(57)【要約】【課題】相同組み換えによる内因性遺伝子の発現の活性化及び増幅のための手段を提供すること。【解決手段】ゲノムが、外因性調節配列と外因性エキソンと外因性遺伝子の3'末端のスプライスドナー部位であって内因性遺伝子の第２の内因性エキソンの内因性スプライスアクセプター部位に操作可能に連結されたスプライスドナー部位とを含有してなる転写単位を取り込んだものであり、かつ細胞が構築物由来の増幅可能なマーカー遺伝子を含有し、該ゲノムが、該内因性遺伝子の全ての内因性エキソンに加えて外因性エキソンを含有してなる、培養脊椎動物細胞。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲノムが、外因性調節配列と外因性エキソンと外因性遺伝子の3'末端のスプライスドナー部位であって内因性遺伝子の第２の内因性エキソンの内因性スプライスアクセプター部位に操作可能に連結されたスプライスドナー部位とを含有してなる転写単位を取り込んだものであり、かつ細胞が構築物由来の増幅可能なマーカー遺伝子を含有し、該ゲノムが、該内因性遺伝子の全ての内因性エキソンに加えて外因性エキソンを含有してなる、培養脊椎動物細胞。
【請求項２】
内因性遺伝子がカルシトニン、インスリン、インスリノトロピン、インスリン様成長因子類、副甲状腺ホルモン、神経成長因子、インターロイキン類、免疫グロブリン、触媒抗体、スーパーオキシドジスムターゼ、組織プラスミノーゲンアクチベーター、血液凝固因子ＶＩＩＩ、アポリポタンパク質Ｅ、アポリポタンパク質Ａ−Ｉ、グロビン、低密度リポタンパク質受容体、ＩＬ−２受容体、ＩＬ−２受容体拮抗剤、アルファ−１型アンチトリプシン、免疫応答物質修飾因子、成長ホルモン、インターフェロン、血液凝固因子ＩＸ、グルコセレブロシダーゼ、コロニー刺激因子およびエリスロポエチンからなる群より選択されたタンパク質をコードする、請求項１記載の培養脊椎動物細胞。
【請求項３】
該細胞が、Ｒａｊｉ細胞、Ｊｕｒｋａｔ細胞、Ｎａｍａｌｗａ細胞、ＨＬ−６０細胞、Ｄａｕｄｉ細胞、ＲＰＭＩ  ８２２６細胞、Ｕ−９３７細胞、Ｂｏｗｅｓメラノーマ細胞、ＷＩ−３８ＶＡ１３サブライン２Ｒ４細胞およびＭＯＬＴ−４細胞からなる群より選択されたものである、請求項２記載の培養脊椎動物細胞。
【請求項４】
内因性遺伝子がタンパク質をコードするものである、哺乳類に導入して該哺乳類にタンパク質を供給するための、請求項１〜３いずれか記載の培養脊椎動物細胞。
【請求項５】
哺乳類への導入に先立ち、バリアー装置の内部からバリアー装置の外部へのタンパク質の移行が可能であるバリアー装置内に封入されてなる、請求項４記載の培養脊椎動物細胞。
【請求項６】
バリアー装置が、細胞がバリアー装置を逃れることを妨げる、請求項５記載の培養脊椎動物細胞。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相同組み換えによる内因性遺伝子の発現の活性化及び増幅のための手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
治療目的のタンパク質（therapeutic proteins）の投与による疾患治療を目的として現在行なわれているアプローチとしては、従来の医薬品送達法（たとえば静脈内、皮下、または筋肉内注射）で投与される治療目的のタンパク質をイン・ビトロで製造することなどがあり、さらに新しいものとして遺伝子療法などが挙げられる。
【０００３】
治療上の興味がもたれるタンパク質は、そのタンパク質をコードする外因性（exogenous）ＤＮＡを適当な細胞に導入することによって製造されるのが普通である。現在利用可能な遺伝子療法的アプローチは、発現させようとする遺伝物質を含むレトロウイルスベクターなどの感染性ベクターを利用するものである。この様なアプローチは、ベクター作成時に複製能のある（replication-competent）ウイルスができてしまう可能性があること、治療用ウイルスと内因性（endogenous）レトロウイルスゲノムの間に組換えが起きて、新たな細胞特異性や宿主範囲をもったり病原性や細胞毒性が増大した感染体を生じる可能性があること、多数の細胞に独立的に組み込まれることで腫瘍原性挿入事象の危険が増大すること、レトロウイルス中のクローニング能力が制限される（治療応用性を制限する）こと、および対象産物のイン・ビボ発現が短命であることなどの限界がある。遺伝子産物、とくに現在利用可能な方法に伴う危険を回避し長期的治療を可能にする遺伝子産物を提供する、より良いアプローチがあれば有用であろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、遺伝子産物、とくに現在利用可能な方法に伴う危険を回避し長期的治療を可能にする遺伝子産物を提供する、より良いアプローチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、治療目的のタンパク質のイン・ビトロでの製造、および遺伝子療法による治療目的タンパク質の体内での産生と送達のための改良方法に関する。本発明の方法は、内因性細胞遺伝子の発現を活性化させるアプローチを提示するとともに、治療上の興味がもたれるタンパク質をコードする外因性ＤＮＡのイン・ビトロでの操作やトランスフェクションを行なわなくても上記の活性化された内因性細胞遺伝子の増幅を可能ならしめるものである。
【０００６】
本発明は、タンパク質、とくに治療目的のタンパク質の製造に有用なトランスフェクト細胞（transfected cells）、トランスフェクト一次または二次細胞（すなわち非不死化細胞）、およびトランスフェクト不死化細胞、該細胞の作成方法、該細胞を使用してイン・ビトロでタンパク質を製造する方法、および遺伝子療法の方法に関する。本発明の細胞は、脊椎動物由来、とくに哺乳類由来、とりわけヒト由来のものである。本発明の方法によって作成される細胞は、治療目的の産物をコードする外因性ＤＮＡ、それ自体が治療目的の産物である外因性ＤＮＡおよび／または該トランスフェクトされた細胞に、対応する非トランスフェクト（nontransfected）細胞中で生じるより高いレベルで、または異なる調節または誘導のパターンでもって遺伝子を発現させる外因性ＤＮＡを含有する。
【０００７】
本発明はまた、一次、二次、および不死化細胞にトランスフェクトを受けさせて外因性遺伝物質を取り込ませる方法、クローン細胞株（clonal cell strains）または不均質細胞株（heterogenous cell strains）を作成する方法、および上記トランスフェクト一次、二次、または不死化細胞を用いて動物を免疫化するか免疫動物の体内で抗体を作成する方法に関する。
【０００８】
本発明はとくに、脊椎動物、とりわけ哺乳類由来の細胞中でのジーンターゲティング（gene targeting）すなわち相同組換えの方法に関する。すなわち、本発明は、相同組換えによって脊椎動物由来の一次、二次、または不死化細胞にＤＮＡを導入する方法であって、あらかじめ選択された部位で該一次、二次、または不死化細胞のゲノムＤＮＡに該ＤＮＡを導入することに関する。使用するターゲティング配列は、外因性ＤＮＡが挿入される部位によって決まる（あるいはそれとの関連で選択される）。本発明はさらに、本発明の方法によって作成された相同的に組換えられた一次、二次、または不死化細胞（以下、ＨＲ一次、二次、または不死化細胞という）、および該ＨＲ一次、二次、または不死化細胞の用途に関する。
【０００９】
本発明はまた、脊椎動物由来の一次細胞、二次細胞、または不死化細胞中に存在する通常は該細胞中では全く発現されないか採取したままの（as obtained）細胞中で生理的に明確な量では発現されない遺伝子を活性化させる（すなわち作動させる）方法に関する。本発明の方法によれば、相同組換えを用いて、採取されたままの細胞中の遺伝子と正常に関係する調節領域を、対応する非トランスフェクト細胞中で見られるレベルより高いレベルで遺伝子を発現させるか、対応する非トランスフェクト細胞中で見られるものと異なる調節または誘導パターンを遺伝子に発現させる調節配列で置換または不活性化する。したがって、本発明は、トランスフェクト一次、二次、または不死化細胞中で目的の産物をコードする内因性遺伝子を作動させる、すなわち活性化させることによってタンパク質を製造する方法に関する。
【００１０】
一つの態様においては、該活性化遺伝子は、適当な選択可能薬剤の存在下で細胞を培養することによって選択マーカー（selectable marker）遺伝子増幅コピー含有細胞を選択することができるような性質を有する選択マーカー遺伝子を導入することによってさらに増幅させることができる。増幅された選択マーカー遺伝子に近接するか連結している活性化内因性遺伝子も、増幅された選択マーカー遺伝子を含有する細胞中で増幅させることができる。活性化内因性遺伝子の多くのコピーを含有する細胞はイン・ビトロでのタンパク質製造と遺伝子療法に有用である。
【００１１】
本発明において開示するジーンターゲティングおよび増幅は、単離と発現が困難であるほど大型の転写ユニットを形成する遺伝子の発現の作動や、タンパク質コード領域全体の利用ができないかクローン化されていない遺伝子の作動において特に有用である。本発明はまた、相同組換えを用いて遺伝子をイントロンレスｃＤＮＡコピーに変換し、酵母または細菌に導入してイン・ビトロでタンパク質を製造する方法も記述する。
【００１２】
本発明のトランスフェクト細胞は、ヒトおよび動物における多くの用途に有用である。一つの態様においては、該細胞は、ヒトまたは動物の体内におけるタンパク質送達を目的としてヒトまたは動物に移植することができる。たとえば、ヒト成長ホルモン（ｈＧＨ）、ヒトＥＰＯ（ｈＥＰＯ）、ヒトインスリノトロピン、およびその他のタンパク質を治療目的でヒトに全身的または局所的に送達させることができる。治療目的の産物を発現するトランスフェクト細胞を含有するとともにそれから該治療目的の産物の自由な浸透を可能とする遮蔽装置（barrier devices ）を用いて、イン・ビボで細胞を固定位置に保持したり、細胞を宿主免疫系から保護、隔離することができる。遮蔽装置はとくに有用であり、トランスフェクト不死化細胞、他種由来のトランスフェクト細胞（トランスフェクト異種細胞（xenogeneic cells））、または組織適合性のないドナー由来の細胞（トランスフェクト同種細胞（allogeneic cells））をヒトまたは動物の疾患状態の治療や農業用途（たとえば食肉や乳製品の製造）のために移植することができる。遮蔽装置は、何らかの理由で治療計画を変更しなければならないときに、除去しようとする細胞へのアクセスを容易にすることによって便利な短期的（一時的）療法を可能にする。トランスフェクト異種および同種細胞は、該細胞によって産生される遺伝子産物が該細胞が宿主免疫系によって拒絶されるまでイン・ビボで送達されるような短期遺伝子療法に使用することができる。
【００１３】
本発明のトランスフェクト細胞はまた、抗体産生の誘導や病原体に対するヒトおよび動物の免疫化に有用である。移植トランスフェクト細胞を用いて、宿主の細胞性および液性免疫応答の刺激をもたらす免疫抗原を送達することができる。これらの免疫応答は、進行中の感染に対抗する疾患対抗能力を刺激および強化するか、治療目的または診断目的に有用でありうるトランスフェクト細胞によってイン・ビボで産生される抗原に対する抗体を作成するために、将来の感染源から宿主を保護する（すなわちワクチン接種）ことを目的として設計することができる。除去可能な遮蔽装置を用いると、抗原曝露を簡単に終了させることができる。また、抗原産生は細胞が拒絶されると停止するので、最終的に拒絶される細胞（異種または同種トランスフェクト細胞）を使用して抗原曝露を制限することができる。
【００１４】
本発明の方法は、ホルモン、サイトカイン、抗原、抗体、酵素、凝固因子、輸送タンパク質、受容体、調節タンパク質、構造タンパク質、転写因子、またはアンチセンスＲＮＡなど（これらに限定されない）治療目的に有用な様々な産物を産生する一次、二次、または不死化細胞を作成するのに使用することができる。また、本発明の方法は、治療目的の産物のイン・ビトロでの製造や遺伝子療法に有用な天然に存在しないリボザイム、タンパク質、または核酸を産生する細胞を作成するためにも使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明の詳細な説明
発明の概観
本発明および参考のため本明細書に含まれる応用例に記載の方法は、臨床的に有用な産物をコードする外因性遺伝物質（ＤＮＡまたはＲＮＡ）でトランスフェクトされた脊椎動物由来の、とりわけ哺乳類由来のトランスフェクト一次、二次、および不死化細胞、一次、二次、および不死化細胞にトランスフェクトを受けさせて外因性遺伝物質を取り込ませる方法、外因性遺伝物質を発現するクローン細胞株または不均質細胞株を作成する方法、本発明のトランスフェクト細胞を使用することによってそのものを必要としている個体に臨床的に有用な産物を生理的有用量で提供する方法、トランスフェクト細胞によって発現される産物と抗原的に関連するエピトープを発現する病原性ウイルスまたは微生物病原体から保護する目的で動物にワクチンを接種する方法、およびトランスフェクト一次、二次、または不死化細胞によって産生される産物に対する抗体を作成する方法に関する。臨床的に有用な産物は、上記トランスフェクト細胞からの精製によりイン・ビトロで製造することができ、ヒト以外の動物またはヒトの体内に移植（遺伝子療法）することによってイン・ビボで製造することもできる。製造がイン・ビトロで行なわれるかイン・ビボで行なわれるかを問わず、該臨床的に有用な産物としては、ホルモン、サイトカイン、抗原、抗体、酵素、凝固因子、輸送タンパク質、受容体、調節タンパク質、構造タンパク質、転写因子、アンチセンスＲＮＡなどが挙げられる。さらに、本発明の方法は、天然には存在しないリボザイム、タンパク質、または核酸を産生する細胞の作成にも使用することができる。
【００１６】
一つの態様においては、本発明は、脊椎動物、とりわけ哺乳類由来の細胞中での遺伝子またはＤＮＡのターゲティングの方法に関する。すなわち、本発明は、ＤＮＡの相同組換えまたはターゲティングによって脊椎動物由来の一次、二次、または不死化細胞に該ＤＮＡを導入する方法であって、あらかじめ選択された部位で該一次、二次、または不死化細胞のゲノムＤＮＡに該ＤＮＡを導入する方法に関する。使用するターゲティング配列は、外因性ＤＮＡが挿入される部位によって決まる（あるいは該部位との関係で選択される）。本発明はさらに、本発明の方法によって作成された相同的に組換えられた一次、二次、または不死化細胞（ＨＲ一次、二次、または不死化細胞という）、および該ＨＲ一次、二次、または不死化細胞の用途に関する。
【００１７】
本発明はまた、脊椎動物由来の一次細胞、二次細胞、または不死化細胞中に存在する該細胞中では通常全く発現されないか該細胞中で明確なレベルでは発現されない遺伝子を活性化させる方法に関する。相同組換えすなわちターゲティングを用いて、遺伝子と正常に関係する調節領域を、対応する非トランスフェクト細胞中で生じるより高いレベルで遺伝子を発現させるか、対応する非トランスフェクト細胞中で見られるものとは異なる調節または誘導パターンを遺伝子に発揮させる調節配列で置換または不活性化させる。したがって、本発明は、トランスフェクト一次、二次、または不死化細胞中で目的の産物をコードする内因性遺伝子を活性化させることによってタンパク質を製造する方法に関する。
【００１８】
外因性ＤＮＡがトランスフェクト（レシピエント）細胞のゲノムＤＮＡとの相同組換えを受けるいくつかの態様を本発明によって実施することができる。一つの態様においては、該外因性ＤＮＡの導入により、通常は全く発現されないかイン・ビトロでのタンパク質製造や遺伝子療法に有用な量では発現されない遺伝子が活性化される。第２の態様においては、挿入部位が正確にわかり、かつ、その部位（たとえば外因性ＤＮＡの高レベル発現を可能にする部位）を好適な性質を目的として選択することができるように、治療効果を有する産物をコードする配列を相同組換えによってレシピエント細胞ゲノム中のあらかじめ選択された部位でレシピエント細胞ゲノムに取り込ませる。
【００１９】
第３の態様においては、本発明は、トランスフェクト一次、二次、または不死化細胞中で目的の産物をコードする内因性遺伝子を活性化させ（作動させ）増幅する方法を提供する。すなわち、本発明は、ゲノムＤＮＡとの相同組換えによって、通常は内因性遺伝子と機能的に無関係であって、かつ（１）該内因性遺伝子の位置またはその付近で宿主ゲノムに挿入されると、該内因性遺伝子の発現を変化（たとえば活性化）させる働きをするとともに、（２）該活性化内因性遺伝子の増幅の場となる細胞の選択を可能ならしめるＤＮＡ配列を導入する方法に関する。本発明において有用な増幅可能ＤＮＡ配列としては、選択マーカーであるジヒドロ葉酸レダクターゼ、アデノシンデアミナーゼ、およびＣＡＤ遺伝子（３機能的タンパク質であるカルバミルホスフェートシンターゼ、アスパルテートトランスカルバミラーゼ、ジヒドロオロターゼをコードする）をコードする配列などが挙げられるが、これらに限定されない。これらの配列およびその他の増幅可能配列を改良したものも使用可能である。本発明の方法によれば、選択マーカーをコードする増幅可能ＤＮＡ配列および該内因性遺伝子の発現の調節を変化させるＤＮＡ配列を、ゲノムＤＮＡ配列と相同なＤＮＡ配列と関連する一次、二次、または不死化細胞のゲノム中のあらかじめ選択された部位に導入する。この部位は、治療目的の産物をコードする遺伝子の内部または上流、あるいは目的の遺伝子の機能に影響する位置に存在するのが普通である。内因性遺伝子の発現を変化させるＤＮＡ配列、選択マーカーをコードする増幅可能配列、およびゲノムＤＮＡ中のあらかじめ選択された部位と相同な配列は、単一のＤＮＡ構築物として、またはトランスフェクト細胞のゲノム中で物理的に連結されることになる別々のＤＮＡ配列として、一次、二次、または不死化細胞に導入することができる。さらに、該ＤＮＡは、一端または両端における１本鎖領域の有無を問わず、線状２本鎖ＤＮＡとして導入することもでき、環状ＤＮＡとして導入することもできる。該外因性ＤＮＡを細胞に導入した後、ゲノムＤＮＡと導入ＤＮＡの一部との間に相同組換えが起きるのに適した条件下にその細胞を保つ。ゲノムＤＮＡと導入ＤＮＡの間に相同組換えが起きると、特定の内因性遺伝子の発現を変化させる配列と選択マーカーをコードする増幅可能配列が治療目的の産物をコードする内因性遺伝子に作用的に（operatively ）連結された相同組換え一次、二次、または不死化細胞が得られる。得られた相同組換え細胞を、選択マーカーをコードする増幅可能ＤＮＡの増幅を示す細胞を選択する条件下で培養すると、増幅された選択マーカーと発現状態が変化された共増幅内因性遺伝子とを含む細胞が得られる。本方法によって作成された細胞を該治療目的のタンパク質の発現に適した条件下で培養して、該治療目的のタンパク質をイン・ビトロで製造することができる。また、該細胞は治療目的のタンパク質のイン・ビボでの送達（すなわち遺伝子療法）に使用することもできる。
【００２０】
さらにいくつかの態様が可能である。ターゲティング事象は、調節配列の単純挿入によって内因性遺伝子を新たな調節配列の支配下に置くものであってよい（たとえばプロモーターまたはエンハンサーまたはその両者を内因性遺伝子の上流に挿入することにより）。ターゲティング事象は、組織特異的な負の調節要素の欠失など調節要素の単純欠失であってよい。ターゲティング事象は既存の要素を置換するものであってよく、たとえば組織特異的エンハンサーを、天然に存在する要素より範囲が広い、あるいはそれとは異なる細胞型特異性を有するか、対応する非トランスフェクト細胞のものとは異なる調節または誘導パターンを示すエンハンサーで置換することができる。本態様においては、天然に存在する配列が失われ、新規配列が付加される。いずれの場合も、ターゲティングＤＮＡと物理的に近接する１個以上の選択マーカー遺伝子を使用することでターゲティング事象の同定を促進させて、外因性ＤＮＡが宿主細胞ゲノムに組み込まれた細胞の選択を可能ならしめることができる。ターゲティング事象の同定は、ネガティブ選択マーカーが外因性ＤＮＡに連結されてはいるもののネガティブ選択マーカーがターゲティング配列に隣接するように構成されていて、宿主細胞ゲノム中の配列との正しい相同組換え事象が該ネガティブ選択マーカーの安定組み込みをもたらさないようなネガティブ選択性を示す１個以上のマーカー遺伝子を使用することによっても促進される。この目的に有用なマーカーとしては、単純ヘルペスウイルス細胞チミジンキナーゼ（ＴＫ）遺伝子または細菌キサンチン−グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ（ｇｐｔ）遺伝子などが挙げられる。
【００２１】
本発明はまた、相同組換えを用いて遺伝子をｃＤＮＡコピー（イントロンレス遺伝子コピー）に変換する方法に関する。該ｃＤＮＡコピーを酵母または細菌に導入して、イン・ビトロでタンパク質を製造することができる。また、該ｃＤＮＡコピーは、哺乳類細胞に挿入して、タンパク質を製造することもできる。該ｃＤＮＡを微生物細胞に移す場合、ターゲティング配列を有する２つのＤＮＡ構築物の一方を治療目的の産物をコードするヒト遺伝子の上流に、もう一方を下流に、相同組換えによって導入する。上流に導入される配列としては、成熟したプロセシング済みの治療目的タンパク質の最初のアミノ酸をコードするＤＮＡの位置またはその上流にあるゲノムＤＮＡ配列と相同なＤＮＡ配列、レトロウイルスＬＴＲ、微生物細胞中で選択マーカーをコードする配列、微生物細胞中で機能する調節要素、および微生物細胞からの分泌を促進するリーダーペプチドをコードするＤＮＡなどが挙げられる。上流に導入される配列は、成熟したプロセシング済みの治療目的タンパク質の最初のアミノ酸をコードするゲノムＤＮＡの付近の上流に導入される。下流に導入される配列としては、成熟したプロセシング済みのタンパク質の最後のアミノ酸をコードするＤＮＡの位置またはその下流にあるゲノムＤＮＡ配列と相同なＤＮＡ配列、微生物の転写終止配列、微生物細胞中でのＤＮＡ複製を指示し得る配列、およびレトロウイルスＬＴＲなどが挙げられる。下流に導入される配列は、成熟したプロセシング済みの治療目的タンパク質の終止コドンをコードするＤＮＡに隣接する下流に導入される。上記２つのＤＮＡ構築物のそれぞれを細胞に導入した後、その細胞を、導入ＤＮＡとゲノムＤＮＡの間に相同組換えが起きるのに適した条件下に保って、相同組換え細胞を作成する。また、上記ＤＮＡ構築物の一方または両方は、ＤＮＡ構築物含有細胞のポジティブ選択またはネガティブ選択のための１つ以上のマーカーをコードしてもよく、上記ＤＮＡ構築物の一方または両方を細胞に導入した後の段階として上記方法に選択ステップを加えてもよい。あるいは、微生物細胞中で選択マーカーをコードする配列と微生物細胞中でＤＮＡ複製を指示する能力を有する配列の両者がターゲティング構築物の上流または下流のいずれかに存在していてもよく、微生物細胞中での選択のためのマーカーが下流のターゲティング構築物中に存在しており、かつ微生物細胞中でＤＮＡ複製を指示する能力を有する配列が上流のターゲティング構築物中に存在していてもよい。次いで、相同組換え細胞を治療目的のタンパク質をコードする遺伝子のＲＮＡ産物のＬＴＲ主導転写とプロセシングと逆転写に適した条件下で培養する。逆転写の産物は、治療目的のタンパク質をコードするイントロンレスＤＮＡコピーであって、上記二つの外因性ＤＮＡ構築物を含むＤＮＡ配列に作用的に連結されたものを含むＤＮＡ構築物である。次いで、本発明の方法によって作成された上記イントロンレスＤＮＡを微生物細胞に導入する。次いで、この微生物細胞を該治療目的のタンパク質の発現と分泌に適した条件下で培養する。
【００２２】
トランスフェクト細胞
本明細書で使用する場合、一次細胞という用語は、脊椎動物組織ソースから単離した（平板培養する前、すなわち皿やフラスコなどの組織培養容器に付着させる前に）細胞の懸濁液中に存在する細胞、組織から得た外植片中に存在する細胞、両者の一次平板培養された前タイプの細胞、およびこれら平板培養された細胞から得た細胞懸濁液を包含する。二次細胞または二次細胞株という用語は、培養中のその後のすべての段階の細胞をいう。すなわち、最初に一次平板細胞を培養容器から取り出し、再び平板培養（継代）したとき、本明細書中ではこれをその後の継代におけるすべての細胞とともに二次細胞と呼ぶ。二次細胞は、１回以上継代された二次細胞より成る細胞株である。細胞株は、１）１回以上継代され、２）培養中に有限回数の平均集団二倍化を示し、３）接触によって阻害される足場依存性増殖の性質を示し（足場依存性は懸濁培養で増殖される細胞には適用されない）、しかも４）不死化されない二次細胞から成る。
【００２３】
本発明の方法によってトランスフェクトを受けた細胞は４つのタイプまたは範疇に分れる。すなわち、１）治療目的の産物を産生したり含有したりしない採取したままの(as obtained)細胞、２）治療目的の産物を産生するか含有するが、正常より少ない量（生理的に正常な下限より少ない量）である細胞または不完全な形である細胞、３）生理的に正常なレベルで治療目的の産物を産生するがその含有量または産生量を増大または強化すべき細胞、および４）治療目的の産物をコードする遺伝子の制御または誘導のパターンを変えることが望まれる細胞である。
【００２４】
本発明の方法によってトランスフェクトを受けさせる一次および二次細胞は様々な組織から得ることができ、培養状態で維持することができるすべての細胞型を含む。たとえば、本発明の方法によってトランスフェクトを受けさせることができる一次および二次細胞としては、線維芽細胞、ケラチン細胞、上皮細胞（たとえば乳房上皮細胞、腸上皮細胞）、内皮細胞、グリア細胞、神経細胞、血液細胞成分（たとえばリンパ球、骨髄細胞）、筋肉細胞、およびこれらの型の体細胞の前駆体などが挙げられる。一次細胞はトランスフェクト一次または二次細胞を投与される個体から得るのが好ましいが、一次細胞は、同種または別種（例えばマウス、ラット、ウサギ、ネコ、イヌ、ブタ、ウシ、トリ、ヒツジ、ヤギ、ウマ）のドナー（レシピエント以外）から得てもよい。
【００２５】
トランスフェクト一次及び二次細胞は、表現型の選択の有無にかかわらず、作成されたものであり、例えばｈＧＨ、ＥＰＯやインスリノトロピンをはじめとする治療目的の産物をコードする外因性ＤＮＡを発現することが示されている。
【００２６】
不死化細胞も本発明の方法によってトランスフェクトを受けさせることもでき、タンパク質製造または遺伝子療法に用いることができる。本発明の方法によるタンパク質製造または遺伝子治療に有用な不死化ヒト細胞系の例としては、ＨＴ１０８０、ＨｅＬａ、ＭＣＦ−７乳癌細胞、Ｋ−５６２白血病細胞、ＫＢ癌腫細胞、２７８０ＡＤ卵巣癌細胞、Ｒａｊｉ（ＡＴＣＣ  ＣＣＬ  ８６）細胞、Ｊｕｒｋａｔ（ＡＴＣＣ  ＴＩＢ  １５２）細胞、Ｎａｍａｌｗａ（ＡＴＣＣ  ＣＲＬ  １４３２）細胞、ＨＬ−６０（ＡＴＣＣ  ＣＣＬ  ２４０）細胞、Ｄａｕｄｉ（ＡＴＣＣ  ＣＣＬ  ２１３）細胞、ＲＰＭＩ  ８２２６（ＡＴＣＣ  ＣＣＬ  １５５）細胞、およびＭＯＬＴ−４（ＡＴＣＣ  ＣＲＬ  １５８２）細胞、などが挙げられるが、これらに限定されない。他の種（例えば、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞やマウスＬ細胞）由来の不死化細胞は、インビトロのタンパク質製造または遺伝子治療に使用することができる。さらに、ヒトの一次または二次細胞は、インビトロで遺伝子増幅の性質を示す他の種由来の一次または二次細胞と同様、インビトロのタンパク質製造または遺伝子治療に使用することができる。
【００２７】
外因性ＤＮＡ
本発明の方法によって一次、二次または不死化細胞に組み入れられる外因性ＤＮＡは、１）細胞中におけるその発現が望まれる翻訳産物もしくは転写産物をコードするＤＮＡ、または既存の状態を治療するかその発生を予防するのに有用なタンパク質産物もしくはＲＮＡ産物（例えば、ｈＧＨ、ＥＰＯもしくはインスリノトロピン）のような翻訳産物もしくは転写産物の一部をコードするＤＮＡ、または２）遺伝子産物をコードしないが、既存の状態を治療するかその発生を予防するのに有用な転写調節配列もしくは転写調節ＤＮＡのようなそれ自体有用であるＤＮＡである。
【００２８】
一次、二次、または不死化細胞にトランスフェクトされたＤＮＡは目的産物全体をコードすることができるが、該産物のたとえば単数または複数の活性部分または機能性部分をコードすることもできる。該産物は、たとえばホルモン、サイトカイン、抗原、抗体、酵素、凝固因子、輸送タンパク質、受容体、調節タンパク質、構造タンパク質、転写因子、アンチセンスＲＮＡ、リボザイム、または天然には存在しないタンパク質または核酸（すなわち新規タンパク質または新規核酸）であることができる。該ＤＮＡは、天然にそれを含むソースから得ることができ、また、遺伝子操作技術や合成法を用いて作成することもできる。該ＤＮＡは、１つ以上の治療目的の産物をコードすることができる。トランスフェクト後、該外因性ＤＮＡはレシピエント細胞のゲノムに安定的に組み込まれ（使用するＤＮＡ構築物中に存在する追加配列とともに）、そのゲノムから発現されたりその他の機能を示す。あるいは、該外因性ＤＮＡは、細胞内にエピソーム的に存在するＤＮＡを標的とするように使用することもできる。
【００２９】
目的産物をコードするＤＮＡは、誘導可能プロモーターの支配下で細胞に導入し、できた細胞またはそれを個体に導入したものは該産物を発現しないがそうなるように誘導することができるという結果を得ることができる（すなわち、トランスフェクト細胞が産生された後の移植前または移植後に産生を誘導する）。無論、目的産物をコードするＤＮＡは、導入の時点で（すなわち誘導なしに）発現されるようなやり方で細胞に導入することができる。
【００３０】
本明細書で説明するように、遺伝子ターゲティングを用いて、異なる遺伝子から単離した調節配列、または遺伝子工学的方法を用いて合成した新規調節配列で遺伝子の既存の調節領域を置換することができる。このような調節配列は、プロモーター、エンハンサー、骨格付着領域、ネガティブ調節要素、転写開始部位、調節タンパク質結合部位、またはこれら配列を組み合わせたものを含むことができる。（あるいは、産生されるＲＮＡまたはタンパク質の構造または安定性に影響を及ぼす配列は、ターゲティングによって置換、除去、付加、またはその他の改変を加えることができ、そのような配列としては、ポリアデニル化シグナル、ｍＲＮＡ安定性要素、スプライス部位、タンパク質の輸送または分泌特性を強化または変化させるためのリーダー配列、またはタンパク質またはＲＮＡ分子の機能または安定性を変化または向上させるその他の配列などが挙げられる。）この方法によれば、外因性ＤＮＡの導入の結果として、内因性（ゲノムの）配列の全部または一部が置換されることによるかあるいはその他の仕方で内因性配列が破壊されることにより、内因性遺伝子の発現を支配する内因性配列の無能力化が生ずる。タンパク質をコードするドメインを置換するためにターゲティングが用いられる状況下では、一つのポリペプチド中に二以上のタンパク質由来の構造的、酵素的、またはリガンド結合、受容体結合的諸性質が結合されているキメラ的多機能タンパク質が製造可能である。
【００３１】
選択マーカー
様々な選択マーカーを一次、二次、または不死化細胞に組み込むことができる。たとえば、薬剤耐性、原栄養性、細胞毒性物質耐性、または表面タンパク質の発現などの選択可能表現型を付与する選択マーカーを用いることができる。用いることのできる選択マーカー遺伝子としては、ｎｅｏ、ｇｐｔ、ｄｈｆｒ、ａｄａ、ｐａｃ、ｈｙｇ、ＣＡＤ、およびｈｉｓＤなどが挙げられる。付与された選択可能表現型は、レシピエントの細胞の同定と単離を可能にする。選択マーカー（例えば、ａｄａ、ｄｈｆｒおよびカルバミルホスフェートシンターゼ、アスパルテートトランスカルバミラーゼおよびジヒドロ−オロターゼをコードする多機能的ＣＡＤ遺伝子）をコードする増幅可能な遺伝子は、ゲノム中に挿入された選択マーカーの増幅されたコピーを含有する細胞の選択を可能にするというもう一つの特徴を有する。この特徴は、増幅が望まれる隣接の遺伝子または連結している遺伝子のコピー数を顕著に増やすための機構を提供する。
【００３２】
選択マーカーは、ポジティブ選択可能なものとネガティブ選択可能なもの（換言すれば、ポジティブ選択のためのマーカーまたはネガティブ選択のためのマーカー）の２つの範疇に分けることができる。ポジティブ選択においては、ポジティブ選択マーカーを発現する細胞は選択物質（ｎｅｏ、ｇｐｔ、ｄｈｆｒ、ａｄａ、ｐａｃ、ｈｙｇ、ｍｄｒｌ、及びｈｉｓＤなど）による処理に耐えることができる。ネガティブ選択においては、ネガティブ選択マーカーを発現する細胞は選択物質（例えばｔｋ、ｇｐｔ）の存在下で破壊される。
【００３３】
ＤＮＡ構築物
外因性ＤＮＡおよび必要に応じて選択マーカーをコードするＤＮＡをレシピエント細胞中での外因性ＤＮＡの発現に必要な追加配列とともに含むＤＮＡ構築物を用いて、該コード産物を製造しようとする一次、二次、または不死化細胞にトランスフェクトを受けさせる。該ＤＮＡ構築物は、宿主細胞ＤＮＡとの相同組換えのためのターゲティング配列を含むこともできる。遺伝子産物をコードしない（および治療目的の産物である）外因性ＤＮＡ配列を含み、さらに必要に応じて選択マーカーをコードするＤＮＡを含むＤＮＡ構築物を用いて、一次、二次、または不死化細胞にトランスフェクトを受けさせることができる。ＤＮＡ構築物は、様々な方法で細胞内に導入することができる。例えばエレクトロポレーション、ミクロインジェクション、リン酸カルシウム沈殿およびリポソーム−仲介、ポリブレン（polybrene ）−仲介もしくはＤＥＡＥ−デキストラン−仲介トランスフェクションである。あるいは、レトロウイルス、ヘルペス、アデノウイルス、アデノウイルス関連性、オタフクカゼウイルス、ポリオウイルスベクターなどの感染性ベクターをＤＮＡ導入の目的に用いることができる。
【００３４】
本発明の一つの態様においては、ＤＮＡ構築物は、外因性ＤＮＡおよび通常は該外因性ＤＮＡの両端に存在する１つ以上のターゲティング配列を含む。ターゲティング配列は、採取したままの細胞ゲノム中に存在するのが普通であるＤＮＡ配列である（例えば必須遺伝子、非必須遺伝子又は非コード性遺伝子、又は以前の改変によってゲノム中に存在する配列）。このような構築物は、ホルモン、サイトカイン、抗原、抗体、酵素、凝固因子、輸送タンパク質、受容体、調節タンパク質、構造タンパク質、アンチセンスＲＮＡ、リボザイム、または天然には存在しないタンパク質または核酸等の治療目的の産物をコードする外因性ＤＮＡの組み込み（レシピエント細胞のゲノムの予め選択された部位に）に有用である。とくに、外因性ＤＮＡは以下のもののうちの１種をコードすることができる。すなわち、因子ＶＩＩＩ、因子ＩＸ、エリスロポエチン、アルファ−１型アンチトリプシン、カルシトニン、グルコセレブロシダーゼ、成長ホルモン、低密度リポタンパク質（ＬＤＬ）受容体、アポリポタンパク質（アポリポタンパク質Ｅもしくはアポリポタンパク質Ａ−Ｉ）、ＩＬ−２受容体およびその拮抗剤、インスリン、グロビン、免疫グロブリン、触媒抗体、インターロイキン類、インスリン様成長因子類、スーパーオキシドジスムターゼ、免疫応答物質修飾因子、副甲状腺ホルモン、インターフェロン、神経成長因子、組織プラスミノーゲンアクチベーター、およびコロニー刺激因子、そして改良され、または新規な生物学的諸性質あるいはインビボで一層望ましい半減期や代謝回転数を有するこれらのタンパク質の改変体である。このような構築物は、トランスフェクト一次または二次細胞中のタンパク質または核酸のキレート形成に十分なＤＮＡ配列、細胞調節タンパク質に結合するＤＮＡ配列、染色体の二次構造または三次構造を変化させるＤＮＡ配列、および一次または二次細胞のゲノムＤＮＡ中の転写調節要素であるＤＮＡ配列、などの治療目的の産物である外因性ＤＮＡの組み込み（レシピエント細胞のゲノムの予め選択された部位に）にも有用である。
【００３５】
外因性ＤＮＡ、ターゲティング配列および選択マーカーは単一のＤＮＡ構築物上または別々の構築物上にのせて細胞に導入することができる。ＤＮＡ構築物の全長は成分（外因性ＤＮＡ、ターゲティング配列、選択マーカー遺伝子）の数およびそれぞれの長さによって異なる。構築物の全長は少なくともヌクレオチド２０個以上であるのが普通である。外因性ＤＮＡがゲノムＤＮＡと相同組換えを起こすのに十分な相同性を有する構築物の場合、該構築物は単一の成分すなわち外因性ＤＮＡを含む。本態様においては、外因性ＤＮＡは相同性ゆえにゲノムＤＮＡ中への組み込みをターゲティングする(target integation) 役目も果たし、追加のターゲティング配列は不要である。このような構築物は、完全遺伝子、遺伝子部分、調節要素またはその一部、または除去されると調節配列と構造配列を機能的に接近させるＤＮＡ領域などの常在性ＤＮＡ配列のノックアウト、置換、または修復するのに有用である。外因性ＤＮＡが連結配列の選択や増幅に有用なマーカーを含む場合にも有用である。
【００３６】
第２の態様においては、ＤＮＡ構築物は、外因性ＤＮＡ、ターゲティングＤＮＡ配列、および少なくとも１個の選択マーカーをコードするＤＮＡを含む。この第２の態様においては、構築物成分の順序は、ターゲティング配列−外因性ＤＮＡ−単数または複数の選択マーカーをコードするＤＮＡ−ターゲティング配列であってよい。本態様においては、１個以上の選択マーカーが構築物に含まれ、これによって選択可能表現型に基づく選択が可能となる。構築物を安定的に組み込む細胞は選択物質による処理に耐える。安定トランスフェクト細胞のサブセットはＨＲ細胞となるであろうが、このものはＰＣＲ、サザンハイブリダイゼーション、および表現型スクリーニングをはじめとする様々な手法によって同定することができる。
【００３７】
第３の態様においては、ＤＮＡ構築物中の成分の順序はターゲティング配列−選択マーカー１−ターゲティング配列−選択マーカー２であってよい。本態様においては、選択マーカー２はネガティブ選択性を示す。すなわち、選択マーカー２の遺伝子産物は、選択マーカー２を発現する細胞を殺す物質（通常は薬物または代謝類似体）を含有する適当な培地処方における成長に対する阻害を基準として選択することができる。選択マーカー１をフランキングするターゲティング配列と宿主細胞ゲノム中の相同配列の組換えは、選択マーカー１のターゲティング組み込み(targeted integration)をもたらすが、選択マーカー２は組み込まれない。このような組換え事象は、選択マーカー１を安定的にトランスフェクトされているが選択マーカー２は安定的にトランスフェクトされていない細胞を生じるが、このような細胞は、選択マーカー１の成長を許す選択物質と選択マーカー２の成長を阻害する選択物質を含有する培地における成長を基準として選択することができる。
【００３８】
第４の態様においては、ＤＮＡ構築物はポジティブ選択マーカーを含む。これにより、当該マーカーの増幅されたコピーを含む細胞の選択が可能となる。このようなマーカーを増幅させると、フランキングＤＮＡ配列の同時増幅が達成される。本態様において、構築物成分の順序は、例えばターゲティング配列−増幅可能なポジティブ選択マーカーをコードするＤＮＡ−第２の選択マーカーをコードするＤＮＡ（任意的）−適当なプロモーターの支配下に又は内因性遺伝子の活性化のためにのみ存在するプロモーターの支配下に発現される外因性遺伝子に相当するＤＮＡ配列−ターゲティングＤＮＡ配列である。
【００３９】
ＤＮＡ構築物は、該外因性ＤＮＡの発現を支配する誘導可能プロモーターを含むことで誘導可能発現を可能にすることができる。任意には、該ＤＮＡ構築物は、細菌の複製開始点および細菌中における大規模プラスミド増殖を可能にする細菌の抗生物質耐性マーカーを含んでいてもよい。プロモーター、ポリアデニル化部位、およびスプライスジャンクションなどの追加配列とともに、選択マーカーをコードするＤＮＡを含むＤＮＡ構築物を用いて、トランスフェクト一次または二次細胞に選択可能表現型を付与することができる（たとえばプラスミドｐｃＤＮＥＯ、図２に概略図を示す）。このようなＤＮＡ構築物は、本明細書で説明する方法を用いてターゲティングＤＮＡ配列と共に一次または二次細胞に同時トランスフェクションすることができる。
【００４０】
ＤＮＡ構築物に関するすべての態様において、外因性ＤＮＡは１個以上の産物をコードすることができ、１個以上の治療目的の産物またはそれぞれの１個以上のものであることができるので、複数の産物を送達することが可能となる。
【００４１】
トランスフェクト細胞の用途
本明細書で説明する方法およびＤＮＡ構築物を用いて作成された細胞は様々な目的に用いることができる。１）レシピエント細胞中にすでに存在するＤＮＡが修復、変化、欠失、または置換される、２）治療目的の産物（またはその他の目的産物）をコードするかそれ自体が治療目的の産物である遺伝子またはＤＮＡ配列をレシピエント細胞のゲノムのあらかじめ選択された部位に導入する（すなわちジーンターゲティング）、３）一次、二次、または不死化細胞レシピエント中に存在する調節配列が修復、変化、欠失、または置換されている、あるいは４）遺伝子の全体または一部が修復、変化、欠失、または置換されている、脊椎動物由来の一次、二次、または不死化細胞を作成することができる。相同組換えを用いて、組織適合性に関与する細胞表面マーカーが変化、欠失、または置換されているか、上記マーカーの発現が変化、障害、または除去される普遍的（universal ）供与体細胞を作成することもできる。
【００４２】
本発明の細胞は、精製して従来の医薬品投与経路で送達することができる治療目的の産物をイン・ビトロで製造するのに有用である。たとえば、ゲノムＤＮＡ配列との相同組換えが起きると内因性ターゲット遺伝子の調節領域が、該ターゲット遺伝子の新規発現および／または調節を可能にする調節領域で置換され、最終的にはトランスフェクト細胞による治療目的の産物の産生をもたらす調節領域を含む外因性ＤＮＡで一次、二次、または不死化ヒト細胞をトランスフェクトすることができる。適当な選択マーカー遺伝子がターゲティングＤＮＡに含まれていれば、該活性化内因性ターゲット遺伝子をさらに増幅することができる。これらの細胞は、増幅の有無にかかわらず大規模培養に付して、細胞内または細胞外タンパク質産物を採取することができる。
【００４３】
本発明のトランスフェクト細胞は、トランスフェクト一次細胞の集団、トランスフェクトクローン細胞株、トランスフェクト不均質細胞株、および前記３つのうちの１つのトランスフェクト細胞範疇に属する少なくとも１個の代表的細胞を含む細胞混合物として、１）治療目的のタンパク質（たとえば個体中に存在しないか、個体の生理的要求より産生量が少ないか、欠損しているか、非効率的または不適当に利用されているタンパク質、酵素機能や輸送機能などの新規機能を有するタンパク質）、または２）治療目的の核酸（たとえば調節タンパク質と結合、すなわちキレート形成するＤＮＡ、遺伝子発現を阻害するか本質的酵素活性を有するＲＮＡ）のいずれかである治療目的の産物の送達に反応する異常または好ましくない状態を有する個体を治療するための送達システムとして有用である。治療目的のタンパク質または核酸を提供する本発明の方法においては、トランスフェクト一次細胞、クローン細胞株または不均質細胞株を、異常または好ましくない状態を治療または予防しようとする個体に対し、生理的に意義のあるレベルで外因性ＤＮＡを発現させるか利用可能とするのに充分な量と適当な経路で投与する。生理的に意義のあるレベルとは、その産物の体内産生レベルに近いか、異常または好ましくない状態の改善をもたらすレベルである。本発明の方法において投与される細胞は、治療目的の産物をコードする外因性ＤＮＡ、それ自体が治療目的の産物である外因性ＤＮＡ、または相同組換えによってゲノムＤＮＡ中のあらかじめ選ばれた部位に導入され、レシピエント細胞に正常状態ではその細胞中に発現されない産物を産生させるか、対応する非トランスフェクト細胞中で見られるよりも高いレベルで該産物を産生させるよう機能する、調節配列などの外因性ＤＮＡのトランスフェクトを受けた細胞である。調節配列（たとえばプロモーター）が導入される態様においては、該調節配列は、正常では細胞と関連している調節配列を置換または無力化させ、対応する非トランスフェクト細胞で生じるレベルより高いレベルでの該遺伝子の発現をもたらすか、対応する非トランスフェクト細胞のものとは異なる調節または誘導パターンを示させる。
【００４４】
本明細書で説明する方法によって作成される治療目的の産物を産生する不死化細胞は、１）該治療目的のタンパク質のランダムな組み込み、２）細胞ゲノムへ治療目的のタンパク質をターゲティングするための相同組換え、３）治療上の興味のもたれる遺伝子を活性化または作動させるための相同組換え、または４）上記３つの方法のうちのいずれか１つと遺伝子増幅との組み合わせ、のいずれによって細胞が作成されるかを問わず、遺伝子療法に使用することができる。本明細書で説明する方法によれば、不死化細胞はいくつかの半透性遮蔽装置のうちの１つに封入される。上記装置の透過性は、動物に移植された際、細胞が装置から脱離せず、該治療目的の産物が自由に透過できて遮蔽装置から脱離して移植物の周囲の局所または全身循環に入ることができる程度のものである。この目的にはいくつかの濾過膜が使用可能であり、具体例としては、セルロース、酢酸セルロース、ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリビニリデンジフルオリド、ポリ塩化ビニル重合体、およびポリ塩化ビニル誘導体の重合体などが挙げられるが、これらに限定されない。あるいは、遮蔽装置を用いて、ヒト以外の種に由来する一次、二次、または不死化細胞をヒトの遺伝子療法に使用できるようにすることができる。タンパク質を製造する目的にヒト以外の細胞が有利である場合や、ヒト以外のタンパク質が治療目的に有用である場合は、他の種に由来する細胞の使用が望ましい。たとえば、サケ由来細胞を使用してサケカルシトニンを製造したり、ブタ由来細胞を用いてブタインスリンを製造することなどである。
ヒト以外の種に由来する細胞をイン・ビトロでのタンパク質製造に使用することもできる。これらの細胞は、本明細書および本明細書に引例として含まれる米国特許出願に記載の方法によって製造される治療目的のタンパク質を産生する不死化細胞、一次細胞又は二次細胞であってよく、該産生細胞は、１）該治療目的のタンパク質のランダムな組み込み、２）細胞ゲノムに治療目的のタンパク質をターゲティングするための相同組換え、３）治療上の興味のもたれる遺伝子を活性化または作動させるための相同組換え、または４）上記３つの方法のうちのいずれか１つと遺伝子増幅との組み合わせ、のいずれによって作成されるものであってもよい。タンパク質を製造する目的にヒト以外の細胞が有利である場合（たとえばＣＨＯ細胞）、またはヒト以外の種のタンパク質が治療目的または商業目的に有用である場合、たとえばサケ由来細胞を使用してサケカルシトニンを製造したり、ブタ由来細胞を用いてブタインスリンを製造したり、ウシ細胞を用いてウシ成長ホルモンを製造する場合は、他種に由来する細胞の使用が望ましい。
【００４５】
本発明のトランスフェクト細胞は、ヒトおよび動物におけるいくつかの用途に有用である。１つの態様においては、上記細胞をヒトまたは動物に移植し、ヒトまたは動物の体内でタンパク質送達を行なうことができる。たとえば、ヒト成長ホルモン（ｈＧＨ）、ヒトＥＰＯ（ｈＥＰＯ）、またはヒトインスリノトロピンを治療目的でヒトに全身的に送達させることができる。治療目的の産物が自由に透過できる遮蔽装置を用いて、イン・ビボで細胞を固定位置に保持したり、細胞を宿主免疫系から保護および隔離することができる。遮蔽装置はとくに有用であり、トランスフェクト不死化細胞、他種由来のトランスフェクト細胞（トランスフェクト異種細胞）、または組織適合性のないドナー由来の細胞（トランスフェクト同種細胞）をヒトまたは動物の状態の治療または農業用途（たとえば食肉や乳製品の製造）の目的で移植することができる。遮蔽装置は、何らかの理由で治療計画を中止しなければならないときに、除去したい細胞へのアクセスを容易にすることで、簡便な短期的（一時的）療法を可能にする。
【００４６】
本発明のトランスフェクト細胞はまた、抗体産生の誘導や、病原体に対するヒトおよび動物の免疫化に有用である。移植トランスフェクト細胞を用いて、宿主の細胞性および液性免疫応答の刺激をもたらす免疫抗原を送達することができる。これらの免疫応答は、将来の感染源から宿主を保護すること（たとえばワクチン接種）、進行中の感染に対する疾患対抗能力の刺激および強化、または治療または診断目的に有用でありうるトランスフェクト細胞によってイン・ビボで産生される抗原に対する抗体の作成を目的として、設計することができる。除去可能な遮蔽装置を用いると、抗原への曝露を終了させる簡単な手段を入手できる。また、抗原産生は細胞が拒絶されると停止するので、最終的に拒絶される細胞（異種または同種トランスフェクト細胞）を使用して抗原曝露を制限することができる。
【００４７】
実施例の説明
本明細書で説明したとおり、本出願人らは、ＤＮＡを一次、二次、または不死化脊椎動物細胞に導入し、相同組換えにより該トランスフェクト一次、二次、または不死化細胞のゲノムに組み込ませることができることを明らかにした。すなわち、本出願人らは、一次、二次、および不死化細胞哺乳類細胞における遺伝子ターゲティングが可能であることを明らかにした。さらに、該外因性ＤＮＡは相同的に組換えられた（ＨＲ）細胞中で目的の機能を発揮すること、および正しくターゲティングされた細胞は、適切なターゲティングを受けたＤＮＡによって付与される検出可能な表現型に基づき同定することができることを明らかにした。
【００４８】
また、本発明はトランスフェクト一次、二次、または不死化細胞を用いるタンパク質製造方法に関する。本発明の方法は、治療目的の産物をコードする外因性ＤＮＡ、または治療目的の産物をコードする内因性ＤＮＡをターゲティングまたは活性化させるのに充分なＤＮＡで一次、二次、または不死化細胞をトランスフェクトするものである。たとえば、実施例１ｇ、１ｊ、２、３、４では、選択された内因性遺伝子のターゲティングと活性化によるタンパク質製造について説明する。
【００４９】
本出願人らは、ＤＮＡ構築物について及び遺伝子ターゲティングによって活性化された内因性細胞遺伝子を増幅するための方法（実施例１ｆ〜１ｋおよび実施例３）についても説明し、さらに、遺伝子ターゲティングによって一次、二次、または不死化細胞のゲノム中のあらかじめ選択された部位に遺伝子を導入することができる方法についても説明する（実施例１ｄ）。
【００５０】
本出願人らは、ヒトゲノム中の特定遺伝子座（ＨＰＲＴ座）へのターゲティングおよび薬剤耐性表現型に基づく選択に有用なプラスミドの構築について説明する（実施例１ａ）。ｐＥ３Ｎｅｏと呼ぶこのプラスミドを細胞ゲノムのＨＰＲＴ座に組み込むと、ｈｐｒｔ-の６−ＴＧ耐性表現型を有するとともにＧ４１８耐性も示す細胞が得られる。すでに述べたとおり、本出願人らは、樹立ヒト線維芽細胞株に導入されたＤＮＡがＨＰＲＴ遺伝子のエキソン３内に局在していることを明らかにすることで、ｐＥ３Ｎｅｏが該樹立ヒト細胞系での遺伝子ターゲティングにおいて適切に機能することを示した（実施例１ｂ）。
【００５１】
また、本出願人らは、ｐＥ３Ｎｅｏを用いて一次及び二次細胞ヒト皮膚線維芽細胞において遺伝子ターゲティングが可能であることを明らかにする（実施例１ｃ）。本出願ではさらに、ＤＮＡ末端を改変するとゲノムＤＮＡへのＤＮＡのターゲティングが促進されることを明らかにする（実施例１ｃおよび１ｅ）。
【００５２】
実施例１ｆ〜１ｈおよび実施例２は、ヒトＥＰＯ遺伝子の上流にある正常な調節配列を変化させて、トランスフェクトされていない状態では検出可能量のＥＰＯを発現しない一次または二次線維芽細胞株におけるｈＥＰＯの発現を可能ならしめる態様を説明するものである。１つの態様においては、ターゲティングの産物は正常なＥＰＯタンパク質を無傷のままではあるがマウスメタロチオネインプロモーターの制御下に置く。実施例１ｉおよび１ｊは、同様のターゲティング構築物を用いて、一次または二次ヒト線維芽細胞中で内因性成長ホルモン遺伝子を活性化させることについて説明する。ヒト線維芽細胞中のＥＰＯ発現の活性化について説明するその他の態様においては、ターゲティング事象の産物はキメラ性転写ユニットであり、そのものの中ではヒト成長ホルモン遺伝子の第１エキソンがＥＰＯエキソン２−５の上流に位置する。転写（マウスメタロチオネインプロモーターの制御下にある）、スプライシング、および翻訳の産物は、ｈＥＰＯシグナルペプチドのアミノ酸１−４がｈＧＨのアミノ酸残基１−３で置換されたタンパク質である。このタンパク質のキメラ部分、すなわちシグナルペプチドは、細胞からの分泌に先立ち除去される。実施例５では、遺伝子（イントロンを有する）を該遺伝子の発現可能ｃＤＮＡコピー（イントロンを欠く）に変換する細胞を作成するターゲティング構築物と方法、ならびに微生物（たとえば酵母や細菌）細胞中での上記発現可能ｃＤＮＡ分子の回収について説明する。実施例６では、ｐＲＥＰＯ４という２重選択（dual selection）用ターゲティングベクターの構築とｄｈｆｒ遺伝子を増幅させる場となる細胞の選択について説明する。相同組換えにより内因性ｈＥＰＯ遺伝子を活性化させた後、プラスミドｐＲＥＰＯ４を用いてＨＴ１０８０細胞（不死化ヒト細胞系）中のヒトＥＰＯ（ｈＥＰＯ）座を増幅させておく。すでに述べたとおり、メトトレキセート含有培地で段階的選択を行なったところ、０．４μＭのメトトレキセートに耐性を示す細胞中でのｈＥＰＯ産生が７０倍増大した。
【００５３】
これらの実施例は、ターゲット遺伝子のタンパク質コード領域の操作などの処理を必要としないで遺伝子ターゲティングにより内因性遺伝子の活性化または活性化と増幅を行なう方法を提供するものである。これらの方法により、通常は活性を示さない遺伝子を、イン・ビトロでのタンパク質製造（たとえば医薬品）やイン・ビボでのタンパク質送達法（たとえば遺伝子療法）に望ましい性質を有する細胞中で活性化させることができる。図５および図６では、ｈＥＰＯ遺伝子の転写を活性化させる２つの手法について説明する。
【００５４】
本明細書に開示する方法およびＤＮＡ構築物またはプラスミドまたは当該分野における通常の技術を有する者にとって自明であるそれらの改変物を用いると、治療目的の産物（たとえばタンパク質、リボザイム、核酸）をコードする外因性ＤＮＡを、脊椎動物（たとえばヒトおよびヒト以外の哺乳類）の一次または二次細胞のゲノム中のあらかじめ選択された部位に挿入することができる。
【００５５】
以下実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。
【実施例１】
【００５６】
ジーンターゲティングによるトランスフェクト細胞株の作成
トランスフェクトするＤＮＡが、相同組み換え事象を通して、染色体ＤＮＡ配列に導入される時、または部分的に置換する時に、ジーンターゲティングが生じる。このような事象はどのようなトランスフェクト実験の途中でも生じる可能性があるが、それらは非相同又は不正の(illegitimate)組み換えによってプラスミドＤＮＡが組み込まれるという事象が大過剰に起こることによって、通常マスクされている。
【００５７】
ａ．  ヒト細胞中のジーンターゲティング事象の選択に有用な構築物の作成
ターゲティングの事象を選択する一つの方法は、トランスフェクトするＤＮＡの組み込みによる遺伝子機能の消失を選択する遺伝子的選択によるものである。ヒトＨＰＲＴ遺伝子座(locus) はヒポキサンチン−ホスホリボシルトランスフェラーゼ酵素をコードしている。ｈｐｒｔ-細胞は、ヌクレオシドアナログである６−チオグアニン（６−ＴＧ）を含む培地で増殖することにより選択することができる。すなわち、野生型（ＨＰＲＴ+）対立遺伝子(allele)を持つ細胞は、６−ＴＧによって死滅するが、変異体（ｈｐｒｔ-）対立遺伝子を持つ細胞は生きつづけることができる。従って、ＨＰＲＴ遺伝子機能を破壊する、ターゲティングされた事象を保持する細胞が６−ＴＧ培地で選択できる。
【００５８】
ＨＰＲＴ遺伝子座に対するターゲティングのためのプラスミドを構築するために、ＨＰＲＴ配列〔遺伝子バンク(Genebank)名ＨＵＭＨＰＲＴＢ：エドワーズ(Edwards, A.) ら，Genomics 6:593-608(1990)]の１１，９６０〜１８，８６９位を含みかつＨＰＲＴ遺伝子のエキソン２と３を含む６．９ｋｂのＨｉｎｄIII断片がｐＵＣ１２のＨｉｎｄIII部位に
サブクローン化される。得られたクローンはＨＰＲＴ遺伝子断片のエキソン３の唯一のＸｈｏＩ部位で切断され、ｐＭＣ１Ｎｅｏ(Stratagene)からのｎｅｏ遺伝子を含む１．１ｋｂのＳａｌI−ＸｈｏI断片が挿入されて、エキソン３をコードする部分が破壊される。ＨＰＲＴ転写の方向と反対方向のｎｅｏ転写の方向を持った一つのオリエンテーション（orientation)が選びだされ、ｐＥ３Ｎｅｏと名付けられた。正常なＨＰＲＴエキソン３をｎｅｏが破壊された(neo-disrupted) 型のもので置換すると６−ＴＧ耐性表現型のｈｐｒｔ-が得られるであろう。このような細胞はＧ４１８耐性でもある。
【００５９】
ｂ．  樹立ヒト線維芽細胞系でのジーンターゲティング
不死化した細胞系におけるターゲティングを示すため、そして、ジーンターゲティングにおいてｐＥ３Ｎｅｏが適切に機能することを確立させるため、ヒト線維肉腫細胞系ＨＴ１０８０（ＡＴＣＣ  ＣＣＬ  １２１）をｐＥ３Ｎｅｏでエレクトロポーレーションを用いてトランスフェクトした。
【００６０】
ＨＴ１０８０細胞は、エレクトロポーレーションに先立って、１５％子牛血清（Ｈｙｃｌｏｎｅ）含有のＨＡＴ（ヒポキサンチン／アミノプテリン／キサンチン）補填のＤＭＥＭ培地で維持された。エレクトロポーレーションの２日前に、細胞をアミノプテリンのない同様の培地に移し変える。等比級数的に増殖した細胞をトリプシン処理し、ＤＭＥＭ／１５％子牛血清で希釈し、遠心分離して、ＰＢＳ（リン酸塩緩衝液）に再懸濁させて、１ｍｌ当たり１３３０万細胞の最終細胞体積にする。ｐＥ３ＮｅｏをＨｉｎｄIIIで処理し、ｐＵＣ１２骨格から８ｋｂのＨＰＲＴ−ｎｅｏ断片を分離し、フェノール抽出とエタノール沈殿により精製して、６００μｇ／ｍｌの濃度で再懸濁させる。５０μｌ（３０μｇ）を、エレクトロポーレーション用チューブ(cuvette) （０．４ｃｍ電極間隔、バイオラッドラボラトリーズ）に、７５０μｌの細胞懸濁液（細胞数１０００万）と共に加えた。エレクトロポーレーションは４５０Ｖ、２５０μＦ（Ｂｉｏ−Ｒａｄ  Ｇｅｎｅ  Ｐｕｌｓｅｒ；バイオラッドラボラトリーズ）で行われた。チューブの内容物を直ちに、１５％子牛血清含有のＤＭＥＭ培地に加えて、２５ｍｌの培地当たり、１００万個の細胞になるような細胞懸濁液を作る。この処理された細胞懸濁液２５ｍｌを１５０ｍｍ径の組織培養皿にまいて、３７℃、５％炭酸ガス中で培養した。２４時間後、Ｇ４１８溶液を直接その皿に加えて、Ｇ４１８として８００μｇ／ｍｌの最終濃度のものとした。５日後、培地をＤＭＥＭ／１５％子牛血清／８００μｇ／ｍｌ  Ｇ４１８の培地に換えた。エレクトロポーレーションの９日後に培地をＤＭＥＭ／１５％子牛血清／８００μｇ／ｍｌ  Ｇ４１８及び１０μＭの６−チオグアニン含有のものに換えた。Ｇ４１８と６−ＴＧに耐性のコロニーがこの２重選別の開始後１４〜１６日後に、クローニングシリンダーを用いて採取された。
【００６１】
ＨＴ１０８０細胞における５個の代表的なターゲティング実験の結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
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【００６３】
トランスフェクション例５では、Ｇ４１８rコロニーの一貫収率決定用のコントロール皿によると、３３，７００個のＧ４１８rコロニーが最初１×１０7個の処理細胞から発生するはずであることが示された。このように、ターゲットされた事象とターゲットされない事象の比は、６６／３３，７００すなわち１対５１０である。この５つの実験を合わせると、ターゲットされた事象は、３．６×１０6の頻度すなわち処理細胞の０．０００３６％という頻度で発生する。
【００６４】
制限酵素と、ｎｅｏとＨＰＲＴ遺伝子から得られたプローブを用いたサザンハイブリダイゼーション実験から、ＨＰＲＴ遺伝子座のＨＰＲＴのエキソン３中の予想された位置にｎｅｏ遺伝子が位置していることが示された。
【００６５】
ｃ．  一次及び二次のヒト皮膚線維芽細胞でのジーンターゲティング
ｐＥ３ＮｅｏをＨｉｎｄIIIで切断し、ｐＵＣ１２骨格から８ｋｂのＨＰＲＴ−ｎｅｏ断片を分離し、フェノール抽出とエタノール沈殿により精製する。ＤＮＡは、２ｍｇ／ｍｌとなるよう再懸濁した。０．５ｍｌの容量中、３００万個の二次ヒト包皮線維芽細胞が１００μｇのＨｉｎｄIIIｐＥ３Ｎｅｏ（５０μｌ）と共に、２５０ボルトと９６０μファラッドでエレクトロポーレートされた。３回に分けてトランスフェクションを行い、全部で９００万個の処理細胞となった。細胞を処理し、Ｇ４１８耐性を指標に選択した。１５０ｍｍ培養皿ごとに、５００，０００個の細胞がＧ４１８選択用にまかれた。選択条件で１０日後に、培養液を４００μｇ／ｍｌのＧ４１８と１０μＭの６−ＴＧを含むヒト線維芽細胞栄養培地に換える。２種の薬剤の組み合わせでの選択を、さらに１０日間継続する。培養皿を顕微鏡で見て、両薬剤に耐性なヒト線維芽細胞コロニーを検索する。Ｇ４１８rｔ−ＴＧrコロニーの比率は、９００万個の処理細胞当たり４個である。これらのコロニーは、コロニーを作り得るすべての細胞の０．０００１％（すなわち、１００万分の１）となっている。Ｇ４１８rコロニーの一貫収率を決定するために用いられるコントロール用培養皿から、最初の９×１０6個の処理細胞から２８５０個のＧ４１８rコロニーが発生し得ることが示された。このように、ターゲットされない事象に対するターゲットされた事象の比率は４／２，８５０すなわち１対７１２である。制限酵素及び、ｎｅｏとＨＰＲＴ遺伝子に由来するプローブを用いたサザンハイブリダイゼーション実験により、ＨＰＲＴ遺伝子座のＨＰＲＴエキソン３の中の予想される部位にｎｅｏ遺伝子が位置し、そしてこれら４個のクローン化された細胞株中に、ターゲティングが生じていることが示された。両薬剤に耐性なコロニーは一次細胞をトランスフェクトすることによっても単離された（１／３．０×１０7）。
【００６６】
いくつかのｐＥ３Ｎｅｏターゲティング実験の結果は表２にまとめられている。ＨｉｎｄIIIで処理されたｐＥ３Ｎｅｏは、直接トランスフェクトされるか、又はトランスフェクションに先立って５’端に単鎖の突出部を発生させるため、エキソヌクレアーゼIIIで処理された（実施例１ｃ参照）。長さが１７５から９３０塩基対の範囲の単鎖領域を持つＤＮＡ調製物が試験された。ＨｉｎｄIIIのみで消化したｐＥ３ｎｅｏを用いて、Ｇ４１８−耐性コロニーの１／７９９が、制限酵素とサザンハイブリダイゼーション分析により、ＨＰＲＴ遺伝子座にｎｅｏ遺伝子のターゲティング挿入があることが、同定された（全部で２４個の目的のクローンが単離された）。１７５塩基対の突出部を用いた時に、ターゲティングは最大に増強され（約１０倍の増強）、Ｇ４１８rコロニーの１／８０に、ＨＰＲＴにおけるターゲティングの特徴である制限断片の存在が示された（全部で９個の目的とするクローンが単離された）。このように、ここに記載された条件と組み換えＤＮＡ構築物を用いれば、ターゲティングは通常のヒト線維芽細胞で容易に観察でき、ターゲティングの一貫頻度（ターゲットされたクローンの数を、Ｇ４１８耐性株へ安定にトランスフェクトされたクローンの数で割ったもの）は、実施例１ｅに記載するような方法で、単鎖の突出尾部を含むターゲティング構築物でトランスフェクトすることで増強され得る。
【００６７】
【表２】
2005027673.tif 000003
【００６８】
ｄ．  ヒトのゲノムへの治療に有益な遺伝子のターゲティング挿入のための構築物作成とジーンターゲティングでのその利用
治療に有益な遺伝子がｎｅｏ遺伝子に隣接するかその近くのＨＰＲＴのコード領域内に挿入されているｐＥ３Ｎｅｏ変異型は、一次又は二次のレシピエント細胞ゲノムの特定の位置に、治療に有益な遺伝子をターゲティングするために使用することができる。ＨＰＲＴ遺伝子座にｈＧＨ遺伝子をターゲティングするために、このようなｐＥ３Ｎｅｏ変異型を構築することができる。
【００６９】
ｐＸＧＨ５（図１に概略図を示す。）を、ＥｃｏＲIで処理し、ｈＧＨ遺伝子とそれに結合したマウスメタロチオネン（ｍＭＴ）プロモーターを含む４．１ｋｂ断片を分離する。ＥｃｏＲＩの突出部をＥ．coli  ＤＮＡポリメラーゼからのクレノー断片で埋める。別個にｐＥ３Ｎｅｏはｎｅｏ断片とＨＰＲＴエキソン３の結合（エキソン３への挿入物の３’側の結合）を切断するＸｈｏIで処理する。直鎖状になったプラスミドのＸｈｏI突出端を、Ｅ．coli  ＤＮＡポリメラーゼからのクレノー断片で埋め、得られた断片を４．１ｋｂの平滑末端のｈＧＨ−ｍＭＴ断片につなぐ。ライゲーション混合物由来のバクテリアのコロニーは、ｈＧＨ−ｍＭＴ断片が単一コピー挿入されているか及び一方向性か、すなわちｈＧＨ遺伝子がｎｅｏ遺伝子と同じ方向で転写されるかが、制限酵素分析によってスクリーニングされ、選択され、ｐＥ３Ｎｅｏ／ｈＧＨと名付けられる。ｐＥ３Ｎｅｏ／ｈＧＨをＨｉｎｄIIIで消化し、ＨＰＲＴ，ｎｅｏとｍＭＴ−ｈＧＨ配列を含む１２．１ｋｂの断片を切り離す。消化したＤＮＡを処理し、実施例１ｃに記載した一次又は二次ヒト線維芽細胞にトランスフェクトする。Ｇ４１８rＴＧrコロニーを選択し、実施例１ｃに記載したように、ＨＰＲＴ遺伝子中へのｍＭＴ−ｈＧＨとｎｅｏ配列のターゲティング挿入について分析する。個々のコロニーは市販の免疫測定法(Nichols Institute) を用いて、ｈＧＨの発現を測定する。
【００７０】
二次ヒト線維芽細胞をｐＥ３Ｎｅｏ／ｈＧＨでトランスフェクトし、チオグアニン耐性コロニーの安定なｈＧＨの発現について、制限酵素とサザンハイブリダイゼーション分析法により分析した。分析した１３個のＴＧrコロニーのうち８個のコロニーが、内在性のＨＰＲＴ遺伝子座にｈＧＨ遺伝子が挿入されていると同定された。８個の株はすべて、ｈＧＨの有意な量を安定に発現しており、２４時間の平均発現レベルは２２．７μｇ／１０6細胞であった。また、プラスミドｐＥ３ｎｅｏＥＰＯ、図４、を、ヒトＨＰＲＴ遺伝子座にＥＰＯをターゲティングする目的で使用してもよい。
【００７１】
細胞のゲノムＤＮＡの特定の位置に治療上有益な遺伝子をターゲティングする目的で行う相同組み換えの利用は、ある遺伝子を挿入することにより、治療目的（例えば薬物投与（pharmaceutics ）や遺伝子治療）の産物の産生を拡大でき、またその有用性を一層高めることができる。上記の遺伝子の増幅コピーを含有する細胞は、適当な薬物選択法に付されることにより選択可能となる。例えば、ｐＥ３ｎｅｏ／ｈＧＨ（実施例１ｄ）は、ｐＥ３ｎｅｏ／ｈＧＨ中のｈＧＨ又はｎｅｏ遺伝子に直接隣接する位置にｄｈｆｒ、ａｄａ、又はＣＡＤ遺伝子を挿入することにより改変することができる。一次、二次、又は不死化細胞をこのようなプラスミドでトランスフェクトし、そして正確にターゲティングされた事象を固定する。これらの細胞を、増幅された遺伝子を含む細胞を選択するのに適した薬物で漸増する濃度でさらに処理する（ｄｈｆｒの場合の選択剤はメトトレキセートであり、ＣＡＤの場合の選択剤はＮ−（ホスホノアセチル）−Ｌ−アスパルテート（ＰＡＬＡ）であり、ａｄａの場合の選択剤はアデニンヌクレオシド（例えばアラノシン（alanosine ））である）。この方法においては、治療上有益な遺伝子の組み込み体は選択される増幅コピー遺伝子と共に同時増幅を受けるであろう。こうして、治療用の遺伝子を産生させるための細胞の遺伝子工学は、ターゲティング構築物が組み込まれる位置及び増幅された細胞中で増幅されたコピーが存在する位置を予め選択することにより、容易に制御することができる。
【００７２】
ｅ．  ターゲティングを増強させるためのＤＮＡ末端の修飾
いくつかの一連の証拠から、Ｅ．coli、バクテリオファージ、Ｓ．cerevisiaeとアフリカツメガエルにおける或る相同性組み換えの過程に、３’端突出部が関与することが示唆されている。アフリカツメガエルの卵母細胞においては、数百個の塩基対の長さの３’端突出部を持つ分子が、制限酵素で消化されて発生する非常に短い突出部（４ｂｐ）を持つ分子よりも、顕微注入後に非常にすみやかに同様に処理された分子と組み換えを起こした。酵母においては、数百個の塩基対の長さを持つ３’端突出部の発生が減数分裂的(meiotic) 組み換えにおける律速段階であるように見える。ヒト細胞の組み換えにおいては３’端突出部が関与するとの証拠は報告されておらず、どのような種においても、修飾ＤＮＡ基質がターゲティング（相同性組み換えの一種）を促進するということは示されていない。ヒトの細胞において、ターゲティングに関する３’端突出部の効果は、試験されていない。以下の実施例に記載の実験および実施例１ｃから、５’端突出部が一次、二次および不死化ヒト線維芽細胞のターゲティングの促進に最も有効であることが示唆される。
【００７３】
トランスフェクトするＤＮＡ分子の末端を修飾することによって、ターゲティングを増強させることに関する報告はなされていない。この実施例では分子末端を２本鎖型から１本鎖型に変換することによる直鎖状ＤＮＡ分子の末端の修飾により、一次及び二次のヒト線維芽細胞の染色体へのターゲティングが増強できることを示す。
【００７４】
１１００μｇのプラスミドｐＥ３Ｎｅｏ（実施例１ａ）をＨｉｎｄIIIで消化する。このＤＮＡは、フェノール抽出とエタノール沈殿の後に、直接用いることができる。あるいはＨＰＲＴとｎｅｏ遺伝子のみを含む８ｋｂのＨｉｎｄIII断片が、ゲル電気泳動法によってｐＵＣ１２ベクター配列と分離することができる。ＨｉｎｄIII消化ＤＮＡのＥｘｏIII処理により、両末端に、各フリーの３’末端で始まり、５’の突出端を残す広範なエクソヌクレオティックな消化が起こる。エクソヌクレオティック反応の程度とその結果としての５’端突出部の長さは、ＥｘｏIII処理反応の時間を変化させることにより、コントロールできる。ＨｉｎｄIII処理されたｐＥ３Ｎｅｏの１００μｇのＥｘｏIII消化は、供給者の推薦する条件に従い、３０秒、１分、１．５分、２分、２．５分、３分、３．５分、４分、４．５分と５分の時間で実施される。消化の程度をモニターするため、それぞれの時間の点で、ＥｘｏIIIで処理されたＤＮＡを１μｇ含むように採取された試料を、マングビーンヌクレアーゼ(Promega) を用いて供給者の推薦する条件で処理し、その試料をゲル電気泳動で分画する。ＥｘｏIII等未処理でかつＨｉｎｄIII処理されたｐＥ３ＮｅｏとそれをさらにＥｘｏIIIとマングビーンヌクレアーゼで処理した同じ分子のサイズの違いを測定する。２つに分かれたこのサイズの相違から、分子のそれぞれの末端にある５’端突出部の平均の長さが出る。上述の時間の点と３０°での処理では、作りだされる５’端突出部は１００〜１０００塩基の範囲である。
【００７５】
それぞれの反応時点で採取されたＥｘｏIII処理のＤＮＡ６０μｇ（ｐＥ３Ｎｅｏの全ＨｉｎｄIII処理物）を精製し、実施例１ｃに記載の条件下で一次、二次または不死化ヒト線維芽細胞へエレクトロポーレーションにより導入する。それぞれのＥｘｏIII処理調製物でターゲティングがどの程度増強されたかについては、Ｇ４１８r６−ＴＧrコロニーの数を計測し、これらの数をＥｘｏIII未処理のＨｉｎｄIII消化ｐＥ３Ｎｅｏによるターゲティングで得られた数と比較することによって定量される。
【００７６】
３’端突出部の効果も又、同様の系を用いて定量することができる。この場合、ＨｉｎｄIII消化ｐＥ３Ｎｅｏを用い、供給者の推薦する条件下で時間間隔を変えてバクテリオファージＴ７遺伝子６エキソヌクレアーゼ(United States Biochemicals)で処理する。消化の程度（末端毎に作りだされた３’端突出部の平均の長さ）とエレクトロポーレーションの条件の決定は、ＥｘｏIIIで処理されたＤＮＡに関する記載に準じる。それぞれのＴ７遺伝子６エキソヌクレアーゼ処理調製物で、ターゲティングが増強される程度については、Ｇ４１８r６−ＴＧrコロニーの数を計測し、これらの数をＴ７遺伝子６エキソヌクレアーゼ未処理のＨｉｎｄIII消化ｐＥ３ＮＥＯによるターゲティングで得られた数と比較することによって定量される。
【００７７】
５’及び３’端突出部を発生させる他の方法も可能である。例えば、相互に部分的にオーバーラップしている２つの直鎖状分子を変性させ、アニーリングすることで、出発時の直鎖状分子と区別できない再アニーリングされた断片とともに、それぞれの分子の両末端に３’端突出部を有する分子、あるいは両末端に５’端突出部を有する分子の混合物が得られる。突出部の長さは２つのＤＮＡ断片の間で共通でないＤＮＡの長さから決定される。
【００７８】
ｆ．  一次、二次及び不死化ヒト線維芽細胞においてマウスメタロチオネンプロモーターの制御下にヒトエリスロポエチン遺伝子を置くためのターゲティングプラスミドの構築
以下に、本件発明の一つの態様を例示する。そこでは、得られたままの状態では有意な量でエリスロポエチン（ＥＰＯ）を発現しない一次、二次及び不死化ヒト線維芽細胞株において、ヒトエリスロポエチンが発現できるように、ヒトのエリスロポエチン遺伝子の上流に位置する正常なポジティブとネガティブの調節配列を変化させる。
【００７９】
ヒトＥＰＯをコードする領域の上流にのみ存在する領域をＰＣＲで増幅することができる。この目的のために用いられる３組のプライマーを、発表されているヒトＥＰＯの解析からデザインした〔Genbank 名称 HUMERPA; リン（Lin, F-K．）ら、Proc. Natl. Acad. Sci.,USA 82:7580-7584(1985)〕。これらプライマーの組は６０９、６０３又は５９０ｂｐの断片を増幅することができる。
【００８０】
【表３】
2005027673.tif 000004
【００８１】
３つの断片は実質的に重なりあっていて、本発明の目的には交換可能なものである。翻訳開始部位を基準に−６２３〜−１４に延びた（ＨＵＭＥＲＰＡヌクレオチドの２〜６１０位）６０９ｂｐ断片の両端にＣｌａＩリンカーを結合する。その結果得られたＣｌａＩ−結合断片をＣｌａIで消化し、ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔIIＳＫ／＋(Stratagene)のＣｌａＩ部位に挿入する。その際の配向性はＨＵＭＥＲＰＡヌクレオチド位置６１０がプラスミドポリリンカーのＳａｌＩ部位に隣接するようにする。このプラスミドｐ５’ＥＰＯをＥＰＯ上流部分の断片中に唯一あるＦｓｐＩ又はＳｆｉＩ部位で、別々に切断し（ＨＵＭＥＲＰＡヌクレオチド位置として各々１５０と４０５）、マウスのメタロチオネンプロモーターに連結させる。典型的には、ｍＭＴ−Ｉ遺伝子から得られた１．８ｋｂのＥｃｏＲＩ−ＢｇｌII〔ｍＭＴをコードしない配列を含むものとして；ハマーとウォーリング（Hamer, D.H. and Walling M.）, J. Mol. Appl. Gen.1: 273 288(1982);この断片はまた、Ｇｅｎｂａｎｋから入手できるｍＭＴ配列、例えばＭＵＳＭＴＩ、ＭＵＳＭＴＩＰ、ＭＵＳＭＴＩＰＲＭの解析からデザインされるＰＣＲプライマーを用いてマウスゲノムＤＮＡから公知方法により単離することもできる〕を既知の方法で平滑末端化し、ＳｆｉIで消化した（先端を同様に平滑末端にした）ｐ５’ＥＰＯあるいはＦｓｐＩで消化したｐ５’ＥＰＯと結合させる。得られたクローンの配向性を分析し、前者のｍＭＴのＢｇｌII部位がプラスミドポリリンカー中のＳａｌＩ部位の近くにあるものが、一次及び二次のヒト線維芽細胞をターゲティングするために用いられる。この配向性は、最終の構築物の中で、ＨＵＭＥＲＰＡヌクレオチド位置６１０の方向に向かってｍＭＴの転写を指向させる。得られたプラスミドは、ＦｓｐＩとＳｆｉI部位で、それぞれｍＭＴの挿入があることから、ｐ５’ＥＰＯ−ｍＭＴＦ及びｐ５’ＥＰＯ−ｍＭＴＳと名付けられている。
【００８２】
さらに上流の配列は、最初のターゲット配列の上流に存在する負の調節要素あるいはエンハンサーの修飾、欠失及び／又は置換が望ましい場合に、有用である。ＥＰＯの場合には、肝臓外の組織と腎臓外組織の中で、ＥＰＯの発現を抑制する負の調節要素〔セメンザ（Semenza, G.L. ）ら、Mol. Cell.Biol. 10: 930-938(1990) 〕は欠失させることができる。６ｋｂ断片中に一連の欠失のあるものが調製される。削除された領域は幅広い宿主細胞活性を有するエンハンサーで置換することができる〔例えば、サイトメガロウイルス（ＣＭＶ）からのエンハンサー〕。
【００８３】
ＨＵＭＥＲＰＡ配列の５’末端の前にＢａｍＨI部位（遠位）とＨｉｎｄIII部位（近位）が位置するので、ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔIIＳＫ／＋ベクター中の６０９ｂｐの５’ＥＰＯ断片の配向性が選択された。このように、６０９ｂｐ断片の上流部分に通常存在する６ｋｂのＢａｍＨI−ＨｉｎｄIII断片〔セメンザ（Semenza, G.L. ）ら、Mol. Cell Biol. 10: 930-938(1990) 〕は、公知方法を用いて染色体ＤＮＡから単離できる。例えばバクテリオファージ、コスミドあるいは酵母の人為染色体ライブラリー(artificial chromosome library) を、６０９ｂｐのＰＣＲ増幅断片をプローブとしてスクリーニングすることができるであろう。所望のクローンは６ｋｂのＢａｍＨI−ＨｉｎｄIII断片を有するであろうし、その同定は公知方法で決定されたヒトＥＰＯ遺伝子の周辺の制限酵素地図とこの制限酵素地図を比較することによって確認することができる。また別の方法として、６０９ｂｐ断片をプローブとして用いて、ＥＰＯ遺伝子上流部分のヒトゲノムの制限酵素地図を作成することによって、ＨＵＭＥＲＰＡコーディネート２と６０９の間に起点を有し、上流ＢａｍＨＩ部位を越えて延びる断片を作る酵素を同定することができる。この断片は、ヒトゲノムＤＮＡの適当な消化物からゲル電気泳動法で単離することができ、バクテリアあるいは酵母のクローニングベクターに連結させることができる。正しいクローンは６０９ｂｐの５’ＥＰＯプローブにハイブリダイズし、６ｋｂのＢａｍＨI−ＨｉｎｄIII断片を含有するであろう。単離された６ｋｂ断片は、正しい配向性でｐ５’ＥＰＯ、ｐ５’ＥＰＯ−ｍＭＴＦ又はｐ５’ＥＰＯ−ｍＭＴＳに挿入（ＨｉｎｄIII部位がＨＵＭＥＲＰＡヌクレオチド位置２に隣接するように）される。さらに上流の配列は公知方法で単離することができ、それには染色体ウォーキングテクニックを用いるか、あるいは６０９ｂｐの５’ＥＰＯプローブにハイブリダイズする酵母人為染色体の単離によって行うことができる。
【００８４】
以上述べたクローニングのストラテジーは、その後の一次、二次または不死化ヒト線維芽細胞のターゲティングトランスフェクションのためＥＰＯの上流配列のインビトロでの修飾を可能にする。このストラテジーでは、負の調節領域の欠失とともにｍＭＴプロモーターの単純な挿入、また負の調節領域の欠失と広範囲の宿主細胞活性を有するエンハンサーによる置換について述べている。
【００８５】
ｇ．  ヒトＥＰＯ遺伝子の隣接配列に対するターゲティングと、標的一次、二次および不死化ヒト線維芽細胞のスクリーニングによる単離
ターゲティングに際し、プラスミドをプラスミドの骨格（backbone) から挿入物を切り離す制限酵素で切断する。p5’EPO-mMTSの場合、HindIIIと SalI での消化により 2.4ｋｂのターゲティング断片が切り離されるが、この断片は４０５ｂｐと２０４ｂｐの配列がそれぞれ５’、３’側に隣接した1.8 ｋｂの mMTプロモーターよりなる。この隣接配列は、この構築物を EPO遺伝子の調節領域にターゲティングするためのＤＮＡである。このＤＮＡ、すなわち2.4 ｋｂのターゲティング断片のみがフェノール抽出およびエタノール沈殿により精製され、実施例１c に記載された条件下で一次あるいは二次のヒト線維芽細胞にトランスフェクトされる。トランスフェクトされた細胞は、ヒト線維芽細胞栄養培養液中、150mmディッシュに蒔かれる。48時間後、細胞は 10,000 細胞/cm2の密度〔１ウエル当たり約20,000細胞の割合。もし106のクローニング可能な(clonable)細胞に対し１事象の割合でターゲティングが起こるならば、（実施例１ｃ）、その際１個の発現コロニーを分離するためのアッセイに約50ウエルが必要であろう〕で24ウエルのディッシュに蒔かれる。トランスフェクトする(transfecting)ＤＮＡが EPOの上流の相同領域をターゲットした細胞では、mMT プロモーターの制御下でEPOを発現するであろう。10日後、すべてのウエルの上清について、市販の利用可能なイムノアッセイキット（アムジェン)を用いてEPO の発現につきアッセイする。EPO の合成が認められるウエルからのクローンを、既知の方法を用いて分離する。代表的には個々のウェルあるいはプレート中に分離された異なる細胞集団のフラクションをアッセイし、これらのポジティブなウェルのフラクションのアッセイを必要に応じて繰り返し、最終的に1 ウエル当たり1 細胞の割合で蒔かれた96穴のマイクロタイタープレートをスクリーニングすることによりターゲティングされたコロニーを分離する。プレートライセート(plate lysates) 全体からのＤＮＡを、HUMERPA
ヌクレオチド部位１の上流に位置するプライマーとmMT に特異的なプライマーとの組み合わせを用いたPCR による断片の増幅により、分析することができる。この一対のプライマーは、ＤＮＡ配列に基いて正確に予想されるサイズのＤＮＡ断片を増幅するはずである。ポジティブなプレートをトリプシン処理し、次々と低い希釈で蒔きなおし、ターゲットされた細胞を分離するのに必要なだけ、ＤＮＡの調製とPCR のステップを繰り返す。
【００８６】
ここで述べられたターゲティングの手法は、通常の薬物送達(pharmacologic delivery)のためにhGH を産生させる目的で、不死化されたヒトの細胞（たとえばHT1080（ATCC CCL121)線維芽細胞、HeLa（ATCC CCL2)細胞、MCF-７（ATCC HTB22) 乳癌細胞、K-562 (ATCC CCL243) 白血病細胞、KB (ATCC CCL17) 癌細胞、あるいは2780AD〔ファンデルブリーク（Vander Bliek,A.M.）ら、Cancer Res. 48:5927-5932(1988)〕卵巣癌細胞) においてhGH の発現を活性化することにも使用することができる。
【００８７】
ｈ．  ヒトEPO 遺伝子の隣接配列に対するターゲティングと、ターゲティングされた一次、二次および不死化されたヒト線維芽細胞のポジティブあるいはポジティブ／ネガティブ組み合わせ選択システムによる単離
p5’EPO-mMTF、p5’EPO-mMTS、および上流に付加的な6ｋｂのBamHI-HindIII断片を有するそれらの誘導体を構築するためのストラテジーには、続けてmMT プロモーターに隣接した neo遺伝子の挿入という付加的なステップを行うことができる。加えて、ネガティブな選択マーカー、例えばgpt[pMSG (ファルマシア) あるいは他の適切な供給源から得られる]は pBluescriptIISK/＋ポリリンカー中のHUMERPA配列に隣接して挿入することができる。前者の場合、G418rコロニーが分離され、ターゲットされたコロニーを同定するためにコロニー集団から調製されたＤＮＡのPCR増幅、又は制限酵素とサザンハイブリダイゼーション分析により、スクリーニングされる。後者の場合、G418rコロニーは、gpt遺伝子の組み込み(integration) に対する選択のために、6-thioxanthine を含む培養液中に蒔かれる〔ベスナード(Besnard, C)ら、Mol.Cell.Biol. 7:4139-4141 (1987)〕。付言するに、HSV-TK 遺伝子はgptのような挿入配列とは反対側に配置でき、それにより400μg/mlのG418、100μMの6-thioxanthine、25μg/mlのgancyclovirを含むヒト線維芽細胞栄養培養液中で細胞を増殖させることにより、neoに対するポジティブ選択あるいはgptとTK両方に対するネガティブ選択が可能となる。二重のネガティブ選択法は、真のターゲティングに対する、ほぼ完全な選択法となるであろうし、サザンブロット分析は最終的な確証を与えるだろう。
【００８８】
ここで述べられたターゲティングの手法は、通常の薬物送達のためにhEPOを産生させる目的で、不死化されたヒトの細胞（たとえばHT1080線維芽細胞、HeLa細胞、MCF-7 乳癌細胞、K-562 白血病細胞、KB癌細胞、あるいは2780AD卵巣癌細胞) においてhEPOの発現を活性化することにも使用することができる。
【００８９】
ｉ．  一次、二次または不死化されたヒト線維芽細胞において、マウスメタロチオネインプロモーターの制御下にヒト成長ホルモン遺伝子を配置することを目的とした、ターゲティングプラスミドの構築
以下の実施例は、一次、二次または不死化されたヒト線維芽細胞株においてヒト成長ホルモンを発現させるために、該ヒト成長ホルモン遺伝子の上流に位置する通常の調節配列を変化させる、という本発明の一態様を例示する。
【００９０】
ＥＰＯ遺伝子の調節領域に対するターゲティングに関して実施例１fで述べられたのと同様のターゲティング分子が、ヒト成長ホルモン N遺伝子の 5’末端に由来するクローン化されたＤＮＡ断片を利用して得られる。HUMGHCSA(Genbank Entry)ヌクレオチド部位3787-5432(2つのEcoNI制限酵素部位ではさまれた部分であり、この酵素はクローニング、あるいはこの断片を含むサブクローンの診断的切断に都合の良いサイズの断片を作り出す) に相当する約1.8ｋｂの断片が、この領域におけるHUMGHCSA配列の分析によってデザインされたPCRプライマーにより増幅される。この領域は、hGH 遺伝子Ｎイントロン１の途中から翻訳開始部位の 5’側より約 1.4ｋｂ上流にまで及ぶ。pUC12がEcoRIとBamHIで切断され、クレノーで処理することにより平滑末端化され、希釈条件化で再環状化される。その結果、プラスミドはEcoRIとBamHIが欠失されたものとなる。このプラスミドはpUC12XEBと命名される。HindIIIリンカーを、増幅したhGH断片にライゲートし、その結果物である断片をHindIIIで消化し、HindIIIで消化したpUC12XEBにライゲートする。その結果得られたプラスミド、pUC12XEB-5’hGHを、hGH転写開始部位のすぐ上流に位置する0.5ｋｂ断片を除去するためにEcoRIとBamHIで消化する。消化したＤＮＡを、mMT-I遺伝子由来の1.8ｋｂ EcoRI-BglII断片にライゲートする。〔mMTのコード配列は含んでいない。ハマーとウォリング(Hamer, D.H. and Walling, M.),  J.Mol.Appl.Gen.,1.:273-288 (1982);この断片は、Genbankから入手可能なmMT配列、たとえばMUSMTI、MUSMTIP、MUSMTIPRMの分析によりデザインされるPCRプライマーを用いてマウスのゲノムＤＮＡから既知の方法でも分離し得る〕。このプラスミドp5’hGH-mMTは、上流のhGH配列(upstream hGH sequences)が両側に隣接するmMT プロモーターを有している。
【００９１】
以上述べたクローニングのストラテジーにより、hGHの上流の配列がインビトロで修飾され、引き続いて一次、二次および不死化ヒト線維芽細胞のターゲティングトランスフェクションがなされる。このストラテジーは、mMTプロモーターの単純な挿入を示す。他のストラテジー、たとえば幅広い宿主細胞特異性を有するエンハンサーを挿入mMT配列の上流に挿入させるといったものも考え得る。
【００９２】
ｊ．  ヒトhGH遺伝子に隣接する配列のターゲティング、およびターゲティングされた一次、二次および不死化されたヒト線維芽細胞のスクリーニングによる単離
ターゲティングに際し、プラスミドをプラスミドの骨格から挿入物を切り離す制限酵素で切断する。p5’hGH-mMTの場合、HindIII消化により2.9ｋｂのターゲティング断片が切り離されるが、この断片は、この構築物をhGH遺伝子の調節領域にターゲッッティングするためのＤＮＡがその5’および3’側に隣接した、1.8ｋｂのmMTプロモーターからなる。このＤＮＡ、すなわち2.9ｋｂのターゲティング断片のみがフェノール抽出およびエタノール沈殿により精製され、実施例１ｌに記載された条件下で一次あるいは二次のヒト線維芽細胞にトランスフェクトされる。トランスフェクトされた細胞は、ヒト線維芽細胞栄養培養液存在下、150mmディッシュに蒔かれる。48時間後、細胞は10,000細胞／cm2の密度〔１ウエル当たり約20,000細胞の割合。もし106のクローニング可能な(clonable)細胞に対し１個の割合でターゲティングが起こるならば（実施例１ｃ）、そのときは１個の発現コロニーを分離するためのアッセイに約50ウエルが必要であろう〕で24ウエルのディッシュに蒔かれる。トランスフェクトする(transfecting)ＤＮＡがhGHの上流の相同領域をターゲットした細胞では、mMTプロモーターの制御下でhGHが発現するであろう。10日後、すべてのウエルの上清について、市販のイムノアッセイキット（ニコルズ)を用いてhGHの発現をアッセイする。hGHの合成が認められるウエルのクローンを、既知の方法を用いて分離する。代表的には個々のウェルあるいはプレート中で分離された異なる細胞集団のフラクションをアッセイし、これらのポジティブなウェルのフラクションのアッセイを必要に応じて繰り返し、最終的に１ウエル当たり１細胞の割合で蒔かれた96穴のマイクロタイタープレートをスクリーニングすることにより、ターゲティングされたコロニーを分離する。プレートライセート全体からのＤＮＡも、HUMGHCSAヌクレオチド部位5,432の下流に位置するプライマーとmMTに特異的なプライマーの組み合わせを用いたPCRによって断片を増幅することにより、分析され得る。この一対のプライマーは、ＤＮＡ配列に基いて正確に予想されるサイズのＤＮＡ断片を増幅するはずである。ポジティブなプレートをトリプシン処理し、次々と低い希釈で蒔きなおし、ＤＮＡの調製とPCRのステップを、ターゲットされた細胞を分離するのに必要なまで繰り返す。
【００９３】
ここで述べられたターゲティングの手法は、通常の薬物送達のためにhGHを産生させる目的で、不死化されたヒトの細胞（たとえばHT1080線維芽細胞、HeLa細胞、MCF-7乳癌細胞、K-562白血病細胞、KB癌細胞、あるいは2780AD卵巣癌細胞)においてhGHの発現を活性化することにも使用できる。
【００９４】
ｋ．  ヒトhGH遺伝子の隣接配列へのターゲティングと、ターゲティングされた一次、二次および不死化されたヒト線維芽細胞のポジティブあるいはポジティブ／ネガティブ組み合わせ選択システムによる単離
p5’hGH-mMTを構築するためのストラテジーのあとに、mMTプロモーターに隣接したneo遺伝子の挿入という付加的なステップを続けて行うことができる。加えて、ネガティブな選択マーカー、例えばgpt[pMSG(ファルマシア)あるいは他の適切な供給源から得られる] は、pUC12ポリリンカー中のHUMGHCSA配列に隣接して挿入することができる。前者の場合、G418rコロニーを単離し、そしてターゲットされたコロニーを同定するためにこれらのコロニーのプールから調製されたＤＮＡについてPCR増幅又は制限酵素とサザンハイブリダイゼーション分析によりスクリーニングする。後者の場合、gpt遺伝子の組み込みのネガティブ選択のために、G418rコロニーをthioxanthineを含む培地中に蒔く〔ベスナード(Besnard, C)ら、Mol.Cell.Biol., 7:4139-4141(1987) 〕。付言するに、HSV-TK 遺伝子は、gpt のような挿入物の反対側に配置でき、それにより、400μg/mlのG418、100μMの6-チオキサンチン及び25μg/ml gancyclovirを含むヒト線維芽細胞栄養培地中で細胞を増殖させることにより、neoに対するポジティブ選択及びgptとTK両方に対するネガティブ選択が可能となる。二重のネガティブ選択法は、真のターゲティング事象に対し、ほぼ完全な選択法となるであろう。サザンハイブリダイゼーション分析は確認的なものである。
【００９５】
ここで述べられたターゲティングの手法は、通常の薬物送達のためにｈＧＨを産生させる目的で、不死化されたヒトの細胞（例えばＨＴ１０８０線維芽細胞、ＨｅＬａ細胞、ＭＣＦ−７乳癌細胞、Ｋ−５６２白血病細胞、ＫＢ癌細胞、あるいは２７８０ＡＤ卵巣癌細胞)においてｈＧＨの発現を活性化することにも使用される。
【００９６】
実施例１ｆと１ｉに記載され、そして実施例１ｇ、１ｈ、１ｊおよび１ｋにおいて用いられたターゲティング構築物を修飾することによって、活性化された内因性遺伝子及び増幅能を有する選択マーカーが増幅される細胞の選択に有用な増幅能を有する選択マーカー（例えばａｄａ、ｄｈｆｒ又はＣＡＤ）を含ませることが可能である。治療目的の産物をコードする内因性遺伝子を発現または発現可能なこのような細胞は、通常の薬物送達のための、又は遺伝子治療のためのタンパク質（例えばｈＧＨ及びｈＥＰＯ）を生産するのに利用可能である。
【００９７】
ｌ．エレクトロポレーションによる外因性ＤＮＡおよび選択マーカー遺伝子での一次および二次線維芽細胞のトランスフェクション
対数増殖期あるいは初期定常期の線維芽細胞をトリプシン消化し、栄養培地を用いてプラスチック表面から洗い流す。一定量の細胞懸濁液をカウントするために採取し、そして、残りを細胞を遠心分離する。上清を吸引し、ペレットは5ｍｌのエレクトロポーレーションバッファー（20ｍＭ  ＨＥＰＥＳ  ｐＨ7.3, 137ｍＭ  ＮａＣｌ, ５ｍＭ  ＫＣｌ, 0.7 ｍＭ  Ｎａ2ＨＰＯ4，６ｍＭデキストロース）に再懸濁する。細胞を再び遠心分離し、上清を吸引し、得られる細胞を１ｍｇ／ｍｌのアセチル化ウシ血清アルブミンを含むエレクトロポーレーションバッファーに再懸濁する。最終的な細胞懸濁液はおよそ３×１０6細胞／ｍｌの細胞を含んでいる。エレクトロポーレーションは再懸濁後すぐに行われるべきである。
【００９８】
スーパーコイル状のプラスミドＤＮＡを、0.4ｃｍの電極のギャップを持った滅菌したキュベット（Ｂｉｏ−Ｒａｄ）に入れる。最終ＤＮＡ濃度は一般に少なくとも120μｇ／ｍｌである。0.5ｍｌの細胞懸濁液（およそ1.5×１０6細胞を含んでいる）をその後キュベットに加え、細胞懸濁液とＤＮＡ溶液とを緩やかに混合する。エレクトロポーレーションはＧｅｎｅ−Ｐｕｌｓｅｒ装置（Ｂｉｏ−Ｒａｄ）を用いて行う。キャパシタンスおよび電圧はそれぞれ960μＦおよび250-300Ｖに設定する。電圧が上昇すると、細胞の生存数が減少するが、ゲノムの中に導入されたＤＮＡが安定に組み込まれている生存細胞のパーセンテージが劇的に上昇する。これらのパラメーターが与えられると、およそ１４〜２０ミリ秒のパルス時間が観察されるだろう。
【００９９】
エレクトロポーレーションされた細胞はおよそ５分間室温に保持され、次いでキュベットの内容物を滅菌されたトランスファーピペットで緩やかに採取する。この細胞を１０ｃｍの皿の中の１０ｍｌのあらかじめ暖められた栄養培地（上記のように15％の子牛血清を含んでいる）に直接加える。そして上述のようにインキュベートする。その翌日、培地を吸引し、10ｍｌの新鮮な培地と交換し、さらに16-24時間インキュベートする。その翌日、クローニング効率およびＧ418耐性コロニーを選別するために細胞のサブカルチャーが行われる。細胞をトリプシン処理し、カウントし、そして平板培養する。典型例では、線維芽細胞は、クローニング効率の決定のためには、103細胞／10ｃｍディッシュで平板培養し、G418選択のためには１〜２×１０4細胞／10ｃｍディッシュで平板培養する。
【０１００】
ヒト線維芽細胞は線維芽細胞栄養培地（15％子牛血清を含む）の中に300-400μｇ／ｍｌのＧ418（Geneticin、およそ50％の効力を示す二硫酸塩;Ｇｉｂｃｏ）を含む培地でＧ418耐性のものを選択をする。クローニング効率はＧ418の非存在下で決定された。平板培養された細胞を12−14日間インキュベートし、その時期のコロニーをホルマリンで固定し、クリスタルバイオレットで染色して、カウントする（プレートクローニング効率）かあるいはクローニングシリンダーを用いて単離する（Ｇ418プレート）。ウサギ線維芽細胞のエレクトロポーレーションおよび選択を、選択条件を除きヒト線維芽細胞について記述されたのと基本的に同じように行う。ウサギ線維芽細胞を１ｇｍ／ｍｌのＧ418を含む培地で選択する。
【０１０１】
線維芽細胞は新鮮な切除されたヒト包皮から単離された。カルチャーはＤＭＥＭ＋10％子牛血清の中に50,000細胞／ｃｍになるように蒔かれた。カルチャーが全面を覆った(confluent)とき、線維芽細胞をトリプシン処理することにより集め、エレクトロポーレーションによりトランスフェクトした。エレクトロポーレーションの条件はプラスミドｐｃＤＮＥＤを用いたトランスフェクションにより評価された。ほぼ最適な条件（エレクトロポーレーション電圧が250ボルト、キャパシタンスの設定が960μＦで、プラスミドｐｃＤＮＥＯが60μｇ）での典型的なエレクトロポーレーション実験の結果、処理細胞588個につきＧ418コロニー１個（全ての処理細胞のうち0.17％）、あるいは71のクローン化可能な細胞につきＧ418コロニー１個が得られた(1.4％）。
【０１０２】
９回の別々のエレクトロポーレーション実験が至適条件付近（エレクトロポーレーション電圧が300ボルトでキャパシタンスが960μＦの設定においてプラスミドｐｃＤＮＥＯが60μｇ）で行われ、平均して、1,899個の処理細胞につき一つのＧ418コロニーが観察され（0.05％）、これは、処理細胞の1/882から1/7,500の範囲であった。これは平均して、38個のクローン化可能細胞あたり平均一つのＧ418 コロニーに相当する(2.6％）。
【０１０３】
低いパッセージ(low passage)の一次ヒト線維芽細胞をプラスミドｐｃＤＮＥＯおよびｐＸＧＨ5 を用いた同時トランスフェクションによりｈＧＨ発現細胞へ変換した。典型的には、二つのプラスミドの等モル混合物60μｇを至適条件（エレクトロポレーション電圧300 ボルト、キャパシタンス960μＦ）付近でトランスフェクトした。このような実験の結果、処理細胞14,705につきＧ418コロニーは一つであった。
【０１０４】
これらおよび同一のトランスフェクション条件下で単離された他の細胞についてのｈＧＨ発現データは以下に要約されている。最終的に全Ｇ４１８rコロニーの98％が大量培養するために拡大培養することが可能であった。
【０１０５】
分析されたＧ４１８rコロニーの数      154
Ｇ４１８r／ｈＧＨ発現クローンの数    65
ｈＧＨ発現の平均レベル  2.3μg hGH／106細胞／24hr
hGH発現の最大レベル    23.0μg hGH／106細胞／24hr
【０１０６】
安定なトランスフェクタントはまた、ｎｅｏおよびｈＧＨ遺伝子が同一のプラスミド分子に存在しているＤＮＡ構築物である、ｐＸＧＨ301 を用いた一次又は二次ヒト線維芽細胞のエレクトロポーレーションにより作成された。ｐＸＧＨ301は二段階操作により構築された。ｐＢＲ３２２由来のＳａＩＩ−ＣｌａI断片（ｐＢＲ３２２中の２３−６５１位）を単離し、ＳａＩＩ−ＣｌａI消化ｐｃＤＮＥＯに挿入した。こうしてｐｃＤＮＥＯのＳＶ４０初期プロモーター領域の上流にＢａｍＨI部位を導入した。このプラスミドすなわちｐＢＮＥＯをＢａｍＨIで消化し、ＳＶ４０初期プロモーターの制御下にあるｎｅｏ遺伝子を含む２．１ｋｂ断片を単離し、そしてＢａｍＨIで消化したｐＸＧＨ５中に挿入した。２．１ｋｂのＢａｍＨＩ断片を１個挿入されたプラスミドを単離した。この中には、相互に同方向に転写されるｎｅｏとｈＧＨとがある。このプラスミドをｐＸＧＨ301と名付けた。例えば、1.5 ×106細胞を60μｇのｐＸＧＨ301を用いて300ボルト、960μＦでエレクトロポーレーションした。Ｇ418 耐性コロニーをトランスフェクトされた二次線維芽細胞から単離し、その頻度は1.5×10個の処理細胞のうちＧ418耐性コロニーが652 であった（2299処理細胞につき１個）。これらのコロニーのおよそ59％がｈＧＨを発現した。
【実施例２】
【０１０７】
ヒトの成長ホルモンとエリスロポエチンの配列が融合されたキメラ型転写単位を生じさせるターゲティングプラスミドの構築
以下、得られたままのトランスフェクトされていない状態では検出可能な量のＥＰＯを発現しないような一次あるいは二次の線維芽細胞株において、ヒトＥＰＯ遺伝子の上流に位置する本来の調節配列をｈＥＰＯの発現が可能なように変化させる、という本発明の二つのさらなる態様を説明する。これらの態様において、ターゲティング事象の結果物は、ヒト成長ホルモン遺伝子第１エキソンがＥＰＯのエキソン２−５の上流に位置するようなキメラ型転写単位である。転写、スプライシングおよび翻訳の産物は、ｈＥＰＯのシグナルペプチドのアミノ酸１−４がｈＧＨのアミノ酸残基１−３に置き変わったタンパク質である。２つの態様は、挿入される外来の調節配列の相対的な位置と、プロセッシングされた最終転写産物を生産するのに必要なスプライシングの特異的なパターンは、両者に関して異なる。
【０１０８】
プラスミドpXEPO-10は、ヒトの第 7染色体上の内因性ｈＥＰＯ遺伝子へのジーンターゲティングにより、hEPOのエキソン1をhGHのエクンン1で置き換えるためにデザインされる。プラスミドpXEPO-10は以下のように構築される。まず、HindIII-BamHIで消化されたpBluescriptII SK＋(Stratagene,LaJolla, CA)中に、hEPOのコード領域の上流に存在する６ｋｂの HindIII-BamHI断片（実施例１ｆ参照)を挿入することにより、中間的なプラスミドpT163を構築する。このライゲーションの産物をXhoIおよびHindIIIで消化し、pMClneoPolyA [トーマスとカペッチ（Thomas, K. R. and Capecchi, M. R. ）Cell 51: 503-512 (1987) 。Strategene,LaJolla, CAから入手可能] 由来の1.1ｋｂ HindIII-XhoI断片にライゲートしpT163を構築する。マウスメタロチオネイン１(mMT-I)プロモーター−hGHエキソン１配列が、hEPOイントロン１の配列に付加的に融合されている融合断片作成のために、オリゴヌクレオチド13.1-13.4をポリメラーゼ・チェイン・リアクションに利用する。まず、オリゴヌクレオチド13.1と13.2を用いて、pXGH5（図１）由来の約0.73ｋｂのmMT-I プロモーター−hGHエキソン１断片を増幅する。次に、オリゴヌクレオチド 13.3 と13.4を用いて、主としてヒトゲノムＤＮＡ由来のhEPOイントロン１よりなる約0.57ｋｂの断片を増幅する。最後に2つの増幅された断片を混合し、オリゴヌクレオチド13.1と13.4でさらに増幅して最終的な融合断片（融合断片３）を作成する。融合断片３は、mMT-I部分の5’側のSalI部位と、hEPOのイントロン１配列の3’側のXhoI部位により隣接されている。融合断片3をXhoIとSalIで消化し、XhoIで消化したpT163にライゲートする。ライゲーション混合物でE.coliを形質転換し、hEPOイントロン１配列の3 ’側においてXhoI部位が再生している融合断片3 挿入物を一つだけ有するクローンを同定し、pXEPO-10と命名する。
【０１０９】
【化１】
2005027673.tif 000005
【０１１０】
オリゴ13.1の太文字でない領域は、５’末端に本来のKpnＩ部位を有するmMT-Iプロモーターに同一である。太文字の活字は、５’末端を SalＩ部位に変換するためのSalI部位のテール(tail)を意味する。オリゴ13.2と13.3の太文字領域はhGH配列を意味し、一方太文字でない領域はhEPO遺伝子由来のイントロン１配列である。オリゴ13.4の太文字でない領域はhEPOイントロン１の最後の25塩基に同一である。太文字の領域は、増幅された断片の３’末端をXhoI部位に変換するためのXhoI部位のテールを含む。
【０１１１】
プラスミドpXEPO-11は、ヒト第７染色体上の内因性のhEPO座にあるhEPOの構造遺伝子およびプロモーター領域の上流に、mMT-IプロモーターとhGHのエキソン１を配置するように、ジーンターゲティングによりデザインされる。プラスミドpXEPO-11は以下のように構築される。オリゴヌクレオチド13.1と13.5-13.7をポリメラーゼ・チェイン・リアクションに用いて融合断片を作成する。この融合断片においては、マウスメタロチオネイン I (mMT-I)プロモーター−hGHエキソン1配列が、hEPOコード領域の-1から-630に相当するhEPOの配列に付加的に融合されている。まず、オリゴヌクレオチド13.1と13.5を使用して、pXGH5（図１）由来の約0.73ｋｂのmMT-Iプロモーター−hGHエキソン１の断片を増幅する。次にオリゴヌクレオチド13.6と13.7を使用して、ヒトのゲノムＤＮＡから、主としてhEPOのコード領域の-1から-620に相当するhEPOの配列よりなる約0.62ｋｂの断片を増幅する。オリゴ13.5と13.6は両方共、hGHイントロン１−hEPOプロモーター領域に位置する10bpのリンカー配列を含んでおり、これは、天然のhEPOイントロン１のスプライス供与部位に相当する。最後に、2つの増幅された断片を混合し、さらにオリゴヌクレオチド13.1と13.7で増幅して、mMT-I部分の５’側のSalI部位とhEPOプロモーター領域の3’側のXhoI部位により隣接された最終的な融合断片(融合断片6)を作成する。融合断片6 を、XhoIとSalIで消化し、XhoIで消化したpT163に結合する。ライゲーションの混合液でE.coliを形質転換し、hEPOプロモーター配列の３’側にXhoI部位が再生した融合断片６が一つ挿入されたクローンを同定し、pXEPO-11と命名する。
【０１１２】
【化２】
2005027673.tif 000006
【０１１３】
オリゴ13.5と13.6の太文字の領域はhGHの配列を意味する。イタリックの領域はhEPOイントロン１の最初の10塩基対に相当する。残りのオリゴはhEPOコード領域に関し、-620から-597のhEPOの配列に相当する。オリゴ13.7の太文字でない領域はhEPOのコード領域に関し、-1から-24の塩基と同一である。太文字の領域は、増幅された断片の３’末端をXhoI部位に変換するためのXhoI部位のテールを含んでいる。
【０１１４】
プラスミドpXEPO-10は、hEPOの配列を両側に連結したmMT-I/hGH融合物を含む7.3ｋｂの断片をBamHIとXhoIで消化することにより、ジーンターゲティングに使用し得る。この断片（ターゲティング断片１）はhEPOのコード配列を含んでおらず、ヒトのEPOの遺伝子座へのターゲティングを方向づけるための、hEPOのコード領域の上流-620から約-6620の間にある配列とhEPOイントロン１の配列のみを有している。ターゲティング断片１を、実施例１ｃで述べられているのと同様の条件を用いて一次あるいは二次のヒト皮膚線維芽細胞にトランスフェクトする。G418に耐性のコロニーを選んで96ウエルプレートの各ウエルに入れ、ELISAアッセイ（R&Dシステム、ミネアポリスMN)によりEPOの発現をスクリーニングする。トランスフェクトする(transfecting)ＤＮＡがランダムにヒトゲノム中に組み込まれた細胞は、EPO を産生することができない。トランスフェクトするＤＮＡが、内因性のhEPOイントロン１およびhEPO上流配列と相同組み換えをおこした細胞は、mMT-Iのプロモーター及び非転写配列、並びにhGHの５’非翻訳配列及びhGHエキソン１が正常のhEPOのプロモーター及びhEPOエキソン１と置換したキメラ遺伝子を含んでいる（図５参照)。ターゲティング断片１中の非hEPO配列は、hEPOイントロン１の下流のhEPO配列に結合している。天然のhEPO調節領域のmMT-Iプロモーターによる置換は、本来ならEPOを発現しない線維芽細胞中のEPO遺伝子を活性化するであろう。hEPOエキソン１のhGHエキソン１による置換により、hEPOシグナルペプチドの最初の４アミノ酸がhGHのアミノ酸1-3 で置換されているタンパク質が得られる。そしてこの置換は、翻訳後のプロセッシングにより成熟したタンパク質から除かれ、発現細胞から分泌される機能的なキメラのシグナルペプチドを形成する。
【０１１５】
プラスミドｐＸＥＰＯ−１１は、ＢａｍＨIとＸｈｏIで消化し、両端がｈＥＰＯ配列に隣接しているｍＭＴ−I／ｈＧＨ融合体を含む７．４ｋｂの断片を遊離させることにより、ジーンターゲティングに用いることができる。この断片（ターゲティング断片２）は、ｈＥＰＯをコードする配列を含んでおらず、ヒトＥＰＯ座へのターゲティングを方向づける、ｈＥＰＯコード領域の上流−１とおよそ−６６２０の間にある配列のみを有する。ターゲティング断片２は、実施例１ｇに記載されたものと同様の条件を用いて、一次又は二次ヒト皮膚線維芽細胞にトランスフェクトされる。Ｇ４１８耐性コロニーを９６穴プレートの各々の穴に接種し、ＥＬＩＳＡアッセイ（Ｒ＆Ｄシステムズ，ミネアポリス，ミネソタ）により、ＥＰＯの発現をスクリーニングする。トランスフェクトするＤＮＡがヒトゲノムの中へランダムに組み込まれた細胞はＥＰＯを産生できない。トランスフェクトＤＮＡが内因性のｈＥＰＯプロモーター及びその上流の配列と相同組み換えを起こした細胞は、ｍＭＴ−Ｉプロモーターとその非転写配列、ｈＧＨの５’非翻訳配列及びｈＧｈエキソン１、及び、ｈＥＰＯイントロン１の最初の１０塩基から成る１０塩基対リンカーが、ｈＥＰＯをコードする領域の−６２０位に存在するＨｉｎｄIII部位に挿入されたキメラ遺伝子を含んでいる（図６参照）。通常サイレントであるｈＥＰＯプロモーターの上流にｍＭＴ−Iプロモーターが存在することにより、（５’から３’への）非翻訳メタロチオネイン及びｈＧＨ配列、ｈＧＨエキソン１、ｈＥＰＯイントロン１の最初の１０塩基対と同一のＤＮＡ１０塩基、そして通常のｈＥＰＯプロモーターとｈＥＰＯエキソン１（ＥＰＯをコードする配列の−６２０から＋１３位）の読み取りメッセージ(message)の合成が、一次あるいは二次皮膚線維芽細胞中で指示される（ｄｉｒｅｃｔ）であろう。ｈＥＰＯイントロン１の１０塩基対リンカー配列は、ｈＧＨエキソン１を続く下流のそしてｈＥＰＯエキソン２のすぐ上流にあるスプライス受容部位に融合させるためのスプライス供与部位として働く。よってその結果生じる転写物のプロセシングは、ｈＥＰＯプロモーター、エキソン１およびイントロン１配列を切除するであろう。ｈＧＨエキソン１によるｈＥＰＯエキソン１の置換により、ｈＥＰＯシグナルペプチドの最初の４アミノ酸がｈＧＨのアミノ酸１〜３で置きかわったタンパク質が得られ、この置換は成熟タンパク質から翻訳後プロセシングによって切り離され発現細胞から分泌される機能的なキメラシグナルペプチドを作りだすことになる。
【０１１６】
ｐＸＥＰＯ−１０とｐＸＥＰＯ−１１に関する一連の構築物は、公知方法を用いて構築することができる。これらの構築物においては、ｍＭＴ−IプロモーターとｈＧＨ配列の相対的位置は、ｍＭＴ−I／ｈＧＨ配列がｈＥＰＯ上流配列に挿入される位置と同様、ジーンターゲティングを容易にする別のキメラ転写ユニットを作るために変更され、その結果融合転写体のより能率的な発現を可能とし、また他の望ましい性質を付与できる。このような構築物は、通常のｈＥＰＯ座へのジーンターゲティングにより、ｈＧＨ−ｈＥＰＯ融合遺伝子が外来性のプロモーターの支配下に置かれるという同様の結果を与えるであろう。例えば、ｈＥＰＯ遺伝子の上流にある６ｋｂのＨｉｎｄIII−ＢａｍＨI断片（実施例１ｆ参照）は、ｎｅｏ遺伝子とｍＭＴ−Iプロモーター／ｈＧＨ融合断片の挿入部位に用いうる多くの制限酵素認識部位を有する。このような部位の１つ、ＨｉｎｄIII部位のおよそ１．３ｋｂ上流にあるＢｇｌII部位はこの領域で唯一のものであり、１個又はそれ以上の選択マーカー、及び一次、二次あるいは不死化したヒト細胞でのＥＰＯ発現の活性化に寄与する他の遺伝子由来の調節領域の挿入に用いうる。
【０１１７】
第一に、中間体プラスミドｐＴ１６４は、ｈＥＰＯコード領域の上流にある６ｋｂのＨｉｎｄIII−ＢａｍＨI断片（実施例１ｆ）を、ＨｉｎｄIII−ＢａｍＨIで処理されたpBluescript IIＳＫ＋〔ストラタジーン，ラジョラ，カリフォルニア(Stratagene, Lajolla, CA) 〕に挿入することにより構築される。プラスミドpMC1neoPolyA〔トーマスとカペッケ(Thomas, K.R. and Capecchi, M.R.) Cell 51:503-512(1987);ストラタジーン，ラジョラ，カリフォルニア(Stratagene, Lajolla, CA) より市販〕をＢａｍＨI及びＸｈｏIによって消化し、Ｅ．coli  ＤＮＡポリメラーゼのクレノー断片処理により平滑末端化し、それによって生じる１．１ｋｂの断片を精製する。ｐＴ１６４をＢｇｌIIで処理し、Ｅ．coli  ＤＮＡポリメラーゼのクレノー断片処理により、平滑末端化される。前記２個の平滑末端断片は互いにつなぎ合わされ、コンピテント(competent) Ｅ．coli中にトランスフォームされる。１．１ｋｂのｎｅｏ断片が１個挿入されたクローンを単離し、制限酵素分析を行い、平滑なＸｈｏI部位とＢｇｌII部位の融合にて再生されたＢｇｌII部位がプラスミドｐＴ１６４にある唯一のＨｉｎｄIII部位から１．３ｋｂ離れたところに位置しているものを同定する。その結果得られるプラスミドｐＴ１６５は、ｎｅｏ転写ユニットの５’側に隣接した唯一のＢｇｌII部位で開裂しうる。
【０１１８】
マウスメタロチオネインI（ｍＭＴ−I）プロモーター−ｈＧＨエキソン１配列が、スプライス供与部位を含む１０塩基対断片に付加的に融合した断片を作るため、オリゴヌクレオチド１３．８と１３．９を用いてポリメラーゼチェインリアクションを行う。より多くのスプライス供与部位又はコンセンサススプライス供与部位が使えるかも知れないが、この選ばれたスプライス供与部位は天然のｈＥＰＯイントロン１スプライス供与部位に対応する。オリゴヌクレオチド（１３．８及び１３．９）は、ｐＸＧＨ５（図１）由来のおよそ０．７３ｋｂのｍＭＴ−Iプロモーター−ｈＧＨエキソン１断片を増幅するために用いられる。その増幅された断片（断片７）をＢｇｌIIで処理し、ＢｇｌIIで処理されたｐＴ１６５につなぎ合わす。つなぎ合わされた混合物を、Ｅ．coliに導入する。ｍＭＴ−IプロモーターのＫｐｎI部位がｎｅｏ遺伝子の５’末端の近傍にあり、かつそのｍＭＴ−Iプロモーターが唯一のＨｉｎｄIII部位に向かって転写が起こるように配置された断片７が１個挿入されたものを含むクローンを同定し、ｐＸＥＰＯ−１２と命名する。
【０１１９】
【化３】
2005027673.tif 000007
【０１２０】
オリゴ１３．８の太字でない部分は、５’境界部位に天然のＫｐｎI部位を有するｍＭＴ−Iプロモーターと同一である。太字の活字は５’境界部位をＢｇｌII部位に変えるためのＢｇｌII部位テール部分を表す。
【０１２１】
【化４】
2005027673.tif 000008
【０１２２】
オリゴ１３．９の太字部分は、ｈＧＨ配列を表す。イタリックの部分はｈＥＰＯイントロン１の最初の１０塩基対に対応する。下線部のＢｇｌII部位はプラスミド構築の目的のため加えられる。
【０１２３】
プラスミドｐＸＥＰＯ−１２は、ｎｅｏ遺伝子と、ｈＥＰＯ配列が両側に隣接したｍＭＴ−I／ｈＧＨ融合物とを含む７．９ｋｂ断片を遊離するようＢａｍＨIとＨｉｎｄIII消化により、ジーンターゲティングに用いることができる。この断片（ターゲティング断片３）は、ｈＥＰＯをコードする配列を含まず、ヒトＥＰＯ座上流へのターゲティングを方向づける、ｈＥＰＯコード領域上流のおよそ−６２０からおよそ−６６２０の間にある配列のみを有する。ターゲティング断片３は、実施例１ｂ及び１ｃに記載されたものと同様の条件を用いて、一次、二次又は不死化ヒト皮膚線維芽細胞にトランスフェクトされる。Ｇ４１８−耐性コロニーは、９６穴プレートの各々の穴に接種し、ＥＬＩＳＡアッセイ（Ｒ＆Ｄシステムス，ミネアポリス，ミネソタ）により、ＥＰＯの発現についてスクリーニングする。トランスフェクトしたＤＮＡがヒトゲノムの中にランダムにとりこまれた細胞はＥＰＯを生産することができない。トランスフェクトしたＤＮＡが内因性のｈＥＰＯプロモーター及び上流の配列と相同組み換えされた細胞は、ｍＭＴ−Iプロモーターと非転写配列、ｈＧＨ５’非翻訳配列及びｈＧＨエキソン１、及びｈＥＰＯイントロン１の最初の１０塩基から成る１０塩基対リンカーが、ｈＥＰＯコード領域のおよそ−１９２０の位置にあるＢｇｌII部位に挿入されているキメラ遺伝子を含んでいる。通常サイレントであるｈＥＰＯプロモーターの上流にｍＭＴ−Ｉプロモーターが存在することにより、（５’から３’への）非翻訳メタロチオネイン及びｈＧＨの配列、ｈＧＨエキソン１、ｈＥＰＯイントロン１の最初の１０塩基対と同一のＤＮＡ１０塩基、及びｈＥＰＯ上流領域とｈＥＰＯエキソン１（ＥＰＯをコードする配列のおよそ−１９２０から＋１３位）の読み取りメッセージの合成が一次、二次あるいは不死化ヒト線維芽細胞（又は他のヒト細胞）中で指示されるであろう。ｈＥＰＯイントロン１由来の１０塩基対リンカー配列は、ｈＥＰＯエキソン２のすぐ上流にある下流のスプライス受容部位にｈＧＨエキソン１を融合させるためのスプライス供与部位として働く。それゆえに、その結果生じる転写物は、プロセシングにより、ｈＥＰＯ上流配列、プロモーター領域、エキソン１及びイントロン１配列を切除されるであろう。ｐＸＥＰＯ−１０，−１１及び−１２を用いた場合、メッセージの転写後のプロセシングは、ｍＭＴ−IプロモーターとｈＥＰＯエキソン１の間のｈＥＰＯ上流配列に存在する、所望のメッセージを作りだすのに必要な生産的スプライシング事象のレベルを下げるスプライス受容部位を除去するインビトロ突然変異法を用いることにより、改良することができる。ｈＧＨエキソン１によるｈＥＰＯエキソン１の置換により、ｈＥＰＯシグナルペプチドの最初の４アミノ酸がｈＧＨのアミノ酸１−３で置きかわったタンパク質が得られ、成熟タンパク質から翻訳後プロセッシングにより切り離され、発現細胞から分泌される、機能性キメラシグナルペプチドが生じる。
【実施例３】
【０１２４】
ターゲティングによる上流配列の改変とターゲティングされた遺伝子の増幅
ターゲティングプラスミドが遺伝子増幅現象によって高濃度細胞毒性物質への耐性を付与しうるマーカー遺伝子を含んでいる場合、上述の方法によってＥＰＯ遺伝子が活性化されたヒト細胞を誘導することで、ｎｅｏ／ｍＭＴ−１／ＥＰＯ転写ユニットを増幅させることができる。遺伝子のなかでも、ジヒドロ葉酸レダクターゼ（ｄｈｆｒ、選択試薬はメトトレキセートである）、多機能ＣＡＤ遺伝子［カルバミルホスフェートシンターゼ、アスパルテートトランスカルバミラーゼ、およびジヒドロオロターゼをコードする；選択試薬はＮ−（ホスホノアセチル）−Ｌ−アスパルテート（ＰＡＬＡ）である］およびアデノシンデアミナーゼ（ａｄａ；選択試薬はアデニンヌクレオシドである）などの選択マーカー遺伝子がとくに不死化ヒト細胞系中で増幅可能であるとされている［ライトら（Wright, J.A. et al. ）、Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 87:1791-1795 (1990)］。これらの研究では、遺伝子増幅は複数の不死化ヒト細胞系中で起きるとされている。ＨＴ１０８０、ＨｅＬａ、ＭＣＦ−７乳癌細胞、Ｋ−５６２白血病細胞、ＫＢ癌細胞、または２７８０ＡＤ卵巣癌細胞はいずれも適当な選択条件下で増幅を示す。
【０１２５】
正常または変異ｄｈｆｒ遺伝子をプラスミドｐＸＥＰＯ−１０やｐＸＥＰＯ−１１の唯一のＨｉｎｄＩＩＩ部位に挿入することによって、これらのプラスミドを改変することができる。適当なＤＮＡでＨＴ１０８０細胞をトランスフェクトし、Ｇ４１８耐性（ｎｅｏ遺伝子によって付与される）を示す細胞の選択を行ない、ｎｅｏ、ｄｈｆｒ、およびｍＭＴ−１配列をｈＥＰＯ遺伝子の上流の正しい位置にジーンターゲティングすることによってｈＥＰＯ遺伝子が活性化された細胞を同定した後、これらの細胞をメトトレキセート（ＭＴＸ）中の段階的選択に付して、ｄｈｆｒの増幅および連結されたｎｅｏ、ｍＭＴ−１、およびｈＥＰＯ配列の共増幅を示す細胞の選択を行なうことができる［カウフマン（Kaufman, R.J. ）、Technique 2:221-236 (1990)］。まず細胞を低レベルのＭＴＸ（０．０１〜０．０８μＭ）で処理した後、２５０μＭまたはそれ以上までＭＴＸ濃度を段階的に上昇させる段階的選択スキームを使用する。比較的緩やかに濃度を上げる方法も有効であるが、ＭＴＸ濃度を０．０４μＭから０．０８μＭへと直線的に上昇させ、続いて２倍づつ濃度を上げて行くと、増幅トランスフェクト細胞系の選択に有効である。増幅は、ｄｈｆｒ遺伝子コピー数の増加によってモニターされ、イン・ビトロでのｈＥＰＯ発現の測定によって確認される。この方式により、完全にｈＥＰＯコード領域の外にある配列のターゲティング改変によって、ｈＥＰＯのかなりの過剰発現を達成することができる。
【０１２６】
非コード配列へのジーンターゲティングとその後の増幅によってｈＧＨ遺伝子を過剰発現する細胞を得る目的で、ヒト細胞におけるｈＧＨ発現を活性化させるための上記（実施例１ｉおよび１ｋ）の構築物と類似の構築物をさらに改変させて、ｄｈｆｒ遺伝子を組み込むこともできる。
【実施例４】
【０１２７】
不死化ヒト線維芽細胞株におけるヒトＥＰＯ座のターゲティングと活性化
ヒト線維芽細胞中で内在性ｈＥＰＯ遺伝子が活性化されうるという仮説を試すため、ターゲティング構築物ｐＸＥＰＯ−１３が作られた。まず、マウスのメタロチオネイン−１プロモーター（ｍＭＴ−I）に融合したｈＥＰＯ遺伝子の最初のコドンの上流にある６３ｂｐのゲノムｈＥＰＯ配列を含むプラスミドｐＴ２２．１が構築された。ｍＭＴ−IとｈＥＰＯ配列を融合させるため、オリゴヌクレオチド２２．１から２２．４がＰＣＲに用いられた。これらのプライマーの性状は次の通りである。２２．１は、ｍＭＴ−ＩのＫｐｎＩ部位の２８ｂｐ上流から始まるｍＭＴ−Ｉプロモーターの一部と相同な２１塩基オリゴヌクレオチドである。２２．２と２２．３は、５８ヌクレオチドの相補的プライマーである。これらは、融合物がｈＥＰＯ遺伝子の最初のコドンの３５塩基上流に始まる２８ｂｐのｈＥＰＯ配列、及びオリゴヌクレオチド２２．２の塩基２９から始まるｍＭＴ−I配列であって、ｍＭＴ−Iの天然のＢｇｌII部位を有し、ｍＭＴ−I配列中へ３０塩基まで延びた配列、を含むようにｈＥＰＯ及びｍＭＴ−Ｉ配列の融合物を定めている。２２．４は、２１ヌクレオチドの長さでｈＥＰＯ遺伝子の最初のコドンの７２５ｂｐ下流に始まるｈＥＰＯ配列と相同である。これらのプライマーは、上述のようにｍＭＴ−IとｈＥＰＯ配列の融合物を含む１．４ｋｂのＤＮＡ断片を増幅するのに用いられた。その結果生じる断片は、ＫｐｎIで消化し（ＰＣＲ断片は２つのＫｐｎI部位を含む：ｍＭＴ−Iプロモーター領域唯一の天然ＫｐｎI部位と、ｈＥＰＯ配列中唯一の天然ＫｐｎI部位である）、精製した。プラスミドｐＸＥＰＯ１（図３）も、同様にＫｐｎＩで消化し、１．４ｋｂ断片と６．４ｋｂ断片を遊離させた。６．４ｋｂ断片を精製し、１．４ｋｂのＫｐｎＩのＰＣＲ融合断片に連結した。得られた構築物をｐＴ２２．１と呼ぶ。２番目の中間体、ｐＴ２２．２はｈＥＰＯ構造遺伝子の上流にあるおよそ６ｋｂのＨｉｎｄIII−ＢａｍＨI断片（実施例１ｆ参照）をＢａｍＨＩとＨｉｎｄIIIで消化したｐＢＳＩＩＳＫ＋（ストラタジーン，ラジョラ，カリフォルニア）につないで構築した。３番目の中間体ｐＴ２２．３は、まずネオマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子を含むｐＭＣＩＮＥＯｐｏｌｙＡ（ストラタジーン，ラジョラ，カリフォルニア）から１．１ｋｂのＸｈｏI／ＢａｍＨI断片を切り出すことにより構築した。この断片は次にＤＮＡポリメラーゼＩのクレノー断片（ニューイングランド  バイオラブス）で平滑末端化した。この断片は、次にｐＢＳIIＳＫ＋のＨｉｎｃII部位（同様にしてＤＮＡポリメラーゼIで平滑末端化したもの）につないで、ｐＴ２２．３を作成した。４番目の中間体、ｐＴ２２．４は、ｐＴ２２．３からｎｅｏ遺伝子を含む１．１ｋｂのＸｈｏI／ＨｉｎｄIII断片を精製し、この断片をＸｈｏIとＨｉｎｄIIIで消化したｐＴ２２．２につないで作成した。従ってｐＴ２２．４はｈＥＰＯ断片上流のＢａｍＨI−ＨｉｎｄIIIのＨｉｎｄIII部位に隣接したｎｅｏ遺伝子を有する。最後にｐＸＥＰＯ−１３は、ｐＴ２２．１から２．０ｋｂのＥｃｏＲI／ＡｃｃI断片をまず切り出すことにより作成した。この断片のＥｃｏＲＩ部位は、ｍＭＴ−Ｉプロモーターの５’境界を定め、一方、この断片のＡ��ｃI部位はｈＥＰＯエキソン５の中にある。このようにＡｃｃI／ＥｃｏＲI断片は、ほとんど完全なｈＥＰＯ発現ユニットを含み、エキソン５の一部と天然のポリアデニル化部位のみを欠く。この２．０ｋｂのＥｃｏＲI／ＡｃｃI断片を精製し、ＤＮＡポリメラーゼIクレノー断片処理により平滑末端化し、そして、ＸｈｏIで消化し、平滑末端化したｐＴ２２．４につなぎ合わせた。
【０１２８】
ＨＴ１０８０細胞を、ＰｖｕI−ＢａｍＨIで消化したｐＸＥＰＯ−１３でトランスフェクトした。このように消化したｐＸＥＰＯ−１３からは次のような３つの断片が生ずる。ａｍｐ遺伝子の一部を含む１ｋｂのベクター断片、残りのベクター配列の１．７ｋｂ断片、及びｈＥＰＯ、ｎｅｏおよびｍＭＴ−I配列を含む約１０ｋｂの断片である。この約１０ｋｂのＢａｍＨI／ＰｖｕI断片は、次の配列をＢａｍＨI部位から順に含んでいた。約６．０ｋｂの上流側ｈＥＰＯゲノム配列、１．１ｋｂのｎｅｏ転写ユニット、０．７ｋｂのｍＭＴ−Iプロモーター、及びエキソン５内で切断されている、ｈＥＰＯコード配列を含む２．０ｋｂの断片である。上記方法で消化した４５μｇのｐＥＸＰＯ−１３を、１２００万個の細胞のエレクトロポーレーションに用いた（エレクトロポーレーション条件は、実施例１ｂに記載した）。このエレクトロポーレーションは合計８回繰り返し、計９６００万細胞について行った。細胞はｍｌあたり１００万個の細胞密度になるよう培地と混合し、１ｍｌ量を、各々最少３５ｍｌのＤＭＥＭ／１５％子ウシ血清を含む計９６個の１５０ｍｍ組織培養プレート（ファルコン）に分注した。翌日、培地を吸引除去し、０．８ｍｇ／ｍｌのＧ４１８（ギブコ）を含む新しい培地と交換した。１０日間のインキュベートの後、各プレートの培地をｈＥＰＯのＥＬＩＳＡ分析（Ｒ＆Ｄシステムズ）のため、サンプリングした。９６プレートのうち６個が少なくとも１０ｍＵ／ｍｌのｈＥＰＯを含んでいた。これらのプレートの１つ、第１８番をｈＥＰＯ発現コロニーの精製のために選択した。９６の１５０ｍｍプレートの各々がおよそ６００のＧ４１８耐性コロニー（全９６プレート上のＧ４１８耐性コロニーの集計見積もりは５７，６００）を含んでいた。１８番プレート上の約６００コロニーを、トリプシン処理し、３６４穴プレート（ステアリン）に５０細胞／ｍｌで再接種した。１週間のインキュベート後、３６４穴プレートの大きい穴あたり約１０個の割合で、単独のコロニーが見えるようになった（このプレートは２４の大きい穴の各々の中に１６の小さい穴がある）。個々の穴につき、この時点でｈＥＰＯ発現についてスクリーニングした。２つの大きい穴が少なくとも２０ｍＵ／ｍｌのｈＥＰＯを含んでいた。Ａ２番の穴で１６の小さい穴の間に１５のコロニーがあることが認められた。これらの小さい穴の個々の中身をトリプシン処理し、９６穴プレートの１６の別々の穴に移された。７日間のインキュベートの後、これら各々の穴の培地をｈＥＰＯのＥＬＩＳＡ分析のためサンプリングした。番号１０の穴１つだけがｈＥＰＯを含んでいた。この細胞株を、ＨＴ１６５−１８Ａ２−１０と命名し、定量的ｈＥＰＯ分析、ＲＮＡ単離、ＤＮＡ単離のため培養で増殖させた。ｈＥＰＯ生産の定量分析の結果は、２，５００ミリユニット／１００万細胞／２４時間であった。
【０１２９】
ｈＥＰＯエキソン５のＡｃｃI部位から３’非翻訳領域のＢｇｌII部位にのびる０．２ｋｂのＤＮＡプローブが、ＨＴ１６５−１８Ａ２−１０細胞から単離されたＲＮＡのプローブに用いられた。エキソン５のＡｃｃI部位で切断されたターゲティング構築物、ｐＸＥＰＯ−１３は、これらＡｃｃI／ＢｇｌII配列を有していないので、ｈＥＰＯ座のターゲティングには好適(diagnostic)である。天然ｈＥＰＯ配列が相同的に組み込まれた細胞株だけがＡｃｃI／ＢｇｌII配列と相同配列を含むｈＥＰＯｍＲＮＡを作るであろう。ＨＴ１６５−１８Ａ２−１０は、３２−ＰでラベルしたＡｃｃI／ＢｇｌII  ｈＥＰＯプローブとハイブリダイズする、予期された大きさのｍＲＮＡを発現しているのがノーザンブロットにおいて認められた。制限酵素とサザンブロット分析により、ｎｅｏ遺伝子とｍＭＴ−IプロモーターはＨＴ１６５−１８Ａ２−１０細胞の２つのｈＥＰＯ対立遺伝子のうちの１つに対してターゲットされたことが確認された。
【０１３０】
これらの結果により、相同組み換えは、ヒト線維芽細胞中で通常サイレントである遺伝子へ調節領域をターゲットし、その遺伝子の機能を活性化させるのに用いることができることが示される。
【０１３１】
【化５】
2005027673.tif 000009
【実施例５】
【０１３２】
イントロンレス遺伝子の作成
ジーンターゲティングを利用して、遺伝子発現やイン・ビトロでのタンパク質製造に使用する酵母または細菌に導入する、イントロンが除かれた、プロセッシングを受けた遺伝子を作成することもできる。たとえば、以下に説明するアプローチにより酵母中でｈＧＨを製造することができる。
【０１３３】
２種類のターゲティング構築物を作成する。ターゲティング構築物１（ＴＣ１）は、たとえばモロニーネズミ白血病ウイルス（Moloney Murine Leukemia Virus ）（ＭｏＭＬＶ）由来ＬＴＲなどのレトロウイルスＬＴＲ配列、ヒト細胞中での選択のためのマーカー（たとえばＴｎ５由来ｎｅｏ遺伝子）、酵母中での選択のためのマーカー（たとえば酵母ＵＲＡ３遺伝子）、酵母中で遺伝子発現を指示する能力を有する調節領域（たとえばＧＡＬ４プロモーター）、および任意には、ｈＧＨ遺伝子と融合させると酵母細胞からのｈＧＨ分泌を可能にする配列（リーダー配列）を含む。このベクターは、ヒト細胞中でのレトロウイルスパッケージング（retroviral packaging）を可能ならしめるＤＮＡ配列も含んでいてよい。この構築物は、ゲノムｈＧＨ遺伝子Ｎ配列との相同組換えが起きるとｈＧＨ遺伝子Ｎコドン１（成熟したプロセシング済みのタンパク質のアミノ酸１位に対応）のすぐ上流のＴＣ１に上記外因性配列を取り込むｈＧＨゲノム配列が上記外因性配列の両側に隣接するように構成されている。取り込みの際のＤＮＡ配列の順序は、ｈＧＨ上流および調節配列、ｎｅｏ遺伝子、ＬＴＲ、ＵＲＡ３遺伝子、ＧＡＬ４プロモーター、酵母リーダー配列、成熟タンパク質のアミノ酸１とその下流のｈＧＨ配列である。ターゲティング構築物２（ＴＣ２）は、酵母中におけるプラスミド複製に充分な配列（たとえば２ミクロンのサークルまたはＡＲＳ配列）、酵母転写終止配列、ウイルスＬＴＲ、およびヒト細胞における選択のためのマーカー遺伝子（たとえば細菌ｇｐｔ遺伝子）を含む。この構築物は、ゲノムｈＧＨ遺伝子Ｎ配列との相同組換えが起きるとｈＧＨ遺伝子Ｎ終止コドンのすぐ下流のＴＣ２に上記外因性配列を取り込むｈＧＨゲノム配列がそれらの配列の両側に隣接するように構成されている。取り込みの際のＤＮＡ配列の順序は、ｈＧＨエキソン５配列、酵母転写終止配列、酵母プラスミド複製配列、ＬＴＲ、ｇｐｔ遺伝子、ｈＧＨ３’非翻訳配列である。
【０１３４】
ＴＣ１およびＴＣ２に由来する線状断片を、ｈＧＨ遺伝子に隣接するそれぞれの位置に連続的にターゲティングさせる。これらの細胞にヘルパーレトロウイルスを重複感染（superinfection）させた後、この領域全体のＬＴＲ特異的転写を行なうと、両端にＬＴＲ配列を有するＲＮＡができる。このＲＮＡをスプライシングすると、正常なｈＧＨイントロンが除去された分子が得られる。このプロセシング済み転写物の逆転写を行なうと、プロセシング済みｈＧＨ融合遺伝子の２本鎖ＤＮＡコピーが蓄積される。上記２重ターゲティング化レトロウイルス感染細胞からＤＮＡを単離し、ＬＴＲ内で転写ユニットを１回切断する酵素でこれを消化する。得られた消化物を、環状化促進条件下で連結し、酵母細胞に導入し、ついでＵＲＡ３遺伝子を指標に細胞を選択する。ＵＲＡ３遺伝子（ＴＣ１およびＴＣ２によって導入された配列とプロセシン愚済みｈＧＨ遺伝子に連結）を取り込んだ細胞だけが生育できる。これらの細胞は、ガラクトース誘導でｈＧＨタンパク質を発現するとともに、成熟した生物学的に活性なｈＧＨ分子を生成するために分泌時に切断される融合酵母リーダーペプチド配列によって細胞からｈＧＨタンパク質を分泌させるプラスミドを含んでいる。
【０１３５】
細菌細胞中での発現は、ＴＣ１およびＴＣ２中で、ｐＢＲ３２２由来アンピシリン耐性遺伝子を酵母ＵＲＡ３遺伝子と、ｔａｃプロモーター［デボエル（deBoer）ら、Proc. Natl. Acad. Sci. 80:21-25 (1983)］を酵母ＧＡＬ４プロモーターと、細菌リーダー配列を酵母リーダー配列と、ｐＢＲ３２２複製起点を２ミクロンサークルまたはＡＲＳ配列と、および細菌転写終止配列［たとえばｔｒｐＡ転写終止配列；クリスティー（Christie, G.E.）ら、Proc. Natl. Acad. Sci. 78:4180-4184 (1981)］を酵母転写終止配列と置換するだけで達成される。同様に、ｈＥＰＯは、酵母または細菌リーダー配列がｈＥＰＯコドン１（成熟したプロセシング済みタンパク質のアミノ酸１位に対応）のすぐ上流に位置するようにｈＧＨターゲティング配列をｈＥＰＯターゲティング配列で置換するだけで、酵母及び細菌中での発現が可能になる。
【実施例６】
【０１３６】
不死化ヒト細胞系におけるＥＰＯ遺伝子の活性化と増幅
ｄｈｆｒ発現ユニットをｐＸＥＰＯ−１３の唯一のＨｉｎｄＩＩＩ部位に組み込むと（実施例４参照）、二重選択能力を有する新規ターゲティングベクターが得られるとともに、ｄｈｆｒ遺伝子が増幅される場となる細胞の選択が可能となる。ｐＸＥＰＯ−１３に一つ存在するＨｉｎｄＩＩＩ部位が、ｎｅｏ遺伝子と通常はヒトＥＰＯ遺伝子の上流に存在するゲノム配列との結合部位を決定する。この部位にｄｈｆｒ遺伝子を挿入すると、ｎｅｏ遺伝子とｄｈｆｒ遺伝子が天然ＥＰＯ座由来ＤＮＡ配列に囲まれた構築物が得られる。これは、ｐＸＥＰＯ−１３と同様に、相同組換えによるＥＰＯ座へのターゲティングに有用である。ｐＲＥＰＯ４と呼ばれる上記構築物を図８に示す。このプラスミドは、ヒトＥＰＯ遺伝子のエキソン１−４およびエキソン５の一部、ならびにｈＥＰＯコード領域の上流に存在するＨｉｎｄＩＩＩ−ＢａｍＨＩ断片を含んでいる。ｐＳＶｅ、ｐＴＫ、およびｐｍＭＴ−Ｉは、それぞれＳＶ４０早期領域、単純ヘルペスウイルス（ＨＳＶ）チミジンキナーゼ（ＴＫ）遺伝子、およびマウスメタロチオネイン−Ｉ遺伝子に由来するプロモーターに対応する。これは次のようにして作成した。ＨｉｎｄＩＩＩ消化ｐＸＥＰＯ−１３を精製し、ＤＮＡポリメラーゼＩのクレノウ断片で平滑末端化した。ｄｈｆｒ発現ユニットを得るために、プラスミド構築物ｐＦ８ＣＩＳ９０８０［イートン（Eaton ）ら、Biochemistry 25:8343-8347 (1986) ］をＥｃｏＲＩとＳａｌＩで消化した。この消化物からｄｈｆｒ発現ユニットを含有する２Ｋｂの断片を精製し、ＤＮＡポリメラーゼＩのクレノウ断片で平滑末端化した。次いで、このｄｈｆｒ含有断片をｐＸＥＰＯ−１３の平滑末端化ＨｉｎｄＩＩＩ部位につないだ。この連結物の一定量を大腸菌に形質転換させ、アンピシリン選択プレート上に移植した。３７℃で１晩インキュベーションした後、各細菌コロニーを観察、採取、培養した。これらの培養物からミニプラスミド調製物（miniplasmid preparations）を得、次いで、得られたＤＮＡを制限酵素ＢｇｌＩ＋ＨｉｎｄＩＩＩとＳｆｉＩで消化し、挿入ｄｈｆｒ断片の方向を求めた。これらの調製物のうち１つに由来するプラスミドＤＮＡは上記２Ｋｂのｄｈｆｒ挿入断片を含んでいることがわかった。このプラスミド中のｄｈｆｒ発現ユニットの転写方向は隣接するｎｅｏ遺伝子のものとは逆であることがわかった。この構築物をｐＲＥＰＯ４と命名する。
【０１３７】
プラスミドｐＲＥＰＯ４を用い、相同組換えによる内因性ｈＥＰＯ遺伝子の活性化を行なった後の細胞中でｈＥＰＯ座を増幅させた。この構築物による遺伝子活性化を行なうと、薬物メトトレキセート（ＭＴＸ）の使用によるＤＨＦＲ発現の増大を選択することが可能となる。通常、ＤＨＦＲ発現の増大は、ＤＮＡ増幅によるコピー数の増加によって起きる。その結果として、活性化ＥＰＯ遺伝子とｄｈｆｒ配列の共増幅が起きる。活性化されたＥＰＯ座が共増幅されると、ＥＰＯ発現が増大するはずである。
【０１３８】
ｐＲＥＰＯ４を保持するＨＴ１０８０細胞におけるターゲティング実験を行なった。ｈＥＰＯ発現細胞系株ＨＴＲＥＰＯ−５２を単離した。この系本株のＥＰＯ産生を定量するとともに、サザンブロットおよびノーザンブロット分析を行なった。どちらの株もｄｈｆｒ／ｎｅｏ／ｍＭＴ−１配列の１個のコピーでターゲティングされることがわかった。０．８ｍｇ／ｍｌのＧ４１８存在下での選択で得られた発現レベルは細胞１００万個あたり約１３００ｍＵ／日であった。ターゲティングされたＥＰＯ座はｄｈｆｒ発現ユニットを有していたので、抗葉酸薬ＭＴＸを用いてＤＨＦＲ発現増大細胞を選択することが可能であった。そこで、これらの株について、ＭＴＸ濃度を０．０２、０．０５、０．１、０．２、および０．４μＭと上昇させる段階的選択を行なった。これらの株の大量培養物についての最初の選択の結果を表４と図７に示した。
【０１３９】
【表４】
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【０１４０】
ＭＴＸ濃度上昇による選択は、ＨＴＲＥＰＯ−５２細胞系におけるＥＰＯ発現の増大に好結果をもたらし、０．４μＭのＭＴＸに耐性を示す細胞株においてＥＰＯ産生が７０倍増大した。ＥＰＯ座が増幅されたことの確認は、ＭＴＸ耐性細胞系におけるサザンブロット分析によって行ない、親の（未ターゲティング）ｈＥＰＯ対立遺伝子と比べて、活性化ｈＥＰＯ座のコピー数が約１０倍増加したことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明により、遺伝子産物、とくに現在利用可能な方法に伴う危険を回避し長期的治療を可能にする遺伝子産物を提供する、より良いアプローチが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】図１は、マウスメタロチオネインプロモーターの支配下にあるヒト成長ホルモン（ｈＧＨ）遺伝子を含むプラスミドｐＸＧＨ５の概略図である。
【０１４３】
【図２】図２は、プラスミドｐｃＤのＢａｍＨＩ部位に挿入したプラスミドｐＳＶ２ｎｅｏに由来するｎｅｏコード領域（ＢａｍＨＩ−ＢｇｌＩＩ断片）、ｐＢＲ３２２由来のＡｍｐ−Ｒ配列とｐＢＲ３２２Ｏｒｉ配列、およびＳＶ４０由来のポリＡと１６Ｓスプライスジャンクションと初期プロモーター領域を含むプラスミドｐｃＤＮＥＯの概略図である。
【０１４４】
【図３】図３は、プラスミドｐＸＥＰＯ１の概略図である。黒色実線アークはｐＵＣ１２バックボーンを示し、矢印はアンピシリン耐性遺伝子の転写の方向を示す。点線アークはマウスメタロチオネインプロモーター（ｐｍＭＴ１）を示す。黒ボックスによって遮られた白抜きアークはヒトエリスロポエチンＥＰＯ遺伝子を示す（黒ボックスはエキソンを示し、矢印はｈＥＰＯ転写方向を示す）。制限エンドヌクレアーゼ認識部位の相対的位置を示す。
【０１４５】
【図４】図４は、プラスミドｐＥ３ｎｅｏＥＰＯの概略図である。ヒトエリスロポエチン遺伝子およびｎｅｏならびにａｍｐ耐性遺伝子の位置を示す。矢印は様々な遺伝子の転写の方向を示す。ｐｍＭＴ１はマウスメタロチオネインプロモーター（ｈＥＰＯ発現を促す）を示し、ｐＴＫは単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼプロモーター（ｎｅｏ発現を促す）を示す。マップの点線部分は、ヒトＨＰＲＴ配列の位置を示す。制限エンドヌクレアーゼ認識部位の相対的位置を示す。
【０１４６】
【図５】図５は、ｈＥＰＯ遺伝子の転写を活性化するためのストラテジーの概略図である。細線はｈＥＰＯ配列を、太線はマウスメタロチオネインＩプロモーターを、スティップルドボックス（stippled box）はｈＧＨの５’非翻訳領域を、ソリッドボックスはｈＧＨエクソン１を、白ボックスはｈＥＰＯをコードする配列を、ＨIIIはＨｉｎｄIII部位を示す。
【０１４７】
【図６】図６は、ｈＥＰＯ遺伝子の転写を活性化するためのストラテジーの概略図である。細線はｈＥＰＯ配列を、太線はマウスメタロチオネインＩプロモーターを、スティップルドボックス（stippled box）はｈＧＨの５’非翻訳領域を、ソリッドボックスはｈＧＨエクソン１を、ストライプドボックスはｈＥＰＯイントロン１からの１０塩基対リンカーを、交差線ボックスはｈＥＰＯの５’非翻訳領域を、そして白ボックスはｈＥＰＯをコードする配列を、ＨIIIはＨｉｎｄIII部位を示す。
【０１４８】
【図７】図７は、０．０２、０．０５、０．１、０．２および０．４μＭのメトトレキセート中で段階的選択に付された標的化ヒト細胞系中でのエリスロポエチン発現の概略図である。
【０１４９】
【図８】図８は、プラスミドｐＲＥＰＯ４の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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