JPH11511018A - Self-deleting vectors for gene therapy - Google Patents

Self-deleting vectors for gene therapy

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JPH11511018A
JPH11511018A JP9508854A JP50885497A JPH11511018A JP H11511018 A JPH11511018 A JP H11511018A JP 9508854 A JP9508854 A JP 9508854A JP 50885497 A JP50885497 A JP 50885497A JP H11511018 A JPH11511018 A JP H11511018A
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ルス,アンドレアス,ペテル
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、体細胞遺伝子治療のためにベクターの開発を含む。このベクターは、プロモーター、タンパク質コード配列およびポリアデニル化配列を含有する完全な転写単位を、哺乳動物細胞のゲノム中に導入する。組み込まれるとベクターは、転写単位に無関係の大部分のウイルスおよび非ウイルス配列を削除し、こうして転写サイレンシング(silencing)による遺伝子発現の抑制、内因性レトロウイルスの動員、癌遺伝子の活性化または免疫応答の出現のような、従来のレトロウイルスベクターで遭遇する問題を避けることができる。本発明は、(i)長い末端反復配列(LTR)を作成するための末端制御配列U5およびU3の複製を含む、レトロウイルスの自然の生活史、および(ii)哺乳動物ゲノムの2つの特異的標的配列の間に位置する任意の配列を切り出すための部位特異的リコンビナーゼの能力、を利用する。すなわち本発明のレトロウイルスは、部位特異的リコンビナーゼのコード配列および少なくとも1つのリコンビナーゼ特異的標的配列を、治療遺伝子を発現する転写単位とともにゲノムに導入する。 (57) SUMMARY The present invention involves the development of vectors for somatic cell gene therapy. This vector introduces a complete transcription unit containing the promoter, protein coding sequence and polyadenylation sequence into the genome of a mammalian cell. Once integrated, the vector removes most viral and non-viral sequences unrelated to the transcriptional unit, thus suppressing gene expression by transcriptional silencing, recruiting endogenous retroviruses, activating oncogenes or immunizing. Problems encountered with conventional retroviral vectors, such as the appearance of a response, can be avoided. The present invention relates to (i) the natural life history of retroviruses, including the replication of terminal control sequences U5 and U3 to create long terminal repeats (LTRs), and (ii) two specificities of the mammalian genome. The ability of site-specific recombinases to excise any sequences located between the target sequences. That is, the retrovirus of the present invention introduces into the genome a site-specific recombinase coding sequence and at least one recombinase-specific target sequence along with a transcription unit that expresses a therapeutic gene.

Description

【発明の詳細な説明】 遺伝子治療のための自己削除性ベクター発明の分野 本発明は、好ましくは組み込み時に転写単位に無関係のすべての配列が除去さ れるように転写単位を真核細胞に導入する、特別に作製されたベクターに関する 。任意の天然のまたは合成プロモーター/エンハンサー配列、タンパク質コード 配列およびポリアデニル化部位を含む1つの転写単位のみが、ゲノムに保持され る。ゲノムから自分自身を除去することにより本発明のベクターは、導入された 遺伝子または組み込み部位に隣接する遺伝子による転写妨害、細胞癌遺伝子の活 性化、内因性レトロウイルスの動員、および免疫応答の出現のような、従来のベ クター(例えば、レトロウイルスおよびそのベクター)で遭遇する問題を避ける ことができる。発明の背景 レトロウイルスは、DNA中間体を介して複製するRNAウイルスである。ウ イルスRNAゲノムの端には、DNA合成、組み込み、転写、およびRNAプロ セシングを制御する短い配列の繰り返し(R)とユニークな配列(U5とU3) が隣接する。制御領域の間には、ウイルス粒子の主要な構造タンパク質(gag とenv)および粒子中に存在する酵素(pol、プロテアーゼ、逆転写酵素お よびインテグラーゼ(integrase))のコード配列がある(図1)。 感染後まもなく、ウイルスRNAは逆転写酵素によりDNAに変換される。こ のプロセスは、細胞性tRNAが伸長プライマーとして作用して、ウイルスゲノ ム内の相補的な領域に結合することにより開始される。プライマー結合部位(P BS)とも呼ばれるこの領域は、U5のすぐ下流に存在し、ウイルス複製に必須 である。組み込みの前に、それぞれがU3、RおよびU5領域を含有する長い末 端反復配列(LTR)がレトロウイルスゲノムの両側に隣接するように、ウイル スゲノムの末端配列は複製される。この型の線状DNA分子はゲノム内に組み込 まれる(図1)。 LTR配列は、プロウイルスとも呼ばれる組み込まれたウイルス内で維持され るが、2つのヌクレオチド(nt)は各末端から失われる。細胞性DNA配列も 変化しないが、組み込み時に、プロウイルスは両端に4〜6ntの反復配列が隣 接するように4〜6ntが複製される。プロウイルスとしてレトロウイルスゲノ ムは細胞性DNAとともに複製され、RNAポリメラーゼIIにより細胞性遺伝子 として転写される。プロウイルス転写は、5’LTRのU3領域に存在するプロ モーター/エンハンサー配列により制御される。ポリアデニル化転写体は、5’ LTR内のU3とR(cap部位)の結合部分で開始し、ポリアデニル化のシグ ナルを含有する3’LTRのRで終結する。完全長(ゲノム)RNAは、核から 細胞質に運搬され、ウイルス粒子にパッケージングされて細胞から出芽するかま たは翻訳されてgagおよびpolタンパク質を産生する。RNAの一部はスプ ライスされて、envをコードするmRNAを生成する。 哺乳動物ゲノムに遺伝子を導入するようにレトロウイルスを改変することは可 能である。LTR内のいくつかの制御配列が変化しないなら、逆転写、組み込み および粒子形成に必要なタンパク質を発現する細胞中で複製するその能力を障害 することなく、レトロウイルスゲノムを削除することができる。このために、ベ クターDNAは、完全なレトロウイルスゲノムまたはヘルパーウイルスを含有す る細胞株にトランスフェクションされる。ヘルパーウイルスは、U5とgagの 間の配列(Y)を含む小さい欠失のために粒子が集合することのないように作製 される。ベクターDNAはY欠失を含有しないため、組換え転写体はパッケージ ングされ、ウイルス粒子として細胞から排除される。Y以外にgag配列もまた 、ベクターがパッケージングされる能力を増強することができる。 今日までレトロウイルスベクターは、外来遺伝子を哺乳動物細胞に導入するの に最も効率的な手段である。従ってレトロウイルスは、認可されたすべての遺伝 子治療試験の80%以上で使用されている。しかしいくつかの要因が、遺伝子治 療ベクターとしての従来のレトロウイルスの実際的使用を妨げている。まず、導 入された遺伝子はしばしば、メチル化またはウイルスゲノムへの転写レプレッサ ーの結合により不活性化される(1〜3)。これらのレプレッサーはいくつかの レトロウイルスのプライマー結合部位に結合することが証明されており、その単 純な除去によりウイルス複製が妨害されるであろう。第2に、レトロウイルスは ゲノムにほとんどランダムに組み込まれるため、しばしば組み込みにより突然変 異が起き、これが隣接遺伝子の発現を増強する(4、5)。隣接するプロト癌遺 伝子の活性化の次に感染細胞の悪性形質転換が起きることが、記載されている( 6)。活性化機構には、上流U3プロモーターまたは近くのU3エンハンサーに よる転写増強が関与する。第3に、パッケージシグナルやリーダー配列のような ウイルスベクター配列は、内因性レトロウイルスと組換えを起こして、新しい好 ましくない型の感染性ウイルスを生成することがある(7〜9)。最後に、ある ベクターのウイルスまたは非ウイルス配列は、導入された細胞を排除する免疫応 答を引き起こすことがある(10)。遺伝子治療の総説は(26)に記載されて いる。 本発明の目的は、先行技術のベクターの欠点を示さない新規ベクターを提供す ることである。 このような目的は、部位特異的リコンビナーゼの少なくとも1つのコード配列 およびこのリコンビナーゼに特異的に認識される少なくとも1つの標的配列から なる遺伝子治療に有用なベクター系により達成される。 このベクター系は、DNAベクターまたはRNAベクターでもよい。現在、遺 伝子治療に使用でき、本発明のベクター系の作製のための出発物質として適して いるベクターがいくつかある。 部位特異的リコンビナーゼは、標的配列を特異的に認識する任意のリコンビナ ーゼであってよい。先行技術は、部位特異的リコンビナーゼおよび対応する標的 配列のいくつかの例を提供する。当業者は、ベクター内のリコンビナーゼおよび 標的配列をコードする配列の位置は、哺乳動物ゲノムに取り込まれた後ベクター のどの部分が除去されるかにより、選択することができる。部位特異的リコンビ ナーゼは随時、標的配列とさらにゲノムにベクターを取り込むのに必要な配列を 含有するベクターを有する細胞中に同時に含有される別のベクターによりコード されてもよい。さらに、リコンビナーゼは、標的配列を有するベクターを含有す る細胞にタンパク質として添加してもよい。 好適な実施態様において、使用されるリコンビナーゼと標的配列の組合せは、 リコンビナーゼCreと標的配列loxPである。 さらなる実施態様において、リコンビナーゼはFlpであり、標的配列はfr tである。 本発明のベクターは、哺乳動物ゲノム内に導入される目的の機能をコードする 遺伝子からなる転写単位である、任意の転写単位を含有してもよい。多くの場合 この遺伝子は、本発明のベクターを受け取る細胞により正しく調製されないタン パク質をコードする。 さらに好適な実施態様において、本発明のベクターはレトロウイルスベクター であり、最も好ましくはレトロウイルスDNAである。 レトロウイルスベクターが使用される場合、標的配列は好ましくはU3および /またはU5領域に挿入され、この領域はさらに転写単位を含有してもよい。さ らに好適な実施態様において本発明のベクターは、ウイルスプロモーターおよび /またはエンハンサーを含んでよい。 哺乳動物細胞への本発明のベクターの導入の結果、ゲノムの所望ではないベク ター部分の除去後、ベクターにより導入された少なくとも1つの標的配列を含有 する細胞が得られる。ベクターがまた追加の転写単位を含む多くの場合、この追 加の転写単位は哺乳動物細胞ゲノム内に含有される。転写単位が、通常は哺乳動 物細胞にも含有されるが何らかの理由で機能しない遺伝子を含有する場合、本発 明のベクターを介して細胞に導入される遺伝子は、細胞内に天然に存在する場合 の遺伝子と比較すると異なる染色体環境を有するであろう。ベクター配列(例え ば、プロウイルスゲノム)が染色体から削除されると、一般にプロウイルスゲノ ムの数個のヌクレオチドが細胞のゲノム内に残る。従って本明細書において「基 本的にプロウイルスゲノムがない」とは、好ましくは600塩基対未満、より好 ましくは100塩基対未満のヌクレオチドがゲノム内にとどまることを意味する 。 本発明のベクターを使用することにより、任意のDNAを哺乳動物細胞のゲノ ムに取り込むことができる。 ベクター内の標的配列の位置は、ベクターの取り込み後にベクターのどの部分 がゲノムから削除されるかを、あらかじめ決定することを可能にする。 本発明は、真核細胞のゲノム内に治療目的または非治療目的で転写単位を導入 するための新規のベクター、特にレトロウイルスの開発を含む。このベクターは 、CreまたはFlpのようなリコンビナーゼおよびloxPまたはfrtのよ うな少なくとも1つの特異的標的配列を含む部位特異的組換え系を有する。この 系は組み込まれると、転写単位に関係のないすべてのウイルスおよび非ウイルス 配列が除去されるように活性化される。この種のレトロウイルスは好ましくは、 従来のレトロウイルスベクターで遭遇するすべての好ましくない副作用を避ける ことができる。 本発明の好適なレトロウイルスベクターは、好ましくはU3またはU5領域内 に、プロモーター、タンパク質コード配列、およびポリアデニル化配列を含む転 写単位を含有する。また好ましくはU3またはU5領域において、本発明のレト ロウイルスは、部位特異的組換え系の少なくとも1つの合成または天然の標的配 列を含有する。このような系において、同じ配向を有する標的配列が隣接するD NA断片は、対応するリコンビナーゼにより除去される(図2)。 本発明のレトロウイルスは、複製中にU3またはU5領域内に標的配列を挿入 して複製する。これによりウイルスゲノムの大部分が同一の標的配列内に配置さ れ、リコンビナーゼがプロウイルスの塊を除去することを可能にする。目的の遺 伝子を含有する導入された転写単位の1つのコピーのみが、ゲノム内に残る。こ のリコンビナーゼの発現は、導入された細胞内へのタンパク質またはリコンビナ ーゼを発現するプラスミドの導入によりトランスで達成されるか、または好まし くはプロウイルス自身からリコンビナーゼを発現してシスで達成される(図3、 4)。この場合、リコンビナーゼをコードする配列は、好ましくはプロウイルス 制御領域(LTR)の外の標的配列の間に配置される。これらの発現は好ましく は、第2の合成または天然のプロモーターにより制御される。ポリアデニル化シ グナルは好ましくは、3’LTRのR領域により提供される。プロウイルスに対 してリコンビナーゼカセットが逆の配向の場合、転写は、隠れたプロウイルスポ リアデニル化シグナルで終わるか、または逆の配向でウイルスにクローン化され た追加の合成または天然のポリアデニル化配列で終わる。 本発明のレトロウイルスはエンハンサーおよび/またはプロモーターがないこ とが好ましい。しかし本発明のレトロウイルスは、それ自身のプロモーターおよ びエンハンサー配列を含有し続ける。 本発明のレトロウイルスは好ましくは、哺乳動物細胞に治療遺伝子を導入する のに使用されるが、基礎的研究にも使用できる。 本発明のレトロウイルスはまた、有害な可能性のある配列が組み込まれた後の しかるべき時期に削除される限り、これらを導入してもよい。例えば、応用の可 能性のあるのは、ヒトレトロウイルス(HIV、HTLVI)ベースのベクター である。 本発明は、本発明のレトロウイルスにより導入された少なくとも1つの部位特 異的組換え標的(例えば、loxPまたはfrt)および少なくとも1つのタン パク質コード配列を含有する哺乳動物細胞を含有する。これらの細胞はほとんど レトロウイルス配列が欠失している。 最後に本発明は、哺乳動物ゲノム内にcDNA配列を導入する方法(例えば本 発明のレトロウイルスによるプロデューサー細胞のトランスフェクション、哺乳 動物細胞の感染、およびリコンビナーゼ発現カセットの削除に関連する部位特異 的リコンビナーゼの発現)を含む。図面の簡単な説明 図1は、先行技術のレトロウイルスのゲノムの略図である。 図2は、部位特異的組換え系の略図である。 図3と4は、本発明のレトロウイルスの略図であり、P=プロモーター;Ts =部位特異的標的配列;PCS=タンパク質コード配列、Rec=レコンビナー ゼである。 図5は、レトロウイルスベクターU3pgklxtkneoとU3pgklx tkneoMCCreの略図である。 図6は、MCCreをトランスフェクションする前後のU3pgklxtkn eoを発現するクローンのサザンブロット解析である。最初の6つのレーンにお いて、DNAはプロウイルス内で切断しない酵素NdeIとXbaIで消化した 。レーン7〜12は、Cre発現(+)クローンおよび非発現(−)クローンか らのHindIII で消化したDNAを含有する。 図7は、U3pgklxtkneo(A)とU3pgklxtkneoMCC re(B)を発現するクローンから得たDNAによるサザンブロット解析を示す 。Cre発現クローン(B)からの一定のHindIII 断片のシグナル強度の低 下に注意されたい。可変バンドは、プロウイルスの数に対応する。 図8は、レトロウイルスベクターpggSVCreU3lxpgkpuroと pggSVCreU3lxSVpuroの略図である。 図9は、NIH3T3細胞中のU3lxpgkpuroSVCreプロウイル スの組換えを示す。(A)部位特異的組換えの前後のプロウイルスの予測される 構造。(B)U3lxpgkpuroSVCreプロウイルスのサザンブロット 解析。ゲノムDNAはEcoRIで切断し、アガロースゲルで分画し、ナイロン フィルターにブロットし、32P標識pgk−プローブにハイブリダイズさせた。 レーン1〜14、U3lxpgkpuroSVCreを発現するクローン1〜1 4。遍在する7kbの一定のバンドは、内因性pgkプロモーターである。(C) U3lxpgkpuroSVCreを発現するクローンのPCR解析。ゲノムD NAは、Cre−(上)またはb−アクチン−(下)特異的プライマーで増幅し た。増幅産物は、1%アガロースゲルで分離し、以下のようにレーンを臭化エチ ジウムで染色して可視化した:M、分子量標準物質(1kbのBRLラダー);1 〜14、U3lxpgkpuroSVCreを発現するクローン1〜14;15 、単一のコピーのU3pgklxtkneoを発現するクローン(陰性対照); 16、単一のコピーのU3pgklxtkneoMCCreを発現するクローン (陽性対照)。 図10は、NIH3T3細胞中のU3lxSVpuroSVCreプロウイル スの組換えを示す。(A)部位特異的組換えの前後のプロウイルスの予測される 構造。(B)U3lxSVpuroSVCreプロウイルスのサザンブロット解 析。細胞性DNAはEcoRI(左)またはHindIII (右)で切断し、図2 の凡例に記載のように処理し、32P標識SV40−プローブにハイブリダイズさ せた。レーン1〜12、U3lxSVpuroSVCreを発現するクローン1 〜12。(C)U3lxSVpuroSVCreを発現するクローンのPCR解 析。ゲノムDNAは、Cre−(左)またはb−アクチン−(右)特異的プライ マーで増幅した。増幅産物は、1%アガロースゲルで分離し、以下のようにレー ンを臭化エチジウムで染色して可視化した:M、分子量標準物質(1kbのBRL ラダー);1〜12、U3lxSVpuroSVCreを発現するクローン1〜 12;13〜14、単一のコピーのU3pgklxtkneoを発現するクロー ン(陽性対照);15〜16、単一のコピーのU3pgklxtkneoMCC reを発現するクローン(陰性対照)。 「ベクター系」という用語は、リコンビナーゼのコード配列およびこのリコン ビナーゼの標的配列を細胞のゲノムに導入することができる少なくとも1つのベ クターを意味する。リコンビナーゼをコードする配列および標的配列は、2つの 異なるベクター上に位置してもよいが、好ましくは1つのベクター中に存在する 。リコンビナーゼは随時、ベクター系がリコンビナーゼのコード配列を含まなく てもよいように、細胞内にタンパク質として導入されてもよい。 「レトロウイルス」という用語は、DNA中間体を介して複製する任意のRN Aウイルスを意味する。このようなウイルスには、継代のためにヘルパーウイル スのような他のウイルスの存在を必要とするものがある。すなわちレトロウイル スは、そのRNA中に実質的な欠失または突然変異を有するものを意味すること が企図される。 「対照領域」という用語は、感染後および組み込みの前に複製されるレトロウ イルスの領域を意味する。対照領域は、U3およびU5領域を含む。このような 領域はまた、LTR領域を含む。 「転写単位」という用語は、天然のまたは合成プロモーター、タンパク質コー ド配列、およびポリアデニル化シグナルを含む核酸の配列を意味する。プロモー ターはエンハンサーを含有してもよい。 「タンパク質コード配列」という用語は、治療的価値を有するかまたは何らか の方法で細胞の代謝を妨害するポリペプチド鎖をコードするヌクレオチド配列を 意味する。これはまた、一般に「選択性マーカー」と呼ばれる、ポリペプチド鎖 を発現する細胞をポリペプチド鎖を発現しない細胞から区別するポリペプチドを 含む。 「標的配列」または「部位特異的標的配列」という用語は、部位特異的リコン ビナーゼにより認識される合成または天然のヌクレオチド配列を意味する。この ような配列の例には、P1ファージ由来のloxP(11〜13)またはサッカ ロミセス・セレビッシェ(S.cerevisiae)由来のfrt(14〜16)がある 。 「リコンビナーゼ」または「部位特異的リコンビナーゼ」という用語は、特異 的標的配列に結合、を切断、を組換えする、合成、天然、または組換え酵素を意 味する。このような例は、P1ファージ由来のCreリコンビナーゼ(13)ま たはサッカロミセス・セレビッシェ(S.cerevisiae)由来のFlpリコンビナ ーゼ(14)がある。 本発明は、好ましくは体細胞へ治療価値のある遺伝子を導入するために使用さ れる、自己削除性ベクター(好ましくはレトロウイルス)に関する。 図5は、本発明の2つの好適な実施態様を示す。上のベクター−pggU3p gklxtkneo−において、マウスホスホグリセレートキナーゼ(pgk) プロモーター(17)、loxP標的配列(11)、およびチミジンキナーゼ/ ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ(tkneo)融合遺伝子からなる転写 単位を、エンハンサーのないMoMuLVレトロウイルスベクターの3’−U3 領域に挿入した。下のベクターでは、MCCre(ここで、Cre=Creリコ ンビナーゼ、MC=ポリオーマラージTエンハンサーに融合したHSVチミジン キナーゼプロモーター)をコードする追加の転写単位を、ウイルス本体のLTR の間に挿入した。ウイルス複製とLTR介在複製は、MCCreを他のウイルス 配列および非ウイルス配列とともにloxP部位の間に配置し、Creリコンビ ナーゼが、LTRを含有するpgk−lx−tkneoの1つのコピー以外の組 み込まれたプロウイルスのほとんどを削除することを可能にする。 図8は、本発明の2つの追加の好適な実施態様である。両方の作製体において 、MCプロモーターはサルウイルス40(SV40)プロモーターで置換され、 tkneo融合遺伝子はプロマイシン耐性遺伝子で置換された。上のベクター− pggSVCreU3lxpgkpuro−において、プロマイシン耐性遺伝子 は、pgkプロモーターにより制御される。下のベクター−pggSVCreU 3lxSVpuro−において、同じU3遺伝子はSV40プロモーターにより 制御される。これらの例において3’LTR中のloxP部位は転写単位の上流 においた。 上記の好適な実施態様において転写単位と部位特異的リコンビナーゼ標的はU 3内にあるが、これは必須ではない。転写単位と標的配列の両方は、ベクターの どの部分が削除されるかに依存して、U5領域またはベクターの他の部分にあっ てもよい。 最後に、Cre組換えは、未変性のタンパク質としてまたはリコンビナーゼを 発現するプラスミドとしてトランスで提供されてもよい。例1 部位特異的組換え標的が隣接するプロウイルス配列が組み込み後に削除できる かどうかを調べるために、我々はエンハンサーのないモロニーマウス白血病ウイ ルスのU3領域内に、転写単位−pgk−loxP−tkneo−を挿入した( 図5)。プラスミド CreリコンビナーゼとloxPの配列は、それぞれpMCCreとPGEM 30から得た(11)。マウスホスホグリセレート−キナーゼ−プロモーター( pgk)は、ppgkCat(18)から得て、SV40/プロマイシン−アセ チルトランスフェラーゼカセットはpBABEpuroから得た(19)。tk neo遺伝子は、HSVチミジンキナーゼコード配列(20)のEheI/Sp eI PCR増幅産物をネオマイシン−ホスホトランスフェラーゼコード配列( 21)のSpeI/NheI増幅産物に結合させることにより得た。フレーム内 (in frame)融合は、チミジンキナーゼ停止コドンとNeo−AUGを削除する ことにより行なった。pgklxtkneoカセットは、pggU3en(−) のユニークなNheI部位に平滑末端にしてクローン化してpggU3pgkl xtkneoを得た。pggU3en(−)は、pggU3Neoen(−)( 21)からneoを除去し、ウイルス配列をSstI断片としてpBABEpu roの骨格にサブクローニングして得た。pgklxtkneoは、pGEM3 0のPstI/EcoRI断片としてloxPを、pgkCATのXbaI/B glII断片としてpgkを、そして平滑末端断片としてtkneoを、pBlu escriptIIKSポリリンカー(ストラタジーン(Stratagene))の対応す る部位に挿入することにより、pBluescriptIIKS中で組 み立てた。pggU3pgklxtkneoMCCreを得るために、MCCr eのPCR増幅産物を、pggU3pgklxtkneoのユニークなXhoI 部位にクローン化した。細胞とウイルス NIH3T3細胞とBOSC23細胞(22)を、10%胎児牛血清(ギブコ (Gibco))補足DMEM(ギブコ(Gibco))培地中で増殖させた。ペア(Pear )ら(22)が記載したように、BOSC23細胞の一過性トランスフェクショ ンにより、ヘルパーウイルスのない組換えレトロウイルスを得た。105のNI H3T3細胞を、ろ過したウイルス上清とともに4μg/mlのポリブレン(アルド リッチ(Aldrich))の存在下で24時間インキュベートして感染させた。2μg /mlのプロマイシン(シグマ(Sigma))または1mg/ml のG418(ギブコ(Gi bco))を含有する培地中で7日間選択して、プロウイルスを発現するクローン を単離した。サザンブロットハイブリダイゼーション 既に記載されている(21)ように32P標識プローブを用いてDNAハイブリ ダイゼーションを行なった。サザンブロットをホスホイメージャー(PhosphoIma ger)(モレキュラーダイナミクス(Molecular Dynamics))でスキャンし、イ メージクオント(ImageQuantNT)ソフトウェア(モレキュラーダイナミクス(Mo lecular Dynamics))で解析した。結果 以前の研究で、MoMuLVのU3領域は比較的多量の外部配列(5kbまで、 (23))を許容できることが証明された。これらをウイルス配列とともに複製 して、組み込まれたプロウイルス((24)に総説がある)が隣接する長い末端 反復配列(LTR)を作成する。従って我々は、レトロウイルスベクターの3’ −U3領域への部位特異的組換え−loxP−の標的配列の挿入後に、LTR− 介在複製が、ウイルスゲノムを2つのloxP部位の間に配置し、こうしてこれ がCre−リコンビナーゼによる切断を受けやすくすることを予測した。 この予測を調べるために、マウスホスホグリセレートキナーゼ(pgk)プロ モーター(17)、loxP標的配列(11)、およびチミジンキナーゼ/ネオ マイシンホスホトランスフェラーゼ(tkneo)融合遺伝子から構成される転 写単位を、エンハンサーのないMoMuLVレトロウイルスベクターの3’−U 3領域(pggU3en(−)、(21))に挿入して、pggU3pgklx tkneo−(図5)を得た。このプラスミドをBOSC23ヘルパー細胞(2 2)にトランスフェクションして組換えウイルスを得て、これをNIH3T3細 胞を感染するのに使用した。LTR介在複製は、感染細胞中でpgklxtkn eoが隣接したプロウイルスを生成するはずである(図6)。これを試験するた めに、G418中で選択後に、得られる12のネオマイシン耐性クローンをサザ ンブロットで解析した。LTRを切断する制限エンドヌクレアーゼを使用して、 各場合にLTR介在複製を確認した(データは示していない)。Creリコンビ ナーゼがloxPに隣接された配列を削除して5’pgkプロモーターを3’t kneo遺伝子(図6)に融合させるかどうかを調べるために、U3pgklx tkneoを発現する2つの細胞株を、それぞれCreリコンビナーゼとプロマ イシン耐性をコードする発現プラスミドMCCre(11)とpBABEpur o(19)で同時トランスフェクションした。プロマイシンで選択して得られた 細胞プールから抽出したゲノムDNAを、HindIII (LTRを切断するエン ドヌクレアーゼ)で消化した(図6)。neo−プローブにハイブリダイズした 時、非組換えプロウイルスは、loxPが隣接する配列を収容できる4.7kbの 一定のバンドを生成する(図6、レーン7〜12)。このバンドは、Creを発 現するクローン中では非常に弱いかまたは完全に消滅(図6、レーン8、9、1 1、12)し、大部分のプロウイルスが組換えを受けていることを示した。すな わちU3に挿入したloxP部位は、Creリコンビナーゼが1つのLTR以外 の大部分のプロウイルスを切り出すことを可能にする。大部分のプロウイルスD NAの削除後に染色体内に残るプロウイルスDNAの部分は、染色体挿入部位の 配列解析と、外来遺伝子を導入するために使用されるベクターと配列比較するこ とにより、容易に試験できる。例2 哺乳動物細胞への自己削除のために必要なすべての成分を有するベクターを開 発するために、我々は、U3に挿入されたloxP部位は、Creが同じプロウ イルスから発現される時、組換えを受けるかどうかを調べた。MCプロモーター により制御されるCreのコード配列をLTRの間でpggU3pgklxtk neoに挿入してpggU3pgklxtkneoMCCreを得た。感染性ウ イルスを得るために、pggU3pgklxtkneoMCCreを例1に記載 のようにBOSC23細胞にトランスフェクションした。NIH3T3細胞を感 染してG418中で選択した後得られたネオマイシン耐性クローンを、例1に記 載のようにサザンブロットで解析した。このベクターから得られたプロウイルス は、組み込み後に自身を切断することが予測された。U3pgklxtkneo とU3pgklxtkneoMCCreを発現するいくつかの独立のクローンか らのゲノムDNAをHindIII (tkneoの下流の両方のプロウイルスを切 断する制限エンドヌクレアーゼ)で消化した。neoにハイブリダイズした時、 非組換えプロウイルスは、loxPが隣接するすべての配列を保持し、その結果 、それぞれ4.7kbと6kbの一定のバンドを生成する。このバンドはCre発現 クローンにもまだ存在するが、これは非発現クローン中より5〜10倍弱かった (図7、B−レーン)。両方のタイプのクローンは匹敵する数のプロウイルスを 含有したため、結果は、かなりの数のU3pgklxtkneoMCCreプロ ウイルスが、loxPに隣接される配列を削除したことを示す。例3 Creを発現するプロウイルスの自己削除の効率を改良するために、追加のプ ロモーターと選択性マーカー遺伝子を使用して2つの追加の作製体を作成した。プラスミド MCCreのCre領域、pBABEpuroのSV40プロモーター、およ び下流のHindIII 部位を含有するpGEM30のloxP断片を、平滑末端 断片としてpGgU3en(−)のそれぞれBamHI、XhoIおよびNhe I部位に順番に挿入した。平滑末端pgk−puro−またはSV40−pur o発現カセットをloxPのHindIII 部位に連結して、pggSVCreU 3lxpgkpuroとpggSVCreU3lxSVpuroを得た。細胞とウイルス 例1と2に記載のものと同じ。DNAハイブリダイゼーションとPCR 既に記載されている(21)ように32P標識プローブを用いてDNAハイブリ ダイゼーションを行なった。サザンブロットをホスホイメージャー(PhosphoIma ger)(モレキュラーダイナミクス(Molecular Dynamics))でスキャンし、イ メージクオント(ImageQuantNT)ソフトウェア(モレキュラーダイナミクス(Mo lecular Dynamics))で解析した。PCR測定法のために、150ngのゲノムD NAを、Cre特異的プライマー5’−TTAGCTAGCATGCCCAAG AAGAAGAAG−3’と5’−GGAGCTAGCCTAATCGCCAT CTTCCAG−3’を使用して40サイクル(94℃30秒、60℃1分、7 2℃1分)増幅した。対照PCRは、既に記載されているように(25)アクチ ンプライマーを使用する以外は同じ条件下で行なった。結果 ベクター−pggSVCreU3lxpgkpuro−と−pggSVCre U3lxSVpuro−(図8)をBOSC23細胞にトランスフェクションし て感染性ウイルスを得た。回収したウイルスをNIH3T3細胞の感染のために 使用し、選択7日後にプロマイシン耐性クローンを単離した。 いずれかの作製体で得たプロマイシン耐性クローンのゲノムDNAをサザンブ ロットで解析した。U3lxpgkpuroSVCreプロウイルスの組換えを 同定するために、DNAをEcoRI(両方のプロウイルスを各プロモーターの 前で切断するエンドヌクレアーゼ)で消化した(図9A、10A)。pgkにハ イブリダイズした時、非組換えプロウイルスは、loxPが隣接するすべての配 列を保持し、その結果3.1kbの一定のバンドを生成する(図9B、レーン5、 9、12〜14)。このバンドはCre発現クローンから消えるはずである(図 9A)。従ってこのバンドは、14個のU3lxpgkpuroSVCre発現 クローンのうち9個から消失し、大部分のプロウイルスは組換えされていること を示した(図9B、レーン1〜4、6〜8、10)。種々のサイズの追加のバン ドは、3’LTRのEcoRI部位から隣接する細胞性DNAの部位に伸長して いる断片である(図9B)。しかし、サザンブロットで組換えられて現れたクロ ーンを含むすべてのクローンは、PCRにより解析するとCre特異的増幅産物 を生成した(図9C)。組換えられたクローンは10〜50倍少ない増幅産物を 生成した(図9C)が、結果は、リコンビナーゼは組換えに必要な閾値レベルを 均一に達成するのではないことを示唆する。 有意に高い組換え効率が、U3lxpgkpuroSVCreにより得られた 。図10Bに示すように、いずれのクローンもSV40にハイブリダイズした時 3kbの制限断片を生成せず、プロウイルス削除に一致する可変バンドのみが見ら れた。組換えを確認するために、プロマイシンの上流で切断するHindIII で DNAを消化した(図10A)。予想されたように、SV40またはプロマイシ ンプローブにハイブリダイズさせた時、可変サイズのバンドのみが見られた。さ らにハイブリダイゼーションパターンはユニークであり、3’LTRのHind III 部位からそれぞれ5’および3’隣接細胞性DNA中の部位に伸長している 断片を反映していた(図10B、データは示していない)。PCRで解析した時 、12クローンのうち3つのみが弱いCre特異的増幅産物を生成した(図10 C)。 本発明のベクター系は、従来の担体および/または希釈剤を含有する薬剤組成 物の調製に使用することができる。治療すべき疾患に依存して、このベクター系 は、疾患の治療に有用な遺伝子を追加の転写単位中に含有する。 文献 1.Akgun,E.,Ziegler,M.& Grez,M.(1991)J Virol 65.382-388. 2.Challita,P.M.& Kohn,D.B.(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91,2 267-2571. 3.Grez,M.,Akgun,E.,Hiberg,F.& Ostertag,W.(1990)Proc Natl Acad Sci USA 87.9202-9206. 4.Nusse,R.(1986)Trends Genet.2,244-247. 5.Nusse,R.(1991)Curr.Top.Microbiol.Immunol.171.44-65. 6.Donahue,R.,Kessler,S.,Bodine,D.,McDonagh,K.,Dunbar,C.,Goodm an,S.,Agricola,B.,Byrne,E.,Raffeld,M.,Moen,R.,Bacher,J.,Zseb o,K.& Nienhuis,A.(1992)J.Exp.Med.176,1125-1135. 7.Amariglio,N.& Rechavi,G.(1993)Environ.Mol.Mutagen.21,212-218 . 8.Cohen,M.& Larsson,E.(1988)BioEssays 9,191-196. 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By removing itself from the genome, the vectors of the present invention allow transcriptional disruption by the introduced gene or a gene adjacent to the integration site, activation of cell oncogenes, recruitment of endogenous retroviruses, and emergence of an immune response. Such problems encountered with conventional vectors (eg, retroviruses and their vectors) can be avoided. Background of the Invention Retroviruses are RNA viruses that replicate via a DNA intermediate. The end of the viral RNA genome is flanked by short sequence repeats (R) and unique sequences (U5 and U3) that control DNA synthesis, integration, transcription, and RNA processing. Between the control regions are the coding sequences for the major structural proteins of the virus particle (gag and env) and the enzymes present in the particle (pol, protease, reverse transcriptase and integrase) (FIG. 1). . Shortly after infection, viral RNA is converted to DNA by reverse transcriptase. The process is initiated by the cellular tRNA acting as an extension primer and binding to a complementary region in the viral genome. This region, also called the primer binding site (PBS), is located immediately downstream of U5 and is essential for virus replication. Prior to integration, the terminal sequences of the viral genome are replicated such that long terminal repeats (LTRs), each containing the U3, R and U5 regions, flank the retroviral genome. This type of linear DNA molecule is integrated into the genome (FIG. 1). The LTR sequence is maintained in the integrated virus, also called the provirus, but two nucleotides (nt) are missing from each end. The cellular DNA sequence does not change, but upon integration, the provirus replicates 4-6 nt, with 4-6 nt repeats flanking the ends. As a provirus, the retroviral genome is replicated along with cellular DNA and transcribed by RNA polymerase II as a cellular gene. Proviral transcription is controlled by a promoter / enhancer sequence present in the U3 region of the 5 'LTR. Polyadenylation transcripts begin at the junction of U3 and R (cap site) in the 5 'LTR and end at the R of the 3' LTR, which contains the signal for polyadenylation. Full-length (genomic) RNA is transported from the nucleus to the cytoplasm, packaged into viral particles and budding or translated from cells to produce gag and pol proteins. Some of the RNA is spliced to produce mRNA encoding env. It is possible to modify a retrovirus to introduce a gene into the mammalian genome. If some of the regulatory sequences in the LTR remain unchanged, the retroviral genome can be deleted without impairing its ability to replicate in cells that express proteins necessary for reverse transcription, integration and particle formation. For this, the vector DNA is transfected into a cell line containing the complete retroviral genome or a helper virus. Helper virus is made such that particles do not assemble due to small deletions containing the sequence (Y) between U5 and gag. Because the vector DNA does not contain a Y deletion, the recombinant transcript is packaged and eliminated from the cell as a viral particle. In addition to Y, a gag sequence can also enhance the ability of the vector to be packaged. To date, retroviral vectors have been the most efficient means of introducing foreign genes into mammalian cells. Thus, retroviruses are used in over 80% of all approved gene therapy trials. However, several factors have hindered the practical use of traditional retroviruses as gene therapy vectors. First, the introduced gene is often inactivated by methylation or binding of a transcriptional repressor to the viral genome (1-3). These repressors have been shown to bind to the primer binding sites of some retroviruses, and their simple removal would interfere with virus replication. Second, retroviruses integrate almost randomly into the genome, so integration often results in mutations, which enhance expression of adjacent genes (4,5). It has been described that activation of the adjacent proto-oncogene is followed by malignant transformation of infected cells (6). The activation mechanism involves transcriptional enhancement by the upstream U3 promoter or a nearby U3 enhancer. Third, viral vector sequences, such as package signals and leader sequences, can recombine with endogenous retroviruses to generate new undesirable types of infectious viruses (7-9). Finally, viral or non-viral sequences in certain vectors can provoke an immune response that eliminates the introduced cells (10). A review of gene therapy is given in (26). It is an object of the present invention to provide new vectors that do not exhibit the disadvantages of the prior art vectors. This object is achieved by a vector system useful for gene therapy comprising at least one coding sequence for a site-specific recombinase and at least one target sequence specifically recognized by this recombinase. The vector system may be a DNA or RNA vector. Currently, there are several vectors that can be used for gene therapy and are suitable as starting materials for the production of the vector system of the present invention. The site-specific recombinase may be any recombinase that specifically recognizes a target sequence. The prior art provides some examples of site-specific recombinases and corresponding target sequences. One of skill in the art can select the location of the sequence encoding the recombinase and the target sequence in the vector, depending on which portions of the vector are removed after integration into the mammalian genome. The site-specific recombinase may optionally be encoded by another vector, which is simultaneously contained in the cell having the vector containing the target sequence and further the sequences necessary for integration of the vector into the genome. Further, the recombinase may be added as a protein to cells containing the vector having the target sequence. In a preferred embodiment, the combination of recombinase and target sequence used is recombinase Cre and target sequence loxP. In a further embodiment, the recombinase is Flp and the target sequence is frt. The vector of the present invention may contain an arbitrary transcription unit, which is a transcription unit composed of a gene encoding a desired function to be introduced into a mammalian genome. Often this gene encodes a protein that is not properly prepared by the cell receiving the vector of the invention. In a further preferred embodiment, the vectors of the invention are retroviral vectors, most preferably retroviral DNA. If a retroviral vector is used, the target sequence is preferably inserted into the U3 and / or U5 region, which may further contain a transcription unit. In a further preferred embodiment, the vectors of the present invention may include a viral promoter and / or enhancer. The introduction of the vector of the invention into a mammalian cell results in a cell containing, after removal of the undesired vector portion of the genome, at least one target sequence introduced by the vector. In many cases, the vector will also contain additional transcription units, which are contained within the mammalian cell genome. When the transcription unit contains a gene that is normally also contained in a mammalian cell but does not function for some reason, the gene introduced into the cell via the vector of the present invention may be one that is naturally present in the cell. It will have a different chromosomal environment as compared to the gene. When a vector sequence (eg, the proviral genome) is deleted from the chromosome, typically a few nucleotides of the proviral genome remain in the genome of the cell. Thus, as used herein, "essentially no provirus genome" means that preferably less than 600 base pairs, more preferably less than 100 base pairs, of nucleotides remain in the genome. By using the vector of the present invention, any DNA can be incorporated into the genome of a mammalian cell. The location of the target sequence in the vector allows to predetermine which parts of the vector will be deleted from the genome after vector integration. The present invention involves the development of novel vectors, particularly retroviruses, for introducing transcription units into the genome of eukaryotic cells for therapeutic or non-therapeutic purposes. This vector has a site-specific recombination system that includes a recombinase such as Cre or Flp and at least one specific target sequence such as loxP or frt. When this system is integrated, it is activated to remove all viral and non-viral sequences unrelated to the transcription unit. This type of retrovirus can preferably avoid all the unwanted side effects encountered with conventional retroviral vectors. Preferred retroviral vectors of the invention contain a transcription unit, preferably in the U3 or U5 region, including a promoter, a protein coding sequence, and a polyadenylation sequence. Also preferably in the U3 or U5 region, the retrovirus of the invention contains at least one synthetic or natural target sequence of a site-specific recombination system. In such a system, DNA fragments flanked by target sequences having the same orientation are removed by the corresponding recombinase (FIG. 2). The retrovirus of the present invention replicates by inserting a target sequence into the U3 or U5 region during replication. This places most of the viral genome within the same target sequence and allows the recombinase to remove the proviral mass. Only one copy of the introduced transcription unit containing the gene of interest remains in the genome. This recombinase expression is achieved in trans by introducing a protein or a plasmid expressing the recombinase into the introduced cells, or preferably in cis by expressing the recombinase from the provirus itself (FIG. 3). , 4). In this case, the sequence encoding the recombinase is preferably located between the target sequences outside the proviral control region (LTR). Their expression is preferably controlled by a second synthetic or natural promoter. The polyadenylation signal is preferably provided by the R region of the 3 'LTR. If the recombinase cassette is in the reverse orientation with respect to the provirus, transcription ends with a hidden proviral polyadenylation signal or with additional synthetic or natural polyadenylation sequences cloned into the virus in the reverse orientation. . Preferably, the retrovirus of the present invention is free of enhancers and / or promoters. However, the retroviruses of the present invention continue to contain their own promoter and enhancer sequences. The retrovirus of the present invention is preferably used to introduce a therapeutic gene into mammalian cells, but can also be used for basic research. The retroviruses of the present invention may also introduce potentially harmful sequences as long as they are deleted at the appropriate time after integration. For example, a potential application is a vector based on human retrovirus (HIV, HTLVI). The invention includes a mammalian cell containing at least one site-specific recombination target (eg, loxP or frt) and at least one protein coding sequence introduced by a retrovirus of the invention. These cells are mostly deficient in retroviral sequences. Finally, the present invention provides a method for introducing a cDNA sequence into a mammalian genome (eg, site-specific recombinases associated with transfection of producer cells, infection of mammalian cells, and deletion of a recombinase expression cassette with a retrovirus of the present invention). Expression). BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 is a schematic representation of the genome of a prior art retrovirus. FIG. 2 is a schematic diagram of a site-specific recombination system. Figures 3 and 4 are schematic representations of the retrovirus of the present invention, P = promoter; Ts = site-specific target sequence; PCS = protein coding sequence; Rec = recombinase. FIG. 5 is a schematic diagram of the retrovirus vectors U3pgklxtkneo and U3pgklxtkneoMCCre. FIG. 6 is a Southern blot analysis of clones expressing U3pgklxtkneo before and after transfecting MCCre. In the first six lanes, the DNA was digested with the enzymes NdeI and XbaI, which do not cut in the provirus. Lanes 7-12 contain HindIII digested DNA from Cre expressing (+) and non-expressing (-) clones. FIG. 7 shows Southern blot analysis with DNA obtained from clones expressing U3pgklxtkneo (A) and U3pgklxtkneoMCCre (B). Note the reduced signal intensity of certain HindIII fragments from the Cre expression clone (B). Variable bands correspond to the number of proviruses. FIG. 8 is a schematic diagram of the retroviral vectors pggSVCreU3lxpgkpuro and pggSVCreU3lxSVpuro. FIG. 9 shows the recombination of U31xpgkpuroSVCre provirus in NIH3T3 cells. (A) Predicted structure of provirus before and after site-specific recombination. (B) Southern blot analysis of U31xpgkpuroSVCre provirus. Genomic DNA was cut with EcoRI, fractionated on agarose gel, blotted on nylon filter, 32 Hybridized to a P-labeled pgk-probe. Lanes 1-14, clones 1-14 expressing U3lxpgkpuroSVCre. The ubiquitous 7 kb constant band is the endogenous pgk promoter. (C) PCR analysis of clones expressing U31xpgkpuroSVCre. Genomic DNA was amplified with Cre- (top) or b-actin- (bottom) specific primers. Amplification products were separated on a 1% agarose gel and visualized by staining the lane with ethidium bromide as follows: M, molecular weight standard (1 kb BRL ladder); 1-14, clone 1 expressing U3xpgkpuroSVCre. -14,15, a clone expressing a single copy of U3pgklxtkneo (negative control); 16, a clone expressing a single copy of U3pgklxtkneoMCCre (positive control). FIG. 10 shows recombination of U31xSVpuroSVCre provirus in NIH3T3 cells. (A) Predicted structure of provirus before and after site-specific recombination. (B) Southern blot analysis of U31xSVpuroSVCre provirus. Cellular DNA was cut with EcoRI (left) or HindIII (right) and treated as described in the legend of FIG. 32 Hybridized to P-labeled SV40-probe. Lanes 1-12, clones 1-12 expressing U3lxSVpuroSVCre. (C) PCR analysis of clones expressing U3xSVpuroSVCre. Genomic DNA was amplified with Cre- (left) or b-actin- (right) specific primers. Amplification products were separated on a 1% agarose gel and visualized by staining the lane with ethidium bromide as follows: M, molecular weight standard (1 kb BRL ladder); 1-12, clone 1 expressing U3xSppurSVCre. 12; 13-14, clones expressing a single copy of U3pgkltkneo (positive control); 15-16, clones expressing a single copy of U3pgklxtkneo MCC re (negative control). The term "vector system" refers to at least one vector capable of introducing a recombinase coding sequence and a target sequence for the recombinase into the genome of a cell. The sequence encoding the recombinase and the target sequence may be located on two different vectors, but are preferably present in one vector. The recombinase may be optionally introduced into the cell as a protein, such that the vector system need not include the coding sequence for the recombinase. The term "retrovirus" refers to any RNA virus that replicates via a DNA intermediate. Some such viruses require the presence of another virus, such as a helper virus, for passage. That is, a retrovirus is intended to mean one having a substantial deletion or mutation in its RNA. The term "control region" refers to the region of the retrovirus that replicates after infection and before integration. Control regions include U3 and U5 regions. Such regions also include LTR regions. The term "transcription unit" refers to a sequence of nucleic acids that includes a natural or synthetic promoter, protein coding sequence, and a polyadenylation signal. The promoter may contain an enhancer. The term "protein coding sequence" refers to a nucleotide sequence that encodes a polypeptide chain that has therapeutic value or that in some way interferes with cellular metabolism. It also includes a polypeptide, commonly referred to as a "selectable marker", that distinguishes cells that express the polypeptide chain from cells that do not express the polypeptide chain. The term "target sequence" or "site-specific target sequence" refers to a synthetic or natural nucleotide sequence recognized by a site-specific recombinase. Examples of such sequences include loxP (11-13) from P1 phage or frt (14-16) from Saccharomyces cerevisiae. The term "recombinase" or "site-specific recombinase" refers to a synthetic, natural, or recombinant enzyme that binds, cleaves, recombines with a specific target sequence. Examples of such are Cre recombinase from P1 phage (13) or Flp recombinase from Saccharomyces cerevisiae (14). The present invention relates to self-deleting vectors, preferably retroviruses, which are preferably used to introduce therapeutically valuable genes into somatic cells. FIG. 5 shows two preferred embodiments of the present invention. In the above vector -pgggU3pgglkxtkneo-, a transcription unit consisting of the mouse phosphoglycerate kinase (pgk) promoter (17), the loxP target sequence (11), and the thymidine kinase / neomycin phosphotransferase (tkneo) fusion gene was replaced with an enhancer-free gene. It was inserted into the 3'-U3 region of the MoMuLV retroviral vector. In the lower vector, an additional transcription unit encoding MCCre (where Cre = Cre recombinase, MC = HSV thymidine kinase promoter fused to polyomalousie T enhancer) was inserted between the LTRs of the viral body. Viral and LTR-mediated replication places the MCCre between the loxP site along with other viral and non-viral sequences, and Cre recombinase causes the integrated protease other than one copy of pgk-lx-tkneo containing the LTR. Allows you to remove most of the virus. FIG. 8 is two additional preferred embodiments of the present invention. In both constructs, the MC promoter was replaced with the simian virus 40 (SV40) promoter and the tkneo fusion gene was replaced with a puromycin resistance gene. In the above vector-pgSVCreU31xpgkpuro-, the puromycin resistance gene is controlled by the pgk promoter. In the lower vector-pgSVCreU 31 x SVpuro-the same U3 gene is controlled by the SV40 promoter. In these examples, the loxP site in the 3 'LTR was located upstream of the transcription unit. In the preferred embodiment described above, the transcription unit and the site-specific recombinase target are within U3, but this is not required. Both the transcription unit and the target sequence may be in the U5 region or other parts of the vector, depending on which part of the vector is deleted. Finally, Cre recombination may be provided in trans as a native protein or as a plasmid expressing the recombinase. Example 1 To determine if the site-specific recombination target could delete adjacent proviral sequences after integration, we inserted the transcription unit -pgk-loxP-tkneo- into the U3 region of the enhancer-free Moloney murine leukemia virus. (Fig. 5). Plasmid Cre recombinase and loxP sequences were obtained from pMCCre and PGEM 30, respectively (11). The mouse phosphoglycerate-kinase-promoter (pgk) was obtained from ppgkCat (18) and the SV40 / puromycin-acetyltransferase cassette was obtained from pBABEpuro (19). The tk neo gene was obtained by joining the EheI / SpeI PCR amplification product of the HSV thymidine kinase coding sequence (20) to the SpeI / NheI amplification product of the neomycin-phosphotransferase coding sequence (21). In frame fusions were made by deleting the thymidine kinase stop codon and Neo-AUG. The pgklxtkneo cassette was cloned blunt-ended into the unique NheI site of pggU3en (-) to obtain pggU3pgkl xtkneo. pggU3en (-) was obtained by removing neo from pggU3Neoen (-) (21) and subcloning the viral sequence as an SstI fragment into the backbone of pBABEpuro. pgklxtkneo corresponds to the site of loxP as the PstI / EcoRI fragment of pGEM30, pgk as the XbaI / BglII fragment of pgkCAT, and tkneo as the blunt-end fragment, and the site of the pBluescriptIIKS polylinker (Stratagene). By doing so, it was assembled in pBluescript IIKS. To obtain pggU3pgklxtkneoMCCre, the PCR amplification product of MCCre was cloned into the unique XhoI site of pggU3pgklxtkneo. Cells and viruses NIH3T3 cells and BOSC23 cells (22) were grown in DMEM (Gibco) medium supplemented with 10% fetal calf serum (Gibco). As described by Pear et al. (22), transient transfection of BOSC23 cells resulted in a recombinant retrovirus free of helper virus. 10 Five NIH3T3 cells were infected by incubating with the filtered virus supernatant for 24 hours in the presence of 4 μg / ml polybrene (Aldrich). Clones expressing the provirus were isolated by selection in media containing 2 μg / ml puromycin (Sigma) or 1 mg / ml G418 (Gibco) for 7 days. Southern blot hybridization As already described (21) 32 DNA hybridization was performed using a P-labeled probe. Southern blots were scanned with a PhosphoImager (Molecular Dynamics) and analyzed with ImageQuantNT software (Molecular Dynamics). result Previous studies have demonstrated that the U3 region of MoMuLV can tolerate relatively large amounts of external sequence (up to 5 kb, (23)). These are replicated with the viral sequence to create a long terminal repeat (LTR) flanked by integrated proviruses (reviewed in (24)). Thus, after insertion of the site-specific recombination-loxP-target sequence into the 3'-U3 region of the retroviral vector, LTR-mediated replication places the viral genome between the two loxP sites, thus It was predicted that this would be susceptible to cleavage by Cre-recombinase. To examine this prediction, a transcription unit consisting of the mouse phosphoglycerate kinase (pgk) promoter (17), the loxP target sequence (11), and the thymidine kinase / neomycin phosphotransferase (tkneo) fusion gene was replaced with an enhancer-free gene. It was inserted into the 3'-U3 region (pgU3en (-), (21)) of the MoMuLV retrovirus vector to obtain pggU3pgklx tkneo- (FIG. 5). This plasmid was transfected into BOSC23 helper cells (22) to obtain a recombinant virus, which was used to infect NIH3T3 cells. LTR-mediated replication should produce a pgklxtkneo flanked provirus in infected cells (FIG. 6). To test this, after selection in G418, the resulting 12 neomycin resistant clones were analyzed by Southern blot. LTR-mediated replication was confirmed in each case using a restriction endonuclease that cleaves the LTR (data not shown). To determine whether Cre recombinase deleted the sequence flanked by loxP and fused the 5 'pgk promoter to the 3' tkneo gene (FIG. 6), two cell lines expressing U3pgklx tkneo were isolated from Cre2, respectively. Co-transfected with the expression plasmids MCCre (11) encoding recombinase and puromycin resistance and pBABEpuro (19). Genomic DNA extracted from the cell pool obtained by puromycin selection was digested with HindIII (an endonuclease that cleaves the LTR) (FIG. 6). When hybridized to the neo-probe, the non-recombinant provirus produces a constant 4.7 kb band that can accommodate the sequence flanked by loxP (Figure 6, lanes 7-12). This band is very weak or completely abolished in the clones expressing Cre (FIG. 6, lanes 8, 9, 11, 12), indicating that most proviruses have undergone recombination. Was. That is, the loxP site inserted into U3 allows Cre recombinase to excise most proviruses other than one LTR. The portion of the proviral DNA remaining in the chromosome after deletion of most proviral DNA can be easily tested by sequence analysis of the chromosomal insertion site and sequence comparison with the vector used to introduce the foreign gene. it can. Example 2 To develop a vector that has all the necessary components for self-deletion into mammalian cells, we propose that the loxP site inserted into U3 will allow recombination when Cre is expressed from the same provirus. I checked whether I would receive it. The coding sequence of Cre controlled by the MC promoter was inserted into pggU3pgklxtkneo between LTRs to obtain pggU3pgklxtkneoMCCre. To obtain infectious virus, pggU3pgklxtkneoMCCre was transfected into BOSC23 cells as described in Example 1. Neomycin resistant clones obtained after infecting NIH3T3 cells and selecting in G418 were analyzed by Southern blot as described in Example 1. The provirus obtained from this vector was expected to cleave itself after integration. Genomic DNA from several independent clones expressing U3pgklxtkneo and U3pgklxtkneoMCCre was digested with HindIII (a restriction endonuclease that cuts both proviruses downstream of tkneo). When hybridized to neo, the non-recombinant provirus retains all sequences flanked by loxP, resulting in constant bands of 4.7 kb and 6 kb, respectively. This band was still present in the Cre-expressing clone, but it was 5-10 fold weaker than in the non-expressing clone (FIG. 7, B-lane). Since both types of clones contained comparable numbers of proviruses, the results indicate that a significant number of U3pgklxtkneoMCCre proviruses had deleted sequences flanked by loxP. Example 3 To improve the efficiency of self-deletion of the Cre-expressing provirus, two additional constructs were made using an additional promoter and a selectable marker gene. Plasmid The loxP fragment of pGEM30 containing the Cre region of MCCre, the SV40 promoter of pBABEpuro, and a HindIII site downstream was inserted into the BamHI, XhoI and NheI sites of pGgU3en (-), respectively, as blunt-ended fragments. The blunt-end pgk-puro- or SV40-puro expression cassette was ligated to the HindIII site of loxP to obtain pggSVCreU 31 × pgkpuro and pgSVCreU31 × SVpuro. Cells and viruses Same as described in Examples 1 and 2. DNA hybridization and PCR As already described (21) 32 DNA hybridization was performed using a P-labeled probe. Southern blots were scanned with a PhosphoImager (Molecular Dynamics) and analyzed with ImageQuantNT software (Molecular Dynamics). For the PCR assay, 150 ng of genomic DNA was subjected to 40 cycles (94 ° C for 30 seconds, 60 ° C for 1 second) using Cre specific primers 5'-TTAGCTAGCATGCCCAAAGAAGAAGAAG-3 'and 5'-GGAGCTAGCCTAATCGCCAT CTTCCAG-3'. Minutes, 72 ° C. for 1 minute). Control PCR was performed under the same conditions except using actin primers as previously described (25). result Infectious virus was obtained by transfecting the vectors -pgSVCreU31xpgkpuro- and -pgSVCre U31xSVpuro- (FIG. 8) into BOSC23 cells. The recovered virus was used for infection of NIH3T3 cells, and puromycin-resistant clones were isolated after 7 days of selection. Genomic DNA of the puromycin-resistant clones obtained from either construct was analyzed by Southern blot. To identify recombination of the U31xpgkpuroSVCre provirus, the DNA was digested with EcoRI, an endonuclease that cuts both proviruses before each promoter (FIGS. 9A, 10A). When hybridized to pgk, the non-recombinant provirus retains all sequences flanked by loxP, resulting in a constant band of 3.1 kb (FIG. 9B, lanes 5, 9, 12-14). . This band should disappear from the Cre expressing clone (FIG. 9A). Thus, this band disappeared from 9 of the 14 U31xpgkpuroSVCre expressing clones, indicating that most proviruses have been recombined (FIG. 9B, lanes 1-4, 6-8, 10). Additional bands of various sizes are fragments extending from the EcoRI site of the 3 ′ LTR to the site of adjacent cellular DNA (FIG. 9B). However, all clones, including those recombined on Southern blots, produced Cre-specific amplification products when analyzed by PCR (FIG. 9C). Although the recombined clone produced 10-50 fold less amplification product (FIG. 9C), the results suggest that the recombinase does not achieve the threshold levels required for recombination uniformly. Significantly higher recombination efficiencies were obtained with U31xpgkpuroSVCre. As shown in FIG. 10B, none of the clones produced a 3 kb restriction fragment when hybridized to SV40, and only variable bands consistent with provirus deletion were seen. To confirm recombination, the DNA was digested with HindIII, which cuts upstream of puromycin (FIG. 10A). As expected, when hybridized to the SV40 or puromycin probe, only bands of variable size were seen. In addition, the hybridization pattern was unique, reflecting fragments extending from the Hind III site of the 3 'LTR to sites in the 5' and 3 'flanking cellular DNA, respectively (Figure 10B, data not shown). ). When analyzed by PCR, only 3 out of 12 clones produced weak Cre-specific amplification products (FIG. 10C). The vector system of the present invention can be used for the preparation of a pharmaceutical composition containing conventional carriers and / or diluents. Depending on the disease to be treated, this vector system contains genes useful in the treatment of the disease in additional transcription units. Reference 1. Akgun, E .; Ziegler, M .; & Grez, M. (1991) J Virol 65. 382-388. 2. Challita, P.S. M. & Kohn, D.S. B. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91, 2 267-2571. 3. Grez, M., Akgun, E., Hiberg, F. & Ostertag, W. (1990) Proc Natl Acad Sci USA 87. 9202-9206. Four. Nusse, R. (1986) Trends Genet. 2, 244-247. Five. Nusse, R. (1991) Curr. Top. Microbiol. Immunol. 171.44-65. 6. Donahue, R., Kessler, S., Bodine, D., McDonagh, K., Dunbar, C., Goodman, S., Agricola, B., Byrne, E., Raffeld, M., Moen, R. Bacher, J., Zsebo, K .; & Nienhuis, A. (1992) J. Exp. Med. 176, 1125-1135. 7. Amariglio, N.A. & Rechavi, G. (1993) Environ. Mol. Mutagen. 21, 212-218. 8. Cohen, M .; & Larsson, E. 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【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1997年3月18日 【補正内容】 【図1】 【図2】 【図3】 【図4】 【図5】 【図6】 【図7】 【図8】 【図9】 【図9】 【図9】 【図10】 【図10】 【図10】 [Procedure for Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act [Date of Submission] March 18, 1997 [Contents of Amendment] [Fig. 1] FIG. 2 FIG. 3 FIG. 4 FIG. 5 FIG. 6 FIG. 7 FIG. 8 FIG. 9 FIG. 9 FIG. 9 FIG. 10 FIG. 10 FIG. 10

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,SZ,U G),UA(AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ,BB,BG ,BR,BY,CA,CH,CN,CZ,DE,DK, EE,ES,FI,GB,GE,HU,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LK,LR,LS,LT ,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX, NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,S G,SI,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG ,US,UZ,VN (71)出願人 グレツ,マヌエル ドイツ連邦共和国デイ−60596 フランク フルト アム マイン,パウル−エールリ ッヒ−シュトラーセ 42 (72)発明者 フオン メルフネル,ハラルド ドイツ連邦共和国デイ−60590 フランク フルト アム マイン,テオドル−シュテ ルン カイ 7,ウニフェルジッタツクリ ニクム フランクフルト アプト.ハマト ロギー (72)発明者 ルス,アンドレアス,ペテル ドイツ連邦共和国ディ−60590 フランク フルト アム マイン,テオドル−シュテ ルン カイ 7,ウニフェルジッタツクリ ニクム フランクフルト アプト.ハマト ロギー (72)発明者 グレツ,マヌエル ドイツ連邦共和国デイ−60596 フランク フルト アム マイン,パウル−エールリ ッヒ−シュトラーセ 42────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M C, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG , CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (KE, LS, MW, SD, SZ, U G), UA (AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ , TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BB, BG , BR, BY, CA, CH, CN, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, HU, IS, JP, K E, KG, KP, KR, KZ, LK, LR, LS, LT , LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, S G, SI, SK, TJ, TM, TR, TT, UA, UG , US, UZ, VN (71) Applicant Gretz, Manuel             Germany Day 60596 Frank             Furt am Main, Paul-Ehrli             Luch-Strasse 42 (72) Inventor Huon Melfner, Harald             Germany Day 60590 Frank             Furt am Main, Theodor-Ste             Run Kai 7, Unifertita Tsukuri             Nikum Frankfurt Apt. Hamato             Roggy (72) Inventors Rus, Andreas, Peter             Federal Republic of Germany-60590 Frank             Furt am Main, Theodor-Ste             Run Kai 7, Unifertita Tsukuri             Nikum Frankfurt Apt. Hamato             Roggy (72) Inventors Gretz, Manuel             Germany Day 60596 Frank             Furt am Main, Paul-Ehrli             Luch-Strasse 42

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.部位特異的リコンビナーゼの少なくとも1つのコード配列、およびこのリ コンビナーゼにより特異的に認識される少なくとも1つの標的配列を含む、遺伝 子治療に有用なベクター系。 2.リコンビナーゼはCreであり標的配列はloxPである、請求の範囲第 1項に記載のベクター系。 3.リコンビナーゼはFlpであり標的配列はfrtである、請求の範囲第1 項に記載のベクター系。 4.追加の転写単位を含む請求の範囲第1項〜第3項に記載のベクター系。 5.レトロウイルスDNAまたはRNAである、請求の範囲第1項〜第4項ま でのいずれか1項に記載のベクター系。 6.U3および/またはU5領域中に標的配列を含む、請求の範囲第5項に記 載のベクター系。 7.追加の転写単位はU3および/またはU5領域中にある、請求の範囲第5 項または第6項に記載のベクター系。 8.ウイルスプロモーターおよび/またはエンハンサーをさらに含む、請求の 範囲第1項〜第7項まに記載のベクター系。 9.請求の範囲第1項に記載の少なくとも1つの標的配列、請求の範囲第4項 に記載の少なくとも1つの外来転写単位を含有し、そしてそのゲノム中に請求の 範囲第1項に記載のベクター系の他のベクター配列は本質的に含有しない、哺乳 動物細胞。 10.標的配列はloxPである、請求の範囲第9項に記載の哺乳動物細胞。 11.標的配列はfrtである、請求の範囲第9項に記載の哺乳動物細胞。 12.哺乳動物ゲノム中にcDNA配列を導入するための方法であって、 − 基本的に標準的方法により請求の範囲第1〜8項に記載のレトロウイルスベ クターを作製する工程、 − プロデューサー細胞をトランスフェクションする工程、 − ウイルス産生クローンを選択する工程、 − 哺乳動物細胞を感染させる工程、 − 部位特異的リコンビナーゼを発現する工程、 − リコンビナーゼ発現カセットと大部分のプロウイルス配列の同時削除を含む 2つまたはそれ以上の特異的標的配列の間の組換え工程、 を含む、上記方法。 13.以下の工程を含む請求の範囲第12項に記載の方法: − 基本的に標準的方法により請求の範囲第1〜8項に記載のレトロウイルスベ クターを作製する工程、 − 哺乳動物細胞を感染させる工程、 − リコンビナーゼを発現する工程、 − リコンビナーゼ発現カセットと大部分のプロウイルス配列の同時削除を含む 2つまたはそれ以上の特異的標的配列の間の組換え工程。 14.請求の範囲第1〜8項までのいずれか1項に記載のベクター系を哺乳動 物細胞に導入する工程を含む、哺乳動物細胞のゲノム中に核酸を取り込ませる方 法。 15.哺乳動物細胞のゲノム中に核酸を取り込ませるための、請求の範囲第1 〜8項までのいずれか1項に記載のベクターの使用。 16.医薬としての請求の範囲第1〜8項までのいずれか1項に記載のベクタ ー系[Claims]   1. At least one coding sequence for a site-specific recombinase; Genetic comprising at least one target sequence specifically recognized by a combinase Vector system useful for child therapy.   2. The recombinase is Cre and the target sequence is loxP. A vector system according to claim 1.   3. The recombinase is Flp and the target sequence is frt. The vector system according to the paragraph.   4. A vector system according to claims 1 to 3, comprising an additional transcription unit.   5. Claims 1 to 4 which are retroviral DNA or RNA. The vector system according to any one of the preceding claims.   6. The method according to claim 5, wherein the target sequence is contained in the U3 and / or U5 region. The vector system shown.   7. Claim 5: The additional transcription unit is in the U3 and / or U5 region. Item 7. The vector system according to item 6 or 6.   8. Claims further comprising a viral promoter and / or enhancer. A vector system according to any of paragraphs 1 to 7.   9. At least one target sequence according to claim 1, claim 4, claim 4. Containing at least one foreign transcription unit according to claim 1 and comprising in its genome A mammal, wherein the vector system is essentially free of other vector sequences according to paragraph 1. Animal cells.   10. 10. The mammalian cell according to claim 9, wherein the target sequence is loxP.   11. 10. The mammalian cell according to claim 9, wherein the target sequence is frt.   12. A method for introducing a cDNA sequence into a mammalian genome, comprising: -The retroviral vectors according to claims 1 to 8 basically by standard methods. The process of making a reactor, Transfecting the producer cells, -Selecting a virus-producing clone; -Infecting mammalian cells, -Expressing a site-specific recombinase, -Includes simultaneous deletion of recombinase expression cassette and most proviral sequences A recombination step between two or more specific target sequences, The above method, comprising:   13. A method according to claim 12, comprising the following steps: -The retroviral vectors according to claims 1 to 8 basically by standard methods. The process of making a reactor, -Infecting mammalian cells, -Expressing a recombinase, -Includes simultaneous deletion of recombinase expression cassette and most proviral sequences Recombination step between two or more specific target sequences.   14. A vector system according to any one of claims 1 to 8, Incorporating nucleic acid into mammalian cell genome, including the step of introducing the nucleic acid into a target cell Law.   15. Claims (1) for incorporating a nucleic acid into the genome of a mammalian cell. Use of the vector according to any one of items 1 to 8.   16. The vector according to any one of claims 1 to 8 as a medicine. ー system
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