Brevet FR2664905A1 — publié le 19920124

La présente Invention est relative à un baculovirus modifié, dans lequel l'un des deux promoteurs tardifs forts du baculovirus sauvage est inactif, à un procédé pour l'obtention d'un tel baculovirus modifié, et à son application pour l'obtention de vecteurs d'expression de gènes exogènes. Les baculovirus sont actuellement utilisés dans de très nombreux laboratoires comme vecteurs d'expression de gènes. En effet, ces virus possèdent les avantages suivants : ils permettent l'insertion de longs segments d'ADN et possèdent en outre deux promoteurs tardifs forts, le promoteur de la polyédrine, et le promoteur de la protéine P10, qui sont capables d'induire un niveau d'expression extrêmement élevé des gènes placés sous leur contrôle. La publication de L.K. MILLER [CHAPITRE 14 "A VIRUS VECTOR FOR GENETIC ENGINEERING IN INVERTEBRATES" du Manuel GENETIC ENGINEERING IN THE PLANTS SCIENCES" (1981) N.J. PANAPOULOS, ed., Praeger Pub. New York, p. 203-224] décrit les avantages de l'utilisation des baculovirus, et en particulier du baculovirus Autographa californica (AcNPV), comme vecteurs d'expression de gènes étrangers dans des cellules-hôtes d'insectes. Le baculovirus AcNPV décrit dans cette publication possède deux formes matures respectivement appelées forme non occlusive (NOV) et forme occlusive (OV). Les formes non occlusives sont responsables de la transmission du virus en culture cellulaire ou à l'intérieur d'un même organisme. Les formes occlusives sont responsables de la transmission du virus d'un organisme à un autre. Ces formes occlusives sont constituées de virions enveloppés dans une matrice protéique cristalline essentiellement constituée d'une seule protéine : la polyédrine. Il a été démontré que le gène de la polyédrine possédait un promoteur exceptionnellement fort qui permettait d'assurer un niveau d'expression élevé du gène placé sous son contrôle. MILLER signale donc qu'il serait particulièrement avantageux d'utiliser les baculovirus comme vecteurs d'expression, en insérant sous contrôle du promoteur de la polyédrine l'ADN exogène que l'on désire exprimer. D'autres travaux [SMITH et SUMMERS., J.Virol. 45, 215-225 (1983)] ont montré que le virus AcNPV possédait un autre promoteur tardif fort, qui est le promoteur du polypeptide 10kDa, ou protéine P10. En outre la capside des baculovirus peut contenir de grandes quantités d'ADN et ne constitue donc pas une limite au nombre ou à la longueur des gènes insérés. En conséquence, différents vecteurs d'expression dérivés des baculovirus ont été proposés. Par exemple, la Demande de Brevet Européen 127 839, (Invention SUMMERS), décrit un procédé permettant la production d'un vecteur d'expression recombinant, issu de baculovirus, en passant par l'intermédiaire d'un vecteur de transfert renfermant un fragment d'ADN viral qui contient le promoteur du gène de la polyédrine, en aval duquel est inséré le gène étranger. Ce vecteur de transfert est ensuite recombiné avec l'ADN des baculovirus sauvages et les recombinants possédant le gène étranger sous contrôle du promoteur de la polyédrine sont sélectionnés. La Demande de Brevet Européen 340 359 (Inventeurs PAGE et RODGERS) décrit des vecteurs de transfert dérivés des baculovirus, dans lesquels le codon d'initiation ATG de la polyédrine est supprimé, de façon à ce que la séquence codant pour la polyédrine ne puisse pas être traduite, et qui portent un site de restriction convenant à l'insertion d'un gène exogène en aval de l'extrémité N-terminale du gène de la polyédrine, et à proximité immédiate de ladite extrémité. Les Inventeurs ont précédemment mis au point un procédé de production d'un baculovirus modifié, utilisable comme vecteur d'expression, dans lequel on insère directement et sans recourir à un vecteur de transfert, un site de restriction approprié, en aval d'un promoteur tardif fort. Le vecteur ainsi obtenu peut être chargé, à l'emplacement du site de restriction introduit, avec le gène que l'on désire faire exprimer ; ce procédé fait l'objet de la Demande de Brevet français 88 07207. Dans tous les procédés connus, le gène à exprimer est inséré sous le contrôle de l'un des deux promoteurs tardifs forts présents dans le génome du baculovirus sauvage, tandis que l'autre promoteur continue à fonctionner normalement, pour exprimer la protéine virale. Or les Inventeurs ont découvert que la suppression ou l'inactivation de l'un des deux promoteurs tardifs forts avait pour conséquence d'augmenter l'expression du gène placé sous le contrôle du promoteur restant. La présente invention a pour but de pourvoir à un baculovirus modifié dans lequel un seul des deux promoteurs tardifs présents dans le baculovirus sauvage est actif. La présente invention a pour objet un baculovirus modifié, utilisable pour l'obtention de vecteurs d'expression de gènes exogènes, caractérisé en ce qu'un des deux promoteurs tardifs forts présents dans le génome du baculovirus sauvage est inactif chez ledit baculovirus modifié. Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, le baculovirus modifié est caractérisé en ce que son génome est dépourvu du promoteur du gène de la polyédrine et contient le promoteur du gène de la protéine P10. Selon une disposition particulièrement avantageuse de ce mode de réalisation, le génome dudit baculovirus modifié est dépourvu d'une séquence d'ADN comprise entre le site EcoRV situé à -95 pb et le site SspI situé à +910 pb du codon d'initiation ATG de la séquence de la polyédrine. Selon une autre disposition particulièrement avantageuse de ce mode de réalisation, le génome dudit baculovirus modifié est dépourvu d'une séquence d'ADN comprise entre le site EcoRV situé à -95 pb et le site KpnI situé à +633 pb du codon d'initiation ATG de la séquence de la polyédrine. Selon encore une autre disposition particulièrement avantageuse de ce mode de réalisation, le génome dudit baculovirus modifié est dépourvu d'une séquence d'ADN comprise entre le site EcoRV situé à -95 pb et le site Eco47III situé à +733 pb du codon d'initiation ATG de la séquence codant pour la polyédrine. Les Inventeurs ont constaté que les baculovirus ainsi obtenus se multipliaient bien en culture cellulaire, et ne produisaient plus de polyédrine, mais en revanche, synthétisaient une plus grande quantité de protéine P10 que le baculovirus sauvage. Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, le baculovirus modifié contient une séquence marqueur, placée sous le contrôle du promoteur actif. Au sens de la présente Invention, on entend par "séquence marqueur" une séquence dont l'expression confère au baculovirus modifié un phénotype aisément identifiable. L'insertion ultérieure d'un gène exogène à l'intérieur de ladite séquence entraîne l'annulation dudit phénotype, ce qui permet la sélection des baculovirus ayant intégré ledit gène exogène. Selon une disposition particulièrement avantageuse de ce mode de réalisation, la séquence marqueur est constitué par la séquence codant pour la polyédrine, laquelle séquence est placée sous le contrôle du promoteur du gène de la protéine P10. Les baculovirus modifiés obtenus de la sorte recouvrent leur capacité à produire des inclusions. Une souche de baculovirus obtenue conformément à cette disposition a été déposée, en date du 17 Juillet 1990, auprès de la Collection Nationale de Microorganismes, tenue par l'Institut Pasteur à Paris. Cette souche porte le numéro de dépôt I-978. Selon une autre disposition particulièrement avantageuse de ce mode de réalisation, le baculovirus modifié contient la séquence codant pour la B-galactosidase, placée sous le contrôle du promoteur du gène de la protéine P10. Les baculovirus modifiés de la sorte ont la propriété de former des plages virales bleues en présence du substrat X-gal. L'utilisation de baculovirus obtenus conformément à l'une des deux dispositions qui précèdent permet, lors de l'insertion ultérieure d'un gène étranger, de sélectionner aisément les virus recombinants ayant intégré ledit gène étranger à l'intérieur du gène de la polyédrine ou de celui de la f3-galactosidase. En effet, dans le premier cas, lesdits virus recombinants ne forment plus de polyèdres ; dans le deuxième cas, ils forment des plages blanches. La présente invention englobe également des vecteurs d'expression chargés, comprenant au moins un gène exogène, inséré sous le contrôle d'un promoteur tardif fort, dans un quelconque des baculovirus modifiés définis plus haut. De tels vecteurs d'expression chargés peuvent être obtenus à partir des baculovirus modifiés conformes à la présente invention, par tous procédés connus dans l'Art antérieur, par exemple, et de façon non limitative, en utilisant des vecteurs de transfert, tels que ceux décrits dans les Demandes de Brevet Européen 127 839 et 340 359 ou par insertion directe, comme décrit dans la Demande de Brevet Français 88 07209. La présente invention a en outre pour objet un procédé de production d'un baculovirus modifié utilisable pour l'obtention d'un vecteur d'expression de gènes exogènes, lequel procédé est caractérisé en ce que l'on pro cède à l'inactivation, par tous moyens appropriés, de l'un des promoteurs tardifs forts présents dans le génome du baculovirus sauvage. Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé conforme à l'invention, l'on procède à l'inactivation du promoteur du gène de la polyédrine. Selon une disposition particulièrement avantageuse de ce mode de mise en oeuvre, l'on procède à l'inactivation du promoteur du gène de la polyédrine par excision d'un fragment d'ADN comprenant ledit promoteur. Selon une modalité préférée de cette disposition, l'excision dudit fragment d'ADN est effectuée par digestion partielle, à l'aide de 2 enzymes de restriction différentes, du génome d'un baculovirus sauvage. Conformément à cette modalité, la digestion partielle du génome d'un baculovirus sauvage peut être effectuée, par exemple, à l'aide de l'enzyme EcoRV, associée à une enzyme choisie dans le groupe qui comprend SspI, KpnI, et Eco47III. Il va de soi que d'autres procédés, comme par exemple, des procédés classiques faisant appel à des vecteurs recombinants, peuvent être utilisées pour procéder à l'excision du fragment d'ADN désiré. Selon une autre disposition avantageuse de ce mode de mise en oeuvre, on procède à l'inactivation du promoteur de la polyédrine, et l'on insère la séquence codant pour la polyédrine sous le contrôle du promoteur du gène P10. Selon encore une autre disposition avantageuse de ce mode de mise en oeuvre, la séquence codant pour la protéine P10 peut être totalement ou partiellement excisée et remplacée par la séquence codant pour la protéine exogène que l'on désire exprimer. La présente invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère à des exemples de construction des baculovirus modifiés et des vecteurs d'expression conformes à l'invention. Il va toutefois de soi que ces exemples sont donnés uniquement à titre d'illustration de la présente invention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. I - Construction d'un baculovirus modifié dépourvu du promoteur et du gène de structure de la polyédrine EXEMPLE 1 Les baculovirus modifiés conformes à l'Invention peuvent être obtenus par digestion partielle de l'ADN du baculovirus sauvage par deux enzymes de restriction dont les sites de coupure se situent pour l'une d'entre elles, en amont du promoteur de la polyédrine, et pour l'autre, en aval dudit promoteur soit dans la séquence codant pour la polyédrine, soit en aval de ladite séquence. L'ADN génomique total d'un baculovirus appartenant à la souche Autographa californica est coupé successivement par les enzymes EcoRV et Eco47III suivant la technique de digestion partielle décrite dans "Current Protocols in Molecular Biology"; Ausubel et al. Eds. publié par Geene Publishing Associates and Wiley Interscience (paragraphe 3.1.6.). Les conditions choisies sont les suivantes Coupure par EcoRV 10 g de Baculovirus sont dilués dans 100 Rl de tampon Tris HCl 10 mM (pH 7,5), 10 mM MgCl2, 150 mM NaCl 3 unités d'enzyme par Ag d'ADN sont ajoutées. Des dilutions successives sont réalisées dans le même tampon, et pour chaque dilution, après une incubation de 15 minutes à 37 C, les produits de restriction sont analysés sur gel d'agarose afin de déterminer la dilution qui ne donne qu'une coupure par molécule d'ADN viral. La dilution retenue est, pour Eco RV, de 1/27. Coupure par Eco -47 III Les conditions expérimentales sont les mêmes que celles décrites pour Eco RV. La dilution retenue est de 1/54. Les molécules coupées par EcoRV et Eco47III sont pourvues d'extrémités franches, ce qui permet de procéder à leur ligation. Les molécules d'ADN viral résultantes sont utilisées pour transfecter des cultures de cellules de Spodoptera fruqiperda Dans ces conditions, les molécules d'ADN portant la délétion souhaitée sont infectieuses, et donnent des virus qui produisent des plages ne formant pas de polyèdres. Ces virus sont appelés virus pob EXEMPLE 2 L'ADN génomique du baculovirus Autographa Californica est digéré successivement par les enzymes KpnI et EcoRV, dans les conditions décrites à l'exemple I, à ceci près que le traitement par Kpn I est effectué dans un tampon sans NaCl, et à une dilution de 1/9. Les molécules sont ensuite religuées comme décrit dans l'exemple I et utilisées pour transfecter des cultures de Spodoptera Frugiperda. EXEMPLE 3 On procède comme décrit dans les exemples 1 ou 2, à ceci près que le baculovirus sauvage utilisé appartient à la souche Galleria mellonella. II - Utilisation des virus pob pour la construction de vecteurs EXEMPLE 4 : Insertion de la séquence codant pour la ss-galactosidase dans le gène de la protéine P10 Le fragment de restriction EcoRI-P, obtenu à partir du génome du baculovirus sauvage, et qui contient le gène de structure de la protéine P10, est inséré dans le plasmide pUC9. Ce fragment contient un site unique BglIII, situé à +152 pb par rapport au codon ATG du gène P10. Le gène de la f3-galactosidase, qui possède un site BamHI en aval de son propre ATG est inséré au site BglIII ; les cadres de lecture du début de la protéine P10 et de la ss-galactosidase sont ainsi en phase. Le plasmide obtenu (D3PZ) possède donc le début du gène de la protéine P10, et le gène de la 5-galactosidase. On cotransfecte des cellules de Spodoptera frugiperda avec le plasmide et 1'ADN du virus pob et on sélectionne les baculovirus recombinants (pob -galactosidase), qui forment des plages bleues en présence de X gal. Les virus recombinants obtenus expriment la ss-galactosidase en quantité très importante, comme le montre l'exemple 7 ci-dessous. EXEMPLE 5 : Introduction du gène de structure de la polyédrine à la place du gène de structure de la protéine P1O Le gène de la polyédrine a été cloné dans le plasmide pUC18 en introduisant un site PvuII, à -2 bases par rapport un codon ATG. D'autre part, un plasmide de restriction portant le gène de la protéine PlO est ouvert au site BglII. Après action de l'enzyme Bal31, un linker BglII est introduit. On obtient ainsi un plasmide appelé pGH 80-82, portant un site BglII en position -4 par rapport à l'ATG. Le gène de structure de la polyédrine, excisé du plasmide pUC18 à l'aide des enzymes de restriction PvuII et Eco47III, est introduit au site BglII du plasmide pGH 80-82, après coupure et restauration des extrémités franches. Le plasmide obtenu, appelé pGH 80-82 ob+ est utilisé, avec le virus pob obtenu à l'Exemple 1, pour cotransfecter des cellules de Spodoptera frugiperda. Les virus recombinants (pob ob+), qui forment des polyèdres, sont sélectionnés. Une souche de virus recombinants (pob~ob+) a été déposée le 17 Juillet 1990, auprès de la Collection Nationale de Microorganismes, sous le numéro I-978. EXEMPLE 6 : Clonage du gène de l'Acétylcholinestérase (Ache) de Drosophile Un fragment d'ADNc obtenu à partir de l'ARNm de l'Ache a été cloné au préalable dans un plasmide pEMBL8. A partir dudit plasmide, le gène de l'Ache est excisé par l'action des enzymes FspI (site à -14 pb du codon ATG de l'Ache) et SacI (site à + 117 pb du codon de terminaison de l'Ache). Après traitement par l'ADN polymérase du phage T4, le fragment obtenu est inséré dans le plasmide pGH 80-22, au site Bgl II, dont les extrémités ont été au préalable rendues franches par la polymérase de Klenow. Le plasmide obtenu est appelé pGH 80-22 Ache. Ce plasmide est utilisé - ou bien pour cotransfecter des cellules avec l'ADN d' un virus pob ob+ ; on sélectionne alors les recombinants qui ne forment plus de polyèdres - ou bien pour cotransfecter des cellules avec l'ADN d'un virus pob ss-galactosidase, dans ce cas, les virus recombinants sélectionnés seront ceux qui forment des plages blanches. EXEMPLE 7 : Expression du gène de la ss-galactosidase : Comparaison entre des baculovirus recombinants connus dans l'art antérieur et les vecteurs d'expression conformes à l'invention. Trois constructions ont été réalisées - le gène de la ss-galactosidase est "fusionné" à celui de la polyédrine (Polyédrine-ss-Gal.). Le virus recombinant est de type classique (il possède les deux promoteurs forts) - le gène de la ss-galactosidase est fusionné à celui du polypeptide P10 (AcplOZ). Le virus recombinant, est de type classique (il- possède les deux promoteurs forts et fabrique des polyèdres) ; - le gène de la ss-galactosidase a été fusionné à celui du polypeptide P10 (D3PZ). Le virus recombinant, de type pob-, ne possède plus le promoteur ni le gène de la polyédrine. Aux temps suivants : 24h, 48h, 72h après infection l'activité ss-galactosidase est mesurée dans le surnageant de culture et dans les cellules elles-mêmes en utilisant l'ONPG comme substrat chromogène. 3 mesures sont faites sur chaque point. Les résultats sont résumés dans le Tableau I suivant TABLEAU I. 24 h 48 H 72 h Sn Cel Sn Cel Sn Cel Polyédrine ss-Gal 0 225 770 17133 2735 36732 +15 +25 +1400 +600 +1133 Ac P1OZ 0 275 235 19066 1105 42999 +10 +20 +600 +210 +4135 D3PZ 0 300 295 24733 2080 46532 +15 +70 +640 +1200 +2400 (Unité ss-Gal = 1000 (OD420)/temps (min) x volume (ml) Cel = Cellules Sn = Surnageant Dès 48 heures le surnageant de culture renferme très peu d'activité (pas de lyse cellulaire) alors que les cellules D3PZ renfermant 1,4 fois plus d'activité que les cellules Polyédrine ss-Gal. A 72 heures malgré une lyse cellulaire qui devient importante D3PZ possède toujours plus d'activité que les autres constructions. -REVENDICATIONS 1") Baculovirus modifié utilisable pour l'obtention de vecteurs d'expression de gènes exogènes, caractérisé en ce qu'un des deux promoteurs tardifs forts présents dans le génome du baculovirus sauvage est inactif chez ledit baculovirus modifié. 2") Baculovirus modifié selon la revendication 1, caractérisé en que son génome est dépourvu du promoteur du gène de la polyédrine et contient le promoteur du gène de la protéine P10. 3 ) Baculovirus modifié, selon la revendication 2, caractérisé en ce que son génome est dépourvu d'une séquence d'ADN comprise entre le site EcoRV situé à -95 pb et le site SspI situé à +910 pb du codon d'initiation ATG de la séquence de la polyédrine. 4 ) Baculovirus modifié, selon la revendication 2, caractérisé en ce que son génome est dépourvu d'une séquence d'ADN comprise entre le site EcoRV situé à -95 pb et le site KpnI situé à +633 pb du codon d'initiation ATG de la séquence de la polyédrine. 5 ) Baculovirus modifié, selon la revendication 2, caractérisé en ce que son génome est dépourvu d'une séquence d'ADN comprise entre le site EcoRV situé à -95 pb et le site Eco47III situé à +733 pb du codon d'initiation ATG de la séquence codant pour la polyédrine. 6 ) Baculovirus modifié, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il contient une séquence marqueur, placée sous le contrôle du promoteur actif. 7 ) Baculovirus modifié, selon la revendication 6, caractérisé en ce que la séquence marqueur est la séquence codant pour la polyédrine, laquelle séquence est placée sous le contrôle du promoteur du gène de la protéine P10. 8 ) Souche de baculovirus modifié, selon la Revendication 7, laquelle souche a été déposée en date du 17 Juillet 1990 auprès de la Collection Nationale de Microorganismes, sous le numéro de dépôt I-978. 9 ) Baculovirus modifié, selon la revendication 6, caractérisé en ce que la séquence marqueur est la séquence codant pour la ss-galactosidase. 10 ) Vecteurs d'expression chargés, caractérisés en ce qu'ils sont constitués par un baculovirus modifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, et en ce qu'ils comprennent en outre au moins un gène exogène, inséré sous le contrôle du promoteur tardif fort actif dans ledit baculovirus modifié. 11") Procédé de production de baculovirus modifiés, utilisables pour l'obtention de vecteurs d'expression de gènes exogènes, lequel procédé est caractérisé en ce que l'on procède à l'inactivation de l'un des promoteurs tardifs forts présents dans le génome du baculovirus sauvage. 12") Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on procède à l'inactivation du promoteur souhaité, par excision d'un fragment d'ADN comprenant ledit promoteur. 13 ) Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'excision dudit fragment d'ADN est effectuée par digestion partielle, à l'aide de 2 enzymes de restriction différentes, du génome d'un baculovirus sauvage. 14") Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'on procède à l'excision du promoteur du gène de la polyédrine, à l'aide de l'enzyme EcoRV, associée à une enzyme choisie dans le groupe qui comprend SspI, KpnI, et Eco47III. 15 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que l'on procède à l'inactivation du promoteur de la polyédrine, et en ce que l'on l'on insère la séquence codant pour la polyédrine sous le contrôle du promoteur du gène P10. 16 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que l'on procède à l'inactivation du promoteur de la polyédrine, et en ce que l'on l'on insère la séquence codant pour la 5-galactosidase sous le contrôle du promoteur du gène P10. 17") Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 16, caractérisé en ce que l'on procède en outre à l'excision totale ou partielle de la séquence codant pour la protéine P10.