標的細胞への遺伝子の導入方法 Gene transfer method to target cells
技術分野 Technical field
[0001] 本発明は、低温下、低酸素下又は短時間での感染という悪条件下で、遺伝子の導 入を行う方法に関する。 The present invention relates to a method for introducing a gene under adverse conditions such as low-temperature, low-oxygen or short-term infection.
背景技術 Background art
[0002] 遺伝子導入は、細胞、動物への遺伝子操作の基本的技術である。ある遺伝子 ·遺 伝子産物の機能を調べるために、あるいは機能の判明した遺伝子'遺伝子産物を用 V、て疾患を予防又は治療するために遺伝子導入のための技術が開発 ·改良されて いる。ヒトに対しては、遺伝子治療として遺伝子導入による疾患の治療が検討されて いる。 [0002] Gene transfer is a basic technique for genetic manipulation of cells and animals. Technology for gene transfer has been developed and improved in order to examine the function of a certain gene or gene product, or to use a gene whose gene function has been identified or to prevent or treat a disease. For humans, treatment of diseases by gene transfer is being studied as gene therapy.
[0003] 遺伝子導入法としては、リン酸カルシウム法、エレクト口ポレーシヨン法、遺伝子銃に よる方法等の物理化学的方法と、ウィルスベクターを用いた導入法等の生物学的方 法がある。生物学的方法による遺伝子導入は、一般的には常温、酸素下で比較的 長時間、細胞を遺伝子と接触させることにより実施される。しかし、臨床では、低温、 低酸素、短時間の接触と!/ヽぅ特殊な環境下での遺伝子導入が要求されるケースがあ る。例えば、移植臓器血管系への遺伝子操作は、移植臓器を臓器提供者から摘出し 、臓器障害を起こさないために低温、低酸素下で短時間の臓器保存中に免疫抑制 遺伝子などを遺伝子導入する必要がある。この臓器を患者に移植することで免疫抑 制剤を使わな ヽ臓器移植が可能となる。 [0003] Gene transfer methods include a physicochemical method such as a calcium phosphate method, an electoral poration method, and a method using a gene gun, and a biological method such as a transfer method using a virus vector. Gene transfer by a biological method is generally performed by contacting a cell with a gene at room temperature under oxygen for a relatively long time. But in the clinic, low temperature, low oxygen, short contact! / ヽ ぅ In some cases, gene transfer under special circumstances is required. For example, in genetic manipulation of the transplanted organ vasculature, the transplanted organ is removed from an organ donor, and a gene such as an immunosuppressive gene is introduced during storage of the organ under low temperature and low oxygen for a short time so as not to cause organ damage. There is a need. By transplanting this organ into patients, organ transplantation is possible without using immunosuppressants.
[0004] 例えば、ウィルスベクターのうちアデノウイルスベクターは、分裂'非分裂細胞両方 に非常に効率よく遺伝子を導入することが可能であることや、また非常に高濃度のゥ ィルス液を調製可能であることなど、生体へのインビボ遺伝子導入の条件を満たして いる。アデノウィルベクターは特に、現存する遺伝子導入ベクターの中では、血管系 への遺伝子導入効率に優れているベクターの一つである(Lemarchand P et al . , Proc Natl Acad Sci U S A. 89 (14) , 6482— 6486 (1992) )。し 力しながら、上記の低温、低酸素下、短時間での感染という悪条件の典型例である
移植臓器への遺伝子導入効率で調べた所、常温下と比較して低温下では遺伝子導 入効率'発現量とも有意に低いことが明らかになつている。よって、このような悪条件 下で効率よく遺伝子導入をするための方法が希求される。 [0004] For example, among the viral vectors, the adenovirus vector is capable of very efficiently introducing genes into both dividing and non-dividing cells, and is also capable of preparing a virus solution having a very high concentration. For example, it satisfies the conditions for in vivo gene transfer into living organisms. The adenowill vector is one of the existing gene transfer vectors that is excellent in gene transfer efficiency into the vascular system (Lemarchand P et al., Proc Natl Acad Sci US A. 89 (14) , 6482—6486 (1992)). This is a typical example of the above-mentioned adverse conditions of low temperature, low oxygen, and short-term infection. Examination of the efficiency of gene transfer into transplanted organs revealed that the gene transfer efficiency and the expression level at low temperatures were significantly lower than at room temperature. Therefore, there is a need for a method for efficiently introducing a gene under such adverse conditions.
非特許文献 l:Lemarchand P et al. , Proc Natl Acad Sci U S A. 8 9(14), 6482-6486 (1992) Non-patent literature l: Lemarchand P et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 89 (14), 6482-6486 (1992)
非特許文献 2:Watkins SJ et al. , Gene Ther. 4, 1004—1012 (1997 ) Non-Patent Document 2: Watkins SJ et al., Gene Ther. 4, 1004-1012 (1997)
非特許文献 3:Haisma HJ. et al. , Cancer Gene Ther. 7, 901— 904 (2000) Non-Patent Document 3: Haisma HJ. Et al., Cancer Gene Ther. 7, 901-904 (2000)
非特許文献 4:Dmitriev I. et al. , J. Viol. 74, 6875— 6884 (2000) 非特許文献 5:Wesseling JG. et al. , Gene Ther. 8, 969-976 (200 1) Non-patent document 4: Dmitriev I. et al., J. Viol. 74, 6875-6884 (2000) Non-patent document 5: Wesseling JG. Et al., Gene Ther. 8, 969-976 (200 1)
非特許文献 6:Nieklin SA. et al. , Circulation 102, 231-237 (2000 ) Non-Patent Document 6: Nieklin SA. Et al., Circulation 102, 231-237 (2000)
非特許文献 7:Nettelbeck DM. et al. , Mol. Ther. 3, 882— 891 (2 001) Non-Patent Document 7: Nettelbeck DM. Et al., Mol. Ther. 3, 882—891 (2 001)
発明の開示 Disclosure of the invention
発明が解決しょうとする課題 Problems to be solved by the invention
本発明は、遺伝子を組み込んだベクターを用いて標的細胞へ遺伝子を導入する方 法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for introducing a gene into a target cell using a vector into which the gene has been incorporated.
本発明の方法は、 The method of the present invention comprises:
遺伝子を組み込んだベクターを用いて標的細胞へ遺伝子を導入する方法にぉ ヽ て、 A method for introducing a gene into a target cell using a vector incorporating the gene is described below.
1)標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンドをベクターの表面タンパク質に 結合させ、そして 1) binding the ligand for the cell surface receptor of the target cell to the surface protein of the vector, and
2)低温下、低酸素下及び短時間の少なくとも 1つの条件下において、前記べクタ 一を細胞に感染させる 2) Infect the cells with the vector under at least one condition of low temperature, low oxygen and short time.
ことを含む、ことを特徴とする。
[0006] 本発明はまた、標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンドとベクター表面タ ンパク質との結合体、並びに当該結合体の、上記本発明の遺伝子導入方法への使 用も提供する。 It is characterized by including. [0006] The present invention also provides a conjugate of a ligand for a cell surface receptor of a target cell with a vector surface protein, and the use of the conjugate in the above-described gene transfer method of the present invention.
課題を解決するための手段 Means for solving the problem
[0007] 本発明者らは、上記課題の解決のために鋭意研究に努めた結果、血管系におい て血管内皮増殖因子(vascular endothelial growth factor (VEGF) )に対す るレセプターが高発現していることに着目して、本願発明を想到した。具体的には、 V EGFタンパク質をアデノウイルスベクターの fiber knobに対する抗体を介して fiber knobタンパク質と結合させ、 VEGFレセプターを介してベクターの細胞への結合 · 導入がなされるように改良した。その結果、低温、低酸素、及び Z又は短時間という 特殊な悪条件下でも VEGFレセプターを介した遺伝子導入が有効に機能し、遺伝子 発現効率 ·発現量共に向上させることが可能になった。 [0007] The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above-described problems, and as a result, a receptor for vascular endothelial growth factor (VEGF) is highly expressed in the vascular system. With this in mind, the present invention has been conceived. Specifically, the VEGF protein was bound to the fiber knob protein via an antibody against the fiber knob of the adenovirus vector, and the vector was modified so that the vector could be bound and introduced into the cell via the VEGF receptor. As a result, even under special adverse conditions such as low temperature, low oxygen, and Z or short time, gene transfer via the VEGF receptor functions effectively, and both gene expression efficiency and expression level can be improved.
図面の簡単な説明 Brief Description of Drawings
[0008] [図 1]低温下での遺伝子導入における knobscFv— VEGFタンパク質の混和の効果 を示す図である。 FIG. 1 is a view showing the effect of mixing knobscFv-VEGF protein on gene transfer under low temperature.
[図 2]FACSのデータを示す図である。縦軸は、細胞数、横軸は GFP強度を示す。 N C :陰性対照 (感染なし); C (l): (感染あり、 knobscFv— VEGFタンパク質の混和な し); C (1)V (20) (感染あり、 knobscFv— VEGFタンパク質の混和 20 /ζ 8Ζπι1)。 N :nega GFP + : GFP positiveを示す。 FIG. 2 is a view showing FACS data. The vertical axis indicates the number of cells, and the horizontal axis indicates GFP intensity. NC: Negative control (no infection); C (l): (Yes infections, KnobscFv- mixing teeth of VEGF protein); C (1) V ( 20) ( Yes infections, KnobscFv- incorporation of VEGF protein 20 / zeta 8 Ζπι1). N: nega GFP +: indicates GFP positive.
発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0009] タンパク質のリガンドをアデノウイルスベクターの fiber knobに対する抗体とカップ リングし、ターゲッティングする方法については、既に VEGFタンパク質について報告 されている(Watkins SJ et al. , Gene Therapy 4, 1004—1012 (1997 ) )。本発明の方法は、その方法を低温などの悪条件下での遺伝子導入の目的のた めに改良したものである。具体的には、本発明は、低温等の悪条件下でも、 VEGFタ ンパク質を使用し、特に移植臓器の血管内皮への遺伝子導入を可能にしたものであ る。 [0009] A method for coupling and targeting a protein ligand to an antibody against a fiber knob of an adenovirus vector has already been reported for VEGF protein (Watkins SJ et al., Gene Therapy 4, 1004-1012 (1997 )). The method of the present invention is an improvement of the method for the purpose of gene transfer under adverse conditions such as low temperatures. Specifically, the present invention makes it possible to use VEGF protein even under adverse conditions such as low temperature, and in particular, to enable gene transfer to the vascular endothelium of a transplanted organ.
[0010] よって、本発明の方法は、遺伝子を組み込んだベクターを用いて標的細胞へ遺伝
子を導入する方法にぉ ヽて、 [0010] Therefore, the method of the present invention uses a vector into which a gene has been incorporated to transfer the gene to a target cell. How to introduce a child
1)標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンドをベクターの表面タンパク質に 結合させ、そして 1) binding the ligand for the cell surface receptor of the target cell to the surface protein of the vector, and
2)低温下、低酸素下及び短時間の少なくとも 1つの条件下において、前記べクタ 一を細胞に感染させる 2) Infect the cells with the vector under at least one condition of low temperature, low oxygen and short time.
ことを含む、ことを特徴とする。 It is characterized by including.
[0011] 本発明の方法は、その一態様において、 [0011] In one aspect of the method of the present invention,
1)ベクターの表面タンパク質を認識する物質と前記標的細胞の細胞表面レセプタ 一に対するリガンドの結合体とベクターとを混和させて、標的細胞の細胞表面レセプ ターに対するリガンドをベクターの表面タンパク質に結合させ、そして 1) mixing a substance that recognizes the surface protein of the vector, the conjugate of the ligand for the cell surface receptor of the target cell and the vector, and binding the ligand for the cell surface receptor of the target cell to the surface protein of the vector; And
2)低温下、低酸素下及び短時間の少なくとも 1つの条件下において、前記べクタ 一を細胞に感染させる 2) Infect the cells with the vector under at least one condition of low temperature, low oxygen and short time.
ことを含む。 Including.
[0012] 本発明のベクター [0012] The vector of the present invention
本発明におけるベクターは、生物学的な方法で細胞に所望の遺伝子を発現し、所 望のタンパク質を産生する機能を有するものであれば特に限定されない。本発明は 、ベクターの表面タンパク質と前記標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンド の結合体を利用するものである。よって、表面タンパク質を利用可能なベクター、例 えば、ウィルスベクター、ファージベクター、プラスミド、リボソーム等は、本発明にお いて適用可能である。 The vector in the present invention is not particularly limited as long as it has a function of expressing a desired gene in a cell by a biological method and producing a desired protein. The present invention utilizes a conjugate of a vector surface protein and a ligand for the cell surface receptor of the target cell. Therefore, vectors that can utilize surface proteins, for example, viral vectors, phage vectors, plasmids, ribosomes, and the like are applicable in the present invention.
[0013] 本発明の一態様において、標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンドのべ クタ一の表面タンパク質への結合は、先ず、ベクターの表面タンパク質を認識する物 質、好ましくは抗体、と前記標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンドの結合 体を調製し、このような結合体をベクターと混和させてもよい。ベクターの表面タンパ ク質を認識する物質を介して、細胞表面レセプターに対するリガンドがベクターの表 面タンパク質へ結合する。あるいは、表面タンパク質を認識する物質を介さなくても、 ベクターの表面タンパク質と標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンドを融合 タンパク質として、ベクターの粒子表面に発現させてもよい。このような融合タンパク
質を発現可能なベクターも、標的細胞の細胞表面レセプターに特異的に標的化でき るため、本発明の範囲に含まれる。あるいは、ベクターの表面タンパク質と標的細胞 の細胞表面レセプターに対するリガンドとの融合タンパク質を調製し、当該融合タン パク質をベクターに化学的に共有結合させてもょ 、。 [0013] In one embodiment of the present invention, the binding of the ligand to the cell surface receptor of the target cell to the vector surface protein is carried out by first, a substance that recognizes the surface protein of the vector, preferably an antibody, and the target cell A conjugate of a ligand to the cell surface receptor of the present invention may be prepared, and such a conjugate may be mixed with a vector. The ligand for the cell surface receptor binds to the surface protein of the vector via a substance that recognizes the surface protein of the vector. Alternatively, the vector surface protein and a ligand for the cell surface receptor of the target cell may be expressed as a fusion protein on the particle surface of the vector without using a substance that recognizes the surface protein. Such a fusion protein Vectors capable of expressing the same are also included in the scope of the present invention because they can be specifically targeted to cell surface receptors of target cells. Alternatively, a fusion protein of a vector surface protein and a ligand for a cell surface receptor of a target cell is prepared, and the fusion protein is chemically covalently bound to the vector.
[0014] 本発明のベクターは、好ましくは、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウィルス (AA V)ベクター、レトロウイノレスベタター、へノレぺスゥイノレスベクター、センダイウイノレスべ クタ一を含むパラミクロウィルスベクター、インフルエンザウイルスを含むオルソミクソゥ ィルスベクター、並びに、アデノウイルスベクター Zアデノ随伴ウィルスハイブリッドべ クタ一力もなるグループ力も選択されるウィルスベクターである。好ましくは、アデノウ ィルスべクタ一である。 [0014] The vector of the present invention is preferably a paramicrovirus vector including an adenovirus vector, an adeno-associated virus (AAV) vector, a retrowinores vector, a henoreus innores vector, a Sendai winores vector. Orthomyxovirus vectors containing influenza virus, and adenovirus vector Z adeno-associated virus hybrid vector are selected as well as virus vectors that can be selected as a group. Preferably, it is an adenovirus vector.
[0015] ウィルスベクターを用いた遺伝子導入法及び遺伝子発現のための一般的な方法は 、例えば、村松'山本編集、「実験医学別冊 新訂 新遺伝子工学ノ、ンドブック」改訂 版 (羊土社)、 1999年、 p. 202— 215 ;あるいは、仲嶋一範、北村義浩編、「実験医 学別冊 必ずうまくいく 遺伝子導入と発現解析プロトコール」 (羊土社) 2003年 9 月、 p. 79— 130に準じて行うこと力 Sできる。 [0015] Gene transfer methods and general methods for gene expression using a viral vector are described, for example, in Muramatsu 'Yamamoto, "Experimental Medicine Separate Volume, New Revision, New Genetic Engineering, Non-book" Revised Edition (Yodosha) , 1999, p. 202-215; Or, Kazunori Nakajima and Yoshihiro Kitamura, eds., “Experimental Medical Science Supplement: A Gene Transfer and Expression Analysis Protocol That Must Be Successful” (Yodosha), September 2003, p. 79—130 The ability to perform according to S can.
[0016] また、本発明の方法はリボソームなどの非ウィルスベクターでも用いることが可能で ある。例えば、リボソーム、ファージベクター及びプラスミド等の非ウィルスベクターも 利用可能である。リボソームを利用した遺伝子導入、遺伝子発現の一般的な手法は 、例えば、ライフサイエンスにおけるリボソーム実験マニュアル、寺田弘、吉村哲郎編 著、シュプリンガ一'フエアラーク東京(1992)、並びに Miller A. D. , Methods Mol. Med. 90, 107— 137、(2004)等の文献【こ記載されて!ヽる。ファージベクタ 一は、例えば、ラムダファージベクター、 M13ベクターを含む。 [0016] The method of the present invention can also be used with non-viral vectors such as ribosomes. For example, non-viral vectors such as ribosomes, phage vectors and plasmids can be used. General methods for gene transfer and gene expression using ribosomes are described, for example, in the manual for ribosome experiments in life sciences, edited by Hiroshi Terada and Tetsuro Yoshimura, Springer-I 'Fairerak Tokyo (1992), and Miller AD, Methods Mol. Med References such as 90, 107-137, (2004), etc. Phage vectors One example includes a lambda phage vector and an M13 vector.
[0017] 本発明にお 、て、ベクターに組み込まれ、標的細胞へ導入される遺伝子の種類は 特に限定されず、任意の遺伝子を用いることができる。疾患の予防及び Z又は治癒 、組織'器官の維持および Zまたは修復に直接的若しくは間接的に関与する遺伝子 等が含まれる。疾患としては、例えば、移植臓器の他に癌の新生血管に対する遺伝 子導入や、心筋梗塞などの虚血性心血管疾患に対する遺伝子導入などでも臨床応 用が可能である。あるいは、免疫抑制に関与する因子をコードする遺伝子も利用可
能である。本明細書において「免疫抑制に関与する遺伝子とは、免疫反応を弱める、 回避する、あるいは積極的に免疫寛容を導く活性を有するタンパク質、ペプチドをい う。あるいは、特定の細胞、例えば、癌細胞を攻撃するための毒性遺伝子、例えば、 リシン、ヘルぺスウィルスチミジンキナーゼ(HSV— tk)、酵母シチジンデァミナーゼ 等をコードする遺伝子も利用可能である。 [0017] In the present invention, the type of the gene incorporated into the vector and introduced into the target cell is not particularly limited, and any gene can be used. Genes involved directly or indirectly in disease prevention and Z or cure, tissue and organ maintenance and Z or repair, and the like. As the disease, clinical application is possible, for example, by introducing a gene into a new blood vessel of a cancer in addition to a transplanted organ, or introducing a gene into an ischemic cardiovascular disease such as myocardial infarction. Alternatively, genes encoding factors involved in immunosuppression can be used Noh. As used herein, “a gene involved in immunosuppression refers to a protein or peptide having an activity of weakening, circumventing, or positively inducing an immune response. Alternatively, a specific cell, for example, a cancer cell For example, genes encoding lysine, herpes virus thymidine kinase (HSV-tk), yeast cytidine deaminase, and the like can be used.
[0018] 本発明に使用しうる遺伝子の一態様として、例えば、血管内皮増殖因子 (VEGF) 、 Tie— 1、 Tie— 2、 CD34 (PECAM)、 E—セレクチン、 VE—カドヘリン、フォンビレ ブランド(von Willebrand)因子、 CD146、 CD36、トロンボモデュリン、インデグリ ン (V(3、アンギオポェチン、角質細胞増殖因子 (KGF)、表皮増殖因子 (EGF)及び 繊維芽細胞増殖因子 (FGF)力 なるグループ力 選択されるタンパク質をコードす る遺伝子が含まれる。こうした遺伝子の核酸配列の情報は、遺伝子データベース (例 えば、 NCBI)から入手可能である。従って、当業者は、入手した遺伝子情報を利用 することにより、発現ベクター等に組み込むことが可能である。 As one embodiment of the gene that can be used in the present invention, for example, vascular endothelial growth factor (VEGF), Tie-1, Tie-2, CD34 (PECAM), E-selectin, VE-cadherin, von Willebrand (von Willebrand) factor, CD146, CD36, thrombomodulin, indegrin (V (3, angiopoietin, keratinocyte growth factor (KGF), epidermal growth factor (EGF), and fibroblast growth factor (FGF)) The nucleic acid sequence information of such a gene is available from a gene database (for example, NCBI), so that those skilled in the art can use the obtained genetic information to obtain information on the nucleic acid sequence. , Expression vectors and the like.
[0019] 本発明においてベクターに組み込まれる遺伝子は、「マーカー遺伝子」であっても よい。本明細書において、「マーカー」とは、組織または細胞の免疫組織学的染色ま たは直接または間接免疫蛍光染色に適したタンパク質をコードする遺伝子をいう。こ れらのマーカー遺伝子は、形質転換された細胞において発現され、マーカー遺伝子 の種類に応じた公知の検出方法によって検出可能である。よって、直接または間接 免疫蛍光染色によって、形質転換細胞の組織における局在を蛍光顕微鏡を用いて 観察することができる。公知のフローサイトメトリー (FCM)、 FACS (flororescenc a ctivated cell sorter)を用いて検出、観察するこことも可能である。 [0019] In the present invention, the gene incorporated into the vector may be a "marker gene". As used herein, the term “marker” refers to a gene encoding a protein suitable for immunohistological staining or direct or indirect immunofluorescent staining of a tissue or a cell. These marker genes are expressed in transformed cells and can be detected by a known detection method depending on the type of the marker gene. Therefore, the localization of the transformed cells in the tissue can be observed using a fluorescence microscope by direct or indirect immunofluorescence staining. It is also possible to detect and observe using known flow cytometry (FCM) and FACS (flororescenc activated cell sorter).
[0020] ベクターに組み込むことが可能な遺伝子の大きさ(長さ)は、ベクターの種類に応じ て適宜選択される。例えば、ウィルスベクターの場合、 6bp— 5kbpの長さの遺伝子を 組み込むことが可能である。例えば、アデノウイルスベクターの場合には、好ましくは 18bp— 2kbpである。ファージベクターの場合、 6bp— 40kbpの長さの遺伝子を組み 込むことが可能である。リボソームの場合、 6bp— 20kbpの長さの遺伝子を組み込む ことが可能である。 [0020] The size (length) of a gene that can be incorporated into a vector is appropriately selected depending on the type of the vector. For example, in the case of a viral vector, a gene having a length of 6bp-5kbp can be inserted. For example, in the case of an adenovirus vector, it is preferably 18 bp-2 kbp. In the case of a phage vector, a gene with a length of 6 bp to 40 kbp can be inserted. In the case of ribosomes, it is possible to integrate a gene with a length of 6bp-20kbp.
[0021] 本発明の結合体
本発明は、上記ベクターを標的細胞に感染させる前に、又は感染と同時に、標的 細胞の細胞表面レセプターに対するリガンドをベクターの表面タンパク質に結合させ る工程を含む。 [0021] The conjugate of the present invention The present invention includes a step of binding a ligand for a cell surface receptor of a target cell to a vector surface protein before or simultaneously with infection of the target cell with the vector.
[0022] 本明細書において、「ベクターの表面タンパク質」とは、ベクターの表面上に存在し ており、好ましくは、表面タンパク質を特異的に認識する物質 (例えば、特異的な抗 体)によって認識可能なタンパク質である。ベクターの種類に応じて適宜、適切なベ クタ一表面タンパク質が利用可能である。例えば、アデノウイルスの場合、表面タンパ ク質として線維タンパク質「ノブ(knob)」、へキソン(hexon)、ペントンベース(pento n base)等が利用可能である。ノブタンパク質は、アデノウイルスの表面に存在する 線維状のタンパク質であって、アデノウイルス受容体に対する高 、結合親和性によつ てアデノウイルスへの感染を開始させることが知られている。 [0022] In the present specification, the "surface protein of a vector" is present on the surface of a vector, and is preferably recognized by a substance that specifically recognizes the surface protein (for example, a specific antibody). A possible protein. Appropriate vector-surface proteins can be used as appropriate depending on the type of vector. For example, in the case of adenovirus, fiber proteins such as “knob”, hexon, and penton base can be used as surface proteins. Knob proteins are fibrous proteins present on the surface of adenovirus and are known to initiate infection with adenovirus with high binding affinity for adenovirus receptors.
[0023] その他のウィルスについてベクターの表面タンパク質として、アデノ随伴ウィルス(A AV)ベクターは力プシドタンパク質(VP 1、 VP2、 VP3)、レトロウイルスベクターはェ ンべロープタンパク質(Env)、ヘルぺスウィルスベクターはエンベロープに存在する gB及び gC、センダイウィルスベクターは融合タンパク質 (F)、 HNタンパク質 (HN)、 そしてアデノウイルスベクター Zアデノ関連ウィルスハイブリッドベクターはアデノウィ ルスの「ノブ(knob)」、へキソン(hexon)、ペントンベース (penton base)等が利用 可能である。 [0023] Other virus As surface proteins of the vector, adeno-associated virus (AAV) vector is a forcepsid protein (VP1, VP2, VP3), retrovirus vector is envelope protein (Env), Virus vectors are gB and gC present in the envelope, Sendai virus vectors are fusion protein (F), HN protein (HN), and adenovirus vector Z adeno-associated virus hybrid vector is adenovirus “knob”. Hexon, penton base, etc. are available.
[0024] リボソームベクターの場合は、リボソームの表面タンパク質、例えば、センダイウィル スの膜融合能を利用して構築した HVJ—リボソームの場合は、センダイウィルスの融 合タンパク質 (F)及び HNタンパク質 (HN)が利用可能である。 [0024] In the case of a ribosome vector, a ribosome surface protein, for example, HVJ-ribosome constructed by utilizing the membrane fusion ability of Sendai virus, in the case of Sendai virus fusion protein (F) and HN protein (HN ) Is available.
[0025] 「標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンド」は、遺伝子導入を行う標的細 胞の種類に応じて、適宜選択することが可能である。例えば、血管系において血管 内皮増殖因子(vascular endothelial growth factor (VEGF) )に対するレセプ ターが高発現していることが知られている。よって、 VEGFは、本発明において遺伝 子を含んだベクターを血管系の細胞に標的するために利用可能である。また、 Tie— 1、 Tie— 2、 CD34 (PECAM)、 E—セレクチン、 VE—カドヘリン、フォンビレブラン ド(von Willebrand)因子、 CD146、 CD36、トロンボモデュリン、インデグリン (V(3
、アンギオポェチン、表皮増殖因子 (EGF)及び繊維芽細胞増殖因子 (FGF)も血管 系の細胞を標的する。角質細胞増殖因子 (KGF)は上皮、特に肺気道を標的する。 [0025] The "ligand for the cell surface receptor of the target cell" can be appropriately selected depending on the type of the target cell into which the gene is to be introduced. For example, it is known that receptors for vascular endothelial growth factor (VEGF) are highly expressed in the vascular system. Therefore, VEGF can be used in the present invention to target a vector containing the gene to cells of the vascular system. Tie-1, Tie-2, CD34 (PECAM), E-selectin, VE-cadherin, von Willebrand factor, CD146, CD36, thrombomodulin, indegulin (V (3 , Angiopoietin, epidermal growth factor (EGF) and fibroblast growth factor (FGF) also target vascular cells. Keratinocyte growth factor (KGF) targets the epithelium, especially the lung airways.
[0026] 本発明の一態様において、標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンドのべ クタ一の表面タンパク質への結合は、先ず、ベクターの表面タンパク質を認識する物 質、好ましくは抗体、と前記標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンドの結合 体を調製し、このような結合体をベクターと混和させることによって達成してもよい。ベ クタ一の表面タンパク質を認識する物質を介して、細胞表面レセプターに対するリガ ンドがベクターの表面タンパク質へ結合する。 [0026] In one embodiment of the present invention, the binding of the ligand to the cell surface receptor of the target cell to the surface protein of the vector is performed by, first, a substance that recognizes the surface protein of the vector, preferably an antibody, and the target cell A conjugate of a ligand to a cell surface receptor of the present invention may be prepared, and such a conjugate may be mixed with a vector. The ligand for the cell surface receptor binds to the vector surface protein via a substance that recognizes the vector surface protein.
[0027] よって、本発明の方法は、その一態様において、 [0027] Therefore, the method of the present invention comprises, in one aspect thereof,
1)ベクターの表面タンパク質を認識する物質と前記標的細胞の細胞表面レセプタ 一に対するリガンドの結合体とベクターとを混和させて、標的細胞の細胞表面レセプ ターに対するリガンドをベクターの表面タンパク質に結合させ、そして 1) mixing a substance that recognizes the surface protein of the vector, the conjugate of the ligand for the cell surface receptor of the target cell and the vector, and binding the ligand for the cell surface receptor of the target cell to the surface protein of the vector; And
2)低温下、低酸素下及び短時間の少なくとも 1つの条件下において、前記べクタ 一を細胞に感染させる 2) Infect the cells with the vector under at least one condition of low temperature, low oxygen and short time.
ことを含む。 Including.
[0028] 本発明にお 、て、ベクターの表面タンパク質を認識する物質は、ベクターの表面タ ンパク質を特異的に認識できるものであれば特に限定されない。抗体、ベクターが認 識する細胞側のレセプターの細胞外ドメイン等が含まれる。好ましくは抗体である。 [0028] In the present invention, the substance that recognizes the surface protein of the vector is not particularly limited as long as it can specifically recognize the surface protein of the vector. It includes the extracellular domain of the receptor on the cell side recognized by the antibody and the vector. Preferably, it is an antibody.
[0029] 本明細書にぉ 、て、「抗体」は前記「ベクターの表面タンパク質」を認識できる、好ま しくはモノクローナル抗体である。ベクターの表面タンパク質に特異的な抗体は、公 知の方法を用いて作成することができる。例えば、ベクターの表面タンパク質で免疫 化した免疫化動物 (例えばマウス)の脾臓から、ファージ提示ライブラリーを作成して 、抗原に特異的な抗体をスクリーニングすることによって得ることも可能である。「抗体 」は、下記を含めた無傷の(intact)抗体を表わす:ポリクローナル抗体 (たとえば Ant ibodies : A Laboratory Manual, Harlow and Lane (編) ,じ old spring H arbor Laboratory Press (1988)参照)、およびモノクローナル抗体(Monoclon al Antibodies : A New Dimension in Biological Analysis, Plenum Pre ss, Kennet, McKearn and Bechtol (編)(1980)参照)。
[0030] 「抗体」は、組換え DNA法、または無傷抗体の酵素的もしくは化学的開裂により生 成る抗体フラグメント、たとえば F (ab)、 F (ab,)、 F (ab,) 、 Fv、 Fc、および一本鎖抗 [0029] In the present specification, the "antibody" is preferably a monoclonal antibody that can recognize the "surface protein of the vector". Antibodies specific for the vector surface protein can be generated using known methods. For example, it can be obtained by preparing a phage display library from the spleen of an immunized animal (for example, mouse) immunized with the vector surface protein and screening for an antibody specific to the antigen. "Antibody" refers to an intact antibody, including: polyclonal antibodies (see, eg, Ant ibodies: A Laboratory Manual, Harlow and Lane (eds.), Old spring Harbor Laboratory Press (1988)), and Monoclonal antibodies (see Monoclonal al Antibodies: A New Dimension in Biological Analysis, Plenum Press, Kennet, McKearn and Bechtol (ed.) (1980)). [0030] "Antibody" refers to an antibody fragment produced by recombinant DNA methods or enzymatic or chemical cleavage of an intact antibody, such as F (ab), F (ab,), F (ab,), Fv, Fc , And single-chain anti-
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体をも表わす。用語"抗体 "は、 2つの異なる重 Z軽鎖対および 2つの異なる結合部 位をもつ人工的ハイブリッド抗体である二特異性または二機能性抗体をも表わす。二 特異性抗体は、ハイプリドーマの融合または Fab'フラグメントの結合を含めた多様な 方法で調製できる(Songsivilai et al. , 1990, Clin. Exp. Immunol. , 79 : 31 5- 321 ;Kostelny et al. , 1992, J. Immunol. , 148 : 1547— 1553参照;)。 It also represents the body. The term "antibody" also refers to a bispecific or bifunctional antibody that is an artificial hybrid antibody having two different heavy Z light chain pairs and two different binding sites. Bispecific antibodies can be prepared by a variety of methods, including hybridoma fusion or Fab 'fragment conjugation (Songsivilai et al., 1990, Clin. Exp. Immunol., 79: 315-321; Kostelny et al.). , 1992, J. Immunol., 148: 1547-1553;).
[0031] 「抗体」は、キメラ抗体、すなわちヒト抗体免疫グロブリン定常ドメインが 1以上の非ヒ ト抗体免疫グロブリン可変ドメインに結合した抗体、またはそのフラグメントをも表わす 。抗体は、「ヒト化抗体」、「ミニボディー」、並びにヒト抗体を産生しうるトランスジェ-ッ ク動物であって、ある割合のヒト抗体産生遺伝子を含むが内因性抗体を産生しないト ランスジヱニック動物が産生する抗体も含む。 [0031] "Antibody" also refers to a chimeric antibody, ie, an antibody in which a human antibody immunoglobulin constant domain is bound to one or more non-human antibody immunoglobulin variable domains, or a fragment thereof. Antibodies include "humanized antibodies", "minibodies", and transgenic animals capable of producing human antibodies, including transgenic animals that contain a certain percentage of human antibody-producing genes but do not produce endogenous antibodies. Includes antibodies produced by
[0032] 一般に抗体の重鎖、軽鎖の可変領域は抗原結合部位を含み、両領域の DNAをリ ンカーで繋ぎ、宿主細胞内で発現させることにより、抗原結合能を持った一本鎖の F V蛋白質 (sFv)が得られることが知られている。よって、例えば、本発明において抗体 の重鎖および軽鎖の双方の可変領域をコードする遺伝子を大腸菌等の宿主細胞内 で発現させることにより、ベクターの細胞表面タンパク質に結合能を持った抗体蛋白 質を大量に得ることが可能である。これは、血清を必要とする培地で培養することによ り得られるモノクローナル抗体の維持より安価であり、酵素免疫測定法への応用が期 待出来る。本発明の一態様において、抗体は好ましくは一本鎖の Fv蛋白質 (sFv)で ある。 [0032] In general, the variable regions of the heavy and light chains of an antibody contain an antigen-binding site, and the DNAs of both regions are linked by a linker, and expressed in a host cell to form a single-chain having an antigen-binding ability. It is known that FV protein (sFv) can be obtained. Thus, for example, in the present invention, a gene encoding both the heavy chain and light chain variable regions of an antibody is expressed in a host cell such as Escherichia coli, whereby an antibody protein capable of binding to a cell surface protein of a vector is obtained. Can be obtained in large quantities. This is cheaper than maintaining monoclonal antibodies obtained by culturing in a medium requiring serum, and application to enzyme immunoassay can be expected. In one embodiment of the present invention, the antibody is preferably a single-chain Fv protein (sFv).
[0033] ベクターの表面タンパク質を認識する物質と前記標的細胞の細胞表面レセプター に対するリガンドとの結合体は、公知の方法を用いて調製することができる。好ましく は、物質がタンパク質 (好ましくは抗体)の場合、物質をコードする遺伝子と、リガンド をコードする遺伝子を同じ読み枠 (in flame)で結合して発現させることにより、本発 明のタンパク質を融合タンパク質として発現させてもよい。融合タンパク質は、任意の 遺伝子工学的手法、例えば、 Sambrook et al. , Molecular Cloning : A Labo ratory Manual,弟 3版, Cold Spring Harbor Laboratory, ニュ' ~~ョ ~~ク州コ
一ルド'スプリング'ノ、一バー(2001)に記載のタンパク質の発現方法に準じて行うこ とが可能である。 [0033] The conjugate of the substance that recognizes the surface protein of the vector and the ligand for the cell surface receptor of the target cell can be prepared using a known method. Preferably, when the substance is a protein (preferably an antibody), the protein of the present invention is fused by expressing the gene encoding the substance and the gene encoding the ligand in the same reading frame (in flame). It may be expressed as a protein. The fusion protein can be prepared by any genetic engineering method, for example, Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Brother Edition 3, Cold Spring Harbor Laboratory, New York It can be carried out in accordance with the protein expression method described in Ichido 'Spring', Ichibar (2001).
[0034] ベクターの表面タンパク質に対する抗体 (又はそのフラグメント)をコードする遺伝子 は、抗体タンパク質のアミノ酸配列に基づいて、例えば抗体を産生するハイプリドー マより得ることができる。先ず、これらのハイプリドーマより公知の方法により mRNAを 調製し、それを基に逆転写酵素により一本鎖 cDNAを合成後、抗体のアミノ酸配列 または塩基配列に基づき、 PCR法、ハイブリダィゼーシヨン法等を用いることによって 、本発明の遺伝子を選択的に得ることが可能である。このような方法は周知であり、 当業者は本明細書の開示に基づいて、本発明の遺伝子を容易に単離することが可 能である。 [0034] The gene encoding an antibody against the surface protein of the vector (or a fragment thereof) can be obtained, for example, from an antibody-producing hybridoma based on the amino acid sequence of the antibody protein. First, mRNA is prepared from these hybridomas by a known method, and based on the mRNA, a single-stranded cDNA is synthesized using reverse transcriptase. Based on the amino acid sequence or base sequence of the antibody, PCR, hybridization, and the like are performed. By using the method and the like, the gene of the present invention can be selectively obtained. Such a method is well known, and those skilled in the art can easily isolate the gene of the present invention based on the disclosure in the present specification.
[0035] あるいは、所期の抗体を産生する細胞の cDNAライブラリーを構築し、保存性の高 い免疫グロブリンの重鎖および軽鎖の定常領域をコードする cDNAをプローブに用 いて、当該 cDNAライブラリーをスクリーニングして、所期の抗体の軽鎖及び重鎖の c DNAの単離を行ってもよい。上述したように、 sFv抗体を発現させるために、抗体の 重鎖および軽鎖の双方の可変領域をコードする遺伝子を利用してもよい。 [0035] Alternatively, a cDNA library of cells producing the desired antibody is constructed, and cDNAs encoding the highly conserved immunoglobulin heavy and light chain constant regions are used as probes to prepare the cDNA library. The rally may be screened to isolate the light and heavy chain cDNAs of the desired antibody. As described above, genes encoding the variable regions of both the heavy and light chains of the antibody may be used to express the sFv antibody.
[0036] 細胞表面レセプターに対するリガンドをコードするための遺伝子の核酸配列の情報 は、遺伝子データベース (例えば、 NCBI)から入手可能である。従って、当業者は、 入手した遺伝子情報を利用することにより、発現ベクター等に組み込むことが可能で ある。例えば、 VEGF遺伝子は、 AB021221, AF486837として NCBIに登録され ている。 [0036] Information on the nucleic acid sequence of a gene for encoding a ligand for a cell surface receptor is available from a gene database (for example, NCBI). Therefore, those skilled in the art can use the obtained genetic information to integrate the gene into an expression vector or the like. For example, the VEGF gene has been registered with NCBI as AB021221, AF486837.
[0037] あるいは、ベクターの表面タンパク質を認識する物質と前記標的細胞の細胞表面レ セプターに対するリガンドタンパク質とを、リンカ一等によって結合させてもよい。リン カーは、例えば、ジメチルスべ口イミデート二塩酸塩(DMS)、スベリン酸ジー N ヒド ロキシスクシンイミドエステル(DSS)、酒石酸 N ヒドロキシジスクシンイミドエステ ル(DST)、 p—フエ-レンビスマレイミド(pPDM)、メチルー 4—メルカプトブチルイミ デート塩酸塩(MBI)、メチルー 4 アジドベンゾイミデート塩酸塩 (ABI)等を含む。リ ンカーを用いたベクターの表面タンパク質に対する物質 (好ましくはタンパク質)と前 記標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンドタンパク質との結合は、例えば、
続生化学実験講座 2 タンパク質の化学 p. 604— 618 (1987)に記載の方法に準じ て行うことができる。 Alternatively, a substance that recognizes a surface protein of a vector and a ligand protein for the cell surface receptor of the target cell may be bound by a linker or the like. The linkers include, for example, dimethylsuccinate imidate dihydrochloride (DMS), suberic acid di-N-hydroxysuccinimide ester (DSS), tartaric acid N-hydroxydisuccinimide ester (DST), and p-phenyl-bismaleimide (pPDM) , Methyl-4-mercaptobutyrimidate hydrochloride (MBI), methyl-4 azidobenzimidate hydrochloride (ABI) and the like. The binding of a substance (preferably a protein) to the surface protein of the vector using the linker and the ligand protein to the cell surface receptor of the target cell can be performed, for example, by Seismic Chemistry Experiment Course 2 Chemistry of Proteins It can be carried out according to the method described in p.604-618 (1987).
[0038] ベクターの結合体との混和の割合は、例えば、 1 X 108pfuZmlのベクターに対し、 結合体が、好ましくは 2. 5 gないし 20 gZml、より好ましくは 10 gないし 20 g Zmlである。 [0038] The mixing ratio of the vector with the conjugate is, for example, 1 x 10 8 pfuZml of the vector, the conjugate is preferably 2.5 g to 20 gZml, more preferably 10 g to 20 gZml. is there.
[0039] 本発明は、ベクター上の表面タンパク質と、それに結合させた標的細胞の細胞表 面レセプターに対するリガンドを利用して、ベクターの標的細胞への感染を特異的に 促進することを特徴とするものである。よって、表面タンパク質を認識する物質を介さ ずに、ベクターの表面タンパク質と標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンド を融合タンパク質として、ベクターの粒子表面に遺伝子工学的手法によって発現させ てもよい。具体的には、ベクターの表面タンパク質をコードする遺伝子と標的細胞の 細胞表面レセプターに対するリガンド遺伝子を同じ読み枠 (in flame)で結合して発 現させることにより、本発明のタンパク質を融合タンパク質として発現させることが可能 である。融合タンパク質は、任意の遺伝子工学的手法、例えば、 Sambrook et al . , Molecular し lonmg :A Laboratory Manual,弟 3版, Cold spring Harb or Laboratory,ニューヨーク州コールド 'スプリング'ノヽーバー(2001)に記載のタ ンパク質の発現方法に準じて行うことが可能である。例えば、ウィルスベクターの場合 、上記融合タンパク質をコードする遺伝子を公知の手法を用いてウィルスゲノムの組 み込んでもよい。また、リボソームベクターの場合は、適当な発現ベクター、例えばプ ラスミドを用いて、上記融合タンパク質をリボソームベクターの表面に発現させることも 可能である。 [0039] The present invention is characterized by specifically promoting the infection of a vector with a target cell by utilizing a surface protein on the vector and a ligand bound to the cell surface receptor of the target cell. Things. Therefore, the vector surface protein and the ligand for the cell surface receptor of the target cell may be expressed as a fusion protein on the particle surface of the vector by a genetic engineering technique without using a substance that recognizes the surface protein. Specifically, the protein of the present invention is expressed as a fusion protein by expressing the gene encoding the vector surface protein and the ligand gene for the cell surface receptor of the target cell in the same reading frame (in flame). It is possible to do so. The fusion protein can be prepared by any genetic engineering techniques, for example, as described in Sambrook et al., Molecular Science: A Laboratory Manual, Brother Edition 3, Cold spring Harb or Laboratory, Cold 'Spring' Nover, NY (2001). It can be carried out according to the protein expression method. For example, in the case of a viral vector, the gene encoding the fusion protein may be integrated into the viral genome using a known technique. In the case of a ribosome vector, the fusion protein can be expressed on the surface of the ribosome vector using an appropriate expression vector, for example, a plasmid.
[0040] あるいは、ベクターの表面タンパク質と標的細胞の細胞表面レセプターに対するリ ガンドとの結合体を別途調製し、当該結合体をベクターの表面に化学的に共有結合 させてもよい。ベクターの表面タンパク質と標的細胞の細胞表面レセプターに対する リガンドとの結合体は、好ましくは融合タンパク質として調製される。又は、ベクターの 表面タンパク質を認識する物質と前記標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガ ンドタンパク質との結合体にっ 、て上述したように、ベクター表面タンパク質と標的細 胞の細胞表面レセプターに対するリガンドとをリンカ一等によって結合させてもよい。
当業者は、結合体、好ましくは融合タンパク質をベクターの表面に結合させるための 方法を、ベクターの種類に応じて適宜使用可能である。結合体を別途調製する態様 は、例えば、本発明のベクターとしてプラスミドベクターを適用する場合に有用である Alternatively, a conjugate of the vector surface protein and the ligand for the cell surface receptor of the target cell may be separately prepared, and the conjugate may be chemically covalently bonded to the vector surface. Conjugates of the vector surface protein and the ligand for the cell surface receptor of the target cell are preferably prepared as a fusion protein. Alternatively, as described above, the conjugate of the substance that recognizes the surface protein of the vector and the ligand protein for the cell surface receptor of the target cell may form the vector surface protein and the ligand for the cell surface receptor of the target cell. You may couple | bond with a linker etc. Those skilled in the art can appropriately use a method for binding a conjugate, preferably a fusion protein, to the surface of a vector depending on the type of the vector. An embodiment in which a conjugate is separately prepared is useful, for example, when a plasmid vector is applied as the vector of the present invention.
[0041] 本発明は、上記ベクターを標的細胞に感染させる前に、又は感染と同時に、標的 細胞の細胞表面レセプターに対するリガンドをベクターの表面タンパク質に結合させ る工程 1)を含む。ベクター上の表面タンパク質と細胞表面レセプターに対するリガン ドとが結合しており、一方、標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンドが細胞 表面レセプターに結合するため、ベクターの標的細胞への感染が特異的に促進され る。本明細書において後述する実施例 2及び 3において、 lxl08pfuZmlのアデノウ ィルスに対し、 0— 20 μ g/mlの knobFv— VEGFタンパク質を混和させたところ、 k nobFv—VEGFタンパク質の量が多い程、遺伝子発現細胞の割合も、 MCSも高か つた (図 1)。 [0041] The present invention includes a step 1) of binding a ligand for a cell surface receptor of a target cell to a vector surface protein before or simultaneously with the infection of the vector with a target cell. The surface protein on the vector binds to the ligand for the cell surface receptor, while the ligand for the cell surface receptor of the target cell binds to the cell surface receptor, thereby specifically promoting the infection of the vector to the target cell. Is performed. In Examples 2 and 3 described later in the present specification, 0-20 μg / ml of knobFv-VEGF protein was mixed with 1 × 10 8 pfuZml of adenovirus, and as the amount of knobFv-VEGF protein increased, In addition, the percentage of gene-expressing cells and MCS were also high (Figure 1).
[0042] 本発明の遣伝早の導人方法 [0042] The method for guiding a person to send a message early according to the present invention
生物学的方法による遺伝子導入は、高効率の遺伝子導入を達成するためには、一 般的には常温、酸素下で比較的長時間、細胞を遺伝子と接触させることにより実施さ れる。一方、臨床では、低温、低酸素、短時間の接触という特殊な悪条件下での遺 伝子導入が要求される。し力しながら、このようないわゆる悪条件下で遺伝子導入を 効率よく行う方法は、その必要性にもかかわらず、提供されていな力つた。 Gene transfer by a biological method is generally carried out by bringing cells into contact with a gene at room temperature under oxygen for a relatively long time in order to achieve efficient gene transfer. On the other hand, clinical practice requires gene transfer under special adverse conditions of low temperature, low oxygen, and short contact time. Nevertheless, a method for efficiently performing gene transfer under such so-called adverse conditions has not been provided despite the necessity.
[0043] 本発明の遺伝子導入方法は、上記問題解決のために、工程 2)において低温下、 低酸素下及び短時間の少なくとも 1つの条件下において、前記ベクターを細胞に感 染させることを含む。 [0043] The gene transfer method of the present invention includes, in order to solve the above problem, infecting the cell with the vector under at least one condition of low temperature, low oxygen and short time in step 2). .
[0044] 上記工程 1)において、標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンドをベクター の表面タンパク質に結合させることによって、ベクターの標的細胞への感染が特異的 に促進される。このような結合体の利用により、低温下、低酸素下及び短時間の少な くとも 1つの悪条件においても、高効率の遺伝子導入を初めて可能にした。 [0044] In the above step 1), infection of the vector with the target cell is specifically promoted by binding a ligand for the cell surface receptor of the target cell to the surface protein of the vector. The use of such conjugates has enabled, for the first time, highly efficient gene transfer under at least one adverse condition at low temperature, low oxygen and short time.
[0045] 本発明において、低温下とは、常温より低い温度(常温未満)、好ましくは 10°C以 下、より好ましくは 7°C以下、最も好ましくは 4°C以下である。ただし、遺伝子導入を行
う標的細胞、糸且織等の状態を考慮し、下限温度として少なくとも o°c以上であることが 好ましい。低温条件は、例えば感染を ice slushトレイ中で行う、あるいはアイスノ ス( 氷浴)中で行う等によって達成することが可能である。 [0045] In the present invention, the term "low temperature" refers to a temperature lower than normal temperature (less than normal temperature), preferably 10 ° C or lower, more preferably 7 ° C or lower, and most preferably 4 ° C or lower. However, gene transfer is not It is preferable that the lower limit temperature is at least o ° c or more in consideration of the state of the target cell, the fibrous tissue and the like. Cold conditions can be achieved, for example, by performing the infection in an ice slush tray or in an ice nos (ice bath).
[0046] 本発明において、「低酸素下」とは、血液が遮断され、組織に酸素が実質的に送達 されない条件を意味する。限定されるわけではないが、例えば、血液を遮断後 15分 以上経過後の低酸素条件、より好ましくは、血液遮断後、 1時間以上、 3時間以上、 又は 24時間以上経過後の低酸素条件である。最も過酷な条件では、血液の遮断後 72時間以上経過後の低酸素条件でのベクターの感染による遺伝子導入が可能であ ることが望ましい。 [0046] In the present invention, "under hypoxia" means a condition in which blood is blocked and oxygen is not substantially delivered to tissues. Although not limited, for example, hypoxic conditions after 15 minutes or more after blood cutoff, more preferably hypoxic conditions after 1 hour or more, 3 hours or more, or 24 hours or more after blood cutoff It is. In the harshest conditions, it is desirable that gene transfer by vector infection under hypoxic conditions 72 hours or more after blood blockage is possible.
[0047] 本発明において、短時間とは、ベクターを用いた遺伝子導入法において、一般に ベクターを標的細胞に感染させる時間よりも短い時間を意味する。例えば、アデノウ ィルスべクタ一等のウィルスベクターの場合、一般に、ベクターの感染は、 1時間ない し 24時間行われる。あるいは、リボソーム等の非ウィルスベクターの場合も、感染時 間は約 1時間ないし 24時間である。本発明において、ベクターの標的細胞への感染 時間は、好ましくは 1時間以下、より好ましくは 30分以下、最も好ましくは 15分以下で ある。 [0047] In the present invention, the term "short time" generally means a time shorter than a time for infecting a target cell with a vector in a gene transfer method using a vector. For example, in the case of a viral vector such as Adenovirus vector, the vector is generally infected for 1 hour to 24 hours. Alternatively, in the case of non-viral vectors such as ribosomes, the infection time is about 1 to 24 hours. In the present invention, the infection time of the vector to the target cell is preferably 1 hour or less, more preferably 30 minutes or less, and most preferably 15 minutes or less.
[0048] 本発明の方法を用いて所期の遺伝子を標的細胞に高効率で導入することが可能と なる。標的細胞は、ベクターを用いて生物学的方法によって形質転換をすることが可 能であれば特に限定されない。インビトロの培養細胞であっても、あるいは、インビボ 若しくはエタスビボの移植用組織中の又は生体組織中の細胞でもよ!ヽ。細胞の種類 としては、特に細胞表面に利用可能な細胞表面レセプターを提示しているもの、例え ば、血管内皮細胞、表皮細胞、真皮細胞、上皮細胞、角質細胞等が好ましい。 [0048] Using the method of the present invention, a desired gene can be introduced into a target cell with high efficiency. The target cell is not particularly limited as long as it can be transformed by a biological method using the vector. It may be a cultured cell in vitro, or a cell in an in vivo or in vivo tissue for transplantation or in a living tissue! ヽ. As the type of cells, those which present a cell surface receptor which can be used particularly on the cell surface, for example, vascular endothelial cells, epidermal cells, dermal cells, epithelial cells, keratinocytes and the like are preferable.
[0049] 本発明の方法は、例えば、移植臓器、その他に癌の新生血管に対する遺伝子導 入や、心筋梗塞などの虚血性心血管疾患に対する遺伝子導入などでも臨床応用が 可能である。 [0049] The method of the present invention can also be clinically applied, for example, to gene transfer to transplanted organs and other neovascular vessels of cancer and gene transfer to ischemic cardiovascular diseases such as myocardial infarction.
[0050] なお、本明細書において引用された全ての先行技術文献は、参照として本明細書 に組み入れられる。 [0050] All the prior art documents cited in the present specification are incorporated herein by reference.
実施例
[0051] 以下、実施例によって本発明を具体的に説明する力 これらは本発明の技術的範 囲を限定するためのものではな 、。当業者は本明細書の記載に基づ 、て容易に本 発明に修飾 ·変更を加えることができ、それらは本発明の技術的範囲に含まれる。 Example [0051] Hereinafter, the ability to specifically explain the present invention by way of examples is not intended to limit the technical scope of the present invention. Those skilled in the art can easily modify and change the present invention based on the description in the present specification, and they are included in the technical scope of the present invention.
[0052] 実施例 1 VEGFと fiber knobタンパク質の融合タンパク質の調製 Example 1 Preparation of fusion protein of VEGF and fiber knob protein
先ず、 VEGF遺伝子(NCBIデータバンク、 AB021221, AF486837) (配列番号 1)を pcDNA3. 1 (Invitrogen, Carlsbad, CA)の EcoRIサイトにサブクロー- ングしたプラスミド (PcDNA3. 1ZVEGF)を調製した。前記プラスミドを铸型に、 No tlZXhoI制限酵素部位が付加されるようにデザインしたプライマー 1 (5'— gcggccg cttccatgaactt— 3' ) (酉己歹幡号 2)及びプライマー 2 (5,― gcacactcgaggctgatcag — 3' ) (配列番号 3)を用いて PCRを行った。 VEGF遺伝子 (NotlZXhoI)断片を調 製した。 First, VEGF gene (NCBI databank, AB021221, AF486837) (SEQ ID NO: 1) the pcDNA3 1 (Invitrogen, Carlsbad, CA ) Sabukuro the EcoRI site of -. The ring with plasmid (P cDNA3 1ZVEGF.) Was prepared. Primer 1 (5′—gcggccg cttccatgaactt—3 ′) (Tori selfie 2) and Primer 2 (5, —gcacactcgaggctgatcag—3) designed to add the NotlZXhoI restriction enzyme site to the type I plasmid ') (SEQ ID NO: 3) was used for PCR. A VEGF gene (NotlZXhoI) fragment was prepared.
[0053] 一方、ブリストル大学(Hawkins RE)から供与された knob scFv— EGF遺伝子( Watkins SJ et al. , Gene Therapy 4, 1004—1012 (1997) )を Ncol ZEcoRIで切り出した。この断片を pcDNA3. 1 ZHis A (Invitrogen)の EcoRl制 限酵素部位に、平滑末端ライゲーシヨンにより挿入し、 pcDNA3. 1/HisA/knobs cFv— EGFを構築した。この pcDNA3. 1/HisA/knobscFv— EGFを、 NotlZX hoiで切断し、 EGF遺伝子 (NotlZXhoI断片)を切り取った。代わりに、先に調製し た VEGF遺伝子(NotlZXhoI)断片をライゲーシヨンで挿入し、 pcDNA3. l/His AZknobscFv—VEGFを作成した。 On the other hand, the knob scFv-EGF gene (Watkins SJ et al., Gene Therapy 4, 1004-1012 (1997)) provided by the University of Bristol (Hawkins RE) was cut out with Ncol ZEcoRI. This fragment was inserted into the EcoRl restriction enzyme site of pcDNA3.1 ZHis A (Invitrogen) by blunt-end ligation to construct pcDNA3.1 / HisA / knobs cFv-EGF. This pcDNA3.1 / HisA / knobscFv—EGF was cut with NotlZX hoi to cut out the EGF gene (NotlZXhoI fragment). Instead, the VEGF gene (NotlZXhoI) fragment prepared above was inserted by ligation to prepare pcDNA3.1 / His AZknobscFv-VEGF.
[0054] 作成したプラスミドを用い、リポフエクトァミン法(Invitrogen)で COS7に遺伝子を 導入した。
(0418硫酸塩:018じ0—:61^ Rockville, MD)で細胞を 選抜した。選抜した細胞を溶解後、 Ni— NTA Purification system with anti — XpressTM antibody (Invitrogen)の精製システムを用いて、添付のプロトコ一 ルに従って、 knobscFv— VEGFタンパク質を精製した。最後にェンテロキナーゼで 処理し、 His及び X— pressタグを切断した。 Using the thus prepared plasmid, a gene was introduced into COS7 by the lipofectamine method (Invitrogen). (0418 sulfate: 018-0—: 61 ^ Rockville, MD). After lysing the selected cells, knobscFv-VEGF protein was purified using a purification system of Ni-NTA Purification system with anti-Xpress ™ antibody (Invitrogen) according to the attached protocol. Finally, the cells were treated with enterokinase to cleave the His and X-press tags.
[0055] 実施例 2 VEGFレセプター標的用アデノウイルスベクターの調製 Example 2 Preparation of Adenovirus Vector for Targeting VEGF Receptor
実施例 1で調製した knobscFv— VEGFタンパク質と、 GFP遺伝子組み込みアデノ ウィルスベクター(adexGFP :理研バイオリソースセンター(RDB No 1727) )を混
和して調製した。具体的には、 lxl08pfuZmlの adexGFPに、各濃度の knobFv— VEGFタンパク質(0— 20 g/ml)を混ぜ、 1時間インキュベーターでインキュベー シヨンし、次の実験に用いるまで (翌日まで)冷蔵庫で保存した。 The knobscFv-VEGF protein prepared in Example 1 was mixed with an adenovirus vector incorporating the GFP gene (adexGFP: RIKEN BioResource Center (RDB No 1727)). It was prepared by summing. Specifically, adexGFP of lxl0 8 pfuZml, mixed at various concentrations KnobFv- VEGF protein (0- 20 g / ml), and incubated Chillon in 1 hour incubator until use in subsequent experiments (until the next day) in a refrigerator saved.
[0056] 実施例 3 低温条件下での血管内皮細胞への遺伝子導入試験 Example 3 Gene Transfer Test into Vascular Endothelial Cells Under Low Temperature Conditions
低温条件下で 1時間、ヒトまたはブタ血管内皮細胞に感染させる実験を行った。 先ず、ブタ血管内皮細胞を以下のようにして調整した。ブタ大動脈力 機械的に血 管内皮を摘出し、 5代継代後、 Dilァセチル化 LDL (Di— Ac— LDL : Biogenesis L TD)の取込みがあることで、血管内皮細胞であることを確認した。 Experiments were performed to infect human or porcine vascular endothelial cells for 1 hour under cold conditions. First, porcine vascular endothelial cells were prepared as follows. Porcine aortic force The vascular endothelium was mechanically removed, and after 5 passages, it was confirmed that it was a vascular endothelial cell by the incorporation of Dil acetylated LDL (Di-Ac-LDL: Biogenesis L TD). .
[0057] 得られた血管内皮細胞を 6ゥエルプレートでコンフルェントにし、 MOI 10で感染さ せた。具体的には、低温感染の場合、 ice slushトレイの中に 6ゥエルプレートを置き 、 1時間感染した。その後、培地を 10% FCSを含む D— MEM培地に変え、インキ ュベータ一内(37°C)で 24時間培養した。常温感染の場合、インキュベーター(37°C )内で 1時間感染し、その後、培地を 10% FCSを含む D— MEMに変え、インキュ ベータ一内(37°c)で 24時間培養した。 [0057] The obtained vascular endothelial cells were confluent in a 6-well plate and infected with MOI 10. Specifically, in the case of low-temperature infection, a 6-well plate was placed in an ice slush tray and infected for 1 hour. Then, the medium was changed to a D-MEM medium containing 10% FCS, and cultured in an incubator (37 ° C) for 24 hours. In the case of room temperature infection, the cells were infected in an incubator (37 ° C) for 1 hour, and then the medium was changed to D-MEM containing 10% FCS, and cultured in an incubator ( 37 ° C) for 24 hours.
[0058] 感染 24時間後に細胞を回収し、遺伝子発現を FACS (flororescenc activated cell sorter)解析で検討した。常温、低温 1時間の感染時間での遺伝子発現と、 各種濃度(0— 20 g/ml)の knobscFv— VEGFタンパク質を混和した adexGFP による GFP遺伝子発現状態を、発現細胞の割合 (%)と、 GFP強度の平均値の変化 を反映する mean channel shift (MCS)で表した(図 1)。 [0058] 24 hours after the infection, the cells were collected, and the gene expression was examined by FACS (flororescenc activated cell sorter) analysis. Gene expression at infection time of 1 hour at normal temperature and low temperature, and GFP gene expression status by adexGFP mixed with various concentrations (0-20 g / ml) of knobscFv-VEGF protein, the percentage of expressing cells and GFP The intensity was represented by mean channel shift (MCS), which reflects the change in the mean value (Fig. 1).
[0059] 結果を図 1に示す。図 1において、低温下で発現効率が極端に落ちている(C (l) ) のに対して knobFv— VEGFタンパク質を混和させることで、 GFP遺伝子発現が上 昇していると判断した。また MCSの値は相対値として表記している。図 1に示したよう に、 knobscFv— VEGFタンパク質の混和量を増加させるに従って、その容量依存 的に GFP遺伝子発現の上昇を認めた。則ち、 adexGFPに結合した knobscFv— V EGFタンパク質があるために、低温と 、う特殊条件下でも VEGFレセプターを介した 遺伝子導入が有効に機能し、遺伝子発現効率 ·発現量共に向上させることが証明さ れた。 FIG. 1 shows the results. In FIG. 1, it was determined that the expression of the GFP gene was increased by mixing knobFv-VEGF protein with respect to the extremely low expression efficiency (C (l)) at low temperature. MCS values are expressed as relative values. As shown in FIG. 1, as the mixing amount of the knobscFv-VEGF protein was increased, the GFP gene expression was increased in a dose-dependent manner. In other words, the presence of knobscFv-V EGF protein bound to adexGFP proves that gene transfer via the VEGF receptor functions effectively at low temperatures and under special conditions, and improves both gene expression efficiency and expression level. It was done.
[0060] また、図 2は、 FACSのデータを示す。 C (1)V(20)の場合、対照である NC (感染
なし)及び C (l) (感染あり、 knobscFv—VEGFタンパク質の混和なし)と比較して、 高 、GFP強度を示す細胞数が多 、のが明白である。 FIG. 2 shows FACS data. For C (1) V (20), control NC (infected It is evident that the number of cells showing high and GFP intensity is higher than that of (none) and C (l) (infected, no knobscFv-VEGF protein admixture).
産業上の利用可能性 Industrial applicability
[0061] 本発明の方法を利用することにより、低温下、低酸素下、短時間等の悪条件におい ても、遺伝子導入を高効率で行うことが初めて可能になった。例えば、本明細書にお いて後述する実施例では、 0°Cの低温下で、 1時間感染を行った。 lxl08pfuZmlの アデノウイルスに対し、 0- 20 μ gZmlの knobFv— VEGFタンパク質を混和させた ところ、 knobFv— VEGFタンパク質の量が多い程、遺伝子発現細胞の割合も、 MC Sも高かった(図 1)。具体的には、 10 /z gZmlの knobFv— VEGFタンパク質により、 常温、 1時間感染の場合とほぼ同程度の遺伝子発現細胞の割合及び MCSを示した 。 20 gZmlの結合体を混和した場合、常温、 1時間感染の場合よりも遺伝子導入 効率は約 20%上昇し (約 68%力も約 87%)、 MCSは約 4. 7倍上昇した(10. 1から 47. 8)。 0°Cの低温下で比較した場合には、 knobFv— VEGFタンパク質がない場 合よりも、遺伝子導入効率は約 2. 7倍 (約 32%から約 87%)、 MSCは約 22倍(2. 2 力も 47. 8)上昇した。 [0061] The use of the method of the present invention makes it possible for the first time to perform gene transfer with high efficiency even under adverse conditions such as low temperature, low oxygen, and short time. For example, in Examples described later in this specification, infection was performed at a low temperature of 0 ° C. for 1 hour. When 0-20 μgZml of knobFv-VEGF protein was mixed with lxl0 8 pfuZml of adenovirus, the higher the amount of knobFv-VEGF protein, the higher the percentage of gene-expressing cells and MCS (Fig. 1). ). Specifically, knobFv-VEGF protein at 10 / z gZml showed approximately the same ratio of gene-expressing cells and MCS as in the case of infection at room temperature for 1 hour. When 20 gZml of the conjugate was mixed, the transfection efficiency was increased by about 20% (about 68% and also about 87%) and the MCS was increased by about 4.7 times as compared to the case of infection at room temperature for 1 hour (10. 1 to 47.8). When compared at a low temperature of 0 ° C, the gene transfer efficiency is about 2.7 times (about 32% to about 87%) and the MSC is about 22 times (2%) compared to the case without knobFv-VEGF protein. . 2 power also increased by 47. 8).
[0062] 本発明の方法は好ましくは、特定の悪条件においても結合体を混和させることによ り、特定の悪条件がなく結合体を混和させない場合と同程度の遺伝子導入効率を達 成するものである。 [0062] The method of the present invention preferably achieves the same gene transfer efficiency as that in the case where the conjugate is not mixed without specific adverse conditions by mixing the conjugate even under specific adverse conditions. Things.
[0063] 本発明はまた、標的細胞の細胞表面レセプターに対するリガンドとベクター表面タ ンパク質との結合体、並びに当該結合体の、上記本発明の遺伝子導入方法への使 用に関する。
[0063] The present invention also relates to a conjugate of a ligand for a cell surface receptor of a target cell and a vector surface protein, and the use of the conjugate in the above-described gene transfer method of the present invention.