JP2003525581A - Vertebrate testis cell depopulating method and method for producing transgenic species - Google Patents
Vertebrate testis cell depopulating method and method for producing transgenic speciesInfo
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Abstract
(57)【要約】 脊椎動物雄性生殖細胞のインビトロおよびインビボトランスフェリンのための組成物は、核酸もしくはトランスジーン、および遺伝子輸送システム、ならびに選択的にエンドソーム溶解物質、トランスジーンと共に細胞によってインターアナライズされ、および雄性生殖細胞の核への細胞質を通じての遺伝子移入を増強するウイルスもしくはウイルス成分のような、保護的インターアナライズ物質を含む。脊椎動物雄性生殖細胞をインビボで遺伝子改変する方法は、レンチウイルス由来ベクターを利用する。脊椎動物精巣を実質的に細胞減失させる方法は、ブスルファン、クロラムブシル、シクロフォスファミド、メルファラン、またはエチルエタンスルホン酸のようなアルキル化剤の用量と、ガンマ線照射線量の併用を用いる。薬学的調製物および移入キットは、本組成物を利用する。ポリヌクレオチドを脊椎動物雄性生殖細胞に導入する方法は、脊椎動物への組成物の投与からなる。トランスフェクトした細胞の単離または選択方法は、リポーター遺伝子を利用し、トランスフェクトした雄性生殖細胞を投与する方法は、インビトロでトランスフェクトされた雄性生殖細胞を利用する。 (57) [Summary] Compositions for in vitro and in vivo transferrin of vertebrate male germ cells are inter-analyzed by nucleic acids or transgenes, and gene transfer systems, and optionally with endosomal lysates, transgenes, and the nucleus of male germ cells A protective inter-analyzing substance, such as a virus or viral component that enhances gene transfer through the cytoplasm into the cell. Methods for genetically modifying vertebrate male germ cells in vivo utilize lentivirus-derived vectors. Methods for substantially reducing vertebrate testes use a combination of gamma irradiation doses with doses of alkylating agents such as busulfan, chlorambucil, cyclophosphamide, melphalan, or ethylethanesulfonic acid. Pharmaceutical preparations and transfer kits make use of the present compositions. A method of introducing a polynucleotide into a vertebrate male germ cell comprises administering the composition to a vertebrate. Methods for isolating or selecting transfected cells utilize the reporter gene, and methods for administering transfected male germ cells utilize in vitro transfected male germ cells.
Description
【0001】
(発明の背景)
本出願を通じて、様々な刊行物を括弧内に引用している。これらの刊行物の開
示は、本発明が属する技術分野の現状をより詳しく説明するために本明細書にそ
の全文が参照として組み入れられる。BACKGROUND OF THE INVENTION Throughout this application, various publications are referenced in parentheses. The disclosures of these publications are incorporated herein by reference in their entirety to more fully describe the state of the art to which this invention belongs.
【0002】
1.発明の分野
本発明は、医学分野、特にトランスジェニック動物および遺伝子治療の分野に
関する。本発明は特に、その方法が脊椎動物精巣から雄性生殖細胞を減失させる
方法を含む、雄性生殖細胞および支持細胞(すなわち、ライディッヒ細胞および
セルトリ細胞)をトランスフェクトするインビトロおよびインビボ法に向けられ
る。1. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of medicine, in particular transgenic animals and gene therapy. The present invention is particularly directed to in vitro and in vivo methods of transfecting male germ cells and supporting cells (ie Leydig cells and Sertoli cells), which methods include methods of depleting male germ cells from vertebrate testes.
【0003】
2.関連分野の考察
トランスジェニック動物の分野は、当初、動物全体における単一の遺伝子の作
用ならびに遺伝子活性化、発現および相互作用の現象を理解するために開発され
た。この技術はヒトおよび他の動物における様々な疾患のモデルを作製するため
に用いられている。トランスジェニック技術は、遺伝学の研究に、ならびに遺伝
メカニズムおよび機能を理解するために利用できる最も強力なツールの一つであ
る。同技術はまた、遺伝子と疾患との関係を調べるために用いられる。約5,000
の疾患が単一の遺伝子欠損によって引き起こされる。より一般的には、他の疾患
は、1つ以上の遺伝子と、ウイルスまたは発癌物質のような環境物質との複雑な
相互作用の結果である。そのような相互作用を理解することは、遺伝子療法およ
び薬物治療のような治療法、および臓器移植のような治療の開発にとって最も重
要である。そのような治療は機能的欠損を代償する、および/または臓器に発現
された望ましくない機能を消失させる可能性がある。遺伝子移入はまた、家畜の
改良、および生物活性薬剤の大規模生産にも用いられている。2. Discussion of Related Fields The field of transgenic animals was initially developed to understand the actions of single genes and the phenomena of gene activation, expression and interaction in whole animals. This technique has been used to model various diseases in humans and other animals. Transgenic technology is one of the most powerful tools available for genetic research as well as for understanding genetic mechanisms and functions. The technique is also used to investigate the relationship between genes and diseases. About 5,000
The disease is caused by a single genetic defect. More generally, other diseases are the result of complex interactions of one or more genes with environmental agents such as viruses or carcinogens. Understanding such interactions is of paramount importance for the development of therapeutics such as gene therapy and drug treatment, and treatments such as organ transplantation. Such treatments may compensate for functional deficits and / or eliminate unwanted function expressed in the organ. Gene transfer has also been used for livestock improvement and large-scale production of bioactive agents.
【0004】
歴史的に、トランスジェニック動物は、受精卵のマイクロインジェクションに
ほぼ限って作製されてきた。受精卵の前核にインビトロで異物、すなわち異種も
しくは同種異系DNAまたはハイブリッドDNA分子をマイクロインジェクションする
。次に、マイクロインジェクションした受精卵を、仮親の雌性動物の性器に移入
する。(例えば、クリンペンフォルト(P.J.A.Krimpenfort)ら、「成熟T細胞を
枯渇したトランスジェニックマウスおよびトランスジェニックマウスの作製法(
Transgenic mice depleted in mature T-cells and methods for making transg
enic mice)」、米国特許第5,175,384号および第5,434,340号;クリンペンフォ
ルト(P.J.A.Krimpenfort)ら、「成熟リンパ球細胞タイプを枯渇したトランス
ジェニックマウス(Transgenic mice depleted in mature lymphocytic cell-ty
pe.)」、米国特許第5,591,669号)。Historically, transgenic animals have been produced almost exclusively by microinjection of fertilized eggs. The pronucleus of a fertilized egg is microinjected with a foreign substance, that is, a heterologous or allogenic DNA or hybrid DNA molecule in vitro. Next, the microinjected fertilized egg is transferred into the genitals of the foster female animal. (For example, PJAKrimpenfort et al., “Transgenic Mice Depleted of Mature T Cells and Method of Making Transgenic Mice (
Transgenic mice depleted in mature T-cells and methods for making transg
enic mice), US Pat. Nos. 5,175,384 and 5,434,340; PJAKrimpenfort et al., “Transgenic mice depleted in mature lymphocytic cell-ty.
pe.) ", U.S. Pat. No. 5,591,669).
【0005】
本技術によるトランスジェニック動物の作製は一般的に再現可能であり、この
理由からほとんど改良が行われてこなかった。しかしこの技術は大量の受精卵を
必要とする。この理由の一部は、マイクロインジェクションの際に溶解による受
精卵の損失率が高いことである。その上、操作された胚は子宮に定着して生存す
る可能性が低い。これらの要因からこの技術の効率は極めて低くなっている。例
えば、トランスジェニック動物おそらく3例を作製するためには、受精卵300〜5
00個にマイクロインジェクションする必要があるかも知れない。その理由の一部
として大量の胚にマイクロインジェクションする必要性から、トランスジェニッ
ク技術はその高い繁殖力のためにマウスにおいて主に用いられている。マウスの
ような小動物は特定の疾患では適したモデルであることが証明されているが、こ
の点におけるそれらの価値は限られている。ほとんどのヒト疾患の作用および治
療を研究するためには、それらが多くの局面において、そして臓器の大きさにお
いてもヒトと類似していることから、より大きい動物のほうがはるかに適してい
る。現在、ヒト異種移植の可能性を有するトランスジェニック動物が開発中であ
るが、ヒトと同等の体格のより大きい動物が必要であろう。トランスジェニック
技術によって、そのようなドナー動物はヒトレシピエントと免疫適合性となるで
あろう。しかし、従来のトランスジェニック技術では、受精した雌性生殖細胞ま
たは卵を大量に必要とする。霊長類、ウシ、ウマおよびブタのようなほとんどの
大きい哺乳類は、ホルモン刺激を行った後でも動物1周期あたり受精卵をほんの
10〜20個産生するに過ぎない。その結果、大動物をこれらの技術によって作製す
れば、費用が極めて高くなる。The production of transgenic animals according to the present technology is generally reproducible and for this reason little improvement has been made. However, this technique requires large numbers of fertilized eggs. Part of the reason for this is the high rate of fertilized egg loss due to lysis during microinjection. Moreover, engineered embryos are less likely to colonize the uterus and survive. Due to these factors, the efficiency of this technology is extremely low. For example, to produce 3 transgenic animals, perhaps 300 to 5 fertilized eggs
You may need to microinject to 00. Because of the need for microinjection into large numbers of embryos as part of that reason, transgenic technology is predominantly used in mice because of its high fertility. Small animals such as mice have proven to be suitable models for certain diseases, but their value in this regard is limited. Larger animals are much more suitable for studying the action and treatment of most human diseases because they are similar to humans in many respects and in organ size. Currently, transgenic animals with the potential for human xenotransplantation are under development, but larger animals of comparable size to humans will be needed. Transgenic technology will render such donor animals immunocompatible with human recipients. However, conventional transgenic techniques require large numbers of fertilized female germ cells or eggs. Most large mammals, such as primates, cows, horses and pigs, produce only a few fertilized eggs per animal cycle, even after hormone stimulation.
Only produce 10 to 20 pieces. As a result, the cost of producing large animals by these techniques is prohibitive.
【0006】
本発明は、雄性生殖細胞は大量をより容易に利用できるという事実に基づいて
いる。ほとんどの雄性哺乳類は一般に、射精1回に精子(雄性生殖細胞)少なく
とも108個を産生する。これは排卵誘発物質による処置後でもマウスにおいて卵
子わずか10〜20個とは対照的である。同様の状況がほぼ全ての大動物における排
卵についても当てはまる。この理由のみを考慮しても、雄性生殖細胞は、異物DN
Aを生殖系列に導入して、単純な自然交配後に効率が増加したトランスジェニッ
ク動物をする、よりよい標的となる。The present invention is based on the fact that large numbers of male germ cells are more readily available. Most male mammals generally produce at least 10 8 sperm (male germ cells) per ejaculation. This is in contrast to only 10-20 eggs in mice even after treatment with ovulation inducers. A similar situation holds true for ovulation in almost all large animals. Considering only this reason, male germ cells are
Introducing A into the germ line is a better target for transgenic animals with increased efficiency after simple natural mating.
【0007】
精子形成は、それによって二倍体精原幹細胞が、劇的かつ明確な形態学的変化
を受けて、完全に成熟すると卵子を受精させることができる自己推進型の半数体
細胞(雄性配偶子)となる娘細胞を提供するプロセスである。[0007] Spermatogenesis is a self-propelled haploid cell that allows diploid spermatogonial stem cells to undergo dramatic and distinct morphological changes to fertilize an egg when fully mature (male The process of providing daughter cells to be gametes.
【0008】
始原生殖細胞は当初、E8期で内胚葉卵黄嚢上皮に初めて認められ、胚体外胚葉
から生じると考えられている(マックラレン&ビューア(A. McLaren and Buehr
)、Cell Diff. Dev. 31:185[1992];マツイ(Y. Matsui)ら、Nature 353:75
0[1991])。それらは卵黄嚢上皮から後腸内胚葉を通じて生殖隆起まで移動し、
有糸分裂によって増殖して精巣に定着する。Primordial germ cells were initially found in the endodermal yolk sac epithelium at the E8 stage and are thought to arise from the ectoderm (A. McLaren and Buehr).
), Cell Diff. Dev. 31: 185 [1992]; Y. Matsui et al., Nature 353: 75.
0 [1991]). They move from the yolk sac epithelium through the hindgut endoderm to the genital ridge,
Proliferate by mitosis and settle in the testis.
【0009】
性的成熟に達すると、精原細胞は5または6回の有糸分裂を行った後、減数分
裂に入る。始原精原幹細胞(Ao/As)は増殖して中間型の精原細胞タイプApr、Aa
l、A1-4の集団を形成し、その後、それらはB型精原細胞に分化する。B型精原細
胞は分化して始原精母細胞を形成し、これが長い減数分裂前期に入り、その間に
相同染色体が対を形成して組み換えが起こる。形態学的に識別可能な減数分裂期
は;前細糸期、細糸期、接合糸期、太糸期、二次精母細胞および半数体精子細胞
である。精子細胞は、精子形成の際に、核の再形成、先体の形成、および尾部の
構築のような大きい形態学的変化を受ける(ベルブ(A. R. Bellve)ら、精子の
回復、受精能獲得、先体反応、および分画(Recovery, capacitation, acrosome
reaction, and fractionation of sperm)」、Methods Enzymol. 225:113〜36
[1993])。精母細胞および精子細胞は、セルトリ細胞膜との独自の半接合的接着
を通じて、セルトリ細胞と生命維持に必要な接触を確立する。精子成熟における
最終的な変化は受精の前に雌性動物の性器で起こる。Upon reaching sexual maturation, spermatogonia undergo meiosis 5 or 6 times before entering meiosis. Primordial spermatogonial stem cells (Ao / As) proliferate and grow into intermediate spermatogonia cell types Apr, Aa
l, forming a population of A1-4, after which they differentiate into type B spermatogonia. Type B spermatogonia differentiate to form primordial spermatocytes, which enter long meiotic prophase, during which homologous chromosomes pair and recombine. The morphologically distinguishable meiotic phases are: prefilament phase, filament phase, zygote phase, thick thread phase, secondary spermatocytes and haploid spermatids. Sperm cells undergo large morphological changes during spermatogenesis, such as nuclear remodeling, acrosome formation, and tail assembly (AR Bellve et al., Sperm Recovery, Capacitation, Acrosome reaction and fractionation (Recovery, capacitation, acrosome
reaction, and fractionation of sperm), Methods Enzymol. 225: 113-36.
[1993]). Spermatocytes and sperm cells establish life-sustaining contacts with Sertoli cells through their unique, semi-zygotic adhesion with the Sertoli cell membrane. The final changes in sperm maturation occur in the genitals of female animals before fertilization.
【0010】
当初、精子にDNAを加えて、これを用いてインビトロでマウス卵子を受精させ
ることによってトランスジェニック動物を作製する試みがなされた。次に受精卵
を仮親の雌性動物に移入して、仔を生ませると、30%がトランスジェニックであ
り、トランスジーンを発現すると報告された。しかし、他の研究者らが繰り返し
努力を行ったにもかかわらず、この実験は再現することができず、トランスジェ
ニックの仔は得られなかった。実際、この方法によって得られたと思われたトラ
ンスジェニック動物は、全くトランスジェニックではなく、報告されたDNA組み
込みは単なる実験のアーチファクトであったことにほぼ間違いはない。この方法
の試験に携わった世界中の研究所から収集されたデータから、生まれた仔890例
全体からトランスジェニック動物は得られなかったことが示された。Initially, an attempt was made to add a DNA to sperm and use it to fertilize a mouse egg in vitro to produce a transgenic animal. Fertilized eggs were then transferred to foster females to give birth to 30% transgenics, which were reported to express the transgene. However, despite repeated efforts by other researchers, this experiment was not reproducible and no transgenic pups were obtained. In fact, it is almost certain that the transgenic animals that were suspected to have been obtained by this method were not transgenic at all and the reported DNA integration was merely an experimental artifact. Data collected from laboratories worldwide involved in testing this method showed that no transgenic animals were obtained from all 890 offspring.
【0011】
要約すると、生存したトランスジェニック子孫を作製することは現在では可能
であるが、利用できる方法は費用が高くしかも極めて効率が悪い。本発明による
精子トランスフェクションは、インビトロまたはインビボのいずれにおいても、
トランスジェニック動物を作製する、単純でより安価でしかもより侵襲性の低い
方法を提供し、動物の生殖細胞に異種遺伝子を移入する場合のみならず、同種異
系遺伝子を移入する場合にも非常に効率がよい可能性がある方法を提供する。In summary, although it is now possible to produce surviving transgenic offspring, the methods available are expensive and extremely inefficient. Sperm transfection according to the present invention, whether in vitro or in vivo,
It provides a simpler, cheaper, less invasive method for producing transgenic animals, which is extremely useful not only for transferring heterologous genes into the germ cells of animals, but also for transferring allogeneic genes. Provide a potentially efficient method.
【0012】
雄性生殖細胞のインビトロトランスフェクションおよびレシピエントマウス雄
性脊椎動物の精巣への移植を容易にするために、トランスフェクトした雄性生殖
細胞をその中に移入する前に、トランスフェクトしていない雄性生殖細胞をレシ
ピエント脊椎動物精巣からまず減失させることは都合がよい。In order to facilitate in vitro transfection of male germ cells and transplantation into the testes of recipient mouse male vertebrates, untransfected male germ cells are transferred prior to transfer of the transfected male germ cells therein. It is convenient to first deplete the germ cells from the recipient vertebrate testis.
【0013】
精巣の細胞減失は一般的に、脊椎動物全体をガンマ線照射(X-線)に暴露する
ことによって、または精巣への局所照射によって行われる。(例えば、ピノン-
ラタイレード(G. Pinon-Lataillade)ら、「ラット精巣の持続的低線量ガンマ
線照射によって誘発された内分泌および組織学的変化(Endocrinological and h
istological changes induced by continuous low dose gamma-irradiation of
rat testis)」、Acta Endocrinol.(Copenh)109(4):558〜62[1985];ピノン-
ラタイレード&マース(G. Pinon-Lataillade and J. Maas)ら、「ラットの持
続的ガンマ線照射:精子形成の喪失および回復に及ぼす線量-率効果(Continuou
s gamma-irradiation of rats:dose-rate effect on loss and recovery of sp
ermatogenesis)」、Stahlentherapie 161(7):421〜26[1985];ホプキンソン(
C. R. Hopkinson)ら、「雄性ラットにおける精巣の組織および血漿ホルモンレ
ベルに及ぼす局所精巣照射の効果(The effect of local testicular irradiati
on on testicular histology and plasma hormone levels in the male rat.)
」、Acta Endocrinol.(Copenh)87(2):413〜23[1978];ピノン-ラタイレード
(G. Pinon-Lataillade)ら、「成体ラットの持続的低線量率ガンマ線照射の際
のセルトリ細胞に及ぼす生殖細胞の影響(Influence of germ cells upon Serto
li cells during continuous low-dose rate gamma-irradiation of adult rats
)」、Mol. Cell. Endocrinol. 58(1):51〜63[1988];カムチャウイング(P. K
amtchouing)ら、「ラットセルトリ細胞機能に及ぼす持続的低線量率ガンマ線照
射の影響(Effect of continuous low-dose rate gamma-irradiation on rat Se
rtoli cell function.)」、Reprod. Nutr. Dev. 28(4B):1009〜17[1988];ピ
ニュー(C. Pineau)ら、「急性および慢性的照射後の精巣機能の評価:成体ラ
ットにおけるセルトリ細胞機能に及ぼす後期精子の影響に関するさらなる証拠(
Assessment of testicular function after acute and chronic irradiation:f
urther evidence for influence of late spermatids on Sertoli cell functio
n in the adult rat)」、Endocrinol. 124(6):2720〜28[1989];カンガスニエ
ミ(M. Kangasniemi)ら、「照射したラット精巣における基底状態およびFSH刺
激後の環状AMP産生の細胞制御(Cellular regulation of basal and FSH-stimul
ated cyclic AMP production in irradiated rat testes.)」、Anat. Rec. 227
(1):32〜36[1990];ピノン-ラタイレード(G. Pinon-Lataillade)ら、「生殖
細胞およびセルトリおよびライディッヒ細胞機能に及ぼすラット精巣のガンマ線
急性暴露の影響(Effect of an acute exposure of rat testes to gamma rays
on germ cells and on Sertoli and Leydig cell functions.)」、Reprod. Nut
r. Dev. 31(6):617〜29[1991])。Cytocytopenia of the testes is generally performed by exposing the whole vertebrate to gamma irradiation (X-rays) or by local irradiation of the testes. (For example, Pinon-
G. Pinon-Lataillade et al., Endocrinological and histological changes induced by continuous low-dose gamma irradiation of rat testis.
istological changes induced by continuous low dose gamma-irradiation of
rat testis) ", Acta Endocrinol. (Copenh) 109 (4): 558-62 [1985]; Pinone-
G. Pinon-Lataillade and J. Maas et al., "Continuous gamma irradiation in rats: dose-rate effect on spermatogenesis loss and recovery (Continuou
s gamma-irradiation of rats: dose-rate effect on loss and recovery of sp
ermatogenesis) ”, Stahlentherapie 161 (7): 421-26 [1985]; Hopkinson (
CR Hopkinson) et al., The effect of local testicular irradiati on testicular tissue and plasma hormone levels in male rats.
on on testicular histology and plasma hormone levels in the male rat.)
Acta Endocrinol. (Copenh) 87 (2): 413-23 [1978]; G. Pinon-Lataillade et al. Influence of germ cells upon Serto
li cells during continuous low-dose rate gamma-irradiation of adult rats
) ", Mol. Cell. Endocrinol. 58 (1): 51-63 [1988]; Kamchawing (P. K.
amtchouing) et al., "Effect of continuous low-dose rate gamma-irradiation on rat Se function.
rtoli cell function.) ", Reprod. Nutr. Dev. 28 (4B): 1009-17 [1988]; C. Pineau et al.," Evaluation of testis function after acute and chronic irradiation: Sertoli in adult rats. Further evidence for the effects of late sperm on cell function (
Assessment of testicular function after acute and chronic irradiation: f
urther evidence for influence of late spermatids on Sertoli cell functio
n in the adult rat), Endocrinol. 124 (6): 2720-28 [1989]; M. Kangasniemi et al. Cellular regulation of basal and FSH-stimul
ated cyclic AMP production in irradiated rat testes.) ", Anat. Rec. 227
(1): 32-36 [1990]; G. Pinon-Lataillade et al., "Effect of an acute exposure of rat on testicular and Sertoli and Leydig cell functions. testes to gamma rays
on germ cells and on Sertoli and Leydig cell functions.) '', Reprod Nut
r. Dev. 31 (6): 617-29 [1991]).
【0014】
ガンマ線照射誘発精原細胞変性のメカニズムは、アポトーシスの過程に関連す
ると考えられる(ハセガワ(M. Hasegawa)ら、「放射線照射誘発アポトーシス
に対する分化途中の精原細胞の抵抗性およびp53欠損マウスにおける喪失(Resis
tance of differentiating spermatogonia to radiation-induced apoptosis an
d loss in p53-deficient mice.)」、Radiat. Res. 149:263〜70[1998])。The mechanism of gamma-irradiation-induced spermatogonia degeneration is thought to be related to the process of apoptosis (M. Hasegawa et al., “Differentiated spermatogonia resistance to radiation-induced apoptosis and p53-deficient mice. In (Resis
tance of differentiating spermatogonia to radiation-induced apoptosis an
d loss in p53-deficient mice.) ", Radiat. Res. 149: 263-70 [1998]).
【0015】
脊椎動物精巣の細胞を減失させるもう一つの方法は、ブスルファン(ミレラン
社)のようなアルキル化剤を含む組成物を投与することによって行う。(例えば
、ジアング(F. X. Jiang)、「ラットにおけるブスルファン治療からの回復後
の精原細胞の挙動(Behaviour of spermatogonia following recovery from bus
ulfan treatment in the rat)」、Anat. Embryol.198(1):53〜61[1998];ラッ
セル&ブリンスター(L. D. Russell and R. L. Brinster)、「マウス輸精管へ
のラット精巣細胞の移植後の精子形成に関する超構造的知見(Ultrastructural
observations of spermatogenesis following transplantation of rat testis
cells into mouse seminiferous tubules)」、J. Androl. 17(6):615〜27[199
6];ブヤッド(N. Boujrad)ら、「ブスルファン治療後の体細胞および生殖細胞
集団のラット子宮内または新生仔クリプトキディスム(cryptochidism)におけ
る進化(Evolution of somatic and germ cell populations after busulfan tr
eatment in utero or neonatal cryptochidism in the rat.)」、Andrologia 2
7(4):223〜28[1995];リンダー(R. E. Linder)ら、「14種類の生殖毒物に対
する短期間暴露後のラットにおける精子毒性のエンドポイント(Endopoint of s
permatotoxicity in the rat after short duration exposures to fourteen re
productive toxicants)」Reprod. Toxicol. 6(6):491〜505[1992]:カスガ&
タカハシ(F. Kasuga ans M. Takahashi)、「ブスルファン治療後に生殖細胞の
数が減少したラット性腺の内分泌機能(The endocrine function of rat gonads
with reduced number of germ cells following busulfan treatment.)」、En
docrinol. Jpn. 33(1):105〜15[1986])。Another method of depleting vertebrate testis cells is by administering a composition comprising an alkylating agent such as busulfan (Milleran). (For example, FX Jiang, “Behaviour of spermatogonia following recovery from bus from recovery from busulfan treatment in rats.
ulfan treatment in the rat) ", Anat. Embryol. 198 (1): 53-61 [1998]; LD Russell and RL Brinster," Spermatogenesis after transplantation of rat testis cells into the mouse vas deferens. Ultrastructural knowledge about
observations of spermatogenesis following transplantation of rat testis
cells into mouse seminiferous tubules), J. Androl. 17 (6): 615-27 [199
6]; N. Boujrad et al., "Evolution of somatic and germ cell populations after busulfan tr in rat uterus or neonatal cryptochidism.
eatment in utero or neonatal cryptochidism in the rat.) ", Andrologia 2
7 (4): 223-28 [1995]; RE Linder et al., "Endopoint of sperm toxicity in rats after short-term exposure to 14 reproductive toxins.
permatotoxicity in the rat after short duration exposures to fourteen re
productive toxicants) ”Reprod. Toxicol. 6 (6): 491 ~ 505 [1992]: Kasuga &
F. Kasuga ans M. Takahashi, “The endocrine function of rat gonads with reduced number of germ cells after treatment with busulfan
with reduced number of germ cells following busulfan treatment.) ", En
docrinol. Jpn. 33 (1): 105-15 [1986]).
【0016】
ブスルファン、クロラムブシル、シクロフォスファミド、メルファラン、また
はエチルエタンスルホン酸のような細胞障害性アルキル化剤は、癌化学療法にお
いて悪性細胞を殺すためにしばしば用いられる。(例えば、アンダーソン(Ande
rsson)ら、「悪性疾患の治療のための非経口ブスルファン(Parenteral busulf
an for treatment of malignant disease)」、米国特許第5,559,148号および第
5,430,057号;ストラトフォード(Stratford)ら、「ブリオスタチンによる幹細
胞増殖の刺激(Stimulation of stem cell growth by the bryostatins.)」、
米国特許第5,358,711号;ラック(Luck)ら、「血管収縮物質を細胞障害性物質
と併用して細胞病変部に導入する治療(Treatment employing vasoconstrictive
substances in combination with cytotoxic agents for introduction into c
ellular lesion.)」、米国特許第4,978,332号)。マウスをブスルファンによっ
て処置すると(13 mg〜40 mg/kg体重)、精巣における雄性生殖細胞を枯渇する
ことが報告されている;幹細胞および分化途中の精原細胞のいずれも死滅し;30
mg/kg体重以上の用量では処置後56日までに無精子症となった(ブッチ&マイス
トリッチ(L. R. Bucci and M. L. Meistrich)、「マウスの精子形成に及ぼす
ブスルファンの影響;細胞障害性、不稔性、精子異常、および優性致死変異(Ef
fects of busulfan on murine spermatogenesis:cytotoxicity, sterility, sp
erm abnormalities, and dominant lethal mutations.)」、Radiation Researc
h 176:259〜68[1987])。Cytotoxic alkylating agents such as busulfan, chlorambucil, cyclophosphamide, melphalan, or ethylethanesulfonic acid are often used in cancer chemotherapy to kill malignant cells. (For example, Ande
rsson) et al., "Parenteral busulfane (Parenteral busulfane for the treatment of malignant diseases.
an for treatment of malignant disease) ", U.S. Patent Nos. 5,559,148 and
5,430,057; Stratford et al., "Stimulation of stem cell growth by the bryostatins.",
US Pat. No. 5,358,711; Luck et al., “Treatment employing vasoconstrictive with vasoconstrictors in combination with cytotoxic agents.
substances in combination with cytotoxic agents for introduction into c
ellular lesion.) ”, U.S. Pat. No. 4,978,332). Treatment of mice with busulfan (13-40 mg / kg body weight) has been reported to deplete male germ cells in the testis; kills both stem cells and developing spermatogonia; 30
LR Bucci and ML Meistrich produced azoospermia by 56 days after treatment at doses above mg / kg bw, "Effect of busulfan on spermatogenesis in mice; cytotoxicity, sterility. Sex, sperm abnormalities, and dominant lethal mutations (Ef
fects of busulfan on murine spermatogenesis: cytotoxicity, sterility, sp
erm abnormalities, and dominant lethal mutations.) '', Radiation Researc
h 176: 259-68 [1987]).
【0017】
本発明は、インビトロまたはインビボのいずれかにおける、動物の生殖細胞に
異種遺伝子のみならず同種異系遺伝子を移入するため、およびトランスジェニッ
ク脊椎動物を作製するために非常に有効な、精子形成性のトランスフェクション
の必要性に取り組む。本技術は、トランスフェクトしていない雄性生殖細胞を精
巣から減失させる優れた方法の必要性を含む、ヒトおよび他の脊椎動物種におけ
る生殖細胞系列および幹細胞系列遺伝子治療の要件にも取り組む。本技術は大き
い種においてトランスジェニック動物を作製するのみならず、男性不妊症に至る
遺伝子欠損を修復する際に非常に価値がある。DNAを安定に組み入れた雄性生殖
細胞を選択することができる。The present invention provides spermatozoa that are highly effective for transferring both heterologous as well as allogeneic genes into the germ cells of animals, either in vitro or in vivo, and for producing transgenic vertebrates. Address the need for plastic transfection. The present technology also addresses the requirements for germline and stem cell line gene therapy in humans and other vertebrate species, including the need for superior methods of depleting untransfected male germ cells from the testes. This technique is of great value not only in producing transgenic animals in large species, but also in repairing genetic defects leading to male infertility. Male germ cells that have stably integrated DNA can be selected.
【0018】 本発明のこれらおよび他の長所および特徴を本明細書に記述する。[0018] These and other advantages and features of the invention are described herein.
【0019】
(発明の概要)
本発明は、所望の遺伝子材料による真核動物生殖細胞のインビボおよびエクス
ビボ(インビトロ)トランスフェクションに関する。簡単に説明すると、インビ
ボ法は、遺伝子材料を適したベクターと共に動物の精巣に直接注射することを含
む。この方法では、精巣内の雄性生殖細胞の全てまたは一部がインサイチューで
有効な条件下でトランスフェクトされる。エクスビボ法は、新規単離方法を用い
て、適したドナーの性腺からまたは動物自身の性腺から生殖細胞を抽出すること
、それらをインビトロでトランスフェクトまたはそうでなければ遺伝子改変する
こと、およびその後自発的に再定着する適した条件下でそれらを精巣に戻すこと
を含む。エクスビボ法は、トランスジーンが安定な状態でゲノムに確実に組み入
れられるように、それらを精巣に戻す前にトランスフェクトした生殖細胞を様々
な手段でスクリーニングしてもよいという長所を有する。その上、スクリーニン
グおよび細胞ソーティングの後、生殖細胞に富む集団のみを回収してもよい。こ
のアプローチによって交配後のトランスジェニック子孫の確率は大きくなる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to in vivo and ex vivo (in vitro) transfection of eukaryotic germ cells with desired genetic material. Briefly, in vivo methods involve direct injection of genetic material with a suitable vector into the testes of animals. In this method, all or part of the male germ cells in the testis are transfected in situ under effective conditions. The ex vivo method uses a novel isolation method to extract germ cells from the gonads of suitable donors or from the gonads of the animals themselves, transfect them in vitro or otherwise genetically modify them, and then spontaneously. Including returning them to the testes under suitable conditions to reestablish colonies. The ex vivo method has the advantage that the transfected germ cells may be screened by various means before they are returned to the testes to ensure that the transgenes are stably integrated into the genome. Moreover, after screening and cell sorting, only germ cell-rich populations may be recovered. This approach increases the probability of transgenic offspring after mating.
【0020】
本発明はまた、細胞を細精管から押し出して、穏やかな酵素処理によって解離
させることによって、精巣細胞の混合集団から精原細胞を得ることを含む、精原
細胞を単離する新規方法にも関する。遺伝子改変を行う精原細胞または幹細胞は
、精原幹細胞集団の細胞周期を回転させる場合に限って活性があるプロモーター
配列、例えばB-Mybまたは、c-kitプロモーター領域、c-raf-1プロモーター、ATM
(運動失調-毛細血管拡張症)プロモーター、RBM(リボソーム結合モチーフ)プ
ロモーター、DAZ(無精子症において欠失している)プロモーター、XRCC-1プロ
モーター、HSP 90(熱ショック遺伝子)プロモーター、サイクリンA1プロモータ
ー、またはFRMI(脆弱X部位からの)プロモーターのような精原細胞特異的プロ
モーターを、選択的にリポーター構築物、例えば、緑色蛍光蛋白質([GFP]また
は増強GFP[EGFP])、黄色蛍光蛋白質、青色蛍光蛋白質、フィコエリスリンもし
くはフィコシアニンのようなフィコビリプロテイン、または適した波長の光の下
で蛍光を発するその他の蛋白質をコードする構築物に機能的に結合させて、利用
することを含む新規方法によって混合細胞集団から単離してもよい。これらの独
自のプロモーター配列は、精原細胞周期を回転させる場合に限ってリポーター構
築物の発現を促進する。このように、精原細胞はリポーター構築物を発現する混
合集団における唯一の細胞であり、このように、この根拠に基づいて単離しても
よい。蛍光または発光リポーター構築物を発現するトランスジェニック細胞は例
えば、適当な波長に設定したフロー・アクチベーテッドセルソーター(FACS)の
助けを借りてソーティングすることができ、またはそれらを化学的方法によって
選択してもよい。The present invention also provides a novel method for isolating spermatogonia, which comprises obtaining spermatogonia from a mixed population of testis cells by extruding the cells from the seminiferous tubules and dissociating them by mild enzymatic treatment. It also relates to the method. Genetically modified spermatogonia or stem cells are promoter sequences that are active only when rotating the cell cycle of a spermatogonial stem cell population, such as B-Myb or c-kit promoter region, c-raf-1 promoter, ATM
(Ataxia-telangiectasia) promoter, RBM (ribosome binding motif) promoter, DAZ (deleted in azoospermia) promoter, XRCC-1 promoter, HSP 90 (heat shock gene) promoter, cyclin A1 promoter , Or a spermatogonia-specific promoter, such as the FRMI (from the fragile X site) promoter, selectively with a reporter construct, eg, green fluorescent protein ([GFP] or enhanced GFP [EGFP]), yellow fluorescent protein, blue By a novel method comprising operably linking to and utilizing a fluorescent protein, a phycobiliprotein such as phycoerythrin or phycocyanin, or another protein that fluoresces under light of a suitable wavelength. It may be isolated from a mixed cell population. These unique promoter sequences drive expression of the reporter construct only when the spermatogonial cell cycle is rotated. Thus, spermatogonia are the only cells in the mixed population that express the reporter construct and may thus be isolated on this basis. Transgenic cells expressing fluorescent or luminescent reporter constructs can be sorted, for example, with the aid of a Flow Activated Cell Sorter (FACS) set at an appropriate wavelength, or they can be selected by chemical methods. Good.
【0021】
本発明はまた、雄性生殖細胞を脊椎動物精巣から実質的に減失させる有効な方
法に関する。本方法は、ブスルファンのようなアルキル化剤の用量と脊椎動物に
対するガンマ線照射の用量とを、脊椎動物精巣を実質的に細胞減失させるため、
例えば、ドナー動物から雄性生殖細胞を移植するために準備するために十分量を
併用して投与することを含む。アルキル化剤とガンマ線照射のこのような併用治
療によって、アルキル化剤またはガンマ線照射単独のいずれかと比較した場合、
本来のトランスフェクトしていない、または遺伝子改変されていない雄性生殖細
胞の集団を消失させる上で組織学的に優れた結果が得られる。したがって、脊椎
動物精巣の細胞を減失させる本方法は、所望の形質または産物をコードするポリ
ヌクレオチドを成熟過程の雄性生殖細胞に組み入れる本インビトロ法を用いれば
、トランスジェニック動物の作製が最大限となる。The present invention also relates to an effective method of substantially depleting male germ cells from a vertebrate testis. The method reduces the dose of an alkylating agent such as busulfan and the dose of gamma irradiation to a vertebrate to substantially decellularize the vertebrate testis,
For example, it may include co-administration of sufficient amounts to prepare male germ cells from a donor animal for transplantation. With such a combination treatment of alkylating agent and gamma irradiation, when compared to either the alkylating agent or gamma irradiation alone,
Histologically superior results are obtained in eliminating the original population of untransfected or genetically unmodified male germ cells. Thus, this method of depleting vertebrate testicular cells maximizes the production of transgenic animals using the in vitro method of incorporating a polynucleotide encoding a desired trait or product into the mating male germ cell. Become.
【0022】
本発明はまた、新鮮または凍結した精巣生検から単離された生殖細胞による精
巣の再定着にも関する。これらの生殖細胞は、レシピエント精巣に移植する前に
遺伝子操作してもよく、操作しなくてもよい。The present invention also relates to reestablishment of the testes by germ cells isolated from fresh or frozen testis biopsies. These germ cells may or may not be genetically engineered prior to transplantation into the recipient testis.
【0023】
トランスフェクション(すなわち遺伝子輸送)に関しては、本発明の方法は、
所望の形質または産物をコードするポリヌクレオチドを含む核酸の量を含む組成
物を、動物またはインビトロで生殖細胞に投与することを含む。さらに、組成物
は、例えばヌクレオチド配列で構成される関連する制御プロモーター領域を含む
。これを例えば、レトロウイルスベクター、アデノウイルスおよびアデノウイル
ス関連ベクター、または遺伝子療法において用いられるリポソーム試薬もしくは
その他の試薬のような細胞トランスフェクション促進物質を含む遺伝子輸送系と
組み合わせる。これらは、選択的に生殖細胞のゲノムに挿入されるポリヌクレオ
チドと共に、核酸セグメントを動物の生殖細胞に輸送するために有効な条件下で
導入した。DNA組み込みの後、処置した動物を自然交配させるか、または生殖補
助技術の助けを借りて繁殖させ、所望の形質を有する子孫を選択する。Regarding transfection (ie gene transfer), the method of the invention comprises
Administering a composition comprising an amount of nucleic acid comprising a polynucleotide encoding a desired trait or product to a germ cell in an animal or in vitro. In addition, the composition includes an associated regulated promoter region composed of, for example, a nucleotide sequence. This is combined, for example, with retroviral vectors, adenovirus and adenovirus-related vectors, or gene delivery systems containing cell transfection facilitating agents such as liposome reagents or other reagents used in gene therapy. These were introduced under conditions effective to transport the nucleic acid segment into the germ cells of an animal, with a polynucleotide that is selectively inserted into the germ cell genome. Following DNA integration, the treated animals are either naturally mated or bred with the aid of assisted reproduction techniques to select offspring with the desired trait.
【0024】
この技術は動物モデルとして用いられるトランスジェニック動物の作製、およ
びしばしば表現型の変化に至る、遺伝子材料の付加、改変またはサブトラクショ
ンによるヒトを含む動物のゲノムの改変に適用可能である。本方法は、人が劣性
または優性遺伝子障害に関する遺伝子を保有する場合、または人がその子孫に多
遺伝子障害を伝播する傾向がある場合、ヒトを含む動物の保有者状態を変化させ
る場合にも応用可能である。This technique is applicable to the generation of transgenic animals used as animal models, and to the modification of the genome of animals, including humans, by the addition, modification or subtraction of genetic material, which often leads to phenotypic changes. The method is also applicable when a person carries a gene for a recessive or dominant gene disorder, or when a person has a tendency to transmit a polygenic disorder to their offspring and changes the carrier status of animals, including humans. It is possible.
【0025】
本方法と共に用いるのに適した製剤は、所望の形質をコードするポリヌクレオ
チドセグメントおよびトランスフェクション促進物質、ならびに選択的にDNA切
断に対して保護する物質を時に備えた取り込み促進物質を含む。トランスフェク
ション組成物の異なる成分もまた、キットの形で提供され、上記の成分は、2個
以上の異なる容器において一定用量で含まれる。キットは一般に、異なる容器に
異なる成分を含む。他の成分はキットにおいて担体と共に提供される。Formulations suitable for use with the method include a polynucleotide segment encoding the desired trait and a transfection facilitating agent, and an uptake facilitating agent, optionally with a substance that selectively protects against DNA cleavage. .. The different components of the transfection composition are also provided in the form of a kit, the components being included in a fixed dose in two or more different containers. Kits generally include different components in different containers. The other components are provided with the carrier in the kit.
【0026】
(望ましい態様の説明)
本発明は、動物の生殖細胞の遺伝子修飾、およびトランスジェニックな動物の
産生のための既存の方法を改善したいという本発明者の希望から生まれたもので
ある。既存の方法は、インビトロまたはインビボで産生した接合体中にDNAを直
接注射するというもの、あるいは受容側の未分化胚芽細胞中に取り込んだ胎児性
幹細胞を用いてキメラ胚を産生するというものである。その後、このように処理
した胚を、予め刺激した子宮または卵管に移植する。現在可能な方法は、非常に
時間とコストがかかり、侵襲性の段階をいくつか経る必要があり、またトランス
ジェニックな子孫の産生は偶発的で予測不可能である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention arose from the inventor's desire to improve existing methods for genetic modification of animal germ cells and production of transgenic animals. Existing methods are direct injection of DNA into zygotes produced in vitro or in vivo, or production of chimeric embryos using fetal stem cells incorporated into recipient undifferentiated embryo cells. . The embryos thus treated are then transplanted into the pre-stimulated uterus or fallopian tube. The currently available methods are very time consuming and costly, have to go through several invasive steps, and the production of transgenic offspring is accidental and unpredictable.
【0027】
この発明の発明者は、トランスジェニックな動物を得るためのよりコストの低
い、迅速な、かつ効率の良い手法を求めて、希望する形質をコードする核酸画分
をもつ雄の動物の生殖細胞をインビボまたはex vivo(インビトロ)でトランス
フェクトする、という今回の方法を考案した。この方法は、次の戦略のうちの少
なくとも1つに基づくものである。第1の方法は、in situにおける既知の遺伝子
送達システムを利用して核酸画分を動物の精巣に送達する(インビボトランスフ
ェクション)というもので、トランスフェクトした生殖細胞は自身の環境の中で
分化することができる。その後、当該核酸が生殖細胞中に取り込まれたことがわ
かる動物(トランスジェニック動物)を選択する。このようにして選択した動物
は、交配させたり、その精子を利用して精液注入または体外受精を行ったりする
ことにより、トランスジェニックな子孫を産生することができる。動物の選択は
、一方あるいは両方の精巣の生検を行った後、または動物の射出精液をポリメラ
ーゼ連鎖反応により増幅し希望する核酸配列が取り込まれていることを確認した
後に行う。希望する核酸が実際に取り込まれたかどうかの確認を容易にするため
に、初回のトランスフェクションまたは遺伝子送達の際に、緑色蛍光蛋白質をコ
ードする(または強化緑色蛍光蛋白質[EGFP]をコードする)遺伝子や、黄色蛍
光蛋白質、青色蛍光蛋白質、フィコエリスリンまたはフィコシアニンなどのフィ
コビリ蛋白質、あるいは適切な波長の下で蛍光を発する他のあらゆる蛋白質をコ
ードする遺伝子、もしくは発光蛋白質をコードする遺伝子等、同時にトランスフ
ェクトされるリポーター遺伝子を含めることができる。The inventors of the present invention have sought a less costly, faster, and more efficient procedure for obtaining transgenic animals in which a male animal carrying a nucleic acid fraction encoding the desired trait We have devised our method of transfecting germ cells in vivo or ex vivo. This method is based on at least one of the following strategies. The first method involves the delivery of nucleic acid fractions to the testes of animals using a known gene delivery system in situ (in vivo transfection), in which the transfected germ cells differentiate in their own environment. can do. Then, an animal (transgenic animal) in which it is known that the nucleic acid has been incorporated into germ cells is selected. The animals thus selected can produce transgenic offspring by mating, semen injection or in vitro fertilization using the sperm. Animals are selected after biopsy of one or both testes, or after amplification of the injected sperm of the animals by the polymerase chain reaction to confirm that the desired nucleic acid sequence has been incorporated. Gene encoding green fluorescent protein (or encoding enhanced green fluorescent protein [EGFP]) during initial transfection or gene delivery to facilitate confirmation of whether the desired nucleic acid was actually incorporated Alternatively, a gene encoding a yellow fluorescent protein, a blue fluorescent protein, a phycobiliprotein such as phycoerythrin or phycocyanin, or any other protein that fluoresces at an appropriate wavelength, or a gene encoding a photoprotein, etc. A defective reporter gene can be included.
【0028】
これとは別に、供与動物から雄の生殖細胞を分離し、希望する形質を保持させ
るためにインビトロでトランスフェクトしたり遺伝子修飾したりすることもでき
る。このような遺伝子操作を行った後、DNAが希望通りに修飾されたという何ら
かの証拠を示す生殖細胞を選択し、適切な受容動物の精巣中に移す。一方あるい
は両方の精巣の生検を行った後、または動物の射出精液をポリメラーゼ連鎖反応
により増幅し希望する核酸配列が取り込まれたことを確認した後に、さらなる選
択を行うことも可能である。上述のように、初回のトランスフェクションまたは
遺伝子送達の際に、緑色蛍光蛋白質をコードする(または強化緑色蛍光蛋白質[
EGFP]をコードする)遺伝子や、黄色蛍光蛋白質、青色蛍光蛋白質、フィコエリ
スリンまたはフィコシアニンなどのフィコビリ蛋白質、あるいは適切な波長の光
源の下で蛍光を発する他のあらゆる蛋白質をコードする遺伝子、もしくは発光蛋
白質をコードする遺伝子等、同時にトランスフェクトされるリポーター遺伝子を
含めることができる。Alternatively, male germ cells can be isolated from the donor animal and transfected or genetically modified in vitro to retain the desired trait. After such genetic manipulation, germ cells that show some evidence that the DNA has been modified as desired are selected and transferred into the testes of an appropriate recipient animal. Further selection can be performed after biopsy of one or both testes, or after the ejaculated semen of an animal has been amplified by the polymerase chain reaction to confirm that the desired nucleic acid sequence has been incorporated. As described above, upon initial transfection or gene delivery, it encodes green fluorescent protein (or enhanced green fluorescent protein [
EGFP] or a phycobiliprotein such as yellow fluorescent protein, blue fluorescent protein, phycoerythrin or phycocyanin, or any other protein that fluoresces under a light source of the appropriate wavelength, or luminescence A co-transfected reporter gene, such as a gene encoding a protein, can be included.
【0029】
ある種の用途に適したリポーター遺伝子として他に望ましいのは、酵素により
基質から光線を放出させることのできる蛋白質をコードする遺伝子である;この
発明の目的のために適したそのような蛋白質は「発光蛋白質」である。例えば、
発光蛋白質の例としてルシフェラーゼまたはアポアエクオリンなどが挙げられる
。Another desirable reporter gene suitable for certain applications is a gene encoding a protein capable of enzymatically releasing light from a substrate; such a gene suitable for the purposes of this invention. The protein is a “photoprotein”. For example,
Examples of photoproteins include luciferase and apoaequorin.
【0030】
生殖細胞を移植する前に、内因性の生殖細胞を不活化または破壊するため、す
なわち内因性の雄生殖細胞の精巣を絶滅させるために、受容動物の精巣をいくつ
かの方法の中の1つ、あるいはその組み合わせによって処理するのが一般的であ
る。これは、ガンマ線照射、化学的処理、ウイルスのような感染性物質を用いる
方法、自己免疫による枯渇、あるいはその組み合わせ等、何らかの適切な手段に
よって行う。内因性の雄の生殖細胞を絶滅させることにより、遺伝子に変更を加
えた供与細胞を受容動物の精巣中で生育させることができる。Prior to transplantation of germ cells, the testes of the recipient animal may be tested in several ways in order to inactivate or destroy the endogenous germ cells, ie, to kill the testes of the endogenous male germ cells. It is common to process by one of them, or a combination thereof. This is done by any suitable means such as gamma irradiation, chemical treatment, methods using infectious agents such as viruses, depletion by autoimmunity, or a combination thereof. By extinguishing endogenous male germ cells, genetically modified donor cells can be grown in the testes of recipient animals.
【0031】
内因性の雄生殖細胞の精巣を絶滅させるためにどのような手段を用いた場合で
も、精巣の基本的な精密構造を破壊したり、重大な損傷を与えたりしてはならな
い。もし精細管形成の微細なシステムが崩壊すると、外因性の精原細胞が精巣内
で再増殖することができなくなる可能性がある。また、精細管が崩壊することに
よって、精液の輸送に障害が起こり、繁殖不能となることが予想される。さらに
、セルトーリ細胞に対して不可逆的な損傷を与えることのないように、この種の
わずかな精巣傷害も起こさないようにしなければならない。何故なら、この細胞
は生殖細胞が成熟する間に、その発育のための基盤となるからである。加えて、
宿主の免疫防御系によって移植した外因性の精原細胞が破壊されるのを防ぐ上で
役割を果たす可能性もある。Whatever means is used to extinguish the testes of endogenous male germ cells, they should not destroy the basic precision structure of the testis or cause serious damage. If the minute system of seminiferous tube formation is disrupted, exogenous spermatogonia may not be able to repopulate in the testis. Moreover, it is expected that the disruption of seminiferous tubules impairs the transportation of semen and makes it impossible to reproduce. In addition, this kind of slight testicular injury must be avoided so that it does not cause irreversible damage to the Sertoli cells. This is because these cells are the basis for their development during germ cell maturation. in addition,
It may also play a role in preventing the destruction of transplanted exogenous spermatogonia by the host's immune defense system.
【0032】
より望ましくは、受容動物に内在する雄の生殖細胞の精巣を絶滅させる際に、
この発明の関連するところである脊椎動物の精巣を根本的に絶滅させるための方
法を用いて行うのがよい。脊椎動物の精巣を根本的に絶滅させるためのこの発明
の方法とは、ブスルファン(1、4−ブタンジオールジメタンスルホネート;Myle
ran、Glaxo Wellcome)、クロラムブシル、シクロホスファミド、メルファラン
、あるいはエチルエタンスルホン酸など(これらに限定されるわけではない)の
細胞傷害性アルキル化剤の投与とガンマ線照射とをいずれかの順序で併用すると
いうものである。アルキル化剤の投与とガンマ線照射とを併用することによって
、どちらかの単独投与と比較して生殖細胞の精巣を絶滅させる上で非常に優れた
結果が得られる。アルキル化剤の用量とガンマ線照射の線量は、精巣を根本的に
絶滅させるために十分な量とする。More preferably, in extinct the testes of male germ cells resident in the recipient animal,
It is preferable to use a method for radically extinguishing the testes of vertebrates to which this invention relates. The method of the present invention for radically extinct vertebrate testis includes busulfan (1,4-butanediol dimethanesulfonate; Myle
ran, Glaxo Wellcome), chlorambucil, cyclophosphamide, melphalan, or a cytotoxic alkylating agent such as, but not limited to, ethylethanesulfonic acid and gamma irradiation in either order. It is meant to be used together. The combined use of alkylating agents and gamma irradiation gives very good results in killing the testes of germ cells compared to either administration alone. The dose of alkylating agent and the dose of gamma irradiation should be sufficient to fundamentally kill the testes.
【0033】
アルキル化剤の用量として望ましいのは、体重1kg当たり約4〜10 mgであり、
体重1kg当たり約6〜8 mgが最も望ましい。アルキル化剤の投与は、腹腔内、静
脈内、あるいは筋肉内注射、静脈内滴注、埋め込み、経皮もしくは経粘膜の送達
システムを含めて(これらに限定されるわけではない)、製剤学的に容認される
あらゆる送達システムによって行うことができる。A preferred dose of alkylating agent is about 4-10 mg / kg body weight,
Most preferred is about 6-8 mg / kg body weight. The administration of the alkylating agent may be a pharmaceutical formulation including, but not limited to, intraperitoneal, intravenous or intramuscular injection, intravenous drip, implantation, transdermal or transmucosal delivery system. It can be done by any delivery system that is acceptable to.
【0034】
アルキル化剤の投与と照射との間に回復期間を設けることは必須ではなく、こ
れら2種類の処置はどちらかが終了してから0〜24時間以内に行うのが最も望ま
しい。望ましくは、2種類の処置の間の間隔が2週間を超えるべきではない。何
故なら、2週間を超えると遺伝子修飾した、あるいは異種の雄生殖細胞を受容動
物の精巣に移植するという目的に関して最良の結果が得られなくなってしまうか
らである。It is not essential to provide a recovery period between administration of the alkylating agent and irradiation, and it is most desirable that these two types of treatment be performed within 0 to 24 hours after the end of either treatment. Desirably, the interval between the two treatments should not exceed 2 weeks. The reason for this is that after 2 weeks, the best results cannot be obtained for the purpose of transplanting genetically modified or heterologous male germ cells into the testes of a recipient animal.
【0035】
受容側の脊椎動物に対して、約200〜800 Rad、最も望ましくは約350〜450 Rad
の線量のガンマ線を精巣に局所照射し、絶滅させる。200 Rad未満ではほとんど
効果がなく、800 Radを超えると放射線宿酔の症状、特に胃腸管症状が発生する
のが普通である。この発明の方法に従って受容動物の精巣を絶滅させるための処
置を行った後3日〜2ヶ月以内に、前述のようにして雄の生殖細胞をその動物に
移植することができる。3日後より前では、微量の細胞傷害性アルキル化剤また
は内因性のアポトーシスシグナル分子が受容動物中に残留していて、移植した雄
生殖細胞が損傷を受ける可能性がある。2ヶ月後より後では、体内の雄生殖細胞
自体が再生育を始めるのが普通であり、トランスフェクトした、遺伝子修飾した
、あるいは異種の雄生殖細胞を交配の目的で受容動物の精巣に移植した場合に、
最良の結果を得ることができない。For the recipient vertebrate, about 200-800 Rad, most preferably about 350-450 Rad
Irradiate the testis locally with a dose of gamma rays to extinct it. Below 200 Rad, there is little effect, and above 800 Rad, symptoms of radiation sickness, especially gastrointestinal tract symptoms, usually occur. Male germ cells can be transplanted into an animal within 3 days to 2 months of being treated according to the method of the present invention for extinction of the testes of the recipient animal, as described above. Before 3 days, trace amounts of cytotoxic alkylating agents or endogenous apoptotic signal molecules may remain in the recipient animal, damaging the transplanted male germ cells. After 2 months, male germ cells within the body usually begin to regenerate, and transfected, genetically modified, or xenogeneic male germ cells are transplanted into the testes of recipient animals for mating purposes. In case,
You can't get the best results.
【0036】
適切に修飾された精子細胞をもつことが示された動物は、自然に交配させるこ
とも可能であるし、またその精原細胞を用いて精液注入あるいは体外受精を行う
こともできる。このようにして得られたトランスジェニックな子孫は、自然交配
または人工的精液注入のどちらの手段によっても、さらなるトランスジェニック
な子孫を得るために繁殖させることが可能である。この発明の方法は、現在行わ
れている他の方法と比較して侵襲性の手順を行う回数が少なく、希望する形質を
コードする核酸配列を子孫のゲノム中に取り込む際の成功率も高い。Animals that have been shown to have appropriately modified sperm cells can be mated naturally or the spermatogonia can be used for semen injection or in vitro fertilization. The transgenic offspring thus obtained can be bred to obtain further transgenic offspring by means of either natural mating or artificial semen injection. The method of the present invention requires less number of invasive procedures than other methods currently used, and has a high success rate in incorporating a nucleic acid sequence encoding a desired trait into the genome of progeny.
【0037】
原始生殖細胞は、胎芽の外胚葉から発生すると考えられており、E8期の内胚葉
卵黄嚢の上皮中に最初に見られる。これらの細胞は、そこから後腸内胚葉を経由
して生殖隆起まで移動する。A0/Asとして知られる原始精原幹細胞が分化してB
型精原細胞となる。このB型精原細胞は、さらに分化して原始精原細胞を形成し
、長期的な減数前期に入って相同染色体の対合と組み換えが起こる。減数分裂に
はいくつかの明確な形態学的段階がある:前細糸期、細糸期、合糸期、太糸期、
第二精母細胞、および半数体精子細胞である。半数体精子細胞は、精子形成の間
に核の形状変化、アクロソームの形成、および尾部の構築を含めて、形態学的に
さらに変化する。精子における最終的な変化は、受精の前に雌の生殖管の中で起
こる。この発明のインビボでの方法により生殖腺中に投与した核酸画分は、これ
らの期のうちの1つ以上の段階において生殖細胞に到達し、より感受性の強い期
にある細胞によって取り込まれる。エクスビボ(ex vivo)(インビトロ)での
遺伝子修飾法の場合には、核酸の修飾のために二倍体の精原細胞のみを使用する
のが普通である。この細胞は、遺伝子療法の技術を用いてインビボにおいて、ま
たは種々のトランスフェクション技術を用いてインビトロにおいて、修飾される
。Primordial germ cells are believed to develop from the ectoderm of the embryo and are first found in the epithelium of the E8 stage endoderm yolk sac. These cells travel from there via the hindgut endoderm to the genital ridge. Primitive spermatogonial stem cells, known as A0 / As, differentiate to B
Become type spermatogonia. This type B spermatogonia further differentiates to form primordial spermatogonia, which undergoes long-term meiosis to undergo homologous chromosome pairing and recombination. There are several distinct morphological steps in meiosis: pre-filamentary stage, fine-filamentary stage, mitotic stage, thick-line stage,
The second spermatocyte, and the haploid sperm cell. Haploid spermatids undergo further morphological changes, including nuclear shape changes, acrosome formation, and tail assembly during spermatogenesis. The final changes in sperm occur in the female reproductive tract prior to fertilization. The nucleic acid fraction administered into the gonads by the in vivo method of the invention reaches the germ cells at one or more of these phases and is taken up by cells in the more sensitive phases. In the case of ex vivo (in vitro) genetic modification methods, it is common to use only diploid spermatogonia for nucleic acid modification. The cells are modified in vivo using gene therapy techniques or in vitro using various transfection techniques.
【0038】
このように、この発明は本特許の中で、雄生殖細胞を分離するため、そして同
種異系および異種のDNAをインビボおよびエクスビボ(ex vivo)(インビトロ)
で動物の生殖細胞中にトランスフェクト(あるいは遺伝子送達)するための新規
かつ非常に明快な方法を提供するものである。すなわち、動物に対して遺伝子送
達システムと少なくとも1種類の核酸画分から構成される製剤を動物の生殖細胞
を修飾するのに有効な量および条件で投与し、核酸画分が生殖細胞中に入り遊離
されてそのゲノムの中に組み込まれるようにする方法である。[0038] Thus, the present invention provides for the isolation of male germ cells in the present invention and for the treatment of allogeneic and heterologous DNAs in vivo and ex vivo (in vitro).
It provides a new and very clear method for transfecting (or gene delivery) into germ cells of animals. That is, a preparation comprising a gene delivery system and at least one nucleic acid fraction is administered to an animal in an amount and under conditions effective to modify the germ cells of the animal, and the nucleic acid fraction is released into the germ cells and released. It is a method of being integrated into the genome.
【0039】
インビボで遺伝子送達のための混合物を生殖細胞に導入する方法として、動物
の精巣中に直接送達させるというものがあり、精巣中で発達の各段階にある雄の
生殖細胞中に分配される。インビボでの方法は、遺伝子送達のための混合物を輸
出管中、精細管中に直接、あるいは例えばマイクロピペットを用いて精巣網中に
注入する、といった新しい技術を利用するものである。遺伝子送達のための混合
物を精巣内の繊細な細管系に損傷を与えることのない圧力の下で確実に注入する
ために、コントロールされた圧力値の下で正確な容積を送出することのできるピ
コポンプを利用し、マイクロピペットを通じて注射するとよい。マイクロピペッ
トは金属あるいはガラスなど、適切な材質製のものであればよく、例えばピペッ
トプラーを用いて操作先端部位の小さい穴まで通したガラスチューブから構成さ
れるのが一般的である。先端は、精巣の細管系の中に入れやすくするために便利
な様式で角度をつけてもよい。またマイクロピペットは、注射部位においてより
よい状態でかつ損傷の少ない精細管穿通を行うために、傾斜した操作先端をもっ
ていてもよい。この傾斜は、特別に製造された研磨装置によって作り出すことが
可能である。インビボでの注射法のために使用するピペットの先端の直径は約15
〜45ミクロンであるが、動物の大きさにより必要に応じて他のサイズのものを使
用することも可能である。ピペットの先端は、注射部位とは反対側の精細管壁に
損傷を与えないよう、また外傷を最小限に抑えるように注意しながら、同軸照明
付き双眼顕微鏡の助けを借りて、精巣網または精巣の精細管系中に導入する。平
均的には、約25倍から80倍の倍率が適切であり、この手順は熟練した技術者が他
に助けを借りることなく実施するものであるため、ベンチマウントマイクロマニ
ピュレータは特に必要ではない。精巣の精細管中への送達および分布を確認する
ために、少量の適切な無毒性の染料を遺伝子送達溶液に添加してもよい。すなわ
ち、顕微鏡下で見ることができ追跡することができる適切な無毒性の染料の希釈
溶液などがこれに該当する。One method of introducing the mixture for gene delivery into germ cells in vivo is by direct delivery into the testes of animals, which are distributed in the male germ cells at each stage of development in the testes. It The in vivo method utilizes new techniques such as injecting the mixture for gene delivery into the efferent tubule, into the seminiferous tubule, or into the testicular reticulum, eg, using a micropipette. Pico pumps capable of delivering precise volumes under controlled pressure values to ensure that the mixture for gene delivery is infused under pressure that does not damage the delicate tubule system in the testis It is advisable to inject it through a micropipette using The micropipette may be made of a suitable material such as metal or glass, and is generally composed of, for example, a glass tube that is passed through a small hole at the tip of the operation using a pipette puller. The tip may be angled in a convenient manner to facilitate entry into the testicular tubule system. The micropipette may also have a tilted operating tip for better and less damaging seminiferous puncture at the injection site. This tilt can be created by specially manufactured polishing equipment. The diameter of the tip of the pipette used for in vivo injection method is about 15
~ 45 microns, but other sizes can be used as needed depending on the size of the animal. The tip of the pipette should be used with the aid of a coaxial-illuminated binocular microscope, taking care not to damage the seminiferous tubule wall opposite the injection site and to minimize trauma. Introduced into the seminiferous tube system. On average, a bench mount micromanipulator is not necessary, as a magnification of about 25 to 80 times is suitable and this procedure is performed by a skilled technician without the help of others. A small amount of a suitable non-toxic dye may be added to the gene delivery solution to confirm delivery and distribution of the testes into the seminiferous tubules. That is, such as a suitable non-toxic dilute solution of the dye that can be viewed and traced under a microscope.
【0040】
このようにして、遺伝子送達のための混合物を生殖細胞と直接接触させる。一
般に、遺伝子送達のための混合物は、希望する形質をコードする修飾核酸に加え
て適切なプロモーター配列、そしてリポソーム、レトロウイルスベクター、アデ
ノウイルスベクター、アデノウイルス強化遺伝子送達系、あるいはこれらの組み
合わせなど、核酸配列の取り込みを増加させる任意の薬剤から構成される。緑色
蛍光蛋白質をコードする遺伝子など、リポーター構築物を遺伝子送達混合物にさ
らに加えてもよい。雄の生殖細胞の移入を促進するために、c-kitリガンドのよ
うなターゲティング分子を遺伝子送達混合物に添加することもできる。In this way, the mixture for gene delivery is brought into direct contact with germ cells. Generally, the mixture for gene delivery will include a modified nucleic acid encoding the desired trait in addition to a suitable promoter sequence, and a liposome, retroviral vector, adenovirus vector, adenovirus enhanced gene delivery system, or a combination thereof. It is composed of any agent that increases the uptake of nucleic acid sequences. A reporter construct, such as a gene encoding green fluorescent protein, may also be added to the gene delivery mixture. Targeting molecules such as c-kit ligands can also be added to the gene delivery mixture to facilitate transfer of male germ cells.
【0041】
遺伝子改変のエクスビボ(インビトロ)法に関して、改変した生殖細胞のレシ
ピエント精巣への導入は適したマイクロピペットを用いた直接注射によって行っ
てもよい。精原細胞の分化に対してホルモン刺激を提供するライディッヒまたは
セルトリ細胞のような支持細胞は、改変した生殖細胞に沿ってレシピエント精巣
に移入してもよい。これらの移入した支持細胞は改変していなくてもよく、また
はそれ自身、生殖細胞と共に、または生殖細胞とは別にトランスフェクトしてい
てもよい。これらの移入した支持細胞はドナーまたはレシピエント精巣のいずれ
かに対して自家または異種であってもよい。移入液における細胞の好ましい濃度
は単純な実験によって容易に確立してもよいが、約1×105〜10×105個/液10 μ
lの範囲であろう。マイクロピペットは、選択的に圧力および/容量を制御する
ためにピコポンプの助けを借りて、輸出管、精巣網、または細精管に導入しても
よく、またはこの輸送は手動で行ってもよい。用いるマイクロピペットは、チッ
プの直径が約70ミクロンであることを除いては、ほとんどの点において、インビ
ボ注射に用いられるものと類似である。導入の微小外科法は、全ての面において
上記のインビボ法で用いられるものと類似である。トランスフェクトした生殖細
胞の満足のゆく輸送が容易に同定できるように、適した染料を担体溶液に組み入
れてもよい。With respect to the ex vivo (in vitro) method of genetic modification, introduction of modified germ cells into the recipient testis may be performed by direct injection with a suitable micropipette. Supporting cells such as Leydig or Sertoli cells, which provide hormonal stimulation for spermatogonia differentiation, may be transferred to the recipient testis along with the modified germ cells. These transfected feeder cells may be unmodified, or may themselves be co-transfected with or separately from germ cells. These transferred feeder cells may be autologous or heterologous to either the donor or recipient testis. The preferred concentration of cells in the transfer fluid may be easily established by simple experimentation, but is approximately 1 x 10 5 to 10 x 10 5 cells / solution 10 µ.
It will be in the range of l. The micropipette may be introduced into the efferent tubing, testicular net, or seminiferous tubing with the help of picopumps to selectively control pressure and / or volume, or this transport may be done manually . The micropipette used is similar in most respects to that used for in vivo injection, except that the tip diameter is approximately 70 microns. The microsurgical method of introduction is similar in all respects to that used in the in vivo method described above. Suitable dyes may be incorporated into the carrier solution so that satisfactory translocation of the transfected germ cells can be readily identified.
【0042】
トランスフェクトした生殖細胞は、好ましくはレシピエント動物の精巣に移入
するが、レシピエント動物は同じドナー動物となりうるが、そうである必要はな
い。ドナー動物の精巣は好ましくは、トランスフェクトした生殖細胞をその中に
移入する前に、本来の生殖細胞を減失させる。この細胞減失は如何なる適した手
段によっても行うことができる。しかし脊椎動物の精巣は、最も好ましくは脊椎
動物精巣の細胞を実質的に減失させる本方法に従って、アルキル化剤およびガン
マ線照射によって動物を併用処置することによって細胞減失される。次にドナー
雄性生殖細胞をレシピエントマウスに移入することができる。The transfected germ cells preferably transfer to the testes of the recipient animal, although the recipient animal can, but need not be, the same donor animal. The testes of the donor animal are preferably depleted of native germ cells prior to transfer of the transfected germ cells therein. This cell loss can be done by any suitable means. However, the vertebrate testis is most preferably cytopathiZed by co-treatment of the animal With an alkylating agent and gamma irradiation according to the present method of substantially depleting vertebrate testis cells. Donor male germ cells can then be transferred to recipient mice.
【0043】
生殖細胞と接触させると、それらが動物においてインサイチューであれ、また
はインビトロであれ、遺伝子輸送混合物は、異種遺伝子材料がゲノムに組み込ま
れて発現されるように適当な細胞位置への取り込みおよび輸送を促進する。既知
の多くの遺伝子輸送法を用いて、核酸配列を細胞に取り込ませてもよい。Upon contact with germ cells, whether in situ or in vitro in animals, the gene transfer mixture allows incorporation of the heterologous genetic material into the appropriate cell location so that it is integrated into the genome and expressed. And facilitate transportation. Nucleic acid sequences may be incorporated into cells using a number of known gene transfer methods.
【0044】
本特許の意味における「遺伝子輸送(またはトランスフェクション)混合物」
とは、例えば脂質トランスフェクト物質の有効量と混合した適当なベクターと共
に選択された遺伝子材料を意味する。混合物のそれぞれの成分の量は、生殖細胞
の特定の種のトランスフェクションおよび遺伝子改変が最適となるように選択す
る。そのような最適化には、単なるルーチン実験を必要とするに過ぎない。脂質
に対するDNAの比は広く、好ましくは約1:1であるが、用いる脂質物質およびD
NAのタイプに応じて、他の比率を用いてもよい。この比率は重要ではない。“Gene transfer (or transfection) mixture” within the meaning of this patent
By, for example, is meant the genetic material selected with the appropriate vector mixed with an effective amount of lipid transfectant. The amount of each component of the mixture is chosen to optimize transfection and genetic modification of the particular species of germ cell. Such optimization requires only routine experimentation. The ratio of DNA to lipid is wide, preferably about 1: 1, but the lipid material and D used
Other ratios may be used depending on the type of NA. This ratio is not important.
【0045】
本明細書において用いられる「トランスフェクト物質」とは、真核細胞、好ま
しくは哺乳類細胞、およびより好ましくは哺乳類の生殖細胞に、外因性のDNAセ
グメントの取り込みを増強する遺伝子材料に加えられる重要な組成物を意味する
。増強は、トランスフェクト剤の非存在下における取り込みと比較して測定する
。トランスフェクト剤の例には、アデノウイルス・トランスフェリン・ポリリジ
ン・DNA複合体が含まれる。これらの複合体は一般に、細胞へのDNAの取り込みを
増強し、細胞質から細胞の核への通過の際の切断を減少させる。これらの複合体
は、c-kitリガンドまたはその改変のような生殖細胞の細胞表面上の受容体によ
って認識される特異的リガンドを用いて雄性生殖細胞にターゲティングしてもよ
い。As used herein, “transfectant” refers to a genetic material that enhances the uptake of exogenous DNA segments into eukaryotic cells, preferably mammalian cells, and more preferably mammalian germ cells. Means important composition of matter. Enhancement is measured relative to uptake in the absence of transfection agent. Examples of transfection agents include adenovirus transferrin polylysine DNA complex. These complexes generally enhance DNA uptake into cells and reduce cleavage during transit from the cytoplasm to the nucleus of cells. These complexes may be targeted to male germ cells with specific ligands recognized by receptors on the cell surface of germ cells, such as the c-kit ligand or modifications thereof.
【0046】
他の好ましいトランスフェクト剤には、リポフェクチン、リポフェクタミン、
DIMRIE C、スーパーフェクト、およびエフェクチン(キアゲン社)が含まれる。
これらはウイルストランスフェクト剤ほど有効なトランスフェクト物質ではない
が、それらは、ウイルスに由来するトランスフェクト物質に一般的に関連するサ
イズの制限がなく、異種DNA配列の脊椎動物ゲノムへの安定な組み込みを促進す
るという長所を有する。Other preferred transfection agents include lipofectin, lipofectamine,
Includes DIMRIE C, Superfect, and Effectin (Qiagen).
Although these are not as effective transfectants as viral transfectants, they do not have the size limitations commonly associated with virus-derived transfectants and allow stable integration of heterologous DNA sequences into the vertebrate genome. Has the advantage of promoting
【0047】
本明細書において用いられる「ウイルス」という用語は、遺伝子材料の雄性生
殖細胞への輸送を促進する可能性がある如何なるウイルス、またはそのトランス
フェクト断片も意味する。本明細書において適したウイルスの例は、アデノウイ
ルス、アデノ関連ウイルス、ヒト免疫不全ウイルスのようなレトロウイルス、モ
ロニーマウス白血病ウイルスのようなレンチウイルス、および水疱性口内炎ウイ
ルス糖蛋白質(VSV-G)-モロニーマウス白血病ウイルスと呼ばれるモロニーウイ
ルスに由来するレトロウイルスベクター、ムンプスウイルス、およびこれらのウ
イルスのいずれかのトランスフェクト断片、および生殖細胞の細胞質による所望
のDNAセグメントの取り込みおよびその中への放出を促進する他のウイルスDNAセ
グメント、ならびにその混合物である。ムンプスウイルスは精原細胞を含む未成
熟な精子細胞に対する親和性があることから特に適している。上記ウイルスは全
て、それらを非病原性またはより低い抗原性にする改変を必要とする可能性があ
る。しかし、他の既知のベクター系を用いることも、本発明の範囲内である。As used herein, the term “virus” means any virus, or transfected fragment thereof, that may facilitate the transfer of genetic material to male germ cells. Examples of suitable viruses herein include adenovirus, adeno-associated virus, retroviruses such as human immunodeficiency virus, lentiviruses such as Moloney murine leukemia virus, and vesicular stomatitis virus glycoprotein (VSV-G). -A retroviral vector derived from the Moloney virus called Moloney murine leukemia virus, a mumps virus, and a transfected fragment of any of these viruses, and uptake and release of the desired DNA segment by the germ cell cytoplasm. Other viral DNA segments that promote, as well as mixtures thereof. Mumps virus is particularly suitable due to its affinity for immature sperm cells, including spermatogonia. All of the above viruses may require modification to render them avirulent or less antigenic. However, it is within the scope of the invention to use other known vector systems.
【0048】
本明細書において用いられる「遺伝子材料」とは、新規遺伝子改変(複数)、
または生物学的に機能的な特徴(複数)をレシピエント動物に付与することがで
きるDNA配列を意味する。新規遺伝子改変(複数)または特徴(複数)は、1つ
以上の遺伝子もしくは遺伝子セグメントによってコードされてもよく、または1
つ以上の遺伝子の除去もしくは変異によって引き起こされてもよく、およびさら
に調節配列を含んでもよい。トランスフェクトされた遺伝子材料は好ましくは機
能的であり、すなわちそれらは産物によって、またはもう一つの産生を抑制する
ことによって所望の形質を発現する。それによって遺伝子の機能が発現される他
の作用機序の例は、ゲノムインプリンティング、すなわち1対の遺伝子(対立遺
伝子)の一つが早初期胚発生段階で不活化されること、または遺伝子配列の変異
もしくは欠失による、もしくはとりわけ、ドミナントネガティブ遺伝子産物の抑
制による、遺伝子材料の不活化である。As used herein, “genetic material” refers to novel genetic modification (s),
Or, a DNA sequence capable of conferring biologically functional characteristic (s) on a recipient animal. The novel genetic modification (s) or characteristic (s) may be encoded by one or more genes or gene segments, or
It may be caused by the removal or mutation of one or more genes and may further include regulatory sequences. The transfected genetic material is preferably functional, ie they express the desired trait either by the product or by suppressing the production of another. An example of another mechanism of action by which the function of a gene is expressed is genomic imprinting, in which one of a pair of genes (alleles) is inactivated during early embryonic development, or Inactivation of genetic material by mutations or deletions, or, among other things, suppression of dominant negative gene products.
【0049】
さらに、新規遺伝子改変(複数)は人工的に誘発された変異もしくは変種、ま
たは天然の対立遺伝子変異もしくは遺伝子の変種であってもよい。変異または変
種は、その全てが当技術分野において周知である、化学治療、ガンマ線照射処置
、紫外線照射治療、紫外線照射等の多くの技術によって人工的に誘導してもよい
。変異または変種の誘導に有用な化学物質には、エチジウムブロマイドのような
発癌物質、および当技術分野で既知のその他の物質が含まれる。Furthermore, the novel genetic modification (s) may be an artificially induced mutation or variant, or a naturally occurring allelic variant or genetic variant. Mutations or variants may be artificially induced by many techniques, all well known in the art, such as chemotherapy, gamma irradiation treatment, UV irradiation treatment, UV irradiation and the like. Chemicals useful in inducing mutations or variants include carcinogens such as ethidium bromide, and others known in the art.
【0050】
特定の配列のDNAセグメントは、所望の変異または変種をそれによって組み入
れる、または遺伝子を破壊するもしくはゲノムDNAを変化させるように構築して
もよい。当業者は、遺伝子材料が遺伝可能であり、したがって、生殖細胞を含む
子孫の将来の世代のほぼあらゆる細胞に存在することを容易に認識するであろう
。新規特徴は、これまで発現されていない形質の発現、発現された形質の増強ま
たは減少、形質の過剰発現もしくは過小発現、異所発現、すなわち通常発現され
ない組織における形質の発現、またはこれまでに発現された形質の減弱もしくは
消失である。その他の新規特徴には、例えば、多遺伝子基礎を有する遺伝性の障
害の発現を軽減もしくは緩和またはそうでなければ予防するために、発現された
形質の質的な変化が含まれる。A DNA segment of a particular sequence may be constructed so that it incorporates the desired mutation or variant, or disrupts the gene or alters the genomic DNA. One of ordinary skill in the art will readily recognize that the genetic material is heritable and therefore present in nearly every cell of a future generation of progeny, including germ cells. A novel feature is expression of a previously unexpressed trait, enhancement or reduction of an expressed trait, overexpression or underexpression of a trait, ectopic expression, i. It is the attenuation or disappearance of the traits. Other novel features include qualitative alterations in the expressed traits, eg, to reduce or alleviate or otherwise prevent the development of inherited disorders with a polygenic basis.
【0051】
所望の形質を得るために、トランスフェクトされた、またはそうでなければ輸
送された遺伝子材料を発現させるために、プロモーター配列は所望の形質または
産物をコードするポリヌクレオチド配列に機能的に結合している。本発明の目的
に関して、「機能的に結合した」とは、プロモーター配列がコード配列の上流に
位置して、しかも転写がインビトロにおいて全ての本質的な酵素、転写因子、鏡
因子、活性化物質および反応物質の存在下で、都合のよい物理的条件下、例えば
適したpHおよび温度で起こるように、双方の配列が5’から3’方向であることを
意味する。これは、如何なる特定の細胞においても、条件が転写に都合がよいこ
とを意味しているわけではない。In order to express the transfected or otherwise transported genetic material in order to obtain the desired trait, the promoter sequence is functionally linked to the polynucleotide sequence encoding the desired trait or product. Are connected. For purposes of this invention, "operably linked" means that the promoter sequence is located upstream of the coding sequence and that transcription is in vitro of all essential enzymes, transcription factors, mirror factors, activators and It is meant that both sequences are in the 5'to 3'direction, as occurs in the presence of reactants under convenient physical conditions, such as a suitable pH and temperature. This does not mean that the conditions favor transcription in any particular cell.
【0052】
関係する細胞タイプにおいて機能するプロモーター配列を選択する。精原幹細
胞集団の細胞周期を回転させる際に限って活性であるプロモーター配列、例えば
B-Mybまたは、c-kitプロモーター領域、c-raf-1プロモーター、ATM(運動失調-
毛細血管拡張症)プロモーター、RBM(リボソーム結合モチーフ)プロモーター
、DAZ(無精子症において欠失している)プロモーター、XRCC-1プロモーター、H
SP 90(熱ショック遺伝子)プロモーター、サイクリンA1プロモーター、またはF
RMI(脆弱X部位からの)プロモーターのような精原細胞特異的プロモーターを、
雄性生殖細胞における異なる発現のために用いることができる。Select a promoter sequence that is functional in the cell type of interest. A promoter sequence that is only active in rotating the cell cycle of the spermatogonial stem cell population, eg
B-Myb or c-kit promoter region, c-raf-1 promoter, ATM (Ataxia-
Telangiectasia) promoter, RBM (ribosome binding motif) promoter, DAZ (deleted in azoospermia) promoter, XRCC-1 promoter, H
SP 90 (heat shock gene) promoter, cyclin A1 promoter, or F
A spermatogonia-specific promoter, such as the RMI (from the fragile X site) promoter,
It can be used for differential expression in male germ cells.
【0053】
ヒトサイクリンA1プロモーター領域、非ヒト相同体またはその機能的断片は、
発現が脊椎動物の生殖細胞、造血細胞、または他の幹細胞において望ましい場合
、リポーター構築物の発現を促進するために、またはもう一つの所望の異種遺伝
子配列の発現を促進するために、最も好ましいプロモーター配列である(ミュラ
ー(C. Muller)ら、J. Biol. Chem. 274(16):11220〜28[1991年4月16日])。The human cyclin A1 promoter region, non-human homologue or functional fragment thereof is
Where expression is desired in vertebrate germ cells, hematopoietic cells, or other stem cells, the most preferred promoter sequence to drive expression of the reporter construct or to drive expression of another desired heterologous gene sequence. (C. Muller et al., J. Biol. Chem. 274 (16): 11220-28 [April 16, 1991]).
【0054】
本発明はまた、トランスジェニック雄性生殖細胞を得るために有用な、雄性脊
椎動物の生殖細胞をトランスフェクトする、またはそうでなければ遺伝子改変す
るためのキットにも関する。キットは、脊椎動物雄性生殖細胞のトランスフェク
ションまたは遺伝子改変を容易にするための材料の既製の集合体である。本発明
のキットは、上記のようにトランスフェクト(または遺伝子輸送)物質、および
脊椎動物精巣の細胞減失方法に従って脊椎動物精巣を実質的に減失するために用
いられるアルキル化剤を、成分を有効に用いるための説明書と共に含む。The present invention also relates to kits for transfecting or otherwise genetically modifying male vertebrate germ cells useful for obtaining transgenic male germ cells. The kit is a ready-made collection of materials to facilitate transfection or genetic modification of vertebrate male germ cells. The kit of the present invention comprises a transfection (or gene transfer) substance as described above, and an alkylating agent used for substantially depleting a vertebrate testis according to the method for cell loss of a vertebrate testis. Included with instructions for effective use.
【0055】
選択的に、キットは、ガンマ線照射を精巣に特異的に向けることができる照射
遮蔽物を含む。遮蔽物は、リードおよびガンマ線照射を吸収する傾向があるもう
一つの密な材料を含み、遮蔽物はガンマ線照射を雄性脊椎動物の精巣に選択的に
向けるためのスロット、穴、チューブまたは他の適した手段を含む。Optionally, the kit includes a radiation shield capable of specifically directing gamma irradiation to the testis. The shield comprises a lead and another dense material that tends to absorb gamma radiation, the shield being a slot, hole, tube or other suitable for selectively directing gamma radiation to the testes of a male vertebrate. Including the means.
【0056】
選択的に、キットはリポーター遺伝子、好ましくは上記のような蛍光または光
放出蛋白質、をコードするDNA配列に機能的に結合したプロモーター配列を含む
ポリヌクレオチドを含む。選択的に、キットはシクロスポリンまたはコルチコス
テロイドのような免疫抑制物質を含み、および/または所望の形質の発現をコー
ドするさらなるヌクレオチド配列を含む。キットに含まれる材料または成分は、
その機能性および有用性を保持する如何なる簡便かつ適した方法でも保存されて
開業医に提供される。例えば、成分は溶解、脱水、または凍結乾燥状態となりう
る;それらは室温、冷蔵、または冷凍温度で提供することができる。Optionally, the kit comprises a polynucleotide comprising a promoter sequence operably linked to a DNA sequence encoding a reporter gene, preferably a fluorescent or light emitting protein as described above. Optionally, the kit comprises an immunosuppressant such as cyclosporine or corticosteroids and / or further nucleotide sequences encoding the expression of the desired trait. The materials or components included in the kit are
Any convenient and suitable method that preserves its functionality and utility is preserved and provided to the practitioner. For example, the ingredients can be in solution, dehydrated, or lyophilized; they can be provided at room temperature, refrigerated, or frozen.
【0057】
本発明は、細精管から細胞を押し出して穏やかな酵素処理によって解離させる
ことによって、精巣細胞の混合集団から精原細胞を得ることを含む、精原細胞の
単離方法にも関する。遺伝子改変される精原細胞または幹細胞は、ヒトサイクリ
ンA1プロモーターのように幹細胞の場合に限って活性があるプロモーター配列、
または精原幹細胞集団の細胞周期を開始させる場合には、例えばB-Mybまたは、c
-kitプロモーター領域、c-raf-1プロモーター、ATM(運動失調-毛細血管拡張症
)プロモーター、RBM(リボソーム結合モチーフ)プロモーター、DAZ(無精子症
において欠失している)プロモーター、XRCC-1プロモーター、HSP 90(熱ショッ
ク遺伝子)プロモーター、またはFRMI(脆弱X部位からの)プロモーターのよう
な精原細胞特異的プロモーター、をリポーター構築物、例えば、緑色蛍光蛋白質
(またはEGFP)、黄色蛍光蛋白質、青色蛍光蛋白質、フィコエリスリンもしくは
フィコシアニンのようなフィコビリプロテイン、もしくは適した波長の光の下で
蛍光を発するその他の蛋白質をコードする、またはルシフェラーゼもしくはアポ
エクオリンのような光放出蛋白質をコードする遺伝子を含む構築物に結合させて
利用することを含む、新規方法によって混合細胞集団から単離してもよい。これ
らの独自のプロモーター配列は、精原細胞周期を回転させる場合に限ってリポー
ター構築物の発現を促進する。このように、精原細胞は混合集団においてリポー
ター構築物(複数)を発現する唯一の細胞であり、このように、このことに基づ
いて単離してもよい。蛍光リポーター構築物の場合、細胞は例えば、適当な波長
(複数)に設定したFACSの助けを借りてソーティングしてもよく、またはそれら
を化学的方法によって選択してもよい。The present invention also relates to a method of isolating spermatogonia, which comprises obtaining spermatogonia from a mixed population of testis cells by extruding the cells from the seminiferous tubules and dissociating them by mild enzymatic treatment. . Genetically modified spermatogonia or stem cells are promoter sequences that are active only in the case of stem cells, such as the human cyclin A1 promoter,
Alternatively, when initiating the cell cycle of the spermatogonial stem cell population, for example, B-Myb or c
-kit promoter region, c-raf-1 promoter, ATM (ataxia-telangiectasia) promoter, RBM (ribosome binding motif) promoter, DAZ (deleted in azoospermia) promoter, XRCC-1 promoter , A spermatogonia-specific promoter, such as the HSP 90 (heat shock gene) promoter, or the FRMI (from the fragile X site) promoter, eg, green fluorescent protein (or EGFP), yellow fluorescent protein, blue fluorescent Contains a gene encoding a protein, a phycobiliprotein such as phycoerythrin or phycocyanin, or other protein that fluoresces under light of a suitable wavelength, or a light-emitting protein such as luciferase or apoaequorin By a novel method, which involves using it in combination with a construct. From a mixed population of cells may be isolated. These unique promoter sequences drive expression of the reporter construct only when the spermatogonial cell cycle is rotated. Thus, spermatogonia are the only cells that express the reporter construct (s) in the mixed population and may thus be isolated on this basis. In the case of fluorescent reporter constructs, the cells may be sorted, for example with the aid of FACS set to the appropriate wavelength (s), or they may be selected by chemical methods.
【0058】
本発明の方法は、その全てが配偶子、すなわち精子または卵子を産生すること
ができる多様な脊椎動物への応用に適している。このように、本発明に従って、
新規遺伝子改変(複数)および/または特徴(複数)は、ヒト、ヒト以外の霊長
類、例えばサル、マーモセット、ヒツジ、ウシ、ブタのような農業用家畜、ウマ
、特に競走馬、海洋哺乳類、野生動物、マウスおよびラットのような齧歯類、ア
レチネズミ、ハムスター、ウサギ等のような哺乳類を含む動物に付与してもよい
。他の動物にはニワトリ、七面鳥、アヒル、ダチョウ、エミュー、ガチョウ、ホ
ロホロチョウ、ハト、ウズラ、レア、および観賞用鳥類等のような鳥類が含まれ
る。特に重要なものは、サイ、トラ、チーター、コンドルの特定種等の野生動物
の絶滅危惧種である。The method of the present invention is suitable for a variety of vertebrate applications, all of which are capable of producing gametes, ie sperms or eggs. Thus, according to the present invention,
The novel genetic modification (s) and / or characteristic (s) can be expressed in humans, non-human primates, eg farm animals such as monkeys, marmosets, sheep, cows, pigs, horses, especially racehorses, marine mammals, wild animals. It may be given to animals, including animals, rodents such as mice and rats, mammals such as gerbils, hamsters, rabbits and the like. Other animals include birds such as chickens, turkeys, ducks, ostriches, emu, geese, guinea fowl, pigeons, quail, rare and ornamental birds and the like. Of particular importance are endangered species of wildlife such as rhinoceros, tiger, cheetah and condor specific species.
【0059】
広い意味で「トランスジェニック」動物は、その細胞に異物DNAが永続的に導
入された動物である。動物の細胞に導入された異物遺伝子(複数)は、「トラン
スジーン(複数)」と呼ばれる。本発明は、生物学的に機能的な遺伝子材料を含
む異種遺伝子、すなわち外因性のトランスジェニック遺伝子材料または異なる種
からの材料を、それが動物の生殖細胞において存在する本来の乱されない形で含
むトランスジェニック動物の作製に応用可能である。他の例において、遺伝子材
料は同じ種の異なる株、例えば遺伝子の「正常」型、またはその所望の対立遺伝
子を有する動物から得られた「同種異系」遺伝子材料である。同様に遺伝子は、
互いに結合したプロモーターDNA配列およびDNAコード配列を含むハイブリッド構
築物であってもよい。これらの配列は異なる種から得てもよく、または同じ種か
らの通常近接しないDNA配列であってもよい。DNA構築物はまた、細菌またはウイ
ルスのような原核生物からのDNA配列を含んでもよい。A “transgenic” animal in the broadest sense is an animal in which foreign DNA has been permanently introduced into its cells. The foreign gene (s) introduced into the animal's cells are called the "transgene (s)". The present invention comprises a heterologous gene comprising biologically functional genetic material, ie, exogenous transgenic genetic material or material from a different species, in its native undisturbed form as it exists in animal germ cells. It can be applied to the production of transgenic animals. In another example, the genetic material is "allogeneic" genetic material obtained from different strains of the same species, eg, "normal" forms of the gene, or animals carrying the desired alleles thereof. Similarly, the gene
It may be a hybrid construct containing a promoter DNA sequence and a DNA coding sequence linked to each other. These sequences may be obtained from different species, or they may be normally non-contiguous DNA sequences from the same species. The DNA construct may also include DNA sequences from prokaryotes such as bacteria or viruses.
【0060】
一つの好ましい態様において、トランスジェニック動物のトランスフェクトさ
れた生殖細胞は、非内因性(外因性)遺伝子材料をその染色体に組み入れている
。これは「安定なトランスフェクション」と呼ばれるものである。当業者は、本
発明によって作製された何らかのトランスジェニック動物の遺伝子材料に対する
変化の結果として生じた如何なる所望の形質も、遺伝可能であることを容易に認
識するであろう。遺伝子材料は当初、親動物の生殖細胞のみに挿入されるが、そ
れは最終的に将来の子孫およびその後の世代の生殖細胞に存在するであろう。遺
伝子材料はまた、子孫の分化した細胞、すなわち体細胞にも存在する。本発明は
また、本トランスジェニック動物の交配から得られた子孫を含む。同じ種の他の
トランスジェニックまたは非トランスジェニック動物と交配したトランスジェニ
ック動物は、受精可能なトランスジェニック子孫を何例か産出するであろう。こ
のように、本発明は、本明細書に提供したトランスジェニック動物(複数)の交
配と共に、その受精可能な子孫の交配から得られる動物株(複数)を提供する。In one preferred embodiment, the transfected germ cells of the transgenic animal have incorporated non-endogenous (exogenous) genetic material into their chromosomes. This is called "stable transfection". One of ordinary skill in the art will readily recognize that any desired trait resulting from a change to the genetic material of any transgenic animal produced by the present invention can be inherited. The genetic material is initially inserted only in the germ cells of the parent animal, but it will eventually be present in future offspring and later generation germ cells. Genetic material is also present in the differentiated cells of the progeny, the somatic cells. The invention also includes progeny obtained from a cross of the transgenic animal. Transgenic animals crossed with other transgenic or non-transgenic animals of the same species will produce some transgenic fertile offspring. Thus, the present invention provides for the breeding of the transgenic animal (s) provided herein, as well as the animal strain (s) resulting from the breeding of its fertile offspring.
【0061】
本特許の意味における「交配」とは、受精が起こるように雄性および雌性動物
が接合することを意味する。そのような接合は天然の接合、すなわち交尾、また
はインビトロもしくはインビボ人工的手段によって得てもよい。人工的手段には
、人工授精、インビトロ受精、クローニングおよび胚移入、細胞質内精原細胞マ
イクロインジェクション、クローニングおよび胚分割等が含まれるがこれらに限
定しない。しかしその他を用いてもよい。“Mating” within the meaning of this patent means mating male and female animals such that fertilization occurs. Such mating may be obtained by natural mating, ie mating, or by in vitro or in vivo artificial means. Artificial means include, but are not limited to, artificial insemination, in vitro fertilization, cloning and embryo transfer, intracytoplasmic spermatogonia microinjection, cloning and embryo division. However, other ones may be used.
【0062】
成熟した雄性生殖細胞のトランスフェクションはまた、当技術分野で既知のよ
うに、および実施例10に示すように、脊椎動物から細胞を単離する際に本技術を
利用して行ってもよい。このように単離された細胞はエクスビボ(インビトロ)
でトランスフェクトしてもよく、実施例11に記述するように凍結保存してもよい
。単離された精巣組織の実際のトランスセクションは例えば、脊椎動物の精巣を
単離して、皮膜を除去し、引き裂いて細精管を細切することによって行ってもよ
い。次に、例えば、膵トリプシン、I型コラゲナーゼ、I型膵DNアーゼと共に、ウ
シ血清アルブミンおよび改変DMEM培地のような、組織マトリクスを緩く切断して
、損傷を受けていない細胞を放出することが知られている酵素を含む酵素混合液
中で、解離させた細胞をインキュベートしてもよい。細胞は酵素混合液中で約5
分〜約30分、より好ましくは約15〜約20分、温度約33℃〜約37℃、より好ましく
は約36〜37℃でインキュベートしてもよい。細胞から酵素混合液を洗浄した後、
それらをDMEM等のようなインキュベート培地に入れて、培養皿上に播種してもよ
い。多くの市販のトランスフェクション混合液も、細胞のトランスフェクション
のために、所望の形質または産物をコードするポリヌクレオチドと共に混合して
もよい。トランスフェクション混合物は次に細胞と混合して、約2時間〜約16時
間、好ましくは約3時間〜4時間、温度約33℃〜約37℃、好ましくは約36℃〜約
37℃で、およびより好ましくは一定および/または制御された大気中で相互作用
させてもよい。この期間の後、細胞を好ましくは、約33℃〜約34℃、好ましくは
約30〜35℃のより低い温度で、約4時間から約20時間、好ましくは約16〜18時間
放置する。記述の内容から大きく逸脱しないその他の条件もまた、当業者が知る
ように利用してもよい。Transfection of mature male germ cells can also be performed utilizing the present technique in isolating cells from vertebrates as is known in the art and as shown in Example 10. Good. The cells thus isolated are ex vivo (in vitro)
Or may be cryopreserved as described in Example 11. The actual transsection of the isolated testis tissue may be performed, for example, by isolating the vertebrate testes, removing the coating, and tearing to chop the vas deferens. It is then known to loosely cleave the tissue matrix, such as bovine serum albumin and modified DMEM medium, with pancreatic trypsin, type I collagenase, type I pancreatic DNase to release undamaged cells. The dissociated cells may be incubated in an enzyme mixture containing the specified enzyme. 5 cells in the enzyme mixture
Minutes to about 30 minutes, more preferably about 15 to about 20 minutes, may be incubated at a temperature of about 33 ° C to about 37 ° C, more preferably about 36 to 37 ° C. After washing the enzyme mixture from the cells,
They may be placed in an incubation medium such as DMEM and seeded on a culture dish. Many commercially available transfection mixtures may also be mixed with the polynucleotide encoding the desired trait or product for transfection of cells. The transfection mixture is then mixed with the cells for about 2 hours to about 16 hours, preferably about 3 hours to 4 hours at a temperature of about 33 ° C to about 37 ° C, preferably about 36 ° C to about 36 ° C.
The interactions may be at 37 ° C., and more preferably in a constant and / or controlled atmosphere. After this period, the cells are preferably left at a lower temperature of about 33 ° C to about 34 ° C, preferably about 30-35 ° C for about 4 hours to about 20 hours, preferably about 16-18 hours. Other conditions that do not deviate significantly from what is described may also be utilized as known to those skilled in the art.
【0063】
本方法は、特定の遺伝子形質をコードして調節する遺伝子材料の導入を可能に
するため、遺伝子療法の分野に応用可能である。このように、ヒトでは例えば、
親を治療することによって、そうでなければその子供に影響を及ぼす可能性があ
る多くの単一遺伝子障害を矯正する可能性がある。同様に、1つ以上の遺伝子の
相互作用によって引き起こされる完全な遺伝障害もしくは少なくとも部分的に遺
伝的基礎を有する障害、または多数の遺伝子が関与しているためにより一般的で
ある障害の発現を変化させることも可能である。この技術はヒト霊長類以外の動
物における障害を治療するために類似の方法で応用してもよい。場合によっては
、多数の遺伝子が明確な形質の発現または抑制に関係している場合、所望の治療
効果を得るために、動物の生殖細胞に1つ以上の「遺伝子(複数)」を導入する
必要があるかも知れない。ヒトでは、多遺伝子障害の例には、インスリンの産生
またはインスリンに対する反応の欠如によって引き起こされる真性糖尿病、炎症
性腸疾患、特定の型のアテローム性心血管疾患および高血圧症、精神分裂病なら
びにとりわけ特定のタイプの慢性うつ病が含まれる。場合によっては、一つの遺
伝子が発現可能な産物をコードし、もう一つの遺伝子が当技術分野で既知のよう
に、調節的機能をコードする可能性がある。その他の例は、ゲノムの点突然変異
もしくは枯渇、発病もしくは疾患を引き起こす遺伝子の不活化、またはドミナン
トネガティブに発現される遺伝子の挿入、または遺伝子プロモーター、エンハン
サー、遺伝子の非翻訳テール領域のような調節エレメントの変化、またはハンチ
ントン病、脆弱X-症候群等のような疾患を引き起こすDNA反復配列の伸長の調節
、を修復するために相同的組換え法を適用する場合である。The method is applicable in the field of gene therapy because it allows the introduction of genetic material that encodes and regulates specific genetic traits. Thus, in humans, for example,
Treating a parent may correct many monogenic disorders that may otherwise affect the child. Similarly, altered expression of a complete or at least partially genetic basis caused by the interaction of one or more genes, or a disorder that is more common due to the involvement of multiple genes. It is also possible to let. This technique may be applied in a similar manner to treat disorders in animals other than human primates. In some cases, where multiple genes are involved in the expression or suppression of defined traits, it may be necessary to introduce one or more "gene (s)" into the germ cells of the animal in order to obtain the desired therapeutic effect. There may be In humans, examples of polygenic disorders include diabetes mellitus, inflammatory bowel disease, certain types of atherosclerotic cardiovascular disease and hypertension, schizophrenia and schizophrenia caused by lack of production of insulin or a response to insulin. Types of chronic depression are included. In some cases, one gene may encode an expressible product and another gene may encode a regulatory function, as is known in the art. Other examples are point mutations or depletion of the genome, inactivation of genes causing disease or disease, or insertion of genes that are dominant negatively expressed, or regulation such as gene promoters, enhancers, untranslated tail regions of genes. This is the case when applying the homologous recombination method in order to repair the alteration of the element or the regulation of the extension of the DNA repeat sequence which causes diseases such as Huntington's disease, fragile X-syndrome and the like.
【0064】
本方法の特殊な生殖への応用は動物、特に精子形成障害を有するヒトの治療で
ある。精子完成または精子形成の欠損はしばしば遺伝的基礎を有し、すなわちゲ
ノムにおける1つ以上の変異の結果、正常な精子細胞の産生不全となる可能性が
ある。これは、生殖細胞発達の様々な段階で起こる可能性があり、男性不妊症(
infertility)または不妊症(sterility)が起こる可能性がある。本発明は、例
えばレシピエントのゲノムに核酸配列を挿入または組み入れて、それによって不
妊症の治療において精子減少症または無精子症を治療するための精子形成の確立
に応用可能である。同様に、本方法は、遺伝的基礎を有する運動障害によって低
受胎または不妊症が起こる男性にも応用可能である。A particular reproductive application of this method is in the treatment of animals, especially humans with impaired spermatogenesis. Defects in sperm completion or spermatogenesis often have a genetic basis, ie, one or more mutations in the genome can result in defective production of normal sperm cells. This can occur at various stages of germ cell development, and infertility in men (
Infertility or sterility may occur. The present invention is applicable to the establishment of spermatogenesis, for example to insert or integrate nucleic acid sequences into the genome of a recipient, thereby treating hypospermia or azoospermia in the treatment of infertility. Similarly, the method is applicable to men who have hypofertility or infertility due to movement disorders that have a genetic basis.
【0065】
本方法はさらに、ヒトおよび獣医学においてまたは安寧のために、用いて治療
的に有用である物質を発現するトランスジェニック動物の作製にも適用される。
例には、血友病タイプの患者の血液凝固を増強する因子、またはインスリンおよ
びその他のペプチドホルモンのようなホルモン物質のような製剤を牛乳中に産生
することが含まれる。The method further applies to the production of transgenic animals which express substances which are therapeutically useful for use in human and veterinary medicine or for the sake of well-being.
Examples include the production in milk of agents such as factors that enhance blood coagulation in hemophilia type patients, or hormonal substances such as insulin and other peptide hormones.
【0066】
本方法は、ヒト異種移植片移植に適した解剖学的および生理学的表現型のトラ
ンスジェニック動物の作製にも適用される。トランスジェニック技術によって、
ヒトレシピエントと免疫学的に適合性である動物の作製が可能となる。例えば、
そのような動物から適当な臓器を摘出して、例えば心臓、肺、および腎臓の移植
を行ってもよい。The method also applies to the generation of transgenic animals of anatomical and physiological phenotype suitable for human xenograft transplantation. With transgenic technology,
It allows the production of animals that are immunologically compatible with human recipients. For example,
Appropriate organs may be removed from such animals and transplanted, for example, to the heart, lungs, and kidneys.
【0067】
さらに、本発明に従ってトランスフェクトした生殖細胞をトランスジェニック
動物から抽出して、当技術分野で既知のように、後に使用するために有効な条件
下で保存してもよい。保存条件には、プログラム凍結法および/または凍結保護
剤を用いる凍結保存の利用、および液体窒素のような物質における保存の利用が
含まれる。生殖細胞は雄性動物の精子、または分離した精子または未成熟な精母
細胞、または始原生殖細胞を含む精巣組織の全生検の形で得てもよい。そのよう
な保存技術は、白血病またはホジキンリンパ腫のような疾患の腫瘍治療を受けよ
うとするヒトの若い成人または子供に対して特に有用である。これらの治療はし
ばしば、精巣に非可逆的な損傷を与え、このように、例えば放射線照射または化
学療法による治療後に精子形成を行うことができなくなる。生殖細胞を保存して
後に精巣に移入すれば、生殖能の回復が可能となる。そのような状況では、本発
明において教示するように生殖細胞の移入および操作が行われるが、トランスフ
ェクションは一般に適切ではなく、必要でもない。In addition, the germ cells transfected according to the present invention may be extracted from transgenic animals and stored under conditions effective for later use, as is known in the art. Storage conditions include the use of programmed freezing and / or cryopreservation with cryoprotectants, and the use of storage in substances such as liquid nitrogen. Germ cells may be obtained in the form of whole biopsies of male animal sperm, or isolated sperm or immature spermatocytes, or testis tissue containing primordial germ cells. Such preservation techniques are particularly useful for young human adults or children who are seeking tumor treatment for diseases such as leukemia or Hodgkin lymphoma. These treatments often cause irreversible damage to the testes, thus rendering spermatogenesis incapable of treatment, for example, after treatment with radiation or chemotherapy. If germ cells are preserved and later transferred to the testes, fertility can be restored. In such situations, transfection and manipulation of germ cells will occur as taught in the present invention, but transfection is generally not appropriate or necessary.
【0068】
ヒト以外の種では、本技術は凍結生殖細胞として配偶子を輸送するために貴重
である。そのような輸送によって、ドナー動物から遠距離の様々な貴重な家畜ま
たは鳥類の定着が促進される。このアプローチはまた、地球全体の絶滅危惧種の
保存にも適用される。In non-human species, the technology is valuable for transporting gametes as frozen germ cells. Such transportation facilitates colonization of various valuable livestock or birds that are remote from the donor animal. This approach also applies to the conservation of endangered species across the globe.
【0069】
以下の非制限的実施例を参考にして、本発明をより詳細に記述する。目的を達
成するために必要な、全ての参考文献および本特許に引用した公表された特許出
願の関連する部分は、本明細書に参照として組み入れられる。The invention will be described in more detail with reference to the following non-limiting examples. All references and relevant portions of the published patent applications cited in this patent that are necessary to achieve the purpose are incorporated herein by reference.
【0070】
例
インビボ及びインビトロ雄胚芽細胞のトランスフェクション
精巣細胞への緑色ランタン報告遺伝子送出システムのインビボアデノウイルス
増強トランスフェリンポリリジン仲介送出
アデノウイルス増強トランスフェリンポリリジン仲介遺伝子送出システムは、
Curielら(Curiel DTら、トランスフェリンポリリジン仲介遺伝子送出のアデノ
ウイルス増強、PNAS米国88:8850-8854(1991))によって記述され、特許を与えら
れた。DNAの放出はトランスフェリン受容体によって仲介されるエンドサイトー
シスに依存している(Wagnerら、細胞へのDNA摂取の為のキャリアーとしてのト
ランスフェリンポリカチオン接合物)。又、この方法は、エンドソームなどの細
胞小胞を崩壊し、捕獲された内容物を放出するアデノウイルスの能力に依存する
。このシステムは、他の方法と比べ2000倍高く哺乳類の細胞への遺伝子送出を増
強できる。Examples In Vivo and In Vitro Transfection of Male Embryo Cells In Vivo Adenovirus Enhanced Transferrin Polylysine Mediated Delivery of Green Lanthanum Reported Gene Delivery System to Testis Cells
Curiel et al. (Curiel DT et al., Adenovirus Enhancement of Transferrin Polylysine-Mediated Gene Delivery, PNAS USA 88: 8850-8854 (1991)). DNA release is dependent on transferrin receptor-mediated endocytosis (Wagner et al., Transferrin polycation conjugate as a carrier for DNA uptake into cells). This method also relies on the ability of the adenovirus to disrupt cellular vesicles such as endosomes and release the entrapped contents. This system can enhance gene delivery to mammalian cells by as much as 2000-fold over other methods.
【0071】
インビボ実験で用いられる遺伝子送出システムは以下の例で示されている様に
作成した。The gene delivery system used in the in vivo experiments was constructed as shown in the examples below.
【0072】
例1:トランスフェリン−ポリL−リジン複合体の作成
ヒトトランスフェリンはEDC(1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピ
ル 塩酸カルボジイミド)を用いて、GabarekとGergelyの方法に従って(Gabare
k & Gergely、活性エステルを用いたゼロ長交差結合手順、Analyt.Biochem 185
:131(1990)))ポリ(L-リジン)に接合した。この反応において、EDCはヒトト
ランスフェリンのカルボキシル基と反応し、アミノ反応性中間物質を形成した。
活性化蛋白は室温で2時間ポリ(L−リジン)モイエティと反応させ、その反応
は、ハイドロキシラミンを添加することによって10 mMの最終濃度で止めた。接
合物はゲル濾過法で精製し、20℃で保存した。Example 1 Preparation of Transferrin-Poly L-Lysine Complex Human transferrin was prepared by using EDC (1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl carbodiimide hydrochloride) according to the method of Gabarek and Gergely (Gabare
k & Gergely, Zero-Length Cross-Linking Procedure Using Active Esters, Analyt. Biochem 185
: 131 (1990))) conjugated to poly (L-lysine). In this reaction, EDC reacted with the carboxyl group of human transferrin to form an amino-reactive intermediate.
The activated protein was reacted with poly (L-lysine) moieties for 2 hours at room temperature and the reaction was stopped by the addition of hydroxylamine at a final concentration of 10 mM. The conjugate was purified by gel filtration and stored at 20 ° C.
【0073】
例2:インビボトランスフェリンの為のDNAの作成
緑色ランタン-1ベクター(Life Technologies, Gibco BRL、ガイザースバ
ーグ、マリーランド州)は、哺乳動物の細胞で遺伝子トランスフェリンをモニタ
ーする為に用いられる報告構造物である。それはサイトメガロウイルス(CMV)即
時早期促進因子によって誘発された緑色蛍光蛋白(GFP)をコードする遺伝子から
なっている。遺伝子の下流部分はSV40ポリアデニール化シグナルである。細胞は
、青色光で照明されると、明るい緑色光と共に緑色ランタン-1蛍光でトランスフ
ェリンされた。励起ピーク値は490 nmであった。Example 2 Generation of DNA for In Vivo Transferrin The green lanthanum-1 vector (Life Technologies, Gibco BRL, Geisersburg, Md.) Is used to monitor gene transferrin in mammalian cells. It is a reporting structure. It consists of a gene encoding green fluorescent protein (GFP) triggered by the immediate early promoter of cytomegalovirus (CMV). The downstream part of the gene is the SV40 polyadenylation signal. When illuminated with blue light, cells were transferrin with green lanthanum-1 fluorescence along with bright green light. The excitation peak value was 490 nm.
【0074】
例3:アデノウイルス粒子の作成
Ela部分を削除した複製−無能力株であるアデノウイルスdI312は、JonesとShe
nkによって記述された様にElaトランス−補足細胞系293で増殖させた(JonesとS
henk、PNAS USA(1979)79:3665-3669)。大きなスケールのウイルスの準備はMitt
erederとTrapnellの方法を用いて行った(Mitterederら、”遺伝子療法の為のア
デノウイルスベクターの濃度と生物活性の評価”J.Urology、70:7498-7509(1996
))。ビリオン濃度は、1吸光単位が10ウイルス粒子/mlに等しい紫外線スペク
トロスコピーで調べた。精製ウイルスは-70℃で保存した。Example 3 Generation of Adenovirus Particles A replication-incompetent adenovirus dI312 in which the Ela portion was deleted was produced by Jones and She.
Proliferated in Ela trans-complementing cell line 293 as described by nk (Jones and S
henk, PNAS USA (1979) 79: 3665-3669). Mitt prepares for a large-scale virus
ereder and Trapnell method (Mittereder et al., "Evaluation of adenovirus vector concentration and biological activity for gene therapy" J. Urology, 70: 7498-7509 (1996).
)). The virion concentration was examined by UV spectroscopy, one extinction unit equal to 10 viral particles / ml. The purified virus was stored at -70 ° C.
【0075】
例4:トランスフェリン−ポリL−リジンDNAウイルス複合体の形成
例1からの6 μgトランスフェリン−ポリリジン複合体を、例3で作成した7.3
x107中に混合し、その後例2の5 μg緑色ランタンDNA構造物と混合し、1時間
室温に放置した。約100 μlの混合溶液をマイクロピペットで取り、ピペット引
き抜き具上に置き、ミクロフォージ上で僅かに曲げた。溶液で満たしたマイクロ
ピペットはピコポンプ(エペンドルフ)に付着させ、DNA複合体は例6に記述さ
れているようにマウスにインビボで持続圧下に送出した。
対照は同じ手順で行ったが、投与混合溶液からのトランスフェリン−ポリリジ
ン−DNAウイルス複合体を省いた。Example 4 Formation of Transferrin-Poly L-Lysine DNA Virus Complex 6 μg transferrin-polylysine complex from Example 1 was prepared in Example 7.3
x 10 7 and then mixed with 5 μg green lanthanum DNA construct of Example 2 and left at room temperature for 1 hour. About 100 μl of the mixed solution was taken with a micropipette, placed on a pipette extractor, and slightly bent on a microforge. Solution-filled micropipettes were attached to picopumps (Ependorff) and DNA complexes were delivered to mice under continuous pressure in vivo as described in Example 6. Controls were performed by the same procedure but omitting the transferrin-polylysine-DNA virus complex from the dosing mix.
【0076】
例5:アデノウイルス増強トランスフェリン−ポリリジンとリポフェクチン仲介
トランスフェリンの効率性比較
DNAで複合化された接合アデノイウルス粒子をインビボ試験前にインビトロでC
HO細胞で試験した。これらの実験では、ルシフェラーゼ報告遺伝子をルシフェラ
ーゼ活性の定量化の容易さの為に用いた。 発現構造物は報告遺伝子コード化ル
シフェラーゼからなっており、CMV促進因子(インビトロゲン、カールスバッド
、カリフォルニア州92008)で誘発される。CHO細胞は10%ウシ胎児血清と共にDul
beccoの修正イーグル培地(DMEM)中で増殖させた。遺伝子転移実験では、CHO細胞
は6cm組織培養プレイトに播種させ、約50%の集合性(5x105細胞)に増殖させ
た。トランスフェリン前、培地を吸引し、血清遊離DMEMで置き換えた。細胞はト
ランスフェリン−ポリリジンDNA複合体かリポフェクチンDNA凝集物でトランスフ
ェリンした。トランスフェリン−ポリリジンDNA転移では、DNAアデノウイルス複
合体は細胞当たり0.05-3.2x104アデノウイルス粒子の濃度で細胞に添加した。
プレイトは37℃で1時間5%CO2培養器へ戻した。1時間後、3mlの完全)培地
をウエルに添加し、細胞は収集前に48時間培養した。細胞はプレイトから除去し
、ルシフェラーゼ活性の測定の為に算定し、溶解させた。Example 5: Efficiency comparison of adenovirus-enhanced transferrin-polylysine and lipofectin-mediated transferrin DNA conjugated complexed adenoeurus particles were tested in vitro in vitro prior to in vivo testing.
Tested on HO cells. In these experiments, the luciferase report gene was used for ease of quantifying luciferase activity. The expression construct consists of the reported gene-encoded luciferase and is induced by the CMV promoter (Invitrogen, Carlsbad, CA 92008). CHO cells were Dul with 10% fetal bovine serum
Grow in becco's modified Eagle's medium (DMEM). In gene transfer experiments, CHO cells were seeded in 6 cm tissue culture plates and grown to approximately 50% confluency (5 x 10 5 cells). Prior to transferrin, medium was aspirated and replaced with serum free DMEM. Cells were transferrin with transferrin-polylysine DNA complex or lipofectin DNA aggregates. For transferrin-polylysine DNA transfer, the DNA adenovirus complex was added to cells at a concentration of 0.05-3.2 × 10 4 adenovirus particles per cell.
The plate was returned to the 5% CO 2 incubator at 37 ° C for 1 hour. After 1 hour, 3 ml of complete) medium was added to the wells and the cells were cultured for 48 hours before harvesting. Cells were removed from the plates, counted and lysed for determination of luciferase activity.
【0077】
リポフェイクチンでトランスフェリンされた細胞では、1 μgのCMVルシフェラ
ーゼDNAを17 μlリポフェクチン(Life Technologies)と共に培養した。DNAリ
ポフェクチン凝集物はCHO細胞に添加し、4時間5%CO2で37℃で培養した。3
mlの完全培地を細胞に添加し、48時間培養した。細胞を収集し、算定し、ルシフ
ェラーゼ活性を調べる為に溶解させた。ルシフェラーゼ活性はルミノメーターで
測定した。得られた結果は表1に示した。For cells transferred with lipofectin, 1 μg of CMV luciferase DNA was incubated with 17 μl lipofectin (Life Technologies). DNA lipofectin aggregates were added to CHO cells and incubated for 4 hours at 37 ° C. with 5% CO 2 . Three
ml of complete medium was added to the cells and cultured for 48 hours. Cells were harvested, counted and lysed for luciferase activity. Luciferase activity was measured with a luminometer. The obtained results are shown in Table 1.
【0078】
表1に含めたデータは、アデノウイルス増強トランスフェリン−ポリリジン遺
伝子送出システムがCHO細胞のトランスフェリンについてリポフェクションと比
べて1,808倍高い効率であることを示している。The data included in Table 1 show that the adenovirus-enhanced transferrin-polylysine gene delivery system is 1,808 times more efficient for transferrin in CHO cells compared to lipofection.
【表1】 [Table 1]
【0079】
例6:トランスフェリン−L−リジンDNAウイルス複合体を介しての動物胚芽細
胞へのDNAのインビボ送出
例4で記述した様に作成したGFP DNA−トランスフェリン−ポリリジンウイル
ス複合体は、生後3週目のB62F1雄マウスの精管に放出させた。トランスフェリ
ン受容体仲介エンドサイトーシスによるDNA送出はSchmidtらとWagnerら(Schmid
tら、Cell 4:41-51(1986);Wagner E.ら。PNAS(1990),(USA)81:3410-3414[1990]
)によって記述されている。加えて、この送出システムはエンドソームなどの細
胞小胞を破壊し、捕獲内容物を放出するアデノウイルスの能力に依存している。
このシステムのトランスフェリン効率性はリポフェクションと比べ約2,000倍高
い。Example 6 In Vivo Delivery of DNA to Animal Germ Cells via the Transferrin-L-Lysine DNA Virus Complex The GFP DNA-transferrin-polylysine virus complex, prepared as described in Example 4, was It was released into the vas deferens of weekly B62F1 male mice. DNA delivery by transferrin receptor-mediated endocytosis is described by Schmidt et al. And Wagner et al. (Schmid
t et al., Cell 4: 41-51 (1986); Wagner E. et al. PNAS (1990), (USA) 81: 3410-3414 [1990]
). In addition, this delivery system relies on the ability of adenovirus to destroy cellular vesicles, such as endosomes, and release trapped contents.
The transferrin efficiency of this system is about 2,000 times higher than that of lipofection.
【0080】
雄マウスは2%アベルチン(100%アベルチンは10gの2,2,2トリブロモエタノ
ール(Aldrich)と10mlのt−アミルアルコール(Sigma)からなっている)で麻
酔し、小さな切開を後部脚のレベルの腹側の皮膚と体壁に行った。動物の精巣は
鉗子を用いて精巣脂肪パッドを掴むことによって開口部を通して引き抜いた。輸
精小管を晒し、ガラス注射器で支持した。GFP DNA−トランスフェリン−ポリリ
ジンウイルス複合体は、手に持ったガラス注射器か加圧自動ピペット(Eppendor
f)に付着されたガラスマイクロピペットを用いて単一輸精小管に注射した。ト
リパンブルーを輸精小管に混合溶液の侵入を観察する為に添加した。そして精巣
を体腔に戻し、体壁を縫合し、皮膚を創傷部用クリップで閉鎖し、動物を暖かい
パッド上で回復させた。Male mice were anesthetized with 2% avertin (100% avertin is composed of 10 g of 2,2,2 tribromoethanol (Aldrich) and 10 ml of t-amyl alcohol (Sigma)) and a small incision made posteriorly. Going to the ventral skin and body wall at the level of the legs. The animal testes were pulled through the opening by grasping the testis fat pad with forceps. The seminiferous tubules were exposed and supported with a glass syringe. The GFP DNA-transferrin-polylysine virus complex is a glass syringe in your hand or an automatic pressure pipette (Eppendor).
Injection was made into a single vas deferens using a glass micropipette attached to f). Trypan blue was added to the seminiferous tubules to observe the entry of the mixed solution. The testis was then returned to the body cavity, the body wall was sutured, the skin was closed with a wound clip, and the animal was allowed to recover on a warm pad.
【0081】
例7:DNAと転写メッセージの検出
動物の精巣への遺伝子材料の送出後9日目に、2匹の動物を殺し、精巣を除去
し、半分に切断し、液体窒素中で凍結させた。組織の半分からのDNAと他の半分
からのRNAを抽出し、分析した。Example 7: Detection of DNA and Transcriptional Messages On day 9 post delivery of genetic material to the testes of animals, two animals were killed, the testes were removed, cut in half and frozen in liquid nitrogen. It was DNA from one half of the tissue and RNA from the other half were extracted and analyzed.
【0082】
(a)DNA検出
抽出物中のGFP DNAの存在は、ポリメラーゼ鎖反応とGFP特異的オリゴヌクレオ
チドを用いてトランスフェリン混合物投与後9日目に調べた。GFP DNAはDNA複合
体を受けた動物の精巣に存在したが、偽手術を行った動物には無かった。(A) DNA Detection The presence of GFP DNA in the extracts was examined 9 days after administration of the transferrin mixture using the polymerase chain reaction and GFP-specific oligonucleotides. GFP DNA was present in the testes of animals that received the DNA complex, but not in sham-operated animals.
【0083】
(b)RNA検出
GFP mRNAの存在は次の様に実験動物の精巣で定量化した。RNAは注射及び非注
射精巣から抽出し、GFPメッセージの存在はGFP特異的プライマーと共に逆トラン
スクリプターゼPCR(R TPCR)を用いて検出した。GFPメッセージは注射精巣で存在
したが、対照精巣には存在しなかった。従って、PCR分析で検出されたDNAは事実
上動物の染色体に統合されるエピゾームGFP DNAかGFP DNAである。トランスフェ
リンされた遺伝子が発現された。(B) RNA Detection The presence of GFP mRNA was quantified in testis of experimental animals as follows. RNA was extracted from injected and non-injected testes and the presence of GFP message was detected using reverse transcriptase PCR (R TPCR) with GFP-specific primers. The GFP message was present in the injected testes but not in the control testes. Thus, the DNA detected by PCR analysis is effectively episomal GFP DNA or GFP DNA integrated into the animal's chromosome. The transferrin gene was expressed.
【0084】
例8:非内因性DNAの発現
GFPトランスフェリン混合溶液の注射を投与した一匹と手術だけを行った対照
の一匹の二匹を注射後4日目に殺し、精巣を切り取り、4℃で18時間4%パラフ
ォルムアルデヒドで固定した。固定した精巣を4℃で18時間2mM MgCl2を含んだ
PBSで30%スクロース中に置き、ドライアイス凍結OCTで包埋し、切片にした
。両方の動物の精巣を波長488nMの蛍光灯を用いて共焦点顕微鏡で調べた時、明
るい蛍光がGFP注射マウスの輸精小管に検出されたが、対照精巣には認められな
かった。GFP注射マウスの輸精小管内の多数の細胞は明るい蛍光を示したが、そ
れは蛍光グリーン蛋白が発現している証拠であった。Example 8: Expression of Non-Endogenous DNA Two mice, one injected with the GFP-transferrin mixed solution injection and the other operated alone control, were sacrificed 4 days after injection, and the testes were excised. It was fixed with 4% paraformaldehyde at 18 ° C. for 18 hours. Fixed testes contained 2mM MgCl 2 for 18 hours at 4 ° C
It was placed in 30% sucrose with PBS, embedded in dry ice frozen OCT, and sectioned. When the testes of both animals were examined by confocal microscopy with a fluorescent light of 488 nM wavelength, bright fluorescence was detected in the seminiferous tubules of GFP-injected mice but not in the control testes. A large number of cells in the vas deferens of GFP-injected mice showed bright fluorescence, which was evidence of the expression of fluorescent green protein.
【0085】
例9:正常交尾からの子孫世代
GFPトランスフェリン化雄動物は正常雌動物と交尾した。雌は完全妊娠し、出
産した。誕生子(F1子又は子孫)は新しい遺伝子材料の存在について調べた。Example 9: Offspring Generation from Normal Mating GFP transferrinized males were mated with normal females. The female became fully pregnant and gave birth. The offspring (F1 offspring or offspring) were examined for the presence of new genetic material.
【0086】
例10:精巣細胞のインビトロトランスフェリン
細胞は生後10日目の雄3匹から分離した。精巣は脱皮膜化し、輸精小管は細か
に裂き、滅菌針で切り刻んだ。細胞は37℃で20分間酵素混合溶液中で培養した。
酵素混合溶液は、10 mlの修正HTF培地中に10 mgウシ血清アルブミン(試験済み
胚芽)、50 mgウシ膵臓トリプシンタイプIII、クロストジウムコラーゲナーゼタ
イプI、1 mgウシ膵臓DNAseタイプI からなっていた(Irvine Scientific、アー
ビン、カリフォルニア州)。酵素はSigma社から得た(セントルイス、ミズーリ
州63178)。消化後、細胞をHTF培地で500 x g遠心で2回洗浄し、250 μlHTF培
地中で再浮遊させた。細胞を算定し、0.5x106細胞を総容積5mlのDMEM中60 mm培
養皿に塗った(Gibco-BRL、Life Technologies、ガイセスバーグ、メリーラン
ド州20884)。トランスフェリン混合溶液は5 μlグリーンランターンDNA(Gibco
-BRL、Life Technologies、ガイセスバーグ、メリーランド州20884)と20 μl
スーパーフェクト(Qiagen、サンタクラリタ、カリフォルニア州91355)と150
μlDMEMを混合することによって作成した。トランスフェリン混合物は細胞に添
加し、37℃、5%CO2で3時間加温させた。その細胞は33℃の培養器に移し、
一晩培養した。Example 10: In vitro transferrin of testis cells. Cells were isolated from three 10 day old males. The testis was decapsulated, and the seminiferous tubules were finely torn and chopped with a sterile needle. The cells were incubated at 37 ° C. for 20 minutes in the enzyme mixed solution.
The enzyme mix consisted of 10 mg bovine serum albumin (tested germ), 50 mg bovine pancreatic trypsin type III, clostdium collagenase type I, 1 mg bovine pancreatic DNAse type I in 10 ml modified HTF medium. (Irvine Scientific, Irvine, CA). Enzymes were obtained from Sigma (St. Louis, MO 63178). After digestion, the cells were washed twice with HTF medium by centrifugation at 500 xg and resuspended in 250 µl HTF medium. Cells were counted and 0.5x10 6 cells were plated on 60 mm culture dishes in a total volume of 5 ml DMEM (Gibco-BRL, Life Technologies, Geisesburg, MD 20884). Transferrin mixed solution was 5 μl Green Lantern DNA (Gibco
-BRL, Life Technologies, Gaithersburg, MD 20884) and 20 μl
Superfect (Qiagen, Santa Clarita, CA 91355) and 150
It was prepared by mixing μl DMEM. The transferrin mixture was added to the cells and allowed to warm at 37 ° C., 5% CO 2 for 3 hours. Transfer the cells to a 33 ° C incubator,
Cultured overnight.
【0087】
翌朝、細胞を蛍光細胞数を算定することによってトランスフェリン効率性を評
価した。この実験では、トランスフェリン効率性は90%であった(図に示してい
ない)。ノマスキオプテックスx20で認められた緑色ランタンでトランスフェリ
ンされた精巣細胞はFITCで認められたのと同じ細胞を示している。殆ど全細胞は
蛍光があり、それはトランスフェリンの成功を確認させる。The next morning, cells were evaluated for transferrin efficiency by counting fluorescent cell numbers. In this experiment, transferrin efficiency was 90% (not shown). The green lanthanum transferrin testis cells found in Nomaski Optex x20 represent the same cells found in FITC. Almost all cells are fluorescent, which confirms the success of transferrin.
【0088】 例11:凍結保存の為の精巣組織からの細胞浮遊物の作成 細胞浮遊は以下に記述した様に異なった日齢のマウスから準備した。 群I: 7-10日齢 群II: 15-17日齢 群III: 24-26日齢[0088] Example 11: Preparation of cell suspension from testis tissue for cryopreservation Cell suspensions were prepared from mice of different ages as described below. Group I: 7-10 days old Group II: 15-17 days old Group III: 24-26 days old
【0089】
マウスの精巣は切開し、燐酸緩衝生理食塩液(PBS)中に置き、脱皮膜化し、輸
精小管を分離した。群IとIIからの輸精小管は、管細胞の除去の為に1mg/mlウシ
血清アルブミン(BSA)(Sigma、セントルイス、ミズーリ州63178)とコラゲナー
ゼタイプI(Sigma)を含むHEPES緩衝培地(D-MEM)(Gibco-BRL、Life Technolog
ies、ガイセルスバーグ、メリーランド州)に移した。33℃で10分間の培養後、
輸精小管は新鮮培地に移した。この酵素による消化は、群Iの精巣ではその脆さ
の為に行われなかった。The mouse testis was dissected, placed in phosphate buffered saline (PBS), decapsulated and the seminiferous tubules separated. Seminiferous tubules from groups I and II were treated with HEPES buffered medium (D-D-) containing 1 mg / ml bovine serum albumin (BSA) (Sigma, St. Louis, MO 63178) and collagenase type I (Sigma) for the removal of ductal cells. MEM) (Gibco-BRL, Life Technolog
ies, Geyselsburg, MD). After 10 minutes of incubation at 33 ° C,
The seminiferous tubules were transferred to fresh medium. Digestion with this enzyme was not performed in Group I testis due to its brittleness.
【0090】
群IIとIIIマウスからの輸精小管や群Iマウスからの全組織は培地を入れるペト
リ皿に移し、滅菌メスと針を用いて0.1-1mmの小片に切った。切り刻んだ組織は
5分間500 x gで遠心し、ペレットを酵素混合液1ml中に再浮遊させた。酵素混
合液はHEPES(Gibco-BRL)と共にD-DMEM中で作成し、1mg/mlウシ血清アルブミン(
BSA)(Sigma、試験済み胚芽)、1mg/mlコラーゲナーゼI(Sigma)、5mg/mlウシ
膵臓トリプシン(Sigma)、0.1 mg/mlデオキシリボヌクレアーゼI(DN-EP、Sigma
)から成っていた。輸精小管は33℃で30分間酵素混合液中で培養した。培養後、
1mlの培地は遠心と再浮遊によって培地中で2回洗浄した。最終洗浄後、細胞ペ
レットを250μlの培地中に再浮遊させ、算定した。Seminiferous tubules from Group II and III mice and whole tissue from Group I mice were transferred to Petri dishes containing medium and cut into 0.1-1 mm pieces using a sterile scalpel and needle. The minced tissue was centrifuged at 500 xg for 5 minutes and the pellet resuspended in 1 ml of enzyme mix. The enzyme mixture was prepared in D-DMEM together with HEPES (Gibco-BRL), and 1 mg / ml bovine serum albumin (
BSA) (Sigma, tested germ), 1 mg / ml collagenase I (Sigma), 5 mg / ml bovine pancreatic trypsin (Sigma), 0.1 mg / ml deoxyribonuclease I (DN-EP, Sigma)
). The seminiferous tubules were incubated at 33 ° C for 30 minutes in the enzyme mixture. After culturing,
1 ml of medium was washed twice in the medium by centrifugation and resuspension. After the final wash, the cell pellet was resuspended in 250 μl medium and counted.
【0091】
例12:トランスフェリンした雄胚芽細胞のレシピエント精巣への移動
細胞はマイクロピペットを用いて輸出管を介して精巣に注射した。総容積50
μl中3x105細胞を注射に用いた。細胞は注射前にトリパンブルーと混合した。
レシピエントマウスは0.017 mL/g体重アベルチンで麻酔した。切開は底部腹壁を
横切って行い、精巣は、精巣に関連した脂肪パッド上でその切開部を通して外部
にゆっくりと引っ張った。輸出管を晒し、約20 μlの細胞浮遊液をスチール製マ
イクロピペット保持器(Leitz)に保持されているガラスマイクロピペットを用い
て、輸出管へ注射した。細胞は20 mLガラス注射器からの空気圧を適用して、ピ
ペットをから排出させた。トランスフェリンした胚芽細胞のレシピエント動物へ
の転移前に、レシピエント精巣は内因性雄胚芽細胞を減らした。Example 12: Transferrin Transferred Male Germ Cells to the Recipient Testes The cells were injected into the testes via the export tube using a micropipette. Total volume 50
3 × 10 5 cells in μl were used for injection. Cells were mixed with trypan blue before injection.
Recipient mice were anesthetized with 0.017 mL / g body weight avertin. An incision was made across the bottom abdominal wall and the testis was gently pulled externally through the incision on the fat pad associated with the testis. The export tube was exposed and about 20 μl of cell suspension was injected into the export tube using a glass micropipette held in a steel micropipette holder (Leitz). The cells were forced out of the pipette by applying air pressure from a 20 mL glass syringe. Recipient testes reduced endogenous male germ cells prior to transfer of transferrin germ cells to the recipient animal.
【0092】
例13:レシピエント精巣の雄胚芽細胞の減少処置
減少処置の比較。生後8週目のC57BL/6Jマウスは数日間馴化させ、次の3つの
治療群に割り当てた。それらは以下の様であった。(1)400ラッドガンマ照射、(2
)ブスルファンの4 μG/g体重(1,4-ブタンジオール ジメタンスルフォネート
、Myleran、Glaxo Wellcome)、(3)ブスルファン400ラッドガンマ照射1週間後
(4μg/g体重)との併用治療。治療群と同日齢の無処置C57BL/6Jの4番目の群
は対照として用いた。各治療群には24匹のマウスがおり、治療後、5時間目、
24時間目、48時間目、72時間目、1週間目、2週間目、1ヶ月目、2ヶ月目に各
3匹を殺した。Example 13: Reducing Treatment of Recipient Testis Male Germ Cells A comparison of reducing treatments. C57BL / 6J mice at 8 weeks of age were acclimatized for several days and assigned to the following three treatment groups. They were as follows: (1) 400 rad gamma irradiation, (2
) Busulfan combined with 4 μG / g body weight (1,4-butanediol dimethanesulfonate, Myleran, Glaxo Wellcome), and (3) Busulfan 400 rad gamma 1 week after irradiation (4 μg / g body weight). The fourth group of untreated C57BL / 6J, which was the same age as the treatment group, was used as a control. There were 24 mice in each treatment group, 5 hours after treatment,
At 24 hours, 48 hours, 72 hours, 1 week, 2 weeks, 1 month, 2 months, 3 animals were killed each.
【0093】
加えて、併用ブスルファン/400ラッド治療を行った他のC57BL/6Jマウスは治
療後5ヶ月目まで組織学的に検査した(これらのマウスの精巣は、切片化しH&E
染色をする前に、pH7.4,4℃でPBS中4%パラフォルムアルデヒド中で一晩固
定した。)。In addition, other C57BL / 6J mice treated with the combined busulfan / 400 Rad treatment were histologically examined up to 5 months after treatment (testis of these mice was sectioned and H & E.
Prior to staining, it was fixed overnight in 4% paraformaldehyde in PBS at pH 7.4 and 4 ° C. ).
【0094】
レシピエント脊椎へのアルキレート剤の投与。ブスルファン投与雄マウスは、
体重g当たり4μgブスルファン用量を投与した。ブスルファンは注射直前に100
%ジメチルスルフォキシド(DMSO)中に8mg/mLを溶解し、pH7.4の燐酸緩衝液生
理食塩液中1:1で希釈した。腹腔内に希釈ブスルファン溶液を注射した。Administration of alkylate to the recipient spine. Busulfan-treated male mice
A dose of 4 μg busulfan / g body weight was administered. Busulfan is 100 immediately before injection
8 mg / mL was dissolved in% dimethylsulfoxide (DMSO) and diluted 1: 1 in phosphate buffered saline at pH 7.4. The diluted busulfan solution was injected intraperitoneally.
【0095】
レシピエント脊椎の照射治療。ガンマ照射治療では、マウスは2.5%アベルチ
ンの0.017mL/g体重で麻酔した。ガンマ照射は特に次ぎの様に精巣に行った。各
マウスを精巣と腹底部を照射源への楕円孔を通して晒しながら鉛チャンバーに置
いた(137Csガンマセル40照射器「Nordion」)。ガンマ照射が通過するチャンバ
ーの天井と床には6つの配列孔があった。照射後、動物は、意識が回復するまで
暖かいパッドかウオーターベッド上に置いた。Radiation therapy of the recipient spine. For gamma irradiation treatment, mice were anesthetized with 0.017 mL / g body weight of 2.5% Avertin. Gamma irradiation was performed on the testes in the following manner. Each mouse was placed in a lead chamber with its testis and fundus exposed through an elliptical hole to the irradiation source ( 137 Cs gamma cell 40 irradiator "Nordion"). There were 6 array holes in the ceiling and floor of the chamber through which the gamma irradiation passed. After irradiation, animals were placed on a warm pad or water bed until regained consciousness.
【0096】
組織学的検査。選択した時点で、各治療群のマウスは安楽死させ、検査する精
巣組織はPBS,pH7.4の10%フォルマリン中に4℃、24時間固定した。精巣皮膜
中の小さなスリットは固定液侵入の為に作成した。固定サンプルはPBSで4回洗
浄し、組織Tek-II組織プロセッサー(MET)を用いてパラフィンで包埋した。8μm
の厚さの切片を作成し、ヘマトキシリンとエオジン(H&E)で染色し、カバースリ
ップでスライドガラス上にアクアマウント(Lerner Laboratories)に取り付け
た。その切片は40x対物レンズを用いたZeissかOlympic光学顕微鏡で観察した(
総倍率400x)。Histological examination. At selected time points, mice in each treatment group were euthanized and testis tissues examined were fixed in 10% formalin in PBS, pH 7.4 at 4 ° C for 24 hours. A small slit in the testicular capsule was created to allow the fixative to penetrate. Fixed samples were washed 4 times with PBS and embedded in paraffin using a tissue Tek-II tissue processor (MET). 8 μm
Sections were made, stained with hematoxylin and eosin (H & E), and coverslipped onto a glass slide on an Aquamount (Lerner Laboratories). The section was observed with a Zeiss or Olympic optical microscope with a 40x objective (
Total magnification 400x).
【0097】
定量的組織学的分析。定量的データを治療後2ヶ月目に各治療群の2匹の動物
の精巣から得た(表1)。対照群では、1匹のマウスだけを用いた。単一切片の
輸精小管はZeiss光学顕微鏡で5x対物レンズを用いて数えた(50x総拡大率)
。各輸精小管は400x総拡大率で調べた。輸精小管は、管中に殆ど細胞が無く、
その管は単一の細胞層の基底膜からなっており、基底膜に沿って殆どが精原細胞
である場合に重度に障害されたと考えた。中等度な障害された管は、管腔に近い
精原細胞層の一部が剥がれていた。精原細胞頭部は管中で数え、数えた管総数で
平均値を出した。Quantitative histological analysis. Quantitative data were obtained from the testes of 2 animals in each treatment group 2 months after treatment (Table 1). In the control group, only one mouse was used. Single-section vas deferens were counted with a Zeiss optical microscope using a 5x objective (50x total magnification).
. Each vas deferens was examined at 400x total magnification. The seminiferous tubule has almost no cells in it,
The tube consisted of a single cell layer of basement membrane and was considered severely impaired when most of the spermatogonia along the basement membrane were present. The moderately injured tube had a part of the spermatogonia layer near the lumen peeled off. The spermatogonia heads were counted in the tubes and the average value was given by the total number of tubes counted.
【0098】
組織学的解析の結果。治療後2週間迄は、精巣における明らかな組織学的変化
は見られなかった(データ未提出)。図1では、上述の様にアルキレート剤のブ
スルファンとγ線照射の混合療法で治療されたマウス精巣の経時的変化を示した
。Results of histological analysis. Up to 2 weeks after treatment, no obvious histological changes in testis were observed (data not shown). In FIG. 1, the time course of the testis of a mouse treated with the combination therapy of the alkylate agent busulfan and gamma irradiation as described above is shown.
【0099】
図1Aでは、ブスルファン400 Rad治療後2週間のマウスより得た数ヶ所の精
細管の400倍像を示した。図1Aでは、精子形成が著しく破壊されていた。全て
の成熟した精子は消失し、精子細胞や精母細胞の出現は全く見られなかった。基
底膜沿いの周辺層では、少数のセルトリ細胞核と精原細胞が見られた。FIG. 1A shows a 400 × image of seminiferous tubules obtained from a mouse 2 weeks after Busulfan 400 Rad treatment. In FIG. 1A, spermatogenesis was severely disrupted. All mature sperm disappeared and no spermatids or spermatocytes appeared. In the peripheral layer along the basement membrane, a small number of Sertoli cell nuclei and spermatogonia were found.
【0100】
図1Bでは、ブスルファン400 Rad治療後6週間のマウスより得た数ヶ所の精
細管の400倍像を示した。図1Bでは、精子形成の再構築像が見られた。精母細
胞のみならず、精子細胞や精子も見られた。FIG. 1B shows a 400 × image of seminiferous tubules obtained from a mouse 6 weeks after Busulfan 400 Rad treatment. In FIG. 1B, a reconstructed image of spermatogenesis was seen. Not only spermatocytes but also sperm cells and sperm were seen.
【0101】
約3ヶ月後、殆どの精細管は少なくとも部分的に回復し、全ての段階の精子形
成が現れた(データ未提出)。図1Cでは、ブスルファン400 Rad治療後5ヶ月
のマウスより得た数ヶ所の精細管の400倍像を示した。この段階では、精子形成
が正常に戻っていた。After about 3 months, most seminiferous tubules were at least partially recovered and spermatogenesis at all stages appeared (data not shown). FIG. 1C shows a 400 × image of seminiferous tubules obtained from a mouse 5 months after treatment with Busulfan 400 Rad. At this stage, spermatogenesis had returned to normal.
【0102】
上述の3つの治療グループでの比較も行われた。グループ間で最も劇的な違い
は治療後2ヶ月において見られた。治療後2ヶ月では、ブスルファン400 Radと
γ線照射の混合療法を受けたマウスグループが、最多数の精細管を示した(図2
B参照)。このグループの精細管は、その他の治療グループとコントロールマウ
スに比べて精細管当り少数の精子頭と重度と中程度の損傷を受けた精細管を含ん
でいた(表1参照)。400 Radガンマ線照射の治療とブスルファン単独の治療の
結果、コントロールと比べて管腔内の細胞と成熟した精子を併せて、ブスルファ
ン400 Rad治療グループによって示された程度よりも有意に少ない程度で、精子
形成過程での損傷が生じていた。Comparisons were also made in the three treatment groups mentioned above. The most dramatic difference between the groups was seen at 2 months post treatment. Two months after treatment, the group of mice receiving busulfan 400 Rad and γ-irradiation combination therapy showed the highest number of seminiferous tubules (Fig. 2).
(See B). The seminiferous tubules in this group contained fewer sperm heads per seminiferous tubule and severely and moderately damaged seminiferous tubules than the other treatment groups and control mice (see Table 1). Treatment with 400 Rad gamma irradiation and busulfan alone resulted in spermatozoa combined with cells in the lumen and mature sperm as compared to controls, to a significantly lesser extent than indicated by the Busulfan 400 Rad treatment group. There was damage during the formation process.
【0103】
これらの結果によって、アルキレート剤とガンマ線照射の混合療法が、各々の
単独治療よりも男性の生殖細胞の組織だった精巣を壊すより効果的な手法である
ことが明らかになった。These results demonstrate that the combined therapy of alkylate and gamma irradiation is a more effective approach than destroying the testes, which were the tissues of male germ cells, in males than either treatment alone.
【表2】 [Table 2]
【0104】
例14 レンチウイルスベクターを用いた生体内への遺伝子導入
雄マウスの生殖細胞への遺伝子導入において(通常は形質変化或いは修飾する
目的で)レンチウイルスベクターを用いた。特に、LacZプロモーターの代わりに
CMV(サイトメガロウイルス)プロモーターの転写制御下でGreen Flourescent P
rotein(GFP)を発現するための、Carlosらが改良した偽HIV(ヒトエイズウイル
ス)由来のレンチウイルスベクター(HR’GFP)を使用した(NaldiniらによるSc
ience 272:263〜67[1996]、「レンチウイルスベクターを用いた非分裂細胞への
遺伝子輸送と安定した遺伝子導入」を参照)。Example 14 In Vivo Gene Transfer Using Lentiviral Vectors Lentiviral vectors were used in gene transfer into germ cells of male mice (usually for the purpose of transforming or modifying). In particular, instead of the LacZ promoter
Green Flourescent P under the transcriptional control of CMV (cytomegalovirus) promoter
A Carlos et al. modified pseudo-HIV (human AIDS virus) derived lentiviral vector (HR'GFP) was used to express rotein (GFP) (Naldini et al., Sc
ience 272: 263-67 [1996], "Gene transfer to non-dividing cells and stable gene transfer using lentiviral vectors").
【0105】
レシピエントC57BL/6Jマウスに上記ウイルスを感染させて44日後にブスルフ
ァンで治療した。雄C57BL/6Jマウスに2mg/mlの濃度でブスルファンを0.1ml腹
膜に注入した。用量は体重当り4μブスルファン/gmであった。前処理したマウ
スはアベルチンで麻酔し(体重当り0.017mls/gm体重)、腹部中線切開後右精巣
を露出した。Recipient C57BL / 6J mice were infected with the virus and treated with busulfan 44 days later. Male C57BL / 6J mice were injected with 0.1 ml of busulfan into the peritoneum at a concentration of 2 mg / ml. The dose was 4μ busulfan / gm body weight. Pretreated mice were anesthetized with avertin (0.017 mls / gm body weight per body weight) and the right testis was exposed after midline abdominal incision.
【0106】
脂肪組織からリンパ管が除かれ、HIV由来のGFPベクター(HR’GFP)を1×10
粒子/ml割合となるように、10 μlでブスルファン処理したC57BL/6Jマウスのリ
ンパ管から右精巣の精細管に注入した。注入はPicospritzer IIを付けた石英ガ
ラスマイクロピペットを用いて行った。Picospritzer IIは80psiでセットし、足
ペダルで1秒間行った。精巣の精細管は全てリンパ管が共通の小室に通じるよう
に1回の注入で到達した。コントロールとして左精巣には注入を行わなかった。
管内の精巣細胞への遺伝子導入は上手く広がっていた。Lymphatic vessels were removed from adipose tissue and HIV-derived GFP vector (HR′GFP) was added to 1 × 10 5.
Particles were injected into the seminiferous tubules of the right testis from the lymphatic vessels of C57BL / 6J mice treated with 10 μl of busulfan at a particle / ml ratio. Injection was performed using a quartz glass micropipette equipped with Picospritzer II. The Picospritzer II was set at 80 psi and I pedaled for 1 second. The seminiferous tubules of the testis were all reached with a single injection so that the lymphatic vessels lead to a common chamber. As a control, the left testis was not injected.
Gene transfer into testicular cells in the duct was well spread.
【0107】
治療後21日後にマウスを殺し、その精巣を4%パラホルムアルデヒド(pH7.4
のPBS溶液として)で4℃一晩固定した。固定した精巣をPBS溶液で3度洗浄し、
20%スクロース中に4℃一晩インキュべートした。精巣をOCTで凍結させクリ
オスタットを用いて8μmの厚さの切片を作成した。室温で保存後PBS溶液で洗
浄しZeiss 310共焦点顕微鏡下で検鏡した。検鏡で用いた波長は488 nmであった
。Twenty-one days after treatment, the mice were killed and their testes were washed with 4% paraformaldehyde (pH7.4).
As a PBS solution) at 4 ° C. overnight. Wash the fixed testis 3 times with PBS solution,
Incubate overnight at 4 ° C in 20% sucrose. The testes were frozen by OCT and 8 μm thick sections were prepared using a cryostat. After storage at room temperature, it was washed with PBS solution and examined under a Zeiss 310 confocal microscope. The wavelength used for microscopy was 488 nm.
【0108】
検鏡した全ての精細管において、緑色蛍光が見られたが、その強度は精巣表面
の管内で最大であった。基底膜に沿った精巣細胞とセルトリ(Sertoli)細胞に
おいて遺伝子導入が見られたが(図3参照)、精母細胞や精子細胞では殆ど見ら
れなかった。ブスルファン治療によって成熟した精子は殆ど見られなかった。コ
ントロールとして用いた左精巣では蛍光は認められなかった。この結果より、男
性生殖細胞ではレンチウイルス由来のベクターを用いた遺伝子導入が有効である
ことが分かった。Green fluorescence was seen in all microscopic tubes examined, but the intensity was greatest in the tube on the surface of the testis. Gene transfer was observed in testis cells and Sertoli cells along the basement membrane (see FIG. 3), but almost never in spermatocytes or spermatids. Few sperms matured with busulfan treatment were found. No fluorescence was observed in the left testis used as a control. From these results, it was found that gene transfer using a lentivirus-derived vector was effective in male germ cells.
【0109】
前述の例は図示されているが、現在の発明の具現化についての網羅的な記述は
していない。特許請求の範囲として下記の記載がされている。Although the above example is shown, it is not an exhaustive description of the realization of the present invention. The following description is made as the scope of claims.
【図1】
ガンマ線照射とブスルファンの併用(ブスルファン/400 Rad処置)によって処
置したH&E染色を施したマウス(C57BL/6J株)精巣の切片(倍率400倍)を示す
。図1Aは、ブスルファン/400 Rad処置後2週間目のマウス細精管の幾つかの切
片を示す。図1Bは、ブスルファン/400 Rad処置後6週間目のマウス細精管の幾
つかの切片を示す。図1Cは、ブスルファン/400 Rad処置後5ヶ月目のマウス細
精管の幾つかの切片を示す。FIG. 1 shows an H & E-stained mouse (C57BL / 6J strain) testis section treated with gamma-ray irradiation in combination with busulfan (busulfan / 400 Rad treatment) (magnification 400 ×). FIG. 1A shows several sections of mouse seminiferous tubules 2 weeks after Busulfan / 400 Rad treatment. FIG. 1B shows several sections of mouse seminiferous tubules 6 weeks after Busulfan / 400 Rad treatment. FIG. 1C shows several sections of mouse seminiferous tubules 5 months after Busulfan / 400 Rad treatment.
【図2】
雄性生殖細胞を脊椎動物精巣から減失させる異なる3つの方法および対照の組
織学的比較を示す。処置後2ヶ月目に採取したH&E染色マウス(C57BL/6J株)切
片(倍率400倍)を示す。図2Aは、ブスルファン(4mg/kg)による処置後の精
巣組織の切片を示す。図2Bは、ブスルファン/400 Rad併用処置後の精巣組織の
切片を示す。図2Cは、400 Radガンマ線照射による処置後の精巣組織の切片を
示す。図2Dは、実験開始から2ヶ月後の無処置対照C57BL/6Jマウスからの精巣
組織の切片を示す。FIG. 2 shows a histological comparison of three different methods and controls of depleting male germ cells from vertebrate testes. The H & E stained mouse (C57BL / 6J strain) section (magnification 400 times) collected 2 months after the treatment is shown. FIG. 2A shows a section of testis tissue after treatment with busulfan (4 mg / kg). FIG. 2B shows a section of testis tissue after the combined busulfan / 400 Rad treatment. FIG. 2C shows a section of testis tissue after treatment with 400 Rad gamma irradiation. FIG. 2D shows a section of testis tissue from an untreated control C57BL / 6J mouse 2 months after the start of the experiment.
【図3】
レンチウイルスベクターを用いたインビボでのマウス精巣細胞への遺伝子輸送
を示す。Zeiss310共焦点光学顕微鏡上での画像(倍率400倍)を収集した。HIVに
基づくレンチウイルスベクターは、CMVプロモーターの制御下でGFPをコードする
遺伝子を含んだ。図3Aは、形質導入したセルトリ細胞を示し、19画像の最大強
度の投影である。図3Bは、細精管の基底膜に沿って、遺伝子改変した(形質導
入した)精原細胞を示す。FIG. 3 shows gene transfer to mouse testis cells in vivo using a lentiviral vector. Images were collected on a Zeiss 310 confocal light microscope (400x magnification). The HIV-based lentiviral vector contained a gene encoding GFP under the control of the CMV promoter. FIG. 3A shows transduced Sertoli cells, a maximum intensity projection of 19 images. FIG. 3B shows genetically modified (transduced) spermatogonia along the basal lamina of the seminiferous tubules.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) A61P 1/00 A61P 1/00 4C086 3/10 3/10 4C087 9/10 9/10 4C206 9/12 9/12 15/08 15/08 25/14 25/14 25/18 25/18 25/24 25/24 C12N 5/10 A61K 31/192 15/09 31/255 // A61K 31/192 31/573 31/255 31/675 31/573 35/52 31/675 35/76 35/52 C12N 15/00 A 35/76 5/00 B 38/00 A61K 37/02 (31)優先権主張番号 PCT/US99/08277 (32)優先日 平成11年4月15日(1999.4.15) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 09/292,723 (32)優先日 平成11年4月15日(1999.4.15) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 ウインストン、ロバート イギリス国 ロンドン、 デンマン ドラ イブ 11 Fターム(参考) 4B024 AA01 CA02 DA02 DA03 EA02 FA02 HA01 HA17 4B065 AA90 AA93 AB04 AB06 AC14 BA02 CA43 CA44 4C076 AA19 AA95 BB11 BB16 BB32 CC01 CC04 CC11 CC16 CC17 DD19 EE41 4C081 AB31 4C084 AA02 AA13 BA44 CA53 MA05 MA24 MA66 MA67 NA13 NA14 ZA12 ZA15 ZA18 ZA42 ZA45 ZA81 ZC35 4C086 AA01 AA02 DA38 MA01 MA04 MA24 MA66 MA67 NA14 ZA12 ZA15 ZA18 ZA36 ZA42 ZA45 ZA66 ZA81 ZC35 4C087 AA01 AA02 BB60 BB65 CA04 MA24 MA66 MA67 NA13 NA14 ZA12 ZA15 ZA18 ZA36 ZA45 ZA66 ZA81 ZC35 4C206 AA01 AA02 FA33 JA06 MA01 MA04 MA44 MA86 MA87 NA04 NA13 ZA12 ZA15 ZA18 ZA36 ZA42 ZA45 ZA66 ZA81 ZC35─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) A61P 1/00 A61P 1/00 4C086 3/10 3/10 4C087 9/10 9/10 4C206 9/12 9 / 12 15/08 15/08 25/14 25/14 25/18 25/18 25/24 25/24 C12N 5/10 A61K 31/192 15/09 31/255 // A61K 31/192 31/573 31 / 255 31/675 31/573 35/52 31/675 35/76 35/52 C12N 15/00 A 35/76 5/00 B 38/00 A61K 37/02 (31) Priority claim number PCT / US99 / 08277 (32) Priority date April 15, 1999 (April 15, 1999) (33) Priority claiming country United States (US) (31) Priority claim number 09 / 292,723 (32) Priority date 1999 April 15, 1999 (April 15, 1999) (33) Priority claiming countries United States (US) (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, S, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD , GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, K, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Winston, Robert London England UK Denman Drive 11 F Term (reference) 4B024 AA01 CA02 DA02 DA03 EA02 FA02 HA01 HA17 4B065 AA90 AA93 AB04 AB06 AC14 BA02 CA43 CA44 4C076 AA19 AA95 BB11 BB16 BB32. 4C086 AA01 AA02 DA38 MA01 MA04 MA24 MA66 MA67 NA14 ZA12 ZA15 ZA18 ZA36 ZA42 ZA45 ZA66 ZA81 ZC35 4C087 AA01 AA02 BB60 BB65 CA04 MA24 MA66 MA67 NA13 MA04 NA04 MA04 NA04 MA04 NA04 MA04 NA04 NA04 ZA36 AZ81 ZA45 ZA45 ZA45 ZA45 ZA45 ZA45 ZA45 ZA12 ZA15 ZA18 ZA36 ZA42 ZA45 ZA66 ZA81 ZC35
Claims (159)
て、アルキル化剤の用量を雄性脊椎動物に投与することと、ガンマ線照射線量を
該雄性脊椎動物にガンマ線照射することを、該脊椎動物の精巣から生殖細胞を実
質的に減失させるために十分量で併用することからなる上記方法。1. A method of substantially depleting germ cells from a vertebrate testis, comprising administering a dose of an alkylating agent to a male vertebrate and gamma-irradiating the male vertebrate with a gamma irradiation dose. The above method, which is used in combination in an amount sufficient to substantially deplete germ cells from the testis of the vertebrate.
スファミド、メルファラン、またはエチルエタンスルホン酸である、請求項1記
載の方法。2. The method of claim 1, wherein the alkylating agent is busulfan, chlorambucil, cyclophosphamide, melphalan, or ethylethanesulfonic acid.
記載の方法。3. The dose of alkylating agent is about 4-10 mg / kg body weight.
The method described.
ンマ線照射線量が約200〜800 Radsである、請求項1記載の方法。4. The method of claim 1, wherein the gamma irradiation is specifically directed to the testes of a male vertebrate and the gamma irradiation dose is about 200-800 Rads.
の方法。5. The method of claim 4, wherein the gamma irradiation dose is about 350-450 Rads.
、所望の形質または産物をコードする少なくとも1個のポリヌクレオチドによっ
て遺伝子改変した成熟過程の雄性生殖細胞を移入する方法であって、 ドナーである雄性脊椎動物の性腺(複数)に、少なくとも1個のトランスフェ
クト物質、所望の形質または産物をコードする少なくとも1個のポリヌクレオチ
ド、および遺伝子選択マーカーをコードする少なくとも1個のポリヌクレオチド
からなる遺伝子輸送混合物を、脊椎動物の生殖細胞(複数)またはその前駆体(
複数)の少なくとも1つに達するよう有効な条件で投与する工程; 所望の形質または産物をコードするポリヌクレオチドを、生殖細胞(複数)ま
たはその前駆体(複数)によって取り込ませてその中に放出させる工程; ドナーである雄性脊椎動物から、所望の形質または産物をコードする少なくと
も1個のポリヌクレオチドおよび遺伝子選択マーカーをコードする少なくとも1
個のポリヌクレオチドを有する、遺伝子改変された成熟過程の少なくとも1個の
雄性生殖細胞(複数)を単離または選択する工程; レシピエント雄性脊椎動物が、ドナー雄性脊椎動物からの遺伝子改変された生
殖細胞の投与前に、請求項1記載の方法によって雄性生殖細胞を実質的に減失さ
れた少なくとも1個の精巣を有する、このように単離または選択された遺伝子改
変生殖細胞(複数)をレシピエント雄性脊椎動物の少なくとも1個の精巣に投与
する工程;および 投与した生殖細胞をレシピエント雄性脊椎動物の細精管に留まらせる工程; からなる上記方法。6. A method of transfecting a substantially decellularized testis of a recipient male vertebrate with a maturing male germ cell genetically modified with at least one polynucleotide encoding a desired trait or product. Wherein at least one transfectant, at least one polynucleotide encoding a desired trait or product, and at least one gene encoding a gene selectable marker in the donor male vertebrate gonads A gene transfer mixture consisting of the polynucleotides of
Administration under conditions effective to reach at least one of the plurality of); the polynucleotide encoding the desired trait or product is taken up by and released into the germ cell (s) or precursor (s) thereof. At least one polynucleotide encoding a desired trait or product and at least one encoding a gene selectable marker from a donor male vertebrate
Isolating or selecting at least one male germ cell (s) in a genetically modified maturation process having one polynucleotide; Recipient male vertebrate is genetically modified reproduction from a donor male vertebrate Recipes of genetically modified germ cells (s) so isolated or selected, having at least one testis substantially depleted of male germ cells by the method of claim 1, prior to administration of the cells. Administering to at least one testis of a vertebrate male vertebrate; and allowing the administered germ cells to remain in the seminiferous tubules of the recipient male vertebrate.
項6記載の方法。7. The method of claim 6, wherein the donor vertebrate is the same as the recipient vertebrate.
ドを、生殖細胞のゲノムに組み入れる工程からなる、請求項6記載の方法。8. The method of claim 6, further comprising the step of incorporating a polynucleotide encoding the desired trait or product into the germ cell genome.
求項6記載の方法。9. The method of claim 6, wherein the genetically male germ cells consist of undifferentiated male germ cells.
請求項6記載の方法。10. Gene transfer is carried out under temperature conditions of about 25 ° C. to about 38 ° C.
The method of claim 6.
トランスフェリン・ポリリジン増強ウイルスベクター、レンチウイルスベクター
、アデノウイルスベクター、レトロウイルスベクター、もしくはその他の取り込
み増強DNAセグメントからなり、またはこれらのいずれかの混合物からなる、請
求項6記載の方法。11. The transfecting substance is a liposome, a viral vector,
7. The method of claim 6, comprising a transferrin / polylysine-enhanced viral vector, a lentivirus vector, an adenovirus vector, a retroviral vector, or other uptake-enhancing DNA segment, or a mixture of any of these.
ロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、トランスフェリン・ポリリジン
増強アデノウイルスベクター、ヒト免疫不全ウイルスベクター、モロニーマウス
白血病ウイルス由来ベクター、ムンプスベクター、ならびに生殖細胞の細胞質へ
のポリヌクレオチドの取り込みおよびその中への放出を促進するウイルス由来DN
アーゼからなる群より選択されるウイルスベクターからなる、または該トランス
フェクト物質がこれらの機能的断片もしくは混合物からなる、請求項11記載の方
法。12. The transfecting substance comprises a lentivirus vector, a retrovirus vector, an adenovirus vector, a transferrin / polylysine-enhanced adenovirus vector, a human immunodeficiency virus vector, a Moloney murine leukemia virus-derived vector, a mumps vector, and a germ cell. Virus-derived DN that facilitates uptake and release of polynucleotides into the cytoplasm
12. The method according to claim 11, consisting of a viral vector selected from the group consisting of ases, or the transfecting substance consisting of a functional fragment or mixture thereof.
デノウイルス由来ベクターからなり、およびポリヌクレオチドがベクターに機能
的に結合している、請求項11記載の方法。13. The method of claim 11, wherein the transfecting agent comprises an adenovirus-derived vector having endosomolytic activity and the polynucleotide is operably linked to the vector.
イルスベクターと複合体を形成している、請求項6記載の方法。14. The method of claim 6, wherein the polynucleotide encoding the desired trait or product is complexed with a viral vector.
、請求項6記載の方法。15. The method of claim 6, wherein the transfecting agent comprises a lipid transfecting agent.
ング分子または遺伝子選択マーカーをコードする少なくとも1個のポリヌクレオ
チドからなる、請求項6記載の方法。16. The method of claim 6, wherein the transfecting agent further comprises at least one polynucleotide encoding a male germ cell targeting molecule or gene selectable marker.
けられ、およびc-kitリガンドからなる;ならびに 遺伝子選択マーカーが検出可能な産物をコードする遺伝子からなり、該遺伝子
の発現が、本質的にサイクリンA1プロモーター、c-kitプロモーター、B-Mybプロ
モーター、c-raf-1プロモーター、ATM(運動失調-毛細管拡張症)プロモーター
、RBM(リボソーム結合モチーフ)プロモーター、DAZ(無精子症において欠失し
ている)プロモーター、XRCC-1プロモーター、HSP 90(熱ショック遺伝子)プロ
モーター、およびFRMI(脆弱X部位からの)プロモーターからなる群より選択さ
れるプロモーターによって促進される、請求項16記載の方法。17. A male germ cell targeting molecule directed specifically to spermatogonia and consisting of a c-kit ligand; and a gene selectable marker consisting of a gene encoding a detectable product, the expression of said gene , Essentially cyclin A1 promoter, c-kit promoter, B-Myb promoter, c-raf-1 promoter, ATM (ataxia-telangiectasia) promoter, RBM (ribosome binding motif) promoter, DAZ (in azoospermia) 17. A promoter selected from the group consisting of (deleted) promoter, XRCC-1 promoter, HSP 90 (heat shock gene) promoter, and FRMI (from fragile X site) promoter. Method.
類である、請求項18記載の方法。20. The method of claim 18, wherein the mammal is a human, non-human primate, livestock, or marine mammal.
レシピエント脊椎動物と同じ種の脊椎動物に由来する、請求項6記載の方法。21. A polynucleotide encoding a desired trait or product comprises:
7. The method of claim 6, which is derived from a vertebrate of the same species as the recipient vertebrate.
トに由来する、請求項6記載の方法。22. The method of claim 6, wherein the polynucleotide encoding the desired trait or product is of human origin.
れる、請求項6記載の方法。23. The method of claim 6, wherein the vertebrate is selected from the group consisting of wild and domestic vertebrates.
ヒトおよびヒト以外の霊長類、イヌ、マウス、ラット、アレチネズミ、ハムスタ
ー、ウサギ、ネコ、ブタ、家畜哺乳類、厚皮動物、海洋哺乳類、ウマ、ヒツジお
よびウシからなる群より選択される哺乳類、または本質的にアヒル、ガチョウ、
七面鳥、ニワトリ、ダチョウ、エミュー、ホロホロチョウ、ハト、およびウズラ
からなる群より選択される鳥類、に由来する、請求項6記載の方法。24. A polynucleotide encoding a desired trait or product is
Mammals selected from the group consisting of humans and non-human primates, dogs, mice, rats, gerbils, hamsters, rabbits, cats, pigs, domestic mammals, pachyderms, marine mammals, horses, sheep and cattle, or the essence Ducks, geese,
The method according to claim 6, which is derived from a bird selected from the group consisting of turkey, chicken, ostrich, emu, guinea fowl, pigeon, and quail.
ピエント雄性脊椎動物またはその子孫である、そのゲノムに少なくとも1個の異
種ポリヌクレオチドを有する本来の生殖細胞からなる、ヒト以外のトランスジェ
ニック脊椎動物。25. A non-human transgenic vertebrate, which is a recipient male vertebrate of the method of claim 6 or a progeny thereof, which consists of an original germ cell having at least one heterologous polynucleotide in its genome. Transgenic vertebrates.
も1個含む、請求項25記載のヒト以外のトランスジェニック脊椎動物。26. The transgenic non-human vertebrate of claim 25, wherein the polynucleotide comprises at least one biologically functional gene.
ク脊椎動物。27. The transgenic non-human vertebrate of claim 26, which is male.
性生殖細胞を有する、請求項27記載のヒトランスジェニック脊椎動物。28. The transgenic vertebrate of claim 27, which has native male germ cells transfected with a heterologous polynucleotide.
たはその雄性子孫と、同じ種の雌性動物との交配によって得られた子孫。29. A progeny obtained by mating a transgenic non-human vertebrate or a male progeny thereof according to claim 27 with a female animal of the same species.
の動物と交配させて、そしてトランスフェクトしたポリヌクレオチドの有無に関
して交配した子孫を選択することによって得られる、少なくとも1個の異種ポリ
ヌクレオチド配列をその生殖細胞に有するヒト以外の脊椎動物。30. At least one obtained by crossing a vertebrate or progeny thereof according to claim 25 with an opposite animal of the same species and selecting the crossed progeny for the presence or absence of the transfected polynucleotide. A non-human vertebrate having a heterologous polynucleotide sequence in its germ cell.
載のヒト以外の脊椎動物。31. The non-human vertebrate of claim 30, selected from the group consisting of mammals and birds.
ヒトおよびヒト以外の霊長類、イヌ、マウス、ラット、アレチネズミ、ハムスタ
ー、ウサギ、ネコ、ブタ、家畜哺乳類、厚皮動物、海洋哺乳類、ウマ、ヒツジお
よびウシからなる群より選択される哺乳類、または本質的にアヒル、ガチョウ、
七面鳥、ニワトリ、ダチョウ、エミュー、ホロホロチョウ、ハト、およびウズラ
からなる群より選択される鳥類、に由来する、請求項30記載のヒト以外の脊椎動
物。32. A polynucleotide encoding a desired trait or product is
Mammals selected from the group consisting of humans and non-human primates, dogs, mice, rats, gerbils, hamsters, rabbits, cats, pigs, domestic mammals, pachyderms, marine mammals, horses, sheep and cattle, or the essence Ducks, geese,
31. The non-human vertebrate of claim 30, derived from a bird selected from the group consisting of turkey, chicken, ostrich, emu, guinea fowl, pigeon, and quail.
トリ、ダチョウ、エミュー、ホロホロチョウ、ハト、またはウズラである、請求
項30記載のヒト以外の脊椎動物。33. The non-human vertebrate of claim 30, wherein the non-human vertebrate is a duck, goose, turkey, chicken, ostrich, emu, guinea fowl, pigeon, or quail.
ト以外の脊椎動物。34. The non-human vertebrate of claim 30, wherein the mammal is a domestic or marine mammal.
物。35. The non-human vertebrate of claim 32, wherein the mammal is a bull.
外の脊椎動物。36. The non-human vertebrate of claim 32, wherein the mammal is porcine or ovine.
記載のヒト以外の脊椎動物。37. The method of claim 30, which is selected from the group consisting of wild and domestic animals.
The non-human vertebrate described.
する本来の生殖細胞を含む、請求項31記載の脊椎動物から得られた生殖細胞。38. A vertebrate-derived germ cell according to claim 31, which comprises a native germ cell having at least one heterologous polynucleotide in its genome.
シピエント脊椎動物と同じ種の脊椎動物に由来する、請求項6記載の方法からな
る遺伝子治療の方法。40. The method of gene therapy according to claim 6, wherein the polynucleotide encoding the desired trait or product is derived from a vertebrate of the same species as the recipient vertebrate.
何なるゲノムにも由来する、請求項6記載の方法によって作製されたヒト以外の
トランスジェニック脊椎動物。41. A transgenic non-human vertebrate produced by the method of claim 6, wherein the polynucleotide encoding the desired trait or product is derived from any genome.
に、所望の形質または産物をコードする少なくとも1個のポリヌクレオチドによ
って遺伝子改変した成熟過程の雄性生殖細胞を移入する方法であって、 ドナーである雄性脊椎動物の性腺(複数)に、少なくとも1個のトランスフェ
クト物質、所望の形質または産物をコードする少なくとも1個のポリヌクレオチ
ド、および遺伝子選択マーカーをコードする少なくとも1個のポリヌクレオチド
からなる遺伝子輸送混合物を、脊椎動物の生殖細胞(複数)またはその前駆体(
複数)の少なくとも1つに達するよう有効な条件で投与する工程; 所望の形質または産物をコードするポリヌクレオチドを、生殖細胞(複数)ま
たはその前駆体(複数)によって取り込ませてその中に放出させる工程; ドナーである雄性脊椎動物から、所望の形質または産物をコードする少なくと
も1個のポリヌクレオチドおよび遺伝子選択マーカーをコードする少なくとも1
個のポリヌクレオチドを有する、遺伝子改変された成熟過程の少なくとも1個の
雄性生殖細胞(複数)を単離または選択する工程; レシピエント雄性脊椎動物が、ドナー雄性脊椎動物からの遺伝子改変された生
殖細胞の投与前に、アルキル化剤の用量およびガンマ線照射線量を十分量で併用
することによって、雄性生殖細胞を実質的に減失させた少なくとも1個の精巣を
有する、このように単離または選択された遺伝子改変生殖細胞(複数)をレシピ
エント雄性脊椎動物の少なくとも1個の精巣に投与する工程;および それによって遺伝子改変された成熟過程の生殖細胞が移入される、投与した生
殖細胞をレシピエント雄性脊椎動物の細精管に留まらせる工程; からなる上記方法。42. A method of transfecting a substantially decellularized testis of a recipient male vertebrate with a maturing male germ cell genetically modified with at least one polynucleotide encoding a desired trait or product. Wherein at least one transfectant, at least one polynucleotide encoding a desired trait or product, and at least one gene encoding a gene selectable marker in the donor male vertebrate gonads A gene transfer mixture consisting of the polynucleotides of
Administration under conditions effective to reach at least one of the plurality of); the polynucleotide encoding the desired trait or product is taken up by and released into the germ cell (s) or precursor (s) thereof. At least one polynucleotide encoding a desired trait or product and at least one encoding a gene selectable marker from a donor male vertebrate
Isolating or selecting at least one male germ cell (s) in a genetically modified maturation process having one polynucleotide; Recipient male vertebrate is genetically modified reproduction from a donor male vertebrate Having at least one testis substantially depleted of male germ cells by combining a dose of alkylating agent and a dose of gamma irradiation prior to administration of the cells, thus isolated or selected Administering the modified genetically modified germ cell (s) to at least one testis of a recipient male vertebrate; and thereby transferring the genetically modified mature germ cells to the recipient. Staying in the seminiferous tubules of a male vertebrate;
ォスファミド、メルファラン、またはエチルエタンスルホン酸である、請求項42
記載の方法。43. The alkylating agent is busulfan, chlorambucil, cyclophosphamide, melphalan, or ethylethanesulfonic acid.
The method described.
42記載の方法。44. The dose of alkylating agent is about 4-10 mg / kg body weight.
The method described in 42.
れ、ガンマ線照射線量が約200〜800 Radsである、請求項42記載の方法。45. The method of claim 42, wherein the gamma irradiation dose is specifically directed to the testes of a male vertebrate and the gamma irradiation dose is about 200-800 Rads.
載の方法。46. The method of claim 45, wherein the gamma irradiation dose is about 350-450 Rads.
熟過程の雄性生殖細胞に組み入れるインビトロ方法であって、 ドナーの雄性脊椎動物から成熟過程の少なくとも1個の雄性生殖細胞を得る工
程; 少なくとも1個のトランスフェクト物質、所望の形質または産物をコードする
少なくとも1個のポリヌクレオチド、および遺伝子選択マーカーをコードする少
なくとも1個のポリヌクレオチドを含む遺伝子輸送混合物の存在下で、脊椎動物
のほぼ体温またはそれ以下で遺伝子輸送に有効な期間、所望の形質または産物を
コードする少なくとも1個のポリヌクレオチドを、インビトロで生殖細胞(複数
)にトランスフェクトさせる工程; 所望の形質をコードするポリヌクレオチドを生殖細胞(複数)によって取り込
ませてその中に放出させる工程; 遺伝子改変した生殖細胞(複数)が所望の形質または産物をコードする少なく
とも1個のポリヌクレオチド、および遺伝子選択マーカーをコードする少なくと
も1個のポリヌクレオチドを有する、遺伝子改変した少なくとも1個の生殖細胞
(複数)を、遺伝子選択マーカーの助けを借りて、インビトロ遺伝子輸送から単
離または選択する工程; レシピエント雄性脊椎動物が、単離または選択された遺伝子改変生殖細胞(複
数)の投与前に、請求項1記載の方法によって遺伝子改変していない雄性生殖細
胞を実質的に減失させた少なくとも1個の精巣を有する、レシピエント雄性脊椎
動物の精巣に、このように単離または選択された遺伝子改変生殖細胞(複数)を
投与する工程;および 投与した生殖細胞(複数)をレシピエント雄性脊椎動物の細精管に留まらせる
工程; からなる上記方法。47. An in vitro method of incorporating a polynucleotide encoding a desired trait or product into a maturing male germ cell, wherein at least one mating male germ cell is obtained from a donor male vertebrate; In the presence of a gene transfer mixture comprising at least one transfectant, at least one polynucleotide encoding a desired trait or product, and at least one polynucleotide encoding a gene selectable marker Transfecting the germ cell (s) in vitro with at least one polynucleotide encoding the desired trait or product for a period effective at gene transfer at or below body temperature; Ingested by germ cells (plural) A genetically modified germ cell having at least one polynucleotide encoding a desired trait or product and at least one polynucleotide encoding a gene selection marker. Isolating or selecting at least one germ cell (s) from in vitro gene transfer with the aid of a gene selectable marker; the recipient male vertebrate is the genetically modified germ cell (s) isolated or selected. ) Is administered to a testis of a recipient male vertebrate having at least one testis substantially depleted of male germ cells not genetically modified by the method of claim 1, thus Administering the isolated or selected genetically modified germ cell (s); and administering the germ cell (s) administered. Said process comprising: step of stay in the seminiferous tubules of Piento male vertebrates.
数)に、放出されたポリヌクレオチドを取り込ませる工程からなる、請求項47記
載の方法。48. The method of claim 47, further comprising the step of incorporating the released polynucleotide into the genome (s) of the genetically modified germ cell (s).
殖細胞のゲノムに組み入れられる、請求項47記載の方法。49. The method of claim 47, wherein the polynucleotide encoding the desired trait is integrated into the genome of a vertebrate germ cell.
性生殖細胞を含む、請求項47記載の方法。50. The method of claim 47, wherein the maturing male germ cells comprise spermatogonia or other undifferentiated male germ cells.
求項47記載の方法。51. The method of claim 47, wherein gene transfer is performed under temperature conditions of about 25 ° C to about 38 ° C.
トランスフェリン・ポリリジン増強ウイルスベクター、レトロウイルス、アデノ
ウイルスベクター、レンチウイルスベクター、もしくは他の取り込み増強DNAセ
グメントである、またはこれらのいずれかの混合物からなる、請求項47記載の方
法。52. The transfecting substance is a liposome, a viral vector,
48. The method of claim 47, which is a transferrin-polylysine-enhanced viral vector, a retrovirus, an adenovirus vector, a lentiviral vector, or other uptake-enhancing DNA segment, or a mixture of any of these.
ロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、トランスフェリン・ポリリジン
増強アデノウイルスベクター、ヒト免疫不全ウイルスベクター、モロニーマウス
白血病ウイルス由来ベクター、ムンプスベクター、ならびに生殖細胞の細胞質へ
のポリヌクレオチドの取り込みおよびその中への放出を促進するウイルス由来DN
アーゼからなる群より選択されるウイルスベクターを含み、または該トランスフ
ェクト物質がこれらの機能的断片もしくは混合物からなる、請求項47記載の方法
。53. The transfecting substance is a lentivirus vector, a retrovirus vector, an adenovirus vector, a transferrin / polylysine-enhanced adenovirus vector, a human immunodeficiency virus vector, a Moloney murine leukemia virus-derived vector, a mumps vector, or a germ cell. Virus-derived DN that facilitates uptake and release of polynucleotides into the cytoplasm
48. The method of claim 47, which comprises a viral vector selected from the group consisting of ases, or wherein the transfecting agent consists of a functional fragment or mixture thereof.
デノウイルスベクターを含み、および所望の形質をコードするポリヌクレオチド
がベクターに機能的に結合している、請求項47記載の方法。54. The method of claim 47, wherein the transfecting agent comprises an adenovirus vector having endosomolytic activity, and the polynucleotide encoding the desired trait is operably linked to the vector.
ターと複合体を形成している、請求項47記載の方法。55. The method of claim 47, wherein the polynucleotide encoding the desired trait forms a complex with a viral vector.
る、請求項47記載の方法。56. The method of claim 47, wherein the transfectant comprises a lipid transfectant.
グ分子からなる、請求項47記載の方法。57. The method of claim 47, wherein the transfecting agent further comprises a male germ cell targeting molecule.
けられ、およびc-kitリガンドからなり;ならびに遺伝子選択マーカーをコード
するポリヌクレオチドが、本質的にサイクリンA1プロモーター、c-kitプロモー
ター、B-Mybプロモーター、c-raf-1プロモーター、ATM(運動失調-毛細管拡張症
)プロモーター、RBM(リボソーム結合モチーフ)プロモーター、DAZ(無精子症
において欠失している)プロモーター、XRCC-1プロモーター、HSP 90(熱ショッ
ク遺伝子)プロモーター、およびFRMI(脆弱X部位からの)プロモーターからな
る群より選択されるプロモーターによって促進される、検出可能な産物を発現す
る遺伝子からなる、請求項57記載の方法。58. The male germ cell targeting molecule is specifically directed to spermatogonia and consists of a c-kit ligand; and the polynucleotide encoding a gene selectable marker consists essentially of the cyclin A1 promoter, c-kit. Promoter, B-Myb promoter, c-raf-1 promoter, ATM (ataxia-telangiectasia) promoter, RBM (ribosome binding motif) promoter, DAZ (deleted in azoospermia) promoter, XRCC-1 58. The gene of claim 57, which comprises a gene that expresses a detectable product promoted by a promoter selected from the group consisting of a promoter, the HSP 90 (heat shock gene) promoter, and the FRMI (from the fragile X site) promoter. Method.
海洋哺乳類からなる群より選択される、請求項59記載の方法。61. The method of claim 59, wherein the mammal is selected from the group consisting of humans and non-human primates and domestic and marine mammals.
殖細胞と同じ種の脊椎動物に由来する、請求項47記載の方法。62. The method of claim 47, wherein the polynucleotide encoding the desired trait is derived from a vertebrate of the same species as the maturing germ cell.
れる、請求項47記載の方法。63. The method of claim 47, wherein the vertebrate is selected from the group consisting of wild and domestic vertebrates.
ヒトおよびヒト以外の霊長類、イヌ、マウス、ラット、アレチネズミ、ハムスタ
ー、ウサギ、ネコ、ブタ、家畜哺乳類、厚皮動物、海洋哺乳類、ウマ、ヒツジお
よびウシからなる群より選択される哺乳類、または本質的にアヒル、ガチョウ、
七面鳥、ニワトリ、ダチョウ、エミュー、ホロホロチョウ、ハト、およびウズラ
からなる群より選択される鳥類、に由来する、請求項47記載の方法。64. A polynucleotide encoding a desired trait or product comprises:
Mammals selected from the group consisting of humans and non-human primates, dogs, mice, rats, gerbils, hamsters, rabbits, cats, pigs, domestic mammals, pachyderms, marine mammals, horses, sheep and cattle, or the essence Ducks, geese,
48. The method of claim 47, which is derived from a bird selected from the group consisting of turkey, chicken, ostrich, emu, guinea fowl, pigeon, and quail.
。65. The method of claim 64, wherein the polynucleotide is of human origin.
胞のゲノムに組み入れられている、少なくとも1個の異種ポリヌクレオチドをそ
のゲノムに有する本来の生殖細胞からなる、ヒト以外のトランスジェニック脊椎
動物またはその子孫。66. A non-human transgenic comprising a native germ cell having at least one heterologous polynucleotide in its genome, wherein the polynucleotide has been integrated into the genome of the germ cell through the method of claim 47. Vertebrate or its offspring.
ォスファミド、メルファラン、またはエチルエタンスルホン酸である、請求項47
記載の方法。67. The alkylating agent is busulfan, chlorambucil, cyclophosphamide, melphalan, or ethylethanesulfonic acid.
The method described.
47記載の方法。68. The dose of alkylating agent is about 4-10 mg / kg body weight.
47. The method described.
ガンマ線照射線量が約200〜800 Radsである、請求項47記載の方法。69. Gamma irradiation is specifically directed to the testes of a male vertebrate,
48. The method of claim 47, wherein the gamma irradiation dose is about 200-800 Rads.
載の方法。70. The method of claim 69, wherein the gamma irradiation dose is about 350-450 Rads.
子からなる、請求項66記載のヒト以外のトランスジェニック脊椎動物。71. The transgenic non-human vertebrate of claim 66, wherein the polynucleotide comprises at least one biologically functional gene.
ク脊椎動物。72. The transgenic non-human vertebrate of claim 71, which is male.
性生殖細胞を有する、請求項72記載のヒト以外のトランスジェニック脊椎動物。73. The transgenic non-human vertebrate of claim 72, which has native male germ cells genetically modified by a heterologous polynucleotide.
たはその雄性子孫と、同じ種の雌性動物との交配によって得られた子孫。74. A progeny obtained by mating a transgenic non-human vertebrate or a male progeny thereof according to claim 72 with a female animal of the same species.
の動物と交配させて、およびトランスフェクトしたポリヌクレオチドの有無に関
して交配した子孫を選択することによって得られる、少なくとも1個の異種ポリ
ヌクレオチド配列をその生殖細胞に有する、ヒト以外の脊椎動物。75. At least one obtained by crossing the vertebrate of claim 66 or a progeny thereof with an opposite animal of the same species and selecting the progeny for the presence or absence of the transfected polynucleotide. A non-human vertebrate having in its germ cell a heterologous polynucleotide sequence.
択される、請求項75記載のヒト以外の脊椎動物。76. The non-human vertebrate of claim 75, wherein the non-human vertebrate is selected from the group consisting of mammals and birds.
ラット、アレチネズミ、ハムスター、ウサギ、ネコ、ブタ、家畜哺乳類、厚皮動
物、海洋哺乳類、ウマ、ヒツジおよびウシからなる群より選択され、ならびに鳥
類が本質的にアヒル、ガチョウ、七面鳥、ニワトリ、ダチョウ、エミュー、ホロ
ホロチョウ、ハト、およびウズラからなる群より選択される、請求項76記載の方
法。77. The mammal is a human or non-human primate, dog, mouse,
Selected from the group consisting of rats, gerbils, hamsters, rabbits, cats, pigs, domestic mammals, pachyderms, marine mammals, horses, sheep and cows, and the birds are essentially ducks, geese, turkeys, chickens, ostriches, 77. The method of claim 76, selected from the group consisting of emu, guinea fowl, pigeons, and quail.
、エミュー、ホロホロチョウ、ハト、またはウズラである、請求項76記載のヒト
以外の脊椎動物。78. The non-human vertebrate of claim 76, wherein the bird is a duck, goose, turkey, chicken, ostrich, emu, guinea fowl, pigeon, or quail.
ト以外の脊椎動物。79. The non-human vertebrate of claim 76, wherein the mammal is a domestic or marine mammal.
物。80. The non-human vertebrate of claim 76, wherein the mammal is a bull.
外の脊椎動物。81. The non-human vertebrate of claim 76, wherein the mammal is pig or sheep.
記載のヒト以外の脊椎動物。82. The method of claim 75, wherein the group is selected from the group consisting of wild and domestic animals.
The non-human vertebrate described.
細胞。83. A germ cell obtained from the vertebrate of claim 66 or a progeny thereof.
む、脊椎動物精子。85. A vertebrate sperm comprising a plurality of germ cells obtained from the vertebrate of claim 72.
シピエント脊椎動物と同じ種の脊椎動物に由来する、さらにトランスフェクトし
た雄性生殖細胞をレシピエント脊椎動物の精巣に導入する工程からなる、請求項
47記載の方法。86. A step of introducing a transfected male germ cell into a testis of a recipient vertebrate, wherein the polynucleotide encoding the desired trait or product is derived from a vertebrate of the same species as the recipient vertebrate. , Claims
47. The method described.
何なるゲノムにも由来する、請求項47記載の方法によって生じたヒト以外のトラ
ンスジェニック脊椎動物。87. The transgenic non-human vertebrate produced by the method of claim 47, wherein the polynucleotide encoding the desired trait or product is derived from any genome.
移入するためにキットが用いられる、少なくとも1個のトランスフェクト物質ま
たは遺伝子輸送物質、アルキル化剤、および選択的に遺伝子選択マーカーからな
る、遺伝子輸送混合物の成分を含む、雄性脊椎動物の生殖細胞の遺伝子改変およ
び移入のためのキット。88. From at least one transfectant or gene transporter, an alkylating agent, and optionally a gene selectable marker, whereby the kit is used to genetically modify and transfer germ cells in a viable state. A kit for the genetic modification and transfer of male vertebrate germ cells, which comprises the components of the gene transfer mixture comprising:
ォスファミド、メルファラン、またはエチルエタンスルホン酸である、請求項88
記載のキット。89. The alkylating agent is busulfan, chlorambucil, cyclophosphamide, melphalan, or ethylethanesulfonic acid.
Kit described.
放射線遮蔽物からなる、請求項88記載のキット。90. The kit of claim 88, further comprising a radiation shield capable of specifically directing gamma irradiation to the testis.
イルスベクター、トランスフェリン・ポリリジン増強ウイルスベクター、レトロ
ウイルス、レンチウイルスベクター、および取り込み増強DNAセグメントからな
る群より選択される、またはこれらのいずれかの混合物からなる、請求項88記載
のキット。91. The transfecting or gene transporting agent is selected from the group consisting of liposomes, viral vectors, transferrin polylysine-enhanced viral vectors, retroviruses, lentiviral vectors, and uptake-enhancing DNA segments, or any of these. 89. The kit of claim 88, which consists of a mixture.
スベクター、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、トランスフェ
リン・ポリリジン増強アデノウイルスベクター、ヒト免疫不全ウイルスベクター
、モロニーマウス白血病ウイルス由来ベクター、ムンプスベクター、生殖細胞の
細胞質へのポリヌクレオチドの取り込みおよびその中への放出を促進するウイル
ス由来DNアーゼからなる群より選択されるウイルスベクターからなる、または該
トランスフェクト物質がこれらの機能的断片もしくは混合物からなる、請求項88
記載のキット。92. The transfecting or gene transporting substance is a lentivirus vector, retrovirus vector, adenovirus vector, transferrin / polylysine-enhanced adenovirus vector, human immunodeficiency virus vector, Moloney murine leukemia virus-derived vector, mumps vector, reproduction A viral vector selected from the group consisting of viral DNases that facilitates the uptake and release into the cytoplasm of cells of a cell, or the transfectant comprises a functional fragment or mixture of these, Claim 88
Kit described.
解活性を有するアデノウイルスベクターからなり、およびポリヌクレオチドがベ
クターに機能的に結合している、請求項88記載のキット。93. The kit of claim 88, wherein the transfecting or gene transporting agent comprises an adenovirus vector having endosomolytic activity, and the polynucleotide is operably linked to the vector.
ェクト物質を含む、請求項88記載のキット。94. The kit of claim 88, wherein the transfecting or gene transfer agent comprises a lipid transfecting agent.
細胞ターゲティング分子からなる、請求項88記載のキット。95. The kit of claim 88, wherein the transfecting or gene transporting agent further comprises a male germ cell targeting molecule.
ングに特異的であって、c-kitリガンドからなる、請求項95記載のキット。96. The kit of claim 95, wherein the male germ cell targeting molecule is specific for spermatogonial targeting and comprises a c-kit ligand.
ある、請求項97記載のキット。98. The kit of claim 97, wherein the immunosuppressive agent is cyclosporine or a corticosteroid.
けられ、c-kitリガンドからなり;および 遺伝子選択マーカーが精原細胞特異的プロモーターによって促進される検出可能
産物を発現する遺伝子からなる、請求項95記載のキット。99. A gene in which a male germ cell targeting molecule is specifically directed to spermatogonia and consists of a c-kit ligand; and a gene selectable marker expresses a detectable product driven by a spermatogonia specific promoter. 96. The kit of claim 95, which consists of:
向けられ、c-kitリガンドからなり;および 遺伝子選択マーカーが、サイクリンA1プロモーター、c-kitプロモーター、B-M
ybプロモーター、c-raf-1プロモーター、ATM(運動失調-毛細管拡張症)プロモ
ーター、RBM(リボソーム結合モチーフ)プロモーター、DAZ(無精子症において
欠失している)プロモーター、XRCC-1プロモーター、HSP 90(熱ショック遺伝子
)プロモーター、およびFRMI(脆弱X部位からの)プロモーターからなる群より
選択されるプロモーターによって促進される、検出可能な産物を発現する遺伝子
からなる、請求項95記載のキット。100. A male germ cell targeting molecule is specifically directed to spermatogonia and consists of a c-kit ligand; and the gene selectable marker is a cyclin A1 promoter, c-kit promoter, BM.
yb promoter, c-raf-1 promoter, ATM (ataxia-telangiectasia) promoter, RBM (ribosome binding motif) promoter, DAZ (lacking in azoospermia) promoter, XRCC-1 promoter, HSP 90 96. The kit of claim 95, which comprises a gene that expresses a detectable product driven by a promoter selected from the group consisting of a (heat shock gene) promoter and a FRMI (from the fragile X site) promoter.
ーをコードするポリヌクレオチド配列からなる、請求項88記載のキット。101. The kit of claim 88, wherein the at least one polynucleotide comprises a polynucleotide sequence encoding a gene selectable marker.
白質である、請求項101記載のキット。102. The kit of claim 101, wherein the encoded gene selectable marker is a fluorescent or light emitting protein.
蛋白質、青色蛍光蛋白質、フィコビリプロテイン、ルシフェラーゼ、またはアク
エクオリンである、請求項102記載のキット。103. The kit according to claim 102, wherein the fluorescent or light emitting protein is green fluorescent protein, yellow fluorescent protein, blue fluorescent protein, phycobiliprotein, luciferase, or aquaequorin.
成熟過程の雄性生殖細胞に組み入れるインビトロ方法であって、 ドナーの雄性脊椎動物から成熟過程の少なくとも1個の雄性生殖細胞を得る工
程; 少なくとも1個のトランスフェクト物質、所望の形質または産物をコードする
少なくとも1個のポリヌクレオチド、および遺伝子選択マーカーをコードする少
なくとも1個のポリヌクレオチドからなる遺伝子輸送混合物の存在下で、脊椎動
物のほぼ体温またはそれ以下で遺伝子輸送に有効な期間、所望の形質または産物
をコードする少なくとも1個のポリヌクレオチドに、インビトロで生殖細胞(複
数)をトランスフェクトさせる工程; 所望の形質をコードするポリヌクレオチドを生殖細胞(複数)によって取り込
ませてその中に放出させる工程; 少なくとも1個のポリヌクレオチド、および遺伝子選択マーカーをコードする
少なくとも1個のポリヌクレオチドを有する、遺伝子改変した少なくとも1個の
生殖細胞(複数)を、遺伝子選択マーカーの助けを借りて、インビトロ遺伝子輸
送から単離または選択する工程; レシピエント雄性脊椎動物が、単離または選択された生殖細胞(複数)の投与
前に、ドナー雄性脊椎動物からの遺伝子改変生殖細胞(複数)を投与する前にア
ルキル化剤の用量およびガンマ線照射線量を十分量組み合わせることによって、
内因性雄性生殖細胞を実質的に減失させた少なくとも1個の精巣を有する、レシ
ピエント雄性脊椎動物の精巣に、このように単離または選択された遺伝子改変生
殖細胞(複数)を投与する工程;および 投与した生殖細胞(複数)をレシピエント雄性脊椎動物の細精管に留まらせる
工程; からなる上記方法。104. An in vitro method for incorporating a polynucleotide encoding a desired trait or product into a maturing male germ cell, wherein at least one mating male germ cell is obtained from a donor male vertebrate; In the presence of a gene delivery mixture consisting of at least one transfecting agent, at least one polynucleotide encoding a desired trait or product, and at least one polynucleotide encoding a gene selection marker Transfecting the germ cell (s) in vitro with at least one polynucleotide encoding the desired trait or product for a period effective at gene transfer at or below body temperature; Uptake by germ cells Releasing into it, at least one polynucleotide, and at least one genetically modified germ cell having at least one polynucleotide encoding the gene selection marker, with the aid of the gene selection marker. Isolating or selecting from in vitro gene transfer, the recipient male vertebrate is prior to the administration of the isolated or selected germ cell (s), the genetically modified germ cell (s) from the donor male vertebrate. ) By administering a sufficient amount of alkylating agent dose and gamma irradiation dose prior to
Administering the genetically modified germ cell (s) thus isolated or selected to the testes of a recipient male vertebrate having at least one testis substantially depleted of endogenous male germ cells And retaining the administered germ cells in the seminiferous tubules of the recipient male vertebrate.
フォスファミド、メルファラン、またはエチルエタンスルホン酸である、請求項
104記載の方法。105. The alkylating agent is busulfan, chlorambucil, cyclophosphamide, melphalan, or ethylethanesulfonic acid.
The method described in 104.
られ、ガンマ線照射線量が約200〜800 Radsである、請求項104記載の方法。106. The method of claim 104, wherein the gamma irradiation dose is specifically directed to the testes of the male vertebrate and the gamma irradiation dose is about 200-800 Rads.
記載の方法。107. The gamma ray dose of about 350-450 Rads.
The method described.
生殖細胞特異的プロモーターに機能的に結合している、請求項6記載の方法。108. The method of claim 6, wherein the polynucleotide encoding the desired trait or product is operably linked to a germ cell-specific promoter.
殖細胞特異的プロモーターに機能的に結合している、請求項42記載の方法。109. The method of claim 42, wherein the polynucleotide encoding the gene selectable marker is operably linked to a germ cell specific promoter.
殖細胞特異的プロモーターに機能的に結合している、請求項47記載の方法。110. The method of claim 47, wherein the polynucleotide encoding the gene selectable marker is operably linked to a germ cell specific promoter.
殖細胞特異的プロモーターに機能的に結合している、請求項104記載の方法。111. The method of claim 104, wherein the polynucleotide encoding the gene selectable marker is operably linked to a germ cell specific promoter.
同時投与される、請求項6記載の方法。112. The method of claim 6, wherein the feeder cells are co-administered to the testes with the isolated or selected germ cells.
同時投与される、請求項42記載の方法。113. The method of claim 42, wherein the feeder cells are co-administered to the testes with the isolated or selected germ cells.
、および該単離または選択された生殖細胞と共にレシピエント雄性脊椎動物の精
巣に同時投与される、請求項47記載の方法。114. The method of claim 47, wherein the transfected feeder cells are isolated or selected and are co-administered with the isolated or selected germ cells into the testes of the recipient male vertebrate.
離または選択された生殖細胞と共にレシピエント雄性脊椎動物の精巣に同時投与
される、請求項104記載の方法。115. The method of claim 104, wherein the genetically modified feeder cells are isolated or selected and are co-administered with the isolated or selected germ cells into the testes of the recipient male vertebrate.
ある、請求項6記載の方法。116. The method according to claim 6, wherein the gene selection marker is a fluorescent protein or a light emitting protein.
蛋白質、青色蛍光蛋白質、フィコビリプロテイン、ルシフェラーゼ、またはアク
エクオリンである、請求項116記載の方法。117. The method according to claim 116, wherein the fluorescent or light emitting protein is green fluorescent protein, yellow fluorescent protein, blue fluorescent protein, phycobiliprotein, luciferase, or aquaequorin.
ある、請求項42記載の方法。118. The method of claim 42, wherein the gene selectable marker is a fluorescent protein or a light emitting protein.
蛋白質、青色蛍光蛋白質、フィコビリプロテイン、ルシフェラーゼ、またはアク
エクオリンである、請求項118記載の方法。119. The method of claim 118, wherein the fluorescent or light emitting protein is green fluorescent protein, yellow fluorescent protein, blue fluorescent protein, phycobiliprotein, luciferase, or aquaequorin.
ある、請求項47記載の方法。120. The method of claim 47, wherein the gene selectable marker is a fluorescent protein or a light emitting protein.
蛋白質、青色蛍光蛋白質、フィコビリプロテイン、ルシフェラーゼ、またはアク
エクオリンである、請求項120記載の方法。121. The method of claim 120, wherein the fluorescent or light emitting protein is green fluorescent protein, yellow fluorescent protein, blue fluorescent protein, phycobiliprotein, luciferase, or aquaequorin.
ある、請求項104記載の方法。122. The method of claim 104, wherein the gene selectable marker is a fluorescent protein or a light emitting protein.
蛋白質、青色蛍光蛋白質、フィコビリプロテイン、ルシフェラーゼ、またはアク
エクオリンである、請求項122記載の方法。123. The method of claim 122, wherein the fluorescent or light emitting protein is green fluorescent protein, yellow fluorescent protein, blue fluorescent protein, phycobiliprotein, luciferase, or aquaequorin.
インビボ方法であって、 所望の形質または産物をコードする少なくとも1個のポリヌクレオチド、およ
び少なくとも1個のレンチウイルス由来トランスフェクトまたは遺伝子輸送物質
、および選択的に遺伝子選択マーカーからなる遺伝子輸送混合物を、脊椎動物生
殖細胞またはその前駆体に達するように有効な条件で、雄性脊椎動物の精巣に投
与する工程;および 所望の形質または産物を生殖細胞またはその前駆体に取り込ませて、その中に
放出させる工程; からなる上記方法。124. An in vivo method for incorporating a polynucleotide into a male vertebrate germ cell comprising at least one polynucleotide encoding a desired trait or product, and at least one lentivirus-derived transfecting or gene transporter. , And optionally, a gene transfer mixture consisting of a gene selectable marker into the testes of a male vertebrate under conditions effective to reach vertebrate germ cells or precursors thereof; and to reproduce the desired trait or product. The step of incorporating into cells or their precursors and releasing them thereinto;
ムに組み入れさせる工程からなる、請求項124記載の方法。125. The method of claim 124, further comprising the step of incorporating the released polynucleotide into the germ cell genome.
殖細胞ターゲティング分子からなる、請求項124記載の方法。126. The method of claim 124, wherein the transfecting or gene transporting agent further comprises a male germ cell targeting molecule.
ィングに特異的であって、c-kitリガンドである、請求項126記載の方法。127. The method of claim 126, wherein the male germ cell targeting molecule is specific for spermatogonia targeting and is a c-kit ligand.
求項124記載の方法。128. The method of claim 124, wherein the gene transfer mixture further comprises an immunosuppressant agent.
からなる群より選択され、物質が全身投与される、請求項128記載の方法。129. The method of claim 128, wherein the immunosuppressive agent is selected from the group consisting of cyclosporine and corticosteroids and the agent is administered systemically.
4記載の方法。130. The gene transfer mixture is administered by injection.
4 Method described.
載の方法。131. The method of claim 130, wherein the injection comprises subcutaneous injection of a vertebrate testis.
る、請求項124記載の方法。132. The method of claim 124, wherein the gene transfer mixture is administered directly to the vas deferens of vertebrates.
れる、請求項124記載の方法。133. The method of claim 124, wherein the gene transfer mixture is administered directly to the vas deferens of the vertebrate testis.
請求項124記載の方法。134. The gene transfer mixture is administered directly to the vertebrate testicular net.
The method of claim 124.
、ラット、アレチネズミ、ハムスター、ウサギ、ネコ、ブタ、家畜哺乳類、厚皮
動物、海洋哺乳類、ウマ、ヒツジおよびウシからなる群より選択され、ならびに
鳥類が本質的にアヒル、ガチョウ、七面鳥、ニワトリ、ダチョウ、エミュー、ホ
ロホロチョウ、ハト、およびウズラからなる群より選択される、請求項136記載
の方法。137. The group wherein the mammal comprises humans and non-human primates, dogs, mice, rats, gerbils, hamsters, rabbits, cats, pigs, livestock mammals, pachyderms, marine mammals, horses, sheep and cows. 138. The method of claim 136, wherein the bird is selected from the group consisting of duck, goose, turkey, chicken, ostrich, emu, guinea fowl, pigeon, and quail.
される、請求項124記載の方法。138. The method of claim 124, wherein the vertebrate is selected from the group consisting of wild and domestic vertebrates.
雄性脊椎動物と同じ種に由来する、請求項124記載の方法。139. The method of claim 124, wherein the polynucleotide encoding the desired trait or product is from the same species as the male vertebrate.
如何なるゲノムにも由来する、請求項124記載の方法によって作製されたヒト以
外のトランスジェニック脊椎動物またはその子孫。140. A transgenic non-human vertebrate or progeny thereof produced by the method of claim 124, wherein the polynucleotide encoding the desired trait or product is derived from any genome.
有する本来の生殖細胞からなる、請求項140記載のヒト以外のトランスジェニッ
ク脊椎動物。141. The transgenic non-human vertebrate animal of claim 140, which consists of native germ cells having at least one heterologous polynucleotide in its genome.
子からなる、請求項141記載のヒト以外のトランスジェニック脊椎動物。142. The transgenic non-human vertebrate of claim 141, wherein the polynucleotide comprises at least one biologically active gene.
ニック脊椎動物。143. The non-human transgenic vertebrate of claim 140, which is male.
物またはその子孫と、同じ種の雌性動物との交配によって得られた子孫。144. A progeny obtained by mating the transgenic non-human vertebrate or the progeny thereof according to claim 143 with a female animal of the same species.
はその子孫を同じ種の反対性の動物と交配させて、およびトランスフェクトした
ポリヌクレオチドの有無に関して交配した子孫を選択することによって得られる
、少なくとも1個の異種ポリヌクレオチド配列をその生殖細胞に有する、ヒト以
外の脊椎動物。145. A non-human vertebrate crosses the vertebrate of claim 140 or a progeny thereof with an opposite animal of the same species, and selects progeny for the presence or absence of the transfected polynucleotide. A non-human vertebrate having in its germ cell at least one heterologous polynucleotide sequence obtained thereby.
145記載のヒト以外の脊椎動物。146. The vertebrate other than humans is a mammal or a bird.
145. Non-human vertebrates according to 145.
、ラット、アレチネズミ、ハムスター、ウサギ、ネコ、ブタ、家畜哺乳類、厚皮
動物、海洋哺乳類、ウマ、ヒツジおよびウシからなる群より選択され、ならびに
鳥類が本質的にアヒル、ガチョウ、七面鳥、ニワトリ、ダチョウ、エミュー、ホ
ロホロチョウ、ハト、およびウズラからなる群より選択される、請求項146記載
のヒト以外の脊椎動物。147. The group wherein the mammal comprises humans and non-human primates, dogs, mice, rats, gerbils, hamsters, rabbits, cats, pigs, livestock mammals, pachyderms, marine mammals, horses, sheep and cows. 157. The non-human vertebrate of claim 146, selected from the group consisting of: duck, goose, turkey, chicken, ostrich, emu, guinea fowl, pigeon, and quail.
る、請求項146記載の脊椎動物。148. The vertebrate of claim 146, wherein the mammal is selected from the group consisting of wild and domestic mammals.
の脊椎動物。149. The vertebrate of claim 146, wherein the mammal is a domestic or marine mammal.
ワトリである、請求項146記載の脊椎動物。150. The vertebrate of claim 146, wherein the mammal is a bull, pig or sheep and the bird is a chicken.
オチドを生殖細胞またはその前駆体に取り込ませてその中に放出させた後、生殖
細胞(複数)を含む雄性脊椎動物を作製する工程;および雄性脊椎動物によって
産生された雄性生殖細胞を回収する工程、からなる、請求項124記載の方法を含
む方法によって得られる脊椎動物雄性生殖細胞。152. Further, a step of producing a male vertebrate containing germ cell (s) after incorporating a polynucleotide encoding a desired trait or product into germ cells or their precursors and releasing them therein. And a step of recovering male germ cells produced by the male vertebrate, the vertebrate male germ cells obtained by a method comprising the method of claim 124;
脊椎動物を交配させる工程、および雄性の子孫によって産生された生殖細胞を回
収する工程からなる、請求項152記載の脊椎動物雄性生殖細胞。153. The vertebrate of claim 152, wherein the method of obtaining germ cells further comprises the step of mating male vertebrates to produce progeny, and collecting the germ cells produced by the male progeny. Male germ cells.
中に有する本来の生殖細胞からなるヒト以外の脊椎動物株を作製する方法であっ
て、請求項142記載の脊椎動物を、同じ種の反対性の動物と交配させて、および
該ポリヌクレオチドの存在に関して子孫を選択することからなる上記方法。156. A method of producing a non-human vertebrate strain consisting of native germ cells having at least one heterologous polynucleotide in its genome, wherein the vertebrate of claim 142 is the same species. The method described above, which comprises mating with an animal of opposite sex and selecting progeny for the presence of the polynucleotide.
なくとも1個のポリヌクレオチドを含み、および遺伝子改変した雄性生殖細胞が
、遺伝子選択マーカーの助けを借りて単離または選択される、請求項124記載の
方法からなる、所望の形質または産物をコードする少なくとも1個のポリヌクレ
オチド、および少なくとも1個の遺伝子選択マーカーをトランスフェクトさせた
雄性生殖細胞を単離または選択する方法。157. The method of claim 157, wherein the gene transfer mixture comprises at least one polynucleotide encoding a gene selectable marker, and the genetically modified male germ cells are isolated or selected with the aid of the gene selectable marker. 124. A method for isolating or selecting male germ cells transfected with at least one polynucleotide encoding a desired trait or product and at least one gene selection marker, which comprises the method according to 124.
ある、請求項157記載の方法。158. The method of claim 157, wherein the gene selectable marker is a fluorescent protein or a light emitting protein.
蛋白質、青色蛍光蛋白質、フィコビリプロテイン、ルシフェラーゼ、またはアク
エクオリンである、請求項158記載の方法。159. The method of claim 158, wherein the fluorescent or light emitting protein is green fluorescent protein, yellow fluorescent protein, blue fluorescent protein, phycobiliprotein, luciferase, or aquaequorin.
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