JPH10513441A - 哺乳類宿主の結合組織を治療するための遺伝子導入 - Google Patents
哺乳類宿主の結合組織を治療するための遺伝子導入Info
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- JPH10513441A JPH10513441A JP8523081A JP52308196A JPH10513441A JP H10513441 A JPH10513441 A JP H10513441A JP 8523081 A JP8523081 A JP 8523081A JP 52308196 A JP52308196 A JP 52308196A JP H10513441 A JPH10513441 A JP H10513441A
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、哺乳類宿主の治療に用いられる哺乳類宿主の結合組織の1以上の細胞内へ、生成物をコード化する1以上の遺伝子を導入する方法に関するものであり、その方法は、組換え技術を用いて、生成物をコード化する遺伝子を含むDNAベクター分子を生成し、生成物をコード化する遺伝子を用いるDNAベクター分子を用いて、哺乳類宿主の結合組織を感染させるものである。生成物をコード化する1以上の遺伝子を、非ウイルス性手段を用いて、哺乳類宿主の結合組織の1以上の細胞内へ導入するための方法が提供されている。結合組織の病理を研究するための動物モデルを生成する方法もまた記載されている。更に、本発明は、インターロイキン−1レセプターの細胞外インターロイキン−1結合領域をコード化する遺伝子をインビボで用いる方法を提供している。
Description
【発明の詳細な説明】
哺乳類宿主の結合組織を治療するための遺伝子導入関連出願
本願は、1993年3月8日出願であって、現在継続している米国特許出願第
08/27750号の一部継続出願及び1994年1月18日出願に係る米国特
許出願第08/163563号の一部継続出願である。後者出願は、1992年
10月20日出願であって、現在放棄されている米国特許出願第07/9639
28号の継続出願である。該出願は1990年12月20日出願であって、現在
放棄されている米国特許出願第07/630981号の継続出願である。発明の背景
本発明は、生成物(product)をコード化した少なくも1つの遺伝子を、哺乳類
宿主の結合組織の少なくとも1つの組織へ導入し、哺乳類宿主を処置する方法に
関するものである。この方法は生成物をコード化した遺伝子を含有するDNAベ
クター分子を用いること、及び哺乳類の結合組織に、DNAベクター分子を用い
て感染させることを明らかにする。本発明は、生成物をコード化した少なくとも
1つの遺伝子を哺乳類の宿主の結合組織の少なくとも1つの細胞中へ導入し、哺
乳類の宿主の処置に用い
る方法であって、該導入を起こすために非ウィルス性手段の使用を含んでいる。
本発明は、関係あるDNA列を哺乳類宿主の結合組織細胞へ配列するために、
エキスビボ法及びインビボ法を開示する。エキスビボ法では、目標の自己由来の
結合組織細胞を予め取り出して培養し、インビトロでDNA列を感染させ、DN
Aベクター又は目的とする他の配列媒体(delivery vehicle)を結合組織細胞へ加
え、変更された結合組織細胞の哺乳類宿主の目標連結点へ移植し、目的の生成物
遺伝子の発現をインビボで生じさせる。
インビボ方法は、目標の結合組織細胞をインビトロで培養する必要工程を回避
し、その代わりにDNA列の直接移植によって行い、DNAベクター又は他の配
列媒体を目標の結合組織細胞へインビボで加え、この様にして目的の生成物遺伝
子の発現を起こさせる。
本発明は、結合組織の病理研究及び炎症の全身性示標の研究のための動物モデ
ルを生成する方法に関するものである。
本発明は更に、関節に関連して、有害な病理学上の変化に抵抗するために、末
端を切ったインターロイキン−1レセプターをコード化した遺伝子を使う方法に
関するものである。具体的には、本発明は、インターロイキン−1レセプターの
細胞外のインターロイキン−1の結合領域について、遺伝子コードを哺乳類宿主
の滑膜細胞へ
インビボで導入し、軟骨及び他の軟質組織上でインターロイキン−1の破壊的な
活動を中和する方法に関するものである。別手段として、患者自身の滑膜細胞を
インビトロで形質導入し、そして冒されている関節へ戻すことが行われる。この
とき関節内注射の如き移植操作を行う。
滑膜をインビトロで操作することに代えて、目的の生成物をコード化した遺伝
子をリポソームに導入し、関節箇所へ直接に注射する方法がある。このときリポ
ソームは滑膜細胞と融合して、インビボで滑膜組織へ遺伝子転換が起こる。滑膜
のインビトロ取り扱いに付随して、目的生成物をコード化した遺伝子は、裸のD
NAとして関節箇所へ導入される。該裸DNAは、滑膜細胞中へ入って、インビ
ボで滑膜組織へ遺伝子移入(transfer)がされる。
更に他の方法として、造血原種細胞又は成熟したリンパ細胞又は骨髄細胞が、
インビトロで当業者に周知な技術を用いて複製され、集められ、患者の骨髄へ注
射が行われる。簡単な説明
関節学は、通常痛みを伴い、しばしば構造が変形した関節の炎症を取り扱う。
関節学は、炎症、免疫障害、外傷、骨関節症などの変成関節病を含む多くの状況
から必要とされ、関連を有している。関節の軟骨退化の生化学と、細胞質変化に
は多くの研究がなされてきた。
健全な関節の場合、軟骨中の細胞(軟骨細胞)と、包囲している滑膜(滑膜細
胞)は安定した状態にある。この安定状態では、これら細胞はプラスタグランジ
ンE2と、コラゲアーゼ、ゲラチナーゼ、ストロンメリシンのごとき各種中性プ
ロテイナーゼが軟骨退化の可能性を伴って、基礎的レベルで分泌する。関節炎症
状が拡大しているとき、これら細胞は活性化される。活性状態では、滑膜細胞と
軟骨細胞は、多量のプラスタグランジンE2、及び、中性プロテイナーゼを合成
し分泌する。
病理生理学的に細胞活性剤に関するものを見つける研究の過程で、チトキンイ
ンターロイキン−1が軟骨細胞と滑膜細胞を活性化し、インビトロ及びインビボ
で軟骨の崩壊をもたらすことが知られた。更に、インタロイキン−1は滑膜細胞
にとって成長要因であり、その組織の合成を促進し、関節炎を伴う滑膜中の肥大
によって、インターロイキン1の併発を示唆している。対照的にインタロイキン
1は、軟骨細胞による軟骨組織の合成を抑制し、よって軟骨の修復を抑制する。
インターロイキン−1は又、骨の吸収を誘発し、リュウマトイド関節炎に見られ
る骨密度の減少が説明される。インターロイキン−1は、炎症性であってリンパ
球の成長要因として役立ち、化学作戦の要素であり、多形核白血球(PMN5)
の促進剤となる可能性がある。十分な濃度で存在すれば、インターロイキン−1
は発熱、筋肉萎縮、催眠を起こすことが
できるかもしれない。
関節中において、インターロイキン−1の主な発生源は滑膜である。インター
ロイキン−1は残留性滑膜細胞によって分泌される。該滑膜細胞は、大食細胞と
その他の白血細胞によって炎症状態で集まっている。
「ヘンステロイド高炎症性薬品」(NSAIDs)として特定される薬品の開発
に多大な努力が払われた。NSAIDsは、軟骨の合成を抑制し炎症の修復と調
節を行う。NSAIDsの機構は、身体組織中において、プラスタグランジン合
成の抑制と関係があるように思われる。この開発の大部分は、アラキドン酸から
プラスタグランジン先駆物質(エンドペロキシド)の形成に、触媒的に働く要とな
る酵素、環状酸素酵素の一層良好な合成に費やされた。プラスタグランジンは又
、炎症中、白血球の侵入割合と程度を調節する役割を果たしていると信じられて
いる。NSAIDsには、例えば、次の物が含まれる。アセチルサルチル酸(ア
スピリン)、フェノプロフェンカルシウム(ナルフォン(商標)、パルバレス(商標)
,ディスタプロダクツ社)、イヴプロフェン(モトリン(商標),ジアップジョン社
)、インドメサシン(インドーシン(商標)、マークシャープ&ドーム社)。
対照的に、本発明が基本とする研究によって、たとえプラスタグランジンの合
成が完全に阻止されていても、軟骨を低品質にする各種の中性蛋白質分解酵素の
生成が
起こることが示された。
哺乳類宿主内の特定部位、例えば関節に対し、NSAIDsのごとく、目標薬
剤が使用できないため、関節炎に対する治療が妨げられる。関節炎薬剤を運ぶた
めに、例えば、経口、静脈内又は、筋肉内投与などの従来の薬剤投与の方法は、
滑膜の血液循環に依存している。この方法は効果的ではない。なぜなら、小分子
の滑膜の移動である、滑膜毛管から関節空間への移動は、一般的に受動的な拡散
によって起こるからである。この拡散は、目標分子の大きさが大きくなる程効果
が落ちる。従って、蛋白のような大分子の薬剤を関節空間へ近づけることはほと
んどできない。薬剤を関節内へ注射することは、これら制約を解消する。しかし
ながら、関節内へ取り入れた薬剤の半減期は通常短い。薬剤を関節内へ注射する
ことのもう一つの問題は、関節炎のような慢性状態を治療するために、関節空間
において所定の薬剤レベルを確保するには、頻繁に注射を繰り返すことが必要で
ある。これまでの治療薬は、選択的に関節に対して集中することはできなかった
から、哺乳類宿主の全身を高濃度の薬剤にさらして、関節内治療投与を行うこと
が必要であった。目標でない組織をこの様な措置にさらすために、抗関節炎薬剤
の影響が、胃腸の吐き気、哺乳類宿主の血液、心臓血管、肝臓、腎臓に変化をき
たすなどの副作用を生じた。
遺伝子物質を哺乳類細胞中へ、化学的又は、生物的手段によって導入(introdu
ce)できることが示された。しかも、導入された遺伝子物質は、宿主細胞によっ
て、高レベルの特定蛋白質が合成できるものとして表現されることが示された。
導入された遺伝子物質を保有する細胞は、抗生物質抵抗性の遺伝子を含み、従っ
て、対応する抗生物質の存在下で、形質導入(transduced)された細胞を優先的に
成長させる選択可能なマーカーを提供する。インターロイキン−1の生成を規制
する化合物も知られている。
米国特許第4778806号は、インターロイキン−1の生成を抑制する方法
を開示しており、それは非経口的な手段によって、2−2′−[1,3−プロパ
ン−2−オネデーィル(onediyl)−第2(チオ)]第2−1H−イミダゾール又は
薬学的に許容されるこれの塩を投薬した人の単核細胞及び/又はマクラファージ
を用いる。この特許は、インターロイキン−1の生成を抑制する化合物を開示し
ている。
これと対照的に本発明の1つの実施例では、遺伝子治療によって、インターロ
イキン−1に結合し、中性化させるものである。
米国特許第4780470号は、インターロイキン−1の生成を規制する方法
を開示しており、それは4,5−ジアリル−2(置換)イミダゾールを投与し、
人の単
核細胞を用いるものである。この特許もまた、インターロイキン−1の生成を規
制する化合物を開示している。
米国特許第4794114号は、人の経路中にて、5−リポキシゲナーゼを規
制する方法を開示しており、それはチアゾールと融合したジアリル−置換イミダ
ゾール,ピロリジン,ピペリジンリング,又は薬学的に許容されるこれらの塩を
投薬するものである。
この特許は又インターロイキン−1の生成を抑制する化合物を開示している。
米国特許第4870101号は、インターロイキン−1の放出を抑制し、間接
状態のインタロイキン−1を緩和する方法を開示しており、それは薬学的に許容
される抗酸化剤例えばジサルフィラム,テトラキス[3−(2,6−第3ブチル
−4−ヒドロキシフェニール)プロピオニロキシメチル]メタン又は2,4−ジ
−イソブチル−6−(N,N−ジ−メチルアミノメチ)−フェノール等の薬学的に
許容される抗酸化剤化合物の有効量を投薬するものである。この特許も又、イン
ターロイキン−1の放出を抑制する化合物を開示するものである。
米国特許第4816436号は、インターロイキン−1を抗関節炎薬として使
用する方法を開示している。この特許は、インターロイキン−1を薬学的な経験
のもとで関節炎又は炎症の措置のために、間接内へ注射投薬することを記載して
いる。これとは異なり本発明は、関節
炎に抵抗する方法としてインターロイキン−1に結合し、中性化することが出来
る遺伝子を作り、これを使用する方法を開示するものである。
米国特許第4935343号は、インターロイキン−1βを検出する免疫検出
法を開示している。これはインターロイキン−1βとは結合するが、インターロ
イキン−1αとは結合しないモノクロナール抗体を使用するものである。この特
許はモノクロナール抗体はインターロイキン−1βと結合し、そのインターロイ
キン−1βがインターロイキン−1レセプターとの結合を妨げる。従ってインタ
ーロイキン−1βの生物学的活動を阻止することを開示している。この特許に開
示されたモノクロナール抗体はDNA組換え技術を使用する遺伝子工業によって
イムノゲンを生産することにより得られる。
イムノゲンはマウスに注射され、その後マウスの脾臓細胞は骨髄腫細胞と融合
することによって、不滅化する。その細胞はハイブリッドな連続細胞線(ハイブ
リドーマ)を含んでおり、それはモノクロナール抗体のため、その後スクリーン
される。この特許は、発明に係るモノクロナール抗体を治療のため、例えば患者
の免疫法に使用すること又は、モノクロナール抗体は毒素と結合して毒素免疫(i
mmunotoxin)を形成し、又は放射性材料或いは薬剤と結合して、放射性薬剤又は
薬剤を形成することが述べられている。
米国特許第4766069号は、ヒトインターロイキン−1遺伝子DNAシー
ケンスを含むDNAシーケンスを具えたDNA組換え体クローニング賦形剤を開
示している。この特許は、ヒトインターロイキン−1βを形成する方法を提供し
、ヒトインターロイキン−1βを回収するものである。この特許は、人体中にて
インターロイキン−1がT−細胞とB−細胞へ浸透することが出来、免疫グロブ
リン合成を増大することが出来るから、インターロイキン−1を免疫学の試薬と
して、使用することを開示している。
米国特許第4396601号は、遺伝子による更なる可能性として哺乳類宿主
を用いる方法を開示する。この特許は回収可能な宿主細胞が宿主から除去され、
少なくとも1つのマーカーを含む遺伝子材料によって処置するものである。該マ
ーカーは、遺伝子材料が発現し、複製出来る宿主細胞の選択的な利点を有するも
のである。この特許は変形された宿主細胞は再生状態にある宿主へ戻される。と
述べている。本発明では遺伝子物質は(a).宿主細胞へインビボで、又は(b).滑膜
細胞へインビトラで、直接に導入され、その後患者の関節へ移植(transplant)し
て戻されるものである。
米国特許第4968607号は、インターロイキン−1の結合能力を発現する
哺乳類インターロイキン−1レセプター蛋白質をコード化したDNAシーケンス
を開示
している。
米国特許第5081228号は、ネズミとヒトインターロイキン−1レセプタ
ーの両方をコード化したDNAシーケンスを開示している。この特許はまた、該
DNAシーケンスをインビトロで発現する方法を開示している。
米国特許第5180812号は、ヒトインターロイキン−1レセプター蛋白質
の殆んど純粋な標本を開示している。
これら従来技術の開示にも拘わらず、生成物をコード化した少なくとも1つの
遺伝子を哺乳類宿主の結合組織の少なくとも1つの細胞へインビトロで、又はそ
れに代えてインビボで導入し、哺乳類宿主の処置に用いる方法について非常に切
実な、実際上の必要性があった。更に末端を切断したインターロイキン−1レセ
プターをコード化した遺伝子を用いて、関節炎に関連した有害な病理学上の変化
に抵抗する方法が必要とされた。具体的には特にインターロイキン−1レセプタ
ーの細胞外インターロイキン−1結合領域の遺伝子コードであって、インターロ
イキン−1と結合出来、そしてインターロイキン−1を中性化出来るものを、イ
ンビボで宿主滑膜細胞中で発現する方法が必要とされた。また、例えば滑膜細胞
の如き目的宿主結合組織細胞中で、1以上のDNAシーケンスを追加的に供給(d
eliver)し、蛋白質または蛋白質断片を発現させることによって、各種関節病理
学や、炎症
の随伴性全身的示標に有効な方法が必要とされた。
本発明は、上記した従来の要望に合致するものである。生成物をコード化した
少なくとも1つの遺伝子を哺乳物宿主の結合組織の少なくとも1つの細胞へ導入
し、哺乳類宿主を処置する方法が本願発明に於いて提供される。この方法には、
生成物をコード化した遺伝子を含有するDNAベクター分子を形成し、組換え体
技術を用いること、及び生成物のために遺伝子コードを含有するDNAベクター
分子を使用して哺乳類宿主の結合組織細胞を感染させることを内容とする。DN
Aベクター分子はそれが配置され、目標細胞又は組織中に保持されるものであっ
て、目的生成物のコード化した遺伝子が安定して発現出来るものであれば、任意
のDNA分子が使用出来る。本願発明に用いられたDNAベクター分子は、ウィ
ルス性DNAベクター分子又はプラスミドDNAウィルス分子である。この方法
は、生成物をコード化した遺伝子を治療のために哺乳類結合組織の細胞へ導入す
ることを含むのが望ましい。
この明細書に開示されている結合組織障害を処置する1つのエキスビボ方法は
、まず蛋白質又は生物学的に活性な蛋白質の断片をコード化したDNAシーケン
スを含むウィルス性ベクター組換え体を作る。このウィルス性ベクター組換え体
は次に、インビトロで培養された結合組織細胞の母集団の感染に使用され、形質
転換(transfe
ct)された結合組織の母集団を作る。これら形質転換移入された結合組織細胞は
次に哺乳類宿主の目標である関節空間へ移植(transplant)され、該関節空間内に
て蛋白質又は蛋白質断片の発現を起こす。目標のDNAシーケンスの発現は少な
くとも1つの病理学的に有害な関節又は通常障害のある結合組織と関連している
炎症の示標を実質的に減少させる事に有効である。 結合組織細胞は、滑膜、軟
骨、腱、靱帯、望ましくは滑膜細胞からなるグループの結合組織の中から選んだ
ものである。
またウィルス性ベクターとして、MFGの如きレトロウィルス性ベクターを用
いることが望ましい。
このエキスビボ法に於いて、形質導入(transduce)細胞の移植は関節内注射に
よって行なうことが望ましい。
通常の知識を有する技術者であれば、人間の患者の措置のために細胞の望まし
い入手源としては、患者自身の細胞例えば自己由来の滑膜細胞であることは理解
出来るであろう。
更に具体的には、この方法は遺伝子として次のグループから選ばれた少なくと
も1つの材料をコード化出来る遺伝子を用いる。
即ち(a).拮抗筋蛋白質又は生物学的に活性な誘導体又はその断片、望ましくは
MFG−IRAPのヒトインターロイキン−1レセプター、(b).ベーターガラク
トシーターゼ蛋白質又はそれの誘導体又は断片であって生物学
的に活性なものをコード化出来るLacZマーカー遺伝子、(c).蛋白質又は生物学
的に活性なそれの誘導体或いは断片の易溶性インターロイキン−1レセプター、
(d).蛋白質又はそれの誘導体或いは断片であって生物学的に活性なものの易溶性
TNF−αレセプター、(e).プロテナーゼインヒビター、(f).サイトカイニンで
ある。そして次のグループの中から選択された少なくとも1つのウィルスベクタ
ーを用いる。(a).MFGとBAGを含む群から選ばれた少なくとも1つの材料を
含むレトロウィルス性ベクター、(b).腺に関連するウィルス、(c).アデノウィル
ス、(d).ヘルペス単体1又はヘルペス単体2を含むが、これらに限定はしないヘ
ルペスウィルス。
本発明の更なる実施例としては、遺伝子として次の群の中から選ばれた少なく
とも1つの材料を、コード化出来る遺伝子を用いる。(a).拮抗筋蛋白質又は生物
学的に活性なこれらの誘導体又は断片のヒトインターロイキン−1レセプター。
(b).ベータガラクトシダーゼ蛋白質又は生物学的に活性なこれの誘導体又は断片
をコード化出来るLacZマーカー遺伝子。(c).蛋白質又は生物学的に活性なこれ
の誘導体又は断片の易溶性インターロイキン−1レセプター。(d).蛋白質又は生
物学的に活性なこれの誘導体又は断片の易溶性TNF−αレセプター。(e).プロ
テナーゼインヒビター。(f).サイトカイニンである。そしてDNAプラスミドベ
クターとして、当該技術分野
に於いて通常の知識を有する者が知っている任意のDNAプラスミドベクターで
あって、目的の細胞中又は配置された組織中にて、配置手段の如何に拘わらず安
定して保持されることが出来るものが用いられる。DNAベクター分子がウィル
ス性であるかプラスミドDNAベクター分子であるかによって、目標の細胞又は
組織へ直接に実施される。この方法は又遺伝子として次の群中から選ばれた少な
くとも1つの材料をコード化出来る遺伝子を用いる。(a).拮抗筋蛋白質又は生物
学的に活性なこれの誘導体又は断片のヒトインターロイキン−1レセプター。(b
).β−ガラクトシダーゼ蛋白質又は生物学的に活性なこれの誘導体又は断片をコ
ード化出来るLacZマーカー遺伝子。(c).蛋白質又は生物学的に活性なこれの誘
導体又は断片の易溶性インターロイキン−1レセプター。(d).蛋白質又は生物学
的に活性なこれの誘導体又は断片の易溶性TNF−αレセプター。(e).プロテイ
ナーゼインヒビター。(f).サイトカイシン。実施例として開示し、本発明を制限
するものではないが、ある具体例では、インターロイキン−1β(IL−1β)
コードシーケンスを含むDNAプラスミドベクターは、サイトメガロウィルス(
CMV)プロモータの下流側で結索された。このDNAプラスミド構造は、リポ
ソームカプセルに含まれ、被験動物であるウサギの膝関節中へ関節内注射された
。IL−1βは発現し、可成りの量のインターロイキン−1
βが滑膜組織から回収された。別のやり方としては、裸のプラスミドDNAの注
射を膝関節に行ない、DNAを滑膜組織へ直接移入させことである。哺乳類宿主
の関節へIN−1βの注射を行なうことは、長期間各種の関節病理学と、明細書
に記載したとおり、全身的な感染の示標を研究することが出来る。
本発明の他の実施例では、生成物をコード化した少なくとも1つの遺伝子を哺
乳類宿主の結合組織の少なくとも1つの細胞へ導入することによって、哺乳類宿
主を処置する方法を提供するものである。この方法は、生成物をコード化した遺
伝子を非ウィルス性手段を用いて結合組織細胞へ導入するものである。
更に具体的にはこの方法は、次に示す少なくとも1つのグループから選ばれた
非ウィルス性手段を用いることを内容としており、該グループは、(a).少なくと
も1つのリポソーム、(b).Ca3(PO4)2、(c).電気ポレーション(electroporation)
、(d).DEAE−デキストランからなる。そして遺伝子として、次のグループか
ら選ばれた少なくとも1つの材料をコード化することが出来る遺伝子を用いるこ
とを内容とする。(a).拮抗筋蛋白質又は生物学的に活性な誘導体又はその断片の
ヒトインターロイキン−1レセプター。(b).ベーターガラクトシダーゼ蛋白質又
は生物学的に活性な誘導体又はその断片をコード化出来るLacZマーカー遺伝子
。(c).蛋白質又は生物学
的に活性な誘導体又はその断片の易溶性インターロイキン−1レセプター、(d).
蛋白質又は生物学的に活性な誘導体又はその断片の易溶性TNF−αレセプター
、(e).プロテイナーゼインシビター、(f).サイトカイエン。
本発明の実施例では、生成物をコード化する少なくとも1つの遺伝子を哺乳類
宿主の結合組織の少なくとも1つの細胞へ導入することによって、哺乳類宿主の
処置に使用する方法を提供している。この追加方法に於いてはDNAベクター分
子を目的細胞又は組織に供給するためにウィルスを使用する生物学的手段を用い
ることを内容とする。望ましくはウィルスは偽ウィルスであり、ゲノムは変更さ
れて、偽ウィルスは配置が出来るだけであって、目標の細胞内では安定して保持
される。しかし目標の細胞又は組織内では複製を作る能力は保持していない。こ
の変更されたウィルス性ゲノムは組換え体DNA技術によって更に操作され、ウ
ィルス性ゲノムは目的の異種遺伝子を含むDNAベクター分子として働き、目標
の細胞又は組織中で発現する。この方法は又、遺伝子として次のグループから選
ばれた少なくとも1つの材料をコード化出来る遺伝子を用いるものである。
該グループは(a).拮抗筋蛋白質又は生物学的に活性な誘導体又はその断片のヒ
トインターロイキン−1レセプター、(b).β−ガラクトシダーゼ蛋白質又は生物
学的に活性な誘導体又はその断片をコード化出来るLacZマー
カー遺伝子、(c).蛋白質又は生物学的に活性な誘導体又はその断片の易溶性イン
ターロイキン−1レセプター、(d).蛋白質又は生物学的に活性な誘導体又はその
断片の易溶性TNF−αレセプター、(e).プロテイナーゼインヒビター、(f).
サイトカイン。
本発明の他の実施例は、結合組織病理学、全身的な印象の示標を研究するため
の動物モデルを提供する。このモデルはエキスビボ又はインビボ法で目的生成物
をコード化した少なくとも1つの遺伝子又はDNAシーケンスを哺乳類宿主の結
合組織の少なくとも1つの細胞へ供給するために用いられる。あらゆる意味にい
て限定する訳ではないが、本発明において研究される関節病理学の例の中には白
血球増加症、滑膜炎、軟骨の破壊、軟骨組織合成の抑制の如き関節病理学が含ま
れる。全身的炎症の示標には決してこれに限定する訳ではないが、エリストサイ
ト沈降比、発熱、体重減少等が含まれる。
本発明の実施態様には関節病理学の研究のため動物モデルを生成する方法が含
まれる。この実施態様に於いては、蛋白質又は生物学的に活性なそれの断片をコ
ード化したDNAシーケンスを含むウィルスベクター組換え体を作り、該組換え
体ウィルスベクターを培養した結合組織細胞の母集団へインビトラで感染させ、
移入された結合細胞の母集団とし、該移入された結合細胞を哺乳類宿主の関節へ
移植する。それによって該関節空間内での蛋
白質の発現が少なくとも1つの有害な関節病理又は結合組織の障害と通常関連す
る感染示標を実質的に低下させる。
この実施態様の結合組織細胞はまた滑膜、軟骨、腱、靱帯から構成される結合
組織のグループの内、望ましくは滑膜細胞から選択され、限定する訳ではないが
、目的の関節が存在する哺乳類宿主から拮抗筋細胞を直接に取り出す。この明細
書を通じて開示されているその他のエキスビボを基本とする方法については、滑
膜細胞のように導入された結合細胞を移植する望ましい方法としては、関節内注
射を用いる。動物モデル研究のために実施態様として示すDNAシーケンスはヒ
トIL−1α又は生物学的に活性なそれの断片をコード化したDNAシーケンス
である。
動物モデル研究のためのDNAシーケンスの実施態様としては、人間の腫瘍の
壊死したファクターα又は生物学的に活性なそれの断片をコード化したDNAシ
ーケンスである。
医学の研究のため動物モデルを作る方法の他の実施例は、DNA組換え体プラ
スミドベクターを使用する。これは人間蛋白質又は生物学的に活性なそれの断片
をコード化した目的のDNAシーケンスを含んでいる。このDNA組換え体プラ
スミドベクターは培養された結合組織細胞の母集団をインビトラで変換するのに
用いられる。
変換された結合細胞望ましくは滑膜細胞は哺乳類宿主の関節空間へ移植され、よ
って様々な関節病理に関するデータと結合組織障害に関連する炎症の全身的示標
を提供する。
特にこの実施例は、MFG−IL−1βを目標のウサギの膝関節へエキスビボ
によって供給し、よって様々な関節病理と炎症の全身的示標を生じさせる。
本発明の実体的な実施態様の他の例は、GMV−IL−1βプラスミド構造を
、リポソーム媒介供給法によって、ウサギの膝関節へ供給する。
この明細書に記載され、例示した動物モデルは、明細書を通じて開示した各種
遺伝子治療法の可能性を測定し、関節病理に関する公知の原因物質(例えばIL
−1β)からの攻撃と炎症の副作用に対する抵抗をはかる。
本発明の更なる実施態様では、生物学的に活性なインターロイキン−1レセプ
ター拮抗筋(IRAP)又はその一部をコード化したDNAシーケンスを使用し
て、関節病理の結合組織の治療に使用する。IRAP又は生物学的に活性なその
断片をコード化したDNAシーケンスは、様々なベクターの作戦とこの明細書を
通じて開示された変換技術によって哺乳類宿主の結合組織に供給される。目標関
節空間へIRAPを供給する望ましい方法の実施例では、この明細書に開示して
いるイクスビボ技術によってレトロウィルス性ベクターを使用し、哺乳類宿
主の滑膜内層へIRAP遺伝子を供給することを内容とする。換言すれば目的の
機能IRAP蛋白質又は蛋白質断片をコード化したDNAシーケンスは選択した
レトロウィルス性ベクターへ配置して準クローン化(subcloned)され、ウィル
ス性ベクター組換え体は適当な力価へ成長して、培養された滑膜細胞をインビト
ロで感染させるのに用いられ、変換された滑膜細胞、望ましくは自己移植細胞は
目的の関節へ望ましくは関節内注射によって移植される。
本発明の他の望ましい方法では、IRAP遺伝子をインイボで直接にアデノウ
ィルスベクター,アデノ関連ウィルスベクター(AAV),又はヘルペス単体,ウ
ィルスベクター(HSV)を使って哺乳類宿主の滑膜内層へ配置することを内容
とする。換言すれば機能IRAP蛋白質又は蛋白質断片をコード化した目的のD
NAシーケンスは、各々ウィルス性ベクターへ移して準クローン(subcloned)
とし、ウィルス性ベクターを含むIRAPは適当な力価に成長して関節空間へ直
接に、望ましくは関節内注射によって供給される。MFG−IRAPの如きレト
ロウィルス性−IRAP構造もまた関節空間内にて予め炎症を起こした目標の結
合組織細胞へ直接に使用出来るかもしれない。
目的の遺伝子を含むDNA分子を関節へ直接に関節内注射すると、レシピエン
トの滑膜細胞を形質転換し、滑
膜細胞(実施例の項で開示する)を含むDNAベクター移植と同じく除去、イン
ビトラでの培養、形質変換、選択の必要が回避され、目的の異種遺伝子の安定し
た発現を促進する。DNA分子を目標の関節滑膜組織へ送る方法には、これに限
定する訳ではないが、DNA分子を陽イオンリポソーム中へカプセル化したり、
この明細書を通じて記載している様に、目的のレトロウィルス性ベクターへ目的
のDNAシーケンスを準クローニングすること。又は関節中へDNA分子自体を
直接に注射する。が含まれる。DNA分子はそれが膝関節へどのような形式で提
供されるかに拘わらず、ウィルス性DNAベクター分子の組換え体又はDNAプ
ラスミドベクター分子組換え体としてDNAベクター分子が提供されることが望
ましい。異種の(heterologous)遺伝子の行動領域の上流の真核性(eukaryotic
)細胞中へ直接にプロモータ断片を挿入することにより、目的の異種遺伝子を確
実に発現させる。この技術分野で通常の知識を有する者であれば、ベクター製造
の公知の技術を用いてDNA分子を滑膜組織へ挿入して、適当なレベルで発現さ
せることが出来るであろう。各種のウィルス性及び非ウィルス性ベクターをイン
ビボでウサギの膝関節へ供給することは例14に記載している。
本発明の他の実施形態は、目的のDNAシーケンスを明細書に開示した任意の
方法によって哺乳類宿主の結合
組織へ供給し、ヒトTNF−α、易溶性レセプター又は生物学的に活性なそれの
断片をインビボで発現させる。
本発明の他の実施形態は、目的のDNAシーケンスを明細書中に開示した任意
の方法によって、哺乳類宿主の結合組織へ提供し、これに限定する訳ではないが
、インターロイキン−4及びインターロイキン−10を含む抗炎症性及び免疫調
整特質を有する各種サイトカインをインビボで発現させる。
本発明の他の実施形態は、目的のDNAシーケンスをこの明細書に開示された
任意の方法によって哺乳類宿主の結合組織へ提供し、各種抗融合性(antiadhesi
on)分子をインビボで発現させ、細胞−細胞及び細胞−組織間の作用を規制する
。このような蛋白質又は蛋白質断片の例としては限定はしないが、易溶性ICA
M−1及び易溶性CD44がある。
本発明の他の実施形態は、目的のDNAシーケンスをこの明細書に開示された
任意の方法によって、哺乳類宿主の結合組織へ適用し、限定はしないが、IGF
−1及びTDF−βを含む各種の軟骨成長要因をインビボで発現させる。
本発明の他の実施形態は、目的のDNAシーケンスを明細書に開示された任意
の方法によって、哺乳類宿主の結合組織へ提供し、各種の自由ラジカル拮抗筋を
インビボで発現し、痛風の関節内にて自由ラジカル構造の有害
な効果を防止する。その例として、限定はしないが、ジスムターゼ過酸化物及び
NOを規制する蛋白質又は蛋白質断片を含む。
本発明の他の実施形態は、IRAP遺伝子を哺乳類宿主の滑膜内層へ供給する
ことに関係し、目的のDNAシーケンスをウィルス性ベクター例えば、アデノウ
ィルス、アデノ関連ウィルス、ヘルペス単体ウィルスにサブクローニングしたも
のを使用することを含む。ウィルス性ベクターを基本とするIRAP組換え体の
夫々はインビボ注射によって直接に関節へ供給され、IRAP蛋白質又は生物学
的に活性なその断片をインビボで発現させる。
本発明の他の実施形態は、インターロイキン−1レセプターの細胞外インター
ロイキン−1結合領域をコード化した遺伝子を用いる方法を提供する。この遺伝
子は、インターロイキン−1とインビボで結合し、中性化させることが出来、哺
乳類宿主の軟骨の低質化に対して実質的な抵抗をする。従来の薬理学の努力と異
なり本発明方法は、インビボの遺伝子治療であって、関節炎に対し、それを慢性
的に弱める効果がある。
切形(trancated)インターロイキン−1レセプターのため遺伝子のコード化
を用いる本発明の方法は、切形インターロイキン−1レセプターの遺伝子を含む
感染したレトロウィルス性粒体を作る細胞列を形成する。プロデューサ細胞列は
遺伝子コードを適当な真核性プロモータ
の規則でレトロウィルス性ベクターへ挿入することによって作られ、遺伝子コー
ドを含むレトロウィルス性ベクターをウィルス性粒体の製造のため、細胞列を包
囲するレトロウィルスへ形質転換され、それは切形インターロイキン−1レセプ
ターのため、遺伝子コードを発現でき、ウィルス性粒体を用いて哺乳類宿主の滑
膜細胞を感染させる。
更に具体的には、これまで記載した切形インターロイキン−1レセプターのた
めの遺伝子コードを使用する方法には、レトロウィルス性包囲型細胞列を関節内
注射によって滑膜細胞の線上にある哺乳類宿主の関節空間へ直接関節内注射し、
細胞ラインを包囲するレトロウィルスから得たウィルス性粒体を導入する。望ま
しい実施例では膝関節から回収された滑膜細胞はインビトで培養され、その後、
遺伝子治療の供給システムとして使用される。出願人は開示した特定の滑膜組織
の使用に限定するものでないことは明らかであろう。他の組織例えば、皮膚細胞
を使ってインビトロで培養する技術は可能である。
本発明の遺伝子を使用する方法は、予防学及び関節炎の治療処置の両方に適用
出来る。出願人は膝関節の治療にのみ予防又は治療を応用することに限定してい
ないことは明らかであろう。
本発明は感受性のあるどこの関節に於いても関節炎の治療のため
予防又は治療に用いることが出来るであろう。
本発明の他の実施形態では、切形インターロイキン−1レセプターのため、こ
れまで記載してきた遺伝子コードを使用する方法には、培養された滑膜細胞をウ
ィルス性粒体によって感染させ、その後感染した滑膜細胞を関節へ移植すること
を含んでいる。
本発明の遺伝子を用いる方法は、障害を起こすような如何なる部分の関節炎の
予防及び治療に使用出来る。
本発明の他の実施形態では、インターロイキン−1と結合し、中性化出来るイ
ンターロイキン−1レセプターの細胞外インターロイキン−1結合領域のため、
遺伝子コードを用いる方法には組換え技術によって2つの遺伝子を有するレトロ
ウィルス性ベクターを作ることが含まれる。第1の遺伝子はインターロイキンレ
セプターの細胞外インターロイキン−1結合領域をコード化し、第2遺伝子は選
択的な抗生物質抵抗性をコード化している。この使用方法にはレトロウィルスベ
クターを細胞列包囲レトロウィルスに形質転換し、遺伝子を備え、感染したレト
ロウィルス性粒体を作る細胞列を得る。
本発明のもう1つの実施例は、インターロイキン−1レセプターの細胞外イン
ターロイキン−1結合領域を調製する方法を提供するものであり、その方法は、
遺伝子をポリメラーゼ連鎖反応により合成し、増幅されたインターロイキン−1
レセプターコーディングシーケンスを
レトロウイルスベクターに導入し、レトロウイルスベクターをレトロウイルスパ
ッケージング細胞株に形質転換し、レトロウイルスパッケージング細胞株からウ
イルス粒子を収集するものである。
本発明のもう1つの実施例では、インターロイキン−1レセプターの細胞外イ
ンターロイキン−1結合領域をコード化する遺伝子及び適当な薬剤キャリヤーを
含む化合物が、患者への非経口投与のために、治療上有効な量で提供されている
。
本発明のもう1つの実施例は、インターロイキン−1レセプターの細胞外イン
ターロイキン−1結合領域をコード化する遺伝子及び適当な薬剤キャリヤーを含
む化合物を、患者への非経口東洋のために、予防上有効な量で提供している。
本発明の更なる実施例には、造血プロジェニター細胞若しくは成熟したリンパ
細胞又は骨髄細胞を、本発明に記載される任意の単数又は複数の遺伝子を含むD
NAベクター分子で形質転換することを要する。形質転換された細胞は回収され
、当該分野の技術者に知られていて利用可能な技術を用いて、患者の骨髄に注射
される。拒絶を修正するために、本発明の方法の範囲内で、受容骨髄から由来す
る細胞の代わりに、提供骨髄から由来する細胞を用いることは可能である。
本発明の目的は、生成物をコード化する1以上の遺伝
子を、哺乳類宿主の治療に用いられる哺乳類宿主の1以上の結合組織へ導入する
方法を提供することである。
本発明の目的は、生成物をコード化する遺伝子を、治療に用いられる哺乳類宿
主の1以上の結合組織へ導入する方法を提供することである。
本発明の目的は、治療的特性を持つ蛋白質をコード化する1以上の遺伝子を、
哺乳類の関節炎の関節の滑膜ライニング細胞へ導入する方法を提供することであ
る。
本発明の目的は、結合組織の病理を研究するための動物モデルを提供すること
である。
本発明の目的は、インターロイキン−1アルファ及びインターロイキン−1ベ
ータを含め、インターロイキン−1のほぼ全てのイソフォームを結合・中和させ
ることができるインターロイキン−1レセプターの細胞外インターロイキン−1
結合領域をコード化する遺伝子をインビボで用いる方法を提供することである。
本発明の目的は、IRAP又はその生物的に活性な誘導体をコード化する遺伝
子をインビボで用いる方法を提供することである。IRAP又はその生物的に活
性な誘導体は、インターロイキン−1の競合阻害剤であり、このため、インター
ロイキン−1アルファ及びインターロイキン−1ベータを含め、インターロイキ
ン−1のほぼ全てのイソフォームを結合・中和させることができる。
本発明の目的は、インターロイキン−1のほぼ全ての
イソフォームを結合・中和させることができる遺伝子を、哺乳類宿主内で、イン
ビボで用いる方法を提供することにより、軟骨劣化を実質的に阻止し、関節窩を
包囲する軟部組織を保護することである。
本発明の目的は、インターロイキン−1のほぼ全てのイソフォームを結合・中
和させることができるインターロイキン−1レセプターの細胞外インターロイキ
ン−1結合領域をコード化する遺伝子を、インビボで用いる方法を提供すること
によって、関節炎を発生させる高い感受性を示す患者における関節炎を防ぐこと
である。
本発明の目的は、IRAP又をコード化する遺伝子をインビボで用いる方法を
提供することである。IRAPは、インターロイキン−1の競合阻害剤として作
用することができ、このため、インターロイキン−1のほぼ全てのイソフォーム
を結合・中和させることによって、関節炎を発生させる高い感受性を示す患者に
おける関節炎を防ぐ。
本発明の目的は、インターロイキン−1のほぼ全てのイソフォームを結合・中
和させることができるインターロイキン−1レセプターの細胞外インターロイキ
ン−1結合領域をコード化する遺伝子を、インビボで用いる方法を提供すること
によって、関節炎の患者を治療することである。
本発明の目的は、IRAP又はその生物的に活性な誘
導体をコード化する遺伝子をインビボで用いる方法を提供することである。IR
AP又はその生物的に活性な誘導体は、インターロイキン−1の競合阻害剤であ
り、このため、インターロイキン−1のほぼ全てのイソフォームを結合・中和さ
せることによって、関節炎の患者を治療する。
本発明の目的は、関節炎の慢性的衰弱性病体生理学に焦点をあてる単数又は複
数の遺伝子を、インビボで用いる方法を提供することである。
本発明の更なる目的は、インターロイキン−1レセプターの細胞外インターロ
イキン−1結合領域をコード化する遺伝子及び適当な薬剤キャリヤーからなる化
合物を、非経口投与の目的で、患者に提供することである。
本発明の更なる目的は、IRAPをコード化する遺伝子及び適当な薬剤キャリ
ヤーからなる化合物を、非経口投与の目的で、患者に提供することである。
本発明のこれらの目的及びその他の目的は、本発明の以下の記載、添付の参考
図面及び請求の範囲を参照することにより、より十分に理解されるであろう。図面の簡単な説明
図1は、レトロウイルスベクターMFGのNcoIクローニング部位及びBa
mHIクローニング部位に挿入されたヒトのインターロイキン−1レセプターア
ンタゴニスト蛋白質(IRAP)遺伝子をコード化するcDN
Aの構造を示している。
図2は、選択可能なネオ遺伝子マーカーと共にレトロウイルスベクターMFG
に挿入されたヒトのインターロイキン−1レセプターアンタゴニスト蛋白質(I
RAP)遺伝子をコード化するcDNAの構造を示している。
図3は、本発明の方法を用いて、LacZ+滑膜細胞及びネオ滑膜細胞を関節
内注射した約1ヶ月後に、ウサギの膝から回収された、滑膜細胞の顕微鏡写真で
ある。
図4は、MFG−IRAPウイルスベクターを採用した本発明の方法を用いて
感染されたHIG−82細胞(Georgescu,et al.,1988,In Vitro 24: 1015-10
22)の4つの培養組織による、インターロイキン−1レセプターアンタゴニスト
蛋白質の生成について説明するウェスタンブロットを示している。
図5は、MFG−IRAPに感染されたHIG−82細胞により調整された追
加培地による、軟骨細胞の阻害について説明するデータを示している。
図6は、リポフェクションを用いた滑膜細胞によるLacZ遺伝子の吸収及び
発現を示している。くぼみ1−リポソームだけで処理された対照細胞;くぼみ2
−DNAだけで処理された対照細胞;くぼみ3−DNA+150nモルのリポソ
ーム;くぼみ4−DNA+240nモルのリポソーム;くぼみ5−DNA+30
0nモルのリポソーム;くぼみ6−DNA+600nモルのリポソー
ム。
図7は、インターロイキン−1結合領域のアミノ酸配列を示している。
図8A〜図8Cは、ヒト(SQ ID 番号1及び2)及びマウス(SQ ID 番号3及
び4)のインターロイキン−1レセプターのアミノ酸及びヌクレオチドシーケン
スを示している。
図9は、レトロウイルスベクターに挿入された切形インターロイキン−1レセ
プターをコード化する遺伝子を示している。
図10は、MFG−IRAP導入遺伝子の抗炎症特性を示している。示された
量のヒトの組換えインターロイキン−1ベータ(rhIL−1β)を用いた関節
内攻撃を行う3日前に、MFG/HIG−82細胞(107)又は形質導入され
ていないHIG−82細胞(107)が、ウサギの膝関節に移植された。18時
間後に関節は洗浄され、その後、浸潤白血球が数えられた。
図11は、滑膜細胞の移植から4日後のウサギの膝におけるヒトのIRAPの
レベルを示している。形質導入されていない(実験されたことのない)HIG−
82細胞又はヒトのIRAP遺伝子(MFG−IRAP/HIG−82)を保持
する細胞が、ウサギの膝関節に関節内注射された(107細胞/膝)。4日後、
膝は洗浄され、ヒトのIRAPの濃度が、ELISAにより測定された。
示される値は、平均値+S.D.である(n=15)。
図12は、IRAP遺伝子を発現する膝におけるIL−1誘発性白血球浸潤の
阻害を示している。実験されたことのないHIG−82細胞又はIRAPを形質
導入されたHIG−82細胞が、図示される如く、ウサギの膝関節に移植された
。3日後に、0〜100pg/膝のhrIL−IBが、指示された量で関節内注
射された。翌日、膝関節は洗浄され、白血球の浸潤は、血球計数器で計数し、シ
トスピニング(cytospinning)することにより、分析された。平均値+S.E.(
n=3)。(a)各膝当たりの白血球(WBC)。(b)IL−1を注射された対
照膝からの洗浄液の、染色されたサイトスピンの標本。標本は、サイトスピニン
グの前に1:10に希釈された。(c)IL−1を注射された、IRAPを分泌
する膝からの洗浄液の、染色されたサイトスピンの標本。標本は、希釈されなか
った。
図13は、関節軟骨からのプロテオグリカンの、IL−1誘発性損失の抑制を
示している。実験さたことのないHIG−82細胞又はIRAPを形質導入され
たHIG−82細胞が、ウサギの膝関節に移植された。3日後、0〜200pg
/膝のhrIL−IBが、指示された量で関節内に注射された。翌日、膝関節は
洗浄され、軟骨損傷の指標として、グリコサミノグリカン(GAG)のレベルが
測定された。
図14A〜図14Dは、IRAPを発現する膝における、IL−1を媒体とす
る滑膜変化の抑制を示している。それぞれの場合、10pgのhrIL−1βが
関節内注射された。滑膜は、IL−1βの注射から18時間後に回収された。こ
れは、実験さたことのないHIG−82細胞又はIRAPを形質導入されたHI
G−82細胞を移植してから4日後にあたる。(a)IL−1を注射した対照滑
膜、倍率10倍。(b)IL−1を注射したIRAPを分泌する滑膜、倍率10
倍。(c)IL−1を注射した対照滑膜、倍率160倍。(d)IRAPを分泌
する滑膜、倍率160倍。
図15は、ウサギの正常な膝及び関節炎の膝における、ヒトのIRAPの発現
を示している。抗原誘発性の関節炎は、1日目に、オボアルブミン5mgを、前
もって間作された(pre-sensitized)ウサギの一つの膝関節(関節炎の膝)へ注射
することにより開始された。2日目に、自己由来の滑膜細胞(1mlの生理食塩
水中に107/膝)は、関節内注射により、選択された膝関節へ導入された。関
節炎でない膝及び関節炎の膝のいくつかは、ヒトのIRAP遺伝子を形質導入さ
れた細胞を受け取った。その他の関節炎でない膝及び関節炎の膝は、形質導入さ
れていない細胞又はLacZ遺伝子及びネオr遺伝子を形質導入された細胞を受
け取った(対照)。これら2つのタイプの対照細胞により得られた結果は見分け
がつかない
ので、その結果は数字に加えられた。滑膜細胞の培養、形質導入及び関節内移植
に関する詳しい方法は、本明細書中に記載されている。
4日目に、膝は1mlの生理食塩水で洗浄された。7日目に、ウサギは殺され
、膝は再び洗浄された。洗浄液中のヒトのIRAPの濃度は、市販のセット(R&
D Systems,Minneapolis,MN)を用いてELISAにより測定された。示される
値は、平均値±S.E.である。膝の数は、各コラムの上に示されている。アス
テリスクは、p<0.05(t−テスト)の時に異なる値を示している。
図16は、正常なウサギの及び関節炎のウサギの膝関節内のウサギのIL−1
βの濃度を示している。実験条件は、図15に記載のものと同一であった。但し
、洗浄液は、ウサギのIL−1α及びウサギのIL−1βに関して、市販のセッ
ト(Cytokine Sciences,Boston,Ma)を用いて、RIAにより検定された。関節
炎でない膝には、関節内注射が引き起こした僅かな炎症効果の現れとして、低レ
ベルのIL−1βが存在している。IL−1αは、どの試料でも検出されなかっ
た。示される値は、±S.E.の平均値である。膝の数は、各列の上に示されて
いる。アステリスクは、p<0.05(t−テスト)の時に異なる値を示してい
る。
図17A−Bは、IRAP遺伝子導入が軟骨マトリックス代謝に与える影響を
示している。実験条件は、ウサ
ギが2匹とも4日目及び7日目に殺された点を除いては、図15に記載のものと
同一であった。洗浄液中のGAG濃度(図17a)は、ジメチメチレンブルーア
ッセイにより、分光測定器で測定された(Farndale,et al.,1986,Biochim.Bi
ophy.Acta 883:173-177)。関節軟骨の骨片は、膝の大腿顆から削り取られ、G
AG合成(図17b)は、前述の高分子材料が、35SO4 2-を摂取した量により
測定された(Taskiran,et al.,1994,Biophys.Res.Commun.200:142-148)。
それぞれの場合に、結果は対照のパーセントで示されている。示される値は、±
S.E.の平均値である。膝の数は、各列の上に示されている。
図18は、IRAP遺伝子導入が白血球増加に与える影響を示している。実験
条件は、図15に記載のものと同一であった。洗浄液中の白血球の数は、血球計
数器により測定された。示される値は、±S.E.の平均値である。アステリス
クは、p<0.05(t−テスト)の時に異なる値を示している。発明の詳細な説明
ここで用いられる「患者」という言葉は、動物界の構成員を含み、ヒトを含む
が、これに限定されるものではない。
ここで用いられる「哺乳類宿主」という言葉は、動物界の構成員を含み、ヒト
を含むが、これに限定されるも
のではない。
ここで用いられる「結合組織」という言葉は、哺乳類宿主の靱帯、軟骨、腱及
び滑膜を含むが、これらに限定されるものではない。
ここで用いられる「DC−chol」とは、陽イオンコレステロール誘導体を
含む陽イオンリポソームを意味する。「DC−chol」分子は、Biochem .Bio phys.Res.Commun.
,179:280-285(1991),X.Gao and L.Hang.に記載されるよ
うに、第三アミノ基、中ぐらいの長さのスペーサーアーム(2原子)及びカルバ
モイルリンカーボンドを含んでいる。
ここで用いられる「SF−chol」とは、或るタイプの陽イオンリポソーム
のことである。
ここで用いられる「生物的に活性な」という言葉は、リポソームに関して用い
られるときには、機能的DNA及び/又は蛋白質を標的細胞に導入できる能力を
示している。
ここで用いられる「生物的に活性な」という言葉は、核酸、蛋白質、蛋白質の
断片又はその誘導体に関して用いられるときには、核酸シーケンス又はアミノ酸
シーケンスが、野生型の核酸又は蛋白質により引き出される既知の生物的機能を
模倣できる能力のことをいう。
ここで用いられる「維持」という言葉は、リポソームの供給に関して用いられ
るときには、導入DNAが細胞
内に存在し続ける能力を示している。その他の分脈で用いられるときには、標的
DNAが、治療効果を与えるために、標的細胞又は標的組織に存在し続ける能力
を意味する。
結合組織は、治療目的で標的にするのが難しい器官である。当該技術で知られ
ている静脈注射や経口による薬剤の供給では、これらの結合組織へ効果的にアク
セスですることができず、哺乳類宿主の全身が治療薬に曝されるという欠点があ
る。より具体的には、既知の関節内注射によれば、関節へ直接アクセスできる。
しかし、注入された薬剤のほとんどは、関節内での半減期が短い。本発明は、哺
乳類宿主の治療に利用できる蛋白質をコード化する遺伝子を、哺乳類宿主の結合
組織の中へ導入することにより、これらの問題を解決することができる。より具
体的には、本発明は、抗関節炎特性を持つ蛋白質をコード化する遺伝子を、哺乳
類宿主の結合組織の中へ導入する方法を提供するものである。
本発明は、哺乳類宿主の治療に用いられる哺乳類宿主の結合組織の1以上の細
胞内へ、生成物をコード化する1以上の遺伝子を導入する方法を提供するもので
あり、その方法は、組換え技術を用いて生成物をコード化する遺伝子を含むウイ
ルスベクターを生成し、生成物をコード化する遺伝子を含むウイルスベクターを
用いて、哺乳類宿主の結合組織を感染させるものである。この方法は、
治療で使用するために、生成物をコード化する遺伝子を、哺乳類宿主の結合組織
の1以上の細胞内へ導入することを含んでいるのが望ましい。
本明細書に記載されている、結合組織障害を治療するための1つのエクスビボ
(ex vivo)の方法では、まず、蛋白質又はその生物的に活性な断片をコード化す
るDNAシーケンスを含む組換えウイルスベクターを生成する。次に、この組換
えウイルスベクターは、インビトロ(in vitro)で培養された結合組織細胞の集団
を感染させるのに用いられ、その結果、形質転換された結合細胞の集団が生じる
。次に、これらの形質転換された組織細胞は、哺乳類宿主の標的関節窩内の結合
組織に移植され、続いて、関節窩内での蛋白質又は蛋白質断片で、発現を行う。
この関係あるDNAシーケンスの発現は、結合組織障害に通常関連する1以上の
有害な関節病又は炎症の兆候を実質的に減らす点で有用である。
結合組織細胞は、滑膜、軟骨、腱及び靱帯により構成される結合組織のグルー
プから選択され、滑膜細胞であることが望ましい。
ウイルスベクターとして、MFG等のレトロウイルスベクターが利用されるの
が望ましい。
このエクスビボの方法におけるもう1つの望ましいステップは、形質導入され
た細胞を関節内注射により移植することである。
人間の患者を治療するための細胞の望ましい源は、自己由来の滑膜細胞など、
患者自身の細胞であることは、当業者によって理解されるであろう。
本発明の望ましい実施例では、前述の方法は、遺伝子として、ヒトのインター
ロイキン−1レセプターアンタゴニスト蛋白質(IRAP)又はその生物的に活
性な断片をコード化するDNAシーケンスを利用している。
従って、本発明の望ましい実施例は、結合組織の関節の病気の治療のために、
生物的に活性なインターロイキン−1レセプターアンタゴニスト蛋白質(IRA
P)又はその一部分をコード化するDNAシーケンスを利用する方法に関するも
のである。IRAP又はその生物的に活性な断片をコード化するDNAシーケン
スは、本明細書に記載の種々のベクター方法やトランスダクション技術を任意に
組み合わせることにより、哺乳類宿主の結合組織に供給される。
IRAPを標的関節窩へ供給する実施例の望ましい方法は、本発明に記載のエ
クスビボの技術を用いて、レトロウイルスベクターを用いることにより、IRA
P遺伝子を哺乳類宿主の滑膜ライニング(lining)へ供給することを含んでいる。
換言すれば、機能的IRAP蛋白質又は蛋白質断片をコード化する関係あるDN
Aシーケンスは、選択されたレトロウイルスベクター内にサブクローニングされ
、次に、組換えウイルスベクターは、適当な
タイターまで増加して、インビトロで培養された滑膜細胞を感染させるのに用い
られる。そして、形質導入された滑膜細胞−望ましくは自己移植された細胞−は
、望ましくは関節内注射により関係ある関節内に移植される。
本発明のもう1つの実施例では、前述の方法は、遺伝子として、β−ガラクト
シダーゼをコード化することができるLacZマーカーを用いることを含む。
本発明のもう1つの実施例では、前述の方法は、遺伝子として、可溶性インタ
ーロイキン−1レセプターを用いることを含む。
本発明のもう1つの実施例では、前述の方法は、遺伝子として、可溶性TNF
−αレセプターをコード化することができる遺伝子を用いることを含む。
本発明のもう1つの実施例では、前述の方法は、遺伝子として、少なくともプ
ロティナーゼ阻害剤をコード化することができる遺伝子を用いることを含む。よ
り具体的には、この方法は、プロティナーゼ阻害剤として、メタロプロティナー
ゼ(metalloproteinases)の組織阻害剤を用いることを含むことが望ましい。
本発明のもう1つの実施例は、前述の方法を含み、それは、遺伝子として、1
以上のサイトカインをコード化することができる遺伝子を用いることを含んでい
る。より具体的には、この方法は、サイトカインとして、インターロイキン−1
アルファ(IL−1α)、インターロイ
キン−1ベータ(IL−1β)、インターロイキン−2(IL−2)、インター
ロイキン−3(IL−3)、インターロイキン−4(IL−4)、インターロイ
キン−5(IL−5)、インターロイキン−6(IL−6)、インターロイキン
−7(IL−7)、インターロイキン−8(IL−8)、インターロイキン−9
(IL−9)、インターロイキン−10(IL−10)、インターロイキン−1
1(IL−11)、インターロイキン−12(IL−12)、腫瘍壊死因子−α
(TNF−α)及び腫瘍壊死因子−β(TNF−β)により構成されるグループ
から選択される1以上の物質を用いることを含む。
本発明の更なる実施例は、前述の方法を含み、それは、サイトカインとして、
1以上の形質転換増殖因子を用いることを含んでいる。より具体的には、この方
法は、形質転換増殖因子として、TGF−ベータ1、TGF−ベータ2、TGF−
ベータ3及びTGF−アルファにより構成されるグループから選択される増殖因
子を用いることを含む。各形質転換増殖因子は、R&D Systems,614 McKinley P
lace,N.E.,Minneapolis,MN 55413より販売されており、入手可能である。
本発明のもう1つの実施例では、前述の方法は、サイトカインとして、1以上
の線維芽細胞増殖因子を用いることを含む。線維芽細胞増殖因子もまた、R&D Sy
stems, 614 McKinley Place,N.E.,Minneapolis,MN 55413よ
り販売されており、入手可能である。
本発明のもう1つの実施例は、前述の方法を含み、それは、ウイルスベクター
として、レトロウイルスベクターを用いることを含む。より具体的には、この方
法は、レトロウイルスベクターとして、MFG及びBAGにより構成されるグル
ープから選択される1以上の物質を用いることを含む。本発明の望ましい実施例
は、前述の方法を提供することを含み、それは、遺伝子として、ヒトのインター
ロイキン−1レセプターアンタゴニスト蛋白質をコード化することができる遺伝
子を用いることと、レトロウイルスベクターとして、MFGを用いることを含む
。
本発明のもう1つの望ましい実施例は、前述の方法を含み、それは、ベーター
ガラクトシダーゼをコード化できる遺伝子として、LacZマーカー遺伝子を利
用し、レトロウイルスベクターとして、MFGを用いることを含む。
本発明のもう1つの望ましい実施例は、前述の方法を含み、それは、ベーター
ガラクトシダーゼをコード化できる遺伝子として、LacZネオマーカー遺伝子
を利用し、レトロウイルスベクターとして、BAGを用いることを含む。
本発明の最も望ましい実施例では、前述の方法は、MFG及びBAGにより構
成されるグループから選択され
るレトロウイルスベクターを用いることを含み、遺伝子として、可溶性インター
ロイキン−1レセプターをコード化できる遺伝子を用いることを含む。
本発明のもう1つの実施例では、前述の方法は、遺伝子として、1以上のプロ
ティナーゼ阻害剤をコード化できる遺伝子を用いることを含み、レトロウイルス
ベクターとして、MFG及びBAGにより構成されるグループから選択される1
以上の物質を用いることを含む。
本発明のもう1つの実施例では、前述の方法は、レトロウイルスベクターとし
て、MFG及びBAGにより構成されるグループから選択される1以上の物質を
用いることを含み、遺伝子として、前述した1以上のサイトカインをコード化で
きる遺伝子を用いることを含む。
本発明のもう1つの実施例では、哺乳類宿主を治療するために利用される哺乳
類宿主の結合組織の1以上の細胞内へ、生成物をコード化する1以上の遺伝子を
導入する方法が提供され、その方法は、組換え技術を用いて生成物をコード化す
る遺伝子を含むウイルスベクターを生成し、生成物をコード化する遺伝子を含む
ウイルスベクターを用いて、哺乳類宿主の結合組織を感染させるものである。こ
こで、ウイルスベクターとは、アデノ随伴ウイルス、アデノウイルス及び単純疱
疹ウイルス1型又は単純疱疹ウイルス2型などのヘルペスウイルスにより構成さ
れるグループから選択される1以上のベクターであ
る。この方法は、遺伝子として、(a)ヒトのインターロイキン−1レセプター
アンタゴニスト蛋白質、(b)可溶性インターロイキン−1レセプター、(c)
ベーターガラクトシダーゼをコード化できるLacZマーカー遺伝子、(d)1
以上のプロティナーゼ阻害剤及び(e)1以上のサイトカインを含むグループか
ら選択される1以上の物質をコード化できる遺伝子を用いることを含む。より具
体的には、この方法は、プロティナーゼ阻害剤として、メタロプロティナーゼの
組織阻害剤を用いることを含み、サイトカインとして、(a)TGF−ベータ1
、TGF−ベータ2、TGF−ベータ3及びTGF−アルファにより構成されるグ
ループから選択される1以上の形質転換増殖因子、(b)1以上の線維芽細胞増
殖因子、(c)IL−1α、(d)IL−1β、(e)IL−2、(f)IL−
3、(g)IL−4、(h)IL−5、(i)IL−6、(j)IL−7、(k
)IL−8、(l)IL−9、(m)IL−10、(n)IL−11、(o)I
L−12、(p)TNF−α及び(q)TNF−βを含むグループから選択され
る1以上の物質を用いることを含む。
本発明のもう1つの実施例は、前述の方法を含み、それは、遺伝子を結合組織
内に導入することを含む。その組織は、靱帯、軟骨、腱及び滑膜により構成され
るグループから選択される。この方法は、靱帯として、十字靱帯を用いるのが望
ましい。最も望ましくは、この方法は、
十字靱帯として、前十字靱帯及び後十字靱帯により構成されるグループから選択
される靱帯を用いることが望ましい。
本発明のもう1つの実施例は、前述の方法を含み、その方法は、遺伝子として
、維持能力及び発現能力があるDNAを持つ遺伝子を用いることを含む。
本発明の更なる実施例は、前述の方法を含み、それは、遺伝子をインビトロで
細胞内に導入することを含む。次に、この方法は、感染細胞を哺乳類宿主に移植
することを含む。この方法はまた、結合組織細胞の感染を行った後、感染細胞を
哺乳類宿主に移植する前に、感染結合組織細胞を保存することを含む。当該技術
の専門家であれば、感染結合組織細胞は、液体窒素中の10%のDMSO(ジメ
チルフォキシド)内で凍結保存できることが分かるであろう。この方法は、関節
炎を発生させる感受性が高い哺乳類宿主において、関節炎の発生を実質的に防ぐ
方法を用いることを含む。
本発明の方法は、治療の目的で、関節炎の哺乳類宿主にその方法を用いること
を含む。この方法は、結合組織を修復・再生する方法を用いることを含む。その
組織は、靱帯、軟骨、腱及び滑膜により構成されるグループから選択される。こ
の方法は、ヒトである哺乳類宿主に、その方法を用いることを含む。
本発明のもう1つの実施例は、前述したように、哺乳
類宿主の治療に用いられる哺乳類宿主の結合組織の1以上の細胞内へ、生成物を
コード化する1以上の遺伝子を導入する方法を含み、その方法は、生成物をコー
ド化する遺伝子を含むウイルスベクターを、哺乳類宿主へ直接導入することによ
り、インビボ(in vivo)で感染を行うことを含む。この方法は、哺乳類宿主への
直接導入を、関節内注射により行うことを含むことが望ましい。この方法は、関
節炎を発生させる感受性が高い哺乳類宿主において、関節炎の発生を実質的に防
ぐ方法を用いることを含む。この方法はまた、治療で使用するために、関節炎の
哺乳類宿主にその方法を用いることを含む。この方法は更に、前述したように、
結合組織を修復・再生する方法を用いることを含む。
本発明の更にもう1つの実施例では、哺乳類宿主の治療に用いられる哺乳類宿
主の結合組織の1以上の細胞内へ、生成物をコード化する1以上の遺伝子を導入
する方法は、生成物をコード化する遺伝子を結合組織細胞内へ導入するための、
非ウイルス性手段を用いることを含む。この方法は、1以上のリポソーム、Ca3
(PO4)2、エレクトロポレーション法及びDEAE−デキストラン法により
構成されるグループから選択される非ウイルス性手段を用いることを含む。この
方法は、リポソームとして、DC−chol及びSF−cholにより構成され
るグループから選択される物質を用いることを含む。
哺乳類宿主の治療に用いられる哺乳類宿主の結合組織の1以上の細胞内へ、生
成物をコード化する1以上の遺伝子を導入し、生成物をコード化する遺伝子を結
合組織細胞内へ導入するために、非ウイルス性手段を用いることを含む本発明の
方法は、非感染性の供給システムであることが分かるであろう。非感染性の供給
システムを用いることの利点は、挿入的突然変異誘発(insertional mutagenesis
)及びウイルス誘発性疾患を排除できることである。
リポソームを用いるウイルスベクターは、結合組織細胞の感染及び組込みを行
うために、レトロウイルスの場合に必要とされる細胞分裂に限定されるわけでは
ないことは、当該分野の専門家によって理解されるであろう。前述の非ウイルス
性手段を用いる方法は、遺伝子として、(a)ヒトのインターロイキン−1レセ
プターアンタゴニスト蛋白質、(b)ベーターガラクトシダーゼをコード化でき
るLacZマーカー遺伝子、(c)可溶性インターロイキン−1レセプター、(
d)1以上のプロティナーゼ阻害剤、(e)1以上の形質転換増殖因子及び(f
)1以上のサイトカインを含むグループから選択される1以上の物質をコード化
できる遺伝子を用いることを含む。より具体的には、この方法は、サイトカイン
として、IL−1α、IL−1β、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、
IL−6、IL−7、IL−8、IL−9、
IL−10、IL−11、IL−12、TNF−α及びTNF−βを含むグルー
プから選択されるサイトカイン、及び1以上の線維芽細胞増殖因子を用いること
を含む。IL−4及びIL−10が選択されるサイトカインであることが望まし
い。この方法は、形質転換増殖因子として、TGF−ベータ1、TGF−ベータ2
、TGF−ベータ3及びTGF−アルファにより構成されるグループから選択さ
れる増殖因子を用いることを含むことが望ましい。
高レベルのコラゲナーゼ及び、ストロメリシン(stromelysin)やゼラチナーゼ
などの他の組織メタロプロティナーゼは、結合組織内でIL−1が存在するとき
に発現されることができる。コラゲナーゼ、ストロメリシン及びゼラチナーゼは
、蛋白質TIMP(コラーゲン分解酵素阻害)により阻害される。従って、本発
明のもう1つの望ましい実施例は、前述の非ウイルス性手段を用いる方法を提供
することを含み、その方法は、プロティナーゼ阻害剤として、コラーゲン分解酵
素阻害(TIMP)を用いることを含む。生成物をコード化する遺伝子を、結合
組織細胞へ導入する非ウイルス性手段を用いる前述の方法は、遺伝子を、靱帯、
軟骨、腱及び滑膜により構成されるグループから選択される組織である結合組織
に導入することを含む。この方法は、靱帯として、十字靱帯を用いることを含む
ことが望ましい。十字靱帯は、前十字靱帯及び後十字靱帯により構成されるグル
ープから選
択される。もちろん、TIMP蛋白質又はその生物的に活性な断片をコード化す
る遺伝子は、本発明に記載の手段を任意に組み合わせることにより、標的結合組
織に供給されることができる。
本発明のもう1つの実施例は、本明細書に記載の任意の方法により、関係ある
DNAシーケンスを哺乳類宿主の結合組織へ供給して、種々の非付着分子(untia
dhesion molecules)の発現をインビボで行うことにより、細胞間及び細胞−マト
リクス間の相互作用を阻害するものである。このような蛋白質断片の例として、
ICAM−1及び可溶性CD44が挙げられるが、これらに限定されるものでは
ない。
本発明のもう1つの実施例は、本明細書に記載の任意の方法により、関係ある
DNAシーケンスを哺乳類宿主の結合組織へ供給して、種々の軟骨増殖因子のイ
ンビボ発現を行うものである。軟骨増殖因子として、IGF−1及びTGF−β
が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明のもう1つの実施例は、本明細書に記載の任意の方法により、関係ある
DNAシーケンスを哺乳類宿主の結合組織へ供給して、種々のフリーラジカル(
遊離基)アンタゴニストのインビボ発現を行うことにより、苦しむ関節内でのフ
リーラジカル形成の悪影響を防ぐものである。フリーラジカルアンタゴニストの
例として、
NOを阻害するスーパーオキシドジスムターゼ及び蛋白質又はその断片が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。
本発明の更なる実施例は、結合組織の病理及び全身性炎症の指標を研究するた
めの動物モデルを提供している。このモデルは、生成物をコード化する1以上の
遺伝子又は関係あるDNAシーケンスを、哺乳類宿主の結合組織の1以上の細胞
内へ、エクスビボ又はインビボで供給する方法を用いている。本発明において研
究できる関節病理の例として、白血球増加症、滑膜炎、軟骨損傷及び軟骨基質合
成の抑制が挙げられるが、これらに限定されるものではない。全身性炎症の指標
の例としては、赤血球沈降速度、発熱及び体重減少が挙げられるが、これらに限
定されるものではない。
このような動物モデルに関する本発明の特別の実施例は、ヒトのIL−1β遺
伝子を、ウサギの膝の滑膜ライニングへコード化するDNAシーケンスを供給す
る方法を用いている。この実施例では、ヒトのIL−β遺伝子は、既知の方法に
より、MFGレトロウイルスベクターへサブクローニングされ、その結果、MF
G−IL−1βができる。この組換えレトロウイルス構成体は、インビトロで培
養された自己由来の滑膜細胞を形質導入するのに用いられた。次に、これらの形
質導入された細胞は、本明細書の記載に従って、ウサギの膝に供給された。こ
のように、ヒトのIL−β遺伝子をウサギの膝の滑膜ライニングに供給すると、
激しい、慢性の単関節の関節炎(monarticular arthritis)を引き起こした。その
病理として、白血球増加症、滑膜炎、軟骨損傷及び軟骨基質合成の抑制が挙げら
れる。赤血球沈降速度の増加、発熱及び体重減少などの全身性炎症の指標も得ら
れた。
本発明のこの特別実施例のもう1つの例では、ヒトのIL−β遺伝子は、CM
Vプロモーターの下流にあるDNAプラスミドベクターへサブクローニングされ
た。このCMV−IL−1βプラスミド構成体は、リポソームに被包され、例X
に記載するように、標的関節窩へ供給された。注射の48時間後に、IL−β上
の1ngが膝関節エリアから回収された。
本明細書に記載及び例示された動物モデルは、本明細書に記載の様々な遺伝子
療法の応用の能力を評価して、関節病理及び炎症的副作用の原因となる既知の因
子(例えばIL−1β)からの攻撃に対抗するものである。
本発明のもう1つの望ましい実施例は、アデノウイルスベクター、アデノ随伴
ウイルス(AAV)ベクター又は単純疱疹ウイルス(HSV)ベクターを用いて
、IRAPをインビボで哺乳類宿主の滑膜ライニングへ直接に供給している。言
い換えれば、機能IRAP蛋白質又は蛋白質断片をコード化する関係あるDNA
シーケンスは、それぞれのウイルスベクターにサブクローニングされ、
ウイルスベクターを含むIRAPは、次に、適当なタイターまで増加し、望まし
くは関節内注射により、関節窩へ導かれる。MFG−IRAPなどのレトロウイ
ルス−IRAP構成体もまた、以前に炎症を起こしている関節窩内の結合組織細
胞を直接に標的にするのに用いることができる。
関係ある遺伝子を含むDNA分子を関節窩へ直接に関節内注射すると、受容滑
膜細胞を形質転換するため、滑膜細胞(実例のセクションに記載)を含むDNA
ベクターの、切除、インビトロ培養、形質転換、選択及び移植などの条件を無視
して、関係ある異種遺伝子の安定的発現を促進する。DNA分子を関節の標的結
合細胞に提供する方法としては、DNA分子を陽イオンリポソーム内に封入する
方法、本明細書に記載のレトロウイルスベクター内で関係あるDNAシーケンス
をサブクローニングする方法又はDNA分子自体を関節へ直接に注射する方法な
どが挙げられるが、これらに限定されるものではない。DNA分子は、膝関節へ
の供給方法の如何に拘わらず、組換えウイルスDNAベクター分子又は組換えウ
イルスDNAプラスミドベクター分子のどちらかのDNAベクター分子として提
供されることが望ましい。関係ある異種遺伝子の発現は、真核細胞内で活発なプ
ロモーター断片を、異種細胞のコード領域の上流に直接挿入することにより可能
となる。当該技術の専門家は、ベクター
構成に関する既知の方法や技術を用いて、DNA分子を滑膜組織へ入力した後に
、適当なレベルの発現を得ることができる。様々なウイルス性又は非ウイルス性
ベクターを、インビボでウサギへ供給する方法については、例XVに記載されて
いる。
本発明のもう1つの実施例は、哺乳類宿主の治療に用いられる哺乳類宿主の結
合組織の1以上の細胞内へ、生成物をコード化する1以上の遺伝子を導入する方
法を提供するものであり、その方法は、前述の非ウイルス性手段を用いることを
含み、遺伝子として、維持能力及び発現能力があるDNAを持つ遺伝子を用いる
ことを含む。
本発明の更にもう1つの実施例では、哺乳類宿主の治療に用いられる哺乳類宿
主の結合組織の1以上の細胞内へ、生成物をコード化する1以上の遺伝子を導入
する方法が提供され、その方法は、生成物をコード化する遺伝子を、インビトロ
で結合組織細胞へ導入するのに非ウイルス性手段を用いることを含み、次に、遺
伝子を持つ細胞を哺乳類宿主に移植することを含む。
本発明のもう1つの実施例は、生成物をコード化する遺伝子を結合組織細胞へ
導入した後、遺伝子を持つ結合組織細胞を哺乳類宿主に移植する前に、遺伝子を
持つ結合組織細胞を保存することを含む方法を提供する。この方法は、結合組織
細胞を、液体窒素中の10%のDMSO内でで凍結保存することを含む。この方
法は、関節炎
を発生させる感受性が高い哺乳類宿主において、関節炎の発生を実質的に防ぐ方
法を用いることを含む。更にこの方法は、治療の目的で、関節炎の哺乳類宿主に
その方法を用いることを含む。この方法は、結合組織を修復・再生する方法を用
いることを含む。その組織は、靱帯、軟骨、腱及び滑膜により構成されるグルー
プから選択される。
本発明の更にもう1つの実施例は、哺乳類宿主の治療に用いられる哺乳類宿主
の結合組織の1以上の細胞内へ、生成物をコード化する1以上の遺伝子を導入す
る方法を提供し、生成物をコード化する遺伝子を哺乳類宿主の結合組織細胞内へ
インビボで直接導入するための、非ウイルス性手段を用いることを含む。非ウイ
ルス性手段は、1以上のリポソーム、Ca3(PO4)2及びDEAE−デキスト
ラン法により構成されるグループから選択される。この方法は、哺乳類宿主への
インビボ導入を、関節内注射により行うことを含むことが望ましい。この方法は
、関節炎を発生させる感受性が高い哺乳類宿主において、関節炎の発生を実質的
に防ぐ方法を用いることを含む。更にこの方法は、治療の目的で、関節炎の哺乳
類宿主にその方法を用いることを含む。この方法はまた、結合組織を修復・再生
する方法を用いることを含む。その組織は、靱帯、軟骨、腱及び滑膜により構成
されるグループから選択される。
本発明のもう1つの実施例は、結合組織の病理を研究するための動物モデルを
生成する方法を示している。当該分野の専門家によって理解されるように、哺乳
類宿主の関節内でのインターロイキン−1の過度の発現(over-expression)が、
関節炎疾患を誘発する一般的な原因である。本発明は、本発明の前述した遺伝子
転移技術を用いて、動物モデルを生成する方法を提供する。本発明の方法は、本
発明の前述した遺伝子転移技術を用いて、動物モデルを生成する方法を提供する
ことにより、関節炎の動物モデルをもたらすことが望ましい。例えば、本発明に
よって提供される遺伝子転移の方法に伴う、ウサギの関節内でのインターロイキ
ン−1の構成的発現は、関節炎の疾患の開始を引き起こす。治療薬の試験に用い
るのに適しているのは、このウサギのモデルであることは、当該分野の専門家に
よって理解されるであろう。この方法は、生成物をコード化する1以上の遺伝子
を、哺乳類宿主の結合組織へ導入することを含み、その方法は、(a)組換え技
術を用いて、生成物をコード化する遺伝子を含むウイルスベクターを生成し、(
b)生成物をコード化する遺伝子を含むウイルスベクターを用いて、哺乳類宿主
の結合組織細胞を感染させることにより、動物モデルをもたらすものである。こ
の方法は、遺伝子として、サイトカイン及びプロティナーゼにより構成されるグ
ループから選択される物質を用いることを含む。この方法
は、サイトカインとして、IL−1α、IL−1β及びTNF−αにより構成さ
れるグループから選択される物質を用いることを含む。この方法は、プロティナ
ーゼとして、マトリクスメタロプロティナーゼを用いることを含む。マトリクス
メタロプロティナーゼは、コラゲナーゼ、ゼラチナーゼ及びストロメリシンによ
り構成されるグループから選択される酵素である。「コラゲナーゼ、ゼラチナー
ゼ及びストロメリシン」という言葉は、単数形に限定して使用しているのではな
く、複数形も含まれることは明らかである。本発明において、マトリクスメタロ
プロティナーゼとして、多数のコラゲナーゼ、ゼラチナーゼ及びストロメリシン
を用いることができることは、よく知られた技術である。本発明の更なる実施例
は、結合組織の病理を研究するための動物モデルを生成する方法を提供し、その
方法は、非ウイルス手段を用いて、哺乳類宿主の結合組織の1以上の細胞内に、
生成物をコード化する遺伝子を導入することにより、動物モデルをもたらすこと
を含む。非ウイルス性手段は、1以上のリポソーム、Ca3(PO4)2、エレク
トロポレーション法及びDEAE−デキストラン法により構成されるグループか
ら選択される。この方法は、遺伝子として、サイトカイン及びプロティナーゼに
より構成されるグループから選択される物質を用いることを含む。この方法は、
サイトカインとして、IL−1α、IL−1β及びTNF−
αにより構成されるグループから選択される物質を用いることを含む。この方法
は、プロティナーゼとして、マトリクスメタロプロティナーゼを用いることを含
む。マトリクスメタロプロティナーゼは、コラゲナーゼ、ゼラチナーゼ及びスト
ロメリシンにより構成されるグループから選択される酵素である。
本発明の更なる実施例は、遺伝子として、(a)ヒトのインターロイキン−1
レセプターアンタゴニスト蛋白質若しくはその生物的に活性な誘導体又は断片、
(b)ベーターガラクトシダーゼ蛋白質若しくはその生物的に活性な誘導体又は
断片をコード化できるLacZマーカー遺伝子、(c)可溶性インターロイキン
−1レセプター蛋白質若しくはその生物的に活性な誘導体又は断片、(d)プロ
ティナーゼ阻害剤、(e)可溶性腫瘍壊死因子レセプター蛋白質若しくはその生
物的に活性な誘導体又は断片及び(f)サイトカイン、及びDNAベクターとし
て、供給方法の如何に拘わらず、供給され次第、標的細胞又は組織内で安定的に
維持でき、望ましくはプラスミド又はウイルスベクターである、当該技術の専門
家に知られた任意のDNAベクター含むグループから選択される1以上の物質を
コード化できる遺伝子を用いることを含む。本発明の1つの実施例では、関係あ
る遺伝子を含むDNA分が、関節内へ直接に関節注射された後に、滑膜細胞は、
インビボで形質転換される。受容滑膜細胞を形質転
換すると、滑膜細胞(実例のセクションに記載)を含むDNAベクターの切除、
培養、インビトロ形質転換、選択及び移植などの条件を無視して、関係ある異種
遺伝子の安定的発現を促進する。DNA分子を関節に挿入する方法としては、D
NA分子を陽イオンリポソーム内に封入する方法又はDNA分子自体を関節へ直
接に注射する方法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。滑膜
組織のインビボ形質転換の結果起こる、関係ある異種遺伝子の発現は、真核細胞
内で活発なプロモーター断片を、異種細胞のコード領域の上流に直接挿入するこ
とにより可能となる。当該技術の専門家は、ベクター構成に関する既知の方法や
技術を用いて、DNA分子を滑膜組織へ入力した後に、適当なレベルの発現を得
ることができる。本発明の例であって限定ではないが、CMVプロモーターの下
流にライゲートされるIL−1βコードシーケンスを含むDNAプラスミドベク
ターは、リポソームに被包され、受容ウサギの膝関節に挿入された。インターロ
イキン−1βは、滑膜組織内で発現され、関節注射の範囲内の滑膜組織から、か
なりの量のインターロイキン−1βが回収された。
本発明の更なる実施例は、哺乳類宿主の治療に用いられる哺乳類宿主の結合組
織の1以上の細胞内へ、生成物をコード化する1以上の遺伝子を導入する更なる
方法を提供するものである。この更なる方法は、DNAベクタ
ー分子を標的細胞又は組織に供給するために、ウイルスを利用する生物学的手段
を用いることを含む。ウイルスは、偽ウイルス、つまり、そのゲノムが、標的細
胞又は組織内で供給及び安定維持の能力だけを持つように変えられたウイルスで
あることが望ましく、そのようなウイルスは、標的細胞又は組織内で複製する能
力は保持していない。変えられたウイルスゲノムは、更に、組換えDNA技術に
より操作され、ウイルスゲノムが、標的細胞又は組織内で発現される関係ある異
種遺伝子を含むDNAベクター分子として作用するようしてある。この方法はま
た、遺伝子として、(a)ヒトのインターロイキン−1レセプターアンタゴニス
ト蛋白質若しくはその生物的に活性な誘導体又は断片、(b)ベーターガラクト
シダーゼ蛋白質若しくはその生物的に活性な誘導体又は断片をコード化できるL
acZマーカー遺伝子、(c)可溶性インターロイキン−1レセプター蛋白質若
しくはその生物的に活性な誘導体又は断片、(d)プロティナーゼ阻害剤、(e
)可溶性腫瘍壊死因子レセプター蛋白質若しくはその生物的に活性な誘導体又は
断片及び(f)サイトカインを含むグループから選択される1以上の物質をコー
ド化できる遺伝子を用いることを含む。
以下に示す実例は、本発明を例示するためのものであって、限定するためのも
のではない。
例I AAVのパッケージング
組換えアデノ随伴ウイルス(AAV)の複製及びパッケージングに必要な唯一
のシス作用性シーケンスは、AAV末端リピートである。末端リピート間には、
ウイルス複製又はパッケージングを行うことなく、最高4kbのDNAを挿入す
ることができる。ウイルスのレプ(rep)蛋白質及びウイルスカプシド蛋白質は、
アデノ随伴ウイルスヘルパーと同様に、トランスにおいて、ウイルス複製に必要
とされる。組換えAAVベクターをパッケージするために、末端リピート及び治
療遺伝子を含むプラスミドは、レプ蛋白質及びカプシド蛋白質を発現するプラス
ミドと同時に形質転換され、細胞内に導入される。形質転換された細胞は、次に
、アデノ随伴ウイルス及び、形質転換後48〜72時間、細胞から隔離されたウ
イルスで感染される。上澄液は、約56℃まで加熱され、アデノ随伴ウイルスを
不活性にし、組換えAAVの純粋なウイルスストックが残った。
例II エレクトロポレーション
エレクトロポレート(電気穿孔)される結合組織細胞は、ヘーペス(Hepes)緩
衝生理食塩水(HBS)内に、1ml当り約107細胞の濃度で入れられる。エ
レクトロポレートされるDNAは、HBSの1ml当り約5−20ugの濃度で
添加される。その混合物は、キュベットに
入れられ、Bio−RADエレクトロポレーション装置(1414 Harbour Way Sout
h,Richmond,CA 94804)に付随するキュベットホルダー内に挿入される。ほとん
どの真核細胞にDNAを導入するには、約960ファラドの静電気容量で、約2
50〜300ボルトの範囲が必要である。DNA及び細胞がBio−RADホル
ダーに挿入されると、ボタンが押され、一定の電圧が細胞−DNA溶液に送られ
る。細胞は、キュベットから取り除かれ、プラスティック皿に戻される。
例III
図1に示す如く、ヒトのインターロイキン−1レセプターアンタゴニスト(I
RAP)をコード化するcDNAは、レトロウイルスベクターMFGのNcoI
クローニング部位及びBamHIクローニング部位へ挿入された。より具体的に
は、IRAPcDNAからのBamHI断片へのPst1は、NcoI部位(I
RAPのための翻訳の開始部位を示している)からの合成オリゴヌクレオチドア
ダプター、Pst1部位(NcoI部位から約12塩基対下流にある)及びNc
oI及びBamHIで消化されるMFGバックボーンへ、3部ライゲーション反
応で連鎖された。合成オリゴ及び2つのDNA断片を必要とするこの3部ライゲ
イションは、クローニングの技術者にはよく知られている。LTRは長い末端リ
ピート(long terminal repeat)、5’SDは5’スプライ
スドナー、そして3’SAは3’スプライスアクセプターをそれぞれ意味してい
る。図1の直線及び屈曲線は、それぞれ、スプライシングされていないメッセン
ジャーRNA及びスプライシングされたメッセンジャーRNAを示している。I
RAPは、スプライシングされたメッセージである。
図2は、ヒトのインターロイキン−1レセプターアンタゴニスト蛋白質(IR
AP)を、選択可能なネオ遺伝子マーカーでコード化するcDNAを示している
。図3は、LacZ+滑膜細胞及びネオ+滑膜細胞を関節注射した後1ヶ月経過し
たウサギの膝から回収された滑膜の低出力顕微鏡写真を示している。組織は、ベ
ーターガラクトシダーゼの存在を調べるために、組織科学的に染色された。エオ
シンで後染色された、この顕微鏡写真は、濃く染色された移植細胞の場所を明ら
かにし、これらの細胞が、受容関節の滑膜ライニングに定着したことを示した。
例IV 動物モデル
哺乳類の関節の滑膜へ遺伝子を転移させるという本発明の方法により、以前は
不可能だった関節病理の生成及び分析が可能になった。これは、関節炎を生じる
(arthriotogenic)可能性のある化合物を関節へ送る他の唯一の方法は、関節内注
射によるものだからである。そのよう
な化合物は関節から素早く消えるだけでなく、これらの化合物の塊状注入の効果
は、それらが長期に亘り生成されるところでは、生理的状態を正確に模倣しない
。これとは対照的に、本発明の遺伝子転移技術では、関節炎の過程への関与が知
られている又は推測されている選択された蛋白質が、例えば最低3ヶ月の長期に
亘って、関節注射により発現されることが可能になる。従って、本発明の動物モ
デルでは、各遺伝子生成物の関節炎過程に対する重要性を個別に評価することが
可能である。候補遺伝子としては、インターロイキン−1(IL−1)アルファ
、IL−1ベータ及びTNF−アルファ等のサイトカインをコード化する遺伝子
並びにコラゲナーゼ、ゼラチナーゼ及びストロメリシン等のマトリクスメタロプ
ロティナーゼが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
更に、本発明の遺伝子転移技術は、潜在的な治療蛋白質をスクリーニングに用
いるのに適している。この使用では、本発明の動物モデルは、潜在的抗関節炎蛋
白質をコード化する遺伝子を発現する滑膜を持つ関節で開始される。候補蛋白質
としては、コラーゲン分解酵素阻害等のプロティナーゼ阻害剤及び形質転換増殖
因子−ベータなどのサイトカインが挙げられるが、これらに限定されるものでは
ない。
例V 遺伝子治療の供給システムとして滑膜細胞を用いる方法
ウサギは、4mlのネンブタールを静脈注射して殺され、その膝は素早く切除
された。滑膜は、無菌状態で、各膝から外科的に除去され、細胞は、トリプシン
及びコラゲナーゼ(ゲイの(Gey's)緩衝塩類溶液中0.2% w/v)で、それ
ぞれ約30分及び2時間、連続して消化することにより、細胞を包囲するマトリ
クスから、除去された。このように回収された細胞は、10%のウシ胎児血清を
補足した約4mlのハムの(Ham's)F12栄養媒体、約100U/mlのペニシリ
ン及び約100μg/mlのストレプトマイシンと共に、25cm2の培養びん
内に接種され、95%空気及び5%CO2の大気中で、約37度で培養される。
培養後約3〜4日間で、細胞は合流(confluence)に達する。この段階で培地は除
去され、細胞のシートは、リンパ球などの非付着細胞を除去するために、約5m
lのゲイの緩衝塩類溶液で2度洗浄される。付着細胞は、次に、トリプシン(緩
衝塩類溶液中0.25%w/v)で処理される。この処理は、線維芽細胞性のB
型滑膜細胞を分離するが、培養容器に付着しているマクロファージ、多核白血球
及びA型滑膜細胞を残す。分離された細胞は回収され、1:2の分割比で、25
cm2の培養容器内に再接種される。合流に達すると、この過程は繰り返される
。
このような過程を3度経ると、細胞は均一に線維芽細
胞性となり、B型滑膜細胞の異種集団により構成される。この段階で、細胞はレ
トロビルベクターで感染される。
感染の後、細胞は、約1mg/mlのG418(GIBCO/BRL,P.O. Box 68,Gr
and Island,NY 14072-0068)を補足した新鮮な栄養媒体へ転移され、培養器へ
戻される。ネオ細胞が死に、ネオ+細胞が増殖して合流に達するので、媒体は3
日毎に換えられる。合流すると、上述のように、細胞はトリプシン処理され、二
次培養される。ネオ+細胞がLacZ+でもあることを確認するためのX−gal
染色用に、1つのフラスコが取っておかれる。二次培養組織が合流に達すると、
媒体は回収され、IRAP、可溶性IL−IR又は前述した他の適当な遺伝子生
成物の存在を調べられる。滑膜細胞の培養組織を生成すると、移植の準備が整う
。
移植の前日に、細胞は、前述したトリプシン処理により回収される。これらの
細胞は、次に、栄養媒体内で浮遊され、未処理のプラスチック遠心管で一晩培養
される。このような条件では、細胞は付着しないが、トリプシン処理により除去
された細胞表面の蛋白質を再生する。
翌朝、細胞は遠心分離により回収され、ゲイの緩衝塩類溶液内で再度浮遊する
ことにより数回洗浄され、最終的に、ゲイの溶液1ml中約106〜107細胞の
濃度で再度浮遊される。次に、この浮遊液の約1mlが、関節内注射により、受
容ウサギの膝関節に導入される。この
目的のためには、25ゲージ皮下注射針付きの1ml注射器が必要である。注入
は、膝蓋骨腱を通じて行われる。ラジオパク染料を注入した実験は、この方法が
、物質を関節全体にうまく導入できることを確認した。
本明細書中に記載の多数の実例に関して開示された回収、培養及び移植の条件
の変形は、本明細書を参照すれば明らかである。開示された発明の遺伝子治療の
部分に基づいてエクスビボ実験を行う人にとっては、本題を離れた(tangential)
いくつかのポイントが有用かもしれない。
(1)回収された滑膜組織からの滑膜細胞の収量が少ない場合、外科的技術に
誤りがあるかもしれない。滑膜は、切断されるときにに収縮する傾向が強い。従
って、この組織を切除している間は、内側皮膜と滑膜を共に強く握るべきである
。下位で、小さい(約2mm)横切開を行ってもよく、次に、ピンセットの1つ
の先を関節窩へ滑らせて、滑膜及び内側皮膜がピンセットの先同士の間に挟まれ
るようにする。こうして組織は、組織を放さずに切除され、滑膜の収縮を防ぐ。
(2)細胞を細胞外の壊死組織片から最初に分離するために、2区画の消化室
を用いてもよい。その代わりに、1つの部屋を持つ容器(single chamber vessel
)内で滑膜組織を消化し、孔のサイズが45μmのナイロンモノフィラメントメ
ッシュを通じて濾過してもよい。
(3)細胞を再度浮遊させるとき、細胞集塊の形成を防ぐためには、できるだ
け少ない量の媒体を用いるのがよい。細胞集塊は、一旦形成されると、分離する
のが困難である。
(4)トリプシン処理中、滑膜細胞は、付着状態で持っている星状又は樹枝状
の形態を失い、円形になる。細胞は、最初に、円形細胞の塊に分離する。トリプ
シン処理を終える前に、細胞の大部分を互いに分離させておいてもよい。
(5)滑膜細胞は、多数導入遺伝子を含むレトロウイルスベクターを用いるか
、又は多数レトロウイルスベクターによるシーケンシャルトランスダクションに
より、多数の導入遺伝子で形質導入されてもよい。シーケンシャルトランスダク
ションでは、第2のトランスダクションは、必要であれば選択の後、そして第1
のトランスダクションが経過した後に行われるべきである。
(6)滑膜は非常に神経感応な構造物なので、関節注射は、特に急いで行われ
ると苦痛であるかもしれない。1ml体積の関節内注射には、10〜15秒かけ
るべきである。
(7)動物モデルでは、関節内注射の際の注射針の深さは、1cmを越えるべ
きではなく、注射器のプランジャーを押し下げたとき、抵抗を全く又はほとんど
感じないべきである。注射針のプランジャーの前進に対する抵
抗は、針の先が関節窩に入っていないことを示している。
(8)動物モデルでは、関節の洗浄中に、注入されたゲイの溶液の有用な量を
回収するためには、注射針を、あまり深く挿入すべきではない。そうしないと、
注射針は、後皮膜を貫通して、膝窩動脈を引き裂くかもしれない。吸引中に、膝
を膝蓋骨上、膝蓋下及び横の方向から堅くマッサージすることは、回収される流
体の量を増加させるのに役立つ。一般的には、≧0.5mlの流体を回収するこ
とが可能なはずである。膝の炎症がひどい時には、関節内に多数の白血球、線維
素及びその他の壊死組織片があるため、洗浄がしばしば困難となる。このような
条件下では、唯一の手段は、動物を殺して、ゲイの溶液を外科的に回収すること
である。
例VI
B型滑膜細胞の異種集団の線維芽細胞を大体均一に生成する例Vの方法に続い
て、ウサギの滑膜線維芽細胞の成長培養組織がもたらされた。ウサギの滑膜線維
芽細胞のこれらの成長培養組織は、次に、ベーターガラクトシダーゼ(LacZ
)をコード化し、ネオマイシンアナログG418(ネオ+)に対して抵抗のある
マーカー遺伝子を保持している両栄養性レトロビルベクターにより感染された。
約1mg/mlのG418を含む選択された媒体における感染及び成長に続いて
、全ての細胞は、ベータガラクトシダーゼの組織科学的な染色において陽性反
応を示した。
LacZマーカー遺伝子を保持するネオ選択された細胞は、受容ウサギの膝に
戻され移植され、これらの遺伝子の残存率及び発現がインビボで調べられた。移
植の2週間後に、LacZ+細胞の島が、受容膝の滑膜内で観察された。これは
、本発明の方法が、マーカー遺伝子をウサギの滑膜に導入して、それらをインサ
イチュー(in situ)で発現できることを確認した。
例VII
ネオ選択されたLacZ+滑膜細胞は、細胞の培養組織から回収され、ゲイの
緩衝塩類溶液中に浮遊され、受容ウサギの膝関節内に関節注射で注入された(各
膝につき、約105〜107細胞)。対測性の対照膝は、キャリヤー溶液だけを受
け取った。移植後最高3ヶ月の間隔で、ウサギは殺され、その滑膜及びそれを取
り巻く皮膜が回収された。各サンプルは、3つの方法で分析することができる。
滑膜の3分の1は、ベーターガラクトシダーゼの存在を見るために、集団で(en
masse)組織科学的に染色された。第2の部分は、細菌性ベーターガラクトシダー
ゼに特有の抗体を用いた免疫組織化学に用いることができる。最終部分は、トリ
プシン及びコラゲナーゼで消化することができ、このように回収された細胞は、
G418が存在するところで培養された。
大量の滑膜組織の染色により、広範なLacZ+細胞が
明らかになり、それらは裸眼で見ることができた。対照滑膜は、無色のままであ
った。滑膜の組織科学的検査により、ベーターガラクトシダーゼについて陽性反
応を示し、濃く染色する細胞の島の存在が明らかになった。これらの細胞は、滑
膜ライニングの表面層上に存在し、対照滑膜にはなかった。このような組織から
は、LacZ+細胞及びネオ+細胞を増殖させることが可能であった。対照組織か
ら回収された細胞は、LacZ-であり、G418が培養組織に添加されると死
んだ。これは、移植され、形質導入された滑膜線維芽細胞は、受容関節の滑膜に
うまく移植を行い、2つのマーカー遺伝子であるLacZ及びネオを発現し続け
ることを示している。移植された滑膜細胞において、関節内でLacZ及びネオ
の発現を維持することは、第1の細胞を用いて3ヶ月間行われ、HIG−82細
胞株を用いて1ヶ月間行われた。
例VIII
これまでに記載した実例の方法に基づき、当業者によく知られた組換え技術の
基準を用いて、ヒトのIRAP遺伝子は、図1に示す如く、MFGベクターに組
み込まれた。ウサギを起源とする滑膜細胞の培養組織をこのウイルスベクターで
感染させた後に、IRAPは、培地に分泌された。
当業者によく知られた方法であるウェスタンブロッティングは、IRAPに特
有のウサギの多クローン抗体を
用いて行われた。この抗体は、ヒト又はウサギのIL−1アルファ又はIL−1
ベータ並びにウサギのIRAPを認識しない。図4は、ウェスタンブロットを示
しており、それは、MFG−IRAPで感染されたHIG−82細胞の4つの培
養組織によるIRAPの生成について説明している。IRAPには3つの形式が
あり、それは、組換え基準に一致する非グリコシル化形式及び2つのより大きな
グリコシル化形式である。図4に示されるウェスタンブロッティングの結果、H
IG82滑膜細胞の細胞株(Georgescu,1988,In Vitro 24: 1015-1022)が、本
発明のMFG−IRAPベクターで感染された後に、IRAPが生成されること
が分かった。図4のウェスタンブロッティングは、調整培地のIRAPの濃度は
、50ng/mlもの高い濃度であることを示している。これは、500ngI
RAP/106細胞/日に大体匹敵する。図4のレーン1及びレーン2は、受容
滑膜組織が、3日目(レーン2)及び6日目(レーン1)に、かなりの量のHI
G−IRAPを分泌することを示している。レーン3は、ヒトの組換えIRAP
を示している。レーン6は、ウサギの滑膜細胞は、MFG−IRAPを注入して
感染させた後に、より大きなグリコシル化型のこの分子を生成することを示して
いる。レーン7は、ウサギの本来の滑膜細胞は、このグリコシル化形式のIRA
Pを生成しないことを示している。
図5は、IRAP+滑膜細胞に調整された培地は、組み換えられたヒトのIL
−1ベータに曝される関節の軟骨細胞内で、中性メタロプロティナーゼの導入を
阻止することを示している。図5は、約5U/ml又は10U/mlのIL−1
が加えられると、ゼラチナーゼの生成は、それぞれ、4U/108細胞及び6U
/108細胞以上に増加することを示している。本発明の方法により用いられる
MFG−IRAPに感染されたHIG−82細胞により調整された培地を追加す
ると、IL−1で処理された軟骨細胞によるゼラチナーゼの生成が抑制された。
5U/mlのIL−1(図5の右側パネル)を用いたとき、ある培養組織につい
ての阻害率は100%であり、他の培養組織については41%であった。10U
/mlのIL−1を用いたとき、阻害率は、拮抗阻害剤として予想されるように
、38%及び18%(図5の左側パネル)に減少した。これらのデータは、MF
G−IRAPにより感染されたHIG−82細胞により生成されるIRAPは、
生物的に活性であることを示している。
例IX
この例は、リポソームによる感染(リポフェクション法)を用いた滑膜細胞に
よるLacZ遺伝子の吸収及び発現を示している。滑膜細胞の培養組織を含む6
つのくぼみ付きプレートは、リポフェクション法により、LacZ遺伝子を用い
て形質導入された。各くぼみの中身は、
以下の通りである。
くぼみ1 リポソームだけで処理された対照細胞
くぼみ2 DNAだけで処理された対照細胞
くぼみ3 DNA+150nモルのリポソーム
くぼみ4 DNA+240nモルのリポソーム
くぼみ5 DNA+300nモルのリポソーム
くぼみ6 DNA+600nモルのリポソーム
滑膜線維芽細胞の下位合流(sub-confluent)培養組織を含むくぼみ3〜6は、
150〜600nモル/くぼみの「DC−chol」リポソーム又は「SF−c
hol」リポソームと複合された6ugのDNAで感染された。3日後、細胞は
組織科学的に染色され、ベータ−ガラクトシダーゼの発現を示した(図6)。
表1は、滑膜細胞の培養組織を、選択せずに、LacZ+表現型へ変換する際
に「DC−chol」リポソーム及び「SF−chol」リポソームを用いた結
果を示している。表1は、約300nモル/くぼみの濃度の「DC−chol」
リポソームは、滑膜細胞の培養組織内のおよそ30%の滑膜細胞を、選択せずに
、LacZ+表現型へ変換することを示している。くぼみ6における発現は、高
濃度のリポソームの毒性効果のために減少した。
本発明のもう1つの実施例では、遺伝子及びこの遺伝子を用いる方法は、イン
ターロイキン−1の中和をもたらす。インターロイキン−1は、関節炎における
軟骨破壊の主なメディエイタである。インターロイキン−1はまた、炎症の原因
となり、骨吸収の非常に強力なインデューサーである。これらの効果の多くは、
インターロイキン−1が、プロスタグラジンE2、中性プロティナーゼ(コラゲ
ナーゼ、ゼラチナーゼ及びストロメリシン)及びプラスミノゲンアクチベーター
の細胞合成を膨大に増加させる能力によるものである。インターロイキン−1の
軟骨に対する異化効果は、軟骨細胞により軟骨基質の合成を抑制する能力により
、激化する。インターロイキン−1は、関節炎の関節から吸収された滑膜液内に
、高濃度で存在しており、組換えインターロイキン−1を動物に関節内注射する
と、軟骨の損傷及び炎症の原因となることが分かった。
インターロイキン−1は、17,000ダルトンの非
グリコシル化ポリペプチド等の様々な種として存在する。2つの種は以前にクロ
ーニングされ、それらは、インターロイキン−1アルファ及びインターロイキン
−1ベータである。アルファの形式は、約5のpIを持ち、ベータの形式は、約
7のpIを持つ。これらのイソフォーム(isoforms)の存在にも拘わらず、インタ
ーロイキン−1アルファ及びインターロイキン−1ベータは、ほぼ同一の生物的
特性を持ち、共通の細胞表面レセプターを共有する。I型のインターロイキン−
1レセプターは、80kDa(キロダルトン)グリコプロテインであり、細胞外
に、319アミノ酸のインターロイキン−1結合部分を含む。これらのアミノ酸
は、図7に示されるように、ジスルフィド架橋により共に保持される3つの免疫
グロブリン状のドメインに配列されている。21アミノ酸トランスメンブランド
メインは、細胞外の部分を217アミノ酸細胞形質ドメインに結合させる。図8
A〜図8Cは、ヒト及びマウスのインターロイキン−1レセプターのアミノ酸及
びヌクレオチドシーケンスを示している。図8Bにおいては、インターロイキン
−1レセプターの21アミノ酸トランスメンブラン領域は、太実線で記されてい
る。図8A及び図8Bでは、PCRに対する5’及び3’のオリゴヌクレオチド
の位置は、それぞれ、細い短線で記されている。停止コードンに突然変異される
トランスメンブランドメインに対してちょうど5’であ
るリジンアミノ酸は、図8Bに、太い円形で記されている。
滑膜は、関節炎の関節において、何より重要な、そして、おそらく唯一のイン
ターロイキンの関節内源である。関節炎の関節から回収された滑膜は、高レベル
のインターロイキン−1を分泌する。滑膜ライニング内の定住滑膜細胞及び浸潤
性血液単核細胞は、どちらもインターロイキン−1を生成する。
本発明は、切形のインターロイキン−1レセプターをコード化する遺伝子をイ
ンビボで用いる方法を提供するものであり、そのインターロイキン−1レセプタ
ーは、インターロイキン−1を高い親和性で結合する能力を保持するが、細胞外
に開放され、このため、シグナルの形質導入が不活発になる。切形及び修正レセ
プターのインターロイキン−1への結合は、インターロイキン−1の関節内活性
を阻害する。
インターロイキン−1を結合し、中和する能力のあるインターロイキン−1レ
セプターの細胞外インターロイキン−1結合領域をコード化する遺伝子を用いる
この方法は、切形インターロイキン−1レセプター遺伝子を保持するレトロウイ
ルスベクターを用いることを含み、その遺伝子は、レセプターの切形及び可溶性
の活発な形をコード化する。新規なインターロイキン−1レセプター遺伝子の発
現は、真核細胞内で活発なベクターに含まれ
る調整シーケンスによる制御を受ける。この組換えウイルスベクターは、組換え
ベクターを保持する感染性ウイルス粒子の生成に必要とされるウイルス蛋白質を
イントランスで(in trans)安定的に発現している細胞株内に形質転換される。こ
れらのウイルス粒子は、組換えインターロイキン−1レセプターを、インビボで
の直接のウイルス感染により受容滑膜細胞へ送るのに用いられる。
レトロウイルスベクターに挿入されるべきヒトの可溶性インターロイキン−1
レセプターは、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により生成できる。ヒトのイン
ターロイキン−1レセプター(GCGGATCCCCTCCTAGAAGCT;
SEQ ID NO:5)の5’リーダーシーケンスと相補的なオリゴヌクレオチ
ド及び、インターロイキン−1レセプター(GCGGATCCCATGTGCT
ACTGG;SEQ ID NO:6)のトランスメンブランドメインのちょうど
上流の領域に相補的なオリゴヌクレオチドは、PCRのプライマーとして用いら
れる。トランスメンブランドメインに隣接するインターロイキン−1レセプター
の領域のためのプライマーは、1つの塩基変更を含んでいるため、アミノ酸33
6(AAG)にあるリジン(lys)コードンは、停止コードン(TAG)に変更さ
れる。トランスメンブランドメインのちょうど上流に翻訳停止コードンを挿入す
ることにより、細胞により分泌される切形のインターロイキン−1レセプター
が生成される。BamHI認識シーケンス(GGATCC)は、PCRプライマ
ーの5’端部に加えられ、拡大の後、結果として生じるインターロイキン−レセ
プター断片は、BamHI部位にクローニングされる。ヒトのT細胞からのcD
NAライブラリーは、インターロイキン−1レセプターcDNAの源として用い
られる。cDNAライブラリーからのインターロイキン−1レセプターの適当な
領域を拡大するため、相補的プライマーがDNA及び50サイクルのアニーリン
グに加えられ、当業者によく知られたサーモサイクラー(thermocycler)及び標準
的PCR反応条件を用いて、プライマーの伸長及び変性が行われる。PCRプロ
セスを用いたインターロイキン−1可溶性レセプターの拡大の結果生じた断片は
、BamHIで消化され、pLJレトロウイルスベクターに挿入される。pLJ
レトロウイルスベクターは、A.J. Korman and R.C.Mulliganから入手可能であ
る。また、Proc .Natl.Acad.Sci.,Vol.84,pp.2150-2154(April 1987)co-
authored by Alan J.Korman,J.Daniel Frantz,Jack L.Strominger and Ric
hard C.Mulliganも参照のこと。挿入の正しい方向を決めるために、限定の分析
が行われた。
切形インターロイキン−1レセプターを保持するレトロウイルスベクターは、
CRIPに転移される(Proc .Natl.Acad,Sci.,Vo.85,pp.6460-6464(1988)
,O.
Danos and R.C.Mulligan)。CRIPは、標準CaPO4形質転換過程及び細胞
を用いて、細胞株をパッケージングし、その中では、ウイルスベクターは、安定
的に統合され、抗生物質G418への抵抗に基づいて選択される。ネオマイシン
耐性(ネオ−r)遺伝子を含むウイルスベクターは、細胞株のG418への抵抗
を与えることができる。CRIP細胞株は、ベクターウイルスRNAsを感染性
粒子にパッケージングするのに必要な3つのウイルス蛋白質を発現する。更に、
CRIP細胞株により生成されるウイルス粒子は、ヒトの細胞を含む広範囲の形
の哺乳類細胞を効率的に感染させることができる。この細胞株により生成される
全てのレトロウイルス粒子は、複製能力を欠くが、滑膜細胞へ安定的に統合する
能力を保持しており、このため、これらの細胞の遺伝的特性となる。この方法に
より生成されるウイルスのストックは、ヘルペス−ウイルス粒子の汚染がほとん
どなく、又非病原性である。
より具体的には、切形インターロイキン−1遺伝子は、適当な真核細胞プロモ
ーターの調整下で、レトロウイルスベクターに挿入することができる。プロモー
ターの例としては、図9に示されるpLJベクターなど、遺伝子導入ベクターに
既に含まれているレトロウイルスプロモーターがある。図9は、pLJインター
ロイキンレセプターレトロウイルスベクターの構造及び部分的限定エン
ドヌクレアーゼマップを示している。符号(10)は、レトロウイルスベクターに挿
入されるインターロイキン−1レセプターを示している。符号(12)は、図8に示
されるpLJインターロイキンレセプターレトロウイルスベクターの構造の各端
部にある長い末端リピート(LTR’s)を示している。これらのLTRは、イ
ンターロイキン−1レセプターのウイルス転写及び発現を調整している。抗生物
質的ネオマイシン(ネオ−r)への抵抗をコード化する細菌性遺伝子は、符号(1
6)で示されている。サルウイルス40エンハンサープロモーター(SV40)は
、符号(18)で示され、ネオ−遺伝子の発現を調整する。符号(20)(22)は、結果的
に生じるインターロイキンレセプター断片がクローニングされる部位をそれぞれ
示している。異なる真核プロモーターを含む他のベクターを用いることによって
も、ほぼ最大レベルのインターロイキン−1レセプターの発現を得られることは
、当該分野の専門家によって理解されるであろう。切形で且つ修正されたインタ
ーロイキン−1レセプターを含むベクターは、形質転換及び安定的な形質転換体
により、レトロウイルスパッケージング細胞株(CRIP)に導入される。安定
的な形質転換体は、pLJも保持しているネオマイシン抵抗遺伝子の発現のため
の選択により隔離されている。CRIP細胞株は、外因性レトロウイルスRNA
のパッケージングに必要な全ての蛋白質を発現する。
G418に選択されたCRIPにより生成されるウイルス粒子は、哺乳類細胞を
感染させることができる組換えレトロウイルスを保持し、インターロイキン−1
切形レセプターを安定的に発現する。このウイルス粒子は、ウイルスを関節窩に
注入することにより、滑膜細胞をインビボで直接感染させるために用いられる。
本発明のもう1つの実施例は、前述のウイルス粒子を用いて、哺乳類宿主の関
節のライニングから得られた滑膜細胞を培養で感染させる方法を提供する。滑膜
細胞を培養で感染させることの利点は、インターロイキン−1レセプターレトロ
ウイルス構成体を持つ感染された細胞を、G418を用いて選択し、ネオマイシ
ン抵抗遺伝子を発現できることである。インターロイキン−1レセプターを発現
する感染された滑膜細胞は、次に、関節内中注射により、関節へ戻され移植され
ることができる。移植された細胞は、関節窩で、高レベルの可溶性インターロイ
キン−1レセプターを発現し、これによって、インターロイキン−1アルファ及
びインターロイキン−1ベータを含め、インターロイキン−1のほぼ全てのイソ
フォームを結合・中和させる。
関節内での滑膜細胞の移植に用いられる方法は、慢性的な炎症性の関節病で用
いられる型どおりで比較的小さな手順である。滑膜は、開放外科手術中に関節か
ら回収してもよいが、現在では、特に膝に関しては、関節鏡を
用いて滑膜切除を行うのが普通である。関節鏡は、小さい刺し傷を通じて膝へ挿
入される中空の杆状体である。線維オプションシステムの関節内挿入を許するだ
けでなく、関節鏡は、外科的器具へ接近できるので、滑膜組織は関節鏡を用いて
切除される。このような手順は、「脊椎」麻酔により行うことができ、患者は同
日に帰宅を許される。このように、この遺伝子治療を受ける患者から十分な滑膜
を得ることができる。切除された組織に含まれる滑膜細胞は、結合組織マトリク
スの酵素的消化により、無菌状態で回収することができる。一般的に、滑膜は、
直径約1ミリメートルの断片に切られ、トリプシン(ゲイの緩衝塩類溶液中0.
2%w/v)で37℃で30分間消化した後、コラゲナーゼ(ゲイの緩衝塩類溶
液中0.2%w/v)で37℃で2時間消化される。この消化により回収された
細胞は、10%のウシ胎児血清及び抗生物質を補足したハンクの(Hank's)F12媒
体を用いて、1平方センチメートル当たり104〜105細胞の濃度で、プラスチ
ックの培養皿に接種される。3〜7日後、培地は取り除かれる。リンパ球などの
非付着性細胞は、ゲイの緩衝塩類溶液で洗浄することにより取り除かれ、新しい
媒体が加えられる。付着性の細胞は、そのままで用いることができ、合流に達す
るまで増殖することを許されるか、又は、1以上の2次培養を通じて得られる。
2次培養は、細胞の数を拡大し、マクロファージなどの
非分裂細胞を除去する。
このように回収される細胞を遺伝子操作した後、細胞を、トリプシン処理、擦
過またはその他の手段により、培養皿から取り除き、標準的な浮遊液にすること
ができる。ゲイの緩衝塩類溶液又は適当な組成を持つその他の等張塩溶液もしく
は食塩水などが適当なキャリヤーである。細胞の浮遊液は、受容哺乳類の関節に
注射することができる。このタイプの関節内注射は、型どおりのものであり、医
院で容易に行うことができる。外科手術は必要ない。非常に多くの細胞をこのよ
うに導入することができ、必要に応じて繰り返し注射をすることができる。
本発明のもう1つの実施例は、前述の作製方法により生成される遺伝子である
。レトロウイルスに保持されるこの遺伝子は、非経口投与の目的で、緩衝生理食
塩水などの適当な薬剤キャリヤーに組み込むことができる。この遺伝子は、治療
上有効な量を投与することができる。より具体的には、この遺伝子は、治療上有
効な量を適当な薬剤キャリヤーに組み込み、関節内注射により投与することがで
きる。従って、エクスビボでの供給法に関する望ましい方法は、患者の結合組織
(例えば滑膜)を除去し、この結合組織をインビトロで培養し、関係あるDNA
シーケンスを形質導入し、患者の苦しむ関節へ供給する前に上記の操作を行うも
のである。
本発明のもう1つの実施例では、遺伝子を、予防的手
段として患者に投与することにより、この病気を発生する感受性が高いと判断さ
れた患者内での関節炎の発生を阻止することができる。より具体的には、レトロ
ウイルスに保持されるこの遺伝子は、予防上有効な量を適当な薬剤キャリヤーに
組み込み、関節内注射などの非経口注入により投与することができる。
例X
CMVプロモーターの下流でライゲートされるインターロイキン−1ベータコ
ーディングシーケンスを含む、50ミクログラムのDNAプラスミドベクター分
子は、陽イオンリポソームに包皮され、ゲイの生物的緩衝剤と混合され、ウサギ
の膝関節に関節内注射された。注射の48時間後、1ナノグラムのインターロイ
キン−1ベータが膝関節エリアから回収された。従って、リポソーム溶液を含む
DNAを滑膜組織の領域内に注射することにより、リポソームの滑膜細胞への融
合、DNAプラスミドベクターの滑膜細胞への導入及び、その結果としてのIL
−1ベータ遺伝子の発現が促進された。更に、包皮されていない(つまり裸の)
DNAを関節エリアに注射し、DNAベクターの滑膜細胞への形質転換を検査す
ることが可能である。形質転換は、次に起こる滑膜細胞内のIL−1ベータ遺伝
子の発現により測定される。従って、本発明でも例示されている滑膜のインビト ロ
での操作の代わりには、どちらの方法を用いてもよい。
例XI
MFG−IRAP構成体のインビボでの生物的活性は、IL−1βの効果を抑
制する能力として検査される。苦しむ関節窩内での白血球濃度を増加させること
が知られているヒトの組換えIL−1βが、ウサギの膝に注射された。MFG−
IRAP/HIG−82細胞をウサギの膝に導入すると、苦しむ関節窩への白血
球のIL−1β生成が抑制された。対照的に、対照HIG−82細胞は、IL−
βに攻撃される関節窩への白血球の浸潤を抑制しない(図10を参照)。ヒトの
組換えIL−1β(hrIL−1β)の用量が最低の時、阻害は最高である。こ
れは、IRAPがIL−1を拮抗する競合的メカニズムにより予想された通りで
ある。従って、このウサギのモデルは、インビボでの関節内注射によるIRAP
の発現は、生物的に活性であり、IL−1により引き起こされる炎症から関節を
保護することを確認した。
例XII
この例は、更に、MFG−IRAP構成体のウサギの関節へのエクスビボでの
供給を測定している。知られているように、IRAPは、約25kDaの酸性グ
リコプロテインであり、IL−1レセプターと結合することにより、インターロ
イキン−1(IL−1)の生物的活性の自然アンタゴニストとして機能する。I
L−1と異なり、IRAPにはアゴニスト活性(agonist activity)が
なく、その代わりに、IL−1の結合の競合阻害剤として作用する。
この例は、遺伝子学的に修正された滑膜細胞によるIRAPのインビボ発現は
、IL−1β誘発性白血球の関節窩への浸潤、滑膜の肥大及び細胞充実性並びに
プロテオグリカンの関節軟骨からの損失を阻害することを示している。
本明細書に記載の通り、エクスビボのルートで患者を治療する望ましい方法は
、関節内注射により、遺伝子学的に修正された滑膜細胞を移植する方法である。
しかし、培養で容易に維持されるHIG−82が、これらの実験に用いられ、関
節内で発現されるIRAPは、関節内注射されたIL−1の生理学的後遺症を阻
害するのに効果的であることを明らかにした。
MFG−IRAP/HIG−82細胞又は対照(感染されていないHIG−8
2)細胞は、本発明に記載の方法による関節内注射によってウサギの膝に移植さ
れた。簡潔に言うと、これらの細胞の培養組織は、MFG−IRAPで感染され
た。感染されたMFG−IRAP/HIG−82細胞により3日間調整された培
地は、ヒトのIRAPを見るために、市販のセット(R&D Systems,Minneapolis
,MN,USA)を用いてELISAアッセイにより検定され、約500ngのIRA
P/106細胞を含むことが分かった。ウェスタンブロッティングは、サイズ2
2〜25kDaのヒトのIRAPの存在を確認した。HIG−IRAP細胞はト
リプシン処理され、ゲイの緩衝塩類溶液に浮遊され、107細胞を含む1mlの
浮遊液が、ニュージーランドホワイトラビット(2,5kg)の左膝の関節に関
節内注射された。対側性の対照膝は、形質導入されていないHIG−82細胞の
注射を同様に受けた。
細胞移植の3日後に、膝関節は、0.5mlのゲイの溶液中に溶けているヒト
の組換えIL−1βの1つの関節内注射の量を様々に変えて攻撃された。対照膝
は、0.5mlのゲイの溶液を注射された。
hrIL−1βを注射した18時間後に、ウサギは殺され、膝関節はIRAP
の発現を見るために、組織病理学的に測定された。各関節は、まず、10mMの
EDTAを含む1mlのゲイの溶液で洗浄された。これらの洗浄における細胞の
計数は、血球計数器により行われた。一定部分は除去され、光学顕微鏡での検査
に先だって「ディフクイック(DiffQuick)」(Baxter Scientific Products)でサ
イトスピニング(cytospinning)及び染色された。次に、洗浄液は遠心分離にかけ
られた。上澄液は取り除かれて、IRAP ELISA検定を受け、軟骨損傷の
インデックスとしてのグリコサミノグリカン(GAG)濃度が測定された。GA
Gの測定は、ジメチルメチレンブルー検定法で行われた(Farndale,et al.,198
6,
Biochim Biophys Acta 883: 173-177)。
滑膜は、膝関節から切開され、70%エタノール中に固定され、脱水され、パ
ラフィンに埋め込まれ、5μmに切断され、ヘマトキシリン及びエオシンで染色
された。
MFG−IRAP/HIG82細胞の移植の4日後の関節の洗浄において、各
膝当たり平均2.5ngのヒトのIRAPが測定された。実験されたことのない
HIG−82細胞を受ける対側性の対照膝には、検出できるほどのヒトのIRA
Pがなかった(図11)。観察されたレベルIRAPの発現が、インビボでIL
−1の効果を阻害するのに十分であるかどうかを決定するために、濃度を増やし
たIL−1β(0−100pg)が、対照膝及びIRAP膝に注射された。図1
2aに示すように、hrIL−1βの対照膝への注射は、際だった白血球増加症
を引き起こし、それは、遺伝子学的に修正された膝の中で強く抑制された。IL
−1を注射されていないMFG−IRAP/HIG−82細胞を含む膝における
白血球の計数は、統計的に著しく減少した。これは、関節へ細胞を注射した結果
起こる僅かな炎症にIRAPが与える影響を反映するかもしれない。IRAPに
よる抑制の程度は、IRAPとIL−1との間に存在する阻害の競合的方法に合
わせて、注射されたhrIL−1βの量が増加するに従って減少した。これらの
特定の実験では、hrIL−1βのみに対する用量反応は、明白ではない。
何故なら、この特定バッチのIL−1は、最低用量が用いられた時でさえ、最大
反応を引き出すのに特に効果的であった。
サイトスピン(cytospin)(図12b及び図12c)の検査により、浸潤白血球
のほとんどは、好中性白血球且つ単核細胞であることが明らかになった。これら
の試料はまた、白血球がIRAP遺伝子により抑制される効率を説明する役割を
果たす。IRAPを生成する膝(図12c)からは、IRAPでない膝(図12
b)の洗浄液の10倍の洗浄液がサイトスピン上に表されている。
関節内で発現されたIRAPが軟骨の損傷を阻止できるかどうかを決定するた
めに、関節の洗浄液内のグリコサミノグリカン(GAG)の濃度が測定された。
対照膝及びIRAPを発現する膝からの洗浄液のGAG分析(図13)により、
IRAP遺伝子を導入すると、IL−1に反応して、軟骨基質の損傷を部分的に
阻止することが確認された。今回もまた、IL−1の濃度が最低の時、阻害が最
も強く、IL−1の用量が最高の時、阻害は終わった(図13)。
注射された10pgのhrIL−1βに反応して、対照滑膜は肥大し(図14
a)、細胞充実した(図14c)。滑膜の細胞充実性の増加には、滑膜細胞の数
の増加及び白血球の浸潤の両方が関係しているように思われる。MFG−IRA
P/HIG−82細胞が存在する膝では、
これらの変化は完全に抑制され、滑膜は、対照滑膜とほとんど見分けがつかない
(図14b及び図14d)。
ヒトのIRAP遺伝子を、エクスビボでウサギの膝の滑膜ライニングへ導入す
ることは、次に起こるhrIL−1βによる関節内抵抗の病理生理学的後遺症か
ら、これらの関節を明らかに保護する。
ヒトの組換え滑膜液に存在するIL−1の量を測定すると、0〜500pg/
mlの範囲の値となる(Westacott,et al.,1990,Ann Rheum Dis.49: 676-68
1;Malvak,et al.,1993,Arthritis Rheum 36: 781-789)。従って、今回の短
期間の実験中に関節内で発現されるIRAPの量は、ヒトの関節炎の関節に存在
する濃度のIL−1の生物的活性を阻止するのに十分なはずである。
例XIII
この例は、MFG−IRAPで形質導入された滑膜細部のエクスビボ移植の結
果発現される関節内IRAPのレベルは、ウサギの膝の抗原誘発性関節炎に関連
する様々な病理生理学的変化を阻害するのに十分であることを示している。関節
内で発現されるIRAPは、この病気の急性期に、軟骨保護(chondroprotective
)効果及び抗炎症効果の両方を持つ。例XIIに記載されるデータは、明細書及
び請求の範囲に記載される発明は、苦しむ関節へ蛋白質を供給する方法と比較し
て、関節炎などの結合組織障害を治療するための著しい進歩であるという主張
を支持している。例XIIは、本明細書に記載のように、MFG−IRAPをウ
サギの膝へエクスビボ導入することにより、グリコシル化された生物的に活性な
IRAPがナノグラム量で関節内に蓄積されることを示している。この例は、こ
の遺伝子治療に基づく生成物は又、ヒトのリウマチ様関節炎のウサギのモデルに
おける関節病理を阻害することを示している。
青少年期のウサギは、左膝の関節を外科的に部分切除され、自己由来の細胞が
提供された。これらの自己由来の細胞は、例V及び例IXに記載されるように、
これらのバイオプシー(生検によって得られた試料)からウサギの滑膜線維芽細
胞(B型滑膜細胞)の培養組織を生成するのに用いられた。次に、下位合流培養
組織は、MFG−IRAPを注射することにより形質導入された。導入遺伝子の
発現は、調整培地におけるヒトのIRAPの濃度を測定することにより確認され
た。その値は、一般的には、100〜500ngIRAP/106細胞/3日間
の範囲である。同じ動物からの滑膜細胞の姉妹培養組織(sister cultures)は、
LacZ及びネオrマーカー遺伝子をコード化するBAGウイルスで感染され、
G418(1mg/ml)の存在するところで増殖させるために選択され、対照
とされた。形質導入されていない滑膜細胞もまた、追加対照として用いられた。
細胞が増殖され、形質転換されている期間に、提供ウ
サギは、アジュバント中で乳化されたオボアルブミン5mgを、2回1組の皮内
注射を2週間の間隔を空けて行うことにより、オボアルブミンに感作された。2
回目の注射から2週間後、1mlの生理食塩水中に溶けているオボアルブミン5
mgを右膝関節へ注射することにより、急性の単関節関節炎が開始された。この
ときまでに、左の提供膝は、その滑膜を再生させており、それぞれ、対照として
、1mlの生理食塩水を注射された。
関節炎の開始から1日後、107の自己由来細胞は、IRAP遺伝子若しくは
Lac及びネオ遺伝子のどちらかで形質導入され、各関節炎膝及び各対側性の関
節炎でない膝に注射された。その他の対照実験において、膝は、形質導入されて
いない自己由来の細胞を注射された。ウサギのグループは、3日後及び7日後に
殺された。これらは、この関節障害の急性期に相当する。膝は、滑膜組織及び関
節軟骨を切除して分析する前に、1mlの生理食塩水で洗浄された。
MFG−IRAP導入遺伝子の関節内発現は、ELISAにより測定され、洗
浄液中のヒトのIRAPが測定された。対照の、関節炎でない膝におけるIRA
P濃度は、図15に示されている。どちらの時点でも、関節炎の膝におけるIR
AP濃度は、正常な膝におけるものよりも常に数倍も高かった(図15)。MF
G−IRAPを形質導入された関節炎の膝及び関節炎でない膝の両方で、
IRAP発現は、時間と共に僅かに減少した。正常ウサギな又は関節炎のウサギ
から得られた血清においては、ヒトのIRAPを検出することはできなかった。
これらの実験の過程における、ウサギの関節炎の膝におけるIL−1の関節内
濃度は、100〜200pg/膝の範囲であった(図16)。洗浄液のIL−1
αは、RIAでは検出されなかった。このように、これらの膝におけるIRAP
の濃度は、約10〜50因子分、IL−1の濃度を上回った。IRAP遺伝子を
受ける関節炎の膝におけるIL−1の7日目の濃度は低かった(図16)。これは
、IRAPが、オートクリン増幅ループを阻害したことを示唆している。
リウマチ様関節において優勢な2つの主な病理は、関節軟骨の損失及び炎症で
ある。前者は、合成の減少及び軟骨基質の分解強化が組み合わさって起こる。一
方、炎症は、滑膜炎として明らかであり、滑膜炎には白血球の関節窩への流入が
伴う。
この例における抗原誘発性関節炎には、洗浄液のグリコサミノグリカン(GA
G)含有量の増加に反映される軟骨損傷(図17a)及び35SO4 2-の低い吸収
率に反映される軟骨プロテオグリカンの合成の減少(図17b)が伴う。MFG
−IRAP導入遺伝子を発現する膝であって、対照膝でないものは、これらの変
化からほぼ完全に保護された。GAG放出(図17a)は、4日目には
55%阻害され、7日目には32%阻害された。GAG合成の抑制(図17b)
は、4日目には68%阻害され、7日目には100%阻害された。MFG−IR
AP導入遺伝子は、白血球の関節窩への流入を強力に減少させた。この効果は、
7日目(38%の阻害)よりも4日目(65%の阻害)でより強力であった。実
際、7日目での相違は、統計的に重要というほどのものではなかった。
MFG−IRAP構成体は、本発明の請求の範囲に記載された部分を例示する
ために用いられている。この構成体以外に、本明細書の開示内容に基づくエクス
ビボ実験が用いられ、滑膜細胞へ導入し、ヒトのIL−1α、ヒトのTNF−α
可溶性レセプター、vIL−10、LacZ及びネオrをコード化するDNAシ
ーケンスをインビボ発現した。
例XIV
本明細書に記載の方法が用いられ、インビトロ培養滑膜細胞内で、MFG−ヒ
トのIL−1可溶性レセプターI型及びII型の構成体(ネオrと共に)を発現し
た。これらの形質転換された滑膜細胞は、ネオの選択に続いて、1〜2ng/1
06細胞のIL−1可溶性レセプターI型及びII型を生成する。本明細書に記載
された追加の方法を用いて、MFG−ヒトのIL−1可溶性レセプターI型及び
II型に関するデータのインビボ発現を得てもよい。
例XV
ウサギの膝関節の1つに、表IIに記載された特定のウイルス性又は非ウイルス
性ベクターが関節内注射された。対側性の膝には、異なるパッセンジャー遺伝子
を持つ同一のウイルス性又は非ウイルス性ベクターを通常持っている対照が注射
された。関節内注射の後、2日から2週間間隔で、ウサギは殺され、膝関節が得
られ、X−Galで染色され、LacZ発現を調べるために検定された。その結
果は表IIに記載されている。CMV−LacZ融合物からなる組換えアデノウイ
ルスベクター及び、CMV−LacZ融合物からなる組換えHSVは、関節内注
射の後に、最高レベルの発現を生じた。組換えレトロウイルスベクターであるM
FG−LacZは、インビボ発現されなかった。このことにより、レトロウイル
スベクターは、感染過程で活発に分裂する細胞及び、それに不随して、関節ライ
ニングで滑膜細胞の低い有糸分裂活動を必要とするという概念に信用が添えられ
た。
しかし、炎症を起こしている関節窩の滑膜細胞へMFG−IRAPを関節内注
射することで、レトロウイルスの形質導入が支持された。ウサギの炎症を起こし
ている膝にMFG−IRAPを注射すると、注射から24時間後に、414.7
pg/膝が関節内に蓄積された。対側性の膝は、僅かに46.05pgのヒトの
IRAP含み、これは、バックグラウンドレベルに近いものであった。
これらのデータは、本発明の明細書及び請求の範囲に記載の遺伝子治療方法は
、関節炎の動物モデルにおける病気の過程を調整するために用いることができる
ことを示している。次に、これらの例は、請求の範囲に記載の遺伝子治療に基づ
いた、結合組織の病理の治療及び苦しむ関節内での炎症の全身的インデックスを
可能にする。本発明は、インビトロ又はその代わりにインビボで、哺乳類宿主の
結合組織細胞へ、治療的特性を持つ蛋白質をコード化する1以上の遺伝子を導入
する方法を提供するものであることは、当該分野の専門家によって理解されるで
あろう。この方法は、維持能力及び発現能力のあるDNAを持つ遺伝子を用いる
ことを含む。
本発明が、哺乳類宿主の関節炎疾患の治療の目的で、哺乳類宿主の結合組織の
1以上の細胞内へ、生成物をコード化する1以上の遺伝子を導入する方法を提供
するものであることは、当該分野の専門家によって理解されるであろう。
本発明が、哺乳類宿主の結合組織を修復・再生する方法を提供するものである
ことは、当該分野の専門家によって理解されるであろう。
本発明が、関係あるDNAシーケンスを哺乳類宿主の
結合組織細胞へ供給するエクスビボ及びインビボの技術を記載していることは、
更に理解されるであろう。エクスビボの技術では、標的自己由来結合組織細胞を
予め切除して培養し、DNAシーケンス、DNAベクター又はその他の関係ある
供給手段を結合組織細胞にインビトロで感染させ、次に修正された結合組織を哺
乳類宿主の標的関節へ移植することにより、関係ある遺伝子生成物のインビボ発
現を行う。インビボの技術は、標的結合組織細胞のインビトロ培養に必要な条件
を無視し、その代わりに、DNAシーケンス、DNAベクター又はその他の供給
手段を、標的インビボ結合組織細胞へ直接に移植する方法によって、関係ある遺
伝子生成物の発現を行う。
本発明が、結合組織の病理を研究するための動物モデルを提供するものである
ことは、更に理解されるであろう。
本発明が、インターロイキン−1のほぼ全てのイソフォームに結合し、中和さ
せることができるインターロイキン−1レセプターの細胞外インターロイキン−
1ドメインをコード化する遺伝子を用いる方法及び調整する方法を提供し、哺乳
類宿主の軟骨を病的劣化からほぼ完全に保護するものであることは、当該分野の
専門家により理解されるであろう。更に、本発明の遺伝子を用いる方法が、炎症
を減少させ、関節の軟部組織を保護し、関節炎で苦しむ患者内で起こる骨の損失
を抑制するものであ
ることは、当該分野の専門家により理解されるであろう。
前述の発明で用いられるウイルスベクターを用いて、インビボ又は培養によっ
て、滑膜細胞を形質転換できることは、当該分野の専門家により理解されるであ
ろう。その方法としては、例えば、切形インターロイキン−1レセプター遺伝子
を保持するレトロウイルスベクターで形質導入された患者からの自己由来の滑膜
細胞を直接に間接内注射又は移植することなどがあげられる。
本明細書に記載されように、IRAPを含み、しかしIRAPに限定されない
DNAシーケンスのクラスは、請求の範囲に記載の方法を用いて、炎症を減少さ
せ、関節の軟部組織を保護し、関節炎で苦しむ患者内で起こる骨の損失を抑制す
ることは、当該分野の専門家により理解されるであろう。
以上、本発明を例示する目的で、本発明の特定の実施例を記載してきたが、本
発明の詳細な部分に関しては、添付の請求の範囲に記載の発明から逸脱すること
なく、多数の変形を行いうることは、当該分野の技術者には明らかであろう。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 FI
C12N 5/10 C12N 15/00 ZNAA
15/09 ZNA 5/00 B
//(C12N 15/09 ZNA A61K 37/02 ABG
C12R 1:92)
A61K 38/00 ABG
(72)発明者 エバンズ,クリストファー エイチ.
アメリカ合衆国 15211 ペンシルバニア,
ピッツバーグ,メープル テラス 111
(72)発明者 ロビンズ,ポール ディ.
アメリカ合衆国 15216 ペンシルバニア,
ピッツバーグ,オーバールック 527
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.a)蛋白質又はその生物的に活性な断片をコード化するDNAシーケンスを 含む組換えウイルスベクターを発生させ、 b)インビトロ培養された結合組織細胞の集団を組換えウイルスベクターで 感染させ、その結果、形質転換された結合細胞の集団を生じ、 c)形質転換された結合細胞を哺乳類宿主の関節窩へ移植させ、これに続く 関節窩内の蛋白質の発現は、結合組織障害に通常関連する1以上の有害な関節病 理又は炎症の兆候を減少させる 結合組織障害を治療する方法。 2.結合組織細胞は、滑膜、軟骨、腱及び靱帯により構成される結合組織のグル ープから選択される請求項1に記載の方法。 3.結合組織細胞は、滑膜細胞である請求項2に記載の方法。 4.組換えウイルスベクターは、レトロウイルスベクターである請求項3に記載 の方法。 5.形質導入された滑膜細胞は、関節内注射により移植される請求項4に記載の 方法。 6.滑膜細胞は、自己由来の滑膜細胞である請求項5に記載の方法。 7.組換えレトロウイルスベクターは、IRAP又はその生物的に活性な断片を コード化するDNAシーケンスからなる請求項4に記載の方法。 8.組換えレトロウイルスベクターは、IRAP又はその生物的に活性な断片を コード化するDNAシーケンスからなる請求項5に記載の方法。 9.組換えレトロウイルスベクターは、IRAP又はその生物的に活性な断片を コード化するDNAシーケンスからなる請求項6に記載の方法。 10.組換えレトロウイルスベクターは、MFG−IRAPである請求項4に記載 の方法。 11.組換えレトロウイルスベクターは、MFG−IRAPである請求項5に記載 の方法。 12.組換えレトロウイルスベクターは、MFG−IRAPである請求項6に記載 の方法。 13.組換えレトロウイルスベクターは、インターロイキン−1レセプター蛋白質 又はその生物的に活性な断片の細胞外ドメインをコード化するDNAシーケンス からなる請求項4に記載の方法。 14.レトロウイルスベクターは、MFGである請求項13に記載の方法。 15.組換えレトロウイルスベクターは、TNF−α可溶性レセプター蛋白質又は その生物的に活性な断片をコード化するDNAシーケンスからなる請求項4に記 載 の方法。 16.レトロウイルスベクターは、MFGである請求項15に記載の方法。 17.組換えレトロウイルスベクターは、IL4蛋白質又はその生物的に活性な断 片をコード化するDNAシーケンスからなる請求項4に記載の方法。 18.レトロウイルスベクターは、MFGである請求項17に記載の方法。 19.組換えレトロウイルスベクターは、IL10蛋白質又はその生物的に活性な 断片をコード化するDNAシーケンスからなる請求項4に記載の方法。 20.レトロウイルスベクターは、MFGである請求項19に記載の方法。 21.形質転換された結合細胞の集団は、移植の前に保存されている請求項1に記 載の方法。 22.形質転換された結合細胞の集団は、移植の前に、液体窒素の下で10%のD MSO中に保存されている請求項21に記載の方法。 23.結合組織は、関節窩内で、損傷した結合組織を再生するのに用いられる請求 項2に記載の方法。 24.a)蛋白質又はその生物的に活性な断片をコード化するDNAシーケンスを 含む組換えDNAプラスミドベクターを発生させ、 b)インビトロ培養された結合組織細胞の集団を組 換えDNAプラスミドベクターで感染させ、その結果、形質転換された結合細胞 の集団を生じ、 c)形質転換された結合細胞を哺乳類宿主の関節窩へ移植させ、これに続く 関節窩内の蛋白質の発現は、結合組織障害に通常関連する1以上の有害な関節病 理又は炎症の兆候を減少させる 結合組織障害を治療する方法。 25.形質転換過程は、リポソーム包皮、リン酸カルシウム、エレクトロポレーシ ョン法及びDEAE−デキストラン法により構成されるグループから選択される 手段により達成される請求項24に記載の方法。 26.結合組織細胞は、滑膜、軟骨、腱及び靱帯により構成される結合組織のグル ープから選択される請求項24に記載の方法。 27.a)蛋白質又はその生物的に活性な断片をコード化するDNAシーケンスを 含む組換えウイルスベクターを発生させ、 b)インビトロ培養された結合組織細胞の集団を組換えウイルスベクターで 感染させ、その結果、形質転換された結合細胞の集団を生じ、 c)形質転換された結合細胞を哺乳類宿主の関節窩へ移植させる 関節病理の研究のために動物モデルを生成する方法。 28.結合組織細胞は、滑膜、軟骨、腱及び靱帯により構 成される結合組織のグループから選択される請求項27に記載の方法。 29.結合組織細胞は、滑膜細胞である請求項28に記載の方法。 30.組換えウイルスベクターは、レトロウイルスベクターである請求項29に記 載の方法。 31.形質導入された滑膜細胞は、関節内注射により移植される請求項30に記載 の方法。 32.滑膜細胞は、自己由来の滑膜細胞である請求項31に記載の方法。 33.組換えレトロウイルスベクターは、ヒトのIL−1α又はその生物的に活性 な断片をコード化するDNAシーケンスからなる請求項32に記載の方法。 34.組換えレトロウイルスベクターは、ヒトのIL−1β又はその生物的に活性 な断片をコード化するDNAシーケンスからなる請求項32に記載の方法。 35.組換えレトロウイルスベクターは、ヒトの腫瘍壊死因子−α又はその生物的 に活性な断片をコード化するDNAシーケンスからなる請求項32に記載の方法 。 36.a)蛋白質又はその生物的に活性な断片をコード化するDNAシーケンスを 含む組換えDNAプラスミドベクターを発生させ、 b)インビトロ培養された結合組織細胞の集団を組換えDNAプラスミドベ クターで感染させ、その結果、 形質転換された結合細胞の集団を生じ、 c)形質転換された結合細胞を哺乳類宿主の関節窩へ移植させる 関節病理の研究のために動物モデルを生成する方法。 37.結合組織細胞は、滑膜、軟骨、腱及び靱帯により構成される結合組織のグル ープから選択される請求項36に記載の方法。 38.結合組織細胞は、滑膜細胞である請求項37に記載の方法。 39.組換えプラスミドDNAベクターは、ヒトのIL−1α又はその生物的に活 性な断片をコード化するDNAシーケンスからなる請求項38に記載の方法。 40.組換えプラスミドDNAベクターは、ヒトのIL−1β又はその生物的に活 性な断片をコード化するDNAシーケンスからなる請求項38に記載の方法。 41.組換えプラスミドDNAベクターは、ヒトの腫瘍壊死因子−α又はその生物 的に活性な断片をコード化するDNAシーケンスからなる請求項38に記載の方 法。 42.組換えプラスミドDNAベクターは、CMV−IL−1βである請求項40 に記載の方法。
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1996
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005533089A (ja) * | 2002-07-09 | 2005-11-04 | ストライカー コーポレイション | 靱帯成長および修復のための組成物および方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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