JP2000500341A - 組換え基質による哺乳類体細胞モザイク現象の生成 - Google Patents
組換え基質による哺乳類体細胞モザイク現象の生成Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、プロモータ、ターミネータ、ターミネータに対して3’に位置し、その発現がコントロールさるべき遺伝子およびターミネータの各側に組換部位を有するリコンビネータ基質に関するものであり、当該基質が得意のリコンビナーゼで処理されると、当該遺伝子が発現するものである。プロモータとコントロールさるべき遺伝子およびリコンビナーゼで処理されると消去される、遺伝子の各側に組換部位を有するリコンビネータ基質もまた、提供される。さらにリコンビネータ基質を有する形質転換哺乳動物を創製する方法およびリコンビネータ基質を活性化する方法も包含される。
Description
【発明の詳細な説明】
組換え基質による哺乳類体細胞モザイク現象の生成
この出願は、1995年11月13日に出願された米国仮特許出願第60/0
06,622号の利益を主張する。
この出願の主題は、米国政府の公衆衛生サービスからの第HD31300号寄
金、および国立科学基金からの第IBN−9522307号寄金の援助下になさ
れたものである。米国政府は一定の権利を保持するものである。
発明の分野
本発明は、哺乳類の体細胞および/または生殖細胞中の遺伝子機能の獲得また
は損失を活性化し得る、組換え基質(リコンビネーター基質;recombinatorial
substrate)をコードするDNA分子、組換え基質生成法、および哺乳類の組換
え基質活性化方法に関する。
発明の背景
無処理動物において集中的な(focal)遺伝子修飾を生成させることは、組織
や臓器の発達および機能の土台となる、細胞間相互作用研究の強力なアプローチ
である。この方法は、ショウジョウバエ(Drosophila)について、遺伝子作用の
自律性、細胞寿命の制限および特定組織の生育パターンに関する研究を促進する
のに極めて有利に用いられてきた。このアプローチは、機能表現型の獲得または
損失のいずれかを生ずる、遺伝的モザイク、単一変異により一部の細胞が近隣の
細胞と異なっている組織、の発生を含む。モザイク斑中の変異型および野生型細
胞の分析により、相互作用する細胞についての、および、ある場合には、細胞間
情報伝達に関与している分子およびその経路についての推論を導くことが可能で
ある。
神経系機能の研究へのモザイク分析の適用は、全系統の一部である個々の細胞
中の特定遺伝子産物の機能評価を可能とするので、情報資産形成に役立つ可能性
を有する。従って、機能情報がその構成の性質および数のみならず、それらが結
合し合い一時的に相互作用し合う態様中にも存在する、神経系のような組織では
、不用意に全系統を変化させたり、細胞構成物の一部を排除してしまわないよう
な戦術を採用することが必須である。まとめると、理想的な戦術とは、正確な時
間的ならびに立体的制御を伴う安定した遺伝子修飾を可能とするものであるべき
である。
遺伝的モザイク分析を使用する場合に絶対的なことは、マーカーを使用して正
常細胞から変異体を識別し得ることである。好ましいマーカーは、細胞の損傷を
きたさないような無害なもの、細胞自律性で細胞レベルでのモザイク現象の解消
を確実にスコアできるもの、および半減期が短く遺伝子修飾後の組織の経時的分
析が改善されているもの、などである。
遺伝的モザイクは、有糸分裂組換えの誘導によりショウジョウバエ中で発生さ
せられてきた(アシュバーナー、M.による総説、Drosophila: A Laboratory H
andbook,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY(198
9),引用して本書の一部とする)。典型的には、放射線照射がDNA損傷を誘導
するのに用いられる。DNA合成を完了したばかりだがまだ分化していない細胞
中では、損傷の修復が相同染色体交換を誘導することは滅多にない。もし、相同
染色体が適切に標識されていれば、生成する組換えの結果は娘細胞中でスコアさ
れ得る。もっと最近には、高頻度な染色体交換が、酵母FLP/FRTシステム
の使用により達成された(ゴーリック,K.、Science,252, 958(1991); ゴーリ
ック,K.およびリンキスト,S.,Cell,59,499(1989):ハリソン,D.および
ペリモン,N.,Curr.Biolo.,424(1993);クシュー,T.,およびルービン,G.
、Development,117,1223(1993),引用して本書の一部とする)。このFLP遺
伝子生産物は、部位特異的組換え酵素であり、FRT標的DNA成分における組
換えを触媒するものである。FLPのハエ中
での発現は、染色体上におけるFRT成分間の組換えを誘導する(ハリソン,D
.およびペリモン,N.,Curr.Biol.,3,424(1993); クシュー,T,およびルービ
ン,G.、Development,117,1223(1993),を引用して本書の一部とする)。熱シ
ョックプロモーターによるFLPの誘導的制御が、ハエ中で範囲や組換えを等級
づけ、遺伝的モザイク現象の範囲を調節するのに用いられてきた(クシュー,T.
およびルービン,G.、Development,117,1223(1993),引用して本書の一部とす
る)。
ハエの遺伝的モザイクは、FRT/FLPシステムによる分子内染色体組換え
誘導によっても発生させられてきた。この戦術の一例では、導入遺伝子は、FR
T部位が側面にある(flank)停止コドンをコードするDNA配列の挿入により
不活性化されるように構成される。FLP誘導後、不活性化DNAカセットは、
“フリップ−アウト(flipped-out)”され、mRNAの転写を可能にして翻訳可
能な遺伝子産物を生産する(ストルール,G.,フィッツジェラルド,K.およびグ
リーンバルト,I.,Cell,73,1323(1993),引用して本書の一部とする)。この
アプローチは、転写的に活性な導入遺伝子のどの組込み部位でも、または相同的
組換えの標的となる特定遺伝子の位置で、機能獲得および損失を起こさせるのに
使用できる。
哺乳類細胞におけるFLP/FRTシステムの使用が報告されている(オーゴ
ーマン,S.,フォックス,D.およびウオール,G.,Science,251,1351,(1991)
,引用して本書の一部とする)が、別の組換えシステム、cre/loxPが、より広
く注目され、かつ明らかにより大なる成功をおさめてきた。このcre組換え酵素
は、バクテリオファージP1−由来のものであり、その標的部位、loxP、部位
特異的組換えを生じる34塩基対成分、で相互作用するものである(サウエル,B
.およびヘンダーソン,N.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85,5166(1988);スタ
ーンベルク,N.およびハミルトン,D.,J.Mol.Biol.,150、467(1981)、引
用して本書の一部とする)。トランスジェニック動物中でのバイナリーアプロー
チを用いて、研究者達は別々に考え、マウスの生殖系列に2
種の導入遺伝子を導入した;その第一は強力なプロモーター駆動性creであり
、第二は2種のloxP部位を含む組換え基質である(ラスコ,M.ら。、Proc.
Natl.Acad.Sci.USA,89,6232(1992); オーバン,P.,チウ,D.およびマース
,J.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,89,6861(1992)、引用して本書の一部とす
る)。2種のトランスジェニック系列の交差により、その組換えが高度に効果的
な態様で起こるヘテロ接合体の複合が生じた。このcre/IoxPシステムは、胚性
幹(ES)細胞中で、切り出し領域に接する(flanking)loxP含有構築物で、
相同遺伝子座を標的とすることにより、欠失対立遺伝子を生成させるために適用
されてきている(グウ,H.,ゾウ,Y.−R.およびラジェウスキー,K.,Cell
,73,1155(1993),引用して本書の一部とする)。このアプローチにより、cre
の一過性発現は組換え事象を高い頻度で起こした(グウ,H.,ゾウ,Y.−R.お
よびラジェウスキー,K.,Cell,73,1155(1993),引用して本書の一部とする)
。まとめて言えば、マウスでの組換えシステムの使用は、安定な遺伝的モザイク
の効果的な形成の必要性を満足するように思える。しかしながら、このアプロー
チは、組換え酵素を発現させるのに選択されるプロモーターの性質により賦課さ
れる束縛によって大きく制限されるものである。組換え酵素を発現するどの細胞
も、組換え事象をうけることとなるのであるから、モザイク組織を発生させるた
めにこのシステムを使用することは困難である。
遺伝子発現の正確な時間的および空間的制御が可能な、安定な遺伝的モザイク
を生成させるためのシステムの必要性が存在する。
発明の概要
本発明は、そのDNA分子中の遺伝子の機能の獲得または損失を生じるように
活性化され得る、組換え基質を有するDNA分子に関する。
本発明の一態様は、(1)組換え基質中の遺伝子の転写を促進し得るプロモー
ター配列(element)、(2)その発現が制御されるものであり、その転写
を促進するためのプロモーター配列に対して3'側に位置する遺伝子、(3)プ
ロモーター配列に対しては3'側に、その発現がターミネーターに対して3'側の
遺伝子転写を防ぐように制御されている遺伝子に対しては5'側に位置するター
ミネーター、(4)そのターミネーターに対して3'側および5'側に位置する2
種の組換え部位、を有する組換え基質をコードするDNA分子に関する。この組
換え基質は、組換え部位に特異的な組換え酵素でDNA分子を処置すると、該分
子からターミネーターが取り除かれ、そのようにして組換え基質を活性化し、そ
の発現が制御されている遺伝子の転写が起こるように配置されているものである
。
本発明の他の態様は、その体細胞および生殖細胞が、組換え酵素で処理すると
その発現が制御されている遺伝子の転写が起こるという、組換え基質を含有して
いるトランスジェニック哺乳類の製法である。この組換え基質は、次いで想像妊
娠哺乳類中に移植される胚中に導入する。得られる移植胚は、臨月期まで発生さ
せる。組換え基質を保有する哺乳類を同定する。
本発明の他の態様は、組換え酵素で処理すると、その発現が制御されている遺
伝子の転写を起こさせる組換え基質の活性化法である。組換え酵素はトランスジ
ェニック哺乳類中に導入し、この組換え基質が組換え部位間のターミネーターを
切り出すようにする。活性化した組換え基質を含有する哺乳類を、次いで同定す
る。
さらに本発明の他の態様は、(1)組換え基質中の遺伝子の転写を促進し得る
プロモーター配列、(2)その発現が制御されるものであり、遺伝子はその転写
を促進するためのプロモーター配列に対して3'側に位置する遺伝子、(3)そ
の発現が制御される遺伝子に対して3'側および5'側に位置する2種の組換え部
位、を有する組換え基質をコードするDNA分子である。この組換え基質は、組
換え部位に特異的な組換え酵素でDNA分子を処理すると、その発現が制御され
る遺伝子をそのDNA分子から取り除き、かくして組換え基質を活性化し、そし
てその発現が制御される遺伝子の機能の損失を生じるように配置
しておく。
本発明のその他の態様は、その体細胞および生殖細胞が組換え基質を含有して
おり、それらは組換え酵素で処理すると、その発現が制御されている遺伝子の切
り出しを生じるトランスジェニック哺乳類の製法である。この組換え基質は、胚
盤胞中に組込まれる胚性幹細胞中に導入し、それを想像妊娠哺乳類中に移植する
。得られる移植胚は、臨月期まで発生させる。組換え基質を保有する哺乳類を同
定する。
本発明のその他の態様は、組換え酵素で処理すると、その発現が制御されてい
る遺伝子の切り出しを起こさせる、組換え基質の活性化法である。この組換え基
質を保有するトランスジェニック哺乳類は、その発現が制御されている遺伝子を
切り出し、かくして組換え基質を活性化し、そしてその発現が制御されている遺
伝子の機能の損失を生じるようにするために組換え酵素で処理する。次いで、組
換え基質を含有する哺乳類を同定する。
図面の簡単な説明
第1図は、組換え基質の構造およびその使用を要約したものである。第1A図
は、制御すべき遺伝子を活性化する組換え基質の図解である。第1B図は、活性
化されると制御すべき遺伝子の機能損失をもたらす組換え基質を描写したもので
ある。
第2図は、NGF−XAT構築、および組換え駆動化切り出しを示すものであ
る。第2A図は、cre−媒介組換え前後のNGF−XATの図解である。NG
F−XATは、発現しなかった(第2Bおよび第2C図、1−9レーン)か、ま
たはcre組換え酵素を発現した(11−22レーン)いずれかの大腸菌中で形
質転換させる。プラスミドDNAを単離し、消化し、第2A図中に示したプロー
ブとハイブリダイズさせる。
第3図は、NGF−XATトランスジェニック系列からの脳mRNAのノーザ
ン・ブロット分析を示す。第3A図は、NGF−XAT組換え基質および予
想される短いMRNA産物の図解である。成体トランスジェニックマウスから単
離したNGF−XATプローブによるポリA RNAのノーザン・ハイブリダイ
ゼーションをNGF−XATプローブでプローブする。第3B図は、NGF−X
AT構築物を持つ2系列のトランスジェニックマウスにおける短いNGF−XA
TmRNAの発現を図解する。
第4図は、NGF−XAT組換え基質内に含まれるhGH配列と相補的なジゴ
キシゲニン標識化オリゴヌクレオチドプローブ(45量体のもの)を用い、12
μm冠側切片で実施したインシツ・ハイブリダイゼーションである。第4A図は
、アンチセンスプローブおよび皮質、海馬、および視床の一部を取り巻く低パワ
ービュウを使用している。海馬のCA1およびCA3錐体および歯状回領域を標
識している。第4B図は、歯状回および錐体状細胞標識化の高パワービュウでア
ンチセンスプローブを使用している(4A中四角く囲んだ領域)。第4C図は、セ
ンスプローブと皮質、海馬、および視床の一部を取り巻く低パワービュウを使用
している。
第5図は、NGF−XATマウスへのインビボHSVcreデリバリーを示す
。第5A図は、HSVcreの図解である。第5B図は、HSVcreを感染さ
せたNIH3T3細胞から単離したタンパク質抽出物のウエスタン・ブロットで
ある。第5C図は、PCRプライマーの分布を示す、組換え前後のNGF−XA
T構築物の描写である。第5D図は、インビボでのCRE組換えをモニターする
ためのPCR−サザン分析である。第5E図は、組換えを追跡するための入れ子
(nested)PCR分析である。
第6A−6C図は、ベクター発現の位置測定を示すX−gal組織化学の結果で
ある。第6D図は、ウイルス注射領域におけるNGF免疫反応性の顕著な増加を
示す。第6B図は、HSVlacを用いる注射領域の組織化学である。第6A図お
よび第6C図は、注射部位の前部および後部領域である。
第7図は、HSVcrelacおよびHSVlac注射動物からのNGF含量を表す棒
グラフである。
第8図は、HSVcrelacおよびHSVlacマウスに対する、各5分間の水平な
らびに垂直方向活性カウントのグラフである。
発明の詳細な説明
各種臓器システムにおける遺伝子産物機能の研究は、体細胞のモザイク分析に
より促進され、機能の獲得または損失のいずれかをもたらす安定な体細胞変異が
創製され、発生した変異以外は遺伝子型的に同一な細胞群中の表現型の分析を可
能とした。アシュバーナーM.,Drosophila: A Laboratory handbook(1989)をこ
こに引用して本書の一部とする。出産後の動物中に集中的かつ安定な遺伝的変化
を生成可能にする哺乳類における関連アプローチを開発するために、本発明は、
バイナリーな体細胞および生殖系列遺伝子導入戦術の組み合わせを提供するもの
である。
本発明の一態様は、基質の活性化が基質中で遺伝子が発現できるようにするこ
とによって機能の獲得を生じる、組換え基質とその使用に関する。本発明のこの
態様は、(1)組換え基質中の遺伝子の転写を促進し得るプロモーター配列、(
2)その発現が制御されるものであり、その転写を促進するためのプロモーター
配列に対して3'側に位置する遺伝子、(3)プロモーター配列に対しては3'側
に、その発現がターミネーターに対する3'側遺伝子の転写を防ぐように制御さ
れる遺伝子に対しては5'側に位置するターミネーター、(4)そのターミネー
ターに対して3'側および5'側に位置する2種の組換え部位、を有する、組換え
基質をコードするDNA分子を利用する。この組換え基質は、組換え部位に特異
的な組換え酵素によるDNA分子の処理が、DNA分子からターミネーターを取
り除き、かくして組換え基質を活性化させ、その発現が制御される該遺伝子の転
写を可能とするように配置される。
第1A図は、活性化の前後における、かかるDNA分子の一例を表す。組換え
前の組換え基質はプロモーターを有している。プロモーターに続いて、停止、即
ち、ターミネーターが2つの組換え酵素特異的組換え部位の間に位置してい
る。第1A図中の例では、組換え部位はLOX部位である。制御する遺伝子は、
エクソンで表している。レポーター遺伝子は、ポリA領域、転写物を安定化する
3'フランキング領域の下流に位置している。組換え基質は、次いで組換え酵素
により活性化する。示した例では、組換え酵素を単純ヘルペスウイルスに導入し
ている。活性化した組換え基質を示しているが、ここではLOX部位間の領域は
欠失している。これにより、その発現が制御されている遺伝子の発現とレポータ
ー遺伝子の発現をもたらす。
さらに、本発明の他の態様は、基質の活性化が、その遺伝子を取り巻く組換え
部位を活性化してその遺伝子を欠失させることによりその発現が制御される、遺
伝子の発現を妨げるようにすることによって機能の損失を引き起こす、組換え基
質、およびその使用に関する。さらに本発明の他の態様は、(1)組換え基質中
の遺伝子の転写を促進し得るプロモーター配列、(2)その発現が制御されるも
のであり、遺伝子はその転写を促進するためのプロモーター配列に対して3'側
に位置している遺伝子、(3)その発現が制御される遺伝子に対して3'側およ
び5'側に位置する2種の組換え部位、を有する組換え基質をコードするDNA
分子を利用する。この組換え基質は、組換え部位に特異的な組換え酵素でDNA
分子を処理すると、その発現が制御される遺伝子をそのDNA分子から取り除き
、かくして組換え基質を活性化し、そしてその発現が制御される遺伝子の機能損
失を生じるように配置しておく。
第1B図は、活性化した場合に、その発現が制御される遺伝子の機能損失をも
たらす組換え基質を表す。生殖系列の遺伝子は、遺伝子産物をコードするエクソ
ンに続くプロモーターと3'フランキング領域を持つ。組換え基質は、組換えが
起こると遺伝子が不活性化されるよう、遺伝子の各側に組換え部位を持つように
構築する。第1B図に示した例では、組換え基質はまた、組換え部位間に位置す
るターミネーターまたは停止を持つ。レポーター遺伝子は、ターミネーターに対
して3'側に位置しており、基質が不活性化されるとそのレポーター遺伝子は、
転写的に活性化されて、活性化された組換え基質の同定が容易
になる。第1B図はまた、組換え部位をLOX部位として同定しており、本発明
の好ましい実施態様である。組換え基質は、第1B図に示したように相同的組換
えにより生物体の生殖系列に導入する。次いで、組換え酵素を哺乳類細胞に導入
することにより組換え基質を活性化できる。第1B図では、組換え酵素は単純ヘ
ルペスウイルスを介して導入する。組換え後の活性化基質は、第1B図の下部に
示して入る。組換え部位間の領域は、組換え部位を1コピーだけ残して欠失して
いる。組換え部位間の遺伝子の損失は、基質が活性化される哺乳類細胞中でのそ
の遺伝子の機能損失をもたらす。
活性組換え基質を保有する細胞の同定を容易にするために、レポーターはター
ミネーターおよび組換部位の3'に位置され得る。レポーター遺伝子は容易に検
出されるRNAまたはペプチドのいずれかを産出する。好ましいレポーター遺伝
子には、LacZ、クロラムフェニコール・アセチルトランスフェラーゼ、ルシ
フェラーゼ、グリーン蛍光タンパク質、ヒトアルカリホスファターゼ、ヒグロミ
イ非抵抗遺伝子およびネオマイシンホスフォトランスフェラーゼをコードする遺
伝子を含む。
DNA分子は、分子によりなされた転写を安定にし、分子からの転写を終了せ
しめる3'フランキング領域からもなり、これは発現されるべき遺伝子の3'に位
置する(Moreira,A.,Wollerton,M.,Monks,J.,Proudfoot,N.J.,EMBOJ.,
14,3809(1995)、引用により本明細書の一部とする)。3'フランキング領域は
転写ターミネーターおよびポリA領域などの安定化エレメントを含む。従って、
3'フランキング領域は転写が終了するであろう場所に位置する。好ましい3'フ
ランキング配列は、β−ガラクトシダーゼ、SV40、β−グロブリン、α−グ
ロビリンおよびヒト生長ホルモンをコードする遺伝子からの3'フランキング領
域を含む。最も好ましい3'フランキング配列はヒト生長ホルモン遺伝子からの
3'フランキング配列である。
好ましいプロモーター・エレメントは、ミオシン重鎖α、ミオシン重鎖β、イ
ンスリン、ソマトスタチン、グルカゴン、生長関連タンパク質43kDa、上頚
部ガングリオン・クローン10、ノイロフィラメント−L、ノイロフィラメント
−M、ノイロフィラメント−H、神経膠2本線タンパク質、PO、ミエリン関連
糖タンパク質、ミエリン塩基性タンパク質、カルシトニン遺伝子関連タンパク質
およびノイロン特殊エノラーゼをコードする遺伝子からのプロモーターを含む。
最も好ましいプロモーター・エレメントはノイロン特殊エノラーゼプロモーター
である。
好ましいリコンビナーゼ部位にはFRTおよびLoxP位がある。最も好まし
いリコンビナーゼ部位はLoxP位である。
好ましいターミネーターは、ガストリン、C2補体およびβ−グロブリンにつ
いての転写ターミネーターを含む。最も好ましいターミネーターはβ−グロブリ
ン転写ターミネーターである。
この扱い方法は多くの遺伝子の調節に広い適用を有する。特にこの適用は、遺
伝子の空間的および時間的発現が重要である遺伝子において、個別的な修飾を行
ったり、研究したりするのに有用である。従って、制御されるべき遺伝子には、
調節因子、シグナル導入物および生育因子を発現する遺伝子がある。
いかなる遺伝子を用いようとも、発現が制御されるべき好ましい遺伝子は、ホ
ルモン、ホルモンレセプター、神経伝達物質、神経栄養因子、神経栄養因子レセ
プター、ニューロン性ペプチド、細胞シグナル分子およびこれらペプチドのいず
れかのレセプターを発現する遺伝子を含む。発現が制御されるべき最も好ましい
遺伝子はニューロン性生長因子を発現する遺伝子である。
本発明は組換え基質を含有するベクターにも関する。ベクターにはウイルスベ
クターとプラスミドベクターがある。一般に、選択されたDNA分子をDNA分
子が異種である(すなわち正常には存在しない)発現系に挿入されることよりな
る。異種DNA分子は適当な方向性と正しいリーディングフレームで発現系すな
わちベクターに挿入される。ベクターは挿入されたタンパク質コード配列の転写
および翻訳に必要なエレメントを含有する。
CohenおよびBoyerの米国特許第4,237,224号(引用により本明細書の
一部とする)には、制限酵素解裂およびDNAリガーゼ連結反応を用いて組換え
プラスミド形態での発現系の産生が記載されている。これらの組換えプラスミド
は、形質転換によって導入され、組織培養中で生育された原核生物および真核細
胞を含む単細胞系培養において複製される。
組換え遺伝子は牛痘ウイルスなどのウイルスに導入される。組換えウイルスは
プラスミドのウイルス感染細胞へのトランスフェクトにより産生することができ
る。
適当なベクターには、制限するものでないが、ラムダベクター系gt11、
gt WES.tB、シャロン4などのウイルスベクター、およびpBR322、
pBR325、pACYC177、pACYC184、pUC8、pUC9、p
UC18、pUC19、pLG339、pR290、pKC37、pKC101
、SV 40、pBluescript II SK +/− or KS +/−(
参照、“Stratagene Cloning Systems”Catalog(1993)from Stratagene,La J
olla,Calif、引用により本明細書の一部とする)、pQE、pIH821、p
GEX、pET series(参照、F.W.Studier et al.,“Use of T7 RNA Polyme
rase to Direct Expression of Cloned Genes,”Gene Expression Technology v
ol.185(1990)、引用により本明細書の一部とする)およびこれらの誘導体などの
プラスミドベクターが含まれる。組換え分子は、形質転換、特に形質導入、コン
ジュゲーション、動態化またはエレクトロポレーションを経て細胞に導入され得
る。DNA配列は既知の標準的クローニング方法(Maniatis et al.,Molecular Cloning :A Laborator Manual
,Cold Springs Laboratory,Cold Springs Harb
or,New York(1982)、引用により本明細書の一部とする)を用いてベクター中に
クローン化される。
多様な宿主−ベクター系がタンパク質コード配列を発現するのに用いられる。
まず、ベクター系は用いた宿主細胞に適合しなければならない。宿主−ベクター
系には、制限するものでないが、バクテリオファージDNA、プラスミドDNA
またはコスミドDNAで形質転換された細菌、イーストベクターを含むイースト
などの微生物、ウイルス(例えば、牛痘ウイルス、アデノウイルス等)に感染し
た哺乳動物細胞系およびウイルス(例えば、バキュロウイルス)に感染した昆虫
細胞などがある。これらのベクターの発現エレメントは、その強さおよび特異性
によって様々である。用いた宿主−ベクター系に従って、適当な転写および翻訳
エレメントのいずれか一つを用いる。
異なる遺伝子シグナルおよびプロセシングが遺伝子発現(例えば、DNA転写
およびメッセンジャーRNA(mRNA)翻訳)の多くのレベルを制御する。
DNAの転写は、RNAポリメラーゼの結合を指示するDNA配列であり、そ
れでもってmRNA合成が促進されるプロモーターの存在に依存する。真核プロ
モーターのDNA配列は原核プロモーターのそれと相違している。さらに、真核
プロモーターおよび付随する遺伝子シグナルは、原核系において認識されず、機
能しない。さらに、原核プロモーターは真核細胞において認識されず、機能しな
い。
同様に、原核細胞におけるmRNAの翻訳は、適当な原核シグナルの存在に依
存しており、真核細胞のものとは異なっている。原核細胞におけるmRNAの効
率的な翻訳には、mRNAにShine−Dalgarno(SD)と呼ばれるリボソーム
結合部位を必要とする。この配列は、通常AUGである開始コドンの前に位置す
るmRNAの短いヌクレオチド配列である。AUGはタンパク質のアミノ酸末メ
チオニンをコードする。SD配列は16SrRNA(リボソームRNA)の3’
末に相補的であり、リボソームの正しい位置付をなすrRNAで2重化されるこ
とによりmRNAのリボソームへの結合をおそらく促進する。遺伝子発現の最大
化についての綜説は、Roberts and Lauer,Methods in Enzymology,68:473(19
79)(引用により本明細書の一部とする)を参照。
本発明は、組換え基質を保有する宿主細胞も含む。宿主細胞には細菌細胞およ
び動物細胞が含まれ、これらは組換え基質を保持および繁殖するために用いられ
る。宿主細胞は組換え基質により形質転換されている哺乳動物細胞も包含する。
本発明はまた、体細胞および生殖細胞が組換え基質を含むトランスジェニック
動物も提供する。トランスジェニック動物(例えばマウス)を産生するのに用い
られる一つの手段は次の通りである。雌マウスを交尾させ、得た受精卵をその卵
管から採取する。卵をM2培地などの適当な培地(Hogan B.et al.Manipulatin
g the Mouse Embryo,A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory(1
986)、引用により本明細書の一部とする)に貯蔵する。遺伝子、ミニ遺伝子また
は組換え基質をコードするDNAまたはcDNAを既知技術によりベクター(プ
ラスミドpCEXV−alpha[la]、pCEXV−alpha[lb]ま
たはpCEXV−alpha[lc]など)から精製する。誘発し得るプロモー
ターをDNAのコード領域と融合して、形質転換体の発現を調節する実験手段を
準備する。別にまたは追加して、組織特異的調節エレメントをコード領域と融合
して、形質転換体の組織特異的発現をもたらす。適当な緩衝液中のDNAを微注
射針(ピペット吸引器を用いて毛細管からつくり得る)に入れ、注射するべき卵
を抑圧スライドに置く。針を卵の前核にさし、DNA溶液を注入する。注入され
た卵は偽妊娠マウス(すなわち、妊娠を維持するのに適したホルモンで刺激され
たマウスであるが、実際には妊娠していない)の卵管に移し、そこで子宮に行き
着床および妊娠満期へと進行する。下記するように、微注射は卵細胞中にDNA
を挿入するための唯一の方法ではなく、ここでは説明目的のためにのみ使用する
。
本発明の好ましい実施態様では、トランスジェニック哺乳動物としてマウス、
ラット、山羊、牛または豚が選択される。最も好ましい実施態様では、動物がマ
ウスである。
本発明は組換え基質を含有するトランスジェニック哺乳動物から誘導された細
胞系、クローンまたは腫瘍も包含する。特に本発明は組換え基質を含有する受精
幹細胞クローンを含む。
本発明の他の点は、体細胞および生殖細胞が組換え基質を含むトランスジェニ
ック動物を産生する方法である。組換え基質は、組換え部位に特異的なレコンビ
ナーゼで処置されたときに、(a)DNA分子からターミネーターを移動せしめ
、発現が制御されるべき該遺伝子の転写を可能とするか、または(b)該DNA
分子から発現が制御されるべき該遺伝子を移動せしめ、それによって、発現が制
御されるべき該遺伝子の機能損失をもたらすものであって、胚中に導入される。
胚は偽妊娠哺乳動物中に移植され、この胚は臨月期に生長する。組換え基質を保
有する哺乳動物を同定する。
導入工程は、微注射、すなわちDNA分子の胚未分化胚芽細胞または胚幹細胞
中への導入によって行われる。
本発明のさらなる実施態様は、組換え基質に同種のマウスを得る方法にも関す
る。組換え基質を保有する哺乳動物は同種間繁殖し、2種の対立遺伝子上に組換
え基質を保有する子孫動物を同定する。
本発明の好ましい実施態様は、組換え基質中に含有されたレポーター遺伝子を
保有する哺乳動物を同定することにより、組換え基質を保有する動物を同定する
ことである。同定はレポーター遺伝子で発現されたタンパク質をスクリーニング
することにより実施される。例えば、発現されたタンパク質に特異的な抗体を用
いて行われる。抗体は検出が容易なように化学的にまたは放射活性的に標識され
る。同定はまた、レポーター遺伝子によって付与された表現型をスクリーニング
することでもっても実施される。実施例として、薬剤抵抗性または蛍光でのスク
リーニングがある。同定はさらに、核酸ハイブリゼイション法を用いてレポータ
ー遺伝子またはレポーター遺伝子によりつくられたRNA分子について直接的に
スクリーニングすることにより実施される。
本発明の他の点は、組換え基質を活性化する方法である。レコンビナーゼが組
換え基質を保有するトランスジェニック哺乳動物に導入され、組換え基質は、組
換え部位に特異的なレコンビナーゼで処置されたときに、(a)DNA分子から
ターミネーターを移動せしめ、発現が制御されるべき該遺伝子の転写を可能とす
るか、または(b)該DNA分子から発現が制御されるべき該遺伝子を移動せし
め、それによって、発現が制御されるべき該遺伝子の機能損失をもたらす。次い
で、活性組換え基質を含有する哺乳動物を同定する。
レコンビナーゼはトランスジェニック哺乳動物中に、化学的または物理的方法
を含む多くの運送方法でもって、およびベクターを経て導入される。運送の好ま
しい化学的および物理的方法は、ビイロソーム、リポソーム、裸のDNAおよび
遺伝子ガンとして知られることもある粒子爆撃を用いることを含む。
好ましい方法は、ウイルスベクターの使用を経るリコンビナーゼをコードする
核酸の導入である。ウイルスベクターは有機型スライス培養およびインビボにお
いて領域遺伝子発現を達成する能力を有する。好ましいベクターは、アデノウイ
ルス(“Ad”)(Akli S.et al.,Nat .Genet 3,224(1993); Bajocchi,G.,
Feldman,S.,Crystal,R.and Mastrangeli,A.,Nat .Genet.,3,229(1993
); Davidson,B.,Allen E.,Kozarsky,J.,Wilson,K.and Roessler,B.,N at .Genet.
,3,219,(1993); Le Gal La Salle,G.et al.,Science,259,98
8(1993)、引用により本明細書の一部とする)、アデノ関連ウイルス(“AAV
”)(Kaplitt,M.et al.,Nat .Genet.,8,148(1994a)、引用により本明細書
の一部とする)および単純ヘルペスウイルス(“HSV”)(Dobson,A.,Margol
is,T.P.,Sedarati,F.,Stevens,J.and Feldman,L.,Neuron,5,353(1990
); Federoff,H.,Geller,A.and Lu,B.,Soc .Neurosci Abstr.,16,353(19
90); Fink,D.et al.,Hum .Gene Ther.,4,11,(1992); Geller,A.,Curr .Opin.Gen.Dev.
,3,81(1993); Geller and Breakefield(1988); Geller,A
.and Freese,A.Proc .Natl.Acad.Sci.USA,87,1149(1990); Geschwind,
M.,Kessler,J.,Geller,A.and Federoff,H.,Brain Res .Mol.Brain.Res .
,27,327(1994); Ho,D.,Mocarski,E.and Sapoloski,R.,Proc .Natl.Ac ad. Sci.USA
,90,3655(1993); Kaplitt,M.et all.Mol .Cell.Neurosci.,
2,320(1991),Proc .Natl.Acad.Sci.USA,91,8979(1994b)、引用により本
明細書の一部とする)である。
最も好ましいウイルスはHSVで、約70遺伝子を含有する150kbDNA
ウイルス(Roizman,B.,Virology,2nd Edn.,1787(1990)、引用により本明細
書の一部とする)である。HSVは広い宿主範囲を有し、大部分の型の哺乳動物
分化細胞に感染する能力を有するようである。野生型HSVゲノム内の多くの遺
伝子は組織培養におけるその生長にあまり必要でない。Roizmanとその協力者が
最初にこれをみつけ、異種遺伝子の移転のための運搬体として組換えHSVウイ
ルスを開発した(Roizman,B.,Jenkins,F.J.Science,229,1208(1985); Roi
zman,B.and Sears,A.,Virology,2nd Edn.,1795(1990)、引用により本明細
書の一部とする)。その後、この組換えHSVベクター法は多数の研究者により
用いられており、HSVアンプリコン・ベクター法(Andersen,J.,Garber,
D.,Meaney,C.and Breakefield,X.,Hum .Gene.Ther.,3,487(1992); Dobs
on,A.,Margolis,T.P.,Sedarati,F.,Stevens,J.and Feldman,L.,Neuro n
,5,353(1990); Fink,D.et al.,Hum .Gene.Ther.,4,11(1992)、引用に
より本明細書の一部とする)を補完する有力な遺伝子転換方法である。
アンプリコン・ベクターの考えは、欠損干渉性HSV粒子(Spaete,R.and Fr
enkel,N.,Cell,30,305(1982); Stow,N.and McManagle,E.,Eucaryotic V
iral Vectors,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N
Y,199(1982)、引用により本明細書の一部とする)のゲノム分析から生まれた。
この粒子は高度の感染時でのHSV株に蓄積した。このゲノムは、野生型HSV
ゲノムからのDNA配列のサブセットの比較的単純な繰り返しからなる。主に、
ゲノムはDNA複製の源(ori)および解裂/封入部位(pac)を含有した
(Spaete,R.and Frenkel,N.,Cell,30,305(1982),Spaete,R.and Frenk
el,N.Proc.Natl .Acad.Sci.USA,82,694(1985); Stow,N.and McManagle,
E.,Eucaryotic Viral Vectors,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold
Spring Harbor,NY,199(1982)、引用により本明細書の一部とする)。oriお
よびpacがプラスミドにクローンされたときは、プラスミドが細胞中にトラン
スフェクトされ、超感染野生型ウイルスによりHSV複製およびビリオン集合の
機能が供給されると、プラスミドは複製されビリオン中に封入され得た。これら
のアンプリコン株におけるゲノム分析は、プラスミド誘導配列が元のプラスミド
の集約ユニットからなる主として150kbの分子であることを示した(Spaete
,R.and Frenkel,N.,Cell,30,305(1982),Spaete,R.and Frenkel,N.Pr oc .Natl.Acad.Sci.USA
,82,694(1985); Stow,N.and McManagle,E.,Euc
aryotic Viral Vectors,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring
Harbor,NY,199(1982); Vlazny,D.,Kwong,A.and Frenkel,N.Proc .Natl .Acad.Sci.USA
,79,1423(1982)、引用により本明細書の一部とする)。
アンプリコンベクターの産生には、共増殖HSVヘルパーウイルスを必要とす
る。大部分の研究者は、基本的な即時型初期(IE)HSV遺伝子、典型的には
IE3における突然変異をもたらすヘルパーウイルスを用いる(Geller,A.and
Freese,A.,Proc .Natl.Acad.Sci.USA,87,1149(1990); Paterson,T.an
d Everett,R.J .Gen.Virol.,71,1775(1990)、引用により本明細書の一部と
する)。IE3遺伝子内でのミスセンス変異を有するヘルパーウイルスは温度感
受性表現型を有する。すなわち、複製は34℃でおきるが、39℃ではおきない
(Preston,C.,J .Gen.Virol.,71,1775(1979a),PrestonC.,J .Virol.,29
,275,(1979b)、引用により本明細書の一部とする)。IE3遺伝子の全部また
は部分的な欠失は、正常な組織培養細胞では生育し得ないが、IE3遺伝子の組
み込みコピーを安定的に発現する細胞系で生長し得るウイルスを産生する。これ
らの相補的細胞系は異なる細胞型において、そして異なるトランスフェクトの遺
伝子セグメントを有して産生されている(DeLuca,N.,McCarthy,A.and Schaf
fer,P.,J .Virol.,56,558(1985); DeLuca,N.and Schaffer,P.,Nucleic AcidsRes
.,15,4491,(1987); Paterson,T.and Everett,R.J .Gen.Virol.
,71,1775(1990)、引用により本明細書の一部とする)。IE3遺伝子の部分的
欠失を有するヘルパーウイルスは、相補的細胞系において生育すると、組換え野
生型粒子の発生がおきる。この粒子が生じる度数(10-5−10-6)は、ヘルパ
ーウイルスゲノムにおける組み込み遺伝子と欠失の両側にある残渣IE3配列と
の間の重複する相同性の程度に関係するようである(DeLuca,N.,McCarthy,A
.and Schaffer,P.,J .Virol.,56,558(1985); DeLuca,N.and Schaffer,P
.,NucleicAcidsRes.,15,4491,(1987); Paterson,T.and Everett,R.J .G en.Virol.
,71,1775(1990)、引用により本明細書の一部とする)。典型的なア
ンプリコン株は、アンプリコン感染粒子1−10×106およびヘルパーウイル
ス・プラーグ形成単位0.1−5×107の力価を有する。
典型的アンプリコンベクターは:Col E1起点および大腸菌中で生育するため
の医薬耐性遺伝子(典型的にβ−ラクタマーゼ)を有するプラスミド骨格;複製の
HSV起点;開裂/パッケージング配列;および転写単位を含む。最初のアンプ
リコンベクターは、ウイルスプロモーター、通常HSV IEプロモーター(本
明細書に引用して包含させる、Ho,D.,Mocarski,E.およびSapoloski,R.,Pro
c.Natl.Acad.Sci.USA,90,3655(1993);Kaplitt,M.et al.,Mol.Cell.N
eurosci.,2,320(1991))は、興味の対象の遺伝子の発現を推進するように構築
した。近年、遺伝子発現の程度および特異性をコントロールするのに有用な多重
遺伝子(本明細書に引用して包含させる、Geschwind,M.,et al.,Hum.Gene Th
er.,7,173(1996))、調製プロモーター(本明細書に引用して包含させる、Lu,B
.およびFederoff,H.,Hum.Gen.Ther.,6,421(1995))および細胞性プロモー
ター(本明細書に引用して包含させる、Kaplitt,M.,et al.,Nat.Genet.,199
6,8,148(1994a))のアンプリコンベクターの構築を開始した。
アンプリコンベクターは、分離細胞培養、オルガノタイピックスライス培養お
よび無傷脳中で有糸分裂後ニューロンに有効に遺伝子を移入できる(引用して本
明細書に包含させるAndersen,J.,Garber,D.,Meaney,C.およびBreakefield
,X.,Hum.Gene.Ther.,3,487(1992);Bergold P.,Casaccia-Bonnefil,P.,
Federoff,H.およびStelzer,A.,Soc.Neurosci.Abstr.,19,21(1993a),Ber
gold,P.,Cassaccia-Bonnefil,P.,Xiu-Liu,Z.およびFederoff,H.,Proc.N
atl.Acad.Sci.USA,90,6165(1993b); Dobson,A.,Margolis,T.P.,Sedara
ti,F.,Stevens,J.およびFeldman,L.,Neuron,5,353(1990);Federoff,H.
,Geller,A.およびLu,B.Soc.Neurosci.Abstr.,16,353(1990),Federoff
,H.,Geschwind,M.,Geller,A.およびKessler,J.,Proc.Natl.Acad.Sci
.USA,89,1636(1992);Fink,D.,et al.,Hum.Gene.Ther.,4,11(1992);
GellerおよびBreakefield,1988;Geller,A.およびFreese,A.,Proc.Natl.Ac
ad.Sci.USA,87,1149(1990); Geschwind,M.,et al.,Hum.Gene Ther.,7
,173(1996); Ho,D.,Mocarski,E.およびSapoloski,R.,Proc.Natl.Acad.
Sci.USA,90,3655(1993);Huang,Q.et al.,Exp.Neurol.,115,303(1992);
KaPlitt,M.,et al.,Mol.Cell.Neurosci.,2,320(1991),Kaplitt,M.,et
al.,Nat.Genet.,8,148(1994a); Wolfe,J.,Deshmane,S.およびFraser,N
.,Nat.Genet.,1,379(1992))。殆どのデータは、移入遺伝子のアンプリコベ
クターからのインビボ発現が一月以内に減少することを示すが(Federoff,未公
開データ)、ある実験は少数の一年間の発現細胞を報告する(引用して本明細書に
包含させる、During,M.,Naegele,J.,O’Malley,K.およびGeller,A.,Scie
nce,266,1399(1994))。これらの実験において、遺伝子発現はHSVプロモーター
により操作されていた。どの程度減少発現がアンプリコンゲノムの損失、ウイル
スプロモーター転写の下方制御または両方の過程を反映しているかは明らかでな
い。異なるタイプのベクターにおけるウイルスプロモーター由来遺伝子の研究は
、下方制御が共通の問題であることを示し、従って、アンプリコンベクターと同
等の機構を操作するという仮説を導く。
空間的および一時的遺伝子発現の制御の要求を満たすために、アンプリコンは
スライス培養の領域感染を製造し、予定された時間経過で発現できることを必要
とする。ウイルスの溶液(Bath)投与は、広範囲な遺伝子移入および、主にスライ
ス培養の端のグリアにおける発現および神経の少しの発現をもたらす(Casaccia-
Bonnefil,P.,et al.,J.Neurosci.Methods,50,341(1993),引用して本明
細書に包含させる)。マイクロピペットを使用して、ウイルスのナノリットル量
を直接スライス培養製造領域感染の領域に送達させた。このような培養における
遺伝子生産物発現の分析は、微少投与部位に限定されていることを示した。この
方法で、適用したビリオンの数と形質導入細胞の数の間の直線相関がある(Casac
cia-Bonnefil,P.,et al.,J.Neurosci.Methods,50,341(1993),引用し
て本明細書に包含させる)。更に、アンプリコン内のHSV IE 4/5プロモーター
は、急速に、ウイルス微少適用後4時間以内に活性化した(Casaccia-Bonnefil,
P.,et al.,J.Neurosci.Methods,50,341(1993),引用して本明細書に包含
させる)。
本発明に関して、哺乳類中の組換えを促進できる任意の部位特異的リコンビナ
ーゼが使用できる。好ましいリコンビナーゼは酵母由来のFLPおよびcreを含む。
最も好ましいリコンビナーゼはcreである。
以下の実施例において、体細胞モザイク研究がマウスのために開発され、そこ
で休眠生殖細胞系トランスジーンが体細胞送達により活性化され、creリコンビ
ナーゼを発現する。組換え基質、生殖細胞系伝達神経生育因子除去活性化トラン
スジーン(NGF-XAT)を担持するトランスジェニックマウスが製造された。creリコ
ンビナーゼ発現ウイルスベクターのNGF-XATマウスへの体細胞送達は、DNAレ
ベルでPCRおよびタンパク質レベルで免疫化学的およびELISAの両方で証明さ
れるように、トランスジーンの領域的組換えおよび活性化をもたらした。この研
究は、背面海馬形成内の一側NGFモザイク減少の行動的関連を評価するために開
発された。creリコンビナーゼの発現により活性化されたNGF-XATマウスは、大腸
菌β−ガラクトシダーゼを発現する対照ウイルスで形質導入したNGF-XATマウス
と比較して、増加した移動活性を示した。以下の非限定的実施例は、シナプスネ
ットワークの一部におけるNGFの焦点的に増加した発現は、恐らく、NGF−反
応性神経回路構成要素の全体的変化の改変により、行動の変化を誘発できること
を示す。
実施例実施例1
−実験プロトコール
NGF XATトランスジェニック系由来の全脳mRNAのノーザンブロット分析 NGF-X
ATをpBSから除去し、受精卵の前核に注入し、短く培養し、擬似妊娠している
雌の卵管に移した。6匹の開祖(founders)を得た。ポリA+RNAを5つの別の
トランスジェニック系(番号30,2,25,3および10)の成熟マウスから、Fast Tra
ck Kit(In Vitrogen,Torrance,CA)により製造した。各約2μgのRNAをホルム
アルデヒド含有1.2%アガロースゲルで分画した。ゲルをナイロン膜にブロット
し、予備ハイブリダイズし、次いで32P標識プローブに関してハイブリダイズし
た。ブロットをストリンジェントな条件下で洗浄し、フィルムに14時間さらし
た。プローブが内因性NSE mRNAの5'UTRに相補的な約90bpのプローブを含
むため、それはまたRNA充填の内部対照としても働いた。
入れ子型PCRおよびサザンブロット分析 全PCR反応を、50mM TrisHClp
H9.0、16mM(NH4)2SO4、2.25mM MgCl2、2%DMSOおよ
び0.1%トゥイン−20を含む修飾緩衝液を使用して完了させた。1μgのゲノ
ムDNA、各オリゴヌクレオチド1nM、50μm DNTP(Boehringer)およ
び1μgのTaqポリメラーゼ(Perkin-elmer)を反応各100μlに添加した。セン
スプライマー1(5'GCTCGTACGTGCGTCTCCGCCTGCAGCTCTE')およびアンチセンスプラ
イマー2(5'AACGCTGTGATCAGAGTGTA3')を40サイクルのPCR(Perkin-Elmer960
0)に、61℃で45秒のアニーリング温度および2分、72℃の伸長時間で付し
た。各生産物をセンスプライマー3(5'CATGCGCTCGCTCGGCTCTA3')およびアンチセ
ンスプライマー4(5'GACTCACCGATGCGCGTCCCCTCCGGCTCCA3')を使用して、再増幅
させた。入れ子型反応を、40サイクルのPCRに、66℃、45秒のアニーリ
ング温度および2分間、72℃の伸長時間で付した。サンプルを1%アガロース
ゲルで電気泳動し、エチジウムブロマイド蛍光(Fotodyne)で可視化した。プライ
マーペア1/2由来のPCR生産物を1%アガロース現で電気泳動し、ナイロン
膜(MSI)に移した。ブロットを予備ハイブリダイズし、32P標識Loxプローブでハ
イブリダイズした。123bp loxPフラグメントをSK-loxから、Pst 1と共に単
離し、32P dCTP(S.A.3000 Ci/mmol;Dupont)で標識した。ブロットをストリ
ンジェントな条件下で洗浄し、フィルムに7時間さらした。
ウエスタンブロット 10×106 3T3細胞を100mmプレートに播いた
。翌日、細胞を、HSVCreまたはHSClacの約1×106の感染粒子で5時間感染さ
せた。ウイルスを除去し、細胞を洗浄し、新鮮培地を24時間毎に添加した。翌
日、培地を除去し、細胞を1×PBSで洗浄し、0.5mlのLaemmli緩衝液(Laemm
li,U.Nature 227,680(1970),引用して本明細書に包含させる)で15分、氷
上で融解させた。ウェル当り250ngの融解物を4−20%勾配ゲル(Bio-Rad)
に、標準としての15μlの低分子量マーカー(Amersham)と共に流した。ゲルを
35
分、100ボルトで流した。ゲルのニトロセルロースフィルター(Protran BA 83
,S&S)への移動は、一晩で完了した。5%ミルクおよびPBS中のCre抗体の1
/10,000希釈(DuPont,Inc.から提供)をブロットに添加し、一晩、4℃で
インキュベートした。ブロットを、製造者(Amersham)の推薦に従って、2次抗体
を使用して、ELCウエスタンブロッティング法に従い発展させた。ブロットを
フィルム(XAR,Kodak)に10−20秒暴露し、次いで現像した。
定位固定注射 マウスを、誘導麻酔チャンバー中で70%N2Oおよび30%
O2中の3%ハロタンで麻酔し、定位固定大脳内注射中、2%ハロタンで維持し
た。Kopf定位固定装置に固定後、頭蓋骨を正中線切開により暴露し、穿穴をドリ
ルで開けた。NGF免疫化学のための前頂に関する整合性は、−2.0mm、側面
2.5mm、および深さ1.8mm;および行動実験に関するそれらは、−2.0mm、
側面1.5mmおよび深さ1.5mmであった。33GA針を所望の深さに徐々に進め
、2−3μl(約105感染粒子)をゆっくり5分にわたり浸透させた。4日後、
マウスの半分をハロタン過投与により殺し、X-gal染色した。14日後、残りの
マウスをβ−NGF免疫化学のために調製した。
X-gal染色 HSVcrelacおよびHSVlac注射動物由来の凍結切片(20μm)をサブ
ベッドスライドの上にマウントし、−20℃で貯蔵した。切片を1%グルタール
アルデヒドで5分間後固定した。スライドを1×PBSで洗浄し:5mMフェロ
シアンカカリウム、5mMフェロシアンカカリウム、0.02%NP-40、0.01
%ジコール酸ナトリウム、2mM MgCl2および1μgのX-Gal(Gibco)を含む
溶液に浸した。スライドを一晩37℃でインキュベートし、チオニンで3分、対
応染色させた。染色後、β−NGF免疫染色法に記載のように、脱水し、カバー
スリップした。
β−NGF免疫化学 成熟マウスをFluotec 3蒸発機を使用して、70%N2
Oおよび30%O2中の3.0%ハロタンで麻酔した(Colonial Medics,Amherst
,NH)。24GA血管カテーテル(Angiocath,Deseret Medical Inc.,Sandy,UT)
を左心室の頂点に置き、心臓内環流を10mlのヘパリン化食塩水(5,000U/
食塩水リットル)、続いて、0.2%パラベンゾキノン中の20mlの0.075M
リン酸緩衝液(pH7.5,Mallinckrodt UN 2213)中の2%パラホルムアルデヒ
ドの冷却溶液で開始した。脳を抽出し、パラホルムアルデヒド−パラベンゾキノ
ン溶液に、更に2−3時間、4℃で固定した。それに続いて、脳を、0.1Mリ
ン酸緩衝液(pH=7.5)中のエチレングリコール(30%)およびシュークロー
ス(20%)の10mlの凍結防止溶液に24時間入れた。40ミクロン連続切片を
、Amercian Opticalスライディングミクロトームを使用して、粉末化ドライア
イス上で切断し、0.06%アジドを含むリン酸緩衝液中で、+4℃でβ−NG
F免疫化学のために処理するまで貯蔵した。マウス脳の代表的冠領域をコースタ
ー入れ子型ウェル(VWR)に入れ、0.1Mトリス緩衝食塩水(pH=7.6)で10
分インキュベートし、続いて2回のTBS中の0.25%トリトン(T-8787,Sigm
a)での10分の洗浄をした。ブロックを、60分、TBS中の2%結晶性グレー
ドウシ血清アルブミン(A-8022,Sigma)および5%正常ヤギ血清の溶液で行い、
続いてTBS中の0.25%トリトンで短く5分洗浄した。マウスβ−NGFに
対するウサギポリクローナル(親和性精製)抗体(1:1000希釈または1μg/
ml)を、Conner et al,Muir,D.,Varian,S.,Hagg,T.およびManthorpe,M.J
.Comp Neurol 319,454(1992)(引用して本明細書に包含させる)が推薦するよ
うに、+4℃で、60−64時間、行った。結合抗体を、0.25%トリトンの
TBS溶液中の1.5μg/mlのビオチニル化ヤギ抗ウサギ抗体(Vectastain Elit
e,rabbit IgG ABC kit,PK-6101,Vector labs,Burlingame,CA)と、0.5%
ヤギ血清で、3時間、室温でインキュベートすることにより測定した。次いで、
切片を室温で90分、アビジン−ビオチン−ペルオキシダーゼ試薬中で、製造者
の推薦に従ってインキュベートした。TBSおよびトリス−HCl中の10分の
連続した濯ぎの後、切片を7分、0.1MトリスHCl緩衝液(pH7.4)中の0
.04%ジアミノベンジジン(D-5637,Sigma)、0.06%塩化ニッケル(N 5756,
Sigma)および0.06%過酸化水素の濾液中に置いた。次いで、切片をリン酸緩
衝液で濯ぎ、スーパーフロストコートスライド(Fisher)に細絵筆でマウントし、
95%および100%アルコール中で脱水し、組織学的グレードのキシレン中で
、過マウントによりカバースリップし、インキュベートして24時間放置して乾
燥
させた。
NGF ELISA 注射部位を含む脳領域をHSVcrelacおよびHSVlacのいずれかを注射
した動物から外科的に単離した。それらは、PBS、0.4M NaCl、0.0
5%トゥイン20、0.5%BSA、0.1mM塩化ベンゼチオニウム、1mMP
MSFおよび3.5μg/mlのアプロチニンを含む緩衝液中で、1:1重量/容量
比率で抽出した。サンプルをマイクロガラス組織粉砕機(Wheaten)で均質化した
。サンプルを次いで40%出力でのカップ超音波処理に5回付した。均質物を1
6,000×g、4℃で60分、遠心した。上清を連続して50mMトリス−塩
酸、200mM NaCl、10mM CaCl2、1%BSA、0.1%トリト
ンX−100および0.1%ナトリウムアジドを含む緩衝液で希釈し、下記のよ
うに調製したHigh Binding ELISAプレート(Costar)に添加した。ELISAプレー
トを抗−rhNGF(Dr.Dominick Sinicropi博士より提供)の1μg/ml溶液でコート
し、2時間、37℃でインキュベートし、続いて1時間、37℃でブロックさせ
た。上清およびマウスNGF標準を添加し、一晩、4℃でインキュベートした。
抗-NGF-βgal接合体(Boehringer Mannheim)を4時間、37℃で添加し、製造者
のプロトコール(Boehringer Mannheim)に従ってアッセイを展開した。サンプル
を595nm(Bio-Rad)で読み取り、標準曲線をマウスNGFコントロールから導
いた。HSVcrelacおよびHSVlac注射動物の両方からの脳サンプルを標準曲線に対
して測定した。
In situハイブリダイゼーション In situハイブリダイゼーションを、Boehri
nger Mannheim Digoxigenin標識および検出システムを使用して、12μmの冠切
片で行った。hGH Exon IIに相補的なオリゴヌクレオチドプローブ(45マー)を
10分、3'末端標識し、1:50希釈を使用した。凍結切片を室温にし、4%
パラホルムアルデヒドで15分固定した。固定の後、切片を1×PBSで洗浄し
、室温で2×PBS中でインキュベートした。次いで、切片を2回1×PBSで
濯ぎ、プロテイナーゼK(20μg/ml)で37℃で20分消化させた。切片を4
%パラホルムアルデヒドで5分間、後固定し、次いでPBSで洗浄した。予備ハ
イブリダイゼーションの前に、切片をアセチル化し、プローブの非特異的結合
を減少させた。切片をトリエタノールアミンおよび0.5%酢酸無水物中で10
分インキュベートし、続いて2×SSCで10分洗浄した。50%脱イオン化ホ
ルムアミド、4×SSC、1×デンハルト、10%デキストランスルフェート、
30μg/mlサケ精子DNAおよび25μg/ml酵母tRNAからなる予備ハイブ
リダイゼーション溶液を切片に添加し、室温で1時間インキュベートした。予備
ハイブリダイゼーションの後、切片を2×SSCで簡単に濯いだ。プローブを5
分、95℃で変性させ、1:50の比で予備ハイブリダイゼーション溶液に添加
し、一晩、37℃でインキュベートした。切片を段階的に増加させたストリンジ
ェントな洗浄液(SSC:2×、1×、0.5×)で、最初に室温で、次いで37
℃で3時間にわたり洗浄した。抗−ジゴキシゲニンを1:500希釈で、1%ヒ
ツジ血清および0.003%トリトンX−100存在下、切片に添加し、室温で
4時間インキュベートした。数回トリス−HClで洗浄した後、色検出溶液(NBT
& X-Phosphate)をスライドに亜し、一晩、展開させた。
運動活性 水平および垂直運動活性測定を、一日の90分実験期間の間の5分
間隔の赤外線ビーム消散(Opto-Varimex Minor,Columbus Instruments Internat
ional Corporation)を基本にした自動装置で行った。各ビームを25.4mmで、
各ビームの広さが直径で3mmになるように分けた。水平または垂直ビームの中断
は、Opto-Mデータソフトウエアを使用して回収される電気的インパルスを発生さ
せた。水平ビームは、マウスが試験ケージの水平面を移動した場合にのみ記録さ
れ、飛び跳ねや立ち上がりは、垂直ームにより記録された。統計的分析を変化す
るグループ間としてのトランスジーンおよびグループ内変化としての時間間隔変
化の分析の2方向反復測定を使用して行った(SuperANOVA,Abacus Concepts,In
c.)。実施例2
−生殖細胞系伝達組換え置換の設計
生殖細胞系伝達組換え基質、NGF切除的活性化トランスジーン(NGF-XAT)を
設計し、体細胞的に発現するcreリコンビナーゼによる活性化により、非活性化
カセットがNGF発現のために除去される、ニューロン特異的非コーディング転
写を合成した。NGF-XAT(図2A)を、β−グロブリン転写ターミネーターに融合
したヒト成長ホルモン(“hGH”)遺伝子のloxP結合変異フラグメント、NGFミ
ニ遺伝子およびIRES開始ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子(“I
RESNpt”)およびhGH遺伝子由来の3'フランキング配列を含む、1.8kb ニュ
ーロン特異的エノラーゼ(“NSE”)プロモーターにより誘導した。実施例3
−大腸菌における組換え誘導除去の証明
不活性化カセットの除去の効果および忠実性の証明のために、NGF-XATをcreリ
コンビナーゼを構造的に発現する細菌(図2Bおよび2C、レーン1−9)および
またリコンビナーゼを欠く対照細菌(レーン11−22)に挿入した。両方の株か
らの独立した形質転換体由来のプラスミドミニプレプDNAを製造し、BamHIで
消化し、アガロースゲルでサイズ分画してサザンブロットした。個々の細菌プラ
スミドのサザンブロット分析は、除去の高い効果を証明した:全てのコロニーは
不活性化カセットに対応する制限フラグメントを欠失した。対照NGF-XAT DN
AのBamHI消化をレーン10で流した。結果を図2Bに示す。図2Bにおいて、
ブロットをプローブとハイブリダイズした(図2A参照)。creリコンビナーゼを
欠く細菌から製造したプラスミドのみがこのフラグメントを含んだ(フラグメン
トB);creリコンビナーゼを発現する細菌由来の全てのプラスミドは、このフラ
グメントを欠失した。図2Cにおいて、ブロットをプローブ2および3とハイブ
リダイズし、細菌の両方のタイプ由来のプラスミドが発現フラグメントから解放
されていることを証明した(フラグメントA、A1およびC)。フラグメントA1
は、組換えが新規3’BamHI部位を製造するため、フラグメントAより僅かに大
きい。“共消滅”構築物の直接配列決定は、カセットの除去を示した。対照して
みると、無傷NGF-XATが、creリコンビナーゼを発現しない全細菌から回収された
。実施例4
−形質転換マウスの発生
NGF−XATをpBSから摘出し、受精卵の前核に注射し、短時間培養し、
偽妊娠雌の卵管中に移植した。6ファウンダーが得られた。5独立形質転換ライ
ン(#30,2,25,3および10)の成人マウスから、ファースト・トラッ
ク・キット(In Vitrogen,Torrence,CA)により、PolyA+RNAを調
製した。各RNA約2ugを1.2%アガロースゲル(ホルムアルデヒド含有)
上で分画した。ゲルをナイロン膜にブロッテイングし、プレハイブリダイズし、32
P標識プローブにハイブリダイズした(図3Aのノーザンプローブ1)。ブロ
ットをストリンゼントな条件下で洗浄し、14時間フィルムにさらした(図3B
)。プローブは、内因性NSE mRNAの5'UTRに相補的な90bpを含
んでいるので、RNAローディングを内部的にコントロールした。
発生した形質転換マウスの5独立ラインのうち、2つは予測された端部切断転
写物を発現した。(ライン#30と10の発現におけるより小さなNGF−XA
T転写物の所在は、図3Aに示される。)この2つのうち、ライン#30はより
大量の転写物を産生したが、これはプローブ相補性の長さを天然NSE mRN
Aの量の約15%に補正後に対応する(図3B)。端部を切断した不活性転写物
に対して相補的なアンチセンスプローブを使用する、in situ hybridization研
究は、ニューロンパターンにおける広範な標識化を示したが(図4Aおよび4B
)、センスプローブでプローブした形質転換切片は陰性であった(図4C)。加
えてバックグラウンド上の標識は、非形質転換マウスからの切片にハイブリダイ
ズさせたとき、アンチセンスプローブで観察されなかった。ブロットのノーザン
プローブ(図4A)に対する再ハイブリダイゼーションは、NGF形質転換転写
物を示さず、効率の良い転写終末を確認する。実施例5
−creリコンビナーゼの体細胞伝達によるイン・ビボ組換の促進
creリコンビナーゼの体細胞伝達がイン・ビボ組換を促進することが出来るか
否かを決定させるため、リコンビナーゼを発現する若干のヘルペス・シンプレッ
クス・アンプリコン(HSV)ウイルスベクターを発生させた(図5A;HSV
cre)。HSVcreをcre(Gu,H.,Zou,Y.−R.and Rajewsky,K.,Cell
.,73,1155(1993))のHSVPrPUC(Battleman,D.,Geller,A.and
Chao,M.,J Neurosci.,13(3),941(1993),Bergold,P.,Cassaccia
-Bonnefil,P.,Xiu−Liu,Z.and Federoff,H.,Proc.Natl.Acad.
Sci.USA,90,6165(1993);これらを参照文献として本願明細書中に加える
。)中へのクローニングにより、構成させた。遺伝子HSVcreをウイルス中に
封入し(Geschwind,M.,Lu,B.and Federoff,H.,Providing pharmacol
ogical access to the brain;A volume of Methods in Neuroscience,Con
ned.1994;これを参照文献として本願明細書中に加える。)、NIH3T3細胞
を感染させるために使用し、リコンビナーゼ発現を検出した。30時間後、細胞
を集め、蛋白質抽出物を調製し、ウエスタンブロット分析に付した(Hassankhan
i,A.,Steinhelper,M.,Soonpaa,M.,Katz,E.,Taylor,D.,Roz
enthal,A.,Factor,S.,Steinberg,J.,Field,L.and Federoff,H.
,Dev Biol.,169,309(1995);これを参照文献として本願明細書中に加える。
)。creリコンビナーゼを発現し(図5B,レーン1)、リコンビナーゼ(レ
ーン2)、HSVcre感染3T3細胞(レーン3)、HSVlac(β−ガラク
トシダーゼを発現)感染3T3細胞(レーン4)および非感染3T3細胞(レー
ン5)を発現しない、大腸菌からの蛋白質抽出物を、SDS−PAGEで分画し
、ブロットし、creリコンビナーゼに対するラビット・ポリクローナル抗体で
プローブした。cre特異性バンド(矢印)がリコンビナーゼ(レーン1)とH
SVcre感染3T3細胞(レーン3)を発現するバクテリアにのみ観察される
。(図5C)NGF−XAT構成物は、組換前(頂部)および組換後(底部)に
描かれ、PCRプライマーの所在が示される。(図5D)PCRは、Creイン
・ビボ組換をモニターするのに使用された。
HSVcreであって、コントロールウイルスHSVlac(β−ガラクトシダーゼ
を発現する。)ではないもののライン#30マウスの背側の海馬への焦点伝達は
、直接のPCRサザーンブロット分析(図5D)およびネステッドPCR(図5
E)
で証明されるように、NGF−XAT生殖系列構成物(図5C)からの不活性カ
セットの切除を結果した。ライン#30NGF−XATマウスにHSVcreとH
SVlacを注射し、注射部位からの脳領域および他の非注射領域を集めた。DN
Aを調製し、C(Battleman,D.,Geller,A.and Chao,M.,J Neuros
ci.,13(3),941(1993);これを参照文献として本願明細書中に加える。)
に示されたプライマーによるPCRに付した。PCR生成物をブロットし、32P
標識loxPプローブでハイブリダイズし、ストリンゼントに洗浄し、上記した
ようにフィルムにさらした。完全長3100bp生成物を非組換NGF−XAT
を含むプラスミド鋳型から観察した(図5D;レーン1)。785bpの破壊し
たPCR生成物(矢印)は、HSVcreウイルスを注射した脳領域においてのみ
認められ(図5D;レーン3)、これはcreリコンビナーゼを発現するバクテリ
アによって産生された破壊鋳型上のPCRによって誘導された生産物(図5D;
レーン2)と同じ大きさである。破壊されたPCR断片はHSVlac感染ライ
ン#30動物からのDNA(図5D;レーン4)または非注射の動物からのDN
A(図5D;レーン5)中には観察されなかった。NGFミニ遺伝子(Federoff
,H.,Geschwind,M.,Geller,A.and Kessler,J.,Natl.Acad.Sci.
USA,89,1636(1992),Hassankhani,A.,Steinhelper,M.,Soonpaa
,M.,Katz,E.,Taylor,D.,Rozental,A.,Factor,S.,Steinber
g,J.,Field,L.and Federoff,H.,Dev Biol.,169,309(1995))に対
するHF37/47によるPCR増幅は陽性であったが、完全長生成物は、形質
転換ライン#30動物からは効率的に生産されなかった。
(図5E)ネステッドPCR分析:ウイルス感染動物から抽出されたDNAを
プライマー1/2で増幅し、プライマー3/4で再増幅し、エチジウムブロミド
アガロースゲル上で分画した(Battleman,D.,Geller,A.and Chao,M.,
J Neurosci.,13(3),941(1993);これを参照文献として本願明細書中に
加える。)。完全長2700bp断片が非組換NGF−XATを含むプラスミド
鋳型から観察された(図5E;レーン1)。318bpの破壊されたPCR生産
物
(矢印)はHSVcreウイルスを注射した脳領域においてのみ観察された(図5
E;レーン3)。これはcreリコンビナーゼを発現するバクテリアによって産生
された破壊された鋳型上のPCRによって誘導された生産物と同じ大きさであっ
た(図5E;レーン2)。破壊されたPCR断片はHSVlac感染ライン#3
0動物からのDNA(図5E;レーン4)または非注射の動物からのDNA(図
5E;レーン5)中には観察されなかった。NGFミニ遺伝子(Federoff,H.
,Geschwind,M.,Geller,A.and Kessler,J.,Natl.Acad.Sci.US
A,89,1636(1992),Hassankhani,A.,Steinhelper,M.,Soonpaa,M
.,Katz,E.,Taylor,D.,Rozental,A.,Factor,S.,Steinberg,
J.,Field,L.and Federoff,H.,Dev Biol.,169,309(1995);これ
を参照文献として本願明細書中に加える。)に対するHF37/47によるPC
R増幅は陽性であったが、完全長生成物は、形質転換ライン#30動物からは効
率的に生産されなかった。実施例6
−cre発現HSVベクターの局所伝達
本実施例は、リコンビナーゼの体細胞発現が、免疫細胞化学による導入遺伝子
生成物NGFの必要分析のためのNGF−XAT構成物を活性化したことを証明
するものである。ライン#30マウスに対して、HSVlacまたはHSVcrelac
(核限局性Creとβ−ガラクトシダーゼの両方を発現する)ウイルス(約2×
105感染粒子)のいずれかを定位的に片側に注射した。若干の動物を4日後に
分析してX−gal組織化学によるβ−ガラクトシダーゼの発現を局在化させ、
ベクター発現の局在化を確認した(Geschwind,M.,Lu,B.and Federoff,
H.,Providing pharmacological access to the brain;A volume of Metho
ds in Neuroscience,Conn ed.1994;これを参照文献として本明細書中に加え
る)。HSVlacとHSVcrelac両者からのセクションはウイルス注射部位に限定
された強いβ−ガラクトシダーゼ発現を示した。別のグループの動物に両ウイル
スを注射し、14日後にNGF免疫細胞化学により分析した。HSVlac注射動
物(図6C)は、コントロール側または非注射動物(図6A、6B)と比較して
、
注射側(矢印)について免疫反応性の強さやパターンに変化を示さなかった。H
SVcrelac感染動物(図6D)は、NGF免疫反応性の分布における著しい増強
を証明した。その分布はウイルス注射領域(矢印)に局在しており、ウイルス注
射部位に対する前方でも後方でもなかった(データ示さず)。実施例7
−ELISAによるNGF免疫反応性の定量化
NGF免疫反応性の直接的定量化を、ウイルス注射後、14日経過してからE
LISAにより行った。ライン#30マウスをHSVlacまたはHSVcrelac(
核限局性Creおよびβ−ガラクトシダーゼの両方を発現する)ウイルス(約2
×105感染粒子)のいずれかを定位的に片側に注射し、14日後に屠殺した。
注射部位を含む組織ブロックを集め、ホモゲナイズし、ELISAによって分析
した。NGF含量の大かつ顕著な増加(*P<0.001,t−test)が、
HSVlac注射動物(図7、ハッチングなしのバー、n=3)と比較して、HS
Vcrelacにおいて認められた(図7、ハッチング付きのバー、n=5)。HSV
crelac注射動物は、HSVlacおよび非注射対象動物と比較して、注射領域内で
NGF濃度における約15倍の増加を示す。実施例8
−cre活性化NGF−XAT形質転換遺伝子を有するマウスにおける増
強自発活性
海馬の末端の神経支配分野内におけるNGF−XAT遺伝子のCre介在活性
化を用いて増強した局所的NGF機能が自発的挙動を変化させるものであるか否
かを決定した。NGF−XATマウスに対し背側の海馬中に定位的にHSVcrel
acまたはコントロールベクターHSVlacのいずれかを注射した。2週間以内に
HSVcrelacを注射した後注射動物は、まずより活性であることが注目された。
4〜6ケ月の後注射における挙動の研究が実施された。
水平および垂直運動活性の測定を赤外ビームブレイクスに基づく自動装置を使
用し、1日に90分の実験期間の間に5分間隔で赤外ビームを適用した(Octo
−Varimex Minor,Columbus Instruments International Corporation)
。各ビームは幅が直径3mmで25.4mmに分離された。水平または垂直ビームの
中
止は、電気的パルスを発生し、これはOcto−Mデータソフトウエアを用いて
集められた。水平ビームはマウスが試験篭の水平面に動いた時のみ記録され、ジ
ャンプや裏返りは垂直ビームによって記録された。統計的解析を2回繰り返し分
析を行って実施した。導入遺伝子による変動をグループ間の変動として、時間的
間隔をグループ内の変動として測定を繰り返した(SuperANOVA,Abacus C
oncepts,Inc)。
ライン#30マウスをHSVlacまたはHSVcrelac(核限局性Creおよび
β−ガラクトシダーゼの両方を発現する)ウイルス(約2×105感染粒子)の
いずれかを定位的に片側に注射し、4〜6ケ月後に動物の挙動を観察した。結果
を図8に要約する。全水平(頂部)と垂直(底部)活性を、HSVlac(黒丸)
およびHSVcrelac(白丸)マウスに対して、90分間にわたり5分間隔で数え
た。各データ・ポイントは、5分間隔で、グループの平均±S.E.値と8匹の
マウスを表す。グループは年令をマッチさせ、かつ6匹の雄と2匹の雌から構成
された。
HSVcrelacとHSVlacマウスの水平活性レベルは、一般に期間の最初の3
0分間にわたって均等であったが、その後は次の60分間にわたり低下し、HS
VlacマウスよりもHSVcrelacにおいてより遅い低下を示した。結果としてH
SVcrelacマウスにおいて顕著に高い水平活性レベルが認められた(導入遺伝子
活性化の主効果、F=8.177、df=1、14、p=.012;時間相互反応
による導入遺伝子活性化、F=2.58、df=17、238、p=.0008)
。垂直活性レベルも同様にHSVcrelacマウスにおいて顕著な増加を示し(導入
遺伝子活性化の主効果、F=33.29、df=1、14、p=.0001)、こ
の増加は90分の期間中維持された(導入遺伝子活性化相互反応による時間、F
=1.57、df=17、238、p=.072)。垂直活性における差異が特に
注目され、HSVlac値の1139〜1382%のオーダーでHSVcrelacマウ
ス(タイムポイント7〜9)において垂直活性におけるピークの増加が認められ
た。活性におけるこれらの増加は、HSVcrelacマウスが僅かに重い体重を有し
ていたにも拘わらず(HSVcrelac 36.17±S.E.1.91;HSVlac
31.25±S.E.1.81;p=0.41)、認められた。通常はこのよう
な場合運動活性レベルが減少することが予測される。この挙動の差異に関係した
神経解剖学的かつ生理学的変化は未だ明らかではないが、海馬形成内に局所的に
増強したNGF発現は、初めて見いだされたことである。
好ましい実施態様を詳細に記載したが、当業者にとって、発明思想から離れる
ことなく種々の修飾、付加、置換等をなし得ることは明らかであり、従ってそれ
らもまた、以下のクレームで定義された発明の範囲に含まれるものと理解さるべ
きである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ
,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,
CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,G
E,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR
,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,
MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,P
L,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK
,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.組換え基質(リコンビネーター基質;recombinatorial substrate)にお ける遺伝子転写を促進することが出来るプロモータエレメントと、当該プロモー タエレメントに対する3'位に存在してその転写を容易ならしめる、発現がコン トロールされるべき遺伝子と、上記プロモータに対する3'位であって、その発 現がコントロールされるべき上記遺伝子に対する5'位に位置しており、それに 対する3'位の遺伝子の転写を妨げるターミネータと、上記ターミネータに対す る3'位に位置する第1の組換え部位および上記ターミネータに対する5'位に位 置する第2の組換え部位とを含む、組換え基質をコードするDNA分子であって 、当該DNA分子を上記組換え部位に特異的なリコンビナーゼで処理することに より当該DNA分子から上記ターミネータが除去され、それによって組換え基質 が活性化され、その発現がコントロールされるべき遺伝子の転写を可能にする、 DNA分子。 2.容易に検出することが出来るRNAまたはペプチドを産生することにより 、活性化された組換え基質の検出を容易ならしめる、ターミネータに対して3' 位に位置するレポータ遺伝子をさらに含んでいる、請求項1記載のDNA分子。 3.レポータ遺伝子が、LacZ、クロラムフェニコール・アセチルトランス フェラーゼ、ルシフェラーゼ、緑蛍光タンパク質、ヒトアルカリ性ホスファター ゼ、ハイグロマイシン抵抗因子およびネオマイシン・ホスホトランスフェラーゼ をコードする遺伝子から選択されたものである、請求項2記載のDNA分子。 4.転写物を安定化させ、その発現がコントロールされるべき遺伝子に対して 3’位に位置する遺伝子または断片の転写を終了させる、3'フランキング配列 をさらに含んでいる、請求項1記載のDNA分子。 5.3'フランキング配列が、β−ガラクトシダーゼ遺伝子、SV40、β− グロビン遺伝子、α−グロビン遺伝子およびヒト成長ホルモン遺伝子からの3’ フランキング領域から選択されたものである、請求項4記載のDNA分子。 6.プロモータエレメントが、ミオシン重鎖α、ミオシン重鎖β、インシュリ ン、ソマトスタチン、グルカゴン、成長関連タンパク質43kDa、上頸神経節 クローン10、ニューロフィラメント−L、ニューロフィラメント−M、ニュー ロフィラメント−H、グライアル・ビフィラリイ・タンパク質、P0、ミエリン 関連糖タンパク質、ミエリン塩基性タンパク質、カルシトニン遺伝子関連ペプチ ドおよびニューロン特異性エノラーゼを発現する遺伝子に対するプロモータから 選択されたものである、請求項1記載のDNA分子。 7.リコンビナーゼ部位が、FRTおよびloxP部位から選択されたもので ある、請求項1記載のDNA分子。 8.ターミネータが、ガストリン転写ターミネータ、C2コンプレメント転写 ターミネータおよびβ−グロビン転写ターミネータから選択されたものである、 請求項1記載のDNA分子。 9.その発現がコントロールされるべき遺伝子が、ホルモン、ホルモン受容体 、神経伝達物質、神経栄養因子、神経栄養因子受容体、神経細胞ペプチド、細胞 信号分子およびこれらペプチドのいずれかに対する受容体から選択されたもので ある、請求項1記載のDNA分子。 10.その発現がコントロールされるべき遺伝子が、神経細胞成長因子である 、請求項1記載のDNA分子。 11.請求項1記載のDNA分子を含む、ベクター。 12.請求項1記載のDNA分子を有する、宿主細胞。 13.その体および生殖細胞が、請求項1記載のDNA分子を含む、形質転換 哺乳動物。 14.動物が、マウス、ラット、ヤギ、ウシおよびブタから選択されたもので ある、請求項13記載の形質転換哺乳動物。 15.請求項13記載の形質転換哺乳動物から誘導された、セルライン、クロ ーンまたは腫瘍。 16.請求項1記載のDNA分子を含む、胚幹細胞クローン。 17.組換え基質における遺伝子転写を促進することが出来るプロモータエレ メントと、当該プロモータエレメントに対する3'位に存在してその転写を容易 ならしめる、発現がコントロールされるべき遺伝子と、その発現が上記プロモー タにコントロールされるべき上記遺伝子に対する3’と5’位に位置しており、 それに対する3’位の遺伝子の転写を妨げるターミネータと、上記ターミネータ に対する3’位に位置する第1の組換え部位および上記ターミネータに対する5 ’位に位置する第2の組換え部位とを含む、組換え基質であって、上記DNA分 子を上記組換え部位に特異的なリコンビナーゼで処理することにより当該DNA 分子から上記ターミネータが除去され、それによってその発現がコントロールさ れるべき遺伝子の転写を可能にする、組換え基質を用意し、 当該組換え基質を胚または胎児に導入し、 上記の胚または胎児を偽妊娠哺乳動物に移植して、この移植された胚または胎 児を成育させ、 組換え基質を有する哺乳動物を同定する ことを特徴とする、その体および生殖細胞が組換え基質を含む形質転換哺乳動物 を製造する方法。 18.導入が、ミクロインジェクションによって行われる、請求項17記載の 方法。 19.導入が、組換え基質を胚の胚盤胞中に導入することによって行われる、 請求項17記載の方法。 20.導入が、組換え基質を胚の幹細胞中に導入することによって行われる、 請求項17記載の方法。 21.さらに組換え基質を有する哺乳動物を交配させ、二つの対立遺伝子上に 組換え基質を有する子孫哺乳動物を同定する、請求項17記載の方法。 22.同定が、組換え基質に含まれるレポータ遺伝子を有する哺乳動物を同定 することを含む、請求項17記載の方法。 23.同定が、レポータ遺伝子によって発現されるタンパク質を検出すること によって行われる、請求項22記載の方法。 24.同定が、レポータ遺伝子によって付与される表現型をスクリーニングす ることによって行われる、請求項22記載の方法。 25.同定が、レポータ遺伝子にハイブリダイズすることによりまたはレポー タ遺伝子によってコードされたRNA分子により行われる、請求項22記載の方 法。 26.動物が、マウス、ラット、ヤギ、ウシおよびブタから選択されたもので ある、請求項22記載の方法。 27.組換え基質における遺伝子転写を促進することが出来るプロモータエレ メントと、当該ターミネータエレメントに対する3’位に存在してその転写を容 易ならしめる、発現がコントロールされるべき遺伝子と、上記プロモータに対す る3’位であって、その発現がコントロールされるべき上記遺伝子に対する5’ 位に位置しており、それに対する3'位の遺伝子の転写を妨げるターミネータと 、上記ターミネータに対する3’位に位置する第1の組換え部位および上記ター ミネータに対する5'位に位置する第2の組換え部位とを含む、組換え基質であ って、上記DNA分子を上記組換え部位に特異的なリコンビナーゼで処理するこ とにより当該DNA分子から上記ターミネータが除去され、それによって組換え 気質が活性化され、その発現がコントロールされるべき遺伝子の転写を可能にす る、組換え基質を有する、形質転換哺乳動物を用意し、 組換え基質の中で上記第1の組換え部位から上記第2の組換え部位へDNAの 切除を促進するリコンビナーゼを上記形質転換哺乳動物の中へ導入し、 活性化された組換え基質を含む哺乳動物を同定することを特徴とする、組換え 基質中で発現されるべき遺伝子を活性化する方法。 28.導入が、リコンビナーゼを発現するベクターを用意し、当該ベクターを 形質転換哺乳動物の細胞の中へ導入することを含む、請求項27記載の方法。 29.ベクターが、ウイルスである、請求項28記載の方法。 30.ウイルスが、アデノウイルス、アデノ関連ウイルス、レンチウイルス、 ワクシニアウイルス、シンビスウイルスおよびレトロウイルスから選択されたも のである、請求項29記載の方法。 31.導入が、リコンビナーゼを発現する核酸分子をウイロソーム、リポソー ム、裸のDNAまたは粒状ボンバードメントの使用により形質転換哺乳動物細胞 の中へ導入することによって行われる、請求項27記載の方法。 32.リコンビナーゼが、FLPおよびcreから選択されたものである、請 求項27記載の方法。 33.動物が、マウス、ラット、ヤギ、ウシおよびブタから選択されたもので ある、請求項27記載の方法。 34.組換え基質における遺伝子転写を促進することが出来るプロモータエレ メントと、当該プロモータエレメントに対する3'位に存在してその転写を容易 ならしめる、発現がコントロールされるべき遺伝子と、その発現がコントロール されるべき遺伝子に対する3'位に位置している第1の組換え部位およびその発 現がコントロールされるべき遺伝子に対する5'位に位置している第2の組換え 部位とを含む、組換え基質をコードするDNA分子であって、当該DNA分子を 上記組換え部位に特異的なリコンビナーゼで処理することにより当該DNA分子 からその発現がコントロールされるべき上記遺伝子が除去され、それによって組 換え基質が活性化され、その発現がコントロールされるべき上記遺伝子の機能損 失が結果される、DNA分子。 35.プロモータに対する3’位に位置しており、それに対する3'位に位置 し、組換え部位の間の遺伝子の転写を妨げるターミネータと、当該ターミネータ に対する3'位に位置するレポータ遺伝子および上記組換え部位であって、容易 に検出することが出来るRNAまたはペプチドを産生することによって活性化さ れた組換え基質の検出を容易ならしめるものをさらに含んでいる、請求項34記 載のDNA分子。 36.レポータ遺伝子が、LacZ、クロラムフェニコール・アセチルトラン スフェラーゼ、ルシフェラーゼ、緑蛍光タンパク質、ヒトアルカリ性ホスファタ ーゼ、ハイグロマイシン抵抗因子およびネオマイシン・ホスホトランスフェラー ゼをコードする遺伝子から選択されたものである、請求項35記載のDNA分子 。 37.転写物を安定化させ、その発現がコントロールされるべき遺伝子に対し て3'位に位置する遺伝子または断片の転写を終了させる、3'フランキング配列 をさらに含んでいる、請求項34記載のDNA分子。 38.3'フランキング配列が、β−ガラクトシダーゼ遺伝子、SV40、β ーグロビン遺伝子、α−グロビン遺伝子およびヒト成長ホルモン遺伝子からの3 'フランキング領域から選択されたものである、請求項37記載のDNA分子。 39.プロモータエレメントが、ミオシン重鎖α、ミオシン重鎖β、インシュ リン、ソマトスタチン、グルカゴン、成長関連タンパク質43kDa、上頸神経 節クローン10、ニューロフィラメント−L、ニューロフィラメント−M、ニュ ーロフィラメント−H、グライアル・ビフィラリイ・タンパク質、P0、ミエリ ン関連糖タンパク質、ミエリン塩基性タンパク質、カルシトニン遺伝子関連ペプ チドおよびニューロン特異性エノラーゼを発現する遺伝子に対するプロモータか ら選択されたものである、請求項34記載のDNA分子。 40.リコンビナーゼ部位が、FRTおよびloxP部位から選択されたもの である、請求項34記載のDNA分子。 41.ターミネータが、ガストリン転写ターミネータ、C2コンプレメント転 写ターミネータおよびβ−グロビン転写ターミネータから選択されたものである 、請求項35記載のDNA分子。 42.その発現がコントロールされるべき遺伝子が、ホルモン、ホルモン受容 体、神経伝達物質、神経栄養因子、神経栄養因子受容体、神経細胞ペプチド、細 胞信号分子およびこれらペプチドのいずれかに対する受容体から選択されたもの である、請求項34記載のDNA分子。 43.その発現がコントロールされるべき遺伝子が、神経細胞成長因子である 、請求項34記載のDNA分子。 44.請求項34記載のDNA分子を含む、ベクター。 45.請求項34記載のDNA分子を有する、宿主細胞。 46.その体および生殖細胞が、請求項34記載のDNA分子を含む、形質転 換哺乳動物。 47.動物が、マウス、ラット、ヤギ、ウシおよびブタから選択されたもので ある、請求項46記載の形質転換哺乳動物。 48.請求項46記載の形質転換哺乳動物から誘導された、セルライン、クロ ーンまたは腫瘍。 49.請求項34記載のDNA分子を含む、胚幹細胞クローン。 50.組換え基質における遺伝子転写を促進することが出来るプロモータエレ メントと、当該プロモータエレメントに対する3’位に存在してその転写を容易 ならしめる、発現がコントロールされるべき遺伝子と、その発現がコントロール されるべき遺伝子に対する3'位に位置している第1の組換え部位およびその発 現がコントロールされるべき遺伝子に対する5'位に位置している第2の組換え 部位とを含む、組換え基質であって、当該DNA分子を上記組換え部位に特異的 なリコンビナーゼで処理することにより当該DNA分子からその発現がコントロ ールされるべき上記遺伝子が除去され、それによってその発現がコントロールさ れるべき上記遺伝子の機能損失が結果される、組換え基質を用意し、 当該組換え基質を胚または胎児に導入し、 上記の胚または胎児を偽妊娠哺乳動物に移植して、この移植された胚または胎 児を成育させ、 組換え基質を有する哺乳動物を同定する ことを特徴とする、その体および生殖細胞が組換え基質を含む形質転換哺乳動物 を製造する方法。 51.導入が、ミクロインジェクションによって行われる、請求項50記載の 方法。 52.導入が、組換え基質を胚の胚盤胞中に導入することによって行われる、 請求項50記載の方法。 53.導入が、組換え基質を胚の幹細胞中に導入することによって行われる、 請求項50記載の方法。 54.さらに組換え基質を有する哺乳動物を交配させ、二つの対立遺伝子上に 組換え基質を有する子孫哺乳動物を同定する、請求項50記載の方法。 55.同定が、組換え基質に含まれるレポータ遺伝子を有する哺乳動物を同定 することを含む、請求項50記載の方法。 56.同定が、レポータ遺伝子によって発現されるタンパク質を検出すること によって行われる、請求項55記載の方法。 57.同定が、レポータ遺伝子によって付与される表現型をスクリーニングす ることによって行われる、請求項55記載の方法。 58.同定が、レポータ遺伝子にハイブリダイズすることによりまたはレポー タ遺伝子によってコードされたRNA分子により行われる、請求項55記載の方 法。 59.動物が、マウス、ラット、ヤギ、ウシおよびブタから選択されたもので ある、請求項50記載の方法。 60.組換え基質における遺伝子転写を促進することが出来るプロモータエレ メントと、当該プロモータエレメントに対する3'位に存在してその転写を容易 ならしめる、発現がコントロールされるべき遺伝子と、その発現がコントロール されるべき遺伝子に対する3'位に位置している第1の組換え部位およびその発 現がコントロールされるべき遺伝子に対する5'位に位置している第2の組換え 部位とを含む、組換え基質であって、当該DNA分子を上記組換え部位に特異的 なリコンビナーゼで処理することにより当該DNA分子からその発現がコントロ ールされるべき上記遺伝子が除去され、それによって組換え基質が活性化され、 その発現がコントロールされるべき上記遺伝子の機能損失が結果される、組換え 基質を有する、形質転換哺乳動物を用意し、 組換え基質の中で上記第1の組換え部位から上記第2の組換え部位へDNAの 切除を促進するリコンビナーゼを上記形質転換哺乳動物の中へ導入し、 活性化された組換え基質を含む哺乳動物を同定することを特徴とする、組換え 基質中で発現されるべき遺伝子を活性化する方法。 61.導入が、リコンビナーゼを発現するベクターを用意し、当該ベクターを 形質転換哺乳動物の細胞の中へ導入することを含む、請求項60記載の方法。 62.ベクターが、ウイルスである、請求項61記載の方法。 63.ウイルスが、アデノウイルス、アデノ関連ウイルス、レンチウイルス、 ワクシニアウイルス、シンビスウイルスおよびレトロウイルスから選択されたも のである、請求項62記載の方法。 64.導入が、リコンビナーゼを発現する核酸分子をウイロソーム、リポソー ム、裸のDNAまたは粒状ボンバードメントの使用により形質転換哺乳動物細胞 の中へ導入することによって行われる、請求項60記載の方法。 65.リコンビナーゼが、FLPおよびcreから選択されたものである、請 求項60記載の方法。 66.動物が、マウス、ラット、ヤギ、ウシおよびブタから選択されたもので ある、請求項60記載の方法。
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