JP3095248B2 - Nucleic acid carrier - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、細胞へ核酸を導入するための新規キャリア
ー(運搬体)に関する。より詳しくは、本発明は、核酸
を細胞内へ効率よく安全に導入するための、トキシンB
鎖タンパク質および核酸結合性物質を含むキャリアーに
関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel carrier for introducing a nucleic acid into a cell. More specifically, the present invention relates to toxin B for efficiently and safely introducing a nucleic acid into cells.
The present invention relates to a carrier containing a chain protein and a nucleic acid binding substance.
本発明はさらに、上記キャリアーおよび核酸を含む、
核酸の細胞内への導入を促進するための調節剤に関す
る。The present invention further comprises the above carrier and a nucleic acid,
The present invention relates to a regulator for promoting the introduction of a nucleic acid into a cell.
背景技術 遺伝子工学の急速な発展により、様々な分子生物学的
手法の開発が行われてきた。それにともなって、遺伝子
情報の解析および遺伝子の機能解明においては著しい進
歩がみられ、そこから得られた成果を実際の治療現場に
還元しようとする試みが数多く行われている。その中で
も、最も進歩の著しい分野の1つとして遺伝子治療分野
があげられる。種々の遺伝性疾患における原因遺伝子の
発見、解読が行われ、遺伝子治療は基礎的実験の段階か
ら、実際の臨床応用の段階までに発展しつつある。例え
ば、米国においては、1994年7月までに54の遺伝子治療
プロトコールがNIHの組換えDNA委員会(RAC)で承認さ
れ、先天性免疫不全症、家族性高コレステロール血症、
嚢胞性線維症等の遺伝性疾患および各種の癌を対象と
し、既に200人以上の患者に対して臨床試験が行われて
いる(実験医学 Vol.12−No.3 1994 第303頁−第307
頁)。BACKGROUND ART With the rapid development of genetic engineering, various molecular biological techniques have been developed. Accordingly, remarkable progress has been made in the analysis of genetic information and the elucidation of gene functions, and many attempts have been made to return the results obtained therefrom to actual treatment sites. Among them, one of the most remarkable fields is the field of gene therapy. With the discovery and decoding of the causative genes in various hereditary diseases, gene therapy is evolving from the stage of basic experimentation to the stage of actual clinical application. For example, in the United States, by July 1994, 54 gene therapy protocols had been approved by the NIH Recombinant DNA Committee (RAC), congenital immunodeficiency disease, familial hypercholesterolemia,
Clinical trials have already been conducted on more than 200 patients for hereditary diseases such as cystic fibrosis and various types of cancer (Experimental Medicine Vol.12-No.3 1994 pages 303-307).
page).
以上のように、遺伝子治療は病気を細胞レベルの根本
から治療できる方法として注目されているが、臨床応用
における大きな技術的課題の1つとして、いかにして外
来遺伝子を効率良く安全に標的細胞へ導入するか、とい
う問題がある。As described above, gene therapy is attracting attention as a method for treating diseases from the root of the cell level. One of the major technical issues in clinical application is how to efficiently and safely transfer foreign genes to target cells. There is a problem of whether to introduce.
即ち、遺伝子治療は、異常(病原)遺伝子をそのまま
にして、新しい(正常)遺伝子を付け加える付加遺伝子
療法(Augmentation Gene Therapy)と、異常遺伝子を
正常遺伝子で置き換える置換遺伝子療法(Replacement
Gene Therapy)に大別されるが、いずれの療法の場合に
も、正常遺伝子を効率良く安全に標的細胞へ導入する方
法が必要とされる。That is, in gene therapy, there is an addition gene therapy (Augmentation Gene Therapy) in which an abnormal (pathogenic) gene is left as it is and a new (normal) gene is added, and a replacement gene therapy (Replacement) in which an abnormal gene is replaced with a normal gene.
Gene Therapy), and any therapy requires a method for efficiently and safely introducing a normal gene into target cells.
1980年代初期にはマイクロインジェクションなど物理
的手法の応用が試みられたが、遺伝子の導入効率が低
く、安定に導入することができず、さらには大量細胞培
養技術の限界等もあり実用化にはつながらなかった。In the early 1980s, attempts were made to apply physical techniques such as microinjection.However, gene transfer efficiency was low and stable transfer was not possible. Did not connect.
その後、外来遺伝子を効率良く標的細胞に導入するた
めのキャリアーとなる組換えウィルス(ウィルスベクタ
ー)が開発され、初めて遺伝子治療の臨床応用が可能と
なった。現在、遺伝子治療への使用が検討されているウ
ィルスベクターには、以下に示すようにいくつかの種類
がある。しかしながら、これらは、生産方法が非常に複
雑であると同時に、それぞれの安全性を保証する方法が
確立されていないため、一般化されるには至っていな
い。Subsequently, a recombinant virus (virus vector) was developed as a carrier for efficiently introducing a foreign gene into target cells, and clinical application of gene therapy became possible for the first time. At present, there are several types of viral vectors being considered for use in gene therapy, as described below. However, these methods have not been generalized because their production methods are very complicated and, at the same time, methods for ensuring their safety have not been established.
例えば、遺伝子治療に使用可能なウィルスベクターと
して、現在最も注目されているウィルスベクターは、マ
ウス白血病ウィルス(MoMLV:Moloney Murine Leukemia
Virus)由来のレトロウィルスベクターであり、本ウィ
ルスの増殖様式の利点を利用したものである。レトロウ
ィルスは、エンベロープをもつRNAウィルスであり、そ
のエンベロープ蛋白と宿主細胞側のレセプターが結合す
ることにより細胞内に侵入する。侵入後、単一鎖ウィル
スRNAが逆転写酵素により二重鎖DNAに変換され、感染細
胞ゲノムDNAに組み込まれる。しかしながら、このよう
な組み込みが起こるためには、細胞が分裂増殖していな
ければならない。従って、実用的に一番問題となるの
は、非分裂細胞に遺伝子導入できない点である。そのた
め、多くの先天性代謝異常症で問題となる神経細胞の遺
伝子修復が行えない。神経細胞以外にも、遺伝子治療の
対象細胞となっている造血幹細胞、肝細胞、筋細胞など
も、通常はほとんど静止期にあるため、遺伝子導入効率
は低い。体外に取り出した細胞については、遺伝子導入
効率を高めるために分裂を促進するような処理が行われ
ているが、生体内でこれらの細胞に遺伝子導入を行うこ
とは難しいと考えられている。For example, a virus vector that has received the most attention as a virus vector that can be used for gene therapy is mouse leukemia virus (MoMLV: Moloney Murine Leukemia).
Virus), which utilizes the advantages of the propagation mode of the virus. A retrovirus is an RNA virus having an envelope, and enters a cell by binding of the envelope protein to a receptor on the host cell side. After entry, single-stranded viral RNA is converted to double-stranded DNA by reverse transcriptase and integrated into infected cell genomic DNA. However, for such integration to occur, the cells must be dividing and proliferating. Therefore, the most problematic point in practice is that the gene cannot be introduced into non-dividing cells. Therefore, gene repair of nerve cells, which is a problem in many congenital metabolic disorders, cannot be performed. In addition to nerve cells, hematopoietic stem cells, hepatocytes, muscle cells, and the like, which are the target cells for gene therapy, are usually in a quiescent phase, and therefore have low gene transfer efficiency. Cells taken out of the body are treated to promote division in order to increase gene transfer efficiency, but it is considered difficult to transfer genes into these cells in vivo.
また、アデノウィルスベクターは非分裂細胞へも遺伝
子が導入できるものとして最近注目されている。しか
し、アデノウィルスベクターでは外来遺伝子が標的細胞
ゲノムDNA内に組み込まれないため、数週間から長くて
も数カ月で遺伝子導入の効果はなくなってしまう。その
ため遺伝子導入を頻回に繰り返す必要があり、患者への
肉体的、身体的な負担の増加、抗アデノウィルス抗体が
産生されることによる遺伝子導入効率の低下などが問題
となっている。現在、嚢胞性線維症の治療のためにアデ
ノウィルスベクターを経気管支鏡的に肺に投与する臨床
試験が開始されているが、アデノウィルス粒子の免疫原
性および細胞毒性に起因するとみられる炎症反応が発生
したといわれている。In addition, adenovirus vectors have recently received attention as being capable of introducing genes into non-dividing cells. However, since the adenovirus vector does not incorporate a foreign gene into the genomic DNA of the target cell, the effect of gene transfer is lost in several weeks to several months. Therefore, gene transfer must be repeated frequently, which causes problems such as an increase in physical and physical burden on the patient and a decrease in gene transfer efficiency due to the production of anti-adenovirus antibodies. Currently, clinical trials of transbronchially administering adenovirus vectors to the lung to treat cystic fibrosis have been initiated, but an inflammatory response that appears to be due to the immunogenicity and cytotoxicity of adenovirus particles has occurred It is said that it was done.
ヘルペスウィルスベクターは神経細胞への外来遺伝子
導入が可能なベクターとして期待されているが、細胞毒
性が強く、さらにウィルス自体のゲノムサイズが150kb
と非常に大きいために開発は進んでいない。Herpesvirus vectors are expected to be able to introduce foreign genes into nerve cells, but they have strong cytotoxicity and the genome size of the virus itself is 150 kb.
And development is not progressing because it is very large.
HIVベクターはウィルス自体の宿主特性により、CD4陽
性Tリンパ球に対して特異的遺伝子導入を可能とするベ
クターとして開発された(Shimada T.,et al.,J.Clin.I
nvest.88,1043(1991))。HIVベクターには、最大の欠
点として野生株混入の可能性という問題がある。The HIV vector was developed as a vector that allows specific gene transfer to CD4-positive T lymphocytes due to the host characteristics of the virus itself (Shimada T., et al., J. Clin. I
nvest. 88, 1043 (1991)). One of the biggest drawbacks of HIV vectors is the potential for contamination with wild strains.
AAV(Adeno−Associated Virus)ベクターの野生型は
第19染色体の特定の位置に組み込まれることが発見さ
れ、遺伝子組み込み位置をターゲティングできるベクタ
ーとして注目された。しかし最近の研究によると、組換
えAAVベクターはこの特性を失っており、外来遺伝子は
染色体の非特異的位置に組み込まれるといわれている。
さらにAAVベクターは導入できる外来遺伝子のサイズに
限界があり、5kb以下の遺伝子しかベクター内にパッケ
ージングできないという欠点もある。The wild type of the AAV (Adeno-Associated Virus) vector was found to be integrated at a specific position on chromosome 19, and was noted as a vector capable of targeting the gene integration position. However, recent studies indicate that recombinant AAV vectors have lost this property and that foreign genes integrate into non-specific locations on the chromosome.
Further, the AAV vector has a drawback that the size of a foreign gene that can be introduced is limited, and that only a gene of 5 kb or less can be packaged in the vector.
ウィルスベクター以外にも、各種の人工的な遺伝子導
入システムを用いて遺伝子治療を行おうとする試みが多
くなされている。例えば、正電荷を有する脂質による遺
伝子−脂質複合体が遺伝子治療用非ウィルスキャリアー
として開発されている。しかしながら、これらのキャリ
アー(運搬体)は、大量に用いた場合に細胞毒性が高い
等の問題点が指摘されている(Bioconjugate Chem.3,32
3−327(1992)、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89,7934−79
38(1992)、J.Biol.Chem.269,12918−12924(1994)、
特表平6−505980、特表平6−507158)。Many attempts have been made to perform gene therapy using various artificial gene transfer systems other than viral vectors. For example, gene-lipid complexes with positively charged lipids have been developed as non-viral carriers for gene therapy. However, it has been pointed out that these carriers have high cytotoxicity when used in large amounts (Bioconjugate Chem. 3, 32).
3-327 (1992), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 7934-79.
38 (1992), J. Biol. Chem. 269, 12918-12924 (1994),
Japanese Patent Publication No. 6-505980, Japanese Patent Publication No. 6-507158.
また、核酸およびその誘導体が負電荷を有することを
利用し、正電荷を有する合成高分子誘導体との間で静電
的複合体を形成させることにより、標的となる細胞もし
くは細胞内へ遺伝子を送達させることを試みた研究報告
も多く見られる(Bioconjugate Chem.3,323−327(199
2)、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89,7934−7938(199
2)、J.Biol.Chem.269,12918−12924(1994)、特表平
6−505980、特表平6−507158)。しかしながら、正電
荷を有する合成高分子は、単独で用いた場合には細胞毒
性が高いことが以前より指摘されている(Bio−conjuga
te Chem.1,149−153(1990))。それと同時に、これら
合成高分子の誘導体が生体内へ投与された場合は、異物
として認識されることにより、アナフィラキシーショッ
ク等の免疫系への影響も懸念される。Also, by utilizing the fact that nucleic acids and their derivatives have a negative charge, an electrostatic complex is formed with a positively charged synthetic polymer derivative to deliver a gene to a target cell or cell. There have been many research reports that have attempted to make this possible (Bioconjugate Chem. 3,323-327 (1992)).
2), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89,7934-7938 (199
2), J. Biol. Chem. 269, 12918-12924 (1994), JP-A-6-505980, JP-A-6-507158). However, it has been previously pointed out that a synthetic polymer having a positive charge has high cytotoxicity when used alone (Bio-conjuga
te Chem. 1,149-153 (1990)). At the same time, when these synthetic polymer derivatives are administered to a living body, they are recognized as foreign substances, and there is a concern about the influence on the immune system such as anaphylactic shock.
一方、異物として認識されにくいと考えられる生体由
来の核タンパク質を用いた試みも検討されている。核タ
ンパク質は、核酸およびその誘導体と特異的に結合する
性質を有していることから、静電的複合体を形成するこ
とにより、遺伝子導入用ベクターとなり得る可能性があ
る。核タンパク質であるヒストンタンパク質を用い、そ
れらをプラスミドDNA用のキャリアーとして研究をおこ
なっている例がある(Yasufumi Kaneda,et al.,SCIENCE
243,375−378(1899)、Mirjam Breeuwer and David
S.Goldfarb,Cell 60,999−1008(1990)、JIAN CHEN,et
al.,Human Gene Therapy 5,429−435(1994))。しか
し、これらの例においても、遺伝子を細胞に取り込ませ
る方法についてのみ検討されており、必ずしも多くの細
胞種において遺伝子の発現効率を向上させることを目的
としているわけではない。従って、多くの細胞種におい
て遺伝子を効率よく細胞質内に導入するためのベクター
として設計された例はない。On the other hand, trials using biologically-derived nucleoproteins which are considered to be hardly recognized as foreign substances are also being studied. Since a nucleoprotein has a property of specifically binding to a nucleic acid and a derivative thereof, there is a possibility that the nucleoprotein can be a vector for gene transfer by forming an electrostatic complex. There are examples of studies using histone proteins, which are nuclear proteins, and using them as carriers for plasmid DNA (Yasufumi Kaneda, et al., SCIENCE
243,375-378 (1899), Mirjam Breeuwer and David
S. Goldfarb, Cell 60,999-1008 (1990), JIAN CHEN, et
al., Human Gene Therapy 5, 429-435 (1994)). However, even in these examples, only a method of incorporating a gene into a cell has been studied, and it is not necessarily aimed at improving the gene expression efficiency in many cell types. Therefore, there is no example designed as a vector for efficiently introducing a gene into the cytoplasm in many cell types.
以上、遺伝子治療において、外来遺伝子を細胞内に導
入するための、効率が高く安全な方法が必要とされてい
た。As described above, in gene therapy, a highly efficient and safe method for introducing a foreign gene into cells has been required.
発明の開示 本発明者らはトキシンタンパク質が、細胞表面に存在
するレセプターに結合することにより毒素タンパク質を
細胞質内導入する作用に着目し、鋭意検討を重ねた結
果、本発明を完成するに至った。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have focused on the effect of the toxin protein to introduce the toxin protein into the cytoplasm by binding to a receptor present on the cell surface, and as a result of intensive studies, completed the present invention. .
本発明のキャリアーは、トキシンB鎖タンパク質およ
び核酸結合物質を含むことを特徴とする。The carrier of the present invention is characterized by containing a toxin B chain protein and a nucleic acid binding substance.
本発明は、細胞へ核酸を導入するための新規キャリア
ー(運搬体)を提供する。The present invention provides a novel carrier for introducing a nucleic acid into a cell.
本発明はさらに、上記キャリアー及び核酸を含む、核
酸の細胞内への導入を促進するための調節剤を提供す
る。The present invention further provides a regulator for promoting the introduction of a nucleic acid into a cell, comprising the carrier and the nucleic acid.
図面の簡単な説明 図1は、オリゴヌクレオチドのHeLa細胞への取り込み
を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows the incorporation of oligonucleotides into HeLa cells.
図2は、プラスミドDNAのHeLa細胞への取り込みを示
す。FIG. 2 shows the incorporation of plasmid DNA into HeLa cells.
図3は、β−ガラクトシダーゼ遺伝子を含むプラスミ
ドDNAのHeLa細胞への取り込みおよび遺伝子発現を示
す。FIG. 3 shows incorporation of plasmid DNA containing the β-galactosidase gene into HeLa cells and gene expression.
図4は、プラスミドpHSX2の構築を示す。 FIG. 4 shows the construction of the plasmid pHSX2.
図5は、プラスミドpUC−Neo2の構築を示す。 FIG. 5 shows the construction of plasmid pUC-Neo2.
図6は、プラスミドpHS−Neo2の構築を示す。 FIG. 6 shows the construction of the plasmid pHS-Neo2.
図7は、プラスミドpHS−Luciの構築を示す。 FIG. 7 shows the construction of the plasmid pHS-Luci.
図8は、本発明のキャリアーを用いて導入したルシフ
ェラーゼ遺伝子の温熱療法による発現を示す。FIG. 8 shows the expression of the luciferase gene introduced using the carrier of the present invention by thermotherapy.
発明の実施するための最良の態様 本発明の構成および好ましい態様について以下に詳し
く説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The configuration and preferred embodiments of the present invention will be described in detail below.
トキシンタンパク質は、細胞質内において実際に毒性
を発揮するA鎖と、細胞表面に存在するレセプターと結
合してA鎖を細胞内に導入する作用を有するB鎖の2種
類の部分から構成される場合が多い。一般的に、B鎖に
はほとんど毒性が無く、トキシン分子の毒性を担ってい
る部分はA鎖であるといえる。また、A鎖とB鎖は結合
体を形成している場合が多く、単独では毒性を示さない
ことが知られている。これは、A鎖とB鎖は結合体を形
成することによって初めて細胞内にA鎖が導入されるこ
とが可能となることを示している。本発明のキャリアー
は、このようなトキシンタンパク質のB鎖が細胞質内に
高分子量の物質を導入する性質を利用するものである。When the toxin protein is composed of two types of parts, an A chain that actually exerts toxicity in the cytoplasm and a B chain that has an action of introducing an A chain into a cell by binding to a receptor present on the cell surface. There are many. Generally, the B chain has almost no toxicity, and the portion responsible for the toxicity of the toxin molecule can be said to be the A chain. In addition, it is known that the A chain and the B chain often form a conjugate and do not exhibit toxicity when used alone. This indicates that the A chain can be introduced into cells only by forming a conjugate between the A chain and the B chain. The carrier of the present invention utilizes such a property that the B chain of the toxin protein introduces a high molecular weight substance into the cytoplasm.
トキシンB鎖タンパク質は、細胞表面に存在する糖シ
アル酸に結合することによって、核酸の細胞内への導入
を促進する。糖シアル酸は、生体内の多くの細胞に広く
存在するものであり、このため、本発明のキャリアーに
よれば核酸を種々の細胞に導入させることができる。従
って、神経細胞等の非分裂細胞、さらには、生体外に取
り出した細胞への核酸の導入が可能となる。また、トキ
シンB鎖タンパク質は毒性がほとんどなく、核酸融合物
質とともにキャリアーとして使用した場合、核酸を安全
に細胞に導入できるという利点がある。さらに、トキシ
ンB鎖タンパク質および核酸結合物質を含む本発明のキ
ャリアーは、従来のウイルスベクター等と比較して構
築、使用が簡便であるという利点がある。The toxin B chain protein promotes the introduction of nucleic acids into cells by binding to sugar sialic acid present on the cell surface. Glucose sialic acid is widely present in many cells in a living body. Therefore, according to the carrier of the present invention, a nucleic acid can be introduced into various cells. Therefore, it is possible to introduce a nucleic acid into non-dividing cells such as nerve cells, and further into cells taken out of a living body. Further, the toxin B chain protein has almost no toxicity, and when used as a carrier together with a nucleic acid fusion substance, there is an advantage that the nucleic acid can be safely introduced into cells. Furthermore, the carrier of the present invention containing a toxin B chain protein and a nucleic acid binding substance has the advantage that it is easier to construct and use than conventional virus vectors and the like.
本発明のキャリアーとして利用できるトキシンB鎖タ
ンパク質は、細胞質内に高分子量の物質を導入する性質
を有する限り、特に限定されないが、細菌性または植物
性のものが好ましい。例えば、リシンあるいはその関連
トキシン、例えばアブリン、ジフテリア毒素、エキソト
キシン、エンテロトキシン、コレラ毒素、百日咳毒素、
破傷風毒素、ボツリヌス毒素の弱毒株のB鎖タンパク質
が利用できる。The toxin B chain protein that can be used as the carrier of the present invention is not particularly limited as long as it has a property of introducing a high-molecular-weight substance into the cytoplasm, but bacterial or plant proteins are preferable. For example, ricin or a related toxin such as abrin, diphtheria toxin, exotoxin, enterotoxin, cholera toxin, pertussis toxin,
B chain proteins of attenuated strains of tetanus toxin and botulinum toxin can be used.
トキシンB鎖タンパク質は天然に発現しているものか
ら既知の方法により得られたものを使用できる。これら
のタンパク質のアミノ酸配列および遺伝子配列は既知で
あり、これらの配列に基づいて確立されている遺伝子工
学的手法により産生することもできる。トキシンB鎖タ
ンパク質はまた、所望により糖鎖が結合していてもよ
く、また結合していなくてもよい。遺伝子組換えの手法
によって製造されたトキシンB鎖タンパク質は市販され
ていて、容易に入手可能なものもある。例えば、リシン
B鎖タンパク質はベクター社から市販されており、本発
明の実施例において使用した。As the toxin B chain protein, a protein obtained by a known method from naturally occurring protein can be used. The amino acid sequences and gene sequences of these proteins are known, and they can also be produced by established genetic engineering techniques based on these sequences. The toxin B chain protein may or may not have a sugar chain bound, if desired. Toxin B chain proteins produced by genetic recombination techniques are commercially available and some are readily available. For example, ricin B chain protein is commercially available from Vector and used in the examples of the present invention.
トキシンB鎖タンパク質はさらに、天然のタンパク質
のアミノ酸配列のうち1つまたは複数のアミノ酸残基が
置換、欠失、挿入等により変異したものであっても、細
胞質内に高分子量の物質を導入する性質を有するもので
あれば、本発明のキャリアーの成分として利用できる。
変異は自然に生じたものであっても、遺伝子工学的手法
を施したものであってもよい。当業者は、慣用された方
法により容易にこのような変異タンパク質を作製するこ
とができるであろう。The toxin B chain protein further introduces a high molecular weight substance into the cytoplasm even if one or more amino acid residues in the amino acid sequence of the natural protein are mutated by substitution, deletion, insertion, or the like. Any material having properties can be used as a component of the carrier of the present invention.
The mutation may be naturally occurring or may have been subjected to genetic engineering techniques. Those skilled in the art will be able to easily produce such a mutant protein by conventional methods.
本発明のキャリアーはさらに、核酸結合性物質を含
む。核酸結合性物質は、トキシンB鎖タンパク質と共存
もしくは結合した状態において、細胞内に導入する核酸
と結合可能なものが利用できる。このような核酸結合性
物質に、核酸を結合させることにより、効率的に細胞質
内へ導入することが可能となる。このような核酸結合性
物質の例としては、限定されるわけではないが各種カチ
オン性脂質、ポリアミノ酸誘導体、ヒストンタンパク質
が挙げられる。The carrier of the present invention further contains a nucleic acid binding substance. As the nucleic acid binding substance, a substance that can bind to a nucleic acid to be introduced into a cell in the state of coexistence or binding with a toxin B chain protein can be used. By binding a nucleic acid to such a nucleic acid binding substance, it is possible to efficiently introduce the nucleic acid into the cytoplasm. Examples of such nucleic acid binding substances include, but are not limited to, various cationic lipids, polyamino acid derivatives, histone proteins.
カチオン性脂質としては、例えば、リポフェクチン
(Lipofectin)、リポフェクテース(LipofectAce)、
リポフェクタミン(LipofectAmine)が挙げられる。Examples of the cationic lipid include lipofectin (Lipofectin), lipofectase (LipofectAce),
Lipofectamine (LipofectAmine).
ポリアミノ酸誘導体としては、例えば、ポリ−L−リ
ジン、ポリ−D−リジン、ポリ−L−オルニチン、ポリ
−D−オルニチン、ポリ−L−リジン−L−セリン コ
ポリマー、ポリ−D−リジン−D−セリン コポリマ
ー、ポリ−L−オルニチン−L−セリン コポリマー、
ポリ−D−オルニチン−D−セリン コポリマー、ポリ
−L−リジン ポリエチレングリコール(PEG)ブロッ
クコポリマー、ポリ−D−リジン PEGブロックコポリ
マー、ポリ−L−オルニチン PEGブロックコポリマ
ー、ポリ−D−オルニチン PEGブロックコポリマー、
ポリ−L−リジン−L−セリン PEGブロックコポリマ
ー、ポリ−D−リジン−D−セリン PEGブロックコポ
リマー、ポリ−L−オルニチン−L−セリン PEGブロ
ックコポリマー、ポリ−D−オルニチン−D−セリン
PEGブロックコポリマーが挙げられる。これらのポリア
ミノ酸誘導体は、ε−カルボベンゾキシ−L−リジン−
N−カルボン酸無水物およびベンジル−L−セリン−N
−カルボン酸無水物を、片末端アミノ基のポリエチレン
オキシド(分子量200−250000)等の第1級アミンを開
始剤として重合させることにより合成できる。このポリ
エチレンオキシド−ポリアミノ酸ブロックコポリマーに
おけるポリアミノ酸部分の分子量は200から50000以上ま
で可変である。Examples of the polyamino acid derivative include poly-L-lysine, poly-D-lysine, poly-L-ornithine, poly-D-ornithine, poly-L-lysine-L-serine copolymer, poly-D-lysine-D -Serine copolymer, poly-L-ornithine-L-serine copolymer,
Poly-D-ornithine-D-serine copolymer, poly-L-lysine polyethylene glycol (PEG) block copolymer, poly-D-lysine PEG block copolymer, poly-L-ornithine PEG block copolymer, poly-D-ornithine PEG block copolymer ,
Poly-L-lysine-L-serine PEG block copolymer, poly-D-lysine-D-serine PEG block copolymer, poly-L-ornithine-L-serine PEG block copolymer, poly-D-ornithine-D-serine
PEG block copolymers. These polyamino acid derivatives are ε-carbobenzoxy-L-lysine-
N-carboxylic anhydride and benzyl-L-serine-N
A carboxylic acid anhydride can be synthesized by polymerizing a primary amine such as polyethylene oxide having an amino group at one terminal (molecular weight: 200 to 250,000) as an initiator. The molecular weight of the polyamino acid moiety in the polyethylene oxide-polyamino acid block copolymer can vary from 200 to 50,000 or more.
キャリアーは、特に限定されないが、トキシンB鎖タ
ンパク質と核酸結合物質をモル比で約1:1から1:10、好
ましくは1:1から1:5の割合で含む。また、トキシンB鎖
タンパク質と核酸結合物質とは、遊離した状態で存在し
てもよいし、S−S結合等により結合していてもよい。The carrier is not particularly limited, but contains the toxin B chain protein and the nucleic acid binding substance in a molar ratio of about 1: 1 to 1:10, preferably 1: 1 to 1: 5. Further, the toxin B chain protein and the nucleic acid binding substance may exist in a free state, or may be bound by an SS bond or the like.
本発明のキャリアーによって細胞内に導入できる核酸
の大きさ、種類等は特に限定されない。核酸の種類とし
ては、例えば、線状二本鎖DNA、環状二本鎖DNA、オリゴ
ヌクレオチド、RNA等がある。例えば、本発明のキャリ
アーの利用により、細胞に有用なタンパク質をコードす
る構造遺伝子を導入して、該遺伝子を発現させることが
できる。構造遺伝子が導入された場合、後述の実施例9
に示すように非常に高い遺伝子発現を示す。また、アン
チセンスを導入して特定の遺伝子の発現の制御を行うこ
とができる。このほか、リボザイム、トリプレックス、
アプタマー等のキャリアーとしても利用できる。さら
に、核酸には、ホスフェート結合をホスフォチオエート
結合に置換した、ホスフォチオエートヌクレオチド等の
誘導体も含む。また、限定されるわけではないが、核酸
1μmolに対して約0.1−1000μmolのキャリアーを使用
する。The size, type, and the like of the nucleic acid that can be introduced into cells by the carrier of the present invention are not particularly limited. Examples of the type of the nucleic acid include linear double-stranded DNA, circular double-stranded DNA, oligonucleotide, and RNA. For example, by using the carrier of the present invention, a structural gene encoding a useful protein can be introduced into a cell, and the gene can be expressed. When a structural gene was introduced, the ninth example described later was used.
Shows very high gene expression. In addition, the expression of a specific gene can be controlled by introducing antisense. In addition, ribozymes, triplex,
It can also be used as a carrier for aptamers and the like. Further, the nucleic acid also includes a derivative such as a phosphothioate nucleotide in which a phosphate bond is replaced with a phosphothioate bond. Also, but not limited to, about 0.1-1000 μmol of carrier is used per 1 μmol of nucleic acid.
本発明は、さらに、上記キャリアーを含む、核酸の細
胞内への導入を促進するための調節剤を提供する。The present invention further provides a regulator comprising the above-mentioned carrier for promoting the introduction of a nucleic acid into cells.
本発明の調節剤は、まず患者から標的細胞を体外に取
り出し、目的とする遺伝子を導入した後に再びその細胞
を患者の体内に戻すという自家移植による遺伝子治療
(ex vivo遺伝子治療)にも、遺伝子を直接患者に投与
する遺伝子治療(in vivo遺伝子治療)にも使用でき
る。また、遺伝子治療は、異常(原因)遺伝子をそのま
まにして、新しい(正常)遺伝子を付け加える方法(Au
gmentation Gene Therapy)と、異常遺伝子を正常遺伝
子で置き換える方法(Replacement Gene Therapy)に大
別できるが、どちらにも使用できる。The modulator of the present invention can be used for autologous gene therapy (ex vivo gene therapy) in which target cells are first taken out of a patient, the target gene is introduced, and then the cells are returned to the patient. Can also be used for gene therapy in which is administered directly to patients (in vivo gene therapy). In gene therapy, the abnormal (causal) gene is left as it is, and a new (normal) gene is added (Au
gmentation Gene Therapy) and a method of replacing an abnormal gene with a normal gene (Replacement Gene Therapy).
本発明の調製剤の投与は、限定するわけではないが、
一般に非経口的に行われ、例えば注射投与することによ
り好ましく実施できる。本発明の使用量は、その使用方
法、使用目的等により異なるが、例えば、リシンB鎖タ
ンパク質を含むキャリアーとして注射投与して用いる場
合には、例えば、1日量約0.1μg/kg−10mg/kgを投与す
るのが好ましく、より好ましくは、1日量約1μg/kg−
1mg/kgである。The administration of the preparation of the invention is not limited, but
It is generally performed parenterally, and can be preferably performed, for example, by injection administration. The amount used in the present invention varies depending on the method of use, purpose of use, and the like. kg, and more preferably about 1 μg / kg daily.
1 mg / kg.
さらに、本発明を利用することにより、温度刺激によ
り各種マーカー遺伝子および治療用遺伝子が発現される
ように設計されたプラスミドを導入した後、温熱療法等
の温度刺激を与えることにより、遺伝子刺激における部
位特異的遺伝子発現が可能となる。Further, by utilizing the present invention, after introducing a plasmid designed to express various marker genes and therapeutic genes by temperature stimulation, by applying a temperature stimulus such as hyperthermia, the site in gene stimulation Specific gene expression becomes possible.
本発明のトキシンB鎖タンパク質および核酸結合性物
質を含むキャリアーは、所望の核酸との間で複合体を形
成し、細胞に安全に効率よく核酸を導入することを可能
とする。さらに、本発明のキャリアーにより遺伝子が導
入された場合、非常に高い効率で遺伝子発現が起こる。The carrier containing the toxin B chain protein and the nucleic acid binding substance of the present invention forms a complex with a desired nucleic acid, and enables the safe and efficient introduction of the nucleic acid into cells. Further, when a gene is introduced by the carrier of the present invention, gene expression occurs with extremely high efficiency.
実施例 以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明す
る。なお、本発明はこれらの例によって制限されるもの
ではない。Examples Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Note that the present invention is not limited by these examples.
実施例1: ε−カルボベンゾキシ−L−リジン−N−カルボン酸
無水物2.0g(シグマ社製)を、N、N−ジメチルホルム
アミド(以下DMF)(和光純薬製)30mlに溶かして、ク
ロロホルム(和光純薬製)15mlを加える。片末端メトキ
シ片末端アミノ基のポリエチレンオキシド(分子量500
0:日本油脂製)4.0gをクロロホルム15mlに溶かし、その
溶液をε−カルボベンゾキシ−L−リジン−N−カルボ
ン酸無水物溶液に加える。26時間後に、反応混合液を33
0mlのジエチルエーテルに滴下して沈殿したポリマーを
ろ過で回収してジエチルエーテル(和光純薬製)で洗浄
した後に真空で乾燥し、臭化水素酢酸溶液(和光純薬
製)で脱保護を行いポリ−L−リジン PEGブロックコ
ポリマー(以下、「PLP」という)を得る。収量5.0g。Example 1: 2.0 g of ε-carbobenzoxy-L-lysine-N-carboxylic anhydride (manufactured by Sigma) was dissolved in 30 ml of N, N-dimethylformamide (hereinafter, DMF) (manufactured by Wako Pure Chemical), Add 15 ml of chloroform (manufactured by Wako Pure Chemical Industries). One-end methoxy One-end amino group polyethylene oxide (molecular weight 500
(0: manufactured by NOF Corporation) 4.0 g was dissolved in 15 ml of chloroform, and the solution was added to an ε-carbobenzoxy-L-lysine-N-carboxylic anhydride solution. After 26 hours, the reaction mixture is
The polymer precipitated by dropping in 0 ml of diethyl ether was collected by filtration, washed with diethyl ether (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), dried in vacuo, and deprotected with a hydrogen bromide acetic acid solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries). A poly-L-lysine PEG block copolymer (hereinafter, referred to as “PLP”) is obtained. Yield 5.0 g.
実施例2: ε−カルボベンゾキシ−L−リジン−N−カルボン酸
無水物1.0g(シグマ社製)およびベンジル−L−セリン
−N−カルボン酸無水物1.0g(シグマ社製)を、DMF
(和光純薬製)30mlに溶かして、クロロホルム(和光純
薬製)15mlを加える。片末端メトキシ片末端アミノ基の
ポリエチレンオキシド(分子量5000:日本油脂製)4.0g
をクロロホルム15mlに溶かしてその溶液をε−カルボベ
ンゾキシ−L−リジン−N−カルボン酸無水物およびベ
ンジル−L−セリン−N−カルボン酸無水物溶液に加え
る。26時間後に、反応混合液を330mlのジエチルエーテ
ルに滴下して沈殿したポリマーをろ過で回収してジエチ
ルエーテル(和光純薬製)で洗浄した後に真空で乾燥
し、臭化水素酢酸溶液(和光純薬製)で脱保護を行いポ
リ−L−リジン−L−セリン PEGブロックコポリマー
(以下、「PLSP」という)を得る。収量4.6g。Example 2: 1.0 g of ε-carbobenzoxy-L-lysine-N-carboxylic anhydride (Sigma) and 1.0 g of benzyl-L-serine-N-carboxylic anhydride (Sigma) were added to DMF.
Dissolve in 30 ml (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) and add 15 ml of chloroform (manufactured by Wako Pure Chemical Industries). One end methoxy One end amino group polyethylene oxide (molecular weight 5000: manufactured by NOF Corporation) 4.0 g
Is dissolved in 15 ml of chloroform and the solution is added to the solution of ε-carbobenzoxy-L-lysine-N-carboxylic anhydride and benzyl-L-serine-N-carboxylic anhydride. After 26 hours, the reaction mixture was dropped into 330 ml of diethyl ether, and the precipitated polymer was collected by filtration, washed with diethyl ether (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), dried in vacuo, and treated with a hydrogen bromide acetic acid solution (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Deprotection with a drug (Pharmaceutical) to obtain a poly-L-lysine-L-serine PEG block copolymer (hereinafter, referred to as “PLSP”). Yield 4.6 g.
実施例3: 実施例1中で得られる、脱保護していないポリ−L−
リジン PEGブロックコポリマー30mg、N−スクシミジ
ル3−(2−ピリジルジチオ)プロピオネート(以下SP
DP)(ピアス社製)7mg、トリエタノールアミン(和光
純薬製)5μlをDMF0.5mlに溶解し、室温で16時間撹拌
する。反応物を10mlの蒸留水中に滴下して析出したポリ
マーをろ過で回収して凍結乾燥を行う。その後、臭化水
素酢酸溶液(和光純薬製)で脱保護を行いN末端S導入
ポリ−L−リジン PEGブロックコポリマー(以下、
「S−PLP」という)を得る。収量18mg。Example 3: Undeprotected poly-L- obtained in Example 1
Lysine PEG block copolymer 30 mg, N-succimidyl 3- (2-pyridyldithio) propionate (hereinafter SP)
DP) (Pierce) 7 mg and triethanolamine (Wako Pure Chemical Industries) 5 μl are dissolved in DMF 0.5 ml and stirred at room temperature for 16 hours. The reaction product is dropped into 10 ml of distilled water, and the precipitated polymer is recovered by filtration and freeze-dried. After that, deprotection was performed with a hydrogen bromide acetic acid solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and an N-terminal S-introduced poly-L-lysine PEG block copolymer (hereinafter, referred to as a
"S-PLP"). Yield 18 mg.
実施例4: 実施例1中で得られる、脱保護していないポリ−L−
リジン−L−セリン PEGブロックコポリマー30mg、SPD
P7mg、トリエタノールアミン(和光純薬製)5μlをDM
F0.5mlに溶解し、室温で16時間撹拌する。反応物を10ml
の蒸留水中に滴下して析出したポリマーをろ過で回収し
て凍結乾燥を行う。その後、臭化水素酢酸溶液(和光純
薬製)で脱保護を行いN末端S導入ポリ−L−リジン−
L−セリン PEGブロックコポリマー(以下、「S−PLS
P」という)を得る。収量16mg。Example 4: Undeprotected poly-L- obtained in Example 1
Lysine-L-serine PEG block copolymer 30 mg, SPD
P7mg, triethanolamine (Wako Pure Chemical Industries) 5μl DM
Dissolve in 0.5 ml of F and stir at room temperature for 16 hours. 10 ml of reaction
The polymer precipitated by dropping into distilled water is recovered by filtration and freeze-dried. Thereafter, deprotection was performed using a hydrogen bromide acetic acid solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and N-terminal S-introduced poly-L-lysine-
L-serine PEG block copolymer (hereinafter referred to as “S-PLS
P ”). Yield 16 mg.
実施例5: ポリε−カルボベンゾキシ−L−リジン(シグマ社
製)30mg、SPDP7mg、トリエタノールアミン(和光純薬
製)5μlをDMF0.5mlに溶解し、室温で16時間撹拌す
る。反応物を10mlの蒸留水中に滴下して析出したポリマ
ーをろ過で回収して凍結乾燥を行う。その後、臭化水素
酢酸溶液(和光純薬製)で脱保護を行いN末端S導入ポ
リ−L−リジン(以下、「S−PLL」という)を得る。
収量18mg。Example 5: 30 mg of polyε-carbobenzoxy-L-lysine (manufactured by Sigma), 7 mg of SPDP, and 5 μl of triethanolamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) are dissolved in 0.5 ml of DMF and stirred at room temperature for 16 hours. The reaction product is dropped into 10 ml of distilled water, and the precipitated polymer is recovered by filtration and freeze-dried. Thereafter, deprotection is performed with a hydrogen bromide acetic acid solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to obtain N-terminal S-introduced poly-L-lysine (hereinafter, referred to as “S-PLL”).
Yield 18 mg.
実施例6: 実施例3、4および5において得られるN末端S導入
ポリアミノ酸10mgとリジンB鎖(ベクター社製)10mgを
ヘペス緩衝液2mlに溶解し、4℃で16時間撹拌する。生
成物を、セファデックスG−75(ファルマシア社製)を
用いてゲル濾過精製した。目的とする分画を限外濾過に
より脱塩・濃縮して目的物を得た。それぞれToxB−PLP
(14mg/ml)、ToxB−PLSP(15mg/ml)、ToxB−PLL(16m
g/ml)の水溶液を得た。Example 6: 10 mg of the N-terminal S-introduced polyamino acid obtained in Examples 3, 4 and 5 and 10 mg of lysine B chain (manufactured by Vector) are dissolved in 2 ml of Hepes buffer and stirred at 4 ° C. for 16 hours. The product was subjected to gel filtration purification using Sephadex G-75 (manufactured by Pharmacia). The desired fraction was desalted and concentrated by ultrafiltration to obtain the desired product. Each ToxB-PLP
(14 mg / ml), ToxB-PLSP (15 mg / ml), ToxB-PLL (16 m
g / ml).
実施例7: 24ウェルの細胞培養用ディッシュに、105個/ウェル
でHeLa細胞(大日本製薬)を播種し10%FCS(ギブコ社
製)を含むDMEM(ギブコ社製)中で18時間培養を行っ
た。その後、DNA5′末端標識キット(宝製)により32P
標識したモデルオリゴヌクレオチド(20mer)を、最終
濃度で10μmol/lの濃度になるように非標識モデルオリ
ゴヌクレオチドで希釈して加えた。その際、今回合成し
た各種遺伝子導入用キャリアーをオリゴヌクレオチドと
重量で同量の割合で混合した。オリゴヌクレオチドは、
DNA合成機(タイプ392:アプイドバイオシステム社製)
を用いて合成した。ベクターとしては、ポリ−L−リジ
ン(PLL:シグマ社製)、PLP、PLSP、リポフェクタミン
(ギブコ社製)を用いた。オリゴヌクレオチドの取り込
み量は、2時間後に各ウェルにおける細胞の放射線量を
測定することにより算出した。その結果を図1に示す。
今回合成したキャリアーは、従来キャリアーとして用い
られてきたカチオン性リポソームであるリポフェクタミ
ンと比較して、はるかに高いオリゴヌクレオチド取り込
み性を示し、各種オリゴヌクレオチド用のキャリアーと
して有効であることが明らかとなった。Example 7: HeLa cells (Dainippon Pharmaceutical) were seeded in a 24-well cell culture dish at 10 5 cells / well and cultured in DMEM (Gibco) containing 10% FCS (Gibco) for 18 hours. Was done. Then, use the DNA 5 'end labeling kit (Takara) to prepare 32P
The labeled model oligonucleotide (20 mer) was added diluted with the unlabeled model oligonucleotide to a final concentration of 10 μmol / l. At this time, the various gene transfer carriers synthesized this time were mixed with the oligonucleotide at the same ratio by weight. The oligonucleotide is
DNA synthesizer (Type 392: manufactured by Apid Biosystems)
Was synthesized using As vectors, poly-L-lysine (PLL: manufactured by Sigma), PLP, PLSP, and lipofectamine (manufactured by Gibco) were used. The oligonucleotide uptake was calculated by measuring the radiation dose of the cells in each well 2 hours later. The result is shown in FIG.
The carrier synthesized this time showed much higher oligonucleotide uptake properties than lipofectamine, a cationic liposome that was conventionally used as a carrier, and it was revealed that it was effective as a carrier for various oligonucleotides. .
実施例8: 24ウェルの細胞培養用ディッシュに、105個/ウェル
でHeLa細胞(大日本製薬)を播種し10%FCS(ギブコ社
製)を含むDMEM(ギブコ社製)中で18時間培養を行っ
た。その後、ニックトランスレーションラベルキット
(アマシャム社製)により一部32P標識したモデルプラ
スミドDNA(PGV−C:東洋インキ製)を最終濃度で0.1μm
ol/lの濃度になるように非標識プラスミドDNAで希釈し
て加えた。その際、各種遺伝子導入用キャリアーをプラ
スミドDNAと重量で同量の割合で混合した。キャリアー
としては、ポリ−L−リジン(PLL:シグマ社製)、PL
P、PLSP、リポフェクタミン(ギブコ社製)を用いた。
遺伝子の取り込み量は、2時間後に各ウェルにおける細
胞の放射線量を測定することにより算出した。その結果
を図2に示す。今回合成したキャリアーは、従来キャリ
アーとして用いられてきたカチオン性リポソームである
リポフェクタミンと比較して、はるかに高い遺伝子取り
込み性を示し、キャリアーとして有効であることが明ら
かとなった。Example 8: HeLa cells (Dainippon Pharmaceutical) were seeded in a 24-well cell culture dish at 10 5 cells / well and cultured in DMEM (Gibco) containing 10% FCS (Gibco) for 18 hours. Was done. After that, a model plasmid DNA (PGV-C: manufactured by Toyo Ink) partially labeled with 32 P with a nick translation label kit (manufactured by Amersham) was added to a final concentration of 0.1 μm.
It was diluted with unlabeled plasmid DNA to a concentration of ol / l and added. At this time, various gene transfer carriers were mixed with the plasmid DNA at the same ratio by weight. As the carrier, poly-L-lysine (PLL: manufactured by Sigma), PL
P, PLSP and Lipofectamine (manufactured by Gibco) were used.
The amount of gene uptake was calculated by measuring the radiation dose of cells in each well 2 hours later. The result is shown in FIG. The carrier synthesized this time showed much higher gene uptake compared to lipofectamine, a cationic liposome that has been conventionally used as a carrier, and was found to be effective as a carrier.
実施例9: 6ウェルの細胞培養用ディッシュに、4×105個/ウ
ェルでHeLa細胞を播種し10%FCSのDMEM(ギブコ社製)
中で18時間培養を行った。その後、モデルプラスミドDN
A(pSV β−galactosidase:プロメガ社製)を1μg/ウ
ェルの濃度になるように加え、その際には各種キャリア
ーをプラスミドDNAと重量で同量の割合で混合した。48
時間後に、細胞をX−gal(ギブコ社製)で染色するこ
とにより、遺伝子導入効率の評価を行った。遺伝子導入
効率は、リポフェクタミン(ギブコ社製)を用いた際の
染色度を100として比較を行った。その結果を図3に示
す。今回合成したキャリアーは、従来キャリアーとして
用いられてきたカチオン性リポソームであるリポフェク
タミンと比較して、はるかに高い遺伝子発現を示し、キ
ャリアーとして有効であることが明らかとなった。Example 9: HeLa cells were seeded at 4 × 10 5 cells / well in a 6-well cell culture dish, and 10% FCS DMEM (manufactured by Gibco)
Culture was performed for 18 hours. Then, the model plasmid DN
A (pSV β-galactosidase: manufactured by Promega) was added to a concentration of 1 μg / well, and at that time, various carriers were mixed with the plasmid DNA in the same weight ratio. 48
After a time, the gene transfer efficiency was evaluated by staining the cells with X-gal (manufactured by Gibco). The gene transfer efficiency was compared with a degree of staining of 100 when lipofectamine (manufactured by Gibco) was used. The result is shown in FIG. The carrier synthesized this time showed much higher gene expression than the lipofectamine which is a cationic liposome conventionally used as a carrier, and was proved to be effective as a carrier.
実施例10:組換えプラスミドpHSX2の構築 熱ショックプロモーター(heat shock promoter)
を含む、原型プラスミドpHSX2を構築するために用いた
一般的全方法を図4に示す。プラスミドpBR322(ファル
マシア社製)をSal I(宝酒造社製)及びHind III(宝
酒造社製)で切断し、アンピシリン耐性遺伝子及び複製
開始点を含む約3.74kbのDNA断片を調製した。次に、熱
ショック蛋白質70B(HSP70B)のプロモーターを含むプ
ラスミドp1730R(Stress Gen社製)をXho I(宝酒造社
製)及びHind IIIで切断し、HSP70Bプロモーター領域を
含む約2.57kbのDNA断片を調製した。これらの2つのDNA
断片をT4 DNAライゲース(宝酒造社製)で連結するこ
とにより、プラスミドpHSX1を構築した。このプラスミ
ドをPvu II(宝酒造社製)およびBamH I(宝酒造社製)
で切断し、HSP70Bプロモーター領域のうちの3′粉末約
0.47kbを含む約2.80kb断片を調製した。この断片の突出
末端をMung Bean Nuclease(宝酒造社製)及びKlenow
Fragment(宝酒造社製)で平滑化した後、T4 DNAラ
イゲースで再連結し、プラスミドpHSX2を構築した。Example 10: Construction of recombinant plasmid pHSX2 heat shock promoter
The general general method used to construct the prototype plasmid, pHSX2, is shown in FIG. Plasmid pBR322 (manufactured by Pharmacia) was digested with Sal I (manufactured by Takara Shuzo) and Hind III (manufactured by Takara Shuzo) to prepare a DNA fragment of about 3.74 kb containing the ampicillin resistance gene and the replication origin. Next, plasmid p1730R (manufactured by Stress Gen) containing the promoter of heat shock protein 70B (HSP70B) was digested with Xho I (manufactured by Takara Shuzo) and Hind III to prepare a DNA fragment of about 2.57 kb containing the HSP70B promoter region. did. These two DNAs
The plasmid pHSX1 was constructed by ligating the fragments with T4 DNA ligase (Takara Shuzo). This plasmid was used for Pvu II (Takara Shuzo) and BamHI (Takara Shuzo).
And 3 'powder of the HSP70B promoter region
An approximately 2.80 kb fragment containing 0.47 kb was prepared. Mung Bean Nuclease (Takara Shuzo) and Klenow
After blunting with Fragment (Takara Shuzo), the plasmid was religated with T4 DNA ligase to construct a plasmid pHSX2.
実施例11:組換えプラスミドpUC−Neo2の構築 ネオマイシン耐性遺伝子を含む原型プラスミドpUC−N
eo2を構築するために用いた一般的全方法を図5に示
す。プラスミドpUC119(宝酒造社製)をSma I(宝酒造
社製)で切断した後、BamH Iで切断し、アンピシリン耐
性遺伝子及び複製開始点を含む約3.15kbのDNA断片を調
製した。次にネオマイシン耐性遺伝子を含むプラスミド
HXN2(日本医科大学より供与)をXho Iで切断し、ネオ
マイシン耐性遺伝子を含む約1.20kbのDNA断片を調製し
た。このDNA断片の突出末端をKlenow Fragmentで平滑化
した後、BamH Iで切断した。これら2つのDNA断片をT4
DNAライゲースで連結し、プラスミドpUC−Neoを構築
した。このプラスミドをSph I(宝酒造社製)で切断
し、突出末端をMung Bean Nuclease及びKlenow Frag
mentで平滑化した後、T4 DNAライゲースで再連結し、S
ph I部位のATGコドンを欠失させたプラスミドpUC−Neo2
を構築した。Example 11: Construction of recombinant plasmid pUC-Neo2 Prototype plasmid pUC-N containing neomycin resistance gene
The general overall method used to construct eo2 is shown in FIG. Plasmid pUC119 (Takara Shuzo) was cut with SmaI (Takara Shuzo) and then cut with BamHI to prepare a DNA fragment of about 3.15 kb containing an ampicillin resistance gene and a replication origin. Next, a plasmid containing the neomycin resistance gene
HXN2 (provided by Nippon Medical University) was digested with XhoI to prepare a DNA fragment of about 1.20 kb containing the neomycin resistance gene. The protruding end of this DNA fragment was blunted with Klenow Fragment, and then cut with BamHI. T2 these two DNA fragments
The DNA was ligated with DNA ligase to construct a plasmid pUC-Neo. This plasmid was digested with Sph I (Takara Shuzo), and the protruding ends were treated with Mung Bean Nuclease and Klenow Frag.
After blunting with S.ment, religated with T4 DNA
Plasmid pUC-Neo2 lacking the ATG codon at the phI site
Was built.
実施例12:組換えプラスミドpHS−Neoの構築 熱ショックプロモーター及びネオマイシン耐性遺伝子
を含む原型プラスミドpHS−Neoを構築するために用いた
一般的全方法を図6に示す。実施例10で構築したプラス
ミドpHSX2をEcoR I(宝酒造社製)及びHind IIIで切断
し、約2.77kbのDNA断片を調製した。次に、実施例11で
構築したプラスミドpUC−Neo2をEcoR I及びHind IIIで
切断し、約1.25kbのDNA断片を調製した。これら2つのD
NA断片をT4 DNAライゲースで連結し、pHS−Neoを構築
した。Example 12: Construction of recombinant plasmid pHS-Neo The general procedure used to construct the prototype plasmid pHS-Neo containing a heat shock promoter and a neomycin resistance gene is shown in FIG. The plasmid pHSX2 constructed in Example 10 was digested with EcoR I (Takara Shuzo) and Hind III to prepare a DNA fragment of about 2.77 kb. Next, the plasmid pUC-Neo2 constructed in Example 11 was digested with EcoRI and HindIII to prepare a DNA fragment of about 1.25 kb. These two D
The NA fragment was ligated with T4 DNA ligase to construct pHS-Neo.
実施例13:組換えプラスミドpHS−Luciの構築 熱ショックプロモーターの下流にルシフェラーゼ遺伝
子を連結したプラスミドpHS−Luciを構築するために用
いた一般的全方法を図7に示す。実施例12で構築したプ
ラスミドpHS−NeoをHind III及びSal Iで切断し、約4.0
1kbのDNAを調製した。次に、ルシフェラーゼ遺伝子を含
むプラスミドpGV−P(ニッポンジーン社製)をHind II
I及びSal Iで切断し、約2.69kbのDNA断片を調製した。
これら2つのDNA断片をT4 DNAライゲースで連結し、プ
ラスミドpHS−Luciを構築した。Example 13: Construction of recombinant plasmid pHS-Luci The general method used to construct plasmid pHS-Luci with the luciferase gene ligated downstream of the heat shock promoter is shown in FIG. The plasmid pHS-Neo constructed in Example 12 was digested with Hind III and Sal I, and was cut to about 4.0.
1 kb DNA was prepared. Next, the plasmid pGV-P (manufactured by Nippon Gene) containing the luciferase gene was replaced with Hind II.
The fragment was cut with I and Sal I to prepare a DNA fragment of about 2.69 kb.
These two DNA fragments were ligated with T4 DNA ligase to construct a plasmid pHS-Luci.
実施例14: 6ウェルの細胞培養用ディッシュに、4×105個/ウ
ェルでHeLa細胞を播種し10%FCSのDMEM(ギブコ社製)
中で、二酸化炭素濃度5%、37℃で18時間培養を行っ
た。その後、pHS−Luciを1μg/ウェルの濃度になるよ
うに加え、その際には各種キャリアーをプラスミドDNA
と重量で同量の割合で混合した。24時間後に、1部のサ
ンプルを42℃において3時間培養した後、もとの環境に
戻してさらに24時間培養を行った。その後、細胞内に発
現したルシフェラーゼを、ルシフェラーゼ・アッセイシ
ステム(ピッカジーン:東洋インキ社製)を用いて定量
を行った。その結果を図8に示す。37℃で培養した場合
と比較して、42℃において培養した場合、ルシフェラー
ゼの発現量が高いことから、熱ショックプロモーター下
流に治療遺伝子を導入することにより、温熱療法により
遺伝子発現の調節が可能となることが示された。Example 14: HeLa cells were seeded at 4 × 10 5 cells / well in a 6-well cell culture dish, and 10% FCS DMEM (manufactured by Gibco)
In the medium, cultivation was performed at 37 ° C. for 18 hours at a carbon dioxide concentration of 5%. Thereafter, pHS-Luci was added to a concentration of 1 μg / well, and in that case, various carriers were added to the plasmid DNA.
And the same amount by weight. After 24 hours, a part of the sample was cultured at 42 ° C. for 3 hours, and then returned to the original environment and further cultured for 24 hours. Thereafter, the luciferase expressed in the cells was quantified using a luciferase assay system (Picagene: manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.). FIG. 8 shows the result. Compared to culturing at 37 ° C, when cultivated at 42 ° C, the expression level of luciferase is higher.By introducing a therapeutic gene downstream of the heat shock promoter, gene expression can be regulated by thermotherapy. It was shown to be.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−303987(JP,A) 特表 平6−503552(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12N 15/87 CA(STN) REGISTRY(STN) WPI(DIALOG) BIOSIS(DIALOG) JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-303987 (JP, A) JP-A-6-503552 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C12N 15/87 CA (STN) REGISTRY (STN) WPI (DIALOG) BIOSIS (DIALOG) JICST file (JOIS)
Claims (2)
リジン−L−セリン PEGブロックコポリマー又はポリ
−D−リジン−D−セリン PEGブロックコポリマーを
含む、核酸の細胞内への導入を促進するためのキャリア
ー。(1) Toxin B chain protein and poly-L-
A carrier for promoting introduction of a nucleic acid into a cell, comprising a lysine-L-serine PEG block copolymer or a poly-D-lysine-D-serine PEG block copolymer.
ン−L−セリン PEGブロックコポリマー又はポリ−D
−リジン−D−セリン PEGブロックコポリマーとがS
−S結合によって結合している、請求項1に記載のキャ
リアー。2. A toxin B chain protein and poly-L-lysine-L-serine PEG block copolymer or poly-D
-Lysine-D-serine PEG block copolymer is S
The carrier according to claim 1, wherein the carrier is bonded by an -S bond.
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