JPH07194380A - mC26遺伝子発現制御領域を用いてトランスジェニック動物乳腺において物質を生産する新規製造法 - Google Patents
mC26遺伝子発現制御領域を用いてトランスジェニック動物乳腺において物質を生産する新規製造法Info
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- JPH07194380A JPH07194380A JP5355132A JP35513293A JPH07194380A JP H07194380 A JPH07194380 A JP H07194380A JP 5355132 A JP5355132 A JP 5355132A JP 35513293 A JP35513293 A JP 35513293A JP H07194380 A JPH07194380 A JP H07194380A
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Abstract
用いた異種遺伝子生産のためのトランスジェニック動物
の作製方法を提供することを目的とする。 【構成】 mC26蛋白質をコードする構造遺伝子の一
部および該遺伝子の発現制御領域を含むDNA断片を発
現カセットとして用いて異種遺伝子を該発現カセットに
挿入した組換え体DNAを作製し、該組換え体DNAを
大腸菌等の発現ベクターに挿入し、該ベクターを用いて
トランスジェニック動物を作製する技術に関する。
Description
の異種遺伝子を発現させることを可能ならしめる染色体
DNA由来の遺伝子の発現制御領域を導入するトランス
ジェニック生物の生産方法に関する。特定すれば、本発
明はmC26蛋白質をコードする構造遺伝子の一部およ
び該構造遺伝子の上流および下流に位置する該遺伝子の
発現を制御する制御領域配列からなるDNA断片を用い
て大腸菌その他の宿主中で増幅するための組換え発現ベ
クターを作製し、そして該ベクターを用いてmC26遺
伝子の遺伝子制御領域を生物体内に導入して遺伝子発現
制御実験モデル動物を創造し、所望の物質を哺乳動物の
乳腺その他の組織において生産させることを可能ならし
めるトランスジェニック技術に関する。
子から物質を生産するための宿主系として、大腸菌、枯
草菌、酵母をはじめとする微生物および各種の培養動植
物細胞が利用されている。さらに、DNAを生物体内に
導入し、トランスジェニック生物を作製し、組換え体遺
伝子を発現させて組換え体蛋白質を生産させることが可
能である[パルミッター(Palmiter)ら、Ce
ll,Vol 29,701−710(1982)]。
り、組換え体DNAを含む溶液を胚(受精卵)に注入
し、創造したトランスジェニック動物体内において導入
遺伝子を発現させて蛋白質を合成させることが一般的で
ある[ディチュリオ(DiTullio)ら、Bio/
Technology,Vol 10,74−77(1
992)]。レトロウィルスを中間ベクターとして利用
する方法も開発されている[ヤニッシュ(Jaenis
ch)ら、Cell,Vol 24,519(198
1)]が、このようなウイルスの使用は、オンコジーン
の活性化または不所望な転写等の危険性を少なからず有
する。また、組換え体DNAを直接、動物体内に注射し
て遺伝子を発現させる方法も開発されているが、発現効
率および導入遺伝子の安定性の点で工業的規模の使用に
おける信頼性に欠ける。
入する組換え遺伝子は、ゲノミックDNAでもmRNA
に相補的なcDNAでもよい。さらに、該DNAの前後
に任意のプロモーター、エンハンサーおよび転写終結シ
グナルなどの遺伝子の発現制御領域を付加した組換え体
DNAも用いられる。
臓器・組織でのみ発現する性質を備えたもの(組織特異
的発現)、生物の成長過程の一定の時期にのみ発現する
性質を備えたもの(時期特異的発現)、細胞内外の環境
による刺激に反応する性質を備えたもの(刺激反応性)
等があるので、所望の遺伝子本来のプロモーターおよび
エンハンサーとは異なる性質をもつ、他の生物あるいは
他の遺伝子由来の発現制御領域配列を用いて組換え体を
作製し、そして生物体内に導入することにより、トラン
スジェニック生物体内で所望の時期および位置に所望の
異種遺伝子を発現させることが可能である[特開平3−
210187号]。
ァ・カゼイン遺伝子は、プロラクチン、インシュリン、
グルココルチコイド、プロジェステロン、エストロジェ
ンなどの各種ホルモンの刺激に反応する遺伝子領域すな
わちホルモン反応性エレメントを持ち、泌乳期の乳腺に
おいて、時期特異的かつ組織特異的に発現するように調
節される。ミルク蛋白質遺伝子の発現制御領域を付加し
た組換え遺伝子は、これを導入したトランスジェニック
動物の乳腺において、天然のミルク蛋白質遺伝子と同様
に転写および翻訳され、そして組換え遺伝子がコードす
る蛋白質を分泌させることができる[特開昭63−29
1号]。また、乳清蛋白質(WAP、βラクトグロブリ
ン)遺伝子を含む発現ベクターを利用した、外来遺伝子
産物のミルク中への分泌技術も開示されている[特開昭
63−291号、特表昭64−500162号]。
的かつ組織特異的に多量に発現する遺伝子として同定さ
れ[サトウ(Satow)ら、J.Biochem.9
9,1639−1643(1986)]、また、その後
ドーベンコ(Dowbenko)ら[Journal
of Biological Chemistry,V
ol 268,No.6:4525−4529(199
3)]により白血球接着分子として同定され、GLYC
AM−1と呼ばれている分子である。該遺伝子座はマウ
スにおいてマップされており、該遺伝子の構造遺伝子部
分および周辺の一部のヌクレオチド配列は既に決定され
ている[ドーベンコ(Dowbenko)ら、上記]。
ルチコイドレセプターを持つマウス線維芽細胞由来のL
細胞に導入し、遷移性発現および形質転換細胞中での発
現が検討されたが、該遺伝子に対するホルモンの作用が
従来の知見とは異なることが明らかとなり、さらに、該
遺伝子の転写産物が従来公知のmRNAとは異なる異常
なRNAであることが判明した。即ち、mC26遺伝子
が従来公知の他のカゼイン遺伝子とは異なった発現制御
機構を有することが明らかになった[カワムラ(kaw
amura)ら、J.Biochem.101,103
−110(1987)]。
C26の発現系、特に転写エンハンサー/プロモーター
領域の機能を解明し、異種遺伝子の効果的発現を達成し
てmC26遺伝子の発現制御領域を体内に導入した遺伝
子発現制御実験モデル動物を創造し、さらに、所望の物
質を哺乳動物の乳腺において生産させることを可能とす
るトランスジェニック技術を確立すべく研究を行った。
即ち、本発明の目的は、mC26の構造遺伝子およびそ
の発現に関与する周辺の制御領域を含むゲノミックDN
Aを用いて、大腸菌その他の宿主中で増幅するための組
換え発現ベクターを作製し、そして該ベクターを利用し
てmC26遺伝子の発現制御領域を体内に導入した遺伝
子発現制御実験モデル動物を創造し、そして所望の物質
を哺乳動物の乳腺において生産させることを可能とする
トランスジェニック技術を提供することである。
を解決するために、mC26の構造遺伝子およびその周
辺の発現制御領域、特に5’上流領域に位置するエンハ
ンサー/プロモーター領域を含む、ゲノミックDNAの
塩基配列を決定し、該DNAを含む組換え発現ベクター
を作製した。そして該ベクターを利用してmC26遺伝
子の発現制御領域が動物細胞中で発現制御されることを
確認しさらに、該ベクターを導入した動物の乳腺におい
て所望の外来異種遺伝子が導入され、かつ、該遺伝子産
物が発現されることを確認して本発明を完成するに至っ
た。
上流発現制御領域; (ii)図5に示す2320bpのmC26構造遺伝子
部分;および (iii)図6に示す770bpのmC26遺伝子の
3’下流発現制御領域;を転写方向に順番に含む発現カ
セットとしてのDNAが提供される。
の全部または一部を外来異種遺伝子に置換するか、また
は(ii)のいずれか1カ所に外来異種遺伝子を挿入し
た発現カセットが提供される。そのような異種遺伝子
は、特に限定されない。上記発現カセットの作製におい
ては、
中、第2305ヌクレオチド〜第2418ヌクレオチ
ド)を含ませることにより、下流に連結された異種遺伝
子蛋白質を細胞外に分泌させるためのシグナル配列を付
加すること、および(2)図5中の第2エクソン(配列
番号1中、第3145ヌクレオチド〜第3188ヌクレ
オチド)、第3エクソン(配列番号1中、第3928ヌ
クレオチド〜第4143ヌクレオチド)、および第4エ
クソン(配列番号1中、第4372ヌクレオチド〜第4
624ヌクレオチド)を分断または削除して、スプライ
シングに関与すると考えられる第1イントロン(配列番
号1中、第2419ヌクレオチド〜第3144ヌクレオ
チド)、第2イントロン(配列番号1中、第3189ヌ
クレオチド〜第3927ヌクレオチド)、および第3イ
ントロン(配列番号1中、第4144ヌクレオチド〜第
4371ヌクレオチド)を全てまたは一部連結した形で
含ませることにより、発現の効率をさらに増加させるこ
と;等が好ましいが、異種遺伝子産物の分泌効率、異種
遺伝子の種類、および組換えDNAの連結の容易性等を
考慮して、各々の場合において、これらのファクターを
適宜選択することが好ましい。
む発現ベクターを構築し、該発現ベクターを哺乳動物の
胚細胞に導入することからなる、トランスジェニック動
物の生産方法に関する。該生産方法において、上記
(i)および(iii)の領域に代えて、(i)のさら
に5’上流領域、および(iii)のさらに3’下流領
域を含むDNA断片も使用することができる。例えば、
図1中の約12.7kbのEcoRI断片、または図2
中の約6.7kbのECoRI断片を用いることができ
る。
図6に示す配列を有するDNA断片の全てまたは一部
を、それぞれ、従来公知のあらゆる遺伝子を発現するた
めの発現制御領域として用いうることは、当業者であれ
ば認識されるであろう。
用語は、プラスミド由来のもの、バクテリオファージ由
来のものを含むように意図するものとして使用され、本
発明においては大腸菌由来のものが好ましく、特にλフ
ァージが好ましいが、これらに限定されない。
記載は、両末端がEcoRI認識配列であるDNA断片
を意味し、また、「EcoRI−HindIII断片」
なる記載は、一方の末端がEcoRI認識配列であり他
方の末端がHindIII認識配列であるDNA断片を
意味する。他の制限酵素による同様の表記も、同等の意
味をなすものとして用いられる。
大きさの表示に関して、下一桁までを明記してある配列
を除き、0.1kb単位にて表示されている配列は、電
気泳動によるおおよそのサイズを示す。従って、実際の
ヌクレオチド数と表示塩基対(bp)数には多少の誤差
があることは、当業者には認識されるであろう。mC2
6遺伝子の5’上流発現制御領域(図4)および3’下
流発現制御領域(図6)のヌクレオチド配列は一部公表
されているが[ドーベンコ(Dowbenko)ら、上
記文献]、本発明において初めて明らかにされた配列を
含む上記領域が異種遺伝子の大量発現に必須であること
が明らかとなった。
法として用いられる組換えDNA技術は、特筆しない限
り以下の文献:Molecular Cloning、
サムブルック(Sambrook)、フリッシュ(Fr
istch)、マニアティス(Maniatis)著、
Cold Spring Harbour Press
(1989);Basic Methods in M
olecular Biology、デービス(Dav
is)、ディブナー(Dibner)、バッテイ(Ba
ttey)著、Elsevier NeW York
(1986);等に記載されている技術を使用して実施
することが可能である。 (1)DNA断片の調製
構造遺伝子の5’上流発現制御領域(図4)、および該
構造遺伝子の3’下流発現制御領域(図6)各々のDN
A断片は一緒にあるいは別々に、公知の方法を利用して
マウスゲノミックDNAライブラリーから取得すること
ができる。本発明では、従来のオリゴマープローブを用
いる方法、またはメッセンジャーRNAからcDNAプ
ローブを作製して用いる2種類の方法[オリゴ(dT)
プライマー法およびランダムプライマー法]に加えて、
mRNAを直接プローブとする方法を好ましい方法とし
て記載するが、これらの方法に限定されない。 (i)オリゴマーDNAプローブによる方法 オリゴマーDNAプローブ法に用いるプローブは20塩
基前後またはそれ以上の長さであり、かつ、染色体DN
A中に高頻度に反復する配列を含まないことが好まし
い。例えば、mC26遺伝子の第1エクソン中の配列: の内の少なくとも一つを用いることが好ましいが、これ
らに限定されない。合成DNAの標識法は特に限定され
ないが放射性標識による方法が一般的である。標識プロ
ーブを用いてマウスゲノミックDNAライブラリーから
ハイブリダイゼーションによりmC26遺伝子DNAを
取得する方法は、公知の方法を用いることができる[M
olecular Cloning、サムブルックら、
前記]。ヒトあるいはマウスなどのゲノミックDNAラ
イブラリーは市販品を利用できる。
遺伝子を得る場合は、種間の塩基配列の変異を考慮する
必要がある。即ち、ハイブリダイゼーションにおける温
度または反応溶液の組成を変更することにより選択度を
下げることが望ましい。別法としては、コドンの縮重を
考慮することが好ましい。上記は全て市販の試薬および
機械・装置を利用して、常法に従って実施することがで
きる。 (ii)メッセンジャーRNA法
は常法に従って単離する。使用する動物は限定されない
が、ヒト、ヤギおよびマウスが好ましく、そして組織は
特に限定されないが泌乳最盛期の乳腺が好ましい。通
常、mRNAからcDNAプローブを作製する際のプラ
イマーは、オリゴdTプライマーおよびランダム(ヘキ
サマー)プライマーが用いられ、共に市販品を利用する
ことができる。そして、これらプライマーを常法に従っ
て標識する。これら2種類のプライマーを用いて調製さ
れたcDNAプローブに加えて、さらにmRNAのキャ
ップ構造部分を標識したプローブ、即ち、キャップラベ
ル・プローブを作製してスクリーニングに使用すること
ができる。該プローブの標識は市販の放射標識キャップ
類縁体、およびグアニリル・トランスフェラーゼ(例え
ば、ベセスダリサーチ社)などを利用して使用説明書に
従って実施することができる。
グは常法を用いることが可能であるが、エクソンが数十
bp程度の長さしかない遺伝子が多数報告されているこ
とを考慮して、プローブの全長は長い方が良いとは限ら
ず、比較的長いプローブ(約500bp)と比較的短い
プローブ(約30bp)に分けて結果を比較することが
好ましい。
いる動物は哺乳類が好ましく、ヒト、ウシ、ヤギ、ウサ
ギ、ラットおよびマウスが特に好ましい。ヒトおよびマ
ウス等では市販品ゲノミックDNAライブラリーも利用
することができる。使用する組織は特に限定されないが
肝臓が好ましい。次に、このDNAを制限酵素で完全ま
たは部分消化することにより15〜20kbpのDNA
断片を分画する。制限酵素は特に限定されないがEco
RIが好ましい。染色体DNAの抽出、制限酵素分解お
よび超遠心分画は、常法により行うことができ、ライブ
ラリー作製に用いるベクターは、プラスミド、バクテリ
オファージ、コスミッドの何れを用いてもよいが、λフ
ァージが特に好ましく、市販品を利用できる。
び/またはシグナル/ノイズ比(S/N比)が低い場合
は、コロニーの形成またはファージプラークの形成にあ
たり、高濃度にカザミノ酸を含有するスーパーブロス
等、高栄養価の培地を用いる。宿主として大腸菌を用い
る場合はLE392またはJM系の菌株が好ましい。ハ
イブリダイゼーションに用いるフィルターは特に限定さ
れないが、ニトロセルロースフィルター(S&S社製B
A85など)が好ましい。
ベクターが不安定になるために、期待される信号強度が
得られない場合がある。このような場合は、1枚のプレ
ートから3枚のフィルターにブロットし、プラークを選
別する際、各スポットの信号強度を強度、中度、弱度の
3段階にクラス分けすることが好ましい。
的に発現することを確認するためには、乳腺以外の組
織、例えば肝臓から上記操作により作製されたプローブ
を対照とする。
で、しかも時期特異的に発現することを確認するために
は、泌乳期以外の乳腺、例えば、未経産成熟動物の乳腺
から上記操作により作製されたプローブを対照とする。
以上の操作によって得られる乳腺特異的に発現する遺伝
子クローン群中には、動物種により差異があるが、一般
に、α、β、γ、δ、εなどのカゼイン蛋白質遺伝子群
[特開昭63−309192]、WAP、αラクトアル
ブミン、βラクトグロブリン[特開平3−50567
4]などのホェー蛋白質遺伝子群[特開昭63−29
1]などの複数の既知のミルク蛋白遺伝子が存在する。
これらは、ノーザン・ハイブリダイゼーションによるほ
か、それぞれの遺伝子のヌクレオチド配列を参考にして
作製したオリゴマーDNAプローブを用い、常法を用い
てハイブリダイゼーションを行うことにより判別するこ
とができる。あるいは、それぞれのクローンDNAの一
部の塩基配列を決定することによっても判別できる。特
に、βカゼインのmRNAの大きさはmC26蛋白質遺
伝子のmRNAの大きさに近いので、塩基配列決定によ
り確認することが好ましい。 (2)構造遺伝子の決定
領域と構造遺伝子部分を決定するためには、以下の方法
により実施することができる。得られたクローンDNA
を各種の制限酵素により、それぞれ完全消化あるいは部
分消化することにより、制限酵素マップを作製する。こ
のとき、それぞれの分解産物を各々3等分し、3枚のゲ
ルに同時に電気泳動した後、それぞれのゲル中の断片を
計3枚のフィルターにサザーン・トランスファーする。
クローンのスクリーニングに用いた3種のプローブの各
々を上記の3枚のフィルターのうちの一枚にそれぞれ反
応させ、サザーン・ハイブリダイゼーションを行う。こ
れにより、構造遺伝子部分のうち、5’末端、中間のエ
クソン、3’末端を含む断片がそれぞれ決定できる。以
上は常法および本発明に記載された方法を用いて行うこ
とができる。
DNAと乳腺から抽出して精製したmRNAあるいは市
販されている発現ベクター、例えばpBlueScri
ptII(プロメガ社)のプロモーターを利用して作製
したリボプローブとを用いて、S1マッピング法によ
り、5’末端、中間のエクソン、3’末端の正確な位置
をそれぞれ決定することが可能である。正確を期するた
めに、必要に応じてプライマーエクステンション法また
はPCR法を併用する。
づき、常法により染色体DNAの塩基配列を決定する。
この結果得られた情報に基づき、該塩基配列の一部を含
むオリゴマーDNAを合成し、これをプライマーとして
プライマーエクステンション法またはPCR法を行うこ
とにより、遺伝子の構造を再度確認する。配列番号1
は、マウスmC26蛋白質遺伝子の全構造遺伝子とその
5’上流域および3’下流域に位置する制御領域DNA
を含むEcoRI認識部位からHindIII認識部位
までの5394bpの塩基配列を示す(図4、図5およ
び図6をこの順序で連結したものが配列番号1に相当す
る)。
子を含むECoRI断片を、適当なベクターのECoR
I切断部位に挿入し、該ベクターの宿主内でDNAを増
幅した後回収する。用いるベクターは特に限定されな
い。図5に示すとおり、mC26構造遺伝子は第1ない
し第4エクソンおよび第1ないし第3イントロンからな
る。第1エクソンは蛋白質の分泌に関与し、各イントロ
ンはスプライシングに関与することが予測されるので、
異種遺伝子の種類あるいは組換えDNAの作製容易性等
を考慮して、適宜、これらの領域を分断、除去あるいは
残して異種遺伝子をmC26構造遺伝子部分のいずれか
に挿入することが好ましい。
全てまたは一部除去するための方法:簡易な発現ベクタ
ー構築法(構築法A);およびmC26構造遺伝子の転
写開始点または第1エクソンから転写終結点までを正確
に除去するための方法(構築法B);を例示するが、こ
れらの方法に限定されない。
端を切断する制限酵素(酵素A1とする。以下同様)な
らびに転写終結点の近傍を切断する制限酵素(酵素A
2)により、上記の増幅したDNAを切断する。一方、
乳腺中で生産することを希望する遺伝子を含むインサー
トDNA断片を同様の方法で調製する(酵素A3および
酵素A4)。
びA4がそれぞれ同一で、かつ、生じた断片の末端が平
滑末端でない場合は、常法によりベクターおよびインサ
ートの2つのDNA断片をそのまま連結でき、DNAリ
ガーゼにより1つの環状DNAとして回収できる。
れが相異なる場合および生じた断片の末端が平滑末端で
ある場合は、ベクターおよびインサートの2つの断片を
適切に結合するために、後述する合成リンカー法または
ブラントエンド法の2つの方法のいずれかを利用する。
示すが、これらに限定されない。 酵素A1(mC26遺伝子の転写開始点の5’末端ある
いは第1エクソンの終端の近傍を切断する酵素) 第1群 GsuI,BsmI,ApyI,EcoRI
I,BstNI,MvaI,ScrFI,BsaJI; 第2群 AluI; 第3群 BsrI,XmnI,MboII; 第4群 ApyI,EsoRII,BstNI,Mva
I,ScrFI; 第5群 AIw44I,ApaLI,Bsp1286
I,SduI,HgiAI,DdeI,BsmAI; 酵素A2(mC26遺伝子の転写終結点の3’末端の近
傍を切断する酵素) 第1群 DdeI,BSII; 第2群 BcnI,CauII,NciI,ScrF
I; 第3群 BsaJI,BcnI,CauII,Nsi
I,SsrFI; 第4群 XbaI;
在する制限酵素認識部位等を考慮の上、双方のDNAの
末端が互いに粘着性末端となるべく設計した合成DNA
すなわちリンカーDNAを両DNA断片にそれぞれ共有
結合により連結する。
よび共有結合反応の方法の詳細は、挿入しようとする遺
伝子の塩基配列によりそれぞれ異なるが、多くの場合は
市販品を利用でき、また、希望する配列のリンカーDN
Aを設計し、常法により合成することができる。
ーゼにより連結する。この粘着性末端の結合によって生
じる二本鎖DNA部分が、制限酵素の認識部位となるよ
うに塩基配列を選ぶことにより、同部位をふたたび制限
酵素で正確に切断されるように設計することも可能であ
る。以上は全て常法により行うことができる。
か、または5’末端あるいは3’末端突出型の切断端で
ありかつその形状がそのままベクターDNA側の切断端
に直接結合できない場合は、突出した一本鎖部分を酵素
処理により除去する。用いる酵素は一本鎖DNAを特異
的に切断する酵素、例えばS1ヌクレアーゼよびP1ヌ
クレアーゼなどを利用することができ、別法としては、
大腸菌DNAポリメラーゼIを用いて突出一本鎖部分の
相補鎖を合成することも可能である。この後、DNAリ
ガーゼを用いて平滑端同士を結合することができる。D
NAリガーゼはT4バクテリオファージ由来のリガーゼ
が広く用いられている。以上は常法により行うことがで
き、上記酵素等は市販されているものを使用することが
できる。
終結点まで、あるいは、第1エクソンの終端から転写終
結点までを正確に切断、除去し、所望の遺伝子のDNA
をインサート断片として挿入する方法を記載する。上記
A法で記載した方法により調製したmC26遺伝子ベク
ターDNAに対し、緩徐な条件下でエキソヌクレアーゼ
を作用させて一定時間ごとに反応を停止して一連のDN
A調製物を得る。これら各々の調製物に対して、図3に
記載された各制限酵素の消化の有無を観察することによ
り、求める長さのDNAが得られたことを確認する。
得た後は、前出の合成リンカー法の項で述べたように、
制限酵素の認識部位となるべく計画した小DNA断片を
上記DNA断片に付加する。以後利用する際には、希望
する制限酵素で切断され、さらに付加した小DNA断片
をも同時に取り除かれるよう設計することも可能であ
る。このような目的には、平滑末端を生じる制限酵素が
望ましく、具体的にはEcoRV,PvuIIなどを挙
げることができる。上記の方法で作製したmC26遺伝
子ベクターに、希望する遺伝子のDNA断片をインサー
トとして結合する。この目的には、上記構築法Aに記載
した、合成リンカー法またはブラントエンド法のいずれ
かを用いることができる。発現すべき蛋白質をより正確
に設計するためにはブラントエンド法が好ましい。
A断片の単離 骨形成誘導蛋白質のcDNAクローンは、その両端が制
限酵素EcoRVの切断点となるように設計し、同酵素
により一段階操作で切り出せることが好ましい。該クロ
ーンを前記したブラントエンド法により、上記mC26
遺伝子DNAベクターに挿入する。この際、挿入位置の
両端となる部分の塩基配列は、構築法Aの内、酵素A1
ならびに酵素A2として記載した制限酵素の認識部位と
なるべく設計することにより、ベクター作製の工程を簡
略化することができる。上記工程により作製したDNA
をそのまま遺伝子導入生物の作製に用いることができ
る。また、上記ベクター中に、微生物、例えば、大腸菌
内でプラスミドあるいは溶原性ファージとして増殖する
ことができる塩基配列を含むことにより、必要に応じ
て、常法を用いて大腸菌等により容易にベクターを増幅
および回収することができる。
により切断し、原核細胞内で増殖させるのに用いた大腸
菌等の発現ベクター由来のDNAと、mC26遺伝子の
DNAおよび発現を希望する遺伝子のDNAとからなる
真核生物由来DNAとを分離する。用いる制限酵素は特
に限定されないが、プラスミド部分とmC26遺伝子の
構造遺伝子部分の5’上流末端および3’下流末端とが
接続する部分は何れも制限酵素EcoRIの認識・切断
部位になるよう設計して、本酵素を用いることにより上
記の工程を簡略化することができる。制限酵素により切
断したDNA断片をアガロースゲル電気泳動法によりそ
れぞれ単一のバンドとして分離した後、発現を希望する
遺伝子DNAのバンドを含む部分のアガロ「スゲルを切
り出してDNAを抽出回収する。
来DNAをマイクロインジェクション法により、ガラス
ピペットを用いて受精卵の雄性前核に注入する。この受
精卵を、一定時間培養後、あるいは直ちに、予め用意し
た偽妊娠動物すなわち代理母の子宮に移植する。これら
は常法により行うことができる[新生化学実験講座1
9、動物実験法(東京化学同人社刊、1991);ゴー
ドン(Gordon)とラドル(Ruddle)、Me
thods in Enzymology,101,4
11−442(1983);ジオメック(Ziome
k)とジョンソン(Johnson)、Cel1 2
1,935−942(1980);ゴードン(Gord
on)ら、Proc.Natl.Acad.Sci.,
USA 77:7380−7384(1980);ゴー
ドン(Gordon)とラドル(Ruddle)、Sc
ience 214,1244−1246(198
1);ホーガン(Hogan)ら(翻訳:山内ら)、マ
ウス胚の操作マニュアル、近代出版]。用いる生物種
は、特に限定されないが、例としてマウスを挙げること
ができ、特にCD−1マウスが好ましい。
るが、各々既に獣医畜産技術として確立している。マウ
ス、ラット、ウサギをはじめとする囓歯類動物は、膣刺
激により容易に偽妊娠状態を誘起できる。また、ウシ、
ヤギ、ヒツジなど反芻類家畜およびウマ、イヌ、ネコに
ついては、ホルモン剤の投与により、偽妊娠を誘起す
る。また常法により、必要に応じて、動物にホルモン剤
を投与し過排卵を誘起して、採卵数を増加させることが
できる[実験生物学講座1、生物材料調製法(198
2)、江上信雄ら編、哺乳動物の初期発生、丸善出版株
式会社]。
え遺伝子が導入されたトランスジェニック動物を判別す
るため、産仔の体組織の一部から抽出したゲノムDNA
を分析する。
ブとしてゲノムDNAのサザン・ハイブリダイゼーショ
ンにより証明する。また、組換えDNAの塩基配列から
設計した合成DNAをプライマーとしてPCR法により
微量のDNAからも証明することができる。以上は全て
常法に従って行うことができる[ディチュリオら、前記
文献]。産仔の体組織としては、マウス、ラットでは尾
の先端が、また、ウシ、ヤギなどの中・大動物では耳朶
などが、広く用いられるが、口内の粘膜も試料として利
用できる。
するためには、ウエスタンブロット等により実施するこ
とが可能であるが、これに限定されない。
物同様に自己増殖能力をもつことが期待できる。このこ
とにより、一度希望するトランスジェニック動物が得ら
れた後は、もはや、以上に述べた操作によらず、トラン
スジェニックである動物を育成し、他のトランスジェニ
ック動物または非トランスジェニック動物と交配し、新
たな子孫を出生せしむることにより、親となるトランス
ジェニック動物と同等の、あるいは雑種のトランスジェ
ニック動物を得ることができる。本発明の上記技術は、
以下に述べる利点を有する。
質を大量に生産させる組織として優れている。乳腺は、
本来の性質上、蛋白質等の各種物質を大量生産すること
のできる器官であり、さらにミルク成分物質の大量生産
を指標として育種改良されてきたウシ、ヤギなどの家畜
を利用することができる点で有利である。
より極めて短時間のうちに体外に取り出すことができ
る。したがって、生産物質の細胞内での過剰蓄積による
凝集塊の形成およびそれに伴う炎症反応等の悪影響を最
小限に抑えることができる。さらに、ミルクは乳腺にお
いてのみ大量生産されるため組織特異性を考慮する必要
がない。動物体内で天然に生産される物質であっても、
生産量が過大であったり、生産組織が本来と異なる場合
には、動物に疾病を引き起こすことは頻繁に観察されて
いる。よって、生体に及ぼす影響を最小限に抑えること
ができる。なお、組織特異性から、ミルク蛋白質遺伝子
の発現制御領域を付加した組換え遺伝子を単に受精卵に
注入するだけで、所望の生成物が乳腺からミルク中にの
み分泌される点も有利である。
時期特異的、即ち、動物が妊娠して分娩した時にのみお
こり、成長期にはおこらないため、トランスジェニック
動物の正常な成長に害をもたらさない。一方、幼若また
は成体トランスジェニック動物のミルクの合成は、ホル
モンを外部から投与して人為的にミルク蛋白質の合成を
開始させて維持させる誘起泌乳も可能なため、人為的に
制御することもできる。このことを利用して、メタロチ
オネイン遺伝子のように、所望の時期に組換え遺伝子の
スイッチ・オン/オフを行えるトランスジェニック生物
を創製し、生物学研究の実験モデル生物として利用する
ことが可能である。
用するため、哺乳動物由来の外来遺伝子の発現において
利点を有する。蛋白質への糖鎖の付加、リン酸基あるい
はイオウ等が結合する複雑な修飾、およびジスルフィド
結合の形成の仕方等は哺乳動物に特有な様式による場合
が多く、例えば大腸菌等の細菌を用いた場合に本来の生
理活性が認められる蛋白質が生産されることは稀であ
る。このような欠点の解決策として培養動物細胞の利用
が挙げられるが、費用および労力がかかるにもかかわら
ず成功例は少なく、信頼性に欠ける。
能力をもち、生産システムの更新、規模拡大が極めて容
易かつ安価である。交配により新たな子孫を出生せし
め、親となるトランスジェニック動物と同等あるいは雑
種のトランスジェニック動物を得ることができる。この
際、当初のトランスジェニック動物を創製するにあたっ
て行った遺伝子工学を初めとする人為的操作は何ら必要
ない。生産設備の拡大をきわめて安価かつ容易に行うこ
とが可能である。このことは、培養細胞プラントまたは
化学工場には望み得ない点である。
つ低廉に維持できる。大腸菌をはじめとする微生物のD
NA複製機構は高等動物に比して原始的で精度が低いた
め、菌株を一定の性状に維持することが困難であり、醸
造業などで製品の品質を維持するために高度の技術を必
要とする。培養細胞についても、組換えDNAを導入し
た場合、長期間その遺伝子発現の性状を維持することが
困難である。これに対し、高等動物個体は、きわめて安
定といえる。物質生産能力についても、ウシでは10年
程度まで経済性良く一定の品質のミルク生産を維持、あ
るいは産次に従ってむしろ増大することは公知である。
トランスジェニック動物についても、同様の結果が期待
できる。
る生体防御機構を備えており、微生物や動物細胞の培養
に必須である無菌的環境設備は必要としない。反対に、
感染、すなわち人体内部への侵襲による危害は発生し得
ず、バイオハザードの点で極めて有利である。
のであり、本発明を限定するように意図するものではな
い。以下において、異種遺伝子として骨形成誘導蛋白質
遺伝子(ハムスター−ヒトの融合遺伝子:haBIP)
を用いて本発明を例示するが、これらに限定されるもの
ではなく、他の異種遺伝子も使用可能なことは当業者で
あれば認識されるであろう。
も微生物中において増幅可能なベクターであり、例とし
て大腸菌ベクターを示すが、これらに限定されるもので
はない。また、これら発現ベクターの増幅は常法にした
がって実施することが可能である[前記文献:Mole
cular CloningおよびBasic Met
hods in Molecular Biology
等を参照せよ]。 実施例1 mC26構造遺伝子および該遺伝子の発現制御領域の単
離
ウ(Satow)ら、J.Biochem.99,16
39−1643(1986)]、全mRNAをポリ
(A)RNA画分として単離した。10μgの全mRN
Aに関して、オリゴ(dT)プライマー(バイオテック
インターナショナル(Biotech Interna
tional)社/コスモバイオ社)およびランダムヘ
キサマー(バイオテックインターナショナル)をプライ
マーとして、アマシャム社またはNEN社の標識キット
を用いて32P標識した。mRNAのキャップ部分を標
識するに際しては、常法[ミズモト(Mizumot
o)とリップマン(Lipmann)、Proc.Na
tl.Acad.Sci.,USA 76,4961
(1979)]に従い、オリゴ(dT)セルロースカラ
ム(ベセスダリサーチ(Bethesda Resea
rch)社、米国/コスモバイオ社)を用いてmRNA
をポリ(A)RNA画分として精製し、ワクシニアウイ
ルスのグアリニルトランスフェラーゼ(ベセスダリサー
チ社)により標識した。標識後、そのまま、またはRN
aseA(シグマ社、米国)を用いて部分消化し(10
〜100ng/mlのRNaseAを加え、1分間、3
7℃処理後、等容のホルムアミドを加えて反応停止)、
6M〜8Mの尿素を含む6%アクリルアミドゲル電気泳
動に供し、大きさを確認した。 (ii)ライブラリーの作製
イブラリー(クローンテック社)を制限酵素EcoRI
で部分消化または完全消化したのち、部分消化物に関し
ては消化物をλCharon4Aに、また完全消化物に
関してはpSP64(プロメガバイオテック(Prom
ega Biotech)社、米国)に連結してライブ
ラリーを作製した。
ト、ハムスター、ヒト、カンガルー、サル、マウス、ハ
ト、ブタ、ウサギ、ラット、ヒツジ等の動物種について
は、λ由来のファージベクター、例えばλgt10、λ
gt11、EMBL3またはλCharon4Aの各ベ
クターに挿入されたcDNAおよびゲノミックDNAの
ライブラリーが市販品として購入可能である(クロンテ
ック(Clontech)社/TOYOBO社)。な
お、pSP64(プロメガ社)および市販ゲノミックD
NA(クローンテック社)の組み合わせによっても、こ
れらと同等のライブラリーを作製することは、当業者で
あれば容易に可能であろう。
たプローブを用いてスクリーニングを行った。その結
果、λCharon4AのライブラリーからはλMC2
6が、そして、pSP64のライブラリーからはpSm
C26が乳腺特異的に発現する陽性クローンとして同定
された。これら構築物のマップを、それぞれ図1および
図2に示す。
徴 (i)陽性クローンの特徴 λMC26クローンおよびpSmC26クローンの制限
酵素地図を作製して比較したところ、λMC26は約1
2.7kbの挿入断片(EcoRI断片)を、そしてp
SmC26は約6.7kbの挿入断片(EcoRI断
片)を含むことがわかった。そして、約6.7kbの断
片は約12.7kbの断片内に含まれるものであること
が、制限酵素マッピングにより明らかとなった。これら
の結果は図1および図2の制限酵素認識部位の比較から
明らかである。
し、さらにHindIIIで消化することにより約5.
4kbpのEcoRI−HindIII断片をpBlu
eScriptIISK+(プロメガ社)に挿入してサ
ブクローン化した。このサブクローンに関して、デリー
ションキット(TaKaRa社)を用いて欠失変異体の
シリーズを作製した。約5.4kbの断片の制限酵素マ
ップを図3に示す。これらのシリーズの配列は、ジデオ
キシ法[サンガー(Sanger,F.)ら、Pro
c.Matl.Acad.Sci.,USA,74,5
463(1977)]により、DNA塩基配列決定機
(ABI社、モデル373A、およびファルマシア社、
A.L.F.モデル)を使用して決定された。決定され
た塩基配列を配列番号1とする。
〜2307のAGCから始まり、ヌクレオチド番号46
22〜4624のCCTで終わる構造遺伝子部分が存在
する(図5)。
には第1ないし第3イントロンが存在しており、スプラ
イシングに関与していることが予測されるので、異種遺
伝子発現のためのカセットとして用いる場合は、これら
の配列を含ませることが好ましい。しかし、下記実施例
から明らかなとおり、異種遺伝子の種類によってはこれ
らは必要でない場合もある。よって、発現カセットを作
製するための連結の複雑さも考慮して、これらの配列を
含ませるか否かを検討する必要がある。
ヌクレオチド配列には、公知のカゼイン遺伝子との間で
相同性は認められない。また、上記文献[ドーベンコ
ら、前記]において開示されていない部分、即ち、配列
番号1中の第1439ヌクレオチド〜第1522に存在
するGAAトリプレットの連続重複配列部分(以下、M
boIIリピートと称する)は、いわゆるトリプルリピ
ートと称される発現制御配列と同等のものと考えられ、
この部分が発現制御に関与している可能性は高い(図
4、下線部分)。マウスIgH遺伝子においてもMbo
IIリピートが発見されており、発現制御エンハンサー
として機能していると考えられている。配列番号1のヌ
クレオチド配列は、一方の末端がEcoRI認識部位で
あり、そして他方の末端がHindIIIの認識部位で
あるDNA断片として、λMC26クローンおよびpS
mC26クローンから容易に分離され、発現カセットと
して以後の実験に使用された。
動物の作製 実施例1において単離したpSmC26の約6.7kb
断片のうち配列を決定した5394bpのDNA断片を
発現カセットとして用いて、mC26構造遺伝子部分
に、外来異種遺伝子を連結した組換えDNAを作製し
た。以下にその概要を記載する。
I断片を切り出し、さらにHindIIIにより部分消
化し、ゲル電気泳動法により5394bpのDNA断片
を回収した。該断片をpBlueScriptSK+の
EcoRI/HindIII二重消化物に連結してpB
mC26EHを作製した。pBmC26EHのマップを
図7に示す。
ー−ヒトの融合遺伝子である骨形成誘導蛋白質遺伝子を
用いた。このヌクレオチド配列を配列番号2として示
す。該融合遺伝子は、以下の工程により取得した: ヒト骨形成誘導蛋白質(BIP)遺伝子の一部の配列:
GACGAGAAGACGATGCAGA(配列番号
7) を有するDNAを5’側プライマーとし、そして、GC
ACAGGTGTCCACGGACA(配列番号8) を有するDNAを3’側(逆のストランド)プライマー
とし、ハムスター由来のBaby Hamster k
idney(BHK)細胞株から常法(チオシアン酸グ
アニジン法:前記のMolecular Clonin
g、サムブルックらを参照)により抽出したRNA(1
0μg)から逆転写酵素RAV−2(TaKaRa社)
およびrTthDNAポリメラーゼ(パーキンエルマー
社/TaKaRa社)を用い、添付の緩衝液によりパー
キンエルマー社の装置(Perkin Elmer C
etus DNA Thermal Cycler48
0)を用いて添付の使用説明書に従ってRT−PCR反
応を実施し、ハムスターBIPに相補的な二本鎖を得
た。該二本鎖DNAを電気泳動により確認後(図8、レ
ーン3〜5)、ゲルから回収し、pBlueScrip
tIIベクターのEcoRV切断部位に挿入してDNA
を増幅し、ファルマシア社ALF自動シークエンサーに
より塩基配列を決定した。上記操作により、該DNA
は、ヒトBIP DNA(配列番号7および8)および
新規遺伝子であるハムスターBIPのヒト遺伝子に相似
する部分のDNAが結合したヒトーハムスター融合遺伝
子DNAとして得られた。
05ヌクレオチドから第4624ヌクレオチドまでを除
去したDNAに、T4DNAリガーゼ(TaKaRa
社)を用いて上記DNAを連結して得た組換えDNA
を、大腸菌JM109株にトランスフェクションして増
幅した。増幅された該組換えDNAの塩基配列を決定し
て確認し、制限酵素BssHII(TaKaRa社)で
切断して直鎖状DNAとしてアガロースゲル電気泳動に
よりpBluescriptII由来のDNA部分と、
haBIPを挿入されたmC26発現カセット部分を分
離してゲルから回収した。このDNAの1〜5μg/m
l溶液を以下の実施例に用いた。
ウス膣内をガラスピペットにより水で洗浄し、細胞診に
より性周期を調べた(スメアチェック)。マウスを同調
群に分けて、群飼し、オスのマウスと交配後、翌朝の膣
栓(プラグ)形成を確認して妊娠マウスを得た。母群頭
数が少ない場合は、ゴナドトロピン腹腔内注射により過
排卵処置を行った。塩酸ケタミンまたはペントバルビタ
ールの50倍希釈液を腹腔内注射して導入麻酔し、エー
テル麻酔下に手術を行い、輸卵管ないし子宮角を移動中
の卵を回収した。用いたマウスはチャールズリバー(C
hirles River)社のCD−1マウスを用い
た。
JM109株内で増幅後、制限酵素EcoRIおよびK
pnIの認識部位において切断して直鎖状にし、該直鎖
状DNAをマウスの受精卵前核に注入した。上記DNA
を1〜5μg/mlの濃度に溶解した溶液をマイクロイ
ンジェクションした。この方法により操作された胚を子
宮頸管刺激により偽妊娠させたメスまたは性周期同調群
より選択した代理母(受容メス)の卵管腹腔口に適切な
大きさのシリコンチューブカテーテルを挿入して移し、
妊娠へと進展させた。
生存率は52%であった。上記遺伝子導入卵を1頭につ
き20個ずつ40頭の代理母に移入したところ、54頭
の産子を得た。上記54頭の産仔のうち、DNA診断に
よりトランスジェニックと判明したものは7頭(13
%)であった。
血球細胞から常法により得たDNAに関して、PCR法
のキット(Perkin Elmer社の使用説明書に
従った)を用いて実施した。結果を図8に示す。
により抽出した各RNA10μgについて、ヒト−ハム
スター融合遺伝子であるhaBIPのmRNAの発現の
有無をRT−PCR法により確認した。レーン4、5お
よび6は、ハムスター由来のBHK細胞から抽出したR
NA;レーン2は、ヒト由来細胞株であるNamalw
a細胞RNA;レーン1は、組換え動物細胞から抽出し
たRNA;に対するRT−PCRの結果を示す。5’お
よび3’のプライマーはヒトBIP遺伝子DNAの構造
遺伝子部分の配列からオリゴマー一本鎖DNAを合成し
て使用したものであり、各PCR反応産物のDNA配列
は同一となると予想される。図8は、PCR反応後、2
%アガロースゲル電気泳動し、エチジウムブロミド染色
した結果を示すが、各バンドのアガロース部分を切り出
してNaIにより溶解後、DNAをガラスパウダーに吸
着させて回収し、全塩基配列を決定したところ、同一の
配列を有することが確認された。
実線部分はλCharon4Aに由来する。実線以外の
部分、即ち、EcoRI(#1−3.4kbp)からE
coRI(#1+10.6kbp)までの太枠で示され
た部分が約12.7kbEcoRI断片に相当する。#
1は配列番号1のヌクレオチド番号1に相当する。5’
および3’の表示は、mC26構造遺伝子に対するもの
である。
す。pSP64由来のECoRI−ECoRI部分以外
の太枠部分が約6.7kbECoRI断片に相当し、図
1のEcoRI(#<)からEcoRI(#1+6.7
kbp)の太枠部分に対応する。5’および3’の表示
は、mC26構造遺伝子に対するものである。
Eは制限酵素EcoRIを、Xは制限酵素XbaIを、
Pは制限酵素PstIを、そしてHは制限酵素Hind
IIIを示す。太枠はエクソンを示す。
域である。下線部はMobIIリピートを示す。
す。ヌクレオチド番号は、図4からの通し番号を示し、
配列番号1のヌクレオチド番号に対応する。
域である。ヌクレオチド番号は、図4および図5からの
通し番号を示し、配列番号1のヌクレオチド番号に対応
する。
示す。実線部分がpBlueScriptII SK+
に由来する。実線部分以外のEcoRI−HindII
I断片が配列番号1の5394bpのDNAである。
り、PCR反応後、2%アガロースゲル電気泳動し、エ
チジウムブロミド染色した結果を示す。Mは分子量マー
カーを示す。レーン1は組換え動物細胞(ヒト−ハムス
ター組換え体BIP)を示し、レーン2はヒトNama
lwa細胞(ネガティブコントロール)を示し、レーン
3はBHK細胞株1を示し、レーン4はBHK細胞株2
を示し、そしてレーン5はBHK細胞株3を示す。
トランスジェニック動物乳腺において物質を生産する新
規製造法
の異種遺伝子を発現させることを可能ならしめる染色体
DNA由来の遺伝子の発現制御領域を導入するトランス
ジェニック生物の生産方法に関する。特定すれば、本発
明はmC26蛋白質をコードする構造遺伝子の一部およ
び該構造遺伝子の上流および下流に位置する該遺伝子の
発現を制御する制御領域配列からなるDNA断片を用い
て大腸菌その他の宿主中で増幅するための組換え発現ベ
クターを作製し、そして該ベクターを用いてmC26遺
伝子の遺伝子制御領域を生物体内に導入して遺伝子発現
制御実験モデル動物を創造し、所望の物質を哺乳動物の
乳腺その他の組織において生産させることを可能ならし
めるトランスジェニック技術に関する。
子から物質を生産するための宿主系として、大腸菌、枯
草菌、酵母をはじめとする微生物および各種の培養動植
物細胞が利用されている。さらに、DNAを生物体内に
導入し、トランスジェニック生物を作製し、組換え体遺
伝子を発現させて組換え体蛋白質を生産させることが可
能である[パルミッター(Palmiter)ら、Ce
ll,Vol 29,701−710(1982)]。
り、組換え体DNAを含む溶液を胚(受精卵)に注入
し、創造したトランスジェニック動物体内において導入
遺伝子を発現させて蛋白質を合成させることが一般的で
ある[ディチュリオ(DiTullio)ら、Bio/
Technology,Vol 10,74−77(1
992)]。レトロウィルスを中間ベクターとして利用
する方法も開発されている[ヤニッシュ(Jaenis
ch)ら、Cell,Vol 24,519(198
1)]が、このようなウイルスの使用は、オンコジーン
の活性化または不所望な転写等の危険性を少なからず有
する。また、組換え体DNAを直接、動物体内に注射し
て遺伝子を発現させる方法も開発されているが、発現効
率および導入遺伝子の安定性の点で工業的規模の使用に
おける信頼性に欠ける。
入する組換え遺伝子は、ゲノミックDNAでもmRNA
に相補的なcDNAでもよい。さらに、該DNAの前後
に任意のプロモーター、エンハンサーおよび転写終結シ
グナルなどの遺伝子の発現制御領域を付加した組換え体
DNAも用いられる。
臓器・組織でのみ発現する性質を備えたもの(組織特異
的発現)、生物の成長過程の一定の時期にのみ発現する
性質を備えたもの(時期特異的発現)、細胞内外の環境
による刺激に反応する性質を備えたもの(刺激反応性)
等があるので、所望の遺伝子本来のプロモーターおよび
エンハンサーとは異なる性質をもつ、他の生物あるいは
他の遺伝子由来の発現制御領域配列を用いて組換え体を
作製し、そして生物体内に導入することにより、トラン
スジェニック生物体内で所望の時期および位置に所望の
異種遺伝子を発現させることが可能である[特開平3−
210187号]。
ァ・カゼイン遺伝子は、プロラクチン、インシュリン、
グルココルチコイド、プロジェステロン、エストロジェ
ンなどの各種ホルモンの刺激に反応する遺伝子領域すな
わちホルモン反応性エレメントを持ち、泌乳期の乳腺に
おいて、時期特異的かつ組織特異的に発現するように調
節される。ミルク蛋白質遺伝子の発現制御領域を付加し
た組換え遺伝子は、これを導入したトランスジェニック
動物の乳腺において、天然のミルク蛋白質遺伝子と同様
に転写および翻訳され、そして組換え遺伝子がコードす
る蛋白質を分泌させることができる[特開昭63−29
1号]。また、乳清蛋白質(WAP、βラクトグロブリ
ン)遺伝子を含む発現ベクターを利用した、外来遺伝子
産物のミルク中への分泌技術も開示されている[特開昭
63−291号、特表昭64−500162号]。
的かつ組織特異的に多量に発現する遺伝子として同定さ
れ[サトウ(Satow)ら、J.Biochem.9
9,1639−1643(1986)]、また、その後
ドーベンコ(Dowbenko)ら[Journal
of Biological Chemistry,V
ol 268,No.6:4525−4529(199
3)]により白血球接着分子として同定され、GLYC
AM−1と呼ばれている分子である。該遺伝子座はマウ
スにおいてマップされており、該遺伝子の構造遺伝子部
分および周辺の一部のヌクレオチド配列は既に決定され
ている[ドーベンコ(Dowbenko)ら、上記]。
ルチコイドレセプターを持つマウス線維芽細胞由来のL
細胞に導入し、遷移性発現および形質転換細胞中での発
現が検討されたが、該遺伝子に対するホルモンの作用が
従来の知見とは異なることが明らかとなり、さらに、該
遺伝子の転写産物が従来公知のmRNAとは異なる異常
なRNAであることが判明した。即ち、mC26遺伝子
が従来公知の他のカゼイン遺伝子とは異なった発現制御
機構を有することが明らかになった[カワムラ(kaw
amura)ら、J.Biochem.101,103
−110(1987)]。
C26の発現系、特に転写エンハンサー/プロモーター
領域の機能を解明し、異種遺伝子の効果的発現を達成し
てmC26遺伝子の発現制御領域を体内に導入した遺伝
子発現制御実験モデル動物を創造し、さらに、所望の物
質を哺乳動物の乳腺において生産させることを可能とす
るトランスジェニック技術を確立すべく研究を行った。
即ち、本発明の目的は、mC26の構造遺伝子およびそ
の発現に関与する周辺の制御領域を含むゲノミックDN
Aを用いて、大腸菌その他の宿主中で増幅するための組
換え発現ベクターを作製し、そして該ベクターを利用し
てmC26遺伝子の発現制御領域を体内に導入した遺伝
子発現制御実験モデル動物を創造し、そして所望の物質
を哺乳動物の乳腺において生産させることを可能とする
トランスジェニック技術を提供することである。
を解決するために、mC26の構造遺伝子およびその周
辺の発現制御領域、特に5’上流領域に位置するエンハ
ンサー/プロモーター領域を含む、ゲノミックDNAの
塩基配列を決定し、該DNAを含む組換え発現ベクター
を作製した。そして該ベクターを利用してmC26遺伝
子の発現制御領域が動物細胞中で発現制御されることを
確認し、さらに、該ベクターを導入した動物の乳腺にお
いて所望の外来異種遺伝子が導入され、かつ、該遺伝子
産物が発現されることを確認して本発明を完成するに至
った。
上流発現制御領域; (ii)図5に示す2320bpのmC26構造遺伝子部
分;および (iii)図6に示す770bpのmC26遺伝子の3’
下流発現制御領域;を転写方向に順番に含む発現カセッ
トとしてのDNAが提供される。
全部または一部を外来異種遺伝子に置換するか、または
(ii)のいずれか1カ所に外来異種遺伝子を挿入した発
現カセットが提供される。そのような異種遺伝子は、特
に限定されない。
(1)図5中の第1エクソン(配列番号1中、第230
5ヌクレオチド〜第2418ヌクレオチド)を含ませる
ことにより、下流に連結された異種遺伝子蛋白質を細胞
外に分泌させるためのシグナル配列を付加すること、お
よび(2)図5中の第2エクソン(配列番号1中、第3
145ヌクレオチド〜第3188ヌクレオチド)、第3
エクソン(配列番号1中、第3928ヌクレオチド〜第
4143ヌクレオチド)、および第4エクソン(配列番
号1中、第4372ヌクレオチド〜第4624ヌクレオ
チド)を分断または削除して、スプライシングに関与す
ると考えられる第1イントロン(配列番号1中、第24
19ヌクレオチド〜第3144ヌクレオチド)、第2イ
ントロン(配列番号1中、第3189ヌクレオチド〜第
3927ヌクレオチド)、および第3イントロン(配列
番号1中、第4144ヌクレオチド〜第4371ヌクレ
オチド)を全てまたは一部連結した形で含ませることに
より、発現の効率をさらに増加させること;等が好まし
いが、異種遺伝子産物の分泌効率、異種遺伝子の種類、
および組換えDNAの連結の容易性等を考慮して、各々
の場合において、これらのファクターを適宜選択するこ
とが好ましい。
む発現ベクターを構築し、該発現ベクターを哺乳動物の
胚細胞に導入することからなる、トランスジェニック動
物の生産方法に関する。該生産方法において、上記
(i)および(iii)の領域に代えて、(i)のさらに
5’上流領域、および(iii)のさらに3’下流領域を
含むDNA断片も使用することができる。例えば、図1
中の約12.7kbのEcoRI断片、または図2中の
約6.7kbのEcoRI断片を用いることができる。
図6に示す配列を有するDNA断片の全てまたは一部
を、それぞれ、従来公知のあらゆる遺伝子を発現するた
めの発現制御領域として用いうることは、当業者であれ
ば認識されるであろう。
用語は、プラスミド由来のもの、バクテリオファージ由
来のものを含むように意図するものとして使用され、本
発明においては大腸菌由来のものが好ましく、特にλフ
ァージが好ましいが、これらに限定されない。
る記載は、両末端がEcoRI認識配列であるDNA断
片を意味し、また、「EcoRI−HindIII断
片」なる記載は、一方の末端がEcoRI認識配列であ
り他方の末端がHindIII認識配列であるDNA断
片を意味する。他の制限酵素による同様の表記も、同等
の意味をなすものとして用いられる。
大きさの表示に関して、下一桁までを明記してある配列
を除き、0.1kb単位にて表示されている配列は、電
気泳動によるおおよそのサイズを示す。従って、実際の
ヌクレオチド数と表示塩基対(bp)数には多少の誤差
があることは、当業者には認識されるであろう。
(図4)および3’下流発現制御領域(図6)のヌクレ
オチド配列は一部公表されているが[ドーベンコ(Do
wbenko)ら、上記文献]、本発明において初めて
明らかにされた配列を含む上記領域が異種遺伝子の大量
発現に必須であることが明らかとなった。
として用いられる組換えDNA技術は、特筆しない限り
以下の文献:Molecular Cloning、サ
ムブルック(Sambrook)、フリッシュ(Fri
stch)、マニアティス(Maniatis)著、C
old Spring Harbour Press
(1989);Basic Methods in M
olecular Biology、デービス(Dav
is)、ディブナー(Dibner)、バッテイ(Ba
ttey)著、Elsevier New York
(1986);等に記載されている技術を使用して実施
することが可能である。
5’上流発現制御領域(図4)、および該構造遺伝子の
3’下流発現制御領域(図6)各々のDNA断片は一緒
にあるいは別々に、公知の方法を利用してマウスゲノミ
ックDNAライブラリーから取得することができる。
用いる方法、またはメッセンジャーRNAからcDNA
プローブを作製して用いる2種類の方法[オリゴ(d
T)プライマー法およびランダムプライマー法]に加え
て、mRNAを直接プローブとする方法を好ましい方法
として記載するが、これらの方法に限定されない。
法 オリゴマーDNAプローブ法に用いるプローブは20塩
基前後またはそれ以上の長さであり、かつ、染色体DN
A中に高頻度に反復する配列を含まないことが好まし
い。
の配列: 5’GTGCCACCATGAAATTCTTC 3’(配列番号3); 5’TGGCTTGCTTCCTGGTCTAA 3’(配列番号4); 5’TTGCTTCCTGGTCTAATCTC 3’(配列番号5);およ び 5’CTCTGCTTCCCAGGGAAAGC 3’(配列番号6) の内の少なくとも一つを用いることが好ましいが、これ
らに限定されない。
放射性標識による方法が一般的である。標識プローブを
用いてマウスゲノミックDNAライブラリーからハイブ
リダイゼーションによりmC26遺伝子DNAを取得す
る方法は、公知の方法を用いることができる[Mole
cular Cloning、サムブルックら、前
記]。ヒトあるいはマウスなどのゲノミックDNAライ
ブラリーは市販品を利用できる。
遺伝子を得る場合は、種間の塩基配列の変異を考慮する
必要がある。即ち、ハイブリダイゼーションにおける温
度または反応溶液の組成を変更することにより選択度を
下げることが望ましい。別法としては、コドンの縮重を
考慮することが好ましい。上記は全て市販の試薬および
機械・装置を利用して、常法に従って実施することがで
きる。
て単離する。使用する動物は限定されないが、ヒト、ヤ
ギおよびマウスが好ましく、そして組織は特に限定され
ないが泌乳最盛期の乳腺が好ましい。通常、mRNAか
らcDNAプローブを作製する際のプライマーは、オリ
ゴdTプライマーおよびランダム(ヘキサマー)プライ
マーが用いられ、共に市販品を利用することができる。
そして、これらプライマーを常法に従って標識する。こ
れら2種類のプライマーを用いて調製されたcDNAプ
ローブに加えて、さらにmRNAのキャップ構造部分を
標識したプローブ、即ち、キャップラベル・プローブを
作製してスクリーニングに使用することができる。該プ
ローブの標識は市販の放射標識キャップ類縁体、および
グアニリル・トランスフェラーゼ(例えば、ベセスダリ
サーチ社)などを利用して使用説明書に従って実施する
ことができる。
グは常法を用いることが可能であるが、エクソンが数十
bp程度の長さしかない遺伝子が多数報告されているこ
とを考慮して、プローブの全長は長い方が良いとは限ら
ず、比較的長いプローブ(約500bp)と比較的短い
プローブ(約30bp)に分けて結果を比較することが
好ましい。
いる動物は哺乳類が好ましく、ヒト、ウシ、ヤギ、ウサ
ギ、ラットおよびマウスが特に好ましい。ヒトおよびマ
ウス等では市販品ゲノミックDNAライブラリーも利用
することができる。使用する組織は特に限定されないが
肝臓が好ましい。次に、このDNAを制限酵素で完全ま
たは部分消化することにより15〜20kbpのDNA
断片を分画する。制限酵素は特に限定されないがEco
RIが好ましい。染色体DNAの抽出、制限酵素分解お
よび超遠心分画は、常法により行うことができ、ライブ
ラリー作製に用いるベクターは、プラスミド、バクテリ
オファージ、コスミッドの何れを用いてもよいが、λフ
ァージが特に好ましく、市販品を利用できる。
び/またはシグナル/ノイズ比(S/N比)が低い場合
は、コロニーの形成またはファージプラークの形成にあ
たり、高濃度にカザミノ酸を含有するスーパーブロス
等、高栄養価の培地を用いる。宿主として大腸菌を用い
る場合はLE392またはJM系の菌株が好ましい。ハ
イブリダイゼーションに用いるフィルターは特に限定さ
れないが、ニトロセルロースフィルター(S&S社製B
A85など)が好ましい。
ベクターが不安定になるために、期待される信号強度が
得られない場合がある。このような場合は、1枚のプレ
ートから3枚のフィルターにブロットし、プラークを選
別する際、各スポットの信号強度を強度、中度、弱度の
3段階にクラス分けすることが好ましい。
的に発現することを確認するためには、乳腺以外の組
織、例えば肝臓から上記操作により作製されたプローブ
を対照とする。
で、しかも時期特異的に発現することを確認するために
は、泌乳期以外の乳腺、例えば、未経産成熟動物の乳腺
から上記操作により作製されたプローブを対照とする。
発現する遺伝子クローン群中には、動物種により差異が
あるが、一般に、α、β、γ、δ、εなどのカゼイン蛋
白質遺伝子群[特開昭63−309192]、WAP、
αラクトアルブミン、βラクトグロブリン[特開平3−
505674]などのホェー蛋白質遺伝子群[特開昭6
3−291]などの複数の既知のミルク蛋白遺伝子が存
在する。これらは、ノーザン・ハイブリダイゼーション
によるほか、それぞれの遺伝子のヌクレオチド配列を参
考にして作製したオリゴマーDNAプローブを用い、常
法を用いてハイブリダイゼーションを行うことにより判
別することができる。あるいは、それぞれのクローンD
NAの一部の塩基配列を決定することによっても判別で
きる。特に、βカゼインのmRNAの大きさはmC26
蛋白質遺伝子のmRNAの大きさに近いので、塩基配列
決定により確認することが好ましい。
伝子部分を決定するためには、以下の方法により実施す
ることができる。
により、それぞれ完全消化あるいは部分消化することに
より、制限酵素マップを作製する。このとき、それぞれ
の分解産物を各々3等分し、3枚のゲルに同時に電気泳
動した後、それぞれのゲル中の断片を計3枚のフィルタ
ーにサザーン・トランスファーする。クローンのスクリ
ーニングに用いた3種のプローブの各々を上記の3枚の
フィルターのうちの一枚にそれぞれ反応させ、サザーン
・ハイブリダイゼーションを行う。これにより、構造遺
伝子部分のうち、5’末端、中間のエクソン、3’末端
を含む断片がそれぞれ決定できる。以上は常法および本
発明に記載された方法を用いて行うことができる。
DNAと乳腺から抽出して精製したmRNAあるいは市
販されている発現ベクター、例えばpBlueScri
ptII(プロメガ社)のプロモーターを利用して作製
したリボプローブとを用いて、S1マッピング法によ
り、5’末端、中間のエクソン、3’末端の正確な位置
をそれぞれ決定することが可能である。正確を期するた
めに、必要に応じてプライマーエクステンション法また
はPCR法を併用する。
づき、常法により染色体DNAの塩基配列を決定する。
この結果得られた情報に基づき、該塩基配列の一部を含
むオリゴマーDNAを合成し、これをプライマーとして
プライマーエクステンション法またはPCR法を行うこ
とにより、遺伝子の構造を再度確認する。
子の全構造遺伝子とその5’上流域および3’下流域に
位置する制御領域DNAを含むEcoRI認識部位から
HindIII認識部位までの5394bpの塩基配列
を示す(図4、図5および図6をこの順序で連結したも
のが配列番号1に相当する)。
子を含むEcoRI断片を、適当なベクターのEcoR
I切断部位に挿入し、該ベクターの宿主内でDNAを増
幅した後回収する。用いるベクターは特に限定されな
い。
第1ないし第4エクソンおよび第1ないし第3イントロ
ンからなる。第1エクソンは蛋白質の分泌に関与し、各
イントロンはスプライシングに関与することが予測され
るので、異種遺伝子の種類あるいは組換えDNAの作製
容易性等を考慮して、適宜、これらの領域を分断、除去
あるいは残して異種遺伝子をmC26構造遺伝子部分の
いずれかに挿入することが好ましい。
全てまたは一部除去するための方法:簡易な発現ベクタ
ー構築法(構築法A);およびmC26構造遺伝子の転
写開始点または第1エクソンから転写終結点までを正確
に除去するための方法(構築法B);を例示するが、こ
れらの方法に限定されない。
端を切断する制限酵素(酵素A1とする。以下同様)な
らびに転写終結点の近傍を切断する制限酵素(酵素A
2)により、上記の増幅したDNAを切断する。一方、
乳腺中で生産することを希望する遺伝子を含むインサー
トDNA断片を同様の方法で調製する(酵素A3および
酵素A4)。
びA4がそれぞれ同一で、かつ、生じた断片の末端が平
滑末端でない場合は、常法によりベクターおよびインサ
ートの2つのDNA断片をそのまま連結でき、DNAリ
ガーゼにより1つの環状DNAとして回収できる。
れが相異なる場合および生じた断片の末端が平滑末端で
ある場合は、ベクターおよびインサートの2つの断片を
適切に結合するために、後述する合成リンカー法または
ブラントエンド法の2つの方法のいずれかを利用する。
示すが、これらに限定されない。
5’末端あるいは第1エクソンの終端の近傍を切断する
酵素) 第1群 GsuI,BsmI,ApyI,EcoRI
I,BstNI,MvaI,ScrFI,BsaJI; 第2群 AluI; 第3群 BsrI,XmnI,MboII; 第4群 ApyI,EcoRII,BstNI,Mva
I,ScrFI; 第5群 Alw44I,ApaLI,Bsp1286
I,SduI,HgiAI,DdeI,BsmAI; 酵素A2(mC26遺伝子の転写終結点の3’末端の近
傍を切断する酵素) 第1群 DdeI,BslI; 第2群 BcnI,CauII,NciI,ScrF
I; 第3群 BsaJI,BcnI,CauII,Nci
I,ScrFI; 第4群 XbaI; (iii)合成リンカー法 ベクターDNAおよびインサートDNAの両断片中に存
在する制限酵素認識部位等を考慮の上、双方のDNAの
末端が互いに粘着性末端となるべく設計した合成DNA
すなわちリンカーDNAを両DNA断片にそれぞれ共有
結合により連結する。
よび共有結合反応の方法の詳細は、挿入しようとする遺
伝子の塩基配列によりそれぞれ異なるが、多くの場合は
市販品を利用でき、また、希望する配列のリンカーDN
Aを設計し、常法により合成することができる。
ーゼにより連結する。この粘着性末端の結合によって生
じる二本鎖DNA部分が、制限酵素の認識部位となるよ
うに塩基配列を選ぶことにより、同部位をふたたび制限
酵素で正確に切断されるように設計することも可能であ
る。以上は全て常法により行うことができる。
か、または5’末端あるいは3’末端突出型の切断端で
ありかつその形状がそのままベクターDNA側の切断端
に直接結合できない場合は、突出した一本鎖部分を酵素
処理により除去する。用いる酵素は一本鎖DNAを特異
的に切断する酵素、例えばS1ヌクレアーゼよびP1ヌ
クレアーゼなどを利用することができ、別法としては、
大腸菌DNAポリメラーゼIを用いて突出一本鎖部分の
相補鎖を合成することも可能である。この後、DNAリ
ガーゼを用いて平滑端同士を結合することができる。D
NAリガーゼはT4バクテリオファージ由来のリガーゼ
が広く用いられている。以上は常法により行うことがで
き、上記酵素等は市販されているものを使用することが
できる。
終結点まで、あるいは、第1エクソンの終端から転写終
結点までを正確に切断、除去し、所望の遺伝子のDNA
をインサート断片として挿入する方法を記載する。
C26遺伝子ベクターDNAに対し、緩徐な条件下でエ
キソヌクレアーゼを作用させて一定時間ごとに反応を停
止して一連のDNA調製物を得る。これら各々の調製物
に対して、図3に記載された各制限酵素の消化の有無を
観察することにより、求める長さのDNAが得られたこ
とを確認する。
得た後は、前出の合成リンカー法の項で述べたように、
制限酵素の認識部位となるべく計画した小DNA断片を
上記DNA断片に付加する。以後利用する際には、希望
する制限酵素で切断され、さらに付加した小DNA断片
をも同時に取り除かれるよう設計することも可能であ
る。このような目的には、平滑末端を生じる制限酵素が
望ましく、具体的にはEcoRV,PvuIIなどを挙
げることができる。
ターに、希望する遺伝子のDNA断片をインサートとし
て結合する。この目的には、上記構築法Aに記載した、
合成リンカー法またはブラントエンド法のいずれかを用
いることができる。発現すべき蛋白質をより正確に設計
するためにはブラントエンド法が好ましい。
A断片の単離 骨形成誘導蛋白質のcDNAクローンは、その両端が制
限酵素EcoRVの切断点となるように設計し、同酵素
により一段階操作で切り出せることが好ましい。該クロ
ーンを前記したブラントエンド法により、上記mC26
遺伝子DNAベクターに挿入する。この際、挿入位置の
両端となる部分の塩基配列は、構築法Aの内、酵素A1
ならびに酵素A2として記載した制限酵素の認識部位と
なるべく設計することにより、ベクター作製の工程を簡
略化することができる。
遺伝子導入生物の作製に用いることができる。また、上
記ベクター中に、微生物、例えば、大腸菌内でプラスミ
ドあるいは溶原性ファージとして増殖することができる
塩基配列を含むことにより、必要に応じて、常法を用い
て大腸菌等により容易にベクターを増幅および回収する
ことができる。
により切断し、原核細胞内で増殖させるのに用いた大腸
菌等の発現ベクター由来のDNAと、mC26遺伝子の
DNAおよび発現を希望する遺伝子のDNAとからなる
真核生物由来DNAとを分離する。用いる制限酵素は特
に限定されないが、プラスミド部分とmC26遺伝子の
構造遺伝子部分の5’上流末端および3’下流末端とが
接続する部分は何れも制限酵素EcoRIの認識・切断
部位になるよう設計して、本酵素を用いることにより上
記の工程を簡略化することができる。
ロースゲル電気泳動法によりそれぞれ単一のバンドとし
て分離した後、発現を希望する遺伝子DNAのバンドを
含む部分のアガロースゲルを切り出してDNAを抽出回
収する。
来DNAをマイクロインジェクション法により、ガラス
ピペットを用いて受精卵の雄性前核に注入する。この受
精卵を、一定時間培養後、あるいは直ちに、予め用意し
た偽妊娠動物すなわち代理母の子宮に移植する。これら
は常法により行うことができる[新生化学実験講座1
9、動物実験法(東京化学同人社刊、1991);ゴー
ドン(Gordon)とラドル(Ruddle)、Me
thods in Enzymology,101,4
11−442(1983);ジオメック(Ziome
k)とジョンソン(Johnson)、Cell 2
1,935−942(1980);ゴードン(Gord
on)ら、Proc.Natl.Acad.Sci.,
USA 77:7380−7384(1980);ゴー
ドン(Gordon)とラドル(Ruddle)、Sc
ience 214,1244−1246(198
1);ホーガン(Hogan)ら(翻訳:山内ら)、マ
ウス胚の操作マニュアル、近代出版]。用いる生物種
は、特に限定されないが、例としてマウスを挙げること
ができ、特にCD−1マウスが好ましい。
るが、各々既に獣医畜産技術として確立している。マウ
ス、ラット、ウサギをはじめとする囓歯類動物は、膣刺
激により容易に偽妊娠状態を誘起できる。また、ウシ、
ヤギ、ヒツジなど反芻類家畜およびウマ、イヌ、ネコに
ついては、ホルモン剤の投与により、偽妊娠を誘起す
る。また常法により、必要に応じて、動物にホルモン剤
を投与し過排卵を誘起して、採卵数を増加させることが
できる[実験生物学講座1、生物材料調製法(198
2)、江上信雄ら編、哺乳動物の初期発生、丸善出版株
式会社]。
え遺伝子が導入されたトランスジェニック動物を判別す
るため、産仔の体組織の一部から抽出したゲノムDNA
を分析する。
ブとしてゲノムDNAのサザン・ハイブリダイゼーショ
ンにより証明する。また、組換えDNAの塩基配列から
設計した合成DNAをプライマーとしてPCR法により
微量のDNAからも証明することができる。以上は全て
常法に従って行うことができる[ディチュリオら、前記
文献]。産仔の体組織としては、マウス、ラットでは尾
の先端が、また、ウシ、ヤギなどの中・大動物では耳朶
などが、広く用いられるが、口内の粘膜も試料として利
用できる。
するためには、ウエスタンブロット等により実施するこ
とが可能であるが、これに限定されない。
物同様に自己増殖能力をもつことが期待できる。このこ
とにより、一度希望するトランスジェニック動物が得ら
れた後は、もはや、以上に述べた操作によらず、トラン
スジェニックである動物を育成し、他のトランスジェニ
ック動物または非トランスジェニック動物と交配し、新
たな子孫を出生せしむることにより、親となるトランス
ジェニック動物と同等の、あるいは雑種のトランスジェ
ニック動物を得ることができる。
有する。
質を大量に生産させる組織として優れている。
質を大量生産することのできる器官であり、さらにミル
ク成分物質の大量生産を指標として育種改良されてきた
ウシ、ヤギなどの家畜を利用することができる点で有利
である。
より極めて短時間のうちに体外に取り出すことができ
る。したがって、生産物質の細胞内での過剰蓄積による
凝集塊の形成およびそれに伴う炎症反応等の悪影響を最
小限に抑えることができる。
産されるため組織特異性を考慮する必要がない。動物体
内で天然に生産される物質であっても、生産量が過大で
あったり、生産組織が本来と異なる場合には、動物に疾
病を引き起こすことは頻繁に観察されている。よって、
生体に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。な
お、組織特異性から、ミルク蛋白質遺伝子の発現制御領
域を付加した組換え遺伝子を単に受精卵に注入するだけ
で、所望の生成物が乳腺からミルク中にのみ分泌される
点も有利である。
時期特異的、即ち、動物が妊娠して分娩した時にのみお
こり、成長期にはおこらないため、トランスジェニック
動物の正常な成長に害をもたらさない。一方、幼若また
は成体トランスジェニック動物のミルクの合成は、ホル
モンを外部から投与して人為的にミルク蛋白質の合成を
開始させて維持させる誘起泌乳も可能なため、人為的に
制御することもできる。このことを利用して、メタロチ
オネイン遺伝子のように、所望の時期に組換え遺伝子の
スイッチ・オン/オフを行えるトランスジェニック生物
を創製し、生物学研究の実験モデル生物として利用する
ことが可能である。
用するため、哺乳動物由来の外来遺伝子の発現において
利点を有する。
イオウ等が結合する複雑な修飾、およびジスルフィド結
合の形成の仕方等は哺乳動物に特有な様式による場合が
多く、例えば大腸菌等の細菌を用いた場合に本来の生理
活性が認められる蛋白質が生産されることは稀である。
このような欠点の解決策として培養動物細胞の利用が挙
げられるが、費用および労力がかかるにもかかわらず成
功例は少なく、信頼性に欠ける。
能力をもち、生産システムの更新、規模拡大が極めて容
易かつ安価である。
なるトランスジェニック動物と同等あるいは雑種のトラ
ンスジェニック動物を得ることができる。この際、当初
のトランスジェニック動物を創製するにあたって行った
遺伝子工学を初めとする人為的操作は何ら必要ない。生
産設備の拡大をきわめて安価かつ容易に行うことが可能
である。このことは、培養細胞プラントまたは化学工場
には望み得ない点である。
つ低廉に維持できる。大腸菌をはじめとする微生物のD
NA複製機構は高等動物に比して原始的で精度が低いた
め、菌株を一定の性状に維持することが困難であり、醸
造業などで製品の品質を維持するために高度の技術を必
要とする。培養細胞についても、組換えDNAを導入し
た場合、長期間その遺伝子発現の性状を維持することが
困難である。これに対し、高等動物個体は、きわめて安
定といえる。物質生産能力についても、ウシでは10年
程度まで経済性良く一定の品質のミルク生産を維持、あ
るいは産次に従ってむしろ増大することは公知である。
トランスジェニック動物についても、同様の結果が期待
できる。
る生体防御機構を備えており、微生物や動物細胞の培養
に必須である無菌的環境設備は必要としない。反対に、
感染、すなわち人体内部への侵襲による危害は発生し得
ず、バイオハザードの点で極めて有利である。
のであり、本発明を限定するように意図するものではな
い。
導蛋白質遺伝子(ハムスター−ヒトの融合遺伝子:ha
BIP)を用いて本発明を例示するが、これらに限定さ
れるものではなく、他の異種遺伝子も使用可能なことは
当業者であれば認識されるであろう。
も微生物中において増幅可能なベクターであり、例とし
て大腸菌ベクターを示すが、これらに限定されるもので
はない。また、これら発現ベクターの増幅は常法にした
がって実施することが可能である[前記文献:Mole
cular CloningおよびBasic Met
hods in Molecular Biology
等を参照せよ]。
離 (i)プローブの作製 マウスの必乳最盛期の乳腺を用いて、常法に従い[サト
ウ(Satow)ら、J.Biochem.99,16
39−1643(1986)]、全mRNAをポリ
(A)RNA画分として単離した。10μgの全mRN
Aに関して、オリゴ(dT)プライマー(バイオテック
インターナショナル(Biotech Interna
tional)社/コスモバイオ社)およびランダムヘ
キサマー(バイオテックインターナショナル)をプライ
マーとして、アマシャム社またはNEN社の標識キット
を用いて32P標識した。
ては、常法[ミズモト(Mizumoto)とリップマ
ン(Lipmann)、Proc.Natl.Aca
d.Sci.,USA 76,4961(1979)]
に従い、オリゴ(dT)セルロースカラム(ベセスダリ
サーチ(Bethesda Research)社、米
国/コスモバイオ社)を用いてmRNAをポリ(A)R
NA画分として精製し、ワクシニアウイルスのグアリニ
ルトランスフェラーゼ(ベセスダリサーチ社)により標
識した。標識後、そのまま、またはRNaseA(シグ
マ社、米国)を用いて部分消化し(10〜100ng/
mlのRNaseAを加え、1分間、37℃処理後、等
容のホルムアミドを加えて反応停止)、6M〜8Mの尿
素を含む6%アクリルアミドゲル電気泳動に供し、大き
さを確認した。
(クローンテック社)を制限酵素EcoRIで部分消化
または完全消化したのち、部分消化物に関しては消化物
をλCharon4Aに、また完全消化物に関してはp
SP64(プロメガバイオテック(Promega B
iotech)社、米国)に連結してライブラリーを作
製した。
ト、ハムスター、ヒト、カンガルー、サル、マウス、ハ
ト、ブタ、ウサギ、ラット、ヒツジ等の動物種について
は、λ由来のファージベクター、例えばλgt10、λ
gt11、EMBL3またはλCharon4Aの各ベ
クターに挿入されたcDNAおよびゲノミックDNAの
ライブラリーが市販品として購入可能である(クロンテ
ック(Clontech)社/TOYOBO社)。な
お、pSP64(プロメガ社)および市販ゲノミックD
NA(クローンテック社)の組み合わせによっても、こ
れらと同等のライブラリーを作製することは、当業者で
あれば容易に可能であろう。
たプローブを用いてスクリーニングを行った。
リーからはλMC26が、そして、pSP64のライブ
ラリーからはpSmC26が乳腺特異的に発現する陽性
クローンとして同定された。これら構築物のマップを、
それぞれ図1および図2に示す。
徴 (i)陽性クローンの特徴 λMC26クローンおよびpSmC26クローンの制限
酵素地図を作製して比較したところ、λMC26は約1
2.7kbの挿入断片(EcoRI断片)を、そしてp
SmC26は約6.7kbの挿入断片(EcoRI断
片)を含むことがわかった。そして、約6.7kbの断
片は約12.7kbの断片内に含まれるものであること
が、制限酵素マッピングにより明らかとなった。これら
の結果は図1および図2の制限酵素認識部位の比較から
明らかである。
し、さらにHindIIIで消化することにより約5.
4kbpのEcoRI−HindIII断片をpBlu
eScriptIISK+(プロメガ社)に挿入してサ
ブクローン化した。このサブクローンに関して、デリー
ションキット(TaKaRa社)を用いて欠失変異体の
シリーズを作製した。約5.4kbの断片の制限酵素マ
ップを図3に示す。これらのシリーズの配列は、ジデオ
キシ法[サンガー(Sanger,F.)ら、Pro
c.Matl.Acad.Sci.,USA,74,5
463(1977)]により、DNA塩基配列決定機
(ABI社、モデル373A、およびファルマシア社、
A.L.F.モデル)を使用して決定された。決定され
た塩基配列を配列番号1とする。
〜2307のAGCから始まり、ヌクレオチド番号46
22〜4624のCCTで終わる構造遺伝子部分が存在
する(図5)。
には第1ないし第3イントロンが存在しており、スプラ
イシングに関与していることが予測されるので、異種遺
伝子発現のためのカセットとして用いる場合は、これら
の配列を含ませることが好ましい。しかし、下記実施例
から明らかなとおり、異種遺伝子の種類によってはこれ
らは必要でない場合もある。よって、発現カセットを作
製するための連結の複雑さも考慮して、これらの配列を
含ませるか否かを検討する必要がある。
ヌクレオチド配列には、公知のカゼイン遺伝子との間で
相同性は認められない。また、上記文献[ドーベンコ
ら、前記]において開示されていない部分、即ち、配列
番号1中の第1439ヌクレオチド〜第1522に存在
するGAAトリプレットの連続重複配列部分(以下、M
boIIリピートと称する)は、いわゆるトリプルリピ
ートと称される発現制御配列と同等のものと考えられ、
この部分が発現制御に関与している可能性は高い(図
4、下線部分)。マウスIgH遺伝子においてもMbo
IIリピートが発見されており、発現制御エンハンサー
として機能していると考えられている。
末端がEcoRI認識部位であり、そして他方の末端が
HindIIIの認識部位であるDNA断片として、λ
MC26クローンおよびpSmC26クローンから容易
に分離され、発現カセットとして以後の実験に使用され
た。
動物の作製 実施例1において単離したpSmC26の約6.7kb
断片のうち配列を決定した5394bpのDNA断片を
発現カセットとして用いて、mC26構造遺伝子部分
に、外来異種遺伝子を連結した組換えDNAを作製し
た。以下にその概要を記載する。
I断片を切り出し、さらにHindIIIにより部分消
化し、ゲル電気泳動法により5394bpのDNA断片
を回収した。該断片をpBlueScriptSK+の
EcoRI/HindIII二重消化物に連結してpB
mC26EHを作製した。pBmC26EHのマップを
図7に示す。
ー−ヒトの融合遺伝子である骨形成誘導蛋白質遺伝子を
用いた。このヌクレオチド配列を配列番号2として示
す。
た: ヒト骨形成誘導蛋白質(BIP)遺伝子の一部の配列:
GACGAGAAGACGATGCAGA(配列番号
7) を有するDNAを5’側プライマーとし、そして、GC
ACAGGTGTCCACGGACA(配列番号8) を有するDNAを3’側(逆のストランド)プライマー
とし、ハムスター由来のBaby Hamster k
idney(BHK)細胞株から常法(チオシアン酸グ
アニジン法:前記のMolecular Clonin
g、サムブルックらを参照)により抽出したRNA(1
0μg)から逆転写酵素RAV−2(TaKaRa社)
およびrTthDNAポリメラーゼ(パーキンエルマー
社/TaKaRa社)を用い、添付の緩衝液によりパー
キンエルマー社の装置(Perkin Elmer C
etus DNA Thermal Cycler48
0)を用いて添付の使用説明書に従ってRT−PCR反
応を実施し、ハムスターBIPに相補的な二本鎖を得
た。該二本鎖DNAを電気泳動により確認後(図8、レ
ーン3〜5)、ゲルから回収し、pBlueScrip
tIIベクターのEcoRV切断部位に挿入してDNA
を増幅し、ファルマシア社ALF自動シークエンサーに
より塩基配列を決定した。上記操作により、該DNA
は、ヒトBIP DNA(配列番号7および8)および
新規遺伝子であるハムスターBIPのヒト遺伝子に相似
する部分のDNAが結合したヒト−ハムスター融合遺伝
子DNAとして得られた。
05ヌクレオチドから第4624ヌクレオチドまでを除
去したDNAに、T4DNAリガーゼ(TaKaRa
社)を用いて上記DNAを連結して得た組換えDNA
を、大腸菌JM109株にトランスフェクションして増
幅した。増幅された該組換えDNAの塩基配列を決定し
て確認し、制限酵素BssHII(TaKaRa社)で
切断して直鎖状DNAとしてアガロースゲル電気泳動に
よりpBlueScriptII由来のDNA部分と、
haBIPを挿入されたmC26発現カセット部分を分
離してゲルから回収した。このDNAの1〜5μg/m
l溶液を以下の実施例に用いた。
ウス膣内をガラスピペットにより水で洗浄し、細胞診に
より性周期を調べた(スメアチェック)。マウスを同調
群に分けて、群飼し、オスのマウスと交配後、翌朝の膣
栓(プラグ)形成を確認して妊娠マウスを得た。母群頭
数が少ない場合は、ゴナドトロピン腹腔内注射により過
排卵処置を行った。塩酸ケタミンまたはペントバルビタ
ールの50倍希釈液を腹腔内注射して導入麻酔し、エー
テル麻酔下に手術を行い、輸卵管ないし子宮角を移動中
の卵を回収した。
rles River)社のCD−1マウスを用いた。
JM109株内で増幅後、制限酵素EcoRIおよびK
pnIの認識部位において切断して直鎖状にし、該直鎖
状DNAをマウスの受精卵前核に注入した。上記DNA
を1〜5μg/mlの濃度に溶解した溶液をマイクロイ
ンジェクションした。この方法により操作された胚を子
宮頸管刺激により偽妊娠させたメスまたは性周期同調群
より選択した代理母(受容メス)の卵管腹腔口に適切な
大きさのシリコンチューブカテーテルを挿入して移し、
妊娠へと進展させた。
生存率は52%であった。
40頭の代理母に移入したところ、54頭の産子を得
た。
りトランスジェニックと判明したものは7頭(13%)
であった。
血球細胞から常法により得たDNAに関して、PCR法
のキット(Perkin Elmer社の使用説明書に
従った)を用いて実施した。結果を図8に示す。
により抽出した各RNA10μgについて、ヒト−ハム
スター融合遺伝子であるhaBIPのmRNAの発現の
有無をRT−PCR法により確認した。レーン4、5お
よび6は、ハムスター由来のBHK細胞から抽出したR
NA;レーン2は、ヒト由来細胞株であるNamalw
a細胞RNA;レーン1は、組換え動物細胞から抽出し
たRNA;に対するRT−PCRの結果を示す。5’お
よび3’のプライマーはヒトBIP遺伝子DNAの構造
遺伝子部分の配列からオリゴマー一本鎖DNAを合成し
て使用したものであり、各PCR反応産物のDNA配列
は同一となると予想される。図8は、PCR反応後、2
%アガロースゲル電気泳動し、エチジウムブロミド染色
した結果を示すが、各バンドのアガロース部分を切り出
してNaIにより溶解後、DNAをガラスパウダーに吸
着させて回収し、全塩基配列を決定したところ、同一の
配列を有することが確認された。
実線部分はλCharon4Aに由来する。実線以外の
部分、即ち、EcoRI(#1−3.4kbp)からE
coRI(#1+10.6kbp)までの太枠で示され
た部分が約12.7kbEcoRI断片に相当する。#
1は配列番号1のヌクレオチド番号1に相当する。5’
および3’の表示は、mC26構造遺伝子に対するもの
である。
す。pSP64由来のEcoRI−EcoRI部分以外
の太枠部分が約6.7kbEcoRI断片に相当し、図
1のEcoRI(#<)からEcoRI(#1+6.7
kbp)の太枠部分に対応する。5’および3’の表示
は、mC26構造遺伝子に対するものである。
Eは制限酵素EcoRIを、Xは制限酵素XbaIを、
Pは制限酵素PstIを、そしてHは制限酵素Hind
IIIを示す。太枠はエクソンを示す。
域である。下線部はMobIIリピートを示す。
す。ヌクレオチド番号は、図4からの通し番号を示し、
配列番号1のヌクレオチド番号に対応する。
域である。ヌクレオチド番号は、図4および図5からの
通し番号を示し、配列番号1のヌクレオチド番号に対応
する。
示す。実線部分がpBlueScriptII SK+
に由来する。実線部分以外のEcoRI−HindII
I断片が配列番号1の5394bpのDNAである。
り、PCR反応後、2%アガロースゲル電気泳動し、エ
チジウムブロミド染色した結果を示す。Mは分子量マー
カーを示す。レーン1は組換え動物細胞(ヒト−ハムス
ター組換え体BIP)を示し、レーン2はヒトNama
lwa細胞(ネガティブコントロール)を示し、レーン
3はBHK細胞株1を示し、レーン4はBHK細胞株2
を示し、そしてレーン5はBHK細胞株3を示す。
Claims (17)
- 【請求項1】 配列番号1のヌクレオチド配列を有する
DNA。 - 【請求項2】 以下の工程:配列番号3ないし6のヌク
レオチド配列を有するDNAからなる群から選択される
少なくとも1つのDNAプローブとハイブリダイズする
約6.7kbのDNA断片をマウスゲノミックDNAラ
イブラリーのEcoRI消化物から得;そして該DNA
断片をHindIIIで消化すること;により得られ
る、請求項1記載のDNA。 - 【請求項3】 配列番号3のヌクレオチド配列を有する
DNAのみをプローブとして用いることにより得られ
る、請求項2記載のDNA。 - 【請求項4】 上記配列番号1の第2305ヌクレオチ
ドから第4624ヌクレオチドまでの範囲のいずれか1
カ所に異種遺伝子のコード領域が挿入されていることを
特徴とする、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の
DNA。 - 【請求項5】 図5に示す第1ないし第4エクソンおよ
び第1ないし第3イントロンのうちの少なくともひとつ
が欠失していることを特徴とする、請求項4記載のDN
A。 - 【請求項6】 上記異種遺伝子が骨形成誘導蛋白質遺伝
子である、請求項4または5記載のDNA。 - 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれか1項に記載
のDNAを含む発現ベクター。 - 【請求項8】 大腸菌内で複製可能な請求項7記載の発
現ベクター。 - 【請求項9】 図4に示すヌクレオチド配列を遺伝子発
現制御領域として含むDNA。 - 【請求項10】 図6に示すヌクレオチド配列を遺伝子
発現制御領域として含むDNA。 - 【請求項11】 請求項7または8に記載の発現ベクタ
ーのDNAを直鎖状にしてヒト以外の哺乳動物の胚の細
胞に導入することからなる、トランスジェニックな哺乳
動物の生産方法。 - 【請求項12】 上記発現ベクター中に存在する、図4
に示すヌクレオチド配列を一方の末端とし、図6に示す
ヌクレオチド配列を他方の末端とし、かつ、mC26構
造遺伝子部分および/または異種遺伝子コード領域を内
部に含むDNA断片に代えて、マウスゲノミックDNA
ライブラリーのEcoRI部分消化物であって、かつ、
配列番号1のヌクレオチド配列を有するDNA断片とハ
イブリダイズする約12.7kbのDNA断片を用いる
ことを特徴とする、請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 上記約12.7kbのDNA断片が、
配列番号3ないし6のヌクレオチド配列を有するDNA
からなる群から選択される少なくとも1つのDNAプロ
ーブとハイブリダイズするものとして選択されたもので
ある、請求項12記載の方法。 - 【請求項14】 上記約12.7kbのDNA断片が、
配列番号3のヌクレオチド配列を有するDNAのみをD
NAプローブとして用いて選択されたものである、請求
項13記載の方法。 - 【請求項15】 上記約12.7kbのDNA断片中に
存在する配列番号1の第2305ヌクレオチドから第4
624ヌクレオチドまでの範囲のいずれか1カ所に異種
遺伝子のコード領域が挿入されていることを特徴とす
る、請求項12ないし14のいずれか1項に記載の方
法。 - 【請求項16】 上記約12.7kbのDNA断片中、
図5に示す第1ないし第4エクソンおよび第1ないし第
3イントロンのうちの少なくともひとつが欠失している
ことを特徴とする、請求項15記載の方法。 - 【請求項17】 上記異種遺伝子が骨形成誘導蛋白質遺
伝子である、請求項15または16記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5355132A JPH07194380A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | mC26遺伝子発現制御領域を用いてトランスジェニック動物乳腺において物質を生産する新規製造法 |
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| JP5355132A JPH07194380A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | mC26遺伝子発現制御領域を用いてトランスジェニック動物乳腺において物質を生産する新規製造法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004218627A Division JP2004298196A (ja) | 2004-07-27 | 2004-07-27 | mC26遺伝子発現制御領域を用いてトランスジェニック動物乳腺において物質を生産する新規製造法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07194380A true JPH07194380A (ja) | 1995-08-01 |
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ID=18442129
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| JP5355132A Pending JPH07194380A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | mC26遺伝子発現制御領域を用いてトランスジェニック動物乳腺において物質を生産する新規製造法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07194380A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6018039A (en) * | 1996-07-30 | 2000-01-25 | Satow; Hiroyasu | MC26 gene expression-regulatory region |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5355132A patent/JPH07194380A/ja active Pending
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