002; 122(2):531-544). Se forma un péptido que comprende las posiciones 7 a 37 de la secuencia de aminoácidos de GLP-1 (o hasta la posición 36 en la forma amida), mediante procesamiento específico de tejido del polipéptido producido a partir del gen de preproglucagón, y se sabe que comprende la actividad farmacológica principal (Drucker, D.J. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1987 May; 84(10):3434-3438; Kreymann, B. et al. Lancet. 1987, 5; 2(8571):1300-1304; Mojsov, S. et al. J. Clin. Invest. 1987 Feb; 79(2):616-619). Se llevó a cabo el siguiente examen con el fin de producir este factor a partir de adipocitos. GLP-1 is a peptide that is produced from small intestine L cells during food intake, and comprises the effect of stimulating insulin secretion by acting on pancreatic cells. It is also known that GLP-1 has a variety of other antidiabetic and anti-obesity effects such as a regeneration effect on pancreatic cells, an appetite suppressing effector and an inhibitory effect on gastric emptying (Meier, JJ et al. Eur. J Pharmacol. 2002, 12; 440 (2-3): 269-79; Drucker, DJ Gastroenterology 2002; 122 (2): 531-544). A peptide comprising positions 7 to 37 of the amino acid sequence of GLP-1 (or up to position 36 in the amide form) is formed, by specific tissue processing of the polypeptide produced from the preproglucagon gene, and it is known comprising the main pharmacological activity (Drucker, DJ et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1987 May; 84 (10): 3434-3438; Kreymann, B. et al. Lancet. 1987, 5; 2 ( 8571): 1300-1304; Mojsov, S. et al. J. Clin. Invest. 1987 Feb; 79 (2): 616-619). The following test was carried out in order to produce this factor from adipocytes.
[Métodos] [Methods]
Se diseñó una secuencia de nucleótidos con un total de 156 pares de bases, que comprendía una secuencia (la SEQ ID NO: 10 muestra la secuencia codificante) en la que GLP-1 humano (7-37) y un codón de terminación se unen al péptido señal (17 aminoácidos) del gen PLAP usado en el ejemplo 3. Se sintetizaron nucleótidos de modo que estaba comprendida una superposición de 22 meros en el centro (sPL-GLP-1Fw y sPL-GLP-1Rv en la tabla 1). Estos se aparearon y se formó una doble cadena usando polimerasa Pfu (Stratagene). Entonces se amplificó el fragmento diana mediante PCR usando cebadores de extremo 5’ y extremo 3’ (GLP-5’ y GLP-3’ en la tabla 1). Se subclonó este fragmento en el vector pCR2.1, entonces se cortó usando enzimas de restricción y posteriormente se insertó en el vector pBabeCLXI2G, como en el ejemplo 3 (pBabeC-L(sPL-GLP1)I2G). Esto se transfectó en células 293-EBNA mediante un método similar al del ejemplo 6, produciendo un vector retroviral que expresaba GLP-1 (MLV(VSV)/pBabeCL(sPL-GLP-1)I2G). Se recogieron aproximadamente 90 ml del sobrenadante del cultivo de células 293-EBNA de nueve placas de 10 cm. Se eliminó el material insoluble mediante tratamiento de centrifugación/filtración, y entonces se ultracentrifugó el sobrenadante (19.500 rpm, 100 minutos) para producir una disolución de virus concentrada. Esto se transdujo en adipocitos de cultivo primario (derivados de grasa subcutánea de C57BL/6) que se habían sembrado en placa sobre una placa de 6 pocillos el día anterior. Entonces se sembraron en placa de nuevo los adipocitos transfectados sobre una placa de 12 pocillos, y se llevó a cabo la inducción de la diferenciación según el método del ejemplo 1. “No inducido” se refiere a una condición en la que se continúo el cultivo en un medio normal en vez de en un medio de inducción o medio maduro. Siete días después, se intercambió el medio a medio DMEM libre de FCS que comprendía valina-pirrolidina 1 mM (inhibidor enzimático de la degradación de GLP-1; sintetizado en Eisai). Se recogió el sobrenadante del cultivo 18 horas después, y se midió la cantidad de GLP-1(7-37) activo usando ELISA (LINCO). A nucleotide sequence with a total of 156 base pairs was designed, comprising a sequence (SEQ ID NO: 10 shows the coding sequence) in which human GLP-1 (7-37) and a termination codon bind to the signal peptide (17 amino acids) of the PLAP gene used in example 3. Nucleotides were synthesized so that a superimposition of 22 groupers in the center (sPL-GLP-1Fw and sPL-GLP-1Rv in Table 1) was included. These were paired and a double chain was formed using Pfu polymerase (Stratagene). The target fragment was then amplified by PCR using 5 ′ and 3 ′ end primers (GLP-5 ’and GLP-3’ in Table 1). This fragment was subcloned into the vector pCR2.1, then cut using restriction enzymes and subsequently inserted into the vector pBabeCLXI2G, as in example 3 (pBabeC-L (sPL-GLP1) I2G). This was transfected into 293-EBNA cells by a method similar to that of Example 6, producing a retroviral vector expressing GLP-1 (MLV (VSV) / pBabeCL (sPL-GLP-1) I2G). Approximately 90 ml of the 293-EBNA cell culture supernatant was collected from nine 10 cm plates. The insoluble material was removed by centrifugation / filtration treatment, and then the supernatant was ultracentrifuged (19,500 rpm, 100 minutes) to produce a concentrated virus solution. This was transduced into primary culture adipocytes (C57BL / 6 subcutaneous fat derivatives) that had been plated on a 6-well plate the day before. The transfected adipocytes were then plated again on a 12-well plate, and the induction of differentiation was carried out according to the method of Example 1. "Uninduced" refers to a condition in which the culture was continued. in a normal medium instead of an induction medium or mature medium. Seven days later, the medium was exchanged to FCEM-free DMEM medium comprising 1 mM valine-pyrrolidine (enzymatic inhibitor of GLP-1 degradation; synthesized in Eisai). The culture supernatant was collected 18 hours later, and the amount of active GLP-1 (7-37) was measured using ELISA (LINCO).
[Resultados] [Results]
La figura 10 muestra el nivel de expresión en adipocitos de cultivo primario transfectados con vector retroviral que expresa GLP-1(7-37). Se observó expresión de GLP-1(7-37) en forma activa en el sobrenadante del cultivo tanto de adipocitos sin diferenciación inducida como con diferenciación inducida. Esto demostró que incluso cuando se produce un factor como el preprotipo y luego se corta mediante procesamiento, este método permite la producción de sólo ese factor a partir de adipocitos. Figure 10 shows the level of expression in primary culture adipocytes transfected with retroviral vector expressing GLP-1 (7-37). GLP-1 expression (7-37) was actively observed in the culture supernatant of both adipocytes without induced differentiation and induced differentiation. This showed that even when a factor such as the preprotype is produced and then cut by processing, this method allows the production of only that factor from adipocytes.
[Ejemplo 8] Implantación en ratones de células que expresan FA de manera estable (Prueba 1) [Example 8] Implantation in mice of cells that express AF stably (Test 1)
[Métodos] [Methods]
Tras cultivar los adipocitos que expresaban FA (transducidos con MLV(VSV)/pBabeCL(PLAP)IP; derivados de grasa subcutánea de C57BL/6) producidos mediante el método del ejemplo 3 hasta la confluencia, se recogieron las células mediante tratamiento con tripsina, se lavaron con PBS y se suspendieron a 5 x 107 células/ml en Matrigel enfriado en hielo (Becton Dickinson). Se realizó la implantación inyectando esto en la zona subcutánea dorsal (Sc) de ratones C57BL/6 (ocho semanas de edad en el momento de la operación; Charles River) a una dosis de 0,2 ml por ratón (1 x 106 células/cabeza) (sin inducción de la diferenciación). Por otra parte, se cultivaron las mismas células hasta la confluencia, entonces se cultivaron durante tres días en el medio de inducción del ejemplo 1, y luego se implantaron mediante métodos similares (con inducción de la diferenciación). Se recogió sangre a lo largo del tiempo mediante el método indicado en el ejemplo 2, y se midió la actividad de FA en el plasma. After culturing the adipocytes expressing FA (transduced with MLV (VSV) / pBabeCL (PLAP) IP; subcutaneous fat derivatives of C57BL / 6) produced by the method of Example 3 until confluence, the cells were collected by trypsin treatment, washed with PBS and suspended at 5 x 107 cells / ml in ice-cold Matrigel (Becton Dickinson). Implantation was performed by injecting this into the dorsal subcutaneous (Sc) area of C57BL / 6 mice (eight weeks of age at the time of the operation; Charles River) at a dose of 0.2 ml per mouse (1 x 106 cells / head) (without induction of differentiation). On the other hand, the same cells were grown to confluence, then they were cultured for three days in the induction medium of Example 1, and then implanted by similar methods (with induction of differentiation). Blood was collected over time by the method indicated in Example 2, and the activity of FA in the plasma was measured.
[Resultados] [Results]
La figura 11 muestra el cambio en la actividad de FA plasmática en ratones a los que se les implantaron adipocitos de cultivo primario que expresaban FA. Individuos que recibieron un implante de células sometidas a estimulación que indujo la diferenciación durante tres días antes de la implantación (“con inducción de la diferenciación”) mostraron menos fluctuación en la expresión continuada que individuos que recibieron un implante de células que no se indujeron. Sin embargo, ambos métodos de implantación mostraron expresión continuada a lo largo de todos los 50 días Figure 11 shows the change in plasma AF activity in mice that were implanted with primary culture adipocytes expressing FA. Individuals who received an implant of cells undergoing stimulation that induced differentiation for three days before implantation ("with induction of differentiation") showed less fluctuation in continued expression than individuals who received an implant of cells that were not induced. However, both implantation methods showed continued expression throughout all 50 days
o casi de examen. Esto demuestra que la tasa de supervivencia tras el trasplante de las células puede mejorarse proporcionando estimulación que induce la diferenciación. or almost exam. This demonstrates that the survival rate after cell transplantation can be improved by providing stimulation that induces differentiation.
[Ejemplo 9] Implantación en ratones de células que expresan FA de manera estable (Prueba 2) [Example 9] Implantation in mice of cells that express AF stably (Test 2)
[Métodos] [Methods]
(1) Implantación (1) Implementation
Se cultivaron hasta la confluencia los adipocitos que expresaban FA (transducidos con MLV(VSV)/pBabeCL(PLAP)IP; derivados de grasa subcutánea de ICR) producidos en el ejemplo 3. Se recogieron las células mediante tratamiento con tripsina, se lavaron con PBS y se suspendieron a 5 x 107 células/ml en un Matrigel enfriado con hielo (Becton Dickinson) al que se añadió 1 mg/ml de bFGF (Genzyme Techne). Se realizó la implantación inyectando esto a una dosis de 0,2 ml por ratón (1 x 106 células/cabeza) en cada sitio (zona subcutánea dorsal (Sc), grasa subcutánea inguinal (grasa) y región intraperitoneal (ip)), de los ratones desnudos ICR (seis semanas de edad en el momento de la operación, Charles River). Como control, se trataron de manera similar adipocitos que expresaban GFP y se implantaron en el tejido subcutáneo. Adipocytes expressing FA (transduced with MLV (VSV) / pBabeCL (PLAP) IP; subcutaneous fat derivatives of ICR) produced in Example 3 were cultured to confluence. Cells were collected by trypsin treatment, washed with PBS and suspended at 5 x 107 cells / ml in an ice-cold Matrigel (Becton Dickinson) to which 1 mg / ml of bFGF (Genzyme Techne) was added. Implantation was performed by injecting this at a dose of 0.2 ml per mouse (1 x 106 cells / head) at each site (dorsal subcutaneous area (Sc), inguinal subcutaneous fat (fat) and intraperitoneal region (ip)), of ICR nude mice (six weeks old at the time of the operation, Charles River). As a control, adipocytes expressing GFP were treated similarly and implanted in the subcutaneous tissue.
Se cultivaron algunas de las células que expresaban FA durante tres días mediante el medio de inducción del ejemplo 1, y entonces se recogieron e implantaron de la misma manera (Dif). Tras usar el medio de inducción, se cultivaron algunas de estas células durante cuatro días en un medio de maduración, y luego se recogieron e implantaron de la misma manera (Mat). Some of the cells expressing FA were cultured for three days by the induction medium of Example 1, and then collected and implanted in the same manner (Dif). After using the induction medium, some of these cells were cultured for four days in a maturation medium, and then collected and implanted in the same manner (Mat).
Además, se sembraron en placa algunas de las células que expresaban FA sobre una cámara Labteck de ocho pocillos (Nunc) en las mismas condiciones usadas para la implantación (Matrigel con bFGF añadido 1 x 106/0,2 ml), y se solidificaron las células calentando a 37ºC. Se llevó a cabo la implantación insertando este gel solidificado en la zona subcutánea del ratón. En el presente documento, las células cultivadas en un medio normal tras la solidificación se denominaban (pf)/gr prefijadas, y las células cultivadas en un medio que induce la diferenciación se denominaban pf/dif. Se llevó a cabo la implantación tras siete días de cultivo. In addition, some of the cells expressing FA were plated on an eight-well Labteck chamber (Nunc) under the same conditions used for implantation (Matrigel with added 1 x 106 / 0.2 ml bFGF), and solidified. cells heating at 37 ° C. Implantation was carried out by inserting this solidified gel in the subcutaneous area of the mouse. Here, the cells grown in a normal medium after solidification were called (pf) / gr preset, and the cells grown in a medium that induces differentiation were called pf / dif. Implantation was carried out after seven days of culture.
Se midió la actividad de FA en el plasma a lo largo del tiempo, antes de la implantación (día 0) y tras la implantación, según el método del ejemplo 2. Plasma AF activity was measured over time, before implantation (day 0) and after implantation, according to the method of Example 2.
(2) Extirpación (2) Removal
En el grupo implantado tras la inducción de la diferenciación (Dif/Sc), se extirparon las masas de células implantadas, junto con el Matrigel, de individuos A y B, cinco y 43 semanas tras la implantación, respectivamente. Se realizó la extirpación en la muestra control en la quinta semana desde la implantación. Se administraron a cada individuo por vía intraperitoneal 50 mg/kg de Nembutal, como anestesia. Entonces se realizó una incisión en su piel y se extirpó una sección de Matrigel implantada confirmada de manera visual. Se suturó el sitio de la cirugía y se desinfectó con Isodine (Meiji). Entonces se criaron los animales de la misma manera y se recogió sangre a lo largo del tiempo. In the group implanted after induction of differentiation (Dif / Sc), the implanted cell masses were removed, along with the Matrigel, from individuals A and B, five and 43 weeks after implantation, respectively. The control sample was removed in the fifth week after implantation. Each individual was administered intraperitoneally 50 mg / kg of Nembutal as anesthesia. An incision was then made in your skin and a section of implanted Matrigel was visually confirmed. The surgery site was sutured and disinfected with Isodine (Meiji). The animals were then raised in the same way and blood was collected over time.
[Resultados] [Results]
La figura 12 (A) muestra el resultado del examen del cambio en la actividad de FA plasmática a lo largo de 50 días, cuando se implantaron adipocitos de cultivo primario que expresaban FA usando Matrigel con FGF básico añadido, en presencia de estimulación de la diferenciación (grupo Dif/Sc). El cambio en la actividad de FA sanguínea fue estable durante 49 días por encima de un intervalo de 5 veces. Esto demostró que la adición de bFGF en el momento de la implantación puede mejorar adicionalmente la tasa de aceptación de injertos tras la implantación. (B) muestra la desaparición de la actividad de FA plasmática debido a la extirpación del Matrigel implantado (individuo A) a lo largo del mismo periodo de tiempo. La actividad de FA en los individuos extirpados disminuyó significativamente en comparación con el valor promedio para el grupo transducido con PLAP. Esto demostró que la FA sanguínea se deriva de las células implantadas, y que la extirpación del injerto puede eliminar rápidamente la expresión génica. En este momento, también se realizó la extirpación en una parte del grupo control, al que se implantaron células transfectadas con GFP. Se encontraron células positivas para GFP en el Matrigel extirpado, y muchas de ellas mostraron una imagen de vacuolas (C) similar a la mostrada en la figura 6(B). Esto demostró que los adipocitos de cultivo primario implantados mediante este método pueden injertarse como tejido adiposo maduro in vivo. Figure 12 (A) shows the result of the examination of the change in plasma AF activity over 50 days, when primary culture adipocytes expressing AF were implanted using Matrigel with added basic FGF, in the presence of differentiation stimulation. (Dif / Sc group). The change in blood AF activity was stable for 49 days over a 5-fold interval. This showed that the addition of bFGF at the time of implantation can further improve the graft acceptance rate after implantation. (B) shows the disappearance of plasma AF activity due to the removal of the implanted Matrigel (individual A) over the same period of time. AF activity in excised individuals decreased significantly compared to the average value for the PLAP transduced group. This showed that blood AF is derived from implanted cells, and that removal of the graft can quickly eliminate gene expression. At this time, the excision was also performed in a part of the control group, to which cells transfected with GFP were implanted. GFP positive cells were found in the removed Matrigel, and many of them showed an image of vacuoles (C) similar to that shown in Figure 6 (B). This showed that primary culture adipocytes implanted by this method can be grafted as mature adipose tissue in vivo.
La figura 13 muestra el resultado de un examen a largo plazo de la actividad de FA sanguínea en los ratones implantados de la figura 12 (A), y en ratones que recibieron un implante mediante una variedad de otros métodos. En el grupo al que se implantaron células transfectadas con PLAP, se confirmó un aumento evidente de la actividad de FA sanguínea para todos los sitios de implantación y métodos de implantación. Se mantuvo la actividad de FA sanguínea durante un periodo largo y, en particular, se observó expresión estable de FA durante un año durante el periodo de prueba del grupo Dif/Sc (el grupo descrito en la figura 12 (A)). También se confirmó la producción de FA continua para los otros métodos de implantación, durante todo el periodo de examen (316 días para el grupo ip, 54 días para el grupo de grasa, 225 días para el grupo Sc, 317 días para el grupo Mat/Sc y 314 días para los dos grupos prefijados). El pico de actividad observado en el plazo de una semana de implantación fue el más alto en el grupo ip. Los valores más altos fueron entonces en el orden de Sc > grasa > Dif/Sc ≅ pf-dif > pf-gr ≅ Mat/Sc. Se observó el intervalo de variación tras la implantación como una razón entre la actividad tras 13 semanas y la actividad pico, que puede compararse en todos los grupos. La varianza fue la más pequeña, aproximadamente tres veces, en los dos grupos prefijados, aproximadamente cinco veces en los grupos ip, Dif/Sc y Mat/Sc, y aproximadamente diez veces en los grupos Sc y grasa. El valor pico inmediatamente tras la implantación, y el intervalo de variación tras la implantación difirieron para cada método de implantación. Por tanto, puede usarse cualquiera de estos métodos según las características del producto génico usado, las características patológicas y la simplicidad de la técnica. Esto demostró que puede realizarse la implantación de adipocitos de cultivo primario, a los que se introdujeron genes de manera estable ex vivo, mediante una variedad de métodos, y que es posible la expresión génica in vivo estable a largo plazo tras la implantación. Figure 13 shows the result of a long-term examination of blood FA activity in implanted mice of Figure 12 (A), and in mice that received an implant by a variety of other methods. In the group to which cells transfected with PLAP were implanted, an evident increase in blood AF activity was confirmed for all implantation sites and implantation methods. Blood AF activity was maintained for a long period and, in particular, stable expression of AF was observed for one year during the test period of the Dif / Sc group (the group described in Figure 12 (A)). Continuous AF production was also confirmed for the other implantation methods, during the entire examination period (316 days for the ip group, 54 days for the fat group, 225 days for the Sc group, 317 days for the Mat group / Sc and 314 days for the two preset groups). The peak activity observed within one week of implantation was the highest in the ip group. The highest values were then in the order of Sc> fat> Dif / Sc ≅ pf-dif> pf-gr ≅ Mat / Sc. The variation interval after implantation was observed as a ratio between activity after 13 weeks and peak activity, which can be compared in all groups. The variance was the smallest, approximately three times, in the two preset groups, approximately five times in the ip, Dif / Sc and Mat / Sc groups, and approximately ten times in the Sc and fat groups. The peak value immediately after implantation, and the variation interval after implantation differed for each implantation method. Therefore, any of these methods can be used according to the characteristics of the gene product used, the pathological characteristics and the simplicity of the technique. This demonstrated that the implantation of primary culture adipocytes can be performed, to which genes were introduced stably ex vivo, by a variety of methods, and that stable long-term in vivo gene expression is possible after implantation.
La figura 14 muestra el resultado de realizar un experimento de extirpación, similar al descrito en la figura 12(B), en la fase tardía de la implantación. Se confirmó que la actividad de FA sanguínea tras la extirpación desaparecía rápidamente, no sólo en individuos en los que se realizó la extirpación en las fases tempranas de la implantación (individuo A), sino también en individuos en el que se realizó la extirpación en las fases tardías de la implantación (individuo B). Esto demostró que los adipocitos implantados mediante este método se ubican en el sitio implantado durante un periodo largo tras la implantación, y su extirpación, cuando sea apropiada, puede eliminar la expresión génica independientemente del momento. Figure 14 shows the result of performing an excision experiment, similar to that described in Figure 12 (B), in the late stage of implantation. It was confirmed that blood AF activity after removal disappeared rapidly, not only in individuals in whom the excision was performed in the early stages of implantation (individual A), but also in individuals in whom the excision was performed in the late stages of implantation (individual B). This showed that adipocytes implanted by this method are located in the implanted site for a long period after implantation, and their removal, when appropriate, can eliminate gene expression regardless of the moment.
[Ejemplo 10] Trasplante en ratones de células que expresan FA de manera estable [Example 10] Transplantation in mice of cells stably expressing AF
(Prueba 3) (Test 3)
Se llevaron a cabo los siguientes exámenes para confirmar la dependencia de la “dosis” del número de células implantadas. The following tests were carried out to confirm the dependence of the "dose" on the number of implanted cells.
[Métodos] [Methods]
Se cultivaron hasta la confluencia los adipocitos que expresaban FA producidos en el ejemplo 3 (transfectados con MLV(VSV)/pBabeCL(PLAP)IP; derivados de grasa subcutánea de ICR). Se cultivaron las células durante tres días en el medio de inducción indicado en el ejemplo 1, y entonces se recogieron mediante tratamiento con tripsina. Tras lavar con PBS, se suspendieron las células a 5 x 107 células/ml en Matrigel. Se llevó a cabo una dilución gradual de 5 veces en la disolución de suspensión de células con FA usando Matrigel, y se prepararon disoluciones de 1 x 107 células/ml y 2 x 106 células/ml, respectivamente. Se añadió bFGF a estas disoluciones a una concentración final de 1 mg/ml, y entonces se implantaron en la zona subcutánea dorsal de ratones desnudos ICR a una dosis de 0,2 ml por ratón (dosis alta: 1 x 106 células/cabeza; dosis media: 2 x 105 células/cabeza; dosis baja: 4 x 104 células/cabeza). Como control, se trataron de manera similar adipocitos que expresaban GFP, y se implantaron en el tejido subcutáneo en las mismas condiciones que para condiciones de dosis alta (1 x 106 células/cabeza). Adipocytes expressing FA produced in Example 3 (transfected with MLV (VSV) / pBabeCL (PLAP) IP; subcutaneous fat derivatives of ICR) were grown to confluence. The cells were cultured for three days in the induction medium indicated in example 1, and then collected by trypsin treatment. After washing with PBS, the cells were suspended at 5 x 10 7 cells / ml in Matrigel. A 5-fold gradual dilution was carried out in the suspension solution of cells with AF using Matrigel, and solutions of 1 x 10 7 cells / ml and 2 x 10 6 cells / ml, respectively, were prepared. BFGF was added to these solutions at a final concentration of 1 mg / ml, and then they were implanted in the dorsal subcutaneous zone of ICR nude mice at a dose of 0.2 ml per mouse (high dose: 1 x 10 6 cells / head; medium dose: 2 x 105 cells / head; low dose: 4 x 104 cells / head). As a control, adipocytes expressing GFP were similarly treated, and implanted in the subcutaneous tissue under the same conditions as for high dose conditions (1 x 106 cells / head).
[Resultados] [Results]
La figura 15 muestra la dependencia de la actividad de FA sanguínea del número de células implantadas cuando se implantaron adipocitos que expresaban FA. Se observó actividad de FA sanguínea dependiente de la dosis al cambiar el número de células implantadas, y esto no se vio influido por la duración. Más específicamente, los grupos de dosis baja o media no mostraron un pico en la fase temprana de la implantación, lo que se observó en el grupo de dosis alta, y el intervalo de fluctuación fue más estrecho. Esto demostró que el nivel de expresión in vivo puede ajustarse fácilmente usando el número de células implantadas, y que ajustando el número óptimo de células, puede estabilizarse la concentración sanguínea tras la implantación. Figure 15 shows the dependence of blood FA activity on the number of cells implanted when adipocytes expressing FA were implanted. Dose-dependent blood AF activity was observed when changing the number of implanted cells, and this was not influenced by duration. More specifically, the low or medium dose groups did not show a peak in the early stage of implantation, which was observed in the high dose group, and the fluctuation interval was narrower. This showed that the level of expression in vivo can be easily adjusted using the number of implanted cells, and that by adjusting the optimal number of cells, blood concentration can be stabilized after implantation.
[Ejemplo 11] Efecto hipoglicémico en ratones modelo de diabetes debido a la implantación de adipocitos que expresan insulina [Example 11] Hypoglycemic effect in diabetes model mice due to implantation of insulin-expressing adipocytes
[Métodos] [Methods]
Se produjeron ratones diabéticos administrando por vía intravenosa a ratones C57BL/6 macho de ocho semanas de edad 10 ml/kg de estreptozotocina 170 mg/kg (STZ, SIGMA). Se midieron individualmente los niveles de glucosa en sangre en ayunas (GSA) a una y dos semanas tras la administración de STZ, y se determinó que individuos con GSA de 300 mg/dl o más tenían diabetes. Se midió en nivel de azúcar en sangre realizando un tratamiento con perclorato inmediatamente tras la recogida de sangre completa, y luego usando la prueba-II de glucosa (WAKO). Diabetic mice were produced by administering intravenously to male C57BL / 6 mice of 8 weeks of age 10 ml / kg of streptozotocin 170 mg / kg (STZ, SIGMA). Fasting blood glucose (GSA) levels were measured individually one and two weeks after STZ administration, and individuals with GSA of 300 mg / dl or more were determined to have diabetes. It was measured in blood sugar level by performing a treatment with perchlorate immediately after the collection of whole blood, and then using the glucose-II test (WAKO).
Se sometieron los adipocitos transfectados con MLV(VSV)/pBabeCL(s1s2B10Ins)I2G producidos en el ejemplo 6 a estimulación de la inducción de la diferenciación usando el mismo método que en el ejemplo 10, y entonces se suspendieron a 5 x 107 células/ml en Matrigel al que se había añadido 1 g/ml de bFGF. Se implantó esta disolución en suspensión en la zona subcutánea dorsal de cada ratón diabético, a 0,2 ml por sitio, hasta un total de cuatro sitios (cuatro x 106/cabeza). Para el grupo control, se implantaron adipocitos no sometidos a transferencia génica mediante el mismo método. Se realizó la implantación 19 días tras el tratamiento con STZ, y después de eso, se midió el nivel de Adipocytes transfected with MLV (VSV) / pBabeCL (s1s2B10Ins) I2G produced in example 6 were subjected to stimulation of induction of differentiation using the same method as in example 10, and then suspended at 5 x 107 cells / ml in Matrigel to which 1 µg / ml of bFGF had been added. This solution was implanted in suspension in the dorsal subcutaneous area of each diabetic mouse, at 0.2 ml per site, to a total of four sites (four x 106 / head). For the control group, adipocytes not subjected to gene transfer were implanted by the same method. Implantation was performed 19 days after STZ treatment, and after that, the level of
5 GSA a lo largo del tiempo. Se llevó a cabo el análisis estadístico mediante la comparación con el grupo control (prueba t para datos independientes). 5 GSA over time. Statistical analysis was carried out by comparison with the control group (t test for independent data).
[Resultados] [Results]
La figura 16 muestra el efecto de la implantación de adipocitos que expresan insulina s1s2B10 en ratones con diabetes inducida con STZ. Se implantaron células no sometidas a transferencia génica como control. El nivel de 10 glucosa en sangre del grupo al que se implantaron células que expresaban insulina tendía a disminuir a partir del séptimo día de implantación, y se indicó un efecto hipoglucémico significativo en el día 13 y 21 de la implantación (A). El peso corporal 20 días tras la implantación era significativamente superior en el grupo al que se implantaron células que expresaban insulina que en el grupo control, y por tanto se mejoró la pérdida de peso debida a la diabetes (B). Los resultados del examen usando FA sugieren que este efecto hipoglucémico se mantendrá durante un periodo largo. Por Figure 16 shows the effect of implantation of adipocytes expressing insulin s1s2B10 in mice with STZ-induced diabetes. Cells not subjected to gene transfer were implanted as a control. The blood glucose level of the group to which cells expressing insulin were implanted tended to decrease from the seventh day of implantation, and a significant hypoglycemic effect was indicated on day 13 and 21 of implantation (A). The body weight 20 days after implantation was significantly higher in the group to which cells expressing insulin were implanted than in the control group, and therefore the weight loss due to diabetes was improved (B). Exam results using FA suggest that this hypoglycemic effect will be maintained for a long period. By
15 tanto, se demostró que el producto génico foráneo producido a partir de los adipocitos de cultivo primario implantados puede contribuir a la modificación de la patología del receptor, lo que indica que este método puede tratar la diabetes. Therefore, it was shown that the foreign gene product produced from the implanted primary culture adipocytes can contribute to the modification of the recipient's pathology, indicating that this method can treat diabetes.
Aplicabilidad industrial Industrial applicability
La presente invención estableció métodos de transferencia ex vivo de un gen foráneo en adipocitos de cultivo primario adecuados para terapia génica, y estableció adipocitos de cultivo primario que mantienen de manera estable un 20 gen foráneo. The present invention established methods of ex vivo transfer of a foreign gene into primary culture adipocytes suitable for gene therapy, and established primary culture adipocytes that stably maintain a foreign gene.
LISTA DE SECUENCIAS SEQUENCE LIST
<110> EISAI CO., LTD. <110> EISAI CO., LTD.
<120> ADIPOCITOS DE CULTIVO PRIMARIO PARA TERAPIA GÉNICA <120> PRIMARY CULTURE ADIPOCITS FOR GENE THERAPY
<130> E1-A0305Y1P <130> E1-A0305Y1P
<150> JP 2002-177648 <150> JP 2002-177648
<151> 18-06-2002 <151> 06-18-2002
<150> JP 2002-237974 <150> JP 2002-237974
<151> 19-08-2002 <151> 08-19-2002
<160> 11 <160> 11
<170> PatentIn versión 3.1 <170> PatentIn version 3.1
<210> 1 <210> 1
<211> 30 <211> 30
<212> ADN <212> DNA
<213> Artificial <213> Artificial
<220> <220>
<223> un oligonucleótido sintetizado artificialmente para amplificar el gen de la insulina humana <223> an artificially synthesized oligonucleotide to amplify the human insulin gene
<400> 1 <400> 1
<210> 2 <210> 2
<211> 30 <211> 30
<212> ADN <212> DNA
<213> Artificial <213> Artificial
<220> <220>
<223> un oligonucleótido sintetizado artificialmente para amplificar el gen de la insulina humana <223> an artificially synthesized oligonucleotide to amplify the human insulin gene
<400> 2 <400> 2
<210> 3 <210> 3
<211> 37 <211> 37
<212> ADN <212> DNA
<213> Artificial <213> Artificial
<220> <220>
<223> un oligonucleótido sintetizado artificialmente para mutagénesis <223> an artificially synthesized oligonucleotide for mutagenesis
<400> 3 <400> 3
<210> 4 <210> 4
<211> 28 <211> 28
<212> ADN <212> DNA
<213> Artificial <213> Artificial
<220> <220>
<223> un oligonucleótido sintetizado artificialmente para mutagénesis <223> an artificially synthesized oligonucleotide for mutagenesis
<400> 4 <400> 4
<210> 5 <210> 5
<211> 29 <211> 29
<212> ADN <212> DNA
<213> Artificial <213> Artificial
<220> <220>
<223> un oligonucleótido sintetizado artificialmente para mutagénesis <223> an artificially synthesized oligonucleotide for mutagenesis
<400> 5 <210> 6 <400> 5 <210> 6
<211> 83 <211> 83
<212> ADN <212> DNA
<213> Artificial <213> Artificial
<220> <220>
<223> un oligonucleótido sintetizado artificialmente para construir un gen que codifica para un GLP-1 secretor humano <223> an artificially synthesized oligonucleotide to construct a gene that encodes a human secretory GLP-1
<400> 6 <400> 6
<210> 7 <210> 7
<211> 95 <211> 95
<212> ADN <212> DNA
<213> Artificial <213> Artificial
<220> <220>
<223> un oligonucleótido sintetizado artificialmente para construir un gen que codifica para un GLP-1 secretor humano <223> an artificially synthesized oligonucleotide to construct a gene that encodes a human secretory GLP-1
<400> 7 <400> 7
<210> 8 <210> 8
<211> 20 <211> 20
<212> ADN <212> DNA
<213> Artificial <220> <213> Artificial <220>
<223> un oligonucleótido sintetizado artificialmente para PCR <223> an artificially synthesized oligonucleotide for PCR
<400> 8 <400> 8
<210> 9 <210> 9
<211> 23 <211> 23
<212> ADN <212> DNA
<213> Artificial <213> Artificial
<220> <220>
<223> un oligonucleótido sintetizado artificialmente para PCR <223> an artificially synthesized oligonucleotide for PCR
<400> 9 <400> 9
<210> 10 <210> 10
<211> 144 <211> 144
<212> ADN <212> DNA
<213> Artificial <213> Artificial
<220> <220>
<223> un gen que codifica para un GLP-1 secretor humano <223> a gene that codes for a human secretory GLP-1
<220> <220>
<221> CDS <221> CDS
<222> (1).. (144) <222> (1) .. (144)
<223> <223>
<400> 10 <210> 11 <400> 10 <210> 11
<211> 48 <211> 48
<212> PRT <212> PRT
<213> Artificial <213> Artificial
<220> <220>
<223> Un GLP-1 secretor humano <223> A GLP-1 human secretor
<400> 11 <400> 11
Claims (13)
- 1. one.
- Composición farmacéutica que comprende un preadipocito de cultivo primario, en la que el preadipocito mantiene de manera estable un gen foráneo que codifica para una proteína que se secreta fuera de la célula y en la que el gen se ha insertado en un vector retroviral y se ha transferido a la célula mediante el vector retroviral, en la que la proteína es insulina o péptido 1 similar al glucagón (GLP-1). Pharmaceutical composition comprising a primary culture preadipocyte, in which the preadipocyte stably maintains a foreign gene that codes for a protein that is secreted outside the cell and in which the gene has been inserted into a retroviral vector and has been transferred to the cell by the retroviral vector, in which the protein is insulin or glucagon-like peptide 1 (GLP-1).
- 2. 2.
- Preadipocito de cultivo primario, en el que el preadipocito mantiene de manera estable un gen foráneo que codifica para una proteína que se secreta fuera de la célula, y en el que el gen se ha insertado en un vector retroviral y se ha transferido a la célula mediante el vector retroviral, para su uso en terapia génica, en el que la proteína es insulina o GLP-1. Primary culture preadipocyte, in which the preadipocyte stably maintains a foreign gene that codes for a protein that is secreted outside the cell, and in which the gene has been inserted into a retroviral vector and transferred to the cell by the retroviral vector, for use in gene therapy, in which the protein is insulin or GLP-1.
- 3. 3.
- Composición farmacéutica de la reivindicación 1, o preadipocito para su uso según la reivindicación 2, en la que el preadipocito tiene la capacidad para expresar significativamente la proteína in vivo durante al menos 20 días. Pharmaceutical composition of claim 1, or preadipocyte for use according to claim 2, wherein the preadipocyte has the ability to significantly express the protein in vivo for at least 20 days.
- 4. Four.
- Composición farmacéutica de la reivindicación 1 ó 3, o preadipocito para su uso según la reivindicación 2 ó 3, en la que el preadipocito se usa para liberar la proteína en el flujo sanguíneo. Pharmaceutical composition of claim 1 or 3, or preadipocyte for use according to claim 2 or 3, wherein the preadipocyte is used to release the protein into the bloodstream.
- 5. 5.
- Método de producción in vitro de un preadipocito para su uso en terapia génica, donde el método comprende las etapas de: In vitro production method of a preadipocyte for use in gene therapy, where the method comprises the steps of:
- (1) (one)
- llevar a cabo un cultivo primario de un preadipocito; y carry out a primary culture of a preadipocyte; Y
- (2) (2)
- transferir, y después mantener de manera estable un gen foráneo que codifica para una proteína que se secreta fuera de la célula, transfer, and then stably maintain a foreign gene that codes for a protein that is secreted out of the cell,
- 6. 6.
- Método de la reivindicación 5, en el que el gen foráneo se transfiere mediante un vector retroviral. Method of claim 5, wherein the foreign gene is transferred by a retroviral vector.
- 7. 7.
- Preadipocito para su uso según la reivindicación 2 que se ha producido mediante el método de la reivindicación 5 ó 6. Preadipocyte for use according to claim 2 which has been produced by the method of claim 5 or 6.
- 8. 8.
- Composición de implante, donde la composición comprende un preadipocito de cultivo primario, que mantiene de manera estable un gen foráneo que codifica para una proteína que se secreta fuera de la célula, y en la que el gen se ha insertado en un vector retroviral y se ha transferido a la célula mediante el vector retroviral, y un vehículo farmacéuticamente aceptable, para su uso en terapia génica, en la que la proteína es insulina o GLPImplant composition, where the composition comprises a primary culture preadipocyte, which stably maintains a foreign gene that codes for a protein that is secreted outside the cell, and in which the gene has been inserted into a retroviral vector and is has been transferred to the cell by the retroviral vector, and a pharmaceutically acceptable carrier, for use in gene therapy, in which the protein is insulin or LPG
- 9. 9.
- Composición de implante para su uso según la reivindicación 8, o composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones 1, 3 y 4, que comprende además un componente de matriz extracelular. Implant composition for use according to claim 8, or pharmaceutical composition of any one of claims 1, 3 and 4, further comprising an extracellular matrix component.
- 10. 10.
- Composición de implante para su uso según la reivindicación 8 ó 9, o composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones 1, 3, 4 y 9, que comprende además un factor de angiogénesis. Implant composition for use according to claim 8 or 9, or pharmaceutical composition of any one of claims 1, 3, 4 and 9, further comprising an angiogenesis factor.
- 11. eleven.
- Preadipocito de cultivo primario que mantiene de manera estable un gen que codifica para insulina o péptido 1 similar al glucagón (GLP-1) para su uso en la disminución de la glucemia, en el que el gen se ha insertado en un vector retroviral y se ha transferido a la célula mediante el vector retroviral. Primary culture preadipocyte that stably maintains a gene that encodes insulin or glucagon-like peptide 1 (GLP-1) for use in blood glucose reduction, in which the gene has been inserted into a retroviral vector and It has transferred to the cell using the retroviral vector.
- 12. 12.
- Animal no humano, en cuyo organismo se ha implantado el preadipocito de cultivo primario de la reivindicación Non-human animal, in whose organism the primary culture preadipocyte of the claim has been implanted
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