JP2002515065A - Techniques and compositions for treating heart failure and ventricular reconstitution by in vivo delivery of an angiogenic transgene - Google Patents
Techniques and compositions for treating heart failure and ventricular reconstitution by in vivo delivery of an angiogenic transgeneInfo
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Abstract
(57)【要約】 うっ血性心不全(拡張型心筋症、および重症冠状動脈疾患に関連するうっ血性心不全を含む)を有する患者を処置する方法、および心筋梗塞の後の有害な心室再構成を予防または緩和する方法を提供する。本発明の好ましい方法は、心臓を満たす血管に遺伝子を含むベクターを直接注入することによる、脈管形成タンパク質またはペプチドをコードする遺伝子の心筋へのインビボ送達に関する。 (57) Abstract: Methods of treating patients with congestive heart failure (including dilated cardiomyopathy and congestive heart failure associated with severe coronary artery disease) and preventing harmful ventricular reconstitution after myocardial infarction Or provide a way to mitigate. A preferred method of the invention relates to the in vivo delivery of a gene encoding an angiogenic protein or peptide to the myocardium by directly injecting the vector containing the gene into the blood vessels filling the heart.
Description
【発明の詳細な説明】 脈管形成トランスジーンのインビボ送達により 心不全および心室再構成を処置するための技術および組成物 政府の後援による研究に関する提示 本明細書中に記載される特定の発明は、国立衛生研究所により認可された助成 金第VA-HL0281201号および同第IP50HL53773.01号の下で米国政府の一部支持によ り行われた。米国政府は、本発明に一定の権利を有し得る。 発明の分野 本発明は、心臓血管疾患を処置するための方法および組成物に関する。より詳 細には、本発明は、脈管形成トランスジーンのインビボ送達による、心不全およ び心室再構成を処置するための技術およびポリヌクレオチド構築物に関する。 発明の背景 米国では、300万から400万人の成人が、うっ血性心不全(本明細書中では「CH F」と略す)を有し;そして、CHFの発生率は増加していると報告されている(例 えば、Baughman,K.,Cardiology Clinics 13:27-34,1995を参照のこと)。毎 年、米国の病院では、CHFは最も頻繁な非選択的入院であり、そして500,000人の 患者について除外診断である。一旦、心不全の症状が中程度に重篤になると、ガ ン患者の50%が二年以内に死亡する大部分のガンよりも、その予後は悪い(Brau nwald,E.(編)、Heart Disease,W.B.Saunders,Philadelphia、471-485頁,198 8)。医学的治療は、心不全の症状(例えば、水腫、運動に対する不耐性および 息切れ)を最初に和らげ得、そして場合によっては延命し得るが、医学的処置を 用いても、この疾患の予後は厳しい(例えば、Baughman,K.,Cardiology Clini cs 13:27-34,1995を参照のこと)。 CHFは、代謝要求を満たすのに不十分な心拍出量を生じる異常な心機能と定義 されている(Braunwald,E.(編)、Heart Disease,W.B.Saunders,Philadelphi a,426頁,1988)。症状には、息切れ、疲労、虚弱、脚部腫脹、および運動不耐 性を含む。理学的検査では、心不全患者は、心拍数および呼吸数の上昇、ラ音( 肺における流体の指標)、水腫、頸静脈拡張、および一般に心肥大を有する傾向 がある。CHFの最も共通の原因は、心筋に血流を供給している冠状動脈の遮断を 起こすアテローム性動脈硬化症である。最終的には、このような遮断により、心 筋梗塞(心筋の死)、引き続く心臓機能の低下およびその結果としての心不全を 引き起こし得る。CHFの他の原因としては、心臓弁膜症、高血圧、心臓のウイル ス感染、アルコール、および糖尿病が挙げられる。心不全のいくつかの症例は、 明確な病因を伴わずに生じることがあり、突発性といわれる。 CHFについての現在の処置としては、薬理学的治療、冠状動脈の血管再生手順 (例えば、冠状動脈バイパス外科手術および脈管形成術)、および心臓移植が挙 げられる。薬理学的治療は、心臓の収縮力を増加すること(ジギタリスおよびβ -アドレナリン作用性レセプターアゴニストのような強心剤の使用による)、肺 および他の場所での流体の蓄積を減少させること(利尿薬の使用による)、およ び心臓の働きを減少させること(アンジオテンシン変換酵素インヒビターのよう な全身性血管抵抗を減少させる薬剤の使用による)に関している。β-アドレナ リン作用性レセプターアンタゴニストもまた試験されている。このような薬理学 的薬剤は症状を改善し得、そして潜在的に延命し得るが、ほとんどの場合の予後 は陰惨なままである。 関連する冠状動脈疾患に起因する一部の心不全患者は、少なくとも一時的に、 冠状動脈バイパス外科手術および脈管形成術のような血管再生手順により利益を 受け得る。このような手順は、心筋が死んでおらず、不適切な血流のために機能 不全であり得る場合には、潜在的に利益がある。正常な冠状動脈血流が戻る場合 、生存可能な機能不全心筋層はより正常に収縮し得、そして心機能が改善され得 る。しかし、不適切な微小血管基盤(bed)のために、血管再生は、軽度な改善 が時には注目されるにしても、CHF患者の心機能を正常あるいは正常付近のレベ ルまで回復させることはまれにしかない。 心臓移植は、他の交絡した疾患を有さずかつ比較的若い患者に適切な選択であ り得るが、これは少数の心不全患者についてのみの選択であり、非常に費用が高 くかかる。要約すれば、CHFは非常に乏しい予後しか有さず、そして現在の治療 法には不十分にしか反応しない。 CHFに関与した生理学的状態をさらに複雑にしているのは、機能不全の心臓を 有する患者に生じる傾向がある種々の自然な適応である。これらの自然な応答は 、最初に心機能を改善し得るが、これらは最終的にCHFを悪化させ得、処置を混 乱させ得、そして生存に有害な効果を有し得るという問題を生じる。CHFで共通 して観察されるこのような3つの適応応答が存在する:(i)ナトリウムの再吸収 の変化により誘導される容量の保持、これにより血漿容量は膨張し、最初に心拍 出量を改善する;(ii)比較的正常な壁張力を維持しながら一回拍出量を増加し得 る心臓の拡大(拡張および肥大から);および(iii)心臓に影響があるアドレナ リン作用性神経末端からの増加したノルエピネフィリン放出、これは心臓のβア ドレナリン作用性レセプターと相互作用することにより、心拍数および収縮力を 増加させる傾向があり、それにより心拍出量が増える。しかし、これら3つの自 然な適応の各々は、最終的に、種々の理由のために失敗する傾向がある。特に、 流体の保持により、水腫、および呼吸を損なう肺に保持された流体を生じる傾向 がある;心臓の拡大は、続いての重篤な拡張および増加した壁張力とともに有害 な左心室の再造形を生じ得、従ってCHFを悪化させる。最終的に、ノルエピネフ リンに心臓を長期間曝露することにより、心臓をアドレナリン作用性刺激に対し て無反応性にし、そしてこれは乏しい予後に結びつく。 脈管形成とは、一般に、血管の発達および分化をいう。代表的には「脈管形成 タンパク質」と呼ばれる、多数のタンパク質が、脈管形成を促進することが公知 である。このような脈管形成タンパク質には、線維芽細胞増殖因子(FGF)ファ ミリー、血管内皮増殖因子(VEGF)ファミリー、血小板由来増殖因子(PDGF)フ ァミリー、インスリン様増殖因子(IGF)ファミリーおよび他のもの(以下およ び当該分野においてより詳細に記載される)のメンバーが挙げられる。例えば、 FGFおよびVEGFファミリーのメンバーは、増殖および発達の間の脈管形成の調節 因子として認識されている。これらの成体動物における脈管形成を促進する役割 が、近年実験されている(以下に記載される)。FGFおよびVEGFファミリーの脈 管形成活性は、タンパク質注入の設定において、合理的に良好に確立されている 。 例えば、成体ラットの腹膜腔に配置された場合、コラーゲンコートマトリックス 内で酸性FGF(「aFGF」)タンパク質は良好な血管化および正常な灌流構造を生 じることが示されている(Thompsonら、PNAS、86:7928-7932、1989)。冠状動脈 閉塞症の間の、危険な状態で寝ている場合での、成体イヌ冠状動脈中への塩基性 FGF(「bFGF」)タンパク質の注入は、報告されているところによると、心筋機 能不全の減少、より小さい心筋梗塞、および増加した血管分布を導いた(Yanagi sawa-Miwaら、Science、257:1401-1403、1992)。類似の結果は、心筋虚血の動 物モデルにbFGFタンパク質を使用して報告されている(Haradaら、J.Clin.Inves t.、94:623-630、1994;Ungerら、Am.J.Physiol.、266:H1588-H-1595、1994)。 側副血流における増加が、VEGFタンパク質で処置されたイヌにおいて示された( Banaiら、Circulation 89:2183-2189、1994)。心臓脈管形成を促進する、この ようなタンパク質注入の潜在的な使用に関する困難さには以下が挙げられる:適 切な位置が達成されること、そして心筋の細胞内に血管形成効果の適切な形態で 、ならびに取込および促進に必要とされる濃度で存在し、且つとどまること。別 の困難さはタンパク質の輸血または注入の繰り返しの必要性である。 いくつかのグループは、インビボでの、プラスミド、レトロウイルス、アデノ ウイルス、および他のベクターを使用する、心筋への遺伝子移入を記載している (例えば、Barrら、補遺II、Circulation、84(4):Abstruct 1673、1991;Ba rrら、Gene Therapy、1:51-58、1994;Frenchら、Circulation、90(5):2414-24 24(1994);Frenchら、Circulation、90:1517 Abstract No.2785(1994);Giord anoら、Clin.Res.、42:123A(1994);Giordanoら、J.Investigative Med.、補遺 2、43:287A(1995);Guzmanら、Circulation Research、73(6):1202-1207(199 77(6):1077-1086(1995);Frenchら、Circulation、90(5):2402-2413(1994) ;Rowlandら、Am.Thorac.Surg.、60(3):721-728(1995)を参照のこと)。一般的 に、これらの報告された方法は1つ以上の以下の欠陥に苦しむ:不適切な形質導 入効率およびトランスジーン発現;使用されるベクターに対する顕著な免疫応答 (炎症および組織壊死を含む);ならびに重要なことに、心臓に対して形質導 入およびトランスジーン発現を標的する相対的無能力(すなわち、遺伝子移入は 心臓ではない部位(例えば、試験動物の肝臓、腎臓、肺、脳および精巣)にも送 達されるトランスジーンを生じた)。針を心筋壁中に挿入することによる直接的 な心筋内注入の後の心臓における炎症性浸潤が、実証されている(Frenchら、Ci rculation、90(5):2414-2424(1994))。 βアドレナリン作用性シグナル伝達に関連するうっ血性心不全の特定の形態を 処置するための方法は、Hammondら(共有に係る米国特許出願第08/708,661号(1 996年9月5日に出願された)、これはその全体が本明細書中に援用される)に より示されている。この方法は、低減したβアドレナリン作用性シグナル伝達に 関連した心疾患を有する患者の心臓への、βアドレナリン作用性シグナル伝達経 路のエレメントをコードする遺伝子の送達を包含する。心筋虚血および末梢血管 疾患のような心疾患の種々の形態を処置する方法は、Hammondら(PCT公開W096/2 6742(1996年9月6日に公開された))により記載されている。 うっ血性心不全の1つの形態は、慢性または急性心不全の発生を生じる、広範 に非常に重篤または突然である、冠状動脈疾患(「CAD」)と関連する。このよ うな患者において、1つ以上の冠状動脈の広範および/または突然の閉塞は、心 筋への十分な血流を妨げ、重篤な虚血、ならびに、ある場合には、心筋梗塞また は心筋の死を生じる。この結果として生じる心筋壊死は、続いて進行性の慢性心 不全または急性低拍出状態(これらは両方とも、高死亡率に繋がる)が起こる傾 向がある。 うっ血性心不全のいくつかの形態は、状態の原因が未知のままであるか、また は処置不可能であるので、処置には特に問題がある。1つのこのような例は、「 拡張型心筋症」(すなわち本明細書中ではDCM)である。DCMは、他の特徴的な心 疾患の形態(例えば、冠状動脈閉塞症)、または心筋梗塞の病歴の非存在下で、 拡張型の、低収縮性の(hypocontractile)左心室および/または右心室の所見に より代表的に診断される、心臓の状態である。DCMを有する患者は、重篤な冠状 動脈疾患を有さない場合でさえ、狭心症を経験し得る。これらの場合のいくつか において、DCMの原因は公知であるかまたは推測される。例には、家族性心筋症 (例えば、進行性筋ジストロフィー、筋緊張性ジストロフィー、フリードライヒ 運動失調症(Freidrich's ataxia)、および遺伝性拡張型心筋症と関連したもの )、心筋炎症を生じる感染(例えば、種々のウイルス、細菌、および他の寄生虫 による感染)、非感染性炎症(例えば、自己免疫疾患、産辱性心筋症、過敏症反 応、または移植拒絶に起因するもの)、心筋炎を引き起こす代謝性障害(栄養性 異常、内分泌異常、および電解質異常を含む)、および心筋炎を引き起こす毒性 因子への暴露(アルコール、ならびに特定の化学療法剤およびカテコールアミン を含む)が挙げられる。しかし、多くの場合、約80%において、DCMの原因は未 知のままであり、従って状態は「突発性拡張型心筋症」といわれる。DCMの発生 は、進行性心筋傷害、拡張型心臓と関連した血流力学的無効力、全身性閉塞の処 置、および心室性不整脈の危険性を含む、重篤な主要の治療問題を引き起こす。 伝統的な血管再生は、閉塞冠状動脈疾患が主要な問題ではないので、拡張型心筋 症の処置の選択肢ではない。DCMの原因が公知または推測される患者でさえ、損 傷は代表的には容易に可逆性ではない。例えば、アドリアマイシン誘導性心臓毒 性の場合、心筋症は一般的には不可逆的であり、そして60%を越える罹患した患 者に死をもたらす。DCMを有するほとんどの患者において、原因自体は未知であ る。結果として、DCMについての一般的な適用される処置はない。医者は、伝統 的に、DCMを示す患者に現れる症状の軽減に焦点をあてる(例えば、利尿による 体液滞留の軽減、および/または、アンジオテンシン変換酵素インヒビターによ る、心筋の酸素および栄養の需要の軽減)。結果として、DCMを示す患者の約50 %が診断の2年以内に、しばしば、心室不整脈と関連した突然の心臓停止によっ て死亡する。 「心室再構成」は、心筋梗塞の後にしばしば生じ、乏しい心室機能を生じる。 心筋梗塞治癒の後、心臓は拡張および再構成する傾向にある。この拡張または再 構成は、しばしばさらなる心室機能欠陥を引き起こす。乏しい左心室機能は、心 筋梗塞に続く逆の結果の最も簡単に予測されるものである。従って、心筋梗塞後 の心室再構成の予防は有益である。心室再構成の予防のアプローチの1つは、心 筋梗塞に罹患した患者を、アンジオテンシン変換酵素(「ACE」)インヒビター で処置することである(例えば、McDonald,K.M.,Trans.Assoc.Am.Physici ans 103:229-235,1990;Cohn.J.Clin.Cardiol.18(補遺IV)IV-4-IV-12, 1995を参照のこと)。しかし、これらの薬剤は、拡張型心室再構成の予防にいく らか効果的であるのみであり、そして新しい治療法が必要とされる。 発明の要旨 本発明は、患者の心筋に脈管形成タンパク質をコードするトランスジーンを導 入することによる、うっ血性心不全の処置のための(拡張型心筋症、ならびに重 篤な冠状動脈疾患に関連したうっ血性心不全を含む)、および有害な心室再構成 の予防または緩和のための、方法ならびに組成物に関する。本発明の種々の局面 は、以下を含む。 患者の心臓へベクターを送達する工程を含む、うっ血性心不全に罹患した患者 を処置するための方法であって、ベクターは、トランスジーンの発現のためのプ ロモーターに作動可能に連結された脈管形成タンパク質またはペプチドをコード するトランスジーンを含む。うっ血性心不全に罹患したこのような患者は、拡張 型心筋症を示す患者である。うっ血性心不全に罹患した他の患者の中でも、代表 的に、重篤なまたは閉塞性冠状動脈疾患に関連した、重篤な心筋梗塞を示してい る患者である。心筋における脈管形成タンパク質の合成は、脈管形成を促進し、 そして血流を増加させる。ベクターは、好ましくは、ベクターを心筋細胞に送達 するために、心臓の心筋に血液を供給する血管へ導入される。好ましくは、ベク ターは、冠状動脈の管腔、伏在静脈移植片、または内胸動脈移植片に導入され; 最も好ましくは、ベクターは、左冠状動脈および右冠状動脈の両方の管腔に導入 される。冠動脈内注入は、好ましくは動脈内の比較的深く、好ましくは左冠状動 脈および右冠状動脈の管腔に少なくとも約1cmでなされる。冠動脈内注入はまた 、冠動脈内注入に加えてなされ得る、伏在静脈移植片および/または内胸動脈移 植片の管腔に約1cmでなされ得る。ベクターは、このような血管の各々に単一注 入で送達され得る。 患者の心臓へのベクターの送達を含む、心筋梗塞に罹患した(または罹患し得 る)患者の有害な心室再構成を予防または緩和するための方法であって、ベクタ ーは、遺伝子の発現のためのプロモーターに作動可能に連結された脈管形成タン パク質またはペプチドをコードする遺伝子を含む。心筋における脈管形成タンパ ク質の合成は脈管形成を誘導し、従って、血流を増大させ、そして有害な心室再 構成を緩和する。 先行する実施態様の1つによる心不全の処置における脈管形成を促進する好ま しい方法において、ベクターは、FGF(線維芽細胞増殖因子)、VEGF(血管内皮 増殖因子)、PDGF(血小板由来増殖因子)、もしくはIGF(インスリン様増殖因 子)のファミリー由来の脈管形成タンパク質、またはペプチドをコードする少な くとも1つの遺伝子を含む。特定の実施態様において、ベクターは、FGF(FGF-4 、FGF-5、FGF-6、aFGF(FGF-1としても知られる)、およびbFGF(FGF-2としても 知られる)を含むが、これらに限定されない)をコードする遺伝子を含む。好ま しい脈管形成タンパク質には、天然に分泌されるか、または分泌を増強するよう に改変されているタンパク質が含まれる。このような脈管形成タンパク質のうち 現在好ましいのは、天然に分泌されるか、または分泌を増強するように改変され ている、FGF-4、FGF-5、FGF-6、FGF-1、およびFGF-2の形態である。他の実施態 様において、遺伝子は、VFGF(VEGF-Aファミリーのメンバー(例えば、VEGF-121 、VEGF-145、VEGF-165、VEGF-189、およびVEGF-206)、VEGF-Bファミリーのメン バー(例えば、VEGF-167およびVEGF-186)、ならびにVEGF-Cファミリーのメンバ ーを含むが、これらに限定されない);またはPDGFもしくはIGFをコードする。 脈管形成タンパク質コード遺伝子は、哺乳動物細胞(好ましくは、心筋細胞) における遺伝子の転写および発現を指向するプロモーターに作動可能に連結され る。現在好ましい1つのプロモーターは、CMVプロモーターである。他の好まし い実施態様において、プロモーターは、組織特異的プロモーター、好ましくは心 臓特異的プロモーター、より好ましくは心室筋細胞特異的プロモーターである。 心室筋細胞特異的プロモーターの好ましい例には、心室ミオシン軽鎖-2プロモー ターおよびミオシン重鎖プロモーターが含まれる。好ましくは、脈管形成因子を コードする遺伝子はまた、ポリアデニル化シグナルに作動可能に連結される。 本発明によって、心不全(DCMを含む)を処置するか、または有害な心室再構 成(例えば、心筋梗塞後)を緩和する好ましい方法において、ベクターは、ウイ ルスベクターまたは脂質ベースベクターであり、好ましくはウイルスベクターで ある。ベクターは、標的化ベクター(特に、心室筋細胞を優先的に標的するベク ター)であり得る。現在好ましいウイルスベクターは、アデノウイルス(Ad)ま たはアデノ随伴ウイルス(AAV)由来である。ヒトおよび非ヒトの両方のウイル スベクターが使用され得るが、好ましくは、組換えウイルスベクターはヒトにお いて複製欠損である。ベクターがアデノウイルスである場合、ベクターは、好ま しくは、FGF(例えば、FGF-1,FGF-2、FGF-4、FGF-5、またはFGF-6)をコードす る遺伝子に作動可能に連結されたプロモーターを有するポリヌクレオチドを含み 、そしてヒトにおいて複製欠損である。現在好ましい複製欠損アデノウイルスベ クターは、E1AおよびE1B遺伝子を除去する欠損を有するか、またはE1A、E1B、お よびE4遺伝子を除去する欠失を有する。好ましくは約106〜1014のアデノウイル スベクター粒子、より好ましくは約108〜1012のベクター粒子が血管(好ましく は心筋に供給する血管)に導入される。最も好ましくは、脈管形成タンパク質コ ード遺伝子を含むアデノウイルスベクターは、両方の冠状動脈の管腔に直接冠動 脈内注入することによって、患者の心臓に導入される。 AAVベクターについて、ベクターは、好ましくは、AAV逆末端反復(ITR)に隣 接される脈管形成タンパク質をコードする遺伝子に作動可能に連結されたプロモ ーターを有するポリヌクレオチドを含む。好ましくは、AAVベクターは、人にお いて複製欠損である。現在好ましい複製欠損AAVベクターは、1つ以上のAAV複製 に影響を及ぼす欠失またはキャプシド形成配列を有する。より好ましくは、AAVr epおよびcap遺伝子は両方とも除去される(それ故、(AAV技術において公知のよ うに、代表的にはパッケージング細胞株において)AAVベクターを複製およびパ ッケージングするようにトランスで供給されなければならない)。 ベクターは、脈管形成タンパク質をコードする遺伝子を含む、脂質ベースベク ターでもあり得る。種々のこのような脂質ベースベクターは、リポソーム、ミセ ル、および脂質含有エマルジョンを含み、当該分野に記載されている。 図面の簡単な説明 図1は、うっ血性心不全のブタモデルにおけるペーシングの期間の壁の肥厚化 化のパーセントをグラフに示す。壁の肥厚化のパーセントは、心不全が進行した 場合、ペーシング前(0日)および7日ごとに、心室中隔および側壁において、連 続的に評価した(実施例1に記載)。記号は、平均値を示す;エラーバーは、1SD を示す。Two-Way ANOVA(測定を繰り返す)によって、壁の肥厚化のパーセントが ペーシングの期間(P<0.001)および領域(P=0.001)によって影響を及ぼされること が示された。さらに、壁の肥厚化における変化のパターンは、2つの領域の間で は差異があった(P<0.0001)。各時点における壁の肥厚化のパーセントについての 平均値を、hoc後の2つの領域の間の差異についてTukey法によって検定した;こ れらの分析についてのP値を、エラーバーの下に示した。 図2Aおよび2Bは、実施例1に記載のように、うっ血性心不全のブタモデルにお けるペーシングの期間の心内膜下血流をグラフに示す。 図2Aについては、心室中隔および側壁における心内膜下(内)血流を、X軸に沿 って列挙された条件下で連続的に評価した。日数は、測定値が得られたペーシン グの持続した日数をいう(0日、ペーシング開始日;14、14日;21-28、21〜28日 )。PACEとは、血流の測定が作動(+)または停止(0)したペースメーカーで得られ たかどうかをいう。ペースメーカーの速度は、225bpmであった(数値については 本明細書中の表3を参照のこと)。記号は、平均値を表す;エラーバーは、1SD を示す。Two-Way ANOVA(測定を繰り返す)によって、心内膜下血流がペーシング の期間(P=0.0001)および領域(P=0.017)によって影響を及ぼされたことが示され た。さらに、心内膜下血流における変化のパターンは、2つの領域の間で異なっ た(P<0.006)。各時点における心内膜下血流についての平均値を、hoc後の2つの 領域の間での差異についてTurkey分析によって検定した;これらの分析について のP値を、エラーバーの下に示す。 図2Bについては、心室中隔および側壁における1心拍あたりの心内膜下血流を 、X軸に沿って列挙された条件下で、連続的に評価した。記号および条件は、図 2Aと同じである(数値については、本明細書中の表4を参照のこと)。Two-Way AN OVA(測定を繰り返す)によって、1心拍あたりの心内膜下血流が、ペーシングの 期間(P<0.0001)および領域(P=0.0198)によって影響されることが示された。 図3Aは、心不全が進行した場合、ペーシング前(0日)および7日ごとに心室中 隔および側壁において連続的に評価した際の収縮末期壁負荷をグラフに示す(実 施例1に記載)。Two-Way ANOVA(測定を繰り返す)によって、収縮の壁負荷が、ペ ーシングの期間によって影響を及ぼされたことが示された(P<0.0001)。しかし、 収縮の壁負荷のパターンは、両方の領域において類似した。測定を停止したペー スメーカーを使用して行った。 図3Bは、実施例1に記載のように、うっ血性心不全のブタモデルにおいてペー シング期間中の冠状脈管耐性をグラフに示す。冠状脈管耐性の指標を、X軸に列 挙される条件下で、心室中隔および側壁において連続的に評価した。記号および 条件は、図2と同じである。Two-Way ANOVA(測定を繰り返す)によって、冠状脈 管耐性の指標がペーシングの期間(P=0.0001)および領域(P=0.013)によって影響 を及ぼされたことが示された。さらに、冠状脈管耐性における変化のパターンは 、2つの領域の間で差異があった(P=0.0012)。各時点での冠状脈管耐性について の平均値を、hoc後の2つの領域の間の差異について、Tukey分析によって検定し た。この分析によって、冠状脈管耐性は、ペーシング開始直後で中隔における耐 性よりも側壁における耐性のほうがより高いことを示した(P値をエラーバーの 下に示す)。 図4は、以下の実施例に記載のように、細胞および心臓への遺伝子移入に有用 な、例示的な複製欠損組換えアデノウイルスベクターの構築の模式図を示す。 図5は、トランスジーンコードアデノウイルスの組換え構築のレスキューを示 す模式図である。 図6Aおよび6Bは、実施例5に記載のように、処置動物の局所的収縮機能をグラ フに示す。図6Aは、遺伝子移入の2週間後に試験した動物の結果を示す。そして 図6Bは、遺伝子移入の12週間後の結果を示す。 図7A、7B、および7Cは、心筋のコントラスト超音波心臓検査に対応するダイア グラムを示す。白色領域はコントラスト増強(より多い血流)を示し、そして濃い 領域は血流の減少を示す。図7Aは、正常ブタにおける急性LCx閉塞を示す。図7B は、lacZを用いた遺伝子移入の14日後のIVSとLCx床(bed)との間のコントラス ト増強における差異を示す。これは、心房ペーシング(200bpm)の期間の2つの領 域における異なる血流を示す。図7Cにおいて、コントラスト増強は、FGF-5を用 いた遺伝子移入の14日後のIVSおよびLCx床が等価であるように思われる。このこ とは、心房ペーシング期間に、2つの領域において血流が類似したことを示す。 これらの結果は、実施例5に記載される。 図8は、心室中隔(IVS)におけるピーク画像強度によって分けられる虚血性領 域(LCx床)におけるピーク画像強度の割合として表されるピークコントラスト割 合(血流との相関性)を示す。これは、5匹の動物においてlacZ(コントロール遺 伝子)を用いた遺伝子移入およびFGF-5を用いた遺伝子移入の前およびその14±1 日後ならびにFGF-5遺伝子移入の12週間後の、心房ペーシング(200bpm)の期間の コンピューターベースの画像分析プログラムを使用して画像イメージから測定し た(実施例5に記載)。虚血性床への血流は、コントロール遺伝子を用いた遺伝子 移入後に正常の50%が残存したが、FGF-5を用いた遺伝子移入後には、正常の2 倍を越えて増加した(P=0.0018)。この効果は、少なくとも12週間持続した。 図9は、FGF-5を用いた遺伝子移入およびlacZを用いた遺伝子移入後の虚血性 領域および非虚血性領域における顕微鏡分析によって定量されるような脈管数を 示す(実施例5に記載)。lacZ遺伝子を受けた動物と比較して、FGF-5遺伝子移入 を受けた動物(P<0.038)の虚血性領域および非虚血性領域における各線維を取り 囲む毛管数が増加した。 図10A、10B、および10Cは、(実施例5に記載のように)本発明に従って心筋へ 脈管形成トランスジーンの遺伝子移入した後のDNA、mRNA、およびタンパク質発 現を証明するゲルに由来する。図10Dは、処置動物の網膜、肝臓、または骨格筋 への任意の検出可能な遺伝子移入が全くないことを証明するPCR増幅後のゲルに 由来する(実施例5に記載)。 図11は、実施例6および7に記載されるように、異なる脈管形成遺伝子構築物 、FGF-4、FGF-5、およびFGF-2L1+/-sp(すなわち、FGF-2L1プラスまたはマイナス 分泌シグナルペプチド)を使用してインビボでの遺伝子移入で達成された壁の肥 厚化の比較を示す 図12は、(壁の肥厚化に示されるように)FGF-4遺伝子移入後の虚血性領域にお ける機能の改善が、領域性灌流の改善に関連したことを示す。 図13は、実施例6および7に記載されるように、FGF-4、FGF-5、またはFGF-2L 1+/-sp(=FGF-2L1プラスまたはマイナスシグナルペプチド)の注入からもたらされ る灌流(血流)の比較を示す。 図14は、実施例7に記載されるように、FGF-2プラス(FGF-2L1+sp)またはFGF-2 L1マイナス分泌シグナルペプチド(FGF-2L1-sp)を用いる遺伝子移入の結果として の壁の肥厚化の比較を示す。 好ましい実施態様の詳細な説明 定義 「心不全」とは、心臓が、代謝要求を満たすための適切な血流を与えない状態 として臨床的に定義される。症状としては、息切れ、疲労、虚弱、脚部腫脹、お よび運動不耐が挙げられる。理学的検査において、心不全を有する患者は、心拍 数および呼吸速度の上昇、ラ音(肺における体液の指標)、浮腫、頚静脈拡張、お よび一般的には心臓肥大を有する傾向がある。心不全を有する患者は死亡率が高 い;代表的には、患者の50%が、この状態を発症してから2年以内に死亡する。 いくつかの場合においては、心不全は、重篤な冠状動脈疾患(「CAD」)と関連し 、代表的には、本明細書中および当該分野で記載されるように、心筋梗塞および 進行性慢性心不全または急性低心拍出量性状態を生じる。他の場合においては、 心不全は、重篤な冠状動脈疾患とは関連することなく、(以下に記載のように)拡 張型心筋症と関連する。 「拡張型心筋症」(または本明細書中で使用されるDCM)とは、冠状動脈閉塞症 または心筋梗塞の病歴のような心臓疾患の他の特徴的な形態の非存在下において 、代表的には、拡張型の低収縮性左心室および/または右心室の所見によって診 断される心不全の型である。DCMは、心室の機能が乏しいことおよび心不全の症 状と関連する。これらの患者において、室の拡張および壁が薄いことは、一般的 に、左心室の高い壁張力を生じる。代表的な閉塞性冠状動脈疾患が存在しないに もかかわらず、これらの患者は、しばしば、狭心症の病訴がある。他の症状とし ては、息切れ、疲労、虚弱、脚部腫脹、および運動不耐が挙げられる。多くのこ のような患者は、軽度の労作中または安静時ですらこれらの症状を示し、そのた め、重篤であると特徴付けられる(すなわち、それぞれIII型またはIV型心不全) 。理学的検査において、DCMを有する患者は、心拍数および呼吸速度の上昇、ラ 音(肺における体液の指標)、浮腫、頚静脈拡張、および一般的には心臓肥大を有 する傾 向がある。超音波心臓検査は、代表的には、DCMの診断において用いられる。DCM を有する患者は、重篤な冠動脈疾患を有さないにもかかわらず、狭心症を経験し 得る。いくつかの場合においては、DCMの原因は、既知であるか、またはそれが 疑われる。例としては、家族性心筋症(例えば、進行性筋ジストロフィー、筋緊 張性ジストロフィー、フリードライヒ運動失調、および遺伝性拡張型心筋症と関 連する心筋症)、心筋炎症を生じる感染、非感染性炎症(例えば、自己免疫疾患、 産辱性心筋症、過敏性反応、または移植片拒絶などに起因する炎症)、代謝性障 害(栄養性、内分泌学的、および電解質異常を含む)、および毒性薬剤への暴露( 例えば、アルコール、化学治療剤、および特定のカテコールアミン)が挙げられ る。大部分の場合(約80%)においてはDCMの原因は、依然として不明であるため 、この状態は、「突発性拡張型心筋症」とよばれる。 本明細書中で用いられるように、用語「治療効果を有する」および「成功した 治療」とは、本質的に同じ意味を有する。特に、(重篤なCADまたはDCMに関連す る)心不全に罹患している患者は、この患者が本発明の方法に従って脈管形成因 子トランスジーンを受けた後、上記の症状の1つ以上の低減または消失が認めら れるおよび/または検出されることが示された場合、この症状について首尾良く 「処置され」る。これらの兆候または症状の低減はまた、患者が感じ得る。従っ て、このような心不全状態の成功した処置の指標としては、狭心症、疲労、虚弱 、息切れ、脚部腫脹、ラ音、心拍数もしくは呼吸速度、浮腫、または頚静脈拡張 のいずれかの症状の低減を患者が示し、そしてそれを感じることが挙げられる。 患者はまた、より優れた運動耐性を示し、心室機能および心機能の改善を伴って より縮小した心臓を有し、そして一般的には心臓状態に関連した必要な通院回数 が少なくなる。好ましくは、心機能の改善は、患者の代謝的必要性を満たすこと が必要条件であり、そして患者は、軽度の労作中または安静時に症状を示さない 。これらの兆候および症状の多くは、医師が精通している日常的手順によって容 易に目視でき、そして/または容易に測定可能である。心臓(特に以前の虚血性領 域)における血流が増加した心機能の改善の1つの指標は、成功した処置の指標 でもある。以下に記載されるように、患者における血流は、タリウム画像化(Bra unwald,Heart Disease,第4版、276-311頁(Saunders,Philadelphia,1992)に記 載される)によって、または超音波心臓検査(実施例1および5、ならびにSahn,D J.ら.,Ciculation.58:1072-1083,1978において記載される)によって測定され得 る。脈管形成遺伝子移入前後の血流は、これらの方法を使用して比較され得る。 心機能の改善は、上記のように、兆候および症状の減少と関連する。超音波心臓 検査に加えて、当該分野で公知のように核(非侵襲性)技術による駆出率(LV)を測 定し得る。 「心室再構成」とは、しばしば、心筋梗塞後に生じ、そして代表的には以下の ように特徴付けられる。心筋梗塞の治癒後、治癒した梗塞組織と正常組織との間 の境界領域における虚血の持続および他の因子は、残存する心臓組織の拡張およ び/または再構成を導く(以前、梗塞拡張と言及された状態)。心臓全体の拡張は 、このような拡張を有する患者の約50%に生じる。この拡張、すなわち再構成は 、心室機能のさらなる障害を引き起こし得る。再構成は、通常、梗塞後1〜2週 間ほどの早さで生じ得るにもかかわらず、心筋梗塞後に、数ヶ月以内で発症する 。 「有害な左心室再構成」(または短く「有害な再構成」)とは、心筋梗塞後の室 の拡張をいう。これは、重篤な心不全に進行し得る。本明細書中に記載の処置方 法を使用することによって、このような有害な再構成が、予防または少なくとも 実質的に緩和され得ることが予測される。心室再構成がすでに開始されていたと しても、脈管形成を誘導することがなお所望される。なぜなら、微小血管床の発 生および血流の増加は、心室機能不全を相殺するために依然として有効であり得 るからである。心筋梗塞に罹患した患者において、有害な心室再構成は、患者に 室の拡張がない場合、および心不全(上記の「心不全」に記載される)の症状が発 症しない場合に「予防され」る。有害な心室再構成は、存在する心不全の症状に おいて、任意の観察可能な低減または測定可能な低減が存在する場合に緩和され る。例えば、患者は、息切れが減少し、そして運動耐性の改善を示し得る。心機 能における改善および症状の低減を評価する方法は、本質的に、DCMについて上 記に記載される方法に類似する。側枝血流および心室機能の改善の結果としての 有害な心室再構成の予防または緩和は、本明細書中に記載の方法を使用して患者 におけるインビボでの脈管形成遺伝子移入後、数週間以内に達成され得ることが 予測される。 「ポリヌクレオチド」とは、リボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチ ドのいずれか、あるいはそれらのアナログの任意の長さのヌクレオチドのポリマ ー形態をいう。この用語は、分子の一次構造をいい、従って二本および一本鎖の DNAならびに二本および一本鎖のRNAを含む。また、メチル化および/またはある いはキャップ化ポリヌクレオチドなどの修飾ポリヌクレオチドも含まれる。 ポリヌクレオチドに適用される「組換え」とは、ポリヌクレオチドが、クローニ ング、制限および/または連結工程の種々の組み合わせ、および自然界で見出さ れるポリヌクレオチドと区別された構築物を生じる他の手順の産物であることを 意味する。 「遺伝子」または「トランスジーン」とは、タンパク質をコードする配列を含む ポリヌクレオチドまたはポリヌクレオチドの一部をいう。ほとんどの場合、その 遺伝子が転写を効果的に促進するために、コード配列と作動可能に連結されたプ ロモーターもまた含むことも望ましい。当該分野で周知のように、エンハンサー 、リプレッサー、およびその他の調節配列もまたその遺伝子の活性を調節するた めに含まれ得る(例えば、以下に引用される文献を参照のこと)。 用語「ポリペプチド」、「ペプチド」および「タンパク質」とは、任意の長さのアミ ノ酸ポリマーをいうために交換可能に使われる。これらの用語はまた、グリコシ ル化、アセチル化およびリン酸化を含む反応により翻訳後に修飾されたタンパク 質も含む。 「脈管形成ペプチドまたはタンパク質」とは、脈管形成または脈管形成活性、 すなわち、血管発達を促進する任意のタンパク質またはペプチドをいう。脈管形 成において発達する血管としては、直径約8ミクロンを有する最小の血管内径で ある毛細血管および少なくとも直径約10ミクロンを有するより大きな内径の血管 が挙げられる。脈管形成活性は、当該分野で公知の、または本明細書中に記載の 標準的手順を使用して、血流の測定、心機能または血管の存在の増加によって決 定され得る。例えば、毛細血管の数または密度は、動物において目視的に、また は組織部位の顕微鏡分析によって定量され得る(実施例5を参照のこと)。心筋血 流は、Roth,DM,ら.,Am.J.Physiol.253:H1279-H1288,1987またはRoth,DM,ら.,Ci rculation 82:1778-1789,1990に記載のように、放射活性マイクロスフィア技術 によって決定され得る。心筋血流はまた、例えば、Braunwald in Heart Disease ,第4版、276-311頁(Saunders,Philadelphia,1992)に記載の放射性核種タリウム を用いた心臓の灌流を含むタリウム画像化によって定量され得る。心臓における 細胞は、タリウムに対するアビディティーを有する。タリウムの取り込みは、血 流と正に相関する。従って、取り込みの減少は、灌流欠乏が存在する虚血性状態 で生じるような血流の減少を示す。意識のある個体において、脈管形成活性は、 実施例1および5、ならびにSahn,DJ,ら、Circulation.58:1072-1083,1978に記 載のようなコントラスト超音波心臓検査によって容易に評価され得る。心筋機能 の改善は、壁の肥厚化、例えば、経胸壁超音波心臓検査法で測定されることによ って決定され得る。脈管形成は、トランスジーンでの処置前と比較して、脈管形 成トランスジーンを受けた後に患者の心臓において脈管形成活性における増加が 測定可能である場合、「促進され」る。脈管形成ペプチドとしては、活性ペプチ ドに翻訳後プロセシングされるペプチド前駆体が挙げられる。好ましくは、脈管 形成タンパク質またはペプチドは、線維芽細胞増殖因子(FGF)ファミリー(aFGF(F GF-1としても公知)、bFGF(FGF-2としても公知)、FGF-4、FGF-5、およびFGF-6を 含むがこれに限定されない)のメンバー、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)ファミリ ーのメンバー(VEGF-Aファミリーのメンバー(例えば、VEGF-121、VEGF-145、VEGF -165、VEGF-189、およびVEGF-206)、VEGF-Bファミリーのメンバー(例えば、VEGF -167、およびVEGF-186)、VEGF-Cファミリーのメンバーを含むがこれらに限定さ れない);血小板由来増殖因子(PDGF)ファミリーのメンバー(例えば、PDGF Aまた はPDGF B)、あるいはインスリン様増殖因子(IGF)ファミリーのメンバーである。 しかし、例えば、上記に記載の方法によって測定可能な脈管形成活性を示す任意 のタンパク質またはペプチドをコードする遺伝子は、本発明の方法において有用 であるようである。脈管形成ペプチドまたはタンパク質はまた、FGF、VEGF、PDG F、およびIGFのような脈管形成タンパク質の「誘導体」および「機能的等価物」 を含む。このような脈管形成タンパク質またはペプチドの誘導体は、類似のアミ ノ酸配列を有し、そして関連した脈管形成タンパク質またはペプチドの1つ以上 の活性をある程度保持しているペプチドである。有用な誘導体は、一般的に、脈 管形成活性と関連するタンパク質の領域またはドメインにおいて(アミノ酸レベ ルでの)実質的な配列類似性を有する。「配列類似性」とは、ペプチドの起源と は関係なく、2つの異なるタンパク質またはペプチドにおけるアミノ酸配列との 間で認められる類似性をいう。当該分野において周知のように、置換したアミノ 酸が、本来のアミノ酸に比較的類似した(例えば、サイズおよび電荷)性質におい て「保存的である」多くのアミノ酸置換が存在する。実質的な配列類似性は、関 連したタンパク質またはペプチドまたはサブユニットに対して、代表的に、少な くとも30%の配列同一性(一般的に10以上のアミノ酸のストレッチにわたって測 定される場合)、好ましくは、70%、より好ましくは90%、そしてなおより好ま しくは95%の配列類似性を含む。当該分野で公知のように、保存的付加または欠 失は、脈管形成を促進する場合、一般的には、活性に関与しないようであるタン パク質の領域またはドメインに位置するものであり得る。「機能的等価な」によ り、1つ以上の、特定の脈管形成タンパク質またはペプチドの活性を置換しうる 活性を有するタンパク質またはペプチドが意味される。好ましい機能的等価物は 、特定の脈管形成タンパク質またはペプチドの活性の全てを保持する;しかし、 機能的等価物は、定量的に測定された場合に、脈管形成性アッセイにおいて測定 されるように野生型タンパク質またはペプチドより強いか、または弱い活性を有 し得る。好ましい機能的等価物は、関連した脈管形成タンパク質またはペプチド またはサブユニットの活性の1%〜10,000%内の活性を有し得、好ましくは10% 〜1000%、そしてより好ましくは50%〜200%内である。当該分野で公知のよう に、種々の技術(例えば、コンピューターモデリングを含む)は、このような変化 の影響の可能性を評価するために利用可能である;そして予測される候補物は、 本明細書中に記載のインビトロおよび/またはインビボアッセイを使用して脈管 形成の可能性の保持について容易にスクリーニングしうる。 「異種」成分は、天然に位置する実体から相違する実体の中に導入されるかま たはその中で生産される成分をいう。例えば、一つの生物由来であり、かつ別の 生物に遺伝子工学技術により導入されたポリヌクレオチドは、異種のポリヌクレ オチドであり、発現された場合、異種ポリペプチドをコードし得る。同様に、天 然のコード配列から取り出され、かつ別のコード配列に作動可能に連結されたプ ロモーターまたはエンハンサーは、異種のプロモーターまたはエンハンサーであ る。 本明細書中で用いられる「プロモーター」は、作動可能に連結された遺伝子あ るいはコード配列の転写を制御するポリヌクレオチド配列をいう。種々の異なっ た起源由来の多数のプロモーター(構造的、誘導的、および抑制的プロモーター を含む)は、当該分野で周知であり(GenBankのようなデータベースにおいて同定 される)、クローン化ポリヌクレオチド配列としてまたはその範囲で入手可能で ある(例えば、ATCCなどの寄託機関および他の市販または個人の入手源から)。 本明細書中で用いられる「エンハンサー」は、作動可能に連結された遺伝子また はコード配列の転写を増強するポリヌクレオチド配列をいう。種々の異なる起源 由来の多数のエンハンサーは、当該分野で周知であり(GenBankのようなデータベ ースにおいて同定される)、クローン化ポリヌクレオチド配列としてまたはその 範囲内で入手可能である(例えば、ATCCなどの寄託機関および他の市販または個 人の入手源から)。プロモーター配列(例えば、慣用のCMVプロモーター)を含 む多くのポリヌクレオチドはまた、エンハンサー配列も含む。 「作動可能に連結された」とは、そのように記載された各成分が、それぞれ意図 したように作用できる関係にある、2つ以上の成分の併置をいう。プロモーター は、遺伝子またはコード配列の転写を制御する場合、遺伝子またはコード配列に 作動可能に連結される。作動可能に連結されたプロモーターは、通常はコード配 列の上流に位置するが、必ずしもそれに隣接しているわけではない。エンハンサ ーは、コード配列の転写を増加させる場合、コード配列に作動可能に連結される 。作動可能に連結されたエンハンサーは、コード配列の上流、内部、または下流 に位置する。ポリアデニル化配列は、転写がコード配列からポリアデニル配列へ と進行するように、コード配列の下流末端に位置する場合、コード配列と作動可 能に連結される。 「レプリコン」とは、適切な宿主細胞でのそのポリヌクレオチドの複製を可能 にする複製起点を含むポリヌクレオチドをいう。例には、異種の核酸が組み込ま れ得る標的細胞のレプリコン(例えば,核染色体およびミトコンドリア染色体) 、ならびに染色体外レプリコン(例えば、複製プラスミドおよびエピソーム)が 含まれる。 本明細書中で用いられる「遺伝子送達」、「遺伝子移入」などは、導入に用い られた方法とは関係なく、宿主細胞への外因性ポリヌクレオチド(時には「トラ ンスジーン」とも言われる)の導入をいう用語である。このような方法には、ベ クター仲介遺伝子移入(例えば、ウイルス感染/トランスフェクション、または 種々のその他のタンパク質に基づくあるいは脂質に基づく遺伝子送達複合体によ る)、および「裸の」ポリヌクレオチドの送達を容易にする技術(例えば、電気 穿孔、「遺伝子銃」送達、およびポリヌクレオチドの導入に使用される種々の他 の方法)のような種々の周知の技術が含まれる。導入されたポリヌクレオチドは 、宿主細胞で安定にまたは一過的に維持され得る。安定な維持には、代表的には 、導入ポリヌクレオチドが宿主細胞に適合性の複製起点を含むか、あるいは染色 体外レプリコン(例えば、プラスミド)、または核もしくはミトコンドリア染色 体のような宿主細胞のレプリコンに組み込むことのいずれかが必要である。当該 分野で公知であり、本明細書中において記載されるように、多数のベクターは、 咄乳動物細胞への遺伝子の移入を仲介し得ることが知られている。 本明細書中で用いられる「インビボ」の遺伝子送達、遺伝子移入、遺伝子治療な どは、外因性ポリヌクレオチドを含むベクターを、生物(例えば、ヒトまたはヒ ト以外の哺乳動物)の身体に直接導入し、これにより外因性ポリヌクレオチドが このような生物の細胞にインビボで導入されることをいう用語である。 「ベクター」(時には遺伝子送達または遺伝子移入の「ビヒクル」と呼ばれる) は、インビトロまたはインビボのいずれの場合でも宿主細胞に送達されるポリヌ クレオチドを含む巨大分子あるいは分子複合体をいう。送達されるポリヌクレオ チドは、遺伝子治療における目的のコード配列を含み得る。ベクターには、例え ば、ウイルスベクター(例えば、アデノウイルス(「Ad」)、アデノ随伴ウイル ス(AAV)、およびレトロウイルス)、リポソームおよび他の脂質含有複合体、 ならびに宿主細胞へのポリヌクレオチドの送達を仲介し得るその他の巨大分子複 合体が含まれる。ベクターは、遺伝子送達および/または遺伝子発現をさらに調 節するか、あるいはさもなければ標的化細胞に有利な性質を提供する他の成分ま たは機能を含み得る。このような他の成分には、例えば、細胞に結合または標的 化するのに影響がある成分(細胞タイプあるいは組織特異的結合を仲介する成分 を含む);その細胞によるベクター核酸の取り込みに影響を与える成分;取り込 み後の細胞内のポリヌクレオチドの局在に影響を与える成分(例えば、核局在を 仲介する薬剤);およびポリヌクレオチドの発現に影響を与える成分が含まれる 。このような成分も、マーカー(例えば、そのベクターにより送達された核酸を 取り込み、かつ発現している細胞を検出あるいは選択に利用され得る検出可能な および/または選択可能なマーカー)も含む。このような成分は、そのベクター の本来の特徴として提供され得るか(例えば、結合および取り込みを仲介する成 分または機能性を有するある種のウイルスベクターの使用)、または、ベクター はこのような機能性を備えるように改変され得る。非常に多種のこのようなベク ターは当該分野では周知であり、一般に入手可能である(例えば、本明細書中に 引用した種々の文献を参照のこと)。 「組換えウイルスベクター」は、一種以上の異種遺伝子または配列を含むウイ ルスベクターをいう。ウイルスベクターの多くは、パッケージングに関連した大 きさの制限を示すため、異種の遺伝子または配列は、代表的には、ウイルスゲノ ムの1ケ所以上と置換することにより導入される。このようなウイルスは、複製 欠損性になり得るため、ウイルスの複製およびキャプシド形成中にトランスで提 供される欠失機能を必要とする(例えば、複製および/またはキャプシド形成に 必要な遺伝子を有するヘルパーウイルスあるいはパッケージング細胞株を用いる ことにより)(例えば、以下の文献および説明を参照)。送達されるべきポリヌク レオチドが、ウイルス粒子の外部に有される改変ウイルスベクターもまた記載さ れている(例えば、Curiel,DTら、PNAS:88:8850-8854,1991を参照のこと)。 本明細書中で用いられるウイルス「パッケージング」は、ウイルスベクターの合 成および組立てを生じる一連の細胞内事象をいう。パッケージングは、代表的に は、「プロウイルスゲノム」、または「ベクタープラスミド」と呼ばれる組換え プロベクター(代表的には、適切なウイルス「パッケージング配列」に隣接される 結果として、ウイルスゲノムに類似する様式でパッケージングされ得る組換えポ リヌクレオチドである)の複製、引き続き、核酸のキャプシド形成または別の被 覆を包含する。従って、ベクタープラスミドは、適切な条件下でパッケージング 細胞株に組み込まれると、複製され、ウイルス粒子に組み立てられ得る。多数の ウイルスゲノムに見られるウイルスの「rep」「cap」は、それぞれ複製をコード する遺伝子およびキャプシド形成タンパク質をコードする遺伝子である。「複製 欠損性」または「複製不能」ウイルスベクターは、複製および/あるいはパッケージ ングが必要な一個以上の機能を欠失または変化し、このウイルスベクターが宿主 細胞によって取り込まれた後にウイルス複製を開始できないようになるウイルス ベクターをいう。このような複製欠損性ウイルスベクターのストックを生産する ために、ウイルスまたはプロウイルス核酸がトランスで供給され得る欠失機能を コードする遺伝子を含むように改変された「パッケージング細胞株」に導入され 得る。例えば、このようなパッケージング遺伝子は、パッケージング細胞株のレ プリコンに安定して組み込まれ得る。あるいは、それらは、「パッケージングプ ラスミド」または欠失機能をコードする遺伝子を有するヘルパーウイルスを用い るトランスフェクションにより導入され得る。 「検出可能なマーカー遺伝子」は、遺伝子を有する細胞が特異的に検出される( 例えば、マーカー遺伝子を有さない細胞から区別される)ことを可能にする遺伝 子である。多種のこのようなマーカー遺伝子は、当該分野で公知である。これら の好ましい例として、細胞表面に出現するタンパク質をコードする検出可能なマ ーカー遺伝子が挙げられ、その結果、簡単で迅速な検出および/または細胞の選 別が促進される。例として、βガラクトシダーゼをコードするlacZ遺伝子が検出 可能なマーカーとして利用され得る。その結果、以下に記載するように、細胞を 染色により検出されるlacZ遺伝子を有するベクターを用いて形質導入させる。 「選択可能なマーカー遺伝子」とは、遺伝子を有する細胞が、対応する選択剤の 存在下で、その存在についてまたはそれに反して特異的に選択されることを可能 にする遺伝子である。例として、抗生物質抵抗性遺伝子は、宿主細胞を、対応す る抗生物質の存在下でポジティブに選択し得るポジティブ選択可能なマーカー遺 伝子として用いられ得る。選択可能なマーカーは、ポジティブ、ネガティブまた は二機能性である。ポジティブ選択可能なマーカーは、マーカーを有する細胞の 選択を可能にする。一方、ネガティブ選択可能なマーカーは、マーカーを有する 細胞を選択的に除去することを可能にする。種々のこのようなマーカー遺伝子は 記載されており、二機能性(すなわちポジティブ/ネガティブ)マーカーが含ま れ(例えば、国際公開WO 92/08796号、1992年5月29日に公開、および国際公開 第WO 92/28143号、1994年12月8日に公開)、本明細書中で参考として援用され る。このようなマーカー遺伝子は、遺伝子治療の状況において有利であり得る付 加される制御指標を提供し得る。 「脈管系」または「血管の」は、哺乳動物の体内の血液(およびリンパ液)を運ぶ 血管系をいう用語である。 「血管」は、動脈、細動脈、毛細血管、細静脈、静脈、静脈洞、脈管の脈管を含 む哺乳動物血管系の任意の血管をいう。本発明の好ましい局面において、脈管形 成のトランスジーンを含むベクターは、心筋に血液を供給する血管導管に直接導 入される。このような血管導管は、冠状動脈ならびに伏在静脈または内胸動脈移 植片のような脈管を含む。 「動脈」は、血液が心臓から出ていく血管をいう。冠状動脈は、心臓それ自体の 組織に供給しているのに対し、その他の動脈は体の残りの器官に供給する。動脈 の一般構造は、多層の動脈壁により囲まれた内腔から構成されている。 「個体」または「患者」は、哺乳動物、好ましくは大型哺」乳動物、最も好まし くはヒトをいう。 本明細書中で用いられる「処置」または「治療」は、個々の患者に、個体において 予防的、治療的または他の有益な作用を惹起し得る薬剤を投与することをいう。 本明細書中で用いられる「遺伝子治療」は、個々の患者に治療用遺伝子を含むベ クターを投与することをいう。「治療用ポリヌクレオチド」または「治療用遺伝子」は、個体に移入した場合、個 体において予防的、治療あるいは他の有益な作用を惹起し得るヌクレオチド配列 をいう。 上記の章で引用される参考文献は、これらの参考文献が本発明の実施に使用さ れる技術を教示する程度に、本明細書において参考として援用される。参考として援用 特許、公開された特許出願、および他の刊行物を含む、本出願に引用される参 考文献は、本明細書によって参考として援用される。種々の好ましい実施態様の詳細な説明 本発明の種々の好ましい局面は、以下に要約され、そしてさらに以下の詳細な 説明および図面に記載および例示される。 本発明は、拡張型心筋症(「DCM」)ならびに冠状動脈疾患(「CAD」)および 心筋梗塞に関連した重症心不全を含む、うっ血性心不全を処置するため、ならび に患者の心筋へ脈管形成タンパク質をコードする導入遺伝子を導入することによ って悪性心室再構成を予防または緩和するための方法および組成物に関連する。 うっ血性心不全を処置するための本発明の方法において、脈管形成タンパク質 またはペプチドをコードする遺伝子を含むベクター構築物が、患者の心臓に対し て標的化され、ここで、心筋の外因性遺伝子脈管形成タンパク質の合成が、脈管 形成を促進し、従って新たに形成された血管による血流の改善によって心臓の機 能障害が回復する。改善された心臓機能は、最終的に、心不全の症状の減少また は消失、および進行中の重症CHFの2年以内における予測死亡率を超える延命へ と導く。 好ましい方法は、患者の心筋に比較的制限される、脈管形成タンパク質の局在 化される発現を生じるベクター構築物および/または送達方法を使用する。脈管 形成タンパク質の例は、FGFファミリー(FGF-1、FGF-2、FGF-3、FGF-4、FGF −5およびFGF-6、より好ましくはFGF-2、FGF-4およびFGF-5)のメンバー; 血管内皮成長因子(VEGF)ファミリーのメンバー(これは、VEGF-Aファミリー(例 えば、VEGF-121、VEGF-145、VEGF-165、VEGF-189およびVEGF-20 6)のメンバー、VEGF-Bファミリーのメンバー(例えば、VEGF-167およびVEG F-186)、およびVEGF-Cファミリーのメンバーを含むがこれらに限定されない ;血小板誘導成長因子(PDGF)ファミリー;およびインスリン様成長因子(IGF)フ ァミリーのメンバーを含む。 本発明の使用に好ましいベクターとしては、ウイルスベクター、脂質ベースベ クター、およびインビボで非分裂細胞へDNAを送達し得る他のベクターが挙げら れる。ウイルスベクター、特に複製能欠損ウイルスベクター(例えば、複製能欠 損アデノウイルス(Ad)ベクターおよびアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを含 む)が現在好ましい。本発明での容易な生産および使用のためには、複製能欠損 アデノウイルスベクターが現在のところ最も好ましい。 インビボでの送達に現在好ましい手段(特に、心筋に限定されている送達およ び/または発現についてそうでなければ標化されないベクター構築物について) は、心筋に直接供給し得る血管へのベクターの注射、好ましくは、冠状動脈への 注射による。このような注射は、好ましくは、片側または両側の冠状動脈の管腔 あるいは1つ以上の伏在静脈または内胸動脈移植片または心筋に血液を送達する 他の導管内に、かなり深く(代表的には、少なくとも約1cm)導入されたカテー テルを使用して達成される。冠状動脈へ十分に深く導入されない注射はウイルス の全身性動脈分布を生じ得る。 ウイルスベクターのストック(好ましくは、野生型のウイルスを含まない)を 片側または両側の冠状動脈の管腔(または移植片および他の血管)に、好ましく は、左右両方の冠状動脈(または移植片および他の血管)に、そして好ましくは 、光学密度測定によって決定されるように106〜1014のウイルス粒子の量(より 好ましくは、108〜1012のウイルス粒子)で深く注射することによって、罹患し た心筋において脈管形成を促進させるタンパク質をコードする遺伝子で、所望さ れる数 の細胞(特に、心筋細胞)を局所的にトランスフェクトすることが可能である。 これによって、遺伝子転移の治療効力を最大にし、そして心臓外の部位での好ま しくない効果およびウイルスタンパク質に対する炎症性応答の可能性を最小にす る。心筋特異的結合または摂取成分を組込むベクターのような、心筋に特異的に 標的化される、および/または心筋特異的転写調節配列(例えば、心室筋細胞-特 異的プロモーター)の制御下に脈管形成タンパク質導入遺伝子を組込むベクター 構築物が、心筋(特に、心室筋細胞)に発現をさらに限定する手段として、この ような指向性注射技術の代わりに、または好ましくはそれと共に使用され得る。 免疫応答を誘発し得るベクターについて、上記のように心筋に供給する血管ヘベ クターを直接注射することが好ましいが、心臓外部での発現の可能性を制限する ためのさらなる技術もまた使用され得る。 患者は、CHFの場合、いかなる時も脈管形成遺伝子処置物を投与され得るが、 心筋梗塞の発生後約1週から4週以内がより好ましい。投与は、単回(1度)冠 動脈内注射(例えば、各冠状動脈へ)を介してが好ましいが、1回を超える注射 が、時々必要であり得る。 以下に詳細に記載されるように、本発明者らは、脈管形成タンパク質導入遺伝 子を有するベクターを用いるこのような技術の使用が、冠状動脈側枝血管の発達 を効果的に促進し得、そして非心臓組織に対しては何ら観察される効果を示さず 、そして炎症性反応を生じることなく、大きな哺乳動物の心臓の心筋内の機能を 増強し得ることを示した。炎症性細胞湿潤、細胞壊死または増加した線維症のい ずれもが検出されなかった。脈管形成遺伝子移入後2週間で、心筋血流が改善さ れ、虚血が緩和され、従って心筋機能が増強された。これらの有益な効果は少な くとも12週間持続された。例示のために、本発明者らは、単回冠動脈内注射( 約1011ベクター粒子)を用い、これは、毒性なく治療の利益を産生するための脈 管形成タンパク質の適切な発現を提供することが観察された。心筋血流の増強に よって、本発明者らの分析は、インビボにおける心筋細胞の60%より多い高収 量形質導入が、この手順を使用して達成し得ることを示した。 アデノウイルス媒介遺伝子移入は、一般に宿主ゲノムへの導入遺伝子の安定な 組み込みを生じない。そのため(ベクターは5ヶ月まで存在することが示されて いるが)導入遺伝子発現は比較的一過性である。しかし、上述の心臓状態のため の本発明の処置方法において、脈管形成導入遺伝子の一過性発現は、一般に治療 上の目標を達成するために適切である。実際、本発明の目的のために、一過性発 現は、一般に、安全性の観点から安定な組み込みよりも所望される。なぜなら宿 主ゲノムの破壊が避けられ得るからである。以下で証明される実験例のように、 導入遺伝子発現が、側枝血管発達および正常心臓機能の同時回復を可能にするよ うに十分に長く維持された。従って、脈管形成因子遺伝子が、治療効果を産生す るために、数週間を超える間トランスフェクトされた細胞に存在する必要はない 。一旦新しい血管が形成されると、外因性脈管形成タンパク質の引き続く発現は 、新しい血管構造および増加する血流を維持するために必要とされなくてもよい 。 従って、本発明によって提供されるインビボ脈管形成導入遺伝子送達の技術は 、脈管形成タンパク質の複数回の注射または注入の必要性を効果的に回避する。 本発明の処置方法を用いて達成される局部的形質導入および導入遺伝子発現はま た、網膜のような非心筋組織における脈管形成の潜在的に有害な効果を避ける。 本発明の別の局面は、心筋梗塞後患者の心室再構成を予防または緩和するため の方法である。この方法は、脈管形成を促進するように、患者の心臓への脈管形 成タンパク質またはペプチドをコードする遺伝子を含むベクター構築物のインビ ボ送達における標的化を含む。本発明の方法を使用して達成される増大した血管 分布および血流は、虚血を減少する傾向があり、そしてそれゆえ有害な心室再構 成への進行を緩和する。これらの疾患状態を修正するために、患者は好ましくは 、梗塞が生じた後すぐに、好ましくは梗塞後1ヶ月以内にそしてさらにより好ま しくは梗塞の1週間〜3週間以内に処置される。本発明はまた、予防様式で、こ のような梗塞を提示すると思われる患者において使用される。他で示されない限 り、心室再構成を予防および緩和するべき患者の心臓において標的化される遺伝 子移入に影響するための技術およびベクター組成物は、DCMの処置と本質的に同 じである。 動物モデル 遺伝子治療において成功する研究のための重要な必要条件は、(a)臨床的鬱 血性心不全に適用可能であり、そしてCHFの設定において脈管形成についてのメ カニズムに関する有用なデータを提供し得る動物モデルの構成、および(b)遺 伝子移入の効果の正確な評価である。本発明において、ブタモデルは、これらの 必須条件を満たす。ブタは、そのヒト生理学との関連性のために、ヒトの心疾患 を研究するための特に適切なモデルである。ブタ心臓は、以下の方法においてヒ ト心臓に似ている。ブタは、ネイティブな冠状側枝血管の非存在を含めて、ヒト の冠状動脈循環と非常に似たネイティブな冠状動脈循環を有する。第二に、全体 重の割合としてのブタ心臓の大きさは、ヒト心臓のそれと類似している。さらに 、ブタは大型動物モデルである。そのため効果的なベクター投薬量、毒性などの ような種々のパラメーターについてより正確な外挿を可能にする。対照的に、イ ヌおよびマウスファミリーのメンバーのような動物の心臓は、多くの内因性側枝 血管を有する。全体重と比較して、イヌ心臓の大きさは、ヒト心臓の大きさの2 倍である。 2つのブタモデルが本発明で使用された。実施例1において本明細書中に記載 される第一のモデルは、臨床的うっ血性心不全を模倣する。このモデルにおいて 、3週間から4週間の期間にわたる連続的で迅速な心室ペーシングは、心不全の 多くの特徴(DCMならびに重症冠状動脈疾患と関連する心不全を含む)との類似 性を示す心不全を誘導する。このようなペーシングは、心不全にみられるような 、局所性機能的異常(重症冠状動脈疾患(CAD)またはDCMと関連した異常を含む )に類似の収縮期機能の障害を伴う左心室肥大を生じる。従って、このモデルは 、脈管形成ペプチドまたはタンパク質をコードするベクター構築物の送達が、こ れらの状態と関連した心機能障害を緩和するために効果的であるかどうかを決定 するために使用され得る。このモデルは、うっ血性心不全および心室再構成の処 置のためのインビボ遺伝子治療の有効性を評価するいくつかのパラメーターを提 供することにおいて、特に有用である。 第二のモデル(心筋虚血のモデル)は、実施例5において本明細書に記載され る。この第二のモデルを使用して、脈管形成タンパク質をコードする遺伝子のア デノウイルス媒介送達は、虚血領域において側枝血管発達を刺激し、そして血流 を増強させることによって心筋虚血を緩和することが証明された。例示のために 、 本発明者らは、ネイティブな形態およびムテインの両方を含む、3つの異なる脈 管形成タンパク質を有するこれらの遺伝子移入技術を首尾良く証明した(以下の 実施例で詳細に記載されるように)。 第二のモデルにおいて、左回旋枝(LCx)冠状動脈周辺のアメロイド収縮器(am eroid constrictor)の配置は、最小の梗塞(左心室の1%、LCx床の4±1%)を 伴う、徐々の完全な閉鎖(配置の7日以内に)を生じる(Rothら、Circulation, 82:1778,1990;Rothら、Am.J.Physiol.,235:1-11279,1987;Whiteら、Circ. Res.,71:1490,1992;Hammondら、Cardiol.,23:475,1994;およびHammondら、J .Clin.Invest.,92:2644,1993)。心筋機能および血流は、閉塞した動脈によ って以前灌流された領域(虚血領域と呼ばれる)では、限定された内因性側枝血 管発達に起因して静止しているのが通常であるが、血流確保は、心筋酸素要求量 が増加する場合、虚血を予防するには不充分である。従って、LCx床は、臨床的 狭心症に類似した偶発性虚血を受ける。側枝血管発達と流動機能との関係はアメ ロイド配置の21日以内では安定であり、そして4ヶ月間、未変化のままである( Rothら、Circulation,82:1778,1990;Rothら、Am.J.Physiol.,235:H1279,1 987;Whiteら、Circ.Res.,71:1490,1992)。動物が、1日を通じて、摂食、職 員による中断などの間の心拍数の急激な増加に関連した危険な状態で、床におけ る期間虚血機能障害を有することが、遠隔測定によって実証されている。従って 、このモデルは、安定であるが、不適当な側枝血管を有する床を有し、周期的虚 血を受ける。このモデルの別の異なる利点は、異常に灌流されそして機能する領 域(LCx床)に隣接して、正常に灌流されそして機能する領域(LAD床)があり、 それによって各動物内にコントロール床を提供することである。 心筋超音波造影心臓図検査を、局所性心筋灌流を予測するために使用した。造 影材は、ガラクトースの微小凝集体から構成され、そして画像のエコー源性(白 さ)を増加させる。微小凝集体は、血流に比例する様式で、冠状動脈および心筋 壁に分布する(Skybaら、Circulation,90:1513-1521,1994)。コントラストのピ ーク強度が、微粒子によって測定されるように、心筋血流と密接に相関すること が示されている(Skybaら、Circulation,90:1513-1521,1994)。本発明で使用 される超音波心臓検査画像がLCx床を正確に同定すること、および心筋超音波造 影心臓図検査が心筋血流を評価するために使用され得ることを実証するために、 水圧カッフオクルダー(cuff occluder)を、アメロイドに隣接する近位のLCx周辺 に設置した。 本研究では、動物を屠殺した場合、顕微鏡によって毛細血管成長を定量するた めに、心臓を灌流固定(グルタルアルデヒド、生理学的圧力、インサイチュにお いて)した。PCRを、遺伝子移入を受容した動物由来の心筋において脈管形成タ ンパク質DNAおよびmRNAを検出するために使用した。以下に記載されるように、 遺伝子移入後2週間で、全ての5つのlacZ形質導入された動物由来の心筋サンプ ルは、組織学的検査において実質的なβガラクトシダーゼ活性を示した。最後に 、遺伝子移入を受容した動物由来の細胞および心筋における脈管形成タンパク質 発現は、脈管形成タンパク質に対するポリクローナル抗体を使用して証明された 。 治療的研究のための戦略は、導入遺伝子送達の機会、導入遺伝子の投与経路、 および脈管形成遺伝子の選択を包含した。心筋虚血のアメロイドモデルにおいて 、遺伝子移入を、安定しているが不充分な側枝血管が発達した後に実施した。ア メロイドモデルを使用する以前の研究は、虚血および側枝血管の発達前の、アメ ロイドの閉鎖の間の脈管形成ペプチドの送達を含んだ。しかし、この戦略は、い くつかの理由で使用されなかった。第一に、以前の研究は、臨床的心筋虚血の処 置(ここで、遺伝子移入が、進行中の心筋虚血の設定において提供される)に存 在する状態を密接に重複させるために適切でない;以前の研究は、虚血の予測に おけるペプチドの提供に類似し、そしてそれゆえほとんど関連しない。第二に、 細胞培養の以前の研究にもとづいて、脈管形成ペプチドと併用した虚血刺激が、 脈管形成の刺激のための最適な環境であることが推定された。脈管形成は、心不 全(DCMまたは重症冠状動脈疾患と関連した)の発症または心室再構成がすでに 存在する場合、同時の導入遺伝子送達によって最適に達成され得る。これらの決 定に関連したのは、導入遺伝子送達を達成する方法の選択であった。 ブタモデルは、遺伝子送達前および後の局所性血流および機能を伴う優れた手 段を提供した。同じ組換えアデノウイルス構築物であるがレポーター遺伝子を有 するものを受容したコントロール動物の使用は、これらの研究についてのコント ロールを提供した。前述のおよび以前に公開された研究に基づいて、当業者は、 ブタにおいて以下に記載される結果が、ヒトにおける結果を予測するために期待 されると理解する。 脈管形成タンパク質およびペプチドをコードする導入遺伝子 本発明において、心臓において脈管形成活性を促進し得る脈管形成タンパク質 またはペプチド因子をコードする1つ以上の導入遺伝子が、使用され得る。本明 細書に記載される方法および当該分野における方法によって測定し得る「脈管形 成活性」(上記で定義される)を示す任意のタンパク質またはペプチドは、本発 明と関連して潜在的に使用され得る。適切な脈管形成タンパク質またはペプチド は、線維芽細胞成長因子(FGF)、血管内皮成長因子(VEGF)、血小板由来成長因子( PDGF)、インスリン様成長因子(IGF)、および他のファミリーのメンバーによって 例示される。FGFファミリーのメンバーはaFGF(FGF-1)、bFGF(FGF-2)、FGF- 4(「hst/KS3」としても知られる)、FGF-5、FGF-6を含むが、これらに限定され ない。VEGFは、インビトロおよびインビボにおいて虚血に応じて心筋細胞によっ て発現されることが示された;これは、生理学的条件下の、および病理学的状態 への適応応答の間の脈管形成の調節因子である((Banaiら、Circulation 89:218 3-2189,1994)。VEGFファミリーは、VEGF-Aサブファミリーのメンバー(例えば 、VEGF-121、VEGF-145、VEGF-165、VECF-189およびVEGF-206)、およびVEGF-Bサ ブファミリー(例えば、VEGF-167およびVEGF−186)およびVEGF-Cサブファミリー のメンバーを含むが、これらに限定されない。PDGFは、PDGF AおよびPDGF Bを含 む。これらのタンパク質をコードする遺伝子のヌクレオチド配列、および対応す るアミノ酸配列は、当該分野で公知である(例えば、これらの配列および他の配 列に関してはGENBANK配列データベースを参照のこと)。FGFファミリーに関して は、例えば、Burgess,Ann.N.Y.Acad.Sci.638:89-97,1991;Burgessら、Annu.Re v.Biochem 58:575-606,1989:Muhlhauserら、Hum.Gene Therapy 6:1457-1465,1 995;Zhanら、Mol.Cell.Biol.,8:3487,1988;Seddonら、Ann.N.Y.Acad.Sci.638: 98-108,1991を参照のこと。ヒトhst/KS3(すなわち、FGF-4)に関しては、例えば 、Tairaら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:2980-2984,1987を参照のこと。ヒトVE GFに関しては、Tischerら、J.Biol.Chem.206:1 1947-11954,1991,およびその中の参考文献;Muhlhauserら、Cir.Res.77:1077-10 86,1995)を参照のこと。このような遺伝子およびコードされたポリペプチドにつ いての配列情報は、GenBankまたはEMBLのような配列データベースから容易に入 手可能である。これらのタンパク質をコードするポリヌクレオチドもまた、遺伝 子ライブラリー(例えば、当該分野で日常的なPCRまたはハイブリダイゼーショ ン技術を使用することによって)から得られ得る。 遺伝子移入のアプローチの成功は、遺伝子産物の合成およびトランスフェクト された細胞からの分泌の両方を要求する。この観点から、FGF-4、FGF-5またはFG F-6をコードする遺伝子が好ましい。なぜならこれらのタンパク質は、機能性分 泌シグナル配列を含み、そして細胞から容易に分泌されるからである。大部分で はないが多くのヒトVEGFタンパク質(これらは、VEGF-121およびVEGF-165を含む が、これらに限定されない)もまた、容易に分泌され、そして分泌後に拡散し得 る。従って、発現される場合、これらの脈管形成タンパク質は、心筋間質に容易 にアクセスし得、そして脈管形成を誘導し得る。 ネイティブな分泌シグナル配列を欠く他の脈管形成タンパク質(例えば、aFGF (FGF-1)およびbFGF(FGF-2))を用いて、分泌シグナル配列を有する融合タン パク質は、当業者に良く知られる標準組換えDNA方法論を使用して組換え産生さ れ得る。aFGFおよびbFGFの両方は、ある程度天然に分泌され得ると考えられてい る;しかしさらなる分泌シグナル配列の包含が、タンパク質の分泌を増強するた めに使用され得る。分泌シグナル配列は、代表的には、所望されるタンパク質の N末端に位置されるが、脈管形成因子の分泌を可能にするように適切な任意の位 置に配置され得る。例えば、適切なシグナル配列を含むポリヌクレオチドは、選 択された脈管形成タンパク質遺伝子の最初のコドンの5’に融合され得る。適切 な分泌シグナル配列は、FGF-4、FGF-5、FGF-6遺伝子のシグナル配列、またはIL- 1βのような異なる分泌タンパク質のシグナル配列を含む。以下の実施例7は、 別のタンパク質由来のシグナル配列を含むための脈管形成タンパク質の1つの型 の改変(この改変は、脈管形成タンパク質中の残基による分泌された第二タンパ ク質の分泌を指向する残基への置換によって達成される改変である)を例示する 。心筋細胞から通常分泌されるタンパク質に由来するシグナル配列が、使用され 得 る。 ヒトの処置のために、ヒト起源の脈管形成タンパク質をコードする遺伝子が好 ましいが、交叉種活性を示す他の哺乳動物起源の脈管形成タンパク質(すなわち 、ヒトにおいて脈管形成活性を有する)もまた使用され得る。 インビボでの遺伝子送達のためのベクター 一般に、目的の遺伝子は、心臓(心筋細胞を含む)にインビボで移入され、そ してコードされたタンパク質の産生を指向する。好ましくは、この産生は、構成 的である(しかし、誘導可能な発現系もまた使用され得る)。 本発明において有用なベクターは、ウイルスベクター、脂質ベースベクター( 例えば、リポソーム)および他のベクター(これらは、インビボにおいてDNAを 非分裂細胞へ送達することが可能である)を含む。現在、ウイルスベクター、特 に、複製能欠損ウイルスベクター(例えば、複製能欠損アデノウイルスベクター およびアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを含む)が好ましい。本発明におけ る産生および使用の容易さのために、複製能欠損アデノウイルスベクターが最も 好ましい。レトロウイルスに比べて、アデノウイルスは、一般に、遺伝子発現の ための宿主細胞の複製を必要としない。なぜなら、組み込みはアデノウイルスの 生活環の成分ではないからである。アデノウイルスは、非分裂細胞に効率良く感 染し、それゆえ、心筋細胞の非複製の性質のために、心筋において組換え遺伝子 を発現するために有用である。 インビボ遺伝子治療のために適切な種々の他のベクターは、本発明の使用のた めの脈管形成タンパク質導入遺伝子を送達するために、容易に使用され得る。こ のような他のベクターは、他のウイルスベクター(例えばAAV)、非ウイルス タンパク質ベース送達基本骨格(platform)、および脂質ベースベクターを含む。 これらおよび他の遺伝子送達ベクターを記載する参考文献は、当該分野で公知で あり、そのいくつかは本明細書中に援用される。 上記および引用参考文献で記載されるように、ベクターはまた、他の成分また は機能性を含み得、それらはさらに遺伝子送達および/または遺伝子発現を調節 し得るか、またはさもなければ標的化細胞に対して有益な特性を提供する。この ような他の成分は、例えば、細胞への結合または標的化に影響する成分(細胞型 特異的結合または組織特異的結合を媒介する成分を含む);その細胞によるベク ター核酸の取り込みに影響する成分;取り込み後の細胞内でのポリヌクレオチド の局在化に影響する成分(例えば、核局在化を媒介する薬剤);およびポリヌク レオチドの発現に影響を与える成分を含む。このような成分はまた、マーカー( これらは、利用されそしてベクターによって送達される核酸を発現する細胞につ いて検出または選択するために使用される検出可能および/または選択可能なマ ーカーである)を含み得る。このような成分は、そのベクターの天然の特徴(例 えば、結合および取り込みを媒介する成分または機能性を有する特定のウイルス ベクターの利用)として提供され得るか、あるいはベクターが、このような機能 性を提供するように改変され得る。選択可能なマーカーは、ポジティブ、ネガテ ィブまたは二機能性であり得る。ポジティブ選択可能マーカーは、そのマーカー を保有する細胞の選択を可能にするが、ネガティブ選択可能マーカーは、マーカ ーを保有する細胞が選択的に消去されるように可能にする。種々のこのようなマ ーカー遺伝子はすでに記載されており、これらは、二機能性(すなわち、ポジテ ィブ/ネガティブ)マーカーを含んでいる(例えば、Lupton,S.,WO 92/08796,199 2年5月29日公開;およびLupton,S.;WO 94/28143,1994年12月8日に公開を参照の こと)。このようなマーカー遺伝子は、遺伝子治療の状況において利点であり得 る、さらなる制御手段を提供し得る。広範な種々のこのようなベクターが当該分 野で公知であり、そして一般的に利用可能である(例えば、上記で引用された種 々の参考文献を参照のこと)。 本発明の方法において使用され得るアデノウイルスベクターおよび他のウイル スベクターを記載する参考文献は以下を含む:Horwitz,M.S.,Adenoviridae an d Their Replication、Fields,B.ら(編)、Virology、第2巻、Raven Press N ew York,1679-1721頁(1990);Graham,F.ら、109-128頁、Methods in Molecular Biology、第7巻:Gene Transfer and Expression Protocols,、Murray,E.(編) 、Humana Press、Clifton,N.J.(1991);Miller,N.ら、FASEB Journal 9:190-19 9,1995;Schreier,H.Pharmaceutica Acta Helvetiae 68:145-159,1994;Schne iderおよびFrench,Circulation 88:1937-1942,1993;Curiel D.T. ら、Human Gene Therapy 3:147-154,1992;Graham,F.L.ら、WO 95/00655(1995 年1月5日);Falck-Pedersen,E.S.,WO 95/16772(1995年6月22日);Denefle, P.ら,WO 95/23867(1995年9月8日);Haddada,H.ら、WO 94/26914(1994年11月2 4日);Perricaudet,M.ら、WO 95/02697(1995年1月26日);Zhang,W.ら、WO 95/25071(1995年10月12日)。種々のアデノウイルスプラスミドもまた、市販供 給源により入手可能である(例えば、Microbix Biosystems of Toronto、Ontari o(例えば、Microbix Product Information Sheet:Plasmids for Adenovirus Ve ctor Construction,1996を参照のこと)を含む)。 本発明の方法において利用され得るAAVベクターを記載するさらなる参考文献 は、以下を含む:Carter,B.Handbook of Parvoviruses、第I巻、169-228頁、 1990;Berns,Virology、1743-1764頁(Raven Press 1990);Carter,B.Curr.Op in.Biotechnol.3:533-539,1992;Muzyczka,N..Current Topics in Microbiolog y and Imnlunology,158:92-129,1992;Flotte,T.R.ら,Am.J.Respir.Cell Mol .Biol.7:349-356,1992;Chatterjeeら,Ann.NY Acad.Sci.,770:79-90,1995;Fl otte,T.R.ら,WO 95/13365(1995年5月18日);Trempe,J.P.ら,WO 95/13392( 1995年5月18日);Kotin,R.,Human Gene Therapy 5:793-801,1994;Flotte, T.R.ら;Gene Therapy 2:357-362,1995;Allen,J.M.,WO 96/17947(1996年6月1 3日);およびDuら、Gene Therapy 3:254261,1996。 本発明の方法において利用され得る非ウイルスベクターを記載するさらなる参 考文献は以下を含む:Ledley,FD,Human Gene Therapy 6:1129-1144,1995;Mil ler,N.ら、FASEB Journal 9:190-199,1995;Chonn,A.ら、Curr.Opin.in Biote ch.6:698-708,1995;Schofield,JP.ら、British Med.Bull.51:56-71,1995;Brig ham,K.L.ら、J.Liposome Res.3:3149,1993;Brigham,K.L.,WO 91/06309(1991 年5月16日);Felgner,P.L.ら、WO 91/17424(1991年11月14日);Solodinら、B iochemistry 34:13537-13544,1995;WO 93/19768(1993年10月14日);Debsら、 WO 93125673;Felgner,P.L.ら、米国特許第5,264,618号(1993年11月23日);Ep and,R.M.ら、米国特許第5,283,185号(1994年2月1日);Gebeyehuら、米国特 許第5,334,761号(1994年8月2日);Felgner,P.L.ら、米国特許第5,459,127 号(1995年10月17日);Overell,R.W.ら、WO 95/2849 4(1995年10月26日);Jessee,WO 95/02698(1995年1月26日);HacesおよびCi ccarone,WO 95/17373(1995年6月29日);Linら、WO 96/01840(1996年1月25 日)。 ヒトにおいてヘルパー非依存的および複製欠損である例示的アデノウイルスベク ター 一般に、目的の遺伝子は、インビボにおいて心筋細胞を含む心臓に移入され、 そしてコードされたタンパク質の産生を指向する。いくつかの異なる遺伝子移入 アプローチは可能である。ヒトアデノウイルス5に基づくヘルパー非依存的複製 欠損系が、現在好ましい。この系を使用して、本発明者らは、単回冠動脈内注射 (GiordanoおよびHammond,Clin.Res.,42:123A,1994)によってインビボで6 0%を超える心筋細胞へのトランスフェクションが生じたことを証明した。非複 製組換えアデノウイルスベクターは、冠動脈内注射後に高い効率のトランスフェ クションを生じる冠状動脈内皮および心筋細胞へトランスフェクトすることにお いて、特に有用である。 本明細書中で証明されるように、ヘルパー非依存的複製能欠損ヒト5型アデノ ウイルスは、単回冠状動脈注射によりインビボにおいて大きな割合の心筋細胞へ 効果的にトランスフェクトする際に使用され得た。本発明者らは、このような送 達技術が大きな哺乳動物心臓の心筋へのベクターの効率的な標的化に使用され得 ることもまた、示した。特定の細胞または組織型にベクターを標的するさらなる 手段が、本明細書中以下および当該分野で記載されている。 以下に示される種々の例示において、使用した組換えアデノウイルスベクター は、アデノウイルスゲノム由来の必須の初期遺伝子(通常、E1A/E1B)を欠失し ており、従って欠失している遺伝子産物をトランスで提供する許容細胞株中で増 殖しない限りは複製が不可能であるヒトアデノウイルス5(McGrory WJら、Viro logy 163:614-617,1988)に基づいている。欠失しているアデノウイルスゲノム 配列の代わりに、目的の導入遺伝子が、複製能欠損アデノウイルスに感染した組 織/細胞上でクローン化および発現され得る。アデノウイルスに基づく遺伝子移 入は、一般的に、宿主ゲノムへの導入遺伝子の安定な組み込みを生じない(0. 1%未満のアデノウイルス媒介トランスフェクションが宿主DNAへの遺伝子の組 み込みを生じる)が、アデノウイルスベクターは、高力価で増殖され、そして非 複製細胞をトランスフエクトし得る;そして、導入遺伝子は娘細胞には継代され ないが、これは、成体心臓心筋細胞(活発には分裂しない)への遺伝子移入に適 切である。レトロウイルスベクターは、安定な遺伝子移入を提供し、そして現在 のところ、高力価がレトロウイルスの擬型化によって得ることができる(Burnsら 、Proc Natl Acad Sci(USA)90:8033-8037,1993)。しかし、近年のレトロウ イルスベクターは、一般的に、非複製細胞(例えば、心筋細胞)を効率的に形質 導入し得ない。さらに、宿主DNAへの導入遺伝子の組込みの潜在的な危険は、短 期遺伝子移入が十分である場合、保証されない。 実際に、本発明者らは、脈管形成タンパク質発現の限定された持続時間が、実 質的な脈管形成に十分であることを実証した(実施例5を参照のこと)。従って 、一過性の遺伝子移入は、そのような心臓血管状態の処置のために治療的に適切 である。心筋内へのFGF-5の遺伝子移入後の14日以内に、虚血性の床の血流は 、2倍に増加し、効果は少なくとも12週間持続した(実施例5および図8)。 増加した血流は、心臓の毛細血管の数の増加と相関した(実施例5を参照のこと )。壁の肥厚はまた、遺伝子移入後2週間以内に増加し、そして少なくとも12 週間持続した。従って、脈管形成因子遺伝子は、治療的効果を生じるために、感 染した細胞において、数週間を越えて存在することは必要ではない。一旦血管が 発生すると、外来性の脈管形成タンパク質の継続する発現は、新規血管構造の維 持および血流の増加に必要でないかもしれない。 筋細胞のような非分裂細胞に付随する利点は、ウイルスベクターが宿主細胞の 分裂によって容易に「希釈」されないということである。しかし、心臓における トランスジーン発現の持続時間をさらに増強することが必要か、または所望され る場合、E1およびE4の両方の欠損を有する種々の第2世代アデノウイルスベクタ ー(これはシクロホスファミド投与と組み合わせて使用され得る)を使用するこ ともまた可能である(例えば、Daiら、Proc.Nat'l.Acad.Sci.USA 92:1401-1 405,1995)。初期の遺伝子移入の程度をさらに増加するために、さらなる注入 または単離された冠循環中への注入もまた、使用され得る。 アデノウイルスE1A/E1B遺伝子で形質転換されたヒト胎児腎臓細胞であるヒト2 93細胞(受託番号、ATCC CRL1573;Rockville,MD)は、そのような複製欠損ベク ターの生成についての有用な許容性細胞株の代表である。しかし、複製欠損アデ ノウイルスベクターの細胞内での増殖を許容する他の細胞株もまた、使用され得 る(例えば、HeLa細胞)。 組換えウイルスベクターの構築 本発明において使用されるアデノウイルスベクターは、McGrory W.J.ら(Viro logy 163:614-617,1988)が記載したレスキュー組換え技術により構築され得る 。手短に言えば、目的のトランスジーンは、プロモーター、ポリリンカー、およ びウイルス複製に必須のE1A/E1B遺伝子の欠失を含むアデノウイルス配列を含む シャトルベクター中にクローン化される。トランスジーンは、ポリリンカー内の 都合の良い制限部位内にクローン化され得る。適切なシャトルベクターとしては 、プラスミドpAC1(McGroryら、Virology,163:614-617,1988)(またはアナロ グ)(これは、ヒトアデノウイルス5型ゲノムの左末端部分をコードするが(Vi rology 163:614-617,1988)、初期タンパク質をコードするE1AおよびE1B配列が 欠失している)、およびプラスミドACCMVpLpA(Gomez-Foixら、J.Biol.Chem.,2 67:25129-25134,1992)が挙げられる。pACCMVpLpAは、アデノウイルス血清5型 ゲノムの5'末端(マップ単位0〜17)を含み、ここでE1領域は、ヒトサイトメ ガロウイルスエンハンサー−プロモーター(CMVプロモーター)で置換され、pUC1 9(当該分野で周知のプラスミド)由来の多重クローニング部位(ポリリンカー )、SV40ポリアデニル化シグナルが続く。プラスミドpAC1またはACCMVPLAの使用 は、クローニングプロセスを容易にし得る。 次いで、シャトルベクターは、キャプシド形成されるには大きすぎる長さを有 するヒトアデノウイルス5型のゲノム全体を含むプラスミドと共に、ヒト293細 胞に同時トランスフェクトされ得る。同時トランスフェクションは、当該分野で 一般的に使用される任意の手段(例えば、リン酸カルシウム沈殿またはリポフェ クション)により実施され得る(例えば、Biotechniques 15:868-872,1993を参 照のこと)。 同時トランスフェクションのためのプラスミドの例として、プラスミド「JM17 」は、ヒトアデノウイルス5型のゲノム全体およびアンピシリン抵抗性遺伝子( 4.3kb)を含むベクターpBR322の部分をコードする。JM17は、成熟ウイルス粒子 を生産するために必要なアデノウイルスタンパク質すべてをコードするが、大き すぎて成熟ビリオンにキャプシド形成されない(野生型について36kb対40kb)。 同時トランスフェクトされた細胞の小さなサブセットにおいて、「レスキュー 組換え」は、トランスジーン含有シャトルベクター(例えば、プラスミドpACl) と、欠失したE1A/E1B配列の代わりに目的のトランスジーンを含む組換えゲノム を生じるアデノウイルス5型のゲノム全体(例えば、プラスミドpJM17)を有す るプラスミドとの間で起こり、そして二次的に、組換えの間にさらなる配列(例 えば、pBR322配列)を欠失し、それにより、キャプシド形成するのに十分小さく なる(図4および5;Giordanoら、Nature Medicine 2(5):534-538,1996;Giord anoら、Circulation,88:1-139,1993;ならびにGiordanoおよびHammond,Clin.R es.,42:123A,1994を参照のこと)。X-gal処理を用いる、アデノウイルスHCMVS PllacZにおけるβガラクトシダーゼ遺伝子に駆動されるCMVプロモーター(Clin .Res.42:123A,1994)は、遺伝子移入の効率を評価するために使用され得る。 このようなベクターの調製および使用を示す例示的な例は、以下に提供される 。これらのベクターの利点は、高度に効率的な遺伝子移入を達成する能力(イン ビボでトランスフェクトされる標的臓器細胞の60%を越える)、高力価のウイル スストックを得ることの容易さ、および分裂しない心筋細胞のような細胞へのこ れらのベクターの遺伝子移入を達成する能力を含む。 標的化脈管形成タンパク質ベクター構築物 脈管形成トランスジーンの心臓、または心臓内の特定の細胞型(例えば、心筋 細胞)に限定された発現は、以下に記載される特定の利点を提供し得る。 本発明は、冠状動脈へのトランスジーンの送達によるだけでなく、例えば、ま た、特定の宿主細胞または宿主細胞型(例えば、心筋細胞)に対して遺伝子の送 達および/または遺伝子の発現を標的化する傾向がある特徴を有する標的化ベク ター構築物の使用による、細胞標的化の使用を意図する。以下により詳細に記載 し、そして当該分野の刊行物において記載されるように、このような標的化ベク ター構築物は、標的化送達ベクターおよび/あるいは標的化ベクターを含む。送 達および/あるいは発現を制限することは、遺伝子治療の潜在的な効果にさらに 焦点を合わせる手段として有用であり得る。送達/発現をさらに制限することの 潜在的な有用性は、そのほとんどが、用いられるベクターのタイプおよびこのよ うなベクターを導入する方法と位置に依存する。本明細書中で示されるように、 心筋層への冠状動脈内注射によるウイルスベクターの送達は、本来、高度に標的 化された遺伝子送達を提供することが観察されている(以下の実施例を参照のこ と)。さらに、宿主細胞のレプリコンへのトランスジーンの組込みを生じないベ クター(例えば、アデノウイルスおよび多数の他のベクター)を用いれば、心筋 細胞は比較的長い間トランスジーン発現を示すことが予測される。なぜなら、細 胞は通常複製しないからである。対照的に、内皮細胞のような、迅速に分裂する 細胞における発現は、細胞の分裂および代謝回転によって減少する傾向がある。 しかし、本明細書に示したように、送達および/あるいは発現を制限する他の手 段はまた、図示された送達方法に付加されるかその代替として使用され得る。 標的化送達ベクターは、例えば、表面成分(例えば、リガンド−レセプター対 のメンバー(この対の他方の半分は、標的化される宿主細胞に見いだされる)) 、あるいは特定の宿主細胞もしくは宿主細胞型への優先的な結合および/または 遺伝子送達を媒介する他の特徴を有するベクター(例えば、ウイルス、非ウイル スタンパク質ベースベクターおよび脂質ベースベクター)を含む。当該分野で公 知のように、ウイルスおよび非ウイルス起源の両方の多数のベクターには、その ような優先的な結合を促進する固有の特性を有し、そして/または優先的な標的 化をもたらすように改変されている(例えば、Douglasら、Nature Biotechnolog y 14:1574-1578,1996;Kasahara,N.ら、Science 266:1373-1376,1994;Miller,N .ら、FASEB Journal 9:190-199,1995;Chonn,A.ら,Curr.Opin.in Biotech.6:6 98-708,1995;Schofield,JPら、British Med.Bull.51:56-71,1995;Schreier H .Pharmaceutica Acta Helvetiae 68:145-159,1994;Ledley,F.D.,Human Gene Therapy 6:1129-1144,1995;Conary,J.T.ら,WO 95/34647(1 995年12月21日);Overell,R.W.ら,WO 95/28494(1995年10月26日);およびTruo ng,V.L.ら、WO 96/00295(1996年1月4日)を参照のこと)。 標的化ベクターは、送達が特定の宿主細胞または宿主細胞型に比較的制限され るトランスジーンの発現を生じるベクター(ウイルス、非ウイルスタンパク質ベ ースベクターおよび脂質ベースベクターなど)を含む。例えば、本発明により送 達される脈管形成トランスジーンは、異種の組織特異的プロモーターに作動可能 に連結され得、それにより、その特定の組織における細胞に対する発現を制限す る。 例えば、左心室ミオシン軽鎖-2(MLC2V)またはミオシン重鎖(MHC)をコードす る遺伝子由来の組織特異的転写制御配列は、上記のアデノウイルス構築物のよう なベクター内のトランスジーン(例えば、FGF遺伝子)へと融合され得る。それ ゆえ、そのトランスジーンの発現は、心室心筋細胞に比較的制限され得る。lacZ を有するMLC2VおよびMHCプロモーターにより提供される遺伝子発現の効力および 特異性の程度は、(本明細書中で例示したような組換えアデノウイルス系を用い て)決定されている。そして、心臓特異的発現が報告されている(例えば、Lee ら,J Biol Chem 267:15875-15885,1992を参照のこと)。 MLC2Vプロモーターは約250bpしか含まないため、本明細書中で例示されたアデ ノウイルス5型パッケージング系のような、サイズで限定される送達ベクター内 でさえ容易に適合する。強力な転写プロモーターして知られるミオシン重鎖プロ モーターは、別の代替の心臓特異的プロモーターを提供し、そして300bp未満を 含む。トロポニン-Cプロモーターのような他のプロモーターは、高度に有効でか つ充分小さいが、このような組織特異性を提供しない。 心臓疾患の処置のための本方法において、高力価のベクターを用いる冠状動脈 内注射により遺伝子移入の心臓への標的化が、現在好ましい。 アデノウイルスベクターの増殖および精製 アデノウイルスベクターのような組換えウイルスベクターは、標準的方法によ りプラーク精製され得る。例えば、得られる組換えアデノウイルスウイルスベク ターは、力価が約1010-1012ウイルス粒子/mlの好ましい範囲でヒト293細胞(ト ラ ンスにE1AおよびE1B機能を提供する)中で増殖され得る。増殖および精製技術は 、本発明と組み合わせて使用され得る種々のウイルスベクターについて記載され ている。アデノウイルスベクターは、本明細書中で例示したが、AAVのような別 のウイルスベクターもまた使用され得る。アデノウイルスについて、細胞は80% コンフルエンスで感染され48時間後に採集され得る。感染した細胞の3回の凍結 −融解サイクル後、細胞細片を遠心分離によりペレット化し、そしてCsCl勾配超 遠心によりウイルスを精製した(2重のCsCl勾配超遠心が好ましい)。インビボ の注射前に、ウイルスのストックは、(例えば、Sephadex G25のようなSepharos eカラムを通したゲル濾過により)脱塩され得る。脱塩したウイルスストックは また、所望であれば、0.3ミクロンのフィルターにより濾過され得る。本発明者 らは、代表的には二重のCsCl超遠心分離、続くリン酸緩衝化生理食塩水(PBS) に平衡化したSephadex G25でのカラムクロマトグラフィーによりウイルスストッ クを濃縮および精製する。得られたウイルスストックは、代表的には、最終ウイ ルス力価が少なくとも約1010〜1012ウイルス粒子/mlである。 好ましくは、組換えアデノウイルスは高度に精製され、そして実質的に野生型 (潜在的に複製可能である)ウイルスを含まない。これらの理由から、増殖およ び精製は、例えば、適切なプライマーを用いたPCRにより首尾良い組換えウイル スを同定すること、2回のプラーク精製を実施すること、および二重のCsCl勾配 超遠心分離により夾雑物および野生型のウイルスを除去するために行われ得る。 脈管形成トランスジーン保有ベクターの送達 脈管形成タンパク質トランスジーン保有ベクターを送達するのに用いられる手 段および組成物は、当該分野で周知のように使用される特定のベクターに依存す る。しかし、代表的には、ベクターは、例えば、リン酸緩衝化生理食塩水のよう な薬学的に受容可能なキャリア/希釈液を含有する注射可能な調製物の形態であ り得る。他の薬学的なキャリア、処方物および投薬量は以下に記載した。 インビボ送達の現在好ましい手段(特に、そうでなければ心筋への制限される 送達および/または発現について標的化されないベクター構築物について)は、 ベクターの心筋に直接供給する血管への注入により、好ましくは、1つまたは両 方の冠状動脈内への注入による。このような注入は、好ましくは、1つまたは両 方の冠状動脈の管腔、あるいは1つ以上の伏在静脈の管腔、あるいは内部の乳房 動脈移植片の管腔、あるいは心筋へ血液を送達する他の導管の管腔の内部におい て、実質的にカテーテルを導入(代表的には少なくとも約1cm)することにより 達成される。好ましくは注入は、両方の冠状動脈においてなされ、心臓の全ての 部位に全体的に分配される。 ベクターは、トランスジーンが発現されるのに十分な量で送達され、治療的利 点を提供する。ウイルスベクター(例えば、アデノウイルス)において、注入可 能な調製物におけるウイルスの最終的な力価は、好ましくは約106〜1014ウイル ス粒子の範囲であり、これは効果的な遺伝子移入を可能にする。好ましくは、野 生型ウイルスを含まないアデノウイルスベクターストックは、1つまたは両方の 冠状動脈(または、移植片)の管腔内深くに注入され得、好ましくは、右と左の 両冠状動脈(または、移植片)に注入され得、そして好ましくは、光学的密度測 定により決定される108〜1012ウイルス粒子の量において注入され得る。好まし くは、ベクターは、単回注入において、各導管内に(例えば、各冠状動脈内に) 送達される。 冠状動脈カテーテルにより冠状動脈の管腔内に、直接ベクター組成物を注入す ることにより、より効率的に遺伝子を標的化し、そして注入の間に近位大動脈に 対する組換えベクターの損失を最小限にすることが可能である。このタイプの注 入は、罹患した心筋の所望の数の細胞(特に心筋細胞)に、脈管形成タンパク質 またはペプチドをコードする遺伝子の局所的トランスフェクションを可能にし、 これにより、遺伝子移入の治療的効果を最大限にし、そして心臓以外の部位での 所望されない脈管形成を最小限にする。 心筋に特異的に標的化されるベクター構築物(例えば、心筋特異的結合または 取込み成分および/または心筋特異的転写調節配列(例えば、心室筋特異的プロ モーター)の制御下の脈管形成タンパク質トランスジーンを取り込むベクター) は、発現を心筋(特に、心室筋細胞)にさらに制限する手段として、そのように 指向された注入技術の代わりに、または好ましくは組み合わせて、使用され得る 。免疫応答を誘発し得るベクターについて、ベクターを上記のように心筋に供給 す る血管へ直接的注入するのが好ましいが、心筋以外の発現の潜在性を制限するた めのさらなる技術もまた、使用され得る。 以下に記載のとおり、脈管形成トランスジーンを含むウイルスベクターのイン ビボ送達のためのこのような技術の使用は、トランスジーン発現が肝細胞で生じ ず、そしてウイルスRNAは、冠状動脈注入の後のいずれの時点でも、尿中に見出 されないことが実証された。さらに、眼、肝臓、または骨格筋における心臓外の 遺伝子発現の証拠は、この様式のトランスジーンの冠状動脈内への送達の2週間 後に、PCRによって検出され得なかった。 種々のカテーテルおよび送達経路は、当該分野で公知のように、冠状動脈内ヘ の送達を達成するために使用され得る。直接的な冠状動脈内(または移植片血管 )注入は、蛍光透視のガイダンスのもと、標準的な経皮的カテーテルに基づく方 法を使用して実施され得る。任意の種々の冠状動脈カテーテルまたは例えばstac k灌流カテーテルは、本発明において使用され得る。例えば、種々の一般的目的 のカテーテル、ならびに改変カテーテルは、本発明の使用に適切であり、例えば 、Advanced Cardiovasucular Systems(ACS),Target Therapeutics,Boston Sci entificおよびCordisから市販されている。また、心筋への送達が冠状動脈への 直接的注入(これは、現在最も好まれる)により達成される場合、多数のアプロ ーチは、当該分野で公知のように、冠状動脈にカテーテルを導入するために使用 され得る。説明のために、カテーテルは、簡便に大腿の動脈内に導入され得、そ して腸骨動脈および腹大動脈を通って、冠状動脈に逆方向に通される。あるいは 、カテーテルは、初めに上腕のまたは頚動脈に導入され、そして冠状動脈に逆方 向に通される。これらおよび他の技術の詳細な説明は、当該分野いおいて見出さ れ得る(例えば、Topol,EJ(編)、The Textbook of Interventional Cardiolo gy、第2版(W.B.Saunders Co.1994);Rutherford,RB,Vascular Surgery、第 3版(W.B.Saunders Co.1989);Wyngaarden JBら(編)、The Cecil Textbook of Medicine、第19版(W.B.Saunders,1992);およびSabiston,D,The Textbo ok of Surgery、第14版(W.B.Saunders Co.1991)を含む上記で引用された参考 文献を参照のこと)。 標的化遺伝子発現 本発明の予期されなかった知見は、組換えアデノウイルスは、組換えアデノウ イルスが遭遇する第1の血管床において、非常に効率的に取り込まれるというこ とである。実際、実施例4の動物モデルにおいて、冠状動脈内への注入後の、心 臓におけるウイルスの取込み効率は、98%(すなわち、ウイルスの98%は、 心筋血管床を通るウイルスの1回目の通過において除去された)であった。さら に、感染の間の動物から取得された血清は、200培希釈まで、ウイルスプラーク の増殖ができず(Graham,Virology,163:614-617,1988)、このことは、ウイ ルス増殖を阻害する血清因子(または結合タンパク質)の存在を示唆する。これ ら2つの因子(ウイルスの第1の流路への効果的な付着および血清結合タンパク 質の可能性)は、ともに、ウイルスの遭遇する第1の血管床に対する遺伝子発現 を制限する。 冠状動脈内への遺伝子移入に続く心臓への遺伝子移入が制限される程度をさら に評価するために、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を使用し、2匹の処置した動 物において、遺伝子移入の2週間後ウイルスDNAの心臓外での存在の証拠が存在 するか否か調べた(以下の実施例4)。動物は、その心臓において、ウイルスDNA の存在を示したが、網膜、骨格筋または肝臓においては示さなかった。PCRの感 度は、5,000,000細胞あたり単一のDNA配列が検出可能なほどである。従って、こ れらのデータは、遺伝子送達の2週間後心筋外の組織において、ウイルスDNAは 存在しないことを実証した。これらの結果は、さらに、他の脈管形成タンパク質 および誘導体を下記のように用いて確認された。これらの知見は、非常に重要で ある。なぜなら、これらは心筋トランスジーン標的化(すなわち、トランスジー ンの心臓における発現を提供するが、他の場所の発現は提供しない)のコンセプ トを確認するからである。局在化したトランスジーン送達および発現は、安全性 を提供し、患者の処置における本発明の方法の使用をさらに増強する。 治療的適用 脈管形成タンパク質をコードするトランスジーンのインビボ移入の本方法は、 うっ血性心不全の処置(拡張型心筋症(DCM)に関する不全、ならびにいくつか の冠状動脈疾患(CAD)に関連する不全を含む)、および心室再構成の予防また は緩和のために適用され得る。以下のデータが示すように、心筋における外来的 に提供された脈管形成トランスジーンの発現は、増加した血流および心臓の虚血 および非虚血領域における機能を生じる脈管形成を促進する。この増加した血管 分布は、うっ血性心不全を緩和し、そして心室再構成に関連した心室機能不全を 相殺する。 本明細書中で記載されるように、本発明の方法により、多くの異なるベクター を用いて、インビボで脈管形成タンパク質トランスジーンを送達し得る。例とし て、本明細書において例示される複製欠損性組換えアデノウイルスベクターは、 遺伝子発現の領域において細胞変性効果または炎症を伴うことなくインビボで極 めて効率の良い遺伝子移入を達成した。 うっ血性心不全の処置において、脈管形成タンパク質をコードするトランスジ ーンの遺伝子移入は、例えば、心疾患または心不全の発症の見込みの診断後に行 われ得る。心室再構成の処置について、遺伝子移入は、患者が梗塞を罹患した後 の任意の時点で、好ましくは30日以内に、より好ましくは梗塞後7〜20日以 内に、行われ得る。 本発明の組成物または生成物は、血流への投与(例えば、冠状動脈内注入によ る)に適切な処方物の形態で都合よく提供され得る。適切な投与フォーマットは 、医者によって各患者に個々に最適に決定され得る。適切な薬学的に受容可能な キャリアおよびそれらの処方物は、標準的な処方論文(例えば、E.W.Martinによ るRemington's Pharmaceuticals Sciences)に記載される。Wang,Y.J.およびHa nson,M.A.「Parental Formulations of Proteins and Peptide:Stability and Stabilizers」、Journals of Parental Sciences and Technology、Technical R eport No.10、補遺42:2S(1988)もまた参照のこと。本発明のベクターは、好 ましくは、中性のpH(例えば、約pH6.5〜約pH8.5、より好ましくは約pH7〜8) の溶液中で、溶液をほぼ等張にする賦形剤(例えば、4.5%マンニトールまたは0 .9%塩化ナトリウム)とともに処方されるべきである。pHは、認可された保存剤 (例えば、メタクレゾール0.1%〜0.75%、より好ましくは0.15%〜0.4%メタク レゾール)と一緒に、一般に安全とみなされている公知の緩衝溶液(例えば、リ ン酸ナトリウム)で緩衝化されるべきである。所望の等張性は、塩化ナトリウム 、または他の薬学的に受容可能な薬剤(例えば、デキストロース、ホウ酸、酒石 酸ナトリウム、プロピレングリコール、マンニトールおよびソルビトールのよう なポリオールまたは他の無機溶質または有機溶質)を使用して達成され得る。塩 化ナトリウムは、特にナトリウムイオンを含有する緩衝液に好ましい。所望の場 合、上記組成物の溶液はまた、保管寿命および安定性を増強するため調製され得 る。本発明の治療的に有用な組成物は、一般的に認められた手順の後、成分を混 合することによって調製される。例えば、選択された成分を混合して、濃縮混合 物を生成し、次いでこれは、pHを制御するために水、および/もしくは緩衝液を または張度を制御するためにさらなる溶質を添加することによって最終的濃度お よび最終的粘性に調整され得る。 内科医による使用のために、組成物は、本発明のベクターの、治療効果を提供 するのに十分な脈管形成を誘導するのに、1用量または複数用量で有効である量 を含む投薬形態で提供され得る。当業者によって認識されるように、治療薬剤の 有効量は、多くの因子(これは、患者の年齢および体重、患者の身体的状態、な らびに得られる脈管形成のレベルならびに他の因子を含む)で変化する。 本発明の化合物の効果的用量は、代表的には、約106〜1014ウイルス粒子の範 囲であり、好ましくは約108〜1012ウイルス粒子である。ウイルス粒子の数は、1 014であり得るが、好ましくは1014を越えない。記述されるように、投与される べき正確な用量は、携わる臨床医によって決定されるが、好ましくは5ml以下の 生理的緩衝化溶液(例えば、リン酸緩衝化生理食塩水)中にあり、より好ましく は1〜3ml中である。 心疾患の場合において現在の好ましい投与様式は、適切な冠状動脈カテーテル を使用する、一方もしくは両方の冠状動脈への(または1つ以上の伏在静脈もし くは内部乳房動脈移植片)冠状動脈内注射による。 以下の実施例は、当業者をさらに助けるために提供される。このような実施例 は例示的であることが意図され、従って本発明を限定するようにみなされるべき ではない。多くの例示的な改変および変更が本出願において記載され、そして他 の改変および変更は当業者に明らかである。このような変更は、本明細書中に記 載および請求される発明の範囲内にあると考えられる。 実施例 本発明の好ましい方法は、心不全および/または心室再構成を有する患者の処 置に関与する。 実施例1は、長期(3〜4週間にわたる期間)の急速な心室のペーシングによ り誘導される心不全のモデルを記載する。実施例は、心不全の動物モデルにおい て、左心室が拡張された場合、左心室心筋血流が異常に低く、そして心不全の徴 候が存在したことを実証する。このモデルにおいて、心筋の要求は、しばしば心 筋血流(酸素供給)を無効にし、心筋虚血をもたらす。 実施例2は、本発明において使用される、アデノウイルスベクターの構築を示 す。 実施例3は、本発明のアデノウイルスベクターの効力を確立するための、予備 的なインビトロ実験を記載する。コントロール(βガラクトシダーゼをコードす る)アデノウイルスベクター(AdlacZ)もまた、試験した。結果は、本発明の組 換えアデノウイルスベクターが、実際に成人心筋細胞に感染し得、そして高効率 でトランスジーンの発現を提供し得ることを示した。 実施例4は、βガラクトシダーゼをコードするアデノウイルスベクター(Adla cZ)を用いる、インビボにおけるブタ心筋の感染、および心筋におけるβ-galの 発現を実証する。 実施例5は、FGF-5脈管形成トランスジーンの心筋へのインビボにおけるウイ ルス媒介性の送達が、局所的な血流を改善し得、そして局所的な心筋収縮性機能 不全を回復し得ることを実証する。 実施例6は、FGF-4脈管形成トランスジーンの心筋へのインビボにおけるウイ ルス媒介性の送達が、局所的な血流を改善し得、そして局所的な心筋収縮性機能 不全を回復し得ることを実証する。 実施例7は、FGF-2脈管形成トランスジーンの心筋へのインビボにおけるウイ ルス媒介性の送達が、局所的な血流を改善し得、そして局所的な心筋収縮性機能 不全を回復し得ることを実証する。 実施例1:うっ血性心不全および付随する心筋虚血のブタモデル 1−A.動物および外科手術手順 体重40±6kgのYorkshlreブタ(Sus scrofa)9匹を、ケタミン(50mg/kg、IM)およ び硫酸アトロピン(0.1mg/kg、IM)、続いてアミタールナトリウム(100mg/kg、IV) で麻酔した。気管内挿管した後、この手順の間中、ハロタン(0.5〜1.5%)を圧力 循環式換気装置により送達した。左開胸時、カテーテルを大動脈、肺動脈および 左心房に配置した。Konigsbergミクロ圧力計を左心室尖に配置し、心外膜単極リ ード線を左心室側壁の房室溝の1.0cm下に配置した。発電機(Spectrax 5985;Med tronic,Inc.)を腹部の皮下ポケットに挿入した。4匹の動物の主肺大動脈の周 囲に、フロープローブ(flow probe)(Transonic,Inc.)を備えた。心膜をゆ るく接合し、胸部を閉じた。開胸後7〜10日目に、血行力学および左心室機能の ベースライン測定を行ない、心筋血流を作成した。次いで、心室ペーシングを開 始した(220±9bpm(1分あたりの心拍数)26±4日間)。刺激の振幅は、2.5Vであ り、パルスの持続時間は0.5msであった。さらなる9匹のブタ(40±7kg)をコン トロールとして使用した;5頭の動物については、ペーシングを行わずに、開胸 術および機器使用を行い、最初の開胸術後、30±7日後に屠殺した。機器使用を したか否かにかかわらず、右心室および左心室の重量に関するデータは、コント ロール動物と類似していたので、それらのデータを、1つのコントロール群とし てプールした。 1−B.血行力学研究 ペースメーカーを少なくとも1時間不活化させた後の非鎮静化した意識のある 動物から血行力学データを得、そして動物は、基底状態にあった。すべてのデー タを各動物において7日間隔で得た。左心房、肺動脈および大動脈の圧力を得た 。左心室dP/dtを、高忠実度左心室圧から得た。肺動脈流を記録した。大動脈お よび肺血サンプルを前方静脈酸素含量の差異の計算のために得た。 1−C.心エコー研究 心エコー図法は、局所的心筋血流を測定する方法であり、これは、造影剤を個 体または動物に注入する工程を包含する。造影剤(ガラクトースの微小凝集)は 、左心房への注入後に画像のエコー発生性(「ホワイトネス」)を増加する。微 小凝集は、血流と比例的な様式で、冠状動脈および心筋壁に分布する(Skybaら 、Circulation,90:1513-1521,1994)。コントラスト増強のピーク強度は、ミ クロスフェアにより測定される心筋血流と相関する(Skybaら、Circulation,90 :1513-1521,1994)。 Hewlett Packard Sonos 1500画像化システムを使用して、二次元およびMモー ド画像を得た。中央乳頭筋レベルで、右胸骨傍アプローチにより画像を得、VHS テープに記録した。American Society of Echocardiography(Sahn DJら、Circul ation 58:1072-1083,1978)の規準を使用して測定を行った。ブタ心室中隔(IVS )の正中線配向および右胸骨傍視点の使用のため、短軸Mモード測定は、IVSお よび解剖学的な側壁を通して行った。拡張終期寸法(EDD)および収縮末期寸法(ES D)、ならびに壁肥厚化は、少なくとも5回の無作為な呼吸終期拍動で測定し、そ して平均した。QRS複合体の開始時に拡張終期寸法を得た。収縮末期寸法を、IVS が最も外側に位置した瞬間またはT波の終わりに得た。左心室収縮機能を、短縮 率(fractional shortening)FS=[(EDD-ESD)/EDD]×100を使用して評価した。パ ーセント壁の肥厚化(%WTh)は、%WTh=[(ESWTh-EDWTh)/EDWTh]×100として計 算した。心エコー測定の再現性を実証するために、ペーシングプロトコールを開 始する前に、動物を2日連続で画像化した。異なる測定からのデータは、高度に 再現性であった(短縮率、R2=0.94,P=0.006;側方壁肥厚化、R2=0.90,P=0.005 )。これら全ての測定は、ペースメーカーを不活化して得られた。 1−D.心筋血流 心筋血流を、以前に詳細に記載されたような放射性ミクロスフィア技術によっ て測定した(Roth,DMら、Am.J.Physiol.253:H1279-H1288,1987;Roth,DM ら、Circulation 82:1778-1789,1990)。左心室側壁の経壁サンプルおよびIVS を、心内膜、中壁(midwall)、および心外膜の3つに分け、そして各3つへの血 流および経壁流(transmural flow)を測定した。経壁部を、血流および機能測定 が各床(bed)内に対応するように、心エコー測定した領域から取り出した。ミク ロスフィアを、制御状態(ペーシングせず)で、心室ペーシング(225bpm)の開 始時に注入し、次いで、225bpmの心室ペーシングの間、7日間の間隔でまた注入 した;この間、14日(n=4)および21〜28日(n=3)で、ペースメーカーを不活 化した。1拍あたりの心筋血流を、心筋血流を心拍数(ミクロスフィア注入の間 記録した)で割ることによって計算した(Indolfi,Cら、Circulation 80:933-99 3(1989))。平均左心房および平均心房圧を、ミクロスフィア注入の間記録して 、冠状血管抵抗の推定値を計算し得た;冠状血管抵抗指標=平均心房圧−平均左 心房圧/経壁冠状血流。 1−E.収縮期壁応力 外周収縮期壁応力(wall stress)は、本発明者らが左心室の長軸を評価するの に適切な見解を得られなかったので、測定し得なかった。それ故、本発明者らは 、経線収縮末期壁応力(Riechek,N.ら、Circulation 65:99-108(1982))を、以 下の式を用いて計算した:経線収縮末期壁応力(dyne)=(0.334×P×D)÷[h( I−h/D)]、ここで、Pは左心室収縮末期応力(dyne)であり、Dは左心室収縮 末期直径(cm)であり、そしてhは収縮末期壁厚である。経線収縮末期壁応力を、 ペーシングの開始前、および引き続いて週毎の間隔(ペースメーカーオフ)で、側 壁およびIVSの両方について計算した。 1−F.末期手術 ペーシングの継続の26±2日後、動物を麻酔し、挿管し、そして正中線胸骨切 開を行った。まだ拍動している心臓を、生理食塩水(4℃)に浸し、冠状動脈を即 座に、生理食塩水(4℃)で灌流し、右心室および左心室(IVSを含む)を秤量し、 そして各領域の経壁サンプルを迅速に液体窒素で凍結し、そして-70℃の温度で 保存した。 1−G.アデニンヌクレオチド ATPおよびADPを、心不全を有する4匹の動物(28日間ペーシング)および4匹の コントロール動物のIVSおよび側壁の経壁サンプルにおいて、測定した。心不全 を有する動物のサンプルを、動物を屠殺した日に、ペースメーカーをオフして(6 0分間)得た。サンプルを全ての動物で同様に得た。ATPおよびADPを、前記された ようなWaters高速液体クロマトグラフィーで測定した(Pilz,R.B.ら、J.Biol.C hem.259:2927-2935(1984))。 1−H.統計学的分析 データを平均±標準偏差(SD)として表す。コントロール(ペーシング前)状態お よびペーシング中の1週間の間隔で得られた特有の測定を、繰り返し測定ANOVA( Crunch4,Crunch Software Corp.)によって比較した。いくつかの比較(例えば、 側壁対IVS)において、二元ANOVAを使用した。ポストホック(post hoc)比較を、 当該分野において記載されるような「Tukey法」を用いて行った。9匹の動物が ペーシングの21日間生存し;このうち6匹がペーシングの28日間生存した。28日 間生存した動物のデータは、21日のみ生存した動物のデータと統計学的に識別不 能であった。それ故、ANOVAを、9匹の動物で、4つの時点で行った:コントロ ール(ペーシング前)、7日目、14日目、および21〜28日目。帰無仮説を、P<0. 05(両側(two−tailed))の場合に棄却した。 結果 1−I.血行力学的研究 迅速な心室ペーシングは、ペーシングの7〜14日後に顕著であった血行力学に おける変化を生じた。7日目、動物は、平均左心房および肺動脈圧が上昇した。 これらの圧力は、さらに数週間のペーシングでますます異常になった(表1)。 循環系統のうっ血の徴候(頻呼吸、腹水、および頻脈)は、14〜21日目までに明白 であった。肺動脈流(心拍出量)は、ペーシング21日目までに減少した(コントロ ール、3.3±0.1L/分;21日目、1.9±0.4L/分;P<0.05)。 表1.血行力学および左心室機能 (測定を繰り返した)分散の分析を用いて、ペーシングの期間が特定の変数に影 響したか否かを決定した;ANOVAからのp値を右方の列に示す。ポストホック試 験をTukey法により行った;ap<0.05;bp<0.01;cp<0.001(対同一の変数に 対するコントロールの値);dp<0.05;ep<0.01;fp,0.001(対前週);gp<0 .05;hp<0.01;ip<0.001(対7日目の値);Tukey法によるポストホック試験 。測定を、不活化したペースメーカーを用いて行い、平均±SDで表した。7d:ペ ーシング7日目;14d:ペーシング14日目;21-28d:ペーシング21〜28日目。 1−J.全体的な左心室機能 左心室機能を、心エコー検査およびペースメーカーを不活化した後の血行力学 的変数によって、評価した。断片的短縮(fractional shortening)は、ペーシン グ期間とともに次第に減少していき(P=0.0001;表1)、21〜28日目でその最低 値に達した(コントロール、39±3%;21〜28日目、13±4%;P<0.0002)。左 心室拡張終期寸法は、ペーシング(P<0.0001;表1)の間に次第に増大し、21〜 28日目でその最大値に達した(コントロール、3.9±0.4cm;21〜28日目、5.8±0. 6cm;P=0.0002)。左心室ピークポジティブdP/dtもまた、この研究全体を通し て減少した(P=0.0001;表1)。正常な前負荷の増大は左心室ピークdP/dtを増 大するので、ピークdP/dtにおける漸進的な低下は、左心室拡張末期圧の増加が 付随し、これは左心室収縮性の減少を実証した。(Mahler,Fら、Am.J.Cardio l.35:626-634(1975)) 1-K.左心室局所的機能 ペースメーカーが作動していない場合、局所的左心室機能を左心室側壁および IVSの壁肥厚化のパーセントの測定により評価した。側壁からの心室ペーシング は、IVSと比較して側壁の機能において有意な悪化を生じた(P=0.001;図1およ び表2)。この差異は7日目で有意であり、そして側壁機能が悪化するにつれて 、21日目および28日目でさらに増加した。IVSは、実験の経過にわたって、壁肥 厚化において問題にならない減少を示した。拡張終期の壁厚は、実験の間、進行 的に薄くなっていき、これは側壁においてより重篤であったことを示した(表2 )。 表2.経時的な左心室の壁肥厚化 分散の二元分析(反復測定)を使用して、拡張終期の壁厚(EDTh)または壁肥 厚化%(WTh)が、ペーシングの期間(時間)または領域(側壁、LAT;または心 室中隔、IVS)により影響されているかどうか、あるいはEDThまたはWTh%におけ る変化が2つの領域間で異なるかどうか(インター)を決定した。各時点でのED ThおよびWTh%に対する平均値を、Tukey分析によって2つの領域のポストホック 間の差異について試験した。値は平均±SDを表す。7d:ペーシング7日目;14dペ ーシング14日目;21〜28d:ペーシング21〜28日目。n=9。 I-L左心室局所的血流 ペーシングを開始した時点での、1分あたりの心内膜下血流は、IVSにおける ほうが側壁におけるよりも増加した(図2および表3)。ペーシングの間のこの 局所的血流の差異は実験の間中持続し、そして血流における変化のパターンは2 つの領域間で異なった(P=0.006)。ペーシング中の2つの領域間での1分あた りの血流における変化のパターンは、心内膜(P=0.006)、中壁(P=0.002)、心 外膜(P=0.016)または経壁性(P=0.003)切片において測定されたもののいずれ かと一致した(表3)。対照的に、ペースメーカーが作動していない場合は、14 日目、または21〜28日目におけるコントロール状態で測定されたいずれにおいて も、心内膜下血流は局所的な差異を示さなかった(図2および表3)。 表3.経時的な心筋血流 分散の二元分析(反復測定)を使用して、心内膜下血流(ENDO)または経壁性 (TRANS)血流が、ペーシングの期間(時間)または領域(側壁、LAT;または心 室中隔、IVS)により影響されているかどうか、あるいは血流変化のパターンが 2つの領域間で異なるかどうか(インター)を決定した。各時点での血流につい ての平均値を、Tukey分析によって2つの領域ポストホック間の差異について試 験した。値は5匹の動物についての平均±SDを表す。オン:心室ペーシング(22 5bpm)の間にミクロスフィアを注入した。オフ:ペースメーカーは作動していな い。0日目=コントロール;14日目;ペーシングの14日目;21〜28日目:ペーシ ングの21〜28日目。 心不全が進行するにつれて、心内膜対心外膜血流比は有意には変化しなかった (P=0.058)。しかし、ペーシングの開始に伴い、心内膜対心外膜比は側壁にお いて、IVSにおいてよりも、実質的により低かった(IVS、1.32±0.23;側壁、0. 77±0.10;P=0.0002;表3)。両方の領域における割合は実験の残りの間ずっと 1.0より大きかった。拍動一回あたりの心内膜血流(図2および表4)はペーシ ングの開始前は両方の領域において類似していた(IVS,0.013±0.003mL×分-1× g-1×拍動-1;側壁、0.012±0.004mL×分-1×g-1×拍動-1;P=NS)。心室ペー シングの開始時(225bpm)には、IVSではなく、側壁における1拍動あたりの心 内膜血流における局所的欠損が存在した(IVS,0.009±0.002mL×分-1×g-1×拍 動-1;側壁、0.005±0.001mL×分-1×g-1×拍動-1;P=0.001)。14日目および2 1〜28日目において、拍動一回あたりの心内膜流は、ペーシングの間、IVSにおい てよりも、側壁において低かった(図2および表4)。これらのデータは、側壁 における心筋低灌流がペーシングの開始と共に始まることを示し、そしてこの相 対的虚血は持続した。しかし、拍動1回あたりの心内膜血流は、ペースメーカー オフの場合、両方の領域において正常なままであった(図2および表4)。 両方の領域における血流はペーシングの最終週において増加する傾向にあった (図2および表3)。このパターンは、冠状血管抵抗指数における進行性の減少 に関連し(図3)、このことは心不全が進行するにつれて、冠状血管構造および 機能における変性が左心室再構成を伴い得ることを示唆した。冠状血管抵抗指数 は、ペーシングの開始時においてIVSにおいてよりも側壁において有意に大きく 、そして冠状血管抵抗の変化のパターンは2つの領域において異なった(P=0.00 12)(図3)。これらの知見は、心筋灌流での変性した電気的活性化の効果を示 し得る。 表4.拍動1回あたりの心内膜血流アメロイド(ameroid)虚血モデルからのデータは、我々の研究室から以前に発 表した(Hammond,H.K.およびMcKiman,M.D.,J.Am.Coll.Cardiol.,23:475-82(199 4))。値は平均±1SDを表す。これらのデータは、アメロイドモデルの側副枝 依存性(虚血領域)のおよび左心室ペーシング誘導性心不全モデルの側壁が、正 常に灌流する心筋領域と比較して、拍動1回あたりの心内膜血流に同様の欠損を 有することを表す。 1-M.左心室収縮末期壁応力 ペーシング期間に関して、評価した経線(meridional)収縮末期壁応力におい て有意な増加が存在した(P<0.0001)が、壁応力の変化のパターンは側壁およ びIVSに対して類似し(P=33)、そしてポストホック試験は、いずれの特定の時 点においても収縮壁応力において局所的な差異を示さなかった。心室収縮末期壁 応力における増加は、側壁において(コントロール、168±40×103dyne;28日目 、412±143×103dyne;P=0.0001)、およびIVS(コントロール、159±35×103dy ne;28日目、480±225×103dyne;P=0.0001)において、およそ3倍である。 1-N.検死 検死の時点において、心不全を有する動物は腹水症(平均量、1809mL;範囲、 300〜3500mL)および拡張型薄壁化心臓(4つの房は全てかなり肥大していた) を有した。心室重量対体重の比は、右心室のみの肥大を示唆し、このモデルを使 用する以前の研究のデータを確証した(Roth,D.A.ら、J.Clin.Invest.91:939-94 9(1993))。重量の一致するコントロール動物と比較して、心不全に関連する左 心室質量は変化しなかった(コントロール、112±10g;心不全、114±17g);左 心室重量対体重の比もまた、両方のグループにおいて類似した(コントロール、 2.8±0.3g/kg;心不全、2.9±0.3g/kg)。対照的に、心不全は増加した右心室重 量(コントロール、38±3g;心不全、52±11g;P=0.003)、および右心室重量対 体重の比(コントロール、0.09±0.1g/kg;心不全、1.3±0.3g/kg;P<0.003) に関連する。ペーシングした動物は実験の経過の間に4kg体重が増え、この量は 部分的には腹水の蓄積が占める。初期体重が使用されて左心室重量対体重の比が 算出される場合、比は体重の一致するコントロール動物からの比よりもなお有意 には高くない。これらのデータは、実験の経過の間の左心室重量の実質的な増加 が存在しないことを確証する。 1-0.アデニンヌクレオチド コントロール動物は正常なATP/ADP比を示し、これはドリル生検により回収し 、続いてすぐに液体窒素中に漬けられたブタ心臓で報告されたものと類似し(Wh ite,F.C.,およびBoss,G.、J.Cardiovasc.Pathol.3:225-236(1990))、このこ とは使用したサンプリング技術が適切であることを実証する。心不全を有する動 物 は、IVSから採取したサンプル(コントロール、14.8±1.1;心不全、2.4±0.3; P<0.0001、n=4(両方の群))および側壁から採取したサンプル(コントロール 、14.3±4.0;心不全、2.4±0.9;P=0.0012、n=4(両方の群))において、AT P/ADP比における顕著な減少を示した。これによって、心筋での酸素の需要と供 給の間の不均衡を確信した。 1-P.心筋血流 心筋血流の局所的格差、迅速な心室ペーシングの即時の結果は、ペーシングに 誘発された心不全における局所的な、および全体的な機能障害の病原性に役割を 果たし得る。ペーシングの間、(刺激部位に隣接する)左心室側壁とIVSの間で 、1分あたりの心筋血流に差異が見られた。減少した血流が、ペーシングを開始 するとすぐに側壁に現れ、そして21〜28日間持続した。左心室側壁(これはペー シングの間、IVSより少ない血流を受容する)は、ペーシングの21日〜28日の間 、壁肥厚化において漸進的な減少を示す(ペーシングオフ)。対照的に、IVS( これはペーシングの間より多い血流を受容する)は、、ペーシングの21日〜28日 の間、比較的正常の壁肥厚化を維持する。 1分あたりの心筋血流は、相対的な心筋虚血の評価を容易には可能にしないの で、本発明者らはまた、1拍動あたりの心内膜性血流として冠状血流を表した。 そのような分析についての生理学的な基礎は先行の実験にあり、同実験は、1分 あたりの局所的心内膜下血流(経壁流の外壁よりむしろ)が漸進的な冠状動脈狭 窄症の状態下で局所的心筋収縮の主要な決定因子であること(Gallagher,K.P.ら 、Am.J.Physiol.16:H727-H738(1984))、および心拍数の増加が心内膜下血流の 任意のレベルでより低い局所的機能を伴って、この流れ−機能の関係を下にシフ トさせることを示している(Delbaas,T.ら、J.Physiol 477:481-496(1990))。 しかし、流れ−機能の関係が、心拍数効果を補正するために局所的機能対1拍動 あたりの内心膜血流としてプロットされると、異なる心拍数で単一の関係が存在 し、これは冠状血流が減少したとき、1拍動あたりの心内膜血流が壁機能のレベ ルを主に決定することを示している(Indolfi,C.ら、Circulation 80:933-993(1 989);Ross,J.、Circulation 83:1076-1083(1991))。ペーシングの開始とともに 、 IVSと比較して、側壁における1拍動あたりの心内膜血流に〉50%の減少が存在 した(P<0.001;表4)。 意識のあるブタにおける先行の研究では、本発明者らは、心内膜血流における 50%の減少は、局所的機能の50%の減少を引き起こし、そして1拍動あたりの心内 膜下流と関連しており、これは本研究の側壁に見られたもの(表4)と類似して いることを実証した。ペーシングの間、側壁における血流の減少が、研究の間ず っと続いた。これらのデータは、心室ペーシングの開始において、側壁における 心筋虚血の証拠を提供する。対照的に、IVS機能および1拍動あたりの内心膜流 は、比較的正常のままであった。ペースメーカーを切ると、1拍動あたりの内心 膜下血流が、研究期間の間両方の領域で正常のままであったが、局所的機能障害 が側壁で続き、その領域での気絶心筋の発生と一貫している。したがって、本発 明者らは側壁の持続性虚血がペーシングの間、および後で、全体的な機能に有意 な効果があることを想定する。 実施例2:アデノウイルス構築物の調製 ヘルパー非依存性複製欠損ヒトアデノウイルス-5系が使用された。ベクター構 築物の最初の説明のように、本発明者らは、β-ガラクトシダーゼおよびFGF-5を コードする遺伝子を使用した。β-ガラクトシダーゼまたはFGF-5をコードする組 み換えアデノウイルスは、全長cDNAsを使用して構築された。組み換えアデノウ イルスを生成するために使用された系は、トランスジーンのインサートについて 約5kbのパッキング限界を課されている。それぞれのCMVプロモーターおよびSV- 40ポリアデニル化配列と作動可能に連結したβ-galおよびFGF-5遺伝子の各々は 、4kbより少なく、十分にパッケージング構築の範囲内である。 ヒトFGF-5についての全長cDNAは、プラスミドpLTR122E(Zhanら、Mol.Cell.Bi ol.,8:3487,1988)から1.1kbのECOR1フラグメントとして放出され、同フラグメ ントは、981bpのオープンリーディングフレームの遺伝子を含み、シャトルベク タープラスミドACCMVpLpAのポリリンカーへクローニングされる。FGF-5のヌクレ オチドおよびアミノ酸配列がZhanら、Mol.Cell.Biol.,8:3487,1988の図1に開示 される。pACCMVpLpAがGomez-Foixら、J.Biol.Chem.,267:25129-25134,1992に記 載されている。pACCMVpLpAは、アデノウイルス血清型5ゲノムの5'末端を含み (マップ単位0〜17)、ここでE1領域はヒトサイトメガロウイルスエンハンサー プロモーター(CMVプロモーター)で置換され、pUC19(当該分野で周知のプラス ミド)由来の複数クローニング部位(ポリリンカー)が続き、続いてSV40ポリア デニル化シグナルが続く。lacZをコードするコントロールアデノウイルスは、マ ップ単位1〜9.8由来のE1A/E1B欠失に基づいている。FGF-5をコードするアデノウ イルス(Ad.FGF-5)はマップ単位1.3〜9.3由来のEIA/EIB欠失に基づいている。こ れらのベクターの両方は、E1Aコード配列の全体、およびE1Bコード配列のほとん どを取り除く。これらのベクターの両方は、アデノウイルス配列に対しアンチセ ンス方向にクローン化されたトランスジーンインサートを有する。それゆえ、万 一リードスルー(read through)転写物が存在する場合、アデノウイルス転写物は アンチセンスであり、そしてウイルス性タンパク質を発現しない。 FGF-5遺伝子含有プラスミドは、プラスミドJM17(pJM17)を用いて293細胞へ (リン酸カルシウムの沈澱を使用して)同時トランスフェクトされて同細胞は、 さらなる4.3kbインサートを有するヒトアデノウイルス5ゲノム全体を含み、これ はpJM17は非常に大きくするので、成熟アデノウイルスビリオンへキャプシド形 成できない。次いで、細胞は栄養アガロース上にオーバーレイされる。脈管形成 遺伝子を含む感染性ウイルス性粒子が、293細胞の相同レスキュー組み換えによ って産生され、そして10〜12日後、単一のプラークとして単離される。(成功し た組み換えウイルスの同定はまた、リポフェクションによる同時トランスフェク ション、および細胞変性効果の顕微鏡による直接的調査によってなされ得る(Zh angら、Biotechniques 15(5):868-872,1993)に記載)。得られたアデノウイル スベクターはトランスジーンを含むが、E1A/E1B配列を欠き、そしてそれゆえ、 複製欠損となる。FGF-5遺伝子を保有するアデノウイルスベクターはまた、本明 細書中ではAd.FGF-5と呼ぶ。 これらの組み換えアデノウイルスは、哺乳動物細胞では非複製的であるが、そ れらはE1A/E1Bで形質転換され、そしてこれらの必須の遺伝子産物をトランスで 提供する293細胞で増殖する。個々のプラーク由来の組み換えウイルスは、293細 胞で増殖し、ウイルス性DNAは制限分析により特徴付けられる。 次いで、成功した組み換えウイルスに、標準的な手順を使用して2つのラウン ドのプラーク精製を行った。ウイルスのストックを293細胞中で、光学的濃度測 定により測定する場合、ミリリットル(ml)あたり1010〜1012ウイルス粒子の範 囲で力価まで増殖した。ヒト293細胞を80%のコンフルーエンスで感染し、そして 培養上清を36〜48時間で収集した。ウイルス含有上清を凍結融解サイクルにかけ た後、細胞の破片を標準的な遠心分離によってペレット化し、そしてウイルスは 2つの塩化セシウム(CsCl)勾配超遠心分離でさらに精製された、(不連続の1. 33/1.45CsCl勾配;5mM Tris中に調製されたCsCl、1mM EDTA(pH7.8);90,000×g( 2hr)、105,000×g(18hr))。インビボ注入に先だって、ウイルスのストックがSe pharoseカラム(例えば、PBSで平衡化されたG25Sephadex)によるゲル濾過によ って脱塩された。光学的濃度測定で測定する場合、最終のウイルス濃度は1ミリ リットル(ml)あたり約1011ウイルス粒子であった。ウイルスのストックは、摂 氏マイナス70度で培地中の細胞中で都合よく保存される。注入のために、精製さ れたウイルスは好ましくは生理食塩水中に再懸濁される。アデノウイルスベクタ ーの調製物は高純度であり、野生型ウイルス(潜在的に複製的である)は存在し なかった。したがって、心臓におけるアデノウイルスの感染および炎症性浸入が 最小化された。 実施例3:成体ラット心筋細胞における遺伝子移入 成体ラット心筋細胞を、標準的方法に従ってコラゲナーゼ含有灌流液を用いて ランゲルドルフ灌流により調製した。杆状細胞を、ラミニンコートしたプレート 上で24時間培養し、そして上記の実施例2で得たβ−ガラクトシダーゼをコード するアデノウイルスを1:1の多重感染度で感染させた。さらに36時間後、細胞 をグルタルアルデヒドで固定し、そしてX-galとともにインキュベートした。一 貫して、70-90%の成体心筋細胞は、組換えアデノウイルス感染後に、β-ガラク トシダーゼトランスジーンを発現した。1〜2:1の多重感染度では、細胞傷害 性が認められなかった。 実施例4:ブタ心筋へのインビボでの遺伝子移入 実施例2で得たβ-ガラクトシダーゼをコードするアデノウイルスベクターを 、 許容性293細胞において増殖させ、実施例2の手順に基づいて、1.5×1010ウイル ス粒子の最終的ウイルス力価を用いてCsCl勾配超遠心分離によって精製した。40 kgのブタを麻酔し、人工呼吸させ、そして開胸術を行った。26ゲージの蝶型注射 針を、左冠状前室間動脈(LAD)の中央部に挿入し、そしてベクター(1.5×1010ウ イルス粒子)をリン酸緩衝化生理食塩水中、2ml容量で注入した。胸部を閉鎖し、 動物を回復させた。注入の4日後に、動物を屠殺した。心臓をグルタルアルデヒ ドで固定し、切片にし、そしてX-galとともに16.5時間インキュベートした。包 埋して切片化した後、組織をエオシンで対比染色した。 組織切片(lacZを含むアデノウイルスの冠状内注入96時間後のLAD床の経壁切片 )の顕微鏡分析によって、β-ガラクトシダーゼについて陽性染色される細胞の実 質的な割合を実証する、多くの組織切片を用いた冠状LAD床において認められる 遺伝子移入の有意な規模が明らかになった。LAD循環床から遠位にある心筋の領 域は、X-gal染色を示さず、ネガティブコントロールとして作用した。しかし、 遺伝子の散在性発現は、筋細胞および内皮細胞において認められた。閉鎖した胸 部冠状内注入を使用するさらなる研究において、筋細胞のかなりの割合が、β- ガラクトシダーゼ活性(青色染色)を示し、そして遺伝子移入(n=8)して14日後に 類似した活性が存在した。遺伝子発現の領域において、炎症または壊死の証拠は なかった。 実施例5:(FGF-5トランスジーンを使用する)脈管形成媒介遺伝子治療のブタモ デル この心筋虚血および心不全についてのブタモデルにおいて、動物を心房電気的 刺激(ペーシング)によって負荷に供した。負荷によって誘導される心筋機能障害 および不充分な局所的血流の程度を定量し、次いで、遺伝子移入をFGF-5を発現 する例示的な組換えアデノウイルスの冠状内注入により行った。安定であるが、 制限された内因性脈管形成が発達した後に、遺伝子移入を行い、そして誘導性虚 血(患者における狭心症に類似する)が存在した。この動物は、安静時には虚血が なかったが、活動中または心房ペーシングの間には、虚血が発症した。コントロ ール動物は、lacZ(β-gal)を発現する組換えアデノウイルスを受けて、FGF-5と は独立して、アデノウイルス自体が新血管形成を刺激した可能性を排除した。こ のことはまた、遺伝子移入とは関連しない側枝血管発生の持続の可能性のコント ロールとなった。遺伝子移入の2週間後、負荷誘導性心臓機能障害および局所的 な血流を再び測定した。 lacZを受けるブタは、遺伝子移入前および2週間後の虚血性領域において、ペ ーシング誘導性機能障害の類似の程度を示した。対照的に、FGF-5遺伝子を受け た2週間後では、動物は、ペーシングの期間中、虚血性領域において、壁の肥厚 化の増加および血流の改善を示した。この結果によって、脈管形成トランスジー ン(FGF-5)の遺伝子移入が新たに形成された血管による局所的な血流の改善によ って、局所的な心筋収縮機能障害を寛解するために有効であったことが実証され た。 方法 動物およびモデル 体重47±9kgの家畜用ヨークシャー種ブタ(腺病の疑いのある、n=27)を使用し た。2匹の動物にlacZを発現する組換えアデノウイルス(2.0mlの生理食塩水中、 1011ウイルス粒子)の冠状内注入を受けさせた。そして注入の3日後または5日 後に屠殺した。残りの25匹の動物に、左心房、肺動脈、および大動脈にカテーテ ルを配置して、局所的な血流を測定し、そして血圧をモニターするための手段を 提供した。ワイヤーを左心房に縫合して、ECGの記録および心房ペーシングを可 能にした。アメロイド(ameroid)収縮剤を左冠状動脈回旋枝の近位周辺に配置し た。アメロイド物質は吸湿性でありかつ徐々に膨潤するので、配置して10日後に は、側副血管の発達のために、最小の梗塞(左心室について<1%)を伴い、徐々 に完全な動脈の閉塞を導く。心筋機能および血流は、動脈の閉塞(虚血性領域)に よって以前は灌流された領域において、安静時には正常である。しかし、血流は 、心筋の酸素要求が増加する場合、虚血を予防するには不充分である。側副血管 の発達は、アメロイド配置の21日以内で完全であり、そして少なくとも4ヶ月間 変化しないままである(Rothら、Am.J.Physiol.253:H1279-H1288,1978)。液圧式 カフもまた動脈周辺(アメロイドの遠位ではなければ近位)に配置した。これらの 手 順は、他に詳細に記載されている(Hammondら、J.Am.Coll.Cardiol.23:475-482,1 994およびHammondら、J.Clin.Invest.92:2644-2652,1993)。2匹の動物はアメロ イド配置の5日後および7日後に死亡した。アメロイド配置の38(±2)日後、限局 的な側副循環が発達しかつ安定した場合、動物を研究に使用し、ペーシング誘導 性局所的機能および血流を規定し、次いで、lacZ(n=7、コントロール動物)また はFGF-5(n=16、処置群)のいずれかを発現する組換えアデノウイルスを冠状内注 入によって送達した。次いで、14±1日後に、ペーシング誘導性局所的機能およ び血流を規定する研究を繰り返した。後日、AdlacZ(n=7)およびAdFGF-5(n=11)動 物を屠殺し、組織を回収した。5匹のAdFGF-5動物を、遺伝子移入後の12週間研 究し、次いで、屠殺した。 組換えアデノウイルスおよびトランスジーン送達 ヘルパー非依存性複製欠損ヒトアデノウイルス5系を、上記の実施例2に記載 のように調製した。 トランスジーンの冠状動脈内送達のために、動物を麻酔し、そして5F動脈シー スを頚動脈中に配置した。5F多目的(A2)冠状動脈カテーテルを、シースを介して 冠状動脈中に挿入した。アメロイド(ameroid)の閉鎖を、全ての動物において 、左主冠状動脈中への造影剤の注射によって確認した。次いで、カテーテルの先 端部を、注入の間に近位の大動脈へ失われる材料が最小になるように、動脈管腔 内の深いところに置いた。組換えアデノウイルスの2×1011個のウイルス粒子を 含有する4ミリリットルを、2.0mlをゆっくりと左および右の冠状動脈中に注入 することによって送達した。 アッセイ: (i)局所的収縮機能および灌流。2次元およびMモード画像を、Hewlett Packard 超音波画像化システム(Hewlett-Packard Sonos 1000)を使用して、乳頭筋レベ ルで右胸骨アプローチから得た。覚醒動物を、苦痛のない吊り包帯で吊り下げて 、からだの動きを最小にして研究した。画像を、基底状態にある動物を使用して VHSテープ上に記録し、そして再び左心房律調の間(心拍数=200拍/分)に記録 し た。これらの研究を、遺伝子移入の1日前に行い、そして14±1日後に繰り返した 。5匹の動物を、FGF-5での遺伝子移入の12週間後に再び試験して、改善された機 能に対する効果が持続されるか否かを決定した。心拍数×血圧および左心房圧は 、両方の群において遺伝子移入の前および後で同様であった。これは、同様な心 筋酸素要求量および負荷状態条件を示す。心エコー図の測定を、標準化した基準 を使用して行った(Sahnら、Circulation 58:1072−1083,1978)。心エコー図 の測定の再現性を実証するために、動物(n=5)を、連続する2日において画像化 した。別々の測定からのデータは、高度に再現性であった(側壁肥厚:r2=0.90; P=0.005)。このモデルにおいて経胸腔超音波心臓検査およびソノマイクロメトリ ーによって測定された機能の減少パーセントは、類似していた(Hammondら、J. ,Am.Coll.Cardiol.23:475-482,1994およびHammondら、J.Clin.Invest.92:2644 -2652,1993)。これは、虚血機能不全の評価についての超音波心臓検査の精度 を記録する。分析を、処置群に関する知識なしに行った。 造影剤(Levovist;ガラクトースの微小凝集物)は、左心房注入の後の画像の エコー源性(白さ)を増大させる。微小凝集物は、冠状動脈および心筋壁中に血 流に比例する様式で分布する。コントラスト増強のピークの強度は、ミクロスフ ェアによって測定した心筋血流(Skybaら、Circulation 58:1072-1083,1978) と相関している。アメロイドを配置した38(±2)日後(アメロイドの閉鎖の十 分後であるが、遺伝子移入の前)に、超音波造影心臓研究を、心房律調(200bpm) の間に行った。研究を、遺伝子移入の14±1日後に繰り返し、そして5匹の動物に おいて、FGF-5を用いる遺伝子移入の12週後に繰り返した。ピークコントラスト 強度を、コンピュータベースのビデオ分析プログラム(Color Vue II,Nova Mic rosonics,Indianapolis,Indiana)を用いてビデオ画像から測定し、これは、 ビデオ強度の客観的尺度を提供した。データを、心室中隔(IVS、閉塞していな い左前下行冠状動脈を通して正常な血流を受ける領域)におけるピークビデオ強 度で除算した虚血領域(LCx床)におけるピークビデオ強度の比として表した。超 音波造影心臓検査によって測定された心房律調の間の局所的な血流の差異は、本 発明者らの研究室でこの同じモデルでミクロスフェアによって測定された差異に 類似していた。これは、局所的心筋血流の評価についての超音波造影心臓検査 の精度を記録する。コントラスト研究は、動物が受けたのはどの遺伝子かの知識 なしで分析された。 (ii)脈管形成の評価 腕頭の動脈にカニューレを挿入し、そして他の大きな血管を結紮した。ヘパリ ン(10,000IU)、パパベリン(60mg)、次いで塩化カリウム(拡張期心臓停止を誘 導するため)を静脈内に注射した後、大動脈を、交差クランプし、そして冠状血 管系を灌流した。グルタルアルデヒド溶液(6.25%、0.1Mカコジル酸緩衝液)を、 120mmHg圧で灌流した;心臓を取り出した;床を、左前下行動脈、左回旋枝動脈 、および右冠状動脈を介して順行的に注入された色分けした色素を使用して同定 した;そしてアメロイドを、閉鎖を確認するために検査した。正常に灌流した虚 血領域(心内膜(1/3)および心外膜(1/3))から採取したサンプルを、プラスチッ クに包埋し、そして毛細血管数の顕微鏡分析のために調製した。四つの1μm厚の 横断面を、以前に記載したように(Mathieu-Costello,Microvasc.Res.33:98- 117,1987およびPoole&Mathieu-Costello,Am.J.Physiol.259:H204-H210,19 90)、各サブサンプル(各領域の心内膜および心外膜)から採取した。各サブサ ンプルにおける8つの視野(系統的サンプリングによってランダムに選択された )の各々における各線維の周りの毛細血管の数および線維の断面積を、画像分析 機(Videometric 150,American Innovision)を×1400で用いて測定した。合計32 5±18の線維の周りの毛細血管の数を測定した。毛細血管密度(線維の断面積あ たりの数)を、サブサンプルあたり15±1視野をポイントカウンティングによっ て見積もった。線維の周りの毛細血管数、線維の断面積、および毛細血管密度の 相対的な標準誤差は、それぞれ1.4、4.1および4.2%であった。毛細血管対線維 の比は、毛細血管密度と線維の断面積との積として計算した。いずれかの群から の心筋サンプルにおける断面積に有意差はなかった。ブロモデオキシウリジン( 50mg/kg)を、5匹の動物:コントロール動物(アメロイドなし);2週間前にla cZ遺伝子移入を受けたアメロイド閉塞を有する2匹の動物;および2週間前にFGF -5遺伝子移入を受けたアメロイド閉塞を有する2匹の動物の腹腔に注入した。BR DU注入の36時間後、動物を屠殺し、そして組織を以前に記載した方法 (Kajsturaら、Circ.Res.74:383-400,1994)を使用して分析のために調製した 。十二指腸の切片を、陽性コントロールとして使用した。 (iii)DNA、mRNA、およびタンパク質発現 遺伝子移入の後、左心室ホモジネートは、トランスジーンの存在および発現を 記録するための研究を受けた。CMVプロモーターに対するセンスプライマー(GCA GAGCTCGTTTAGTGAAC;配列番号1)および内部FGF-5配列に対するアンチセンスプ ライマー(GAAAATGGGTAGAGATATGCT;配列番号2)を使用するポリメラーゼ連鎖反 応(PCR)により、予想される500bpフラグメントを増幅した。FGF-5配列の始めに 対するセンスプライマー(ATGAGCTTGTCCTTCCTCCTC;配列番号3)および内部FGF -5配列に対するアンチセンスプライマー(すなわち、配列番号2)を使用して、 RT-PCRは、予想される400bpのフラグメントを増幅した。アデノウイルスDNA E2 領域に対するプライマーを使用して、組織における野生型または組換えウイルス DNAを検出した(TCGTTTCTCAGCAGCTGTTG;配列番号4)および(CATCTGAACTCAAAG CGTGG;配列番号5)。予想される900bpのフラグメントを、組換えウイルスから 増幅した。これらの研究は、心筋および他の組織からの200mgの組織サンプル上 で行った。PCR検出感度は、5百万細胞あたり1ウイルス配列であった。FGF-5に 対するポリクローナル抗体(Kitaokaら、Invest.Ophthalmol.Vis.Sci.35:3189-3 198,1994)を、FGF-5またはlacZの遺伝子移入の48時間後に、培養したラット心 臓線維芽細胞の培地からのタンパク質の免疫ブロットにおいて使用した。FGF-5 タンパク質を、FGF-5の遺伝子移入後に馴化培地において見出したが、lacZの遺 伝子移入後には見出さなかった。PCRおよびウエスタンブロットについての方法 は、他のところで詳細に記載されている(Hammondら、J.Clin.Invest.92:264 4-2652,1993,Rothら、J.Clin.Invest.91:939-949,1993、およびTsaiら、A m.J.Physiol.267:H2079-H2085,1994)。分裂促進活性についてインビトロで トランスジーンを試験するために、成体ラット心臓線維芽細胞を、FGF-5コード するアデノウイルスまたはlacZコードするアデノウイルスに感染させたか、また は感染させなかった。これらの細胞培養由来の培地を、NIH 3T3マウス線維芽細 胞と共にインキュベートし、そしてトリチウム化チミジン取り込みを、測定し た(Tsaiら、Endocrinology 136:3831-3838,1995)。 (iv)冠状動脈内送達の間のアデノウイルス放出 肺動脈血を、3匹の動物における組換えアデノウイルスの冠状動脈内注射の間 に連続的に取り出した。各サンプルからの血清を、標準的なプラークアッセイに おいて使用した。希釈していない血清(0.5ml)を、コンフルエントに満たないH29 3細胞に添加した;10日後、プラークは、形成されていなかった。しかし、0.5ml の血清をDMEM(2%FBS)で200倍〜8000倍に希釈した場合、ウイルスプラークが9 日目までに形成された。単一の血管床(心筋)が、冠状動脈および肺動脈を分離 する。冠状動脈への注入の後、この床にウイルスが付着しない場合、ウイルスの 肺動脈濃度は、注射の時間にわたる全身静脈血による冠状洞血の希釈を反映する はずである。本発明者らの研究室からの測定は、冠状動脈流量が、肺動脈流量の 5%を表すことを示す。この希釈因子(20倍)、冠状動脈注射の持続時間、およ び注入されたアデノウイルスの量を使用して、本発明者らは、肺動脈に送達され たアデノウイルスの量を、アデノウイルスの流出および付着がないと仮定して計 算した。この見積もりを、測定した量と比較し、差異を心筋血管床によってクリ アランスされたウイルスの量の見積もりとして使用した。 (v)炎症の評価 ヘマトキシリン/エオシン染色およびマッソン三色染色を使用して、炎症性細 胞浸潤、細胞壊死、および線維症を検出した。マウス腹水、ブタ抗CD4および抗C D8モノクローナル抗体(1.0mg/ml;VMRD,Inc.,Pullman,Washington)を使用し て、脾臓(陽性コントロール)および心臓の凍結切片(6μm)におけるTリンパ 球上のCD4およびCD8マーカーを検出した。これらの研究を、屠殺する50日前にア メロイド閉塞を受けた6匹の動物の心臓の経壁サンプル上で行った:2匹の動物 は、遺伝子移入を受けず、2匹は2週間前にFGF-5遺伝子移入を受け、そして2匹 はlacZ遺伝子移入を2週間前に受けた。分析を処置群の知識なしに行った。 (vi)統計学的分析 データは、平均±1s.e.mとして表す。FGF-5およびlacZでの遺伝子移入の前お よび後に行った測定を、2元分散分析を使用して比較した(Crunch4、Crunch Sof tware Corporation,Oakland,California)。脈管形成研究からのデータもまた 2元分散分析にかけた。帰無仮説をP<0.05の場合に棄却した。 FGF-5トランスジーンを使用する結果 3つの測定を使用して、FGF-5の遺伝子移入が心筋虚血を処置するのに有効か 否かを評価した:局所的収縮機能および灌流(遺伝子移入の前および後に評価) および毛細血管の数。全ての測定を、どの遺伝子を動物が受けたかの知識なしに 行った(FGF-5対lacZ)。 局所的収縮機能および血流。アメロイド配置の38日後、動物は、心房電気刺激( 律調)の間に損なわれた壁肥厚を示した。lacZを受けているブタは、遺伝子移入 の前および2週間後に虚血領域において同様な程度の律調誘導機能不全を示した 。対照的に、FGF-5遺伝子移入の2週間後、律調の間の虚血領域の壁肥厚が2.7倍 増加した(p<0.0001;図6)。正常な灌流領域(心室中隔)における壁肥厚は、 律調の間正常であり、そして遺伝子移入によって影響を受けなかった(%壁肥厚 :lacZ:遺伝子移入前53±8%、遺伝子移入後51±6%;FGF-5;遺伝子移入前59 ±4%、遺伝子移入後59±6%)。 虚血領域における改善した機能に関連して、改善した局所血流が存在した。la cZ遺伝子移入の2週間後、律調の間、虚血領域における持続した流量欠乏が存在 した(図8)。しかし、FGF-5遺伝子移入を受けた動物は、二週間後2つの領域 において均一なコントラスト増強を示した。これは、虚血領域における改善した 血流を示す(p=0.0001)。虚血床における改善した機能および灌流が長期間続くも のか否かを決定するために、5匹の動物をFGF-5遺伝子移入の12週間後に再び試験 した。各々の動物は、機能(P=0.005;図6)および灌流(P=0.001;図8)にお ける持続する改善を示した。 脈管形成。感染していないアメロイド狭窄した動物(遺伝子移入は行われていな い)は、lacZをコードするアデノウイルスを受けている動物と同一の生理学的応 答を有していた。これは、lacZベクターが、天然の脈管形成に悪影響を与えなか ったことを示す。脈管形成を評価するために、心筋毛細血管の数を、灌流固定心 臓の顕微鏡分析を使用して定量した(図9)。各心筋線維をとりまく毛細血管の 数は、lacZでの遺伝子移入を受けた動物の心臓の同じ領域と比較した場合、FGF- 5での遺伝子移入を受けた動物の虚血および非虚血の領域の心内膜において、よ り大きかった(P=0.038)。従って、改善された局所的機能および灌流は、FGF-5遺 伝子移入の2週間後の毛細血管脈管形成と関連していた。各線維のまわりの増大 した毛細血管の数は、FGF-5遺伝子移入後の壁の心外膜部分において増加する傾 向にあった(P=0.13)。線維の横断面積あたりの毛細血管の数および線維数あたり の毛細血管の数のような毛細血管の他の測定は、心膜内または心外膜内において 変化しなかった。 DNA、mRNA、およびタンパク質発現。FGF-5遺伝子移入の、機能、灌流、および各 線維のまわりの毛細血管数に対する有利な効果を確立したならば、心臓における トランスジーンの存在および発現を実証することは不可避的であった。ポリメラ ーゼ連鎖反応(PCR)およびPCRと組み合わせた逆転写酵素(RT−PCR)を使用して、F GF-5遺伝子移入を受けた動物由来の心筋におけるトランスジーンFGF-5 DNAおよ びmRNAを検出した。 遺伝子移入の後、左心室サンプルを、試験して、トランスジーン取りこみおよ び発現を記録した。簡単には、lacZの冠状動脈内遺伝子移入の3日後、心筋をX- galで処理し、次いでEosin X120で対比染色した。標準的な組織学的技術を使用 する試験は、ほとんどの筋細胞が、βガラクトシダーゼ活性(青染色)を示した ことを明らかにした。活性は、lacZ遺伝子移入を受けた全ての動物においてもま た遺伝子移入の14±1日後に観察された。高倍率は、βガラクトシダーゼ活性を 含む細胞において交差した条線を示した。これは、筋細胞中での遺伝子発現を確 認した。CMVプロモーターに対するセンスプライマーおよび内部FGF-5配列に対す るアンチセンスプライマーを使用するPCR分析は、FGF-5遺伝子移入を受けた3匹 の動物の虚血領域(LCx)および非虚血領域(LAD)においてFGF-5をコードする 組換えアデノウイルスDNAの存在を確認するために行った。図10Aに示す結果は、 予想された500bpフラグメントの存在を確認した。次いで、FGF−5 mRNA発 現は、遺伝子移入の14日後に試験した。図10Bに示されるように、RT−PCR 増幅400bpフラグメントは、2匹の動物の両方の領域に存在した。これに対し 、コントロール動物は、シグナルを示さなかった。FGF-5に対するポリクロー ナル抗体は、FGF-5またはlacZの遺伝子移入の48時間後に、培養されたラット 心臓線維芽細胞の培地からのタンパク質の免疫ブロットにおいて使用された。図 10Cに示されるように、FGF-5タンパク質は、FGF-5(F)の遺伝子移入後に見出され たが、lacZ(β)の遺伝子移入後には見出されなかった。これは、FGF-5遺伝子 移入の後のタンパク質発現および細胞外分泌を示す。最後に、PCRを、アデノウ イルスDNA(E2領域)に対するプライマーのセットを使用して実施し、アデノウ イルスDNAが、14日前にアデノウイルスの冠状動脈内注入を受けた2匹の動物の 網膜、肝臓、または骨格筋に存在するか否かを決定した。図10Dに示されるよう に、予想された900bpの増幅されたフラグメントは、組換えアデノウイルスを( 陽性コントロールとして)含有するコントロールレーン(+)にのみ見出され、 処置された動物の網膜(r)、肝臓(l)、または骨格筋(m)に由来するレー ンには見出されなかった。 首尾良い遺伝子移入を、虚血および非虚血領域の両方において記録した。免疫 ブロッティングは、FGF-5遺伝子移入を受けた動物由来の心筋においてFGF-5タン パク質を示した。培養した線維芽細胞を使用するさらなる実験において、本発明 者らは、FGF-5の遺伝子移入が、FGF-5を合成し、そして細胞外に分泌するこれら の細胞の能力を与えたことを記録した。FGF-5を発現する組換えアデノウイルス に感染した培養した細胞からの培地は、分裂促進応答を示した(コントロールに 対して14倍の増加;P=0.005)。最後に、遺伝子移入の2週間後、lacZ感染動物か らの心筋サンプル(肝臓サンプルではない)は、組織学的検査においてβガラク トシダーゼ活性を示した。これらの研究は、首尾良いインビボ遺伝子移入および 発現を確認し、そしてトランスジーン産物の生物学的活性を実証する。 組換えアデノウイルスの冠状動脈内注入の2週間後、本発明者らは、PCRを使用 して、心筋におけるウイルスDNAの存在にもかかわらず、肝臓、網膜、または骨 格筋においてウイルスDNAを検出し得なかった。さらに、ウイルスDNAは、冠状動 脈内注射の2〜24時間後、尿中で検出不可能であった。これらの実験は、アデノ ウイルスベクターの冠状動脈内送達が、ウイルスの全身的動脈分布をPCR法の検 出限界より低いレベルまで最小化したことを示した。この技術は、より小さい冠 状動脈サイズを有する動物(例えば、ウサギ)において達成することが困難であ るかもしれない。 アデノウイルスの心筋取りこみの効率を評価するために、本発明者らは、冠状 動脈内注射の間の肺動脈血のサンプリングによって心臓から放出されたアデノウ イルスの量を測定した。驚くべきことにウイルスの98.7%が、ファーストパス( first pass)の際に心臓によって除去された。ウイルスの冠状動脈内送達の間に 肺動脈から得た希釈されていない血清は、適切な条件においてウイルスプラーク を形成することが不可能であった。従って、本発明は、心臓特異的遺伝子送達シ ステムを効果的に提供する。 炎症の評価。組換えアデノウイルスを受けた動物の心臓の経壁切片の顕微鏡検査 は、炎症性細胞浸潤、細胞壊死、または増大した線維症を示さなかった。アデノ ウイルス誘導細胞変性効果についてのさらなる評価として、本発明者らは、細胞 傷害性T細胞の存在を示すCD4およびCD8抗原を検出するための免疫組織学的研究 を行った。これらの研究は、感染していない動物(n=2)または組換えアデノウイ ルスを受けた動物(n=4)からの心臓の経壁切片上の極く稀な陽性細胞を示した。 肝臓もまた炎症を有していなかった。 実施例6:FGF-4トランスジーンを用いた遺伝子媒介脈管形成 本実施例は、異なる脈管形成タンパク質をコードする遺伝子であるFGF-4を用 いた、成功した遺伝子治療を示した。FGF-4遺伝子治療のためのプロトコルは、 本質的に、FGF-5について上記実施例5に記載した通りであった。 ヒトFGF-4遺伝子を、カポジ肉腫DNA形質転換NIH3T3細胞のmRNAから構築された cDNAライブラリから単離した。このFGF-4 cDNAは、長さが約1.2kbであり、そし てN-末端に30アミノ酸シグナルペプチドを含む206アミノ酸のポリペプチドをコ ードする(Dell Boviら、Cell 50:729-737,1987;Bellostaら、J.Cell.Biol.121: 705-713,1993)。本発明者らは、本質的に全長が1.2kbのEcoR1フラグメントとし てのFGF-4 cDNAを、アデノウイルスベクターpACCMVpLpASR(単純化のため、pACS Rとする)中のEcoR1部位にサブクローニングした。5'開始部位は、243塩基対に 存在し、そして3'末端は、863塩基対に存在した。FGF-4をコードする組換えアデ ノウイルス(本明細書中では、Ad.FGF-4とも呼ぶ)を、FGF-5アデノウイルスを 作製するための実施例2に記載の通りに作製した。 心臓組織におけるFGF-4の発現(ならびに肝臓、骨格筋、および眼を含む他の 組織における発現の欠失)を、検出のための抗FGF-4抗体を用いるウエスタン-ブ ロット分析により確認した。インビトロでの内皮細胞の増殖に対するFGF-4の分 裂促進効果もまた試験した。 アメロイド(ameroid)配置の45日後、動物を、ストレスにより誘導された局 所的機能および血流を規定するための研究に供し、次いで、この動物は、冠状動 脈内注入により送達された、FGF-4を発現する組換えアデノウイルスを受容した (n=6動物)。13日後、ストレスにより誘導された局所的機能および血流を規定 するための研究を繰り返した。翌日、動物を殺し、そして組織を採集した。 トランスジーンの送達 FGF-5の場合と同様に、内因性の脈管形成が静止しそして誘導性心筋虚血(患 者における狭心症と同義)が現れた後に、遺伝子移入を実行した。トランスジー ンの冠動脈内送達のために、動物を麻酔し、そして5F動脈シースを頸動脈内に配 置した。5F多目的冠状動脈カテーテルを、シースを通して冠状動脈内に挿入した 。全ての動物において、左主冠状動脈への造影剤注入により、アメロイドの閉鎖 を確認した。次いで、カテーテル先端を、動脈管腔内1cmに配置し、注入の間に 最少の物質が近位の大動脈へと損失するようにした。FGF-4を発現する組換えア デノウイルスの1.5×1012ウイルス粒子を含む5mlを、3.0mlを左冠状動脈に、そ して2.0mlを右冠状動脈にゆっくりと注入することにより、送達した。 FGF-4トランスジーンを用いた結果 局所的機能および灌流 アメロイド配置の45日後、動物は、心房律調の間に壁肥厚の減損を示した。対 照的に、FGF-4遺伝子移入の2週間後、律調の間に、虚血領域内の壁肥厚が2.7倍 増加した(p<0.0001、図11および12)。正常に灌流した領域(心室中隔)にお ける壁肥厚は、律調の間に正常であり、そして遺伝子移入により影響を受けなか った。FGF-4遺伝子移入後の機能の改善は、FGF-5またはFGF-2LI+シグナルペプチ ド(「sp」)を用いて遺伝子移入した後に得られた改善とは、統計的に識別不可 能であった(図11)。虚血領域における改善された機能は、改善された局所的灌 流に関連した(図12)。図12に示されるように、FGF-4遺伝子移入の前に、律調 の間に虚血領域における血流欠乏が存在した。FGF-4を用いた遺伝子移入の2週 間後、均一なコントラスト増強が2つの領域で観察された。これは虚血領域にお ける改善された血流を示している(p=0.0001)。FGF-4を用いた結果は、FGF-5お よびFGF-2LI+spを用いて得られた結果とは、統計的に識別不可能であった(図13 )。FGF-2LI+spは、実施例7に記載され、これはシグナル配列を含むFGF-2を意 味する。 トランスジーン発現 心臓におけるFGF-4の独占的な発現は、このトランスジーンをコードする配列 に特異的なプライマーを用いるPCRおよびRT-PCRを実行することにより確認した 。FGF-4 DNAおよびmRNAは、心臓では見出されたが、眼、肝臓、および骨格筋に は見出されなかった。これらのデータは、Ad.FGF-5(n=2)およびAd.FGF-2LI+sp(n =1)を用いて導出されたデータを確認する。したがって、心臓におけるこのトラ ンスジーンの独占的な発現は、異なる脈管形成タンパク質をコードする遺伝子を 含むアデノウイルスベクターを受容した全ての4匹の動物において確認された。 心筋炎症の非存在 Ad.FGF-4を受容した3匹の連続的な(consecutive)動物からの経壁心筋生検 を検査した。動物を、遺伝子移入の2週間後に屠殺した。アデノウイルスを受容 しなかったコントロールのアメロイド動物と比較して、これらの切片には炎症細 胞の浸潤、壊死、または線維症の増加の証拠は存在しなかった。このことは、LA DおよびLCx床の両方において真実であった。これらのスライドは、盲検サンプル 評価をなした病理学者により再検討され、そしていかなる切片においても心筋炎 の証拠は存在しないことがコメントされた。 実施例7:FGF-2ムテインを使用する遺伝子媒介性脈管形成 この実験例は、第3の脈管形成タンパク質コード遺伝子、FGF-2を使用する、 首尾良い遺伝子治療を実証した。この実験はまた、どのように脈管形成タンパク 質を改変して分泌を増加させ得、かつ心臓内の血流量および心機能を増強する脈 管形成遺伝子治療の効力を潜在的に改善し得るかを実証する。ヒトFGF-2遺伝子 治療のために使用されるプロトコールは、上記のFGF-5およびFGF-4について使用 されるものと実質的に同一である。 酸性FGF(aFGF、FGF-1)および塩基性FGF(FGF-2)は天然の分泌シグナル配列 を欠くが、いくらかのタンパク質分泌が生じ得る。代わりの分泌経路(ゴルジ体 を含まない)は、酸性FGFについて記載されている。2つのFGF-2構築物(FGF-2L I+spおよびFGF-2LI-sp)が作成された;追加のシグナルペプチドを有さない同 一のタンパク質を超える、追加のシグナルペプチドを有するFGF-2の改善された 効力について試験するために、1つは、古典的タンパク質分泌経路のためのシグ ナルペプチドをコードする配列を有し(FGF-2LI+sp)、そして1つはシグナル ペプチドコード配列を有さない(FGF-2LI-sp)。 以下に示されるように、FGF-2は5残基のループ構造を有し、これは残基118か ら残基122まで伸びる。FGF-2LIループ置換変異体を生成するためにこのループ構 造はカセット指向変異誘発によりインターロイキン1β由来の対応する5残基ル ープと置換される。簡単には、ヒトGlu3,5FGF-2をコードする遺伝子(Seddonら 、Ann.N.Y.Acad.Sci.638:98-108、1991)をT7発現ベクターpET-3a(M13)(pET -3aの誘導体(Rosenbergら、Gene 56:125-135、1987))に、制限部位Ndelおよ びBamHIの間に、クローニングした。独特の制限エンドヌクレアーゼ部位である 、BstBIおよびSplIを、コードされているアミノ酸には変化を生じないような方 法(すなわち、サイレント変異)で、FGF-2のセグメントSer117-Trp123をコード す るコドンに隣接する位置で、遺伝子中に導入した。 FGF-1、FGF-2およびIL-1β中のβ9-β10ループの構造型整列1 1FGF-1およびFGF-2についての番号付けは、155残基形態をコードするcDNA配列か ら推定されるアミノ酸残基1からであり(Seddonら、Ann.N.Y.Acad.Sci.638:98 -108、1991)、そしてIL-1βの番号付けは成熟153残基ポリペプチドの残基1か らである(同上)。 FGF-2の残基Arg118-Lys119-Tyr120-Thr121-Ser122の、構造的アナログIL-1β の対応するループ由来のヒト配列Ala-Gln-Phe-Pro-Asn(115-119)での置換は、 本質的に以下のように行われた: プラスミドDNA,pET-3a(M13)をBstB1およびSpl1消化に供し、そして得られ た大きい方のDNAフラグメントをアガロースゲル電気泳動を使用して単離した。D NAフラグメントを、T4 DNAリガーゼを使用して、以下の2つの合成オリゴヌクレ オチドをアニーリングすることにより得られた二本鎖DNAと連結した:5''-CGAAC GATTG GAATCTAATA ACTACAATAC GTACCGGTCTGCGCAGTTTC CTAACTGGTA TGTGGCACTT A AG C-3'(配列番号9)および5'-GTACGCTTAA GTGCCACATA CCAGTTAGGA AACTGCGCAG ACCGGTACGT ATTGTAGTTA TTAGATTCCA ATCGTT-3'(配列番号10)、これらはBstB1 およびSpl1消化により生成される末端と適合性である末端を含む。ライゲーシ ョン産物を使用してEscherichia coli(DH5α株)細胞へと移入する。所望の変 異体プラスミド(FGF-2LI)を、新規に導入したAf12制限部位(上記の下線部分 )での切断に対する感受性に基づき選択した。 シグナルペプチドを有するおよび有さないFGF-2LIを、ポリメラーゼ連鎖反応 (PCR)に基づく方法を使用することにより構築した。FGF-4シグナルペプチド配 列を、FGF-2LIの5’へ添加するため、そしてシグナルペプチドがFGF-2LIタンパ ク質から切断されることを確実にするために、Forough R.らにより使用される遺 伝子カセットを分泌FGF-1を得るために使用した。FGF-4シグナルペプチドの5’ 部分と一致するプライマー(pF1B:5'-CGGGATCCGC CCATGGCGGG GCCCGGGACG GC-3 ')(配列番号11)、およびFGF-1の5’部分に対する第2のプライマー(pF2R: 5’-CGGAATTCTG TGAAGGTGGT GATTTCCC-3’)(配列番号12)を使用して、本発明 者らは、PCRにより、FGF-4シグナルペプチド配列の5’末端にBamHI部位を、続 いて3’末端にFGF-1の最初の10アミノ酸およびEcoRI部位を含むDNAフラグメ ントを合成した。それぞれ、FGF-2LIの5'および3'の配列に一致する、別の一対 のプライマー(pF3R:5'-CGGAATTCAT GGCTGAAGGG GAAATCACC-3'(配列番号13) およびpF4HA:5'-GCTCTAGATT AGGCGTAGTC TGGGACGTCG TATGGGTAGC TCTTAGCAGA C ATTGGAAGA AAAAG-3’(配列番号14))を使用して、本発明者らは第2のDNAフラ グメントを得た。これは5’末端にEcoRI部位を、そしてインフルエンザ赤血球 凝集素(HA)タグおよびXbaI部位をFGF-2LIの3’末端に有する。次いで、これ らの2つのフラグメントを、3つの分子のライゲーションによりBamHIおよびXba I部位で、pcDNA3ベクターへとサブクローニングした。プラスミドpFGF-2LI/cDNA 3(これはシグナルペプチドを有さないことを除いて、pSPFGF-2LI/cDNA3と類似 する)を類似の様式においてサブクローニングした。次いで、両方のプラスミド を配列決定してインサートの修正(correction)を確認した。次いで、両方のFG F-2LIフラグメントをBamHIおよびXbaIでの消化によってpcDNA3から遊離させ、そ してpACCMVpLpASR(+)(単純にするためpACSR)(これは組換えウイルスを作 成するためのシャトルベクターである)にサブクローニングした。組換えウイル スおよび注射用ベクターを、本質的には実施例2に記載されるように調製した。 遺伝子移入を、実施例5に記載のように行った(FGF-2LIsp+について8匹の動 物、そしてFGF-2LIsp−について6匹の動物を使用し、lacZベクターをコントロ ールとして供し、全て1011〜1012ウイルス粒子を有する)。 FGF-2ムテインを使用する結果 FGF-2LI+spでの遺伝子移入の2週間後、200bpmでの律調ストレスの間のピー クコントラスト比(LCx/LV)は、遺伝子移入前と比較して有意に改善された。図 13は、比較のために、lacZ、FGF-5、FGF-2LI+sp、FGF-2LI−spおよびFGF-4を発 現する組換えアデノウイルスの冠状動脈内遺伝子移入を使用した結果を示す。図 13中の右側の黒い棒グラフは、この方法を使用した場合の正常な流量比を示す。 FGF-2LI+spは、これらの動物におけるピークコントラスト流量比を正規化する 。 壁肥厚の割合もまた、FGF-2LI+spを発現する組換えアデノウイルスの冠状動 脈内送達の2週間後には改善された。図11は、比較のためにlacZ、FGF-5、FGF-2 LI+sp、FGF-2LI−spおよびFGF-4を発現する組換えアデノウイルスの冠状動脈内 遺伝子移入を使用した結果を示す。図11の右側の黒い棒グラフは、律調誘導性ス トレス前の、正常な割合の壁肥厚を示す。FGF-2LI+spにより局所機能は、FGF-5 と統計的に区別不可能な程度まで改善された。FGF-2LI−spでの遺伝子移入の後 に認識される、いくらかの改善は存在するが、トランスジーンを含むシグナルペ プチドでの改善の方が優れていた(図13)。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In vivo delivery of angiogenic transgene Techniques and compositions for treating heart failure and ventricular reconstitution Presentation on government sponsored research Certain inventions described herein are subject to grants approved by the National Institutes of Health. Partially supported by the U.S. Government under Kim No.VA-HL0281201 and No.IP50HL53773.01 It was done. The United States government may have certain rights in the invention. Field of the invention The present invention relates to methods and compositions for treating cardiovascular disease. More details In particular, the present invention relates to heart failure and to in vivo delivery of angiogenic transgenes. Techniques and polynucleotide constructs for treating ventricular reconstitution. Background of the Invention In the United States, three to four million adults have congestive heart failure (herein "CH F "); and the incidence of CHF has been reported to be increasing (eg See, for example, Baughman, K., Cardiology Clinics 13: 27-34, 1995). every Years, in hospitals in the United States, CHF is the most frequent non-selective hospitalization, and 500,000 Exclusion diagnosis for the patient. Once symptoms of heart failure become moderately severe, Prognosis is worse than most cancers, where 50% of cancer patients die within two years (Brau nwald, E. (eds.), Heart Disease, W.B.Saunders, Philadelphia, pp. 471-485, 198. 8). Medical treatment may include symptoms of heart failure (eg, edema, exercise intolerance and Shortness of breath) may be relieved first, and may prolong life, Even when used, the prognosis of this disease is severe (eg, Baughman, K., Cardiology Clini cs 13: 27-34, 1995). CHF is defined as abnormal cardiac function resulting in insufficient cardiac output to meet metabolic demands (Braunwald, E. (eds.), Heart Disease, W.B.Saunders, Philadelphi a, p. 426, 1988). Symptoms include shortness of breath, fatigue, weakness, leg swelling, and exercise intolerance Including gender. Physical examination showed that patients with heart failure had elevated heart and respiratory rates, Indicator of fluid in the lungs), edema, jugular vein dilatation, and generally a tendency to have cardiac hypertrophy There is. The most common cause of CHF is blocking the coronary arteries that supply blood to the heart muscle. Atherosclerosis that occurs. Ultimately, such interruptions can Myocardial infarction (dead myocardium), subsequent loss of heart function and consequent heart failure Can cause. Other causes of CHF include valvular heart disease, high blood pressure, and viral heart Infections, alcohol, and diabetes. Some cases of heart failure It can occur without apparent etiology and is called idiopathic. Current treatments for CHF include pharmacological treatment, coronary revascularization procedures (Eg, coronary artery bypass surgery and angioplasty), and heart transplants. I can do it. Pharmacological treatment increases cardiac contractility (digitalis and β -By use of cardiotonic agents such as adrenergic receptor agonists), lung And reducing fluid accumulation elsewhere (due to the use of diuretics); and And reduce the activity of the heart (like angiotensin converting enzyme inhibitors) Use of drugs that reduce severe systemic vascular resistance). β-Adrena Phosphoretic receptor antagonists have also been tested. Such pharmacology Drugs can improve symptoms and potentially prolong life, but in most cases prognosis Remains grim. Some heart failure patients due to associated coronary artery disease, at least temporarily, Benefits from revascularization procedures such as coronary artery bypass surgery and angioplasty Can receive. Such a procedure works because the heart muscle is not dead and due to improper blood flow There are potential benefits if they can be deficient. When normal coronary blood flow returns Viable, dysfunctional myocardium can contract more normally, and cardiac function can be improved You. However, due to inadequate microvascular bed, revascularization is mildly improved Although attention is sometimes paid to the heart function of CHF patients, It is only rare to recover up to Heart transplantation is an appropriate choice for relatively young patients without other confounding diseases. However, this is only an option for a small number of heart failure patients and is very costly. It takes. In summary, CHF has a very poor prognosis and current treatment It reacts poorly to the law. Further complicating the physiological conditions involved in CHF are the dysfunctional hearts. There are various natural indications that tend to occur in patients who have. These natural responses are May initially improve cardiac function, but these may eventually exacerbate CHF and combine treatment. A problem arises that can be disturbed and have detrimental effects on survival. Common for CHF There are three such adaptive responses observed: (i) sodium reabsorption Volume retention induced by changes in blood pressure, which causes the plasma volume to expand and Improve output; (ii) increase stroke volume while maintaining relatively normal wall tension Adrenaline affecting the heart (from dilation and hypertrophy); Increased release of norepinephrine from phosphorus-acting nerve endings, Interacts with drainergic receptors to increase heart rate and contractility Tend to increase, which increases cardiac output. However, these three Each of the likely adaptations ultimately tends to fail for various reasons. In particular, Fluid retention tends to produce edema and fluid retained in the lungs that impair respiration There is harm; dilation of the heart is harmful with subsequent severe dilation and increased wall tension Left ventricular remodeling can occur, thus exacerbating CHF. Finally, norepinev Prolonged exposure of the heart to phosphorus causes the heart to respond to adrenergic stimuli. Unresponsive, and this leads to poor prognosis. Angiogenesis generally refers to the development and differentiation of blood vessels. Typically, "angiogenesis Many proteins, known as proteins, are known to promote angiogenesis It is. Such angiogenic proteins include fibroblast growth factor (FGF) Millie, vascular endothelial growth factor (VEGF) family, platelet-derived growth factor (PDGF) family Family, the insulin-like growth factor (IGF) family and others (below and And those described in more detail in the art). For example, FGF and VEGF family members regulate angiogenesis during growth and development Recognized as a factor. The role of promoting angiogenesis in these adult animals Have recently been tested (described below). FGF and VEGF family pulses Tube forming activity is reasonably well established in the setting of protein injection . For example, a collagen-coated matrix when placed in the peritoneal cavity of an adult rat Acid FGF (“aFGF”) protein produces good vascularization and normal perfusion (Thompson et al., PNAS, 86: 7928-7932, 1989). Coronary artery Basicity in adult dog coronary arteries during sleep at risk during obstruction Injection of FGF ("bFGF") protein has been reportedly Led to decreased dysfunction, smaller myocardial infarction, and increased vascularity (Yanagi sawa-Miwa et al., Science, 257: 1401-1403, 1992). A similar result is the dynamics of myocardial ischemia. Product models have been reported using bFGF protein (Harada et al., J. Clin. Inves t., 94: 623-630, 1994; Unger et al., Am. J. Physiol., 266: H1588-H-1595, 1994). An increase in collateral blood flow was shown in dogs treated with VEGF protein ( Banai et al., Circulation 89: 2183-2189, 1994). This promotes cardiovascular formation The difficulties associated with the potential use of such protein injections include: Sharp position is achieved, and with the proper form of angiogenic effect in the cells of the heart muscle And be present and stay at the concentrations required for uptake and promotion. Another The difficulty is the need for repeated transfusions or infusions of protein. Some groups include plasmids, retroviruses, and adenoviruses in vivo. Describes gene transfer into myocardium using viruses and other vectors (See, for example, Barr et al., Addendum II, Circulation, 84 (4): Abstract 1673, 1991; Ba rr et al., Gene Therapy, 1: 51-58, 1994; French et al., Circulation, 90 (5): 2414-24. 24 (1994); French et al., Circulation, 90: 1517 Abstract No. 2785 (1994); Giord ano et al., Clin. Res., 42: 123A (1994); Giordano et al., J. Investigative Med., addendum. 2, 43: 287A (1995); Guzman et al., Circulation Research, 73 (6): 1202-1207 (199). 77 (6): 1077-1086 (1995); French et al., Circulation, 90 (5): 2402-2413 (1994). Rowland et al., Am. Thorac. Surg., 60 (3): 721-728 (1995)). general In addition, these reported methods suffer from one or more of the following deficiencies: inappropriate transduction Entry efficiency and transgene expression; significant immune response to the vector used (Including inflammation and tissue necrosis); and importantly, transduction to the heart Relative inability to target transfection and transgene expression (ie, gene transfer is Delivery to non-heart sites (eg, test animal liver, kidney, lung, brain, and testes) Transgene reached). Direct by inserting needle into myocardial wall Inflammatory infiltration in the heart after extensive intramyocardial injection has been demonstrated (French et al., Ci. rculation, 90 (5): 2414-2424 (1994)). Specific forms of congestive heart failure associated with beta-adrenergic signaling Methods for treating are described in Hammond et al. (Shared US patent application Ser. No. 08 / 708,661 (1). (Filed September 5, 996), which is incorporated herein in its entirety). More shown. This method is useful for reducing beta-adrenergic signaling. Β-adrenergic signaling to the heart of patients with associated heart disease And the delivery of genes encoding tract elements. Myocardial ischemia and peripheral vessels Methods for treating various forms of heart disease such as diseases are described in Hammond et al. (PCT Publication W096 / 2 6742 (published September 6, 1996)). One form of congestive heart failure is widespread, resulting in the development of chronic or acute heart failure. It is associated with coronary artery disease ("CAD"), which is very severe or sudden. This In such patients, extensive and / or sudden occlusion of one or more coronary arteries Prevents sufficient blood flow to the muscles, causing severe ischemia and, in some cases, myocardial infarction or Causes myocardial death. The resulting myocardial necrosis is followed by a progressive chronic heart Insufficiency or acute hypovolemic conditions (both of which lead to high mortality) There is a direction. Some forms of congestive heart failure may have an unknown cause or There is a particular problem with treatment, as is incurable. One such example is " Dilated cardiomyopathy "(ie, DCM herein). DCM is the other distinctive mind In the absence of a form of the disease (eg, coronary artery occlusion) or a history of myocardial infarction, For dilated, hypocontractile left and / or right ventricular findings More typically, the condition of the heart is diagnosed. Patients with DCM have severe coronary Even without arterial disease, angina can be experienced. Some of these cases In, the cause of DCM is known or suspected. Examples include familial cardiomyopathy (Eg, progressive muscular dystrophy, myotonic dystrophy, Friedreich Associated with ataxia (Freidrich's ataxia) and hereditary dilated cardiomyopathy ), Infections that cause myocardial inflammation (eg, various viruses, bacteria, and other parasites) Infections), non-infectious inflammation (eg, autoimmune diseases, obstetric cardiomyopathy, hypersensitivity Metabolic disorders that cause myocarditis (nutritional Abnormalities, including endocrine and electrolyte abnormalities), and the toxicity that causes myocarditis Exposure to factors (alcohol, and certain chemotherapeutics and catecholamines) Including). However, in many cases, about 80% have no cause for DCM. It remains known and therefore the condition is referred to as "spontaneous dilated cardiomyopathy". DCM occurrence Treatment of progressive myocardial injury, hemodynamic ineffectiveness associated with dilated heart, and systemic occlusion Causes serious major treatment problems, including placement and the risk of ventricular arrhythmias. In traditional revascularization, dilated myocardium is not a major problem because obstructive coronary artery disease is not a major problem. It is not an option for treating the disease. Even in patients with known or suspected causes of DCM, Wounds are typically not easily reversible. For example, adriamycin-induced cardiotoxin In gender, cardiomyopathy is generally irreversible and more than 60% of affected patients Bring death to others. In most patients with DCM, the cause itself is unknown. You. As a result, there is no general applicable treatment for DCM. Doctor is a tradition Focus on reducing the symptoms that appear in patients with DCM (eg, Reduced fluid retention and / or angiotensin converting enzyme inhibitors Reduce myocardial oxygen and nutritional needs). As a result, about 50 of the patients showing DCM % Within two years of diagnosis, often due to sudden cardiac arrest associated with ventricular arrhythmias And die. "Ventricular reconstitution" often occurs after a myocardial infarction, resulting in poor ventricular function. After myocardial infarction healing, the heart tends to dilate and reconstitute. This extension or re- Configuration often causes additional ventricular dysfunction. Poor left ventricular function is The reverse outcome following a myocardial infarction is the easiest to predict. Therefore, after myocardial infarction Prevention of ventricular reconstitution is beneficial. One approach to prevention of ventricular remodeling is to Patients with myocardial infarction can be treated with angiotensin converting enzyme (“ACE”) inhibitors (Eg, McDonald, KM, Trans. Assoc. Am. Physici). ans 103: 229-235, 1990; Cohn. J. Clin. Cardiol. 18 (Appendix IV) IV-4-IV-12, See 1995). However, these drugs help prevent diastolic ventricular reconstitution It is only more effective, and new treatments are needed. Summary of the Invention The present invention introduces a transgene encoding an angiogenic protein into the myocardium of a patient. For the treatment of congestive heart failure (dilated cardiomyopathy, as well as Including congestive heart failure associated with severe coronary artery disease), and adverse ventricular reconstitution And methods and compositions for the prevention or alleviation of Various aspects of the invention Includes: A patient suffering from congestive heart failure, including the step of delivering a vector to the patient's heart A vector for treating a transgene, wherein the vector comprises a vector for transgene expression. Encodes an angiogenic protein or peptide operably linked to a promoter Including transgenes. Such patients with congestive heart failure have dilated Patient with dilated cardiomyopathy. Representative among other patients with congestive heart failure Demonstrating severe myocardial infarction associated with severe or obstructive coronary artery disease Patient. Synthesis of angiogenic proteins in the heart muscle promotes angiogenesis, And increase blood flow. The vector preferably delivers the vector to cardiomyocytes Is introduced into a blood vessel that supplies blood to the heart muscle. Preferably, Bek Is introduced into the lumen of a coronary artery, a saphenous vein graft, or an internal thoracic artery graft; Most preferably, the vector is introduced into the lumen of both the left and right coronary arteries Is done. Intracoronary infusion is preferably relatively deep within the artery, preferably the left coronary artery. It is made at least about 1 cm into the lumen of the pulse and right coronary artery. Intracoronary injection is also Saphenous vein graft and / or internal thoracic artery transfer, which can be done in addition to intracoronary infusion The implant lumen can be made at about 1 cm. The vector is a single injection into each of these vessels Delivery. Suffered (or may suffer from) myocardial infarction, including delivery of the vector to the patient's heart. A method for preventing or mitigating adverse ventricular remodeling in a patient, the method comprising: Is an angiogenic protein operably linked to a promoter for gene expression. Includes genes encoding proteins or peptides. Angiogenic tamper in myocardium The synthesis of proteins induces angiogenesis, thus increasing blood flow and detrimental ventricular remodeling. Relax configuration. A preferred embodiment for promoting angiogenesis in the treatment of heart failure according to one of the preceding embodiments. In a preferred method, the vectors are FGF (fibroblast growth factor), VEGF (vascular endothelium). Growth factor), PDGF (platelet-derived growth factor), or IGF (insulin-like growth factor) A small number encoding an angiogenic protein or peptide from the family Contains at least one gene. In certain embodiments, the vector is FGF (FGF-4 , FGF-5, FGF-6, aFGF (also known as FGF-1), and bFGF (also known as FGF-2) Known), but not limited thereto. Like New angiogenic proteins may be naturally secreted or enhance secretion And modified proteins. Of these angiogenic proteins Presently preferred are naturally secreted or modified to enhance secretion Are the forms of FGF-4, FGF-5, FGF-6, FGF-1, and FGF-2. Other embodiments In one embodiment, the gene is VFGF (a member of the VEGF-A family (eg, VEGF-121). , VEGF-145, VEGF-165, VEGF-189, and VEGF-206), members of the VEGF-B family. Bars (eg, VEGF-167 and VEGF-186), and members of the VEGF-C family Or encoding PDGF or IGF. An angiogenic protein-encoding gene is a mammalian cell (preferably, a cardiomyocyte) Operably linked to a promoter that directs transcription and expression of the gene in You. One currently preferred promoter is the CMV promoter. Other favors In a preferred embodiment, the promoter is a tissue-specific promoter, preferably a cardiac promoter. It is a liver specific promoter, more preferably a ventricular myocyte specific promoter. Preferred examples of ventricular myocyte-specific promoters include ventricular myosin light chain-2 promoter. And the myosin heavy chain promoter. Preferably, the angiogenic factor The encoding gene is also operably linked to the polyadenylation signal. The present invention treats heart failure (including DCM) or causes adverse ventricular remodeling. In a preferred method of alleviating growth (eg, after myocardial infarction), the vector comprises A viral vector or a lipid-based vector, preferably a viral vector. is there. Vectors include targeting vectors (particularly vectors that preferentially target ventricular myocytes). ). Currently preferred viral vectors include adenovirus (Ad) and Or adeno-associated virus (AAV). Both human and non-human will Preferably, the recombinant viral vector is human. And replication deficiency. If the vector is an adenovirus, the vector is preferably Alternatively, it encodes an FGF (eg, FGF-1, FGF-2, FGF-4, FGF-5, or FGF-6) A polynucleotide having a promoter operably linked to the gene And is replication defective in humans. Currently preferred replication-defective adenovirus vector Have a deletion to remove the E1A and E1B genes, or have E1A, E1B, And a deletion that removes the E4 gene. Preferably about 106~Ten14Adenovirus Vector particles, more preferably about 108~Ten12Vector particles are vascular (preferably Is introduced into the blood vessels that supply the myocardium. Most preferably, the angiogenic protein Adenovirus vector containing the chromosome gene is directly coronary in the lumen of both coronary arteries. It is introduced into the patient's heart by intravenous infusion. For AAV vectors, the vector is preferably adjacent to the AAV inverted terminal repeat (ITR). Promoter operably linked to a gene encoding an angiogenic protein to be contacted And a polynucleotide having a promoter. Preferably, the AAV vector is human. And replication deficiency. A currently preferred replication-defective AAV vector is one or more AAV replication Has a deletion or capsid forming sequence that affects More preferably, AAVr Both the ep and cap genes are removed (hence the (known in the AAV art) As described above, the AAV vector is replicated and transmitted (typically in packaging cell lines). Must be supplied in a transformer for packaging). The vector contains a lipid-based vector containing a gene encoding an angiogenic protein. It can be a tar. A variety of such lipid-based vectors are available, And emulsions containing lipids and have been described in the art. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Figure 1. Wall thickening during pacing in a porcine model of congestive heart failure The percentage of conversion is shown in the graph. Percentage of wall thickening advanced heart failure Before pacing (day 0) and every 7 days, the ventricular septum and Evaluation was performed continuously (described in Example 1). Symbols indicate mean values; error bars indicate 1SD Is shown. Two-Way ANOVA (repeat measurement) reduces the percentage of wall thickening Influenced by pacing duration (P <0.001) and area (P = 0.001) It has been shown. Moreover, the pattern of change in wall thickening is between the two areas Was different (P <0.0001). About the percentage of wall thickening at each time point Means were tested by Tukey's method for differences between the two regions after hoc; The P values for these analyzes are shown below the error bars. FIGS. 2A and 2B show the porcine model of congestive heart failure as described in Example 1. The graph shows the subendocardial blood flow during the pacing period. Referring to FIG. 2A, subendocardial (inner) blood flow in the ventricular septum and side wall is shown along the X-axis. Were evaluated continuously under the conditions listed above. The number of days is the pacing (0 days, pacing start date; 14, 14 days; 21-28, 21-28 days) ). PACE is obtained with a pacemaker whose blood flow measurement has been activated (+) or stopped (0). Or not. The pacemaker speed was 225 bpm (for numbers See Table 3 herein). Symbols represent mean values; error bars are 1 SD Is shown. Two-way ANOVA (repeated measurement) paces subendocardial blood flow Was affected by the period (P = 0.0001) and region (P = 0.017). Was. In addition, the pattern of change in subendocardial blood flow differs between the two regions. (P <0.006). The mean value for subendocardial blood flow at each time point was Tested for differences between regions by Turkey analysis; for these analyses. Are shown below the error bar. For FIG. 2B, the subendocardial blood flow per heart beat in the ventricular septum and side wall is shown. , Continuously evaluated under the conditions listed along the X-axis. Symbols and conditions Same as 2A (see Table 4 herein for numerical values). Two-Way AN OVA (repeated measurement) reduces the subendocardial blood flow per heartbeat It was shown to be affected by duration (P <0.0001) and region (P = 0.0198). FIG. 3A shows that if heart failure progresses, the ventricle will be released before pacing (day 0) and every 7 days. The end-systolic wall load when continuously evaluated at the septum and side wall is shown in the graph. (Described in Example 1). Two-Way ANOVA (repeat measurement) reduces the wall load of contraction Was shown to be affected by the duration of sourcing (P <0.0001). But, The pattern of shrink wall loading was similar in both regions. Page for which measurement has stopped Made using a maker. FIG. 3B shows a page in a porcine model of congestive heart failure as described in Example 1. The coronary vascular tolerance during the singing period is shown in the graph. Indices of coronary vascular tolerance are listed on the X-axis Under the conditions listed, evaluations were performed continuously in the ventricular septum and lateral wall. Symbols and The conditions are the same as in FIG. Two-Way ANOVA (repeated measurement) Vascular tolerance index affected by pacing period (P = 0.0001) and region (P = 0.013) Was shown to have been affected. Furthermore, the pattern of change in coronary vascular tolerance is There was a difference between the two regions (P = 0.0012). Coronary vascular tolerance at each time point Were tested by Tukey analysis for the difference between the two regions after hoc. Was. This analysis shows that coronary vascular resistance is just as good in the septum immediately after pacing begins. The resistance on the side wall was higher than the resistance (P value was Shown below). FIG. 4 is useful for gene transfer into cells and heart, as described in the Examples below. 1 shows a schematic diagram of the construction of an exemplary replication-defective recombinant adenovirus vector. FIG. 5 shows the rescue of the recombinant construction of the transgene-encoded adenovirus. FIG. 6A and 6B illustrate the local contractile function of treated animals as described in Example 5. Shown in the figure. FIG. 6A shows the results of the animals tested two weeks after gene transfer. And FIG. 6B shows the results 12 weeks after gene transfer. FIGS. 7A, 7B and 7C show a diagram corresponding to a contrast ultrasound cardiac examination of the myocardium. Show grams. White areas indicate contrast enhancement (more blood flow) and are darker The area shows a decrease in blood flow. FIG. 7A shows acute LCx occlusion in normal pigs. FIG. Shows the contrast between IVS and LCx bed 14 days after transfection with lacZ. 3 shows the difference in enhancement. This is two areas of atrial pacing (200 bpm). 5 shows different blood flows in the area. In FIG. 7C, contrast enhancement uses FGF-5. The IVS and LCx beds 14 days after the introgression appeared to be equivalent. this child Indicates that the blood flow was similar in the two regions during the atrial pacing. These results are described in Example 5. FIG. 8 is an ischemic region divided by peak image intensity in the ventricular septum (IVS). Peak contrast ratio expressed as a percentage of the peak image intensity in the area (LCx floor) Shows the correlation (correlation with blood flow). This indicates that lacZ (control remains) was present in 5 animals. Before and 14 ± 1 before and after gene transfer using FGF-5 Days and 12 weeks after FGF-5 gene transfer, during the period of atrial pacing (200 bpm). Measure from image images using a computer-based image analysis program (Described in Example 5). Blood flow to the ischemic bed is controlled by a gene using a control gene. After transfer, 50% of normal remained, but after gene transfer using FGF-5, 2% of normal Increased more than double (P = 0.0018). This effect lasted for at least 12 weeks. FIG. 9 shows ischemic activity after gene transfer using FGF-5 and gene transfer using lacZ. The number of vessels as quantified by microscopic analysis in the area and non-ischemic area (Shown in Example 5). FGF-5 gene transfer compared to animals receiving the lacZ gene Each fiber in the ischemic and non-ischemic areas of the animals (P <0.038) The number of surrounding capillaries has increased. FIGS. 10A, 10B, and 10C show an example of a method for treating myocardium (as described in Example 5). DNA, mRNA, and protein expression after angiogenic transgene gene transfer Derived from a gel that proves the reality. FIG.10D shows retina, liver, or skeletal muscle of treated animals. Gel after PCR amplification to demonstrate that there is no detectable gene transfer into the gel (Described in Example 5). FIG. 11 shows different angiogenic gene constructs as described in Examples 6 and 7. , FGF-4, FGF-5, and FGF-2L1 +/- sp (i.e., FGF-2L1 plus or minus Wall fertilization achieved by in vivo gene transfer using (secretory signal peptide) Show comparison of thickening FIG. 12 shows the ischemic area after FGF-4 gene transfer (as indicated by thickening of the wall). 4 shows that the improvement in the functioning of the patient was related to the improvement of regional perfusion. FIG. 13 shows that FGF-4, FGF-5, or FGF-2L, as described in Examples 6 and 7. 1 +/- sp (= FGF-2L1 plus or minus signal peptide) 3 shows a comparison of perfusion (blood flow). FIG. 14 shows that FGF-2 plus (FGF-2L1 + sp) or FGF-2 + as described in Example 7. As a result of gene transfer using L1 minus secretion signal peptide (FGF-2L1-sp) 3 shows a comparison of the thickening of the wall of FIG. Detailed Description of the Preferred Embodiment Definition "Heart failure" is a condition in which the heart does not provide adequate blood flow to meet metabolic demands Clinically defined as Symptoms include shortness of breath, fatigue, frailty, leg swelling, and And exercise intolerance. On physical examination, patients with heart failure Increased number and respiratory rate, rattle (an indicator of fluid in the lungs), edema, jugular vein dilation, And generally has a tendency to have cardiac hypertrophy. High mortality in patients with heart failure Typically, 50% of patients die within 2 years of developing this condition. In some cases, heart failure is associated with severe coronary artery disease (`` CAD ''). Typically, as described herein and in the art, myocardial infarction and This results in progressive chronic heart failure or an acute low cardiac output state. In other cases, Heart failure is not associated with severe coronary artery disease and has spread (as described below). Associated with dilated cardiomyopathy. "Dilated cardiomyopathy" (or DCM as used herein) refers to coronary artery occlusion Or in the absence of other characteristic forms of heart disease, such as a history of myocardial infarction Typically diagnosed by dilated low-systolic left and / or right ventricular findings This is a type of heart failure that is severed. DCM is associated with poor ventricular function and heart failure Related to the shape. In these patients, room expansion and thin walls are common This results in high wall tension of the left ventricle. No typical obstructive coronary artery disease Nevertheless, these patients often have complaints of angina. Other symptoms These include shortness of breath, fatigue, weakness, leg swelling, and exercise intolerance. Many Patients exhibit these symptoms even during mild exertion or at rest, And characterized as severe (i.e., type III or type IV heart failure, respectively) . On physical examination, patients with DCM have increased heart rate and respiratory rate, Has sound (indicator of fluid in the lungs), edema, jugular vein dilation, and generally cardiac hypertrophy Be inclined There is a direction. Ultrasound cardiography is typically used in diagnosing DCM. DCM Patients with angina experience angina despite having no severe coronary artery disease obtain. In some cases, the cause of DCM is known or Suspected. Examples include familial cardiomyopathy (e.g., progressive muscular dystrophy, muscle tone). Dystrophy, Friedreich's ataxia, and hereditary dilated cardiomyopathy Linked cardiomyopathy), infections that produce myocardial inflammation, non-infectious inflammation (e.g., autoimmune diseases, Inflammation due to humiliating cardiomyopathy, hypersensitivity reaction, or graft rejection), metabolic disorders Harm (including nutritional, endocrine, and electrolyte abnormalities), and exposure to toxic drugs ( (E.g., alcohols, chemotherapeutic agents, and certain catecholamines). You. In most cases (about 80%), the cause of DCM is still unknown This condition is called "spontaneous dilated cardiomyopathy". As used herein, the terms "have therapeutic effect" and "successfully "Treatment" has essentially the same meaning. In particular, (Severe CAD or DCM related Patients suffering from heart failure are identified as having an angiogenic condition according to the method of the invention. Reduction or elimination of one or more of the above symptoms after receiving a child transgene If it is shown and / or detected, Be treated. Reduction of these signs or symptoms may also be felt by the patient. Follow Indicators of successful treatment of such heart failure conditions include angina, fatigue, frailty Shortness of breath, leg swelling, rattle, heart rate or respiratory rate, edema, or jugular vein dilation Patients show and feel a reduction in any of the symptoms of Patients also have better exercise tolerance, with improved ventricular and cardiac function Required visits with a smaller heart and generally related to cardiac status Is reduced. Preferably, the improvement in cardiac function meets the metabolic need of the patient Is a requirement, and the patient does not show symptoms during mild exertion or at rest . Many of these signs and symptoms are tolerated by routine procedures familiar to physicians. It is easily visible and / or easily measurable. Heart (especially previous ischemic territory) One measure of improved cardiac function with increased blood flow in the But also. As described below, blood flow in the patient was measured using thallium imaging (Bra unwald, Heart Disease, 4th ed., pages 276-311 (Saunders, Philadelphia, 1992) Or by echocardiography (Examples 1 and 5, and Sahn, D. J. et al., Circulation. 58: 1072-1083, 1978). You. Blood flow before and after angiogenic gene transfer can be compared using these methods. Improvement in cardiac function is associated with reduced signs and symptoms, as described above. Ultrasound heart In addition to testing, the ejection fraction (LV) is measured by nuclear (non-invasive) techniques as is known in the art. Can be determined. "Ventricular remodeling" often occurs after a myocardial infarction and typically includes the following: It is characterized as follows. After healing of myocardial infarction, between healed infarcted tissue and normal tissue Persistence of ischemia and other factors in the borderline region of the And / or lead to reconstitution (a condition previously referred to as infarct expansion). The expansion of the whole heart Occurs in about 50% of patients with such dilation. This extension, or reconstruction, Can cause further impairment of ventricular function. Reconstitution is usually 1-2 weeks after infarction Develops within months after myocardial infarction, although it can occur as quickly . `` Adverse left ventricular reconstruction '' (or shortly `` adverse reconstruction '') refers to a chamber following a myocardial infarction. Expansion. This can progress to severe heart failure. The treatment method described in this specification By using the law, such harmful reconstitution can be prevented or at least It is expected that this can be substantially alleviated. That ventricular reconstitution had already begun Even so, it is still desirable to induce angiogenesis. Because of the development of the microvascular bed Increased raw and blood flow may still be effective to offset ventricular dysfunction This is because that. In patients with myocardial infarction, adverse ventricular remodeling If there is no dilatation of the chamber and symptoms of heart failure (as described in Heart Failure above) "Prevented" if not ill. Harmful ventricular remodeling can lead to existing heart failure symptoms In the absence of any observable or measurable reduction You. For example, patients may have reduced shortness of breath and exhibit improved exercise tolerance. Heart machine Methods for assessing improvement in function and reduction of symptoms are essentially the same for DCM. Similar to the method described above. As a result of improved collateral blood flow and ventricular function Prevention or amelioration of adverse ventricular remodeling may occur in patients using the methods described herein. Can be achieved within weeks after angiogenic gene transfer in vivo in is expected. "Polynucleotide" refers to a ribonucleotide or deoxyribonucleotide. Of any length or nucleotides of any of their analogs -Refers to the form. This term refers to the primary structure of the molecule, and therefore double- and single-stranded. Includes DNA and double and single stranded RNA. Also methylated and / or Or modified polynucleotides such as capped polynucleotides. "Recombinant" as applied to a polynucleotide means that the polynucleotide Various combinations of ringing, restriction and / or ligation steps, and found in nature Be the product of another procedure that produces a construct that is distinct from the polynucleotide means. "Gene" or "transgene" includes a sequence that encodes a protein A polynucleotide or a portion of a polynucleotide. In most cases, A gene is operably linked to a coding sequence in order to effectively promote transcription. It is also desirable to include a motor. As is well known in the art, enhancers , Repressors, and other regulatory sequences also regulate the activity of the gene. (See, for example, the references cited below). The terms "polypeptide", "peptide" and "protein" refer to amino acids of any length. It is used interchangeably to refer to a no-acid polymer. These terms also refer to glycos Proteins that are post-translationally modified by reactions involving acetylation, acetylation, and phosphorylation Including quality. "Angiogenic peptide or protein" refers to angiogenic or angiogenic activity, That is, it refers to any protein or peptide that promotes vascular development. Vascular form As a blood vessel that develops in adulthood, it has a minimum vessel inner diameter of about 8 microns in diameter. Certain capillaries and larger inner diameter vessels having at least about 10 microns in diameter Is mentioned. Angiogenic activity is known in the art or as described herein. Measure blood flow, determine cardiac function or increase the presence of blood vessels using standard procedures. Can be determined. For example, the number or density of capillaries can be Can be quantified by microscopic analysis of the tissue site (see Example 5). Myocardial blood Flow is Roth, DM, et al., Am. J. Physiol. 253: H1279-H1288, 1987 or Roth, DM, et al., Ci. rculation 82: 1778-1789, 1990, radioactive microsphere technology Can be determined by Myocardial blood flow can also be measured, for example, by Braunwald in Heart Disease , 4th edition, pages 276-311 (Saunders, Philadelphia, 1992) Can be quantified by thallium imaging, including perfusion of the heart with. In the heart Cells have avidity for thallium. Thallium uptake, blood Positively correlates with flow. Thus, reduced uptake is an ischemic condition in which perfusion deficiency is present Shows a decrease in blood flow as occurs in In conscious individuals, angiogenic activity is Examples 1 and 5, and Sahn, DJ, et al., Circulation. 58: 1072-1083, 1978 It can be easily evaluated by contrast echocardiography as described above. Myocardial function Improvement in wall thickness can be measured by wall thickening, for example, as measured by transthoracic echocardiography. Can be determined. Angiogenesis was compared to that before transgene treatment. Increase in angiogenic activity in patient heart after receiving adult transgene If it can be measured, it is "accelerated." Active peptides include angiogenic peptides And peptide precursors that are post-translationally processed. Preferably vascular The forming protein or peptide is a member of the fibroblast growth factor (FGF) family (aFGF (F GF-1), bFGF (also known as FGF-2), FGF-4, FGF-5, and FGF-6 (Including but not limited to), the vascular endothelial cell growth factor (VEGF) family Members (VEGF-A family members (e.g., VEGF-121, VEGF-145, VEGF -165, VEGF-189, and VEGF-206), members of the VEGF-B family (e.g., VEGF -167, and VEGF-186), including but not limited to members of the VEGF-C family. Not); members of the platelet-derived growth factor (PDGF) family (eg, PDGF A or Is a member of the PDGF B), or insulin-like growth factor (IGF) family. However, for example, any that exhibits angiogenic activity that can be measured by the methods described above. A gene encoding a protein or peptide of the present invention is useful in the method of the present invention. It seems to be. Angiogenic peptides or proteins also include FGF, VEGF, PDG "Derivatives" and "functional equivalents" of angiogenic proteins such as F, and IGF including. Derivatives of such an angiogenic protein or peptide are similar amino acids. One or more of an angiogenic protein or peptide having a noic acid sequence and associated It is a peptide that retains the activity of the compound to some extent. Useful derivatives are generally In a region or domain of a protein that is associated with Has substantial sequence similarity. “Sequence similarity” refers to the origin of the peptide and Regardless of the amino acid sequence in two different proteins or peptides Refers to the similarity found between As is well known in the art, substituted amino The acid has a relatively similar (e.g., size and charge) There are many amino acid substitutions that are "conservative". Substantial sequence similarity is For linked proteins or peptides or subunits, typically At least 30% sequence identity (typically measured over stretches of 10 or more amino acids) ), Preferably 70%, more preferably 90%, and even more preferably Or 95% sequence similarity. As is known in the art, conservative additions or omissions Losses generally do not appear to be involved in activity when promoting angiogenesis. It may be located in a protein region or domain. "Functional equivalent" Or replace one or more activities of a particular angiogenic protein or peptide A protein or peptide having activity is meant. The preferred functional equivalent is Retains all of the activity of a particular angiogenic protein or peptide; however, Functional equivalents, when measured quantitatively, are measured in angiogenic assays Has stronger or weaker activity than the wild-type protein or peptide I can do it. Preferred functional equivalents are related angiogenic proteins or peptides. Alternatively, it may have an activity within 1% to 10,000% of the activity of the subunit, preferably 10% 10001000%, and more preferably within 50% -200%. As known in the art In addition, various techniques (including computer modeling, for example) Can be used to assess the potential impact of Vascular using the in vitro and / or in vivo assays described herein One can easily screen for retention of formation potential. A "heterologous" component is introduced into an entity that is different from the naturally located entity. Or the components produced therein. For example, they are from one organism and Polynucleotides introduced into living organisms by genetic engineering techniques are heterologous polynucleotides. Otide, and may encode a heterologous polypeptide when expressed. Similarly, heaven A program that has been removed from the original coding sequence and is operably linked to another coding sequence. A promoter or enhancer is a heterologous promoter or enhancer. You. As used herein, "promoter" refers to an operably linked gene. Or a polynucleotide sequence that controls the transcription of a coding sequence. Various different Numerous promoters from various sources (constitutive, inducible, and repressible promoters) ) Are well known in the art (identified in databases such as GenBank). Available) or as a cloned polynucleotide sequence. (Eg, from a depository such as the ATCC and other commercial or personal sources). As used herein, an “enhancer” is an operably linked gene or gene. Refers to a polynucleotide sequence that enhances transcription of a coding sequence. Various different origins Numerous enhancers from sources are well known in the art (databases such as GenBank). Identified as a cloned polynucleotide sequence or Are available within a range (eg, depository institutions such as the ATCC and other commercial or From human sources). Includes promoter sequences (eg, a conventional CMV promoter) Many polynucleotides also include an enhancer sequence. "Operably linked" means that each component so described is intended to Refers to the juxtaposition of two or more components that have a relationship capable of acting as described above. promoter Regulates the transcription of a gene or coding sequence. Operably linked. An operably linked promoter is usually a coding sequence. Located upstream of the row, but not necessarily adjacent to it. Enhancer Is operably linked to a coding sequence if it increases transcription of the coding sequence. . Operably linked enhancers are upstream, internal, or downstream of the coding sequence. Located in. Polyadenylation sequences allow transcription from the coding sequence to the polyadenylation sequence. If it is located at the downstream end of the coding sequence, Linked to Noh. A “replicon” allows the polynucleotide to replicate in a suitable host cell Refers to a polynucleotide containing a replication origin. Examples include heterologous nucleic acids Target cell replicons (eg, nuclear and mitochondrial chromosomes) And extrachromosomal replicons (eg, replicating plasmids and episomes) included. As used herein, “gene delivery”, “gene transfer” and the like are used for introduction. Regardless of the method used, exogenous polynucleotides into the host cell (sometimes referred to as (Also called "transgene"). Such methods include: Vector-mediated gene transfer (eg, viral infection / transfection, or Various other protein-based or lipid-based gene delivery complexes And techniques that facilitate the delivery of “naked” polynucleotides (eg, Various others used for perforation, "gene gun" delivery, and introduction of polynucleotides And various well-known techniques such as The introduced polynucleotide is Can be maintained stably or transiently in the host cell. For stable maintenance, typically The introduced polynucleotide contains an origin of replication compatible with the host cell, or is stained In vitro replicon (eg, plasmid) or nuclear or mitochondrial staining Either integration into the host cell's replicon, such as the body, is necessary. The As is known in the art and described herein, a number of vectors are It is known that it can mediate the transfer of a gene into a mammalian cell. As used herein, "in vivo" gene delivery, gene transfer, gene therapy, etc. A vector containing an exogenous polynucleotide can be transferred to an organism (eg, human or human). Mammal), exogenous polynucleotides are introduced directly into the body of the mammal. The term refers to being introduced into cells of such an organism in vivo. "Vector" (sometimes called a "vehicle" for gene delivery or transfer) Is a polynucleotide delivered to a host cell whether in vitro or in vivo. Refers to macromolecules or molecular complexes containing nucleotides. Polynucleotides delivered The tide may include a coding sequence of interest in gene therapy. For example, vectors For example, viral vectors (eg, adenovirus (“Ad”), adeno-associated virus (AAV), and retroviruses), liposomes and other lipid-containing complexes, And other macromolecular complexes that can mediate delivery of the polynucleotide to the host cell Coalescing is included. Vectors further regulate gene delivery and / or gene expression. Or other components that provide advantageous properties to the targeted cell. Or a function. Such other components include, for example, cells that bind or target Components that affect cell transformation (components that mediate cell-type or tissue-specific binding) Components that affect the uptake of vector nucleic acids by the cell; Components that affect the localization of polynucleotides in cells after Mediator); and components that affect polynucleotide expression . Such a component may also be a marker (eg, a nucleic acid delivered by the vector). Detectable cells that can be used for detection or selection of uptake and expressing cells And / or selectable markers). Such a component is (Eg, components that mediate binding and uptake) The use of certain viral vectors having specific or functional properties) or vectors Can be modified to provide such functionality. Very variety of such vectors Are well known in the art and are generally available (e.g., as described herein). See various references cited). A “recombinant viral vector” is a virus containing one or more heterologous genes or sequences. Ruth vector. Many viral vectors have large packaging-related To indicate size limitations, heterologous genes or sequences are typically It is introduced by replacing one or more locations in the system. Such viruses replicate Because it can be defective, it is submitted in trans during viral replication and capsid formation. Requires the deletion function provided (eg, for replication and / or encapsidation) Use a helper virus or packaging cell line that has the necessary genes (See, for example, the following literature and description). Polynucus to be delivered Modified viral vectors in which leotide is carried outside of the viral particle have also been described. (See, for example, Curiel, DT et al., PNAS: 88: 8850-8854, 1991). As used herein, viral "packaging" refers to the sum of viral vectors. Refers to a series of intracellular events that result in formation and assembly. Packaging is typically Is called a “proviral genome”, or a “vector plasmid”. Provectors (typically flanked by appropriate viral "packaging sequences") As a result, recombinant plasmids that can be packaged in a manner similar to the viral genome Replication), followed by encapsidation of the nucleic acid or another Include cover. Therefore, vector plasmids can be packaged under appropriate conditions. When incorporated into a cell line, they can replicate and assemble into viral particles. Many The "rep" and "cap" of the virus found in the virus genome code for replication, respectively. And a gene encoding a capsid forming protein. "Replication "Defective" or "non-replicable" viral vectors can be replicated and / or packaged. Deletion or alteration of one or more functions that require A virus that is unable to initiate viral replication after being taken up by cells Refers to a vector. Producing stocks of such replication-defective viral vectors In order for the viral or proviral nucleic acid to be delivered in trans, Introduced into a “packaging cell line” that has been modified to contain the encoding gene obtain. For example, such packaging genes are It can be stably incorporated into the pre-con. Alternatively, they can be Using a "rasmid" or a helper virus having a gene encoding a deletion function Transfection. The “detectable marker gene” specifically detects cells having the gene ( For example, genetics that allow to be distinguished from cells that do not have a marker gene) I am a child. Many such marker genes are known in the art. these As a preferred example, a detectable marker encoding a protein that appears on the cell surface Gene, which results in simple and rapid detection and / or cell selection. Another is promoted. For example, the lacZ gene encoding β-galactosidase was detected It can be used as a possible marker. As a result, as described below, Transduction is carried out using a vector having the lacZ gene detected by staining. “Selectable marker gene” means that a cell having the gene Can be specifically selected for or against its existence in the presence It is a gene to make. By way of example, an antibiotic resistance gene may Positive selectable markers that can be positively selected in the presence of different antibiotics Can be used as a gene. Selectable markers can be positive, negative or Is bifunctional. Positive selectable markers are those of cells that carry the marker. Enable selection. On the other hand, a negative selectable marker has a marker Allows cells to be selectively removed. A variety of such marker genes Described and contains bifunctional (ie positive / negative) markers (For example, International Publication WO 92/08796, published on May 29, 1992, and international publication No. WO 92/28143, published Dec. 8, 1994), which is incorporated herein by reference. You. Such marker genes may be advantageous in gene therapy settings. An additional control indicator may be provided. "Vascular" or "vascular" carries blood (and lymph) in the mammalian body A term that refers to the vascular system. "Vascular" includes arteries, arterioles, capillaries, venules, veins, sinuses, and vascular vessels. Any blood vessel of the mammalian vasculature. In a preferred aspect of the present invention, the vascular form The vector containing the adult transgene is directed directly into the vascular conduit that supplies blood to the heart muscle. Is entered. Such vascular conduits can be coronary and saphenous or internal thoracic artery transfer. Includes vessels such as implants. "Artery" refers to a blood vessel from which blood exits the heart. The coronary arteries The other arteries supply the rest of the body, while supplying the tissues. artery The general structure consists of a lumen surrounded by multiple layers of arterial walls. An "individual" or "patient" is a mammal, preferably a large mammal, most preferably Or human. As used herein, "treatment" or "therapy" refers to an individual patient, in an individual. It refers to the administration of an agent that can elicit a prophylactic, therapeutic or other beneficial effect. As used herein, “gene therapy” refers to a vector that contains a therapeutic gene for an individual patient. Administration. A "therapeutic polynucleotide" or "therapeutic gene" is an individual when transferred to an individual. Nucleotide sequences that can cause a prophylactic, therapeutic or other beneficial effect in the body Say. The references cited in the above sections are those references used in the practice of the present invention. To the extent that it teaches certain techniques, it is incorporated herein by reference.Incorporated as reference References cited in this application, including patents, published patent applications, and other publications, The literature is hereby incorporated by reference.Detailed description of various preferred embodiments Various preferred aspects of the present invention are summarized below and further detailed below. It is described and illustrated in the description and drawings. The present invention relates to dilated cardiomyopathy ("DCM") and coronary artery disease ("CAD") and To treat congestive heart failure, including severe heart failure associated with myocardial infarction, and By introducing a transgene encoding an angiogenic protein into the patient's myocardium Accordingly, the present invention relates to methods and compositions for preventing or alleviating malignant ventricular remodeling. In a method of the present invention for treating congestive heart failure, an angiogenic protein is provided. Alternatively, the vector construct containing the gene encoding the peptide is Where the synthesis of myocardial exogenous gene angiogenic proteins is Promotes formation, and thus improves blood flow through the newly formed blood vessels, Dysfunction recovers. Improved heart function will ultimately reduce symptoms of heart failure or To disappear and prolong life beyond predicted mortality within 2 years of ongoing severe CHF Lead. A preferred method is localization of angiogenic proteins, which is relatively restricted to the patient's myocardium A vector construct and / or delivery method that results in the expression to be expressed is used. Vessel Examples of forming proteins include FGF families (FGF-1, FGF-2, FGF-3, FGF-4, FGF -5 and members of FGF-6, more preferably FGF-2, FGF-4 and FGF-5); A member of the vascular endothelial growth factor (VEGF) family (this is the VEGF-A family (eg, For example, VEGF-121, VEGF-145, VEGF-165, VEGF-189 and VEGF-20 6), members of the VEGF-B family (eg, VEGF-167 and VEG F-186), and members of the VEGF-C family, including but not limited to Platelet-derived growth factor (PDGF) family; and insulin-like growth factor (IGF) family; Including members of the family. Preferred vectors for use in the present invention include viral vectors, lipid-based vectors. And other vectors that can deliver DNA to non-dividing cells in vivo. It is. Viral vectors, particularly replication-defective virus vectors (eg, replication-defective Adenovirus (Ad) and adeno-associated virus (AAV) vectors Is currently preferred. Replication deficiency is required for easy production and use in the present invention. Adenovirus vectors are currently most preferred. Currently preferred means for in vivo delivery, particularly delivery and delivery restricted to the myocardium And / or for vector constructs not otherwise labeled for expression) Injection of the vector into blood vessels that can directly supply the myocardium, preferably into the coronary arteries By injection. Such injections are preferably made in one or both sides of the lumen of the coronary artery. Or delivering blood to one or more saphenous vein or internal thoracic artery grafts or myocardium A catheter introduced quite deeply (typically at least about 1 cm) into another conduit Achieved using tell. Injections that are not introduced deep enough into the coronary artery May result in a systemic distribution of the arteries. Stock viral vector stock (preferably, free of wild-type virus) Preferred for unilateral or bilateral coronary lumens (or grafts and other blood vessels) Is in both the left and right coronary arteries (or grafts and other blood vessels), and preferably 10 as determined by optical density measurement6~Ten14The amount of virus particles (more Preferably, 108~Ten12Affected by deep injections of viral particles) Gene that encodes a protein that promotes angiogenesis in Number Of cells (particularly cardiomyocytes) can be transfected locally. This maximizes the therapeutic efficacy of gene transfer and favors extracardiac sites. Minimizes unwanted effects and possible inflammatory responses to viral proteins You. Specific to the myocardium, such as vectors that integrate myocardial specific binding or uptake components Targeted and / or myocardial-specific transcriptional regulatory sequences (eg, ventricular myocyte-specific Vector incorporating an angiogenic protein transgene under the control of a heterologous promoter) As a means for constructs to further restrict expression to cardiac muscle (particularly ventricular myocytes) It can be used instead of, or preferably with, such directional injection techniques. For vectors capable of eliciting an immune response, as described above, the vascular Direct injection of the receptor is preferred, but limits the potential for expression outside the heart Additional techniques for can also be used. Patients can be administered an angiogenic gene treatment at any time in the case of CHF, More preferably, within about one to four weeks after the occurrence of myocardial infarction. Dosing is a single (one time) crown Preferably via intra-arterial injection (eg, to each coronary artery) but more than one injection May be needed from time to time. As described in detail below, we have identified angiogenic protein transgenes. The use of such a technique with a vector having an offspring is And effectively show no observed effects on non-cardiac tissue Function in the myocardium of a large mammalian heart without producing an inflammatory response It was shown that it could be enhanced. Inflammatory cell wetting, cell necrosis or increased fibrosis No deviation was detected. Myocardial blood flow improved 2 weeks after angiogenic gene transfer Thus, ischemia was alleviated, and thus myocardial function was enhanced. These beneficial effects are small It lasted for at least 12 weeks. By way of example, we have used a single intracoronary injection ( About 1011Vector particles), which are pulsed to produce therapeutic benefits without toxicity. It has been observed to provide proper expression of tube forming proteins. For enhancing myocardial blood flow Thus, our analysis shows that high yields of more than 60% of cardiomyocytes in vivo It has been shown that mass transduction can be achieved using this procedure. Adenovirus-mediated gene transfer generally involves stable transfer of the transgene into the host genome. No incorporation occurs. Therefore (vectors have been shown to exist for up to 5 months However, transgene expression is relatively transient. However, because of the heart condition mentioned above In the treatment method of the present invention, the transient expression of the angiogenic transgene Appropriate to achieve the above goals. In fact, for the purposes of the present invention, Presently, they are generally more desirable than stable incorporation in terms of safety. Because the inn This is because destruction of the main genome can be avoided. As the experimental example proved below, Transgene expression can enable simultaneous recovery of collateral vessel development and normal cardiac function It was maintained long enough. Thus, the angiogenic factor gene produces a therapeutic effect. Need not be present in transfected cells for more than a few weeks to . Once new blood vessels are formed, the subsequent expression of exogenous angiogenic proteins May not be needed to maintain new vasculature and increased blood flow . Thus, the technology of in vivo angiogenic transgene delivery provided by the present invention Effectively avoids the need for multiple injections or infusions of angiogenic proteins. The local transduction and transgene expression achieved using the treatment methods of the present invention are still Also, avoid the potentially deleterious effects of angiogenesis in non-myocardial tissue such as the retina. Another aspect of the invention is to prevent or alleviate ventricular remodeling in a patient after myocardial infarction. This is the method. This method is used to promote angiogenesis to the patient's heart so as to promote angiogenesis. In vivo integration of vector constructs containing a gene encoding a synthetic protein or peptide Includes targeting in body delivery. Augmented blood vessels achieved using the method of the invention Distribution and blood flow tend to reduce ischemia, and therefore adverse ventricular remodeling Slow progress to progress. To correct these disease states, the patient preferably Immediately after the infarction occurs, preferably within one month after the infarction and even more preferably Or within one to three weeks of infarction. The present invention also provides a It is used in patients who are likely to present infarcts such as Unless otherwise indicated Targeted genetics in the heart of patients to prevent and alleviate ventricular remodeling Techniques and vector compositions to affect child transfer are essentially the same as in treating DCM. The same. Animal model Key requirements for successful research in gene therapy are (a) clinical depression Applicable to ischemic heart failure, and provides information about angiogenesis in the setting of CHF. The composition of animal models that can provide useful data on canism, and (b) It is an accurate assessment of the effect of gene transfer. In the present invention, the pig model Meet the required conditions. Pigs have been linked to human heart disease due to their relevance to human physiology. Is a particularly suitable model for studying. Pig hearts can be infected in the following manner. Resembles a heart. Pigs are human, including the absence of native coronary collateral vessels. It has a native coronary circulation very similar to that of. Second, the whole The size of the pig heart as a percentage of weight is similar to that of the human heart. further Pigs are large animal models. Therefore, effective vector dosage, toxicity, etc. It allows more accurate extrapolation for such various parameters. In contrast, Animal hearts, such as members of the nu and mouse families, have many endogenous collaterals. Has blood vessels. Compared to total body weight, the size of a dog heart is two times the size of a human heart. It is twice. Two pig models were used in the present invention. Described herein in Example 1. The first model performed mimics clinical congestive heart failure. In this model Continuous and rapid ventricular pacing over a period of three to four weeks Similar to many features, including DCM and heart failure associated with severe coronary artery disease Induces sexual heart failure. Such pacing is similar to that seen in heart failure , Local functional abnormalities, including severe coronary artery disease (CAD) or abnormalities associated with DCM ) Produces left ventricular hypertrophy with impairment of systolic function similar to that of (d). Therefore, this model Delivery of a vector construct encoding an angiogenic peptide or protein, Determine if it is effective to alleviate cardiac dysfunction associated with these conditions Can be used to This model is useful for treating congestive heart failure and ventricular remodeling. Provide several parameters to evaluate the efficacy of in vivo gene therapy for It is particularly useful in providing. A second model (a model of myocardial ischemia) is described herein in Example 5. You. Using this second model, the gene encoding the angiogenic protein was identified. Denovirus-mediated delivery stimulates side branch vascular development in the ischemic area and reduces blood flow Have been shown to alleviate myocardial ischemia. For illustration , We have identified three different veins, including both native forms and muteins. These gene transfer techniques with tube forming proteins have been successfully demonstrated (see below). As described in detail in the examples). In a second model, the ameloid contractor (am) around the left circumflex (LCx) coronary artery The placement of the eroid constrictor is the smallest infarction (1% of left ventricle, 4 ± 1% of LCx floor) Resulting in a gradual complete closure (within 7 days of deployment) (Roth et al., Circulation, 82: 1778, 1990; Roth et al., Am. J. Physiol. 235: 1-11279, 1987; White et al., Circ. Res. Chem., 71: 1490, 1992; Hammond et al., Cardiol. 23: 475, 1994; and Hammond et al., J. . Clin. Invest. , 92: 2644, 1993). Myocardial function and blood flow are due to occluded arteries. In the previously perfused area (called the ischemic area), there is limited endogenous collateral blood Blood flow is usually at rest due to vessel development, but securing blood flow depends on myocardial oxygen demand. If is increased, it is insufficient to prevent ischemia. Therefore, LCx beds are clinically Subject to incidental ischemia resembling angina. The relationship between collateral vessel development and flow function is It is stable within 21 days of Lloyd placement and remains unchanged for 4 months ( Roth et al., Circulation, 82: 1778, 1990; Roth et al., Am. J. Physiol. , 235: H1279, 1 987; White et al., Circ. Res. , 71: 1490, 1992). Animals feed, occupy and work throughout the day Dangerous conditions related to sudden increases in heart rate, such as during personnel Has been demonstrated by telemetry to have ischemic dysfunction for a period of time. Therefore This model has a stable but improper side branch vessel Get blood. Another distinct advantage of this model is that it is abnormally perfused and functions. Adjacent to the area (LCx floor) is a normally perfused and functional area (LAD floor) Thereby providing a control floor within each animal. Myocardial ultrasonography echocardiography was used to predict regional myocardial perfusion. Construction The contrast material is composed of microaggregates of galactose, and the echogenicity of the image (white Increase). Microaggregates are coronary and myocardial in a manner proportional to blood flow. It is distributed on walls (Skyba et al., Circulation, 90: 1513-1521, 1994). Contrast Peak intensity is closely correlated with myocardial blood flow, as measured by microparticles (Skyba et al., Circulation, 90: 1513-1521, 1994). Used in the present invention That the echocardiographic images obtained accurately identify the LCx floor, and that the myocardial ultrasound To demonstrate that shadow cardiography can be used to assess myocardial blood flow, Hydraulic cuff occluder around proximal LCx adjacent to ameloid It was installed in. In this study, when animals were sacrificed, capillary growth was quantified by microscopy. Perfusion fixation of the heart (glutaraldehyde, physiological pressure, in situ) Was). PCR was performed on angiogenesis in cardiac muscle from animals that received the gene transfer. Used to detect protein DNA and mRNA. As described below, Two weeks post-transfection, myocardial sumps from all five lacZ transduced animals Showed substantial β-galactosidase activity on histological examination. Finally , Angiogenic proteins in cells and myocardium from animals that have received the gene transfer Expression was demonstrated using polyclonal antibodies to angiogenic proteins . Strategies for therapeutic research include transgene delivery opportunities, transgene routes of administration, And selection of angiogenic genes. Amyloid model of myocardial ischemia Gene transfer was performed after the development of stable but inadequate side branch vessels. A Previous studies using meloid models have shown that American ischemic and Included delivery of an angiogenic peptide during closure of the Lloyd. But this strategy does not Not used for several reasons. First, previous studies have shown that clinical myocardial ischemia (Where gene transfer is provided in an ongoing myocardial ischemia setting) Not appropriate to closely overlap existing conditions; previous studies have Similar to, and therefore less relevant to, providing peptides in Secondly, Based on previous studies in cell culture, ischemic stimulation in combination with angiogenic peptides It was estimated to be the optimal environment for stimulation of angiogenesis. Angiogenesis is Total onset (associated with DCM or severe coronary artery disease) or ventricular reconstitution If present, it can be optimally achieved by simultaneous transgene delivery. These decisions Relevant to the determination was the choice of how to achieve transgene delivery. The porcine model is a superior hand with local blood flow and function before and after gene delivery. Dan provided. Same recombinant adenovirus construct but with reporter gene The use of control animals that have received Provided a role. Based on the foregoing and previously published studies, those skilled in the art will: Results described below in pigs are expected to predict outcomes in humans Understand that it will be. Transgenes encoding angiogenic proteins and peptides In the present invention, an angiogenic protein capable of promoting angiogenic activity in the heart Alternatively, one or more transgenes encoding peptide factors can be used. Honcho "Vascular shape" which can be measured by the methods described in the textbook and methods in the art. Any protein or peptide that exhibits "active activity" (defined above) It can potentially be used in connection with lighting. Appropriate angiogenic protein or peptide Are fibroblast growth factor (FGF), vascular endothelial growth factor (VEGF), platelet-derived growth factor ( PDGF), insulin-like growth factor (IGF), and other family members Is exemplified. The members of the FGF family are aFGF (FGF-1), bFGF (FGF-2), and FGF- 4 (also known as "hst / KS3"), including but not limited to FGF-5 and FGF-6 Absent. VEGF is stimulated by cardiomyocytes in response to ischemia in vitro and in vivo. Has been shown to be expressed under physiological conditions and in pathological conditions. Are regulators of angiogenesis during the adaptive response to ((Banai et al., Circulation 89: 218 3-2189, 1994). The VEGF family is a member of the VEGF-A subfamily (e.g., VEGF-121, VEGF-145, VEGF-165, VECF-189 and VEGF-206), and VEGF-B Subfamilies (e.g., VEGF-167 and VEGF-186) and the VEGF-C subfamily Including, but not limited to, PDGF includes PDGF A and PDGF B No. The nucleotide sequences of the genes encoding these proteins and the corresponding Amino acid sequences are known in the art (e.g., these sequences and other sequences). See the GENBANK sequence database for columns). About the FGF family Is, for example, Burgess, Ann. N. Y. Acad. Sci. 638: 89-97, 1991; Burgess et al., Annu. Re v. Biochem 58: 575-606, 1989: Muhlhauser et al., Hum. Gene Therapy 6: 1457-1465, 1 995; Zhan et al., Mol. Cell. Biol. , 8: 3487, 1988; Seddon et al., Ann. N. Y. Acad. Sci. 638: See 98-108, 1991. For human hst / KS3 (i.e., FGF-4), for example, , Taira et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 2980-2984, 1987. Human VE Regarding GF, Tischer et al., J. Biol. Chem. 206: 1 1947-11954, 1991, and references therein; Muhlhauser et al., Cir. Res. 77: 1077-10 86, 1995). Such genes and encoded polypeptides Sequence information is readily available from sequence databases such as GenBank or EMBL. It is possible. The polynucleotides encoding these proteins are also Child libraries (eg, PCR or hybridization routine in the art) By using application technology). Successful gene transfer approaches rely on gene product synthesis and transfection Requires both secretion from the expressed cells. From this perspective, FGF-4, FGF-5 or FG The gene encoding F-6 is preferred. Because these proteins are functional It contains a secretory signal sequence and is easily secreted from cells. For the most part But not many human VEGF proteins (these include VEGF-121 and VEGF-165 (But not limited to) are also readily secreted and may diffuse after secretion You. Thus, when expressed, these angiogenic proteins are readily found in the myocardial stroma. And can induce angiogenesis. Other angiogenic proteins lacking the native secretory signal sequence (eg, aFGF (FGF-1) and bFGF (FGF-2)) using a fusion protein having a secretory signal sequence. The protein is produced recombinantly using standard recombinant DNA methodology well known to those skilled in the art. Can be It is believed that both aFGF and bFGF can to some extent be naturally secreted. However, the inclusion of additional secretory signal sequences may enhance protein secretion. Can be used for Secretory signal sequences are typically those of the desired protein. Located at the N-terminus, but any position appropriate to allow secretion of angiogenic factors Can be placed in different locations. For example, a polynucleotide containing the appropriate signal sequence may be selected It may be fused 5 'of the first codon of the selected angiogenic protein gene. Appropriate The secretory signal sequence is the signal sequence of FGF-4, FGF-5, FGF-6 gene, or IL- Includes signal sequences for different secreted proteins such as 1β. Example 7 below One type of angiogenic protein to include a signal sequence from another protein Modification (this modification is due to residues in the angiogenic protein Which are modifications achieved by substitutions with residues that direct secretion of proteins. . A signal sequence derived from a protein normally secreted from cardiomyocytes is used. Profit You. For human treatment, genes encoding angiogenic proteins of human origin are preferred. Preferably, angiogenic proteins of other mammalian origin that exhibit cross-species activity (ie, , Which have angiogenic activity in humans) can also be used. Vectors for gene delivery in vivo Generally, the gene of interest is transferred into the heart (including cardiomyocytes) in vivo and is Direct the production of the encoded protein. Preferably, the production is constitutive (But an inducible expression system can also be used). Vectors useful in the present invention include viral vectors, lipid-based vectors ( For example, liposomes and other vectors, which transfer DNA in vivo Non-dividing cells). Currently, virus vectors, In addition, replication-defective virus vectors (for example, replication-defective adenovirus vectors And adeno-associated virus (AAV) vectors. In the present invention Replication-deficient adenovirus vectors are the most preferable. In comparison to retroviruses, adenoviruses generally have Does not require replication of the host cell. Because integration is an adenovirus It is not a component of the life cycle. Adenovirus can efficiently detect non-dividing cells Staining, and therefore due to the non-replicating nature of cardiomyocytes, It is useful for expressing A variety of other vectors suitable for in vivo gene therapy are available for use in the present invention. It can be easily used to deliver angiogenic protein transgenes. This Other vectors, such as, for example, other viral vectors (eg, AAV), non-viral Includes a protein-based delivery platform, and a lipid-based vector. References describing these and other gene delivery vectors are known in the art. Yes, some of which are incorporated herein. As described above and in the cited references, the vector may also contain other components or May include functionality, which may further regulate gene delivery and / or gene expression Can provide or otherwise provide beneficial properties to the targeted cells. this Other components such as, for example, components that affect binding or targeting to cells (cell types Containing components that mediate specific or tissue-specific binding); Influencing the uptake of the target nucleic acid; polynucleotide in the cell after uptake (Eg, agents that mediate nuclear localization); and polynucleases Contains components that affect leotide expression. Such components may also include a marker ( These include cells that express the nucleic acid utilized and delivered by the vector. Detectable and / or selectable markers used to detect or select Is a car). Such components are the natural features of the vector (eg, For example, certain viruses that have components or functionality that mediate binding and uptake Vector utilization), or the vector provides such a function. It can be modified to provide sex. Selectable markers are positive, negative It can be active or bifunctional. The positive selectable marker is the marker Allows selection of cells harboring the To allow cells carrying the key to be selectively eliminated. Various such ma Marker genes have been described, and these are bifunctional (ie, positive Active / negative markers (eg, Lupton, S. et al. , WO 92 / 08796,199 Published May 29, 2; and Lupton, S. ; See WO 94/28143, published on December 8, 1994. thing). Such marker genes may be advantageous in the context of gene therapy Additional control means may be provided. A wide variety of such vectors are available Known in the field and generally available (eg, the species cited above). See various references). Adenovirus vectors and other viruses that can be used in the methods of the invention References describing subvectors include: Horwitz, M .; S. , Adenoviridae an d Their Replication, Fields, B. Et al. (Eds.), Virology, Volume 2, Raven Press N ew York, 1679-1721 (1990); Graham, F. Et al., Pp. 109-128, Methods in Molecular Biology, Volume 7: Gene Transfer and Expression Protocols, Murray, E. (Edit) , Humana Press, Clifton, N. J. (1991); Miller, N. Et al., FASEB Journal 9: 190-19 9, 1995; Schreier, H. Pharmaceutica Acta Helvetiae 68: 145-159, 1994; Schne ider and French, Circulation 88: 1937-1942, 1993; Curiel D. T. Et al., Human Gene Therapy 3: 147-154, 1992; Graham, F .; L. Et al., WO 95/00655 (1995 January 5, 2009); Falck-Pedersen, E. S. , WO 95/16772 (June 22, 1995); Denefle, P. Haddada, H. et al., WO 95/23867 (September 8, 1995); Et al., WO 94/26914 (November 2, 1994) 4th); Perricaudet, M. Et al., WO 95/02697 (January 26, 1995); Zhang, W. et al. Et al., WO 95/25071 (October 12, 1995). Various adenovirus plasmids are also commercially available. Available from sources (eg, Microbix Biosystems of Toronto, Ontari o (for example, Microbix Product Information Sheet: Plasmids for Adenovirus Ve ctor Construction, 1996)). Further references describing AAV vectors that can be utilized in the methods of the invention Include: Carter, B .; Handbook of Parvoviruses, Volume I, pages 169-128, 1990; Berns, Virology, 1743-1764 (Raven Press 1990); Carter, B. Curr. Op in. Biotechnol. 3: 533-539, 1992; Muzyczka, N. . Current Topics in Microbiolog y and Imnlunology, 158: 92-129, 1992; Flotte, T. R. Am. J. Respir. Cell Mol . Biol. 7: 349-356, 1992; Chatterjee et al., Ann. NY Acad. Sci. , 770: 79-90, 1995; Fl otte, T. R. Et al., WO 95/13365 (May 18, 1995); Trempe, J. et al. P. Et al., WO 95/13392 ( May 18, 1995); Kotin, R. , Human Gene Therapy 5: 793-801, 1994; Flotte, T. R. Gene Therapy 2: 357-362, 1995; Allen, J. et al. M. , WO 96/17947 (June 1, 1996) 3)); and Du et al., Gene Therapy 3: 254261, 1996. Additional references describing non-viral vectors that can be utilized in the methods of the invention. References include: Ledley, FD, Human Gene Therapy 6: 1129-1144, 1995; Mil. ler, N. Et al., FASEB Journal 9: 190-199, 1995; Chonn, A. Curr. Opin. in Biote ch. 6: 698-708, 1995; Schofield, JP. Et al., British Med. Bull. 51: 56-71, 1995; Brig ham, K. L. J. Liposome Res. 3: 3149, 1993; Brigham, K. L. , WO 91/06309 (1991 May 16); Felgner, P. L. Et al., WO 91/17424 (November 14, 1991); Solodin et al., B iochemistry 34: 13537-13544, 1995; WO 93/19768 (October 14, 1993); Debs et al. WO 93125673; Felgner, P. L. Et al., US Patent No. 5,264,618 (November 23, 1993); Ep. and, R. M. U.S. Patent No. 5,283,185 (February 1, 1994); Gebeyehu et al. No. 5,334,761 (August 2, 1994); Felgner, P. L. Et al., U.S. Patent No. 5,459,127 Issue (October 17, 1995); Overell, R. W. Et al., WO 95/2849 4 (October 26, 1995); Jessee, WO 95/02698 (January 26, 1995); Haces and Ci ccarone, WO 95/17373 (June 29, 1995); Lin et al., WO 96/01840 (Jan. 25, 1996). Day). Exemplary adenovirus vectors that are helper-independent and replication-defective in humans Tar Generally, the gene of interest is transferred in vivo to the heart, including cardiomyocytes, And direct the production of the encoded protein. Several different introgressions An approach is possible. Helper-independent replication based on human adenovirus 5 Defective systems are presently preferred. Using this system, we provide a single intracoronary injection (Giordano and Hammond, Clin. Res. , 42: 123A, 1994). It was demonstrated that transfection into more than 0% cardiomyocytes had occurred. Non-duplicate Recombinant adenovirus vector provides highly efficient transfer after intracoronary injection. For transfection of coronary endothelium and cardiomyocytes And is particularly useful. As demonstrated herein, a helper-independent replication-deficient human adenotype 5 Virus transfers a large proportion of cardiomyocytes in vivo by a single coronary injection Could be used in transfecting effectively. The present inventors have proposed such a transmission. Technology can be used to efficiently target vectors to the myocardium of a large mammalian heart Has also shown. Further targeting vectors to specific cells or tissue types Means are described herein below and in the art. In various examples shown below, the recombinant adenovirus vector used Lacks the essential early genes (usually E1A / E1B) from the adenovirus genome And therefore increase in permissive cell lines that provide the missing gene product in trans. Human adenovirus 5 that cannot replicate unless propagated (McGrory WJ et al., Viro 163: 614-617, 1988). Adenovirus genome missing If the transgene of interest is replaced by a replication-defective adenovirus Can be cloned and expressed on tissues / cells. Adenovirus-based gene transfer The transfer generally does not result in stable integration of the transgene into the host genome (0. Less than 1% of adenovirus-mediated transfection results in the assembly of the gene into host DNA However, adenovirus vectors are grown at high titers and Can transfect replicating cells; and the transgene is passaged into daughter cells. However, it is suitable for gene transfer into adult cardiac myocytes (not actively dividing). It is off. Retroviral vectors provide stable gene transfer and are currently High titers can be obtained by retroviral pseudotyping (Burns et al.). Proc Natl Acad Sci (USA) 90: 8033-8037, 1993). However, recent retro Ils vectors generally efficiently transform non-replicating cells (eg, cardiomyocytes). Cannot be introduced. In addition, the potential danger of transgene integration into host DNA is short-term. If early stage gene transfer is sufficient, it is not guaranteed. Indeed, we have found that the limited duration of angiogenic protein expression is Demonstrated to be sufficient for qualitative angiogenesis (see Example 5). Therefore Transient gene transfer is therapeutically appropriate for the treatment of such cardiovascular conditions It is. Within 14 days after gene transfer of FGF-5 into the myocardium, ischemic bed blood flow , Increased by a factor of 2 and the effect lasted for at least 12 weeks (Example 5 and FIG. 8). Increased blood flow correlated with an increase in the number of heart capillaries (see Example 5). ). Wall thickening also increased within two weeks after gene transfer and was at least 12 Lasted a week. Thus, the angiogenic factor gene is sensitive in order to produce a therapeutic effect. It is not necessary for the stained cells to be present for more than a few weeks. Once the blood vessels As it occurs, continued expression of exogenous angiogenic proteins is responsible for maintaining new vasculature. May not be necessary for retention and increased blood flow. The advantage associated with non-dividing cells, such as muscle cells, is that It is not easily "diluted" by fission. But in the heart It is necessary or desirable to further enhance the duration of transgene expression Different second generation adenovirus vectors carrying both E1 and E4 deletions -This can be used in combination with cyclophosphamide administration. Are also possible (eg, Dai et al., Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 92: 1401-1 405, 1995). Additional injections to further increase the degree of initial gene transfer Alternatively, injection into the isolated coronary circulation may also be used. Human 2, a human embryonic kidney cell transformed with the adenovirus E1A / E1B gene 93 cells (Accession number, ATCC CRL1573; Rockville, MD) Representative of useful permissive cell lines for the production of protein. However, replication-defective Ade Other cell lines that allow the propagation of the viral vector in cells may also be used. (Eg, HeLa cells). Construction of recombinant virus vector The adenovirus vector used in the present invention is McGrory W. J. (Viro 163: 614-617, 1988). . Briefly, the transgene of interest comprises a promoter, a polylinker, and Contains adenovirus sequences containing deletions of the E1A / E1B gene essential for viral and viral replication Cloned into a shuttle vector. The transgene is located within the polylinker It can be cloned into convenient restriction sites. A suitable shuttle vector , Plasmid pAC1 (McGrory et al., Virology, 163: 614-617, 1988) (or analog (This encodes the left terminal portion of the human adenovirus type 5 genome, but (Vi rology 163: 614-617, 1988), where the E1A and E1B sequences encoding the early proteins Deleted), and plasmid ACCMVpLpA (Gomez-Foix et al., J. Am. Biol. Chem. , 2 67: 25129-25134, 1992). pACCMVpLpA is adenovirus serotype 5 Contains the 5 'end of the genome (map units 0-17), where the E1 region is Replaced with the gallovirus enhancer-promoter (CMV promoter), pUC1 Multiple cloning site (polylinker) from 9 (plasmid well known in the art) ), Followed by the SV40 polyadenylation signal. Use of plasmid pAC1 or ACCMVPLA Can facilitate the cloning process. The shuttle vector then has a length that is too large to be capsidized. Together with a plasmid containing the entire genome of human adenovirus type 5 Vesicles can be co-transfected. Co-transfection is well known in the art. Any means commonly used (eg, calcium phosphate precipitation or lipofer (See, for example, Biotechniques 15: 868-872, 1993). See). As an example of a plasmid for co-transfection, the plasmid "JM17 "Is the entire genome of human adenovirus type 5 and the ampicillin resistance gene ( Four. 3 kb). JM17 is a mature virion Encodes all of the adenovirus proteins required to produce Too encapsidated in mature virions (36 kb vs. 40 kb for wild type). In a small subset of co-transfected cells, "Recombinant" refers to a transgene-containing shuttle vector (eg, plasmid pACl) And a recombinant genome containing the transgene of interest in place of the deleted E1A / E1B sequence Has the entire genome of adenovirus type 5 (eg, plasmid pJM17) With additional plasmids, and secondarily during recombination (eg, For example, the pBR322 sequence) is deleted, thereby making it small enough to form a capsid. (FIGS. 4 and 5; Giordano et al., Nature Medicine 2 (5): 534-538, 1996; Giord ano et al., Circulation, 88: 1-139, 1993; and Giordano and Hammond, Clin. R es. , 42: 123A, 1994). Adenovirus HCMVS using X-gal treatment CMV promoter driven by β-galactosidase gene in PllacZ (Clin . Res. 42: 123A, 1994) can be used to assess the efficiency of gene transfer. Illustrative examples illustrating the preparation and use of such vectors are provided below. . The advantage of these vectors is their ability to achieve highly efficient gene transfer (in High titer virus (> 60% of target organ cells transfected in vivo) The ease of obtaining the stock and the ability to disrupt cells such as cardiomyocytes that do not divide Including the ability to achieve gene transfer of these vectors. Targeted angiogenic protein vector constructs The heart of an angiogenic transgene, or a particular cell type within the heart (eg, myocardium Expression restricted to (cells) may provide certain advantages as described below. The invention not only depends on the delivery of the transgene to the coronary arteries, but also, for example, In addition, gene transfer to specific host cells or host cell types (eg, cardiomyocytes) Targeting vectors that have a tendency to target expression and / or gene expression The use of cell targeting by the use of a target construct is contemplated. Described in more detail below And targeting such vectors, as described in publications in the art. The targeting construct comprises a targeted delivery vector and / or a targeting vector. Sending And / or limiting expression may further increase the potential efficacy of gene therapy It can be useful as a means of focusing. Of further limiting delivery / expression Most of the potential utility depends on the type of vector used and the It depends on the method and position of introducing the vector. As indicated herein, Delivery of viral vectors by intracoronary injection into the myocardium is inherently highly targeted Has been observed to provide optimized gene delivery (see Examples below). When). In addition, a vector that does not result in integration of the transgene into the host cell replicon. With vectors (eg, adenovirus and numerous other vectors), Cells are expected to show transgene expression for a relatively long time. Because Vesicles do not usually replicate. In contrast, rapidly dividing, like endothelial cells Expression in cells tends to decrease due to cell division and turnover. However, as indicated herein, other means of limiting delivery and / or expression Steps can also be added to or used in place of the illustrated delivery method. Targeted delivery vectors include, for example, surface components (eg, ligand-receptor pairs). (The other half of this pair is found in the targeted host cell) Or preferential binding to a particular host cell or host cell type and / or Vectors with other features that mediate gene delivery (eg, viral, non-viral) Protein-based vectors and lipid-based vectors). Public in the field As we know, numerous vectors of both viral and non-viral origin have Have unique properties to promote preferential binding and / or preferential targeting (Eg, Douglas et al., Nature Biotechnolog y 14: 1574-1578, 1996; Kasahara, N. Et al., Science 266: 1373-1376, 1994; Miller, N. . Et al., FASEB Journal 9: 190-199, 1995; Chonn, A. Curr. Opin. in Biotech. 6: 6 98-708, 1995; Schofield, JP et al., British Med. Bull. 51: 56-71, 1995; Schreier H . Pharmaceutica Acta Helvetiae 68: 145-159, 1994; Ledley, F. D. , Human Gene Therapy 6: 1129-1144, 1995; Conary, J. T. Et al., WO 95/34647 (1 December 21, 995); Overell, R. W. Et al., WO 95/28494 (October 26, 1995); and Truo ng, V. L. Et al., WO 96/00295 (January 4, 1996)). Targeting vectors are relatively limited in delivery to a particular host cell or host cell type. Vectors that produce expression of a transgene (viral, non-viral protein vectors) Source vectors and lipid-based vectors). For example, according to the present invention, The angiogenic transgene achieved can operate on a heterologous tissue-specific promoter To thereby restrict expression to cells in that particular tissue You. For example, encoding left ventricular myosin light chain-2 (MLC2V) or myosin heavy chain (MHC) Tissue-specific transcription control sequences derived from the gene Into a transgene (eg, FGF gene) in a suitable vector. It Thus, the expression of the transgene can be relatively restricted to ventricular cardiomyocytes. lacZ MLC with2VAnd the efficacy of gene expression provided by the MHC promoter and The degree of specificity was determined using a recombinant adenovirus system as exemplified herein. T) has been determined. And, heart-specific expression has been reported (eg, Lee Et al., J Biol Chem 267: 15875-15885, 1992). Since the MLC2V promoter contains only about 250 bp, the addenda exemplified herein Within delivery vectors that are limited in size, such as the novirus type 5 packaging system Even fits easily. Myosin heavy chain pro known as a strong transcription promoter The motor provides another alternative heart-specific promoter and has less than 300 bp Including. Other promoters, such as the troponin-C promoter, are highly effective. But small enough to provide no such tissue specificity. Coronary arteries using high-titer vectors in the method for the treatment of heart disease Targeting the gene transfer to the heart by intra-injection is presently preferred. Adenovirus vector propagation and purification Recombinant viral vectors, such as adenoviral vectors, are prepared according to standard methods. Plaques can be purified. For example, the resulting recombinant adenovirus virus vector Has a titer of about 10Ten-Ten12Human 293 cells in the preferred range of virus particles / ml La (Providing E1A and E1B function to the host). Growth and purification techniques Describes various viral vectors that can be used in combination with the present invention. ing. Adenovirus vectors are exemplified herein, but may be other, such as AAV. May also be used. For adenovirus, cells are 80% It can be harvested 48 hours after infection with confluence. Three freezes of infected cells -After the thawing cycle, pellet the cell debris by centrifugation and run over a CsCl gradient. Virus was purified by centrifugation (preferably double CsCl gradient ultracentrifugation). In vivo Prior to injection of the virus, a stock of virus (eg, Sepharos such as Sephadex G25) desalting (by gel filtration through an e-column). Desalted virus stock Also, if desired, it can be filtered through a 0.3 micron filter. The inventor Typically use double CsCl ultracentrifugation followed by phosphate buffered saline (PBS) Column storage on Sephadex G25 The solution is concentrated and purified. The resulting virus stock is typically Luss titer at least about 10Ten~Ten12Virus particles / ml. Preferably, the recombinant adenovirus is highly purified and substantially wild-type Contains no (potentially replicable) virus. For these reasons, proliferation and And purification can be performed, for example, by PCR using appropriate primers. Identification, performing two plaque purifications, and dual CsCl gradients Ultracentrifugation can be performed to remove contaminants and wild-type virus. Delivery of an angiogenic transgene-bearing vector Hands used to deliver angiogenic protein transgene carrying vectors The steps and compositions will depend on the particular vector used, as is well known in the art. You. Typically, however, the vector is, for example, a phosphate-buffered saline solution. In the form of injectable preparations containing various pharmaceutically acceptable carriers / diluents. Can get. Other pharmaceutical carriers, formulations and dosages are described below. Currently preferred means of in vivo delivery (especially limited to otherwise myocardial For vector constructs that are not targeted for delivery and / or expression) By injecting the vector directly into the blood vessel supplying the myocardium, preferably one or both By injection into one of the coronary arteries. Such an injection is preferably one or both. Lumen of one coronary artery, or lumen of one or more saphenous veins, or internal breast Inside the lumen of an arterial graft or other conduit that delivers blood to the myocardium By introducing a catheter substantially (typically at least about 1 cm) Achieved. Preferably, the injection is made in both coronary arteries and all heart Distributed throughout the site. The vector is delivered in an amount sufficient for the transgene to be expressed, and Provide points. Injectable in viral vectors (eg, adenovirus) The final titer of virus in a working preparation is preferably about 106~Ten14Will Particles, which allows for efficient gene transfer. Preferably, the field Adenovirus vector stocks containing no live virus may contain one or both It can be injected deep into the lumen of the coronary artery (or graft), preferably the right and left It can be injected into both coronary arteries (or grafts), and preferably is an optical densitometer. 10 to be decided8~Ten12It can be injected in the amount of virus particles. Preferred Alternatively, the vector is administered in a single injection within each conduit (eg, within each coronary artery). Delivered. Inject the vector composition directly into the lumen of the coronary artery via a coronary catheter Target the gene more efficiently, and In contrast, it is possible to minimize the loss of the recombinant vector. Notes of this type Engraftment involves angiogenesis protein in a desired number of cells of the affected myocardium, especially myocardial cells. Or allows local transfection of the gene encoding the peptide, This maximizes the therapeutic effects of gene transfer and Minimize unwanted angiogenesis. Vector constructs specifically targeted to the myocardium (eg, myocardial-specific binding or Uptake components and / or myocardium-specific transcriptional regulatory sequences (eg, ventricular muscle-specific pro Vector that incorporates an angiogenic protein transgene under the control of a motor) Can be used as a means to further restrict expression to the heart muscle (especially ventricular myocytes). Can be used instead of, or preferably in combination with, directed injection techniques . For vectors that can elicit an immune response, supply the vector to myocardium as described above You Direct injection into the blood vessels, but to limit the potential for non-myocardial expression Additional techniques may also be used. As described below, the import of viral vectors containing an angiogenic transgene The use of such techniques for in vivo delivery has led to transgene expression occurring in hepatocytes. And viral RNA is found in urine at any time after coronary artery injection. Not proved. In addition, extracardiac in the eye, liver, or skeletal muscle Evidence of gene expression is based on two weeks of delivery of this mode of transgene into the coronary artery. Later, it could not be detected by PCR. A variety of catheters and delivery routes can be routed into the coronary arteries, as is known in the art. Can be used to achieve delivery. Direct intracoronary (or graft vascular Infusion is based on standard percutaneous catheters under fluoroscopic guidance Can be performed using the method. Any of a variety of coronary catheters or e.g. stac A k perfusion catheter can be used in the present invention. For example, various general purposes Catheters, as well as modified catheters, are suitable for use in the present invention, e.g., , Advanced Cardiovasucular Systems (ACS), Target Therapeutics, Boston Sci Commercially available from entific and Cordis. In addition, delivery to the myocardium If achieved by direct injection, which is currently the most preferred, Is used to introduce a catheter into the coronary artery, as is known in the art. Can be done. For illustration, a catheter can be conveniently introduced into the femoral artery and Through the iliac and abdominal aorta and into the coronary artery in the opposite direction. Or The catheter is first introduced into the brachial or carotid artery and then into the coronary artery Passed through. Detailed descriptions of these and other technologies can be found in the art. (Eg, Topol, EJ (ed.), The Textbook of Interventional Cardiolo) gy, 2nd edition (W.B.Saunders Co. 1994); Rutherford, RB, Vascular Surgery, ed. Third edition (W.B.Saunders Co. 1989); Wyngaarden JB et al. (Eds.), The Cecil Textbook of Medicine, 19th edition (W.B.Saunders, 1992); and Sabiston, D, The Textbo References cited above, including ok of Surgery, 14th edition (W.B.Saunders Co. 1991) See literature). Targeted gene expression An unexpected finding of the present invention is that recombinant adenovirus In the first vascular bed encountered by Ilus, it is very efficiently taken up. And Indeed, in the animal model of Example 4, the heart after injection into the coronary artery The efficiency of virus uptake in the gut is 98% (ie 98% of the virus is (Removed in the first pass of the virus through the myocardial vascular bed). Further The serum obtained from the animals during the infection is Growth was not possible (Graham, Virology, 163: 614-617, 1988). Suggests the presence of a serum factor (or binding protein) that inhibits ruth growth. this And two factors (effective attachment of virus to the first channel and serum binding protein). Quality potential) are both gene expression for the first vascular bed encountered by the virus Restrict. Increase the degree to which gene transfer into the heart following gene transfer into the coronary arteries is limited. The polymerase chain reaction (PCR) was used to evaluate two treated animals Evidence of extracardiac presence of viral DNA two weeks after gene transfer It was determined whether or not to perform (Example 4 below). The animal, in its heart, But not in the retina, skeletal muscle or liver. The feeling of PCR The degree is such that a single DNA sequence is detectable per 5,000,000 cells. Therefore, These data indicate that two weeks after gene delivery, in extramyocardial tissue, viral DNA Demonstrated that it does not exist. These results are in addition to other angiogenic proteins And derivatives were used as described below. These findings are very important is there. Because they target myocardial transgenes (ie, That provide expression in the heart of the mouse but do not provide expression elsewhere) To check the Localized transgene delivery and expression is safe To further enhance the use of the methods of the invention in treating patients. Therapeutic application The present method of in vivo transfer of a transgene encoding an angiogenic protein comprises: Treatment of congestive heart failure (deficits related to dilated cardiomyopathy (DCM), and some Prevention of coronary artery disease (CAD) in children) and prevention of ventricular remodeling Can be applied for mitigation. As the data below shows, Expression of an angiogenic transgene provided to the rat increases blood flow and cardiac ischemia And promotes angiogenesis resulting in function in non-ischemic areas. This increased blood vessel Distribution alleviates congestive heart failure and reduces ventricular dysfunction associated with ventricular reconstitution cancel. As described herein, the methods of the present invention allow for many different vectors. Can be used to deliver an angiogenic protein transgene in vivo. As an example Thus, the replication-defective recombinant adenovirus vector exemplified herein is Extreme in vivo without cytopathic effects or inflammation in the area of gene expression And achieved efficient gene transfer. Transgenes encoding angiogenic proteins in the treatment of congestive heart failure Gene transfer, for example, after a diagnosis of the likelihood of developing heart disease or heart failure. Can be. For treatment of ventricular reconstruction, gene transfer occurs after the patient has suffered an infarction. At any time, preferably within 30 days, more preferably 7-20 days after infarction Within can be done. The compositions or products of the present invention can be administered to the bloodstream (eg, by intracoronary infusion). ) Can be conveniently provided in the form of a suitable formulation. The appropriate dosing format is Can be optimally determined for each patient individually by the physician. Suitable pharmaceutically acceptable Carriers and their formulations are described in standard prescribing papers (eg, by E.W. Remington's Pharmaceuticals Sciences). Wang, Y.J. and Ha nson, M.A. "Parental Formulations of Proteins and Peptide: Stability and Stabilizers '', Journals of Parental Sciences and Technology, Technical R eport No. 10, see also Addendum 42: 2S (1988). The vector of the present invention is preferably Preferably, a neutral pH (eg, about pH 6.5 to about pH 8.5, more preferably about pH 7 to 8) An excipient that makes the solution nearly isotonic (eg, 4.5% mannitol or 0% (9% sodium chloride). pH is an approved preservative (E.g., 0.1% to 0.75%, more preferably 0.15% to 0.4% Resole) together with a known buffer solution (eg, Sodium sulfate). The desired isotonicity is Or other pharmaceutically acceptable agents (eg, dextrose, boric acid, tartar) Like sodium acidate, propylene glycol, mannitol and sorbitol (A suitable polyol or other inorganic or organic solute). salt Sodium chloride is particularly preferred for buffers containing sodium ions. Desired place If so, a solution of the composition may also be prepared to enhance shelf life and stability. You. Therapeutically useful compositions of the present invention comprise a mixture of ingredients after generally accepted procedures. It is prepared by combining. For example, mix the selected ingredients and concentrate Product, which in turn uses water and / or buffers to control pH. Or by adding additional solutes to control tonicity And can be adjusted to final viscosity. For use by a physician, the composition provides a therapeutic effect of the vector of the invention. That is effective in one or more doses to induce angiogenesis sufficient to May be provided. As will be appreciated by those skilled in the art, The effective amount depends on many factors, including the age and weight of the patient, the physical condition of the patient, (Including the level of angiogenesis available as well as other factors). An effective dose of a compound of the invention is typically about 106~Ten14The range of virus particles Box, preferably about 108~Ten12Virus particles. The number of virus particles is 1 014But preferably 1014Not exceed. Administered as described The exact dose to be determined is determined by the attending clinician, but is preferably In a physiological buffered solution (eg, phosphate buffered saline), more preferably Is in 1-3 ml. The current preferred mode of administration in the case of heart disease is a suitable coronary catheter Into one or both coronary arteries (or if one or more saphenous veins Or internal mammary artery graft) by intracoronary injection. The following examples are provided to further assist those skilled in the art. Such an embodiment Is intended to be illustrative, and thus should be regarded as limiting the invention is not. Many exemplary modifications and alterations are described in this application and Modifications and alterations will be apparent to those skilled in the art. Such changes are noted herein. It is considered within the scope of the claimed and claimed invention. Example A preferred method of the present invention is for treating patients with heart failure and / or ventricular remodeling. Involved in the installation. Example 1 demonstrates that long-term (over 3-4 weeks) rapid ventricular pacing. A model of induced heart failure is described. Examples are given in animal models of heart failure. If the left ventricle is dilated, left ventricular myocardial blood flow is abnormally low and signs of heart failure Demonstrate that the weather was present. In this model, myocardial requirements are often Negates muscle blood flow (oxygen supply), resulting in myocardial ischemia. Example 2 shows the construction of an adenovirus vector used in the present invention. You. Example 3 describes a preliminary study to establish the efficacy of the adenovirus vector of the invention. A typical in vitro experiment is described. Control (encoding β-galactosidase) Adenovirus vector (AdlacZ) was also tested. The results are Recombinant adenovirus vector can actually infect adult cardiomyocytes and has high efficiency Showed that it could provide transgene expression. Example 4 describes an adenovirus vector encoding β-galactosidase (Adla Infection of porcine myocardium in vivo using cZ) and β-gal in myocardium Demonstrate expression. Example 5 demonstrates the in vivo infusion of FGF-5 angiogenic transgene into myocardium. Ruth-mediated delivery can improve local blood flow and local myocardial contractile function Demonstrate that failure can be remedied. Example 6 demonstrates in vivo in vivo infusion of FGF-4 angiogenic transgene into myocardium. Ruth-mediated delivery can improve local blood flow and local myocardial contractile function Demonstrate that failure can be remedied. Example 7 demonstrates the in vivo infusion of FGF-2 angiogenic transgene into myocardium. Ruth-mediated delivery can improve local blood flow and local myocardial contractile function Demonstrate that failure can be remedied. Example 1: Porcine model of congestive heart failure and concomitant myocardial ischemia 1-A. Animal and surgical procedures Nine Yorkshlre pigs (Sus scrofa) weighing 40 ± 6 kg were treated with ketamine (50 mg / kg, IM) and And atropine sulfate (0.1 mg / kg, IM), followed by sodium amital (100 mg / kg, IV) Anesthetized. After endotracheal intubation, halothane (0.5-1.5%) is pressured throughout the procedure. It was delivered by a circulating ventilator. At the time of left thoracotomy, connect the catheter to the aorta, pulmonary artery and It was placed in the left atrium. A Konigsberg micromanometer is placed at the apical left ventricle, The lead was placed 1.0 cm below the atrioventricular groove on the left ventricular side wall. Generator (Spectrax 5985; Med tronic, Inc.) was inserted into a subcutaneous pocket in the abdomen. Around the main pulmonary aorta of four animals The box was equipped with a flow probe (Transonic, Inc.). Pericardium We joined together and closed the chest. Seven to ten days after thoracotomy, hemodynamics and left ventricular function Baseline measurements were made to create myocardial blood flow. Next, ventricular pacing is opened. (220 ± 9 bpm (heart rate per minute) 26 ± 4 days). The stimulus amplitude is 2.5V The pulse duration was 0.5 ms. Nine additional pigs (40 ± 7 kg) Used as a troll; for 5 animals, thoracotomy without pacing Surgery and instrumentation were performed and sacrificed 30 ± 7 days after the first thoracotomy. Equipment use Data on right and left ventricular weights, whether or not Since these animals were similar to the roll animals, these data were used as one control group. And pooled. 1-B. Hemodynamic research Non-sedated conscious after inactivating the pacemaker for at least 1 hour Hemodynamic data was obtained from the animals, and the animals were in a basal state. All day Data were obtained at 7 day intervals in each animal. Left atrial, pulmonary and aortic pressures obtained . Left ventricular dP / dt was obtained from high fidelity left ventricular pressure. Pulmonary artery flow was recorded. Aorta And pulmonary blood samples were obtained for calculation of differences in anterior venous oxygen content. 1-C. Echocardiographic study Echocardiography is a method of measuring regional myocardial blood flow, which involves the use of individual contrast agents. Injection into the body or animal. The contrast agent (micro-aggregation of galactose) Increases the echogenicity ("whiteness") of the image after injection into the left atrium. Fine Microaggregation is distributed in the coronary arteries and myocardial wall in a manner proportional to blood flow (Skyba et al. Circulation, 90: 1513-1521, 1994). The peak intensity of contrast enhancement Correlate with myocardial blood flow as measured by cross spheres (Skyba et al., Circulation, 90 : 1513-1521, 1994). Two-dimensional and M-mode using the Hewlett Packard Sonos 1500 imaging system Image was obtained. At the level of the central papillary muscle, an image was obtained by a right parasternal approach, and VHS Recorded on tape. American Society of Echocardiography (Sahn DJ et al., Circul ation 58: 1072-1083, 1978). Porcine ventricular septum (IVS ), And the use of the right parasternal viewpoint, the short-axis M-mode measurement is based on IVS and And through the anatomical side wall. End-diastolic dimensions (EDD) and end-systolic dimensions (ES D), as well as wall thickening, should be measured in at least five random end-tidal beats. And averaged. End diastolic dimensions were obtained at the beginning of the QRS complex. End-systolic dimension, IVS At the end of the outermost or end of the T-wave. Left ventricular contraction function shortened Evaluated using fractional shortening FS = [(EDD-ESD) / EDD] × 100. Pa -Thickening of the centrifuge wall (% WTh) is calculated as% WTh = [(ESWTh-EDWTh) / EDWTh] x 100. Calculated. A pacing protocol was developed to demonstrate the repeatability of echocardiographic measurements. Before starting, the animals were imaged for two consecutive days. Data from different measurements is highly Reproducibility (shortening rate, RTwo= 0.94, P = 0.006; side wall thickening, RTwo= 0.90, P = 0.005 ). All these measurements were obtained with the pacemaker inactivated. 1-D. Myocardial blood flow Myocardial blood flow is increased by radioactive microsphere technology as described in detail previously. (Roth, DM et al., Am. J. Physiol. 253: H1279-H1288, 1987; Roth, DM Et al., Circulation 82: 1778-1789, 1990). Transmural sample of left ventricular side wall and IVS Is divided into three parts: endocardium, midwall, and epicardium, and blood into each of the three. The flow and transmural flow were measured. Transmural part, blood flow and function measurement Were taken from the area where the echocardiogram was measured so that they corresponded to each bed. Miku Open the ventricular pacing (225 bpm) in a controlled state (no pacing). Inject at the beginning, then again at 7-day intervals during ventricular pacing at 225 bpm During this period, the pacemaker was inactive on days 14 (n = 4) and 21-28 (n = 3). It has become. Myocardial blood flow per beat, myocardial blood flow to heart rate (during microsphere infusion) Calculated by dividing by (recorded) (Indolfi, C et al., Circulation 80: 933-99). 3 (1989)). Mean left and atrial pressures were recorded during microsphere infusion. , An estimate of coronary vascular resistance could be calculated; coronary vascular resistance index = mean atrial pressure-mean left Atrial pressure / transmural coronary blood flow. 1-E. Systolic wall stress Peri-systolic wall stress is used by the present inventors to assess the long axis of the left ventricle. Could not be measured because no appropriate opinion could be obtained. Therefore, we have , The meridional end-systolic wall stress (Riechek, N. et al., Circulation 65: 99-108 (1982)). Calculated using the following formula: end-systolic wall stress (dyne) = (0.334 × P × D) ÷ [h ( Ih / D), where P is the left ventricular end systolic stress (dyne) and D is the left ventricular contraction End-diameter (cm) and h is end-systolic wall thickness. The meridional end-systolic wall stress is Before pacing and at weekly intervals thereafter (pacemaker off), Calculated for both wall and IVS. 1-F. Terminal surgery 26 ± 2 days after continuation of pacing, animals were anesthetized, intubated, and midline sternotomy Opened. Immerse the still beating heart in saline (4 ° C) and remove the coronary artery immediately. The locus is perfused with saline (4 ° C.) and the right and left ventricles (including IVS) are weighed, Then the transmural samples in each area are quickly frozen in liquid nitrogen and at a temperature of -70 ° C. saved. 1-G. Adenine nucleotide ATP and ADP were administered to four animals with heart failure (pacing for 28 days) and four animals. Measurements were taken in IVS and lateral transmural samples of control animals. heart failure On the day the animals were sacrificed, the pacemaker was turned off (6 0 min). Samples were obtained in all animals as well. ATP and ADP, as described above Waters high performance liquid chromatography (Pilz, R.B., et al., J. Biol. C hem.259: 2927-2935 (1984)). 1-H. Statistical analysis Data are expressed as mean ± standard deviation (SD). Control (before pacing) Unique measurements taken at weekly intervals during pacing and pacing were repeated ANOVA ( Crunch4, Crunch Software Corp.). Some comparisons (for example, Binary ANOVA was used in sidewall vs. IVS). Post hoc comparison, Performed using the "Tukey method" as described in the art. 9 animals 21 days of pacing survived; 6 of them survived 28 days of pacing. 28th day The data for animals that survived for a period of time were statistically indistinguishable from data for animals that survived only on day 21. Noh. Therefore, ANOVA was performed on 9 animals at 4 time points: (Before pacing), days 7, 14, and 21-28. Null hypothesis, P <0. Rejected in case of 05 (two-tailed). result 1-I. Hemodynamic studies Rapid ventricular pacing reduces hemodynamics that were significant 7-14 days after pacing Changes have occurred. On day 7, the animals had increased mean left atrial and pulmonary artery pressure. These pressures became increasingly abnormal with an additional few weeks of pacing (Table 1). Signs of circulatory congestion (tachypnea, ascites, and tachycardia) are evident by day 14-21 Met. Pulmonary artery flow (cardiac output) decreased by day 21 of pacing (control , 3.3 ± 0.1 L / min; Day 21, 1.9 ± 0.4 L / min; P <0.05). Table 1. Hemodynamics and left ventricular function Using an analysis of variance (with repeated measurements), the duration of pacing can be influenced by specific variables. The p-value from ANOVA is shown in the right column. Post hoc trial The test was performed by the Tukey method;ap <0.05;bp <0.01;cp <0.001 (vs. the same variable Control value);dp <0.05;ep <0.01;fp, 0.001 (vs. previous week);gp <0 .05;hp <0.01;ip <0.001 (vs. day 7); post hoc test by Tukey's method . Measurements were made using an inactivated pacemaker and expressed as mean ± SD. 7d: P Pacing day 7; 14d: pacing day 14; 21-28d: pacing days 21-28. 1-J. Global left ventricular function Left ventricular function, hemodynamics after echocardiography and pacemaker inactivation Was evaluated according to the statistical variables. Fractional shortening is called pacing And gradually decreased with the period of aging (P = 0.0001; Table 1), and reached its minimum on days 21-28. Values reached (control, 39 ± 3%; days 21-28, 13 ± 4%; P <0.0002). left End ventricular end diastolic dimensions gradually increased during pacing (P <0.0001; Table 1) and ranged from 21 to It reached its maximum on day 28 (control, 3.9 ± 0.4 cm; days 21-28, 5.8 ± 0. 6 cm; P = 0.0002). Left ventricular peak positive dP / dt is also seen throughout this study. (P = 0.0001; Table 1). Normal increase in preload increases left ventricular peak dP / dt As such, a gradual decrease in peak dP / dt is due to an increase in left ventricular end-diastolic pressure. Concomitantly, this demonstrated a decrease in left ventricular contractility. (Mahler, F et al., Am. J. Cardio l. 35: 626-634 (1975)) 1-K. Left ventricular local function When the pacemaker is not activated, local left ventricular function is The IVS was evaluated by measuring the percentage of wall thickening. Ventricular pacing from the side wall Caused a significant deterioration in the function of the side wall as compared to IVS (P = 0.001; And Table 2). This difference is significant at day 7 and as sidewall function worsens On day 21 and day 28. Over the course of the experiment, IVS It showed an insignificant reduction in thickness. End-diastolic wall thickness progresses during the experiment Thinning, indicating that it was more severe in the sidewall (Table 2). ). Table 2. Left Ventricular Wall Thickening Over Time End-diastolic wall thickness (EDTh) or wall fertilization using a two-way analysis of variance (repeated measures) % Thickening (WTh) is the pacing period (hours) or area (sidewall, LAT; or heart Affected by septum, IVS, or in EDTh or WTh% It was determined if the changes were different between the two regions (inter). ED at each time The mean values for Th and WTh% were post hoc in two regions by Tukey analysis. Were tested for differences between them. Values represent means ± SD. 7d: 7th day of pacing; 14d Pacing day 14; 21-28d: pacing days 21-28. n = 9. I-L Left ventricular regional blood flow Subendocardial blood flow per minute at the start of pacing There was an increase over the side wall (FIG. 2 and Table 3). This during pacing Regional blood flow differences persisted throughout the experiment, and the pattern of change in blood flow was 2 (P = 0.006). One minute between two areas during pacing The pattern of change in blood flow is endocardial (P = 0.006), mid-wall (P = 0.002), Either measured on adventitia (P = 0.016) or transmural (P = 0.003) sections (Table 3). In contrast, if the pacemaker is not working, 14 On either day or measured in control condition on days 21-28 Again, subendocardial blood flow showed no local differences (FIG. 2 and Table 3). Table 3. Myocardial blood flow over time Subendocardial blood flow (ENDO) or transmural using a two-way analysis of variance (repeated measures) (TRANS) Blood flow is determined by the duration (hours) or area of pacing (sidewall, LAT; Venous septum, IVS) or the pattern of blood flow changes It was determined whether the two regions differed (inter). The blood flow at each point All mean values were tested for differences between the two area post-hocks by Tukey analysis. Tested. Values represent the mean ± SD for 5 animals. On: Ventricular pacing (22 Microspheres were injected during 5 bpm). Off: Pacemaker is not working No. Day 0 = control; day 14; pacing day 14; days 21-28: pace 21-28 days of ling. Endocardial to epicardial blood flow ratio did not change significantly as heart failure progressed (P = 0.058). However, with the start of pacing, the endocardial to epicardial ratio And was substantially lower than in IVS (IVS, 1.32 ± 0.23; 77 ± 0.10; P = 0.0002; Table 3). Percentage in both areas throughout the rest of the experiment It was larger than 1.0. Endocardial blood flow per beat (Figure 2 and Table 4) Before the start of the priming, they were similar in both regions (IVS, 0.013 ± 0.003 mL x min)-1× g-1× beat-1; Side wall, 0.012 ± 0.004mL × min-1× g-1× beat-1P = NS). Ventricular page At the beginning of the sing (225 bpm), the heart per beat on the side wall is not IVS There was a local defect in intimal blood flow (IVS, 0.009 ± 0.002 mL x min)-1× g-1× beat Movement-1; Side wall, 0.005 ± 0.001mL x min-1× g-1× beat-1P = 0.001). Day 14 and 2 On days 1-28, the endocardial flow per beat was evident during the pacing and IVS It was lower on the side wall than on the front (FIG. 2 and Table 4). These data are Show that myocardial hypoperfusion in mice begins with the onset of pacing, and this phase Contrasting ischemia persisted. However, the endocardial blood flow per beat is When off, it remained normal in both regions (Figure 2 and Table 4). Blood flow in both areas tended to increase during the last week of pacing (FIG. 2 and Table 3). This pattern shows a progressive decrease in the coronary resistance index (FIG. 3), which indicates that as heart failure progresses, coronary vasculature and This suggested that degeneration in function could be accompanied by left ventricular reconstitution. Coronary vascular resistance index Is significantly larger on the side wall than on IVS at the beginning of pacing And the pattern of change in coronary vascular resistance was different in the two regions (P = 0.00 12) (Fig. 3). These findings indicate the effects of altered electrical activation on myocardial perfusion. I can do it. Table 4. Endocardial blood flow per beatData from the ameroid ischemia model have been previously released from our lab. (Hammond, H.K. and McKiman, M.D., J. Am. Coll. Cardiol., 23: 475-82 (199 Four)). Values represent the mean ± 1 SD. These data are the collateral branches of the ameloid model. The side walls of the dependent (ischemic) and left ventricular pacing-induced heart failure models Similar defects in endocardial blood flow per beat compared to the constantly perfused myocardial region To have. 1-M. Left ventricular end systolic wall stress Estimated meridional end systolic wall stress for pacing period There was a significant increase (P <0.0001), but the pattern of wall stress And IVS (P = 33), and post-hoc testing was performed at any particular time. No local differences in shrinkage wall stress were also noted at the point. Ventricular end systolic wall The increase in stress at the sidewall (control, 168 ± 40 × 10Threedyne; day 28 , 412 ± 143 × 10Threedyne; P = 0.0001) and IVS (control, 159 ± 35 × 10Threedy ne; Day 28, 480 ± 225 × 10Threedyne; P = 0.0001). 1-N. Autopsy At necropsy, animals with heart failure had ascites (mean volume, 1809 mL; range, 300-3500 mL) and dilated thin-walled heart (all four tufts were significantly enlarged) It had. The ratio of ventricular weight to body weight suggests right ventricular hypertrophy and this model was used. (Roth, D.A., et al., J. Clin. Invest. 91: 939-94). 9 (1993)). Left associated with heart failure as compared to weight-matched control animals Ventricular mass did not change (control, 112 ± 10 g; heart failure, 114 ± 17 g); left The ventricular weight to body weight ratio was also similar in both groups (control, 2.8 ± 0.3 g / kg; heart failure, 2.9 ± 0.3 g / kg). In contrast, heart failure has increased right ventricular weight Vs. weight (control, 38 ± 3 g; heart failure, 52 ± 11 g; P = 0.003) and right ventricular weight Body weight ratio (control, 0.09 ± 0.1 g / kg; heart failure, 1.3 ± 0.3 g / kg; P <0.003) is connected with. The paced animals gained 4 kg body weight over the course of the experiment, Partly due to ascites accumulation. Initial weight is used to determine the ratio of left ventricular weight to weight When calculated, the ratio is still more significant than the ratio from a control animal of matching weight Not high. These data indicate a substantial increase in left ventricular weight during the course of the experiment. Confirm that there is no. 1-0. Adenine nucleotide Control animals showed normal ATP / ADP ratios, which were collected by drill biopsy. Similar to that reported immediately after in pig hearts immersed in liquid nitrogen (Wh ite, F.C., and Boss, G., J. Cardiovasc. Pathol. 3: 225-236 (1990)). Means that the sampling technique used is appropriate. Motion with heart failure object Indicates a sample collected from IVS (control, 14.8 ± 1.1; heart failure, 2.4 ± 0.3; P <0.0001, n = 4 (both groups) and samples taken from the side wall (control , 14.3 ± 4.0; heart failure, 2.4 ± 0.9; P = 0.012, n = 4 (both groups), AT It showed a significant decrease in P / ADP ratio. This will increase the demand and supply of oxygen in the myocardium. I was convinced of the imbalance between pay. 1-P. Myocardial blood flow Local differences in myocardial blood flow, immediate results of rapid ventricular pacing Play a role in the pathogenesis of local and global dysfunction in induced heart failure Can play. During pacing, between the left ventricular side wall (adjacent to the stimulation site) and the IVS There was a difference in myocardial blood flow per minute. Reduced blood flow starts pacing It soon appeared on the side wall and lasted 21-28 days. Left ventricular side wall (this is Accepts less blood flow than IVS during pacing) between 21 and 28 days of pacing Show a gradual decrease in wall thickening (pacing off). In contrast, IVS ( It accepts more blood flow during pacing), 21-28 days of pacing During this time, maintain relatively normal wall thickening. Myocardial perfusion per minute does not readily allow assessment of relative myocardial ischemia The present inventors have also expressed coronary blood flow as endocardial blood flow per beat. The physiological basis for such an analysis lies in previous experiments, which Localized subendocardial blood flow (rather than the outer wall of transmural flow) It is a major determinant of regional myocardial contraction under stenotic conditions (Gallagher, K.P. et al. , Am. J. Physiol. 16: H727-H738 (1984)), and increased heart rate This flow-function relationship is shifted down, with lower local functions at any level. (Delbaas, T. et al., J. Physiol 477: 481-496 (1990)). However, if the flow-function relationship is such that local function vs. one beat to correct for heart rate effects A single relationship at different heart rates when plotted as pericardial perfusion This means that when coronary blood flow is reduced, endocardial blood flow per beat is a level of wall function. (Indolfi, C. et al., Circulation 80: 933-993 (1 989); Ross, J., Circulation 83: 1076-1083 (1991)). With the start of pacing , > 50% reduction in endocardial blood flow per beat in the side wall compared to IVS (P <0.001; Table 4). In previous studies in conscious pigs, we found that endocardial blood flow A 50% decrease causes a 50% decrease in local function, and an intracardiac per beat It is associated with the membrane downstream, similar to that seen on the side wall of this study (Table 4). Prove that. During pacing, decreased blood flow in the side wall was observed during the study It lasted. These data indicate that at the onset of ventricular pacing, Provides evidence of myocardial ischemia. In contrast, IVS function and inner pericardial flow per beat Remained relatively normal. When the pacemaker is turned off, the inner heart per beat Submembrane blood flow remained normal in both areas during the study period, but local dysfunction Followed on the side wall, consistent with the development of stunned myocardium in that area. Therefore, The authors noted that persistent ischemia of the sidewall significantly affected overall function during and after pacing. It is assumed that there is a significant effect. Example 2: Preparation of adenovirus construct A helper-independent replication-deficient human adenovirus-5 line was used. Vector construction As in the first description of the architecture, we used β-galactosidase and FGF-5. The coding gene was used. pairs encoding β-galactosidase or FGF-5 Recombinant adenovirus was constructed using full length cDNAs. Recombinant adenow The system used to generate the virus was based on transgene inserts. A packing limit of about 5 kb has been imposed. Each CMV promoter and SV- Each of the β-gal and FGF-5 genes operably linked to the 40 polyadenylation sequence Less than 4 kb, well within the scope of packaging construction. The full length cDNA for human FGF-5 was obtained from plasmid pLTR122E (Zhan et al., Mol. Cell. Bi ol., 8: 3487, 1988) as a 1.1 kb ECOR1 fragment. Contains a 981 bp open reading frame gene and is a shuttle vector. Cloned into the polylinker of the plasmid ACCMVpLpA. FGF-5 Otide and amino acid sequences are disclosed in FIG. 1 of Zhan et al., Mol. Cell. Biol., 8: 3487, 1988. Is done. pACCMVpLpA is described in Gomez-Foix et al., J. Biol. Chem., 267: 25129-25134, 1992. It is listed. pACCMVpLpA contains the 5 'end of the adenovirus serotype 5 genome (Map unit 0-17), where the E1 region is the human cytomegalovirus enhancer Promoter (CMV promoter) and replaced with pUC19 (plus ) Followed by multiple cloning sites (polylinker), followed by the SV40 A denylation signal follows. The control adenovirus encoding lacZ is Based on the E1A / E1B deletion from the top unit 1-9.8. Adenoid encoding FGF-5 Ils (Ad.FGF-5) is based on an EIA / EIB deletion from map units 1.3-9.3. This Both of these vectors contain the entire E1A coding sequence and most of the E1B coding sequence. Remove the throat. Both of these vectors provide anti-sense to adenovirus sequences. With the transgene insert cloned in the sense orientation. Therefore, If one read-through transcript is present, the adenovirus transcript will It is antisense and does not express viral proteins. Plasmid containing FGF-5 gene was transferred to 293 cells using plasmid JM17 (pJM17). Co-transfected (using a calcium phosphate precipitate) Contains the entire human adenovirus 5 genome with an additional 4.3 kb insert, which Makes pJM17 very large, so that the capsid form into mature adenovirus virions I can't do it. The cells are then overlaid on nutrient agarose. Angiogenesis Infectious viral particles containing the gene are transformed by homologous rescue recombination in 293 cells. And isolated 10 to 12 days later as a single plaque. (Success The identification of recombinant viruses that have been And direct microscopic examination of cytopathic effects (Zh ang et al., Biotechniques 15 (5): 868-872, 1993). Adenovirus obtained The vector contains the transgene but lacks the E1A / E1B sequence and, therefore, It becomes replication deficient. Adenovirus vectors carrying the FGF-5 gene are also Called Ad.FGF-5 in the textbook. These recombinant adenoviruses are non-replicating in mammalian cells, but They were transformed with E1A / E1B and transduced these essential gene products in trans. Proliferate in the provided 293 cells. Recombinant virus from individual plaques contains 293 cells Proliferate in the vesicle and the viral DNA is characterized by restriction analysis. The successful recombinant virus was then subjected to two rounds using standard procedures. Plaque purification was performed. Optical density determination of virus stock in 293 cells When measuring by standard, 10 per milliliter (ml)Ten~Ten12The range of virus particles Grow to titer in box. Infect human 293 cells at 80% confluence, and Culture supernatants were collected at 36-48 hours. The virus-containing supernatant is subjected to a freeze-thaw cycle. After that, the cell debris is pelleted by standard centrifugation and the virus is Further purified by two cesium chloride (CsCl) gradient ultracentrifugations, (discontinuous 1. 33 / 1.45 CsCl gradient; CsCl prepared in 5 mM Tris, 1 mM EDTA (pH 7.8); 90,000 × g ( 2hr), 105,000 × g (18hr)). Prior to in vivo injection, the virus stock was Gel filtration through a pharose column (eg, G25Sephadex equilibrated with PBS) It was desalted. When measured by optical densitometry, the final virus concentration is 1 millimeter. About 10 per liter (ml)11Virus particles. Virus stocks It is conveniently stored in cells in medium at minus 70 degrees Celsius. Purified for injection The virus is preferably resuspended in saline. Adenovirus vector Preparation is highly pure and wild-type virus (potentially replicative) is present. Did not. Thus, adenovirus infection and inflammatory invasion in the heart Minimized. Example 3: Gene transfer in adult rat cardiomyocytes Adult rat cardiomyocytes are harvested using collagenase-containing perfusate according to standard methods. Prepared by Langerdorf perfusion. Laminin-coated plate of rod cells For 24 hours, and encodes the β-galactosidase obtained in Example 2 above. Adenovirus at a multiplicity of infection of 1: 1. After another 36 hours, cells Was fixed with glutaraldehyde and incubated with X-gal. one Persistently, 70-90% of adult cardiomyocytes undergo β-galacterial infection after recombinant adenovirus infection. The tosidase transgene was expressed. At a multiplicity of infection of 1-2: 1, cytotoxicity No sex was observed. Example 4: In vivo gene transfer into porcine myocardium The adenovirus vector encoding β-galactosidase obtained in Example 2 was , Growing in permissive 293 cells, 1.5 × 10 5 based on the procedure of Example 2.TenWill The particles were purified by CsCl gradient ultracentrifugation using the final virus titer. 40 kg pigs were anesthetized, ventilated and thoracotomy performed. 26 gauge butterfly injection A needle is inserted into the center of the left interventricular anterior coronary artery (LAD) and the vector (1.5 × 10TenC Irs particles) were injected in 2 ml volume in phosphate buffered saline. Close the chest, Animals were allowed to recover. Four days after the injection, the animals were sacrificed. Glutar ardhi heart Were fixed, sectioned and incubated with X-gal for 16.5 hours. Parcel After embedding and sectioning, the tissues were counterstained with eosin. Tissue sections (transmural sections of LAD beds 96 hours after intracoronary injection of adenovirus containing lacZ) The cells that stained positive for β-galactosidase by microscopic analysis Appears in coronary LAD beds with many tissue sections, demonstrating qualitative proportions Significant magnitude of gene transfer was revealed. Myocardial region distal to the LAD circulating bed Areas did not show X-gal staining and served as a negative control. But, Sporadic expression of the gene was observed in muscle and endothelial cells. Closed chest In further studies using intracoronary injection, a significant proportion of myocytes were Showed galactosidase activity (blue staining) and 14 days after gene transfer (n = 8) Similar activity was present. In the area of gene expression, evidence of inflammation or necrosis Did not. Example 5: Pigs for Angiogenesis-Mediated Gene Therapy (Using FGF-5 Transgene) Dell In this porcine model for myocardial ischemia and heart failure, animals were Subjected to loading by stimulation (pacing). Myocardial dysfunction induced by load And quantifies the extent of inadequate local blood flow, then transfection expresses FGF-5 Performed by intracoronary injection of an exemplary recombinant adenovirus. Stable but After limited endogenous angiogenesis has developed, gene transfer is performed and induced There was blood (similar to angina in the patient). This animal is not ischemic at rest Although not, ischemia developed during activity or during atrial pacing. Control Animals receive recombinant adenovirus expressing lacZ (β-gal) and receive FGF-5 and Independently ruled out that adenovirus itself may have stimulated neovascularization. This This also means that the possibility of sustaining side branch vascular development not associated with gene transfer is controlled. Became a roll. Two weeks after gene transfer, load-induced cardiac dysfunction and local The blood flow was again measured. Pigs receiving lacZ should be sensitized in the ischemic area before and two weeks after gene transfer. Showed similar degrees of sourcing-induced dysfunction. In contrast, receiving the FGF-5 gene Two weeks later, the animals developed a thickened wall in the ischemic area during the pacing period. Increased blood flow and improved blood flow. This results in an angiogenic transgy (FGF-5) gene transfer is due to local blood flow improvement by newly formed blood vessels. Demonstrated that it was effective in ameliorating local myocardial contractile dysfunction Was. Method Animals and models Livestock Yorkshire pigs weighing 47 ± 9 kg (probable gland disease, n = 27) were used. Was. Recombinant adenovirus expressing lacZ in two animals (2.0 ml in saline, Ten11Virus particles). And 3 or 5 days after injection Later slaughtered. The remaining 25 animals had catheters in the left atrium, pulmonary artery, and aorta. Devices to measure local blood flow and monitor blood pressure. Offered. Suture wire to left atrium for ECG recording and atrial pacing Functioned. Place an ameroid constrictor around the proximal circumflex of the left coronary artery Was. Ameloid substances are hygroscopic and swell slowly, so after 10 days of placement With minimal infarction (<1% for left ventricle) due to collateral vessel development, gradually Leading to complete arterial occlusion. Myocardial function and blood flow can affect arterial occlusion (ischemic area). Thus, the previously perfused area is normal at rest. But blood flow If myocardial oxygen demand increases, it is insufficient to prevent ischemia. Collateral vessels Development is complete within 21 days of ameloid placement and for at least 4 months It remains unchanged (Roth et al., Am. J. Physiol. 253: H1279-H1288, 1978). Hydraulic A cuff was also placed around the artery (proximal if not distal to the ameloid). these hand The order is described in detail elsewhere (Hammond et al., J. Am. Coll. Cardiol. 23: 475-482, 1). 994 and Hammond et al., J. Clin. Invest. 92: 2644-2652, 1993). Two animals are amelo He died 5 and 7 days after id placement. 38 (± 2) days after ameloid placement, limited If a proper collateral circulation develops and stabilizes, the animal is used for research and pacing induction Sexual local function and blood flow, then lacZ (n = 7, control animals) or Is a recombinant adenovirus expressing any of FGF-5 (n = 16, treatment group) Delivered by entry. Then 14 ± 1 days later, pacing-induced local function and The study defining blood flow and blood flow was repeated. At a later date, AdlacZ (n = 7) and AdFGF-5 (n = 11) The object was sacrificed and the tissue was collected. Five AdFGF-5 animals were studied for 12 weeks after gene transfer. And then sacrificed. Recombinant adenovirus and transgene delivery The helper-independent replication-defective human adenovirus 5 system was described in Example 2 above. It was prepared as follows. Animals are anesthetized for intracoronary delivery of the transgene and 5F arterial sheath Was placed in the carotid artery. 5F multipurpose (A2) coronary catheter through sheath It was inserted into the coronary artery. Ameroid closure in all animals , Confirmed by injection of contrast agent into the left main coronary artery. Then the tip of the catheter The end should be cut into the arterial lumen to minimize material loss to the proximal aorta during injection. I put it deep inside. 2 × 10 of recombinant adenovirus11Virus particles Inject 4 ml containing 2.0 ml slowly into left and right coronary artery Delivered by: Assay: (I) Local contractile function and perfusion. 2D and M-mode images from Hewlett Packard Papillary muscle level using an ultrasound imaging system (Hewlett-Packard Sonos 1000) Obtained from the right sternum approach. Hang the awake animal with a painless hanging bandage Researched with minimal body movements. Images using animals in the ground state Record on VHS tape and again during left atrial rhythm (heart rate = 200 beats / min) I Was. These studies were performed one day prior to gene transfer and repeated 14 ± 1 days . Five animals were retested 12 weeks after transfection with FGF-5 and improved It was determined whether the effect on Noh was sustained. Heart rate x blood pressure and left atrial pressure Similar before and after gene transfer in both groups. This is a similar mind The muscle oxygen demand and the load condition are shown. Echocardiographic measurements are standardized standards (Sahn et al., Circulation 58: 1072-1083, 1978). Echocardiogram Animals (n = 5) were imaged on two consecutive days to demonstrate the reproducibility of did. Data from separate measurements were highly reproducible (sidewall thickening: rTwo= 0.90; P = 0.005). Transthoracic echocardiography and sonomicrometry in this model The percent reduction in function measured by the same method was similar (Hammond et al., J. Mol. , Am. Coll. Cardiol. 23: 475-482, 1994 and Hammond et al., J. Clin. Invest. 92: 2644. -2652, 1993). This is the accuracy of the echocardiography for the assessment of ischemic dysfunction Record The analysis was performed without knowledge of the treatment groups. Contrast agent (Levovist; microaggregate of galactose) is present in the image after left atrial injection. Increases echogenicity (whiteness). Microaggregates form blood in the coronary arteries and myocardial wall. Distributed in a manner proportional to flow. The peak intensity of contrast enhancement Myocardial blood flow as measured by airflow (Skyba et al., Circulation 58: 1072-1083, 1978) Is correlated with 38 (± 2) days after placement of ameloid (10 days after ameloid closure) Minutes later, but prior to gene transfer), conduct an ultrasound-enhanced cardiac study with atrial rhythm (200 bpm) Went between. The study was repeated 14 ± 1 days post-transfection and 5 animals This was repeated 12 weeks after gene transfer using FGF-5. Peak contrast Intensity is measured using a computer-based video analysis program (Color Vue II, Nova Mic rosonics, Indianapolis, Indiana) from video images, An objective measure of video intensity was provided. Data were collected from the ventricular septum (IVS, In the area receiving normal blood flow through the left anterior descending coronary artery) Expressed as the ratio of peak video intensity in the ischemic area (LCx bed) divided by the degree. Super Differences in local blood flow between atrial rhythms, as measured by sonography, In our lab, the difference measured by microspheres in this same model Was similar. This is an ultrasound-enhanced cardiac exam for the assessment of regional myocardial blood flow Record the accuracy of Contrast studies are knowledge of which genes an animal has received Was analyzed without. (ii) Evaluation of angiogenesis The brachiocephalic artery was cannulated and the other large blood vessel was ligated. Hepari (10,000 IU), papaverine (60 mg), and then potassium chloride (which induces diastolic cardiac arrest). After intravenous injection), the aorta was cross-clamped and coronary blood The tubing was perfused. Glutaraldehyde solution (6.25%, 0.1 M cacodylate buffer) Perfused at 120 mm Hg pressure; heart removed; floor left anterior descending artery, left circumflex artery , And identified using color-coded dyes injected antegrade through the right coronary artery Ameloid was then examined to confirm closure. Normally perfused emptiness Samples collected from blood areas (endocardium (1/3) and epicardium (1/3)) And prepared for microscopic analysis of capillary number. Four 1μm thick Cross sections were obtained as previously described (Mathieu-Costello, Microvasc. Res. 33: 98- 117, 1987 and Poole & Mathieu-Costello, Am. J. Physiol. 259: H204-H210,19 90), from each subsample (endocardium and epicardium in each region). Each sub 8 fields in the sample (randomly selected by systematic sampling ), The number of capillaries around each fiber and the cross-sectional area of the fiber in each The measurement was carried out using an X1400 (Videometric 150, American Innovision). Total 32 The number of capillaries around 5 ± 18 fibers was measured. Capillary density (fiber cross-sectional area Number of samples) by point counting for 15 ± 1 fields per subsample. Estimated. The number of capillaries around the fiber, the cross-sectional area of the fiber, and the capillary density The relative standard errors were 1.4, 4.1 and 4.2%, respectively. Capillary versus fiber Was calculated as the product of capillary density and fiber cross-sectional area. From any group There was no significant difference in the cross-sectional area in myocardial samples. Bromodeoxyuridine ( 50 mg / kg) with 5 animals: control animals (no ameloid); Two animals with ameloid occlusion that received the cZ gene transfer; and FGF two weeks prior Two animals with ameloid occlusion that received the -5 gene transfer were injected intraperitoneally. BR At 36 hours after DU injection, animals are sacrificed and tissues are treated as previously described. (Kajstura et al., Circ. Res. 74: 383-400, 1994). . Duodenal sections were used as a positive control. (iii) DNA, mRNA, and protein expression Following gene transfer, the left ventricular homogenate determines the presence and expression of the transgene. Received a study to record. Sense primer for CMV promoter (GCA GAGCTCGTTTAGTGAAC; SEQ ID NO: 1) and antisense against internal FGF-5 sequence Polymerase chain reaction using a primer (GAAAATGGGTAGAGATATGCT; SEQ ID NO: 2) The expected 500 bp fragment was amplified by PCR. Beginning of FGF-5 sequence Sense primer (ATGAGCTTGTCCTTCCTCCTC; SEQ ID NO: 3) and internal FGF -5 sequence using an antisense primer (ie, SEQ ID NO: 2) RT-PCR amplified the expected 400 bp fragment. Adenovirus DNA E2 Wild-type or recombinant virus in tissue using primers for the region DNA was detected (TCGTTTCTCAGCAGCTGTTG; SEQ ID NO: 4) and (CATCTGAACTCAAAG CGTGG; SEQ ID NO: 5). Anticipated 900 bp fragment from recombinant virus Amplified. These studies were performed on 200 mg tissue samples from myocardium and other tissues. I went in. The PCR detection sensitivity was one viral sequence per 5 million cells. FGF-5 Polyclonal antibody (Kitaoka et al., Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 35: 3189-3 198, 1994), and cultured rat hearts 48 hours after FGF-5 or lacZ gene transfer. Used in immunoblotting of proteins from the media of visceral fibroblasts. FGF-5 The protein was found in conditioned media after FGF-5 gene transfer, but Not found after transfer of the gene. Methods for PCR and Western Blot Has been described in detail elsewhere (Hammond et al., J. Clin. Invest. 92: 264). 4-2652, 1993, Roth et al. Clin. Invest. 91: 939-949, 1993, and Tsai et al., A m. J. Physiol. 267: H2079-H2085, 1994). In vitro for mitogenic activity To test the transgene, adult rat cardiac fibroblasts were FGF-5 coded Infected with an adenovirus encoding lacZ or an adenovirus encoding lacZ, or Did not infect. Culture medium from these cell cultures is used in NIH 3T3 mouse fibroblasts. Incubated with the cells and the tritiated thymidine incorporation was measured. (Tsai et al., Endocrinology 136: 3831-3838, 1995). (Iv) Adenovirus release during intracoronary delivery Pulmonary artery blood was injected during intracoronary injection of recombinant adenovirus in three animals To remove continuously. Serum from each sample is subjected to a standard plaque assay Used. Undiluted serum (0.5 ml) with sub-confluent H29 Added to 3 cells; after 10 days, plaques had not formed. But 0.5ml Was diluted 200- to 8000-fold with DMEM (2% FBS), virus plaques Formed by day. Single vascular bed (myocardium) separates coronary and pulmonary arteries I do. If no virus attaches to this bed after injection into the coronary arteries, Pulmonary artery concentration reflects dilution of coronary sinus blood by systemic venous blood over the time of injection Should be. Measurements from our laboratory indicate that coronary artery flow is 5% is indicated. This dilution factor (20x), the duration of the coronary injection, and Using the amount of adenovirus injected and injected, we delivered the pulmonary artery The amount of adenovirus that has been Calculated. This estimate is compared to the measured amount and differences are cleared by the myocardial vascular bed. It was used as an estimate of the amount of virus that was aborted. (V) Evaluation of inflammation Use hematoxylin / eosin staining and Masson trichrome staining to Vesicular infiltration, cell necrosis, and fibrosis were detected. Mouse ascites, porcine anti-CD4 and anti-C Using D8 monoclonal antibody (1.0 mg / ml; VMRD, Inc., Pullman, Washington) T lymphocytes in spleen (positive control) and frozen section of heart (6 μm) CD4 and CD8 markers on the sphere were detected. These studies were conducted 50 days before sacrifice. Performed on transmural samples of the hearts of six animals that received meloid occlusion: two animals Received no transfection, two received FGF-5 transfection two weeks ago, and two Received the lacZ gene transfer two weeks before. The analysis was performed without knowledge of the treatment groups. (Vi) Statistical analysis Data are expressed as mean ± 1 s.e.m. Before transfection with FGF-5 and lacZ And later measurements were compared using a two-way analysis of variance (Crunch4, Crunch Sof tware Corporation, Oakland, California). Data from angiogenesis studies are also A two-way analysis of variance was performed. The null hypothesis was rejected when P <0.05. Results using FGF-5 transgene Is FGF-5 Gene Transfer Effective in Treating Myocardial Ischemia Using Three Measurements? Not evaluated: local contractile function and perfusion (evaluated before and after gene transfer) And the number of capillaries. Perform all measurements without knowing which gene the animal has received Performed (FGF-5 vs. lacZ). Local contractile function and blood flow. Thirty-eight days after ameloid placement, animals receive electrical atrial stimulation ( (Rhythm) showed impaired wall thickening. Pigs receiving lacZ are transfected Showed similar degree of rhythm-induced dysfunction in ischemic area before and two weeks after . In contrast, 2 weeks after FGF-5 gene transfer, the wall thickening of the ischemic area during rhythm was 2.7 times Increased (p <0.0001; FIG. 6). Wall thickening in the normal perfusion area (ventricular septum) Normal during rhythm and unaffected by gene transfer (% wall thickening) : LacZ: 53 ± 8% before gene transfer, 51 ± 6% after gene transfer; FGF-5; 59 before gene transfer ± 4%, 59 ± 6% after gene transfer). There was improved local blood flow associated with improved function in the ischemic area. la Two weeks after cZ gene transfer, sustained flow deficiency in ischemic area during rhythm (FIG. 8). However, animals receiving the FGF-5 gene transfer had two regions two weeks later. Exhibited uniform contrast enhancement. It improved in the ischemic area Shows blood flow (p = 0.0001). Improved function and perfusion in the ischemic bed last longer Five animals were tested again 12 weeks after FGF-5 gene transfer to determine if did. Each animal had function (P = 0.005; FIG. 6) and perfusion (P = 0.001; FIG. 8). Sustained improvement in Angiogenesis. Uninfected ameloid-stenotic animals (not transfected) Is the same physiological response as animals receiving the adenovirus encoding lacZ. Had the answer. This suggests that the lacZ vector does not adversely affect natural angiogenesis. Indicates that To assess angiogenesis, count the number of myocardial capillaries Quantification was performed using microscopic analysis of the glands (FIG. 9). Of the capillaries surrounding each myocardial fiber The number is FGF- when compared to the same region of the heart of an animal transfected with lacZ. 5 in the endocardium in the ischemic and non-ischemic areas of Was larger (P = 0.038). Therefore, improved local function and perfusion is not It was associated with capillary angiogenesis two weeks after gene transfer. Growth around each fiber The number of isolated capillaries increases in the epicardial portion of the wall following FGF-5 gene transfer. (P = 0.13). Number of capillaries per cross section of fiber and per number of fibers Other measurements of capillaries such as the number of capillaries in the pericardium or epicardium Did not change. DNA, mRNA, and protein expression. Function, perfusion, and each of FGF-5 gene transfer Having established a beneficial effect on the number of capillaries around the fibers, Demonstrating the presence and expression of the transgene was inevitable. Polymer Using reverse transcriptase (RT-PCR) combined with the polymerase chain reaction (PCR) and PCR, Transgene FGF-5 DNA and myocardium in cardiac muscle from animals that have received GF-5 gene transfer And mRNA were detected. Following gene transfer, the left ventricular sample is tested and tested for transgene uptake and And the expression was recorded. Briefly, three days after transfection of lacZ into the coronary artery, the myocardium was treated with gal and then counterstained with Eosin X120. Uses standard histological techniques Test showed that most muscle cells showed β-galactosidase activity (blue staining) It revealed that. Activity was also observed in all animals that had received the lacZ gene transfer. Was observed 14 ± 1 days after gene transfer. Higher magnification indicates β-galactosidase activity Crossed striations are shown in the containing cells. This confirms gene expression in muscle cells. I accepted. Sense primer for CMV promoter and for internal FGF-5 sequence PCR analysis using antisense primers was performed in three animals that had received the FGF-5 gene transfer. Encodes FGF-5 in ischemic (LCx) and non-ischemic (LAD) regions of animals Performed to confirm the presence of recombinant adenovirus DNA. The results shown in FIG. The presence of the expected 500 bp fragment was confirmed. Next, FGF-5 mRNA was released. Currently tested 14 days after gene transfer. As shown in FIG. 10B, RT-PCR The amplified 400 bp fragment was present in both regions of the two animals. In contrast Control animals showed no signal. Polycloth for FGF-5 Null antibodies were isolated from cultured rat 48 hours after FGF-5 or lacZ gene transfer. Used in immunoblotting of proteins from cardiac fibroblast medium. Figure As shown in 10C, FGF-5 protein was found after FGF-5 (F) gene transfer. However, it was not found after lacZ (β) gene transfer. This is the FGF-5 gene Figure 2 shows protein expression and extracellular secretion after transfer. Finally, PCR, Performed using a set of primers for irs DNA (E2 region) Irs DNA was obtained from two animals that received an intracoronary injection of adenovirus 14 days ago. It was determined whether it was present in the retina, liver, or skeletal muscle. As shown in FIG.10D In addition, the expected 900 bp amplified fragment was used to transform the recombinant adenovirus ( Found only in the containing control lane (+) (as a positive control) Rays derived from retina (r), liver (l), or skeletal muscle (m) of treated animals Was not found in the Successful gene transfer was recorded in both ischemic and non-ischemic areas. Immunity Blotting was performed on FGF-5 proteins in myocardium from animals that had received the FGF-5 gene transfer. Parkin showed. In further experiments using cultured fibroblasts, the invention The authors conclude that gene transfer of FGF-5 synthesizes FGF-5 and secretes it extracellularly. It was noted that the cells had been given the capacity. Recombinant adenovirus expressing FGF-5 Medium from cultured cells infected with A. showed a mitogenic response (control 14-fold increase; P = 0.005). Finally, two weeks after gene transfer, Their myocardial samples (not liver samples) showed β-galactoscopy on histological examination. It showed tosidase activity. These studies have demonstrated successful in vivo gene transfer and Confirm expression and demonstrate the biological activity of the transgene product. Two weeks after intracoronary injection of recombinant adenovirus, we used PCR Thus, despite the presence of viral DNA in the heart muscle, the liver, retina, or bone No viral DNA could be detected in the skeletal muscle. In addition, viral DNA is No detectable in urine 2-24 hours after intravenous injection. These experiments are Intracoronary delivery of viral vectors allows for the detection of systemic arterial distribution of the virus by PCR. It was shown to have been minimized to a level below the exit limit. This technology allows for smaller crowns Difficult to achieve in animals with aortic size (eg rabbits) May be. In order to evaluate the efficiency of adenovirus uptake of myocardium, we Adenoids released from the heart by sampling pulmonary artery blood during intra-arterial injection The amount of irs was measured. Surprisingly, 98.7% of the viruses Removed by the heart during the first pass). During intracoronary delivery of virus Undiluted serum from the pulmonary artery can Was impossible to form. Thus, the present invention provides a cardiac-specific gene delivery system. Provide stem effectively. Assessment of inflammation. Microscopic examination of transmural sections of hearts of animals receiving recombinant adenovirus Showed no inflammatory cell infiltration, cell necrosis, or increased fibrosis. Adeno As a further assessment of the virus-induced cytopathic effect, we used cells Immunohistological study to detect CD4 and CD8 antigens indicating the presence of cytotoxic T cells Was done. These studies were performed in uninfected animals (n = 2) or recombinant adenovirus. Very rare positive cells were shown on transmural sections of heart from animals receiving luz (n = 4). The liver also had no inflammation. Example 6: Gene-mediated angiogenesis using FGF-4 transgene This example uses FGF-4, a gene encoding a different angiogenic protein. Had demonstrated successful gene therapy. The protocol for FGF-4 gene therapy is Essentially as described in Example 5 above for FGF-5. Human FGF-4 gene was constructed from mRNA of Kaposi's sarcoma DNA-transformed NIH3T3 cells Isolated from cDNA library. This FGF-4 cDNA is approximately 1.2 kb in length, and A 206 amino acid polypeptide containing a 30 amino acid signal peptide at the N-terminus. (Dell Bovi et al., Cell 50: 729-737, 1987; Bellosta et al., J. Cell. Biol. 121: 705-713, 1993). We have essentially constructed an EcoR1 fragment 1.2 kb in total length. All FGF-4 cDNAs were transferred to the adenovirus vector pACCMVpLpASR (for simplicity, pACS R) at the EcoR1 site. 5 'start site at 243 base pairs Present and the 3 'end was at 863 base pairs. Recombinant Ade encoding FGF-4 Virus (also referred to herein as Ad.FGF-4) and FGF-5 adenovirus Fabricated as described in Example 2 for fabrication. Expression of FGF-4 in heart tissue (and other sources including liver, skeletal muscle, and eyes) Loss of expression in tissues) by Western blot using anti-FGF-4 antibody for detection. Confirmed by lot analysis. Fraction of FGF-4 on endothelial cell proliferation in vitro The crack promoting effect was also tested. Forty-five days after ameroid placement, the animals were placed in a stress induced station. The animals were subjected to studies to define local function and blood flow, and then the animals were Received recombinant adenovirus expressing FGF-4, delivered by intravenous infusion (N = 6 animals). Thirteen days later, define stress-induced local function and blood flow The study to do was repeated. The next day, the animals were killed and the tissues were collected. Transgene delivery As with FGF-5, endogenous angiogenesis is quiescent and induced myocardial ischemia Gene transfer was performed after the appearance of angina pectoris in the elderly). Transgy The animal is anesthetized and a 5F arterial sheath is placed in the carotid artery for intracoronary delivery of Was placed. 5F multipurpose coronary catheter was inserted into the coronary artery through the sheath . Ameloid closure in all animals by contrast injection into the left main coronary artery It was confirmed. The catheter tip was then placed 1 cm into the arterial lumen and during the injection The least material was lost to the proximal aorta. FGF-4 expressing recombinant Denovirus 1.5 × 10125 ml containing virus particles and 3.0 ml into the left coronary artery. And delivered by slow infusion of 2.0 ml into the right coronary artery. Results using FGF-4 transgene Local function and perfusion Forty-five days after ameloid placement, animals showed impaired wall thickening during atrial rhythm. versus In contrast, two weeks after FGF-4 gene transfer, the wall thickness in the ischemic area increased 2.7 times during the rhythm. Increased (p <0.0001, FIGS. 11 and 12). In the normally perfused area (ventricular septum) Wall thickening is normal during rhythm and is not affected by gene transfer Was. Improvement of function after FGF-4 gene transfer was achieved by FGF-5 or FGF-2LI + signal peptide. Statistically indistinguishable from the gains obtained after gene transfer using “sp” Noh (Fig. 11). The improved function in the ischemic area is due to improved local irrigation. Related to flow (Figure 12). As shown in FIG. 12, the rhythm was adjusted prior to FGF-4 gene transfer. During the period there was a lack of blood flow in the ischemic area. 2 weeks of gene transfer using FGF-4 After a while, a uniform contrast enhancement was observed in the two areas. This is in the ischemic area Improved blood flow (p = 0.0001). Results using FGF-4 were And FGF-2LI + sp were statistically indistinguishable from the results obtained with FIG. ). FGF-2LI + sp is described in Example 7, which refers to FGF-2 containing a signal sequence. To taste. Transgene expression Exclusive expression of FGF-4 in the heart depends on the sequence encoding this transgene. Confirmed by performing PCR and RT-PCR using primers specific for . FGF-4 DNA and mRNA have been found in the heart but have been found in the eyes, liver, and skeletal muscle. Was not found. These data indicate that Ad.FGF-5 (n = 2) and Ad.FGF-2LI + sp (n = 1) to confirm the derived data. Therefore, this tiger in the heart Exclusive expression of transgenes transduces genes encoding different angiogenic proteins This was confirmed in all four animals that received the containing adenovirus vector. Absence of myocardial inflammation Transmural myocardial biopsy from three consecutive animals receiving Ad.FGF-4 Was inspected. Animals were sacrificed two weeks after gene transfer. Accepts adenovirus These sections contained inflammatory cells compared to control ameloid animals that did not. There was no evidence of increased vesicle infiltration, necrosis, or fibrosis. This means LA This was true for both D and LCx beds. These slides were Myocarditis was reviewed by a pathologist who made the assessment and in any section It was commented that there was no evidence of this. Example 7: Gene-mediated angiogenesis using FGF-2 mutein This example uses a third angiogenic protein encoding gene, FGF-2, Demonstrated successful gene therapy. This experiment also demonstrates how angiogenic proteins A pulse that can modify quality to increase secretion and enhance blood flow and function in the heart It demonstrates that the efficacy of tube forming gene therapy can potentially be improved. Human FGF-2 gene The protocol used for treatment is for FGF-5 and FGF-4 above Is substantially the same as what is done. Acidic FGF (aFGF, FGF-1) and basic FGF (FGF-2) are natural secretory signal sequences But some protein secretion can occur. Alternative secretory pathways (Golgi ) Are described for acidic FGF. Two FGF-2 constructs (FGF-2L I + sp and FGF-2LI-sp) were created; the same without additional signal peptide Improved FGF-2 with additional signal peptide over one protein To test for potency, one would consider a signal for the classical protein secretion pathway. Has a sequence encoding a null peptide (FGF-2LI + sp) and one is a signal No peptide coding sequence (FGF-2LI-sp). As shown below, FGF-2 has a loop structure of 5 residues, To residue 122. This loop construct was used to generate FGF-2LI loop substitution mutants. Construction is performed by cassette-directed mutagenesis to generate the corresponding 5-residue Is replaced with a loop. Easy, human Glu3,5Gene encoding FGF-2 (Seddon et al. , Ann.N.Y.Acad.Sci.638: 98-108, 1991), and the T7 expression vector pET-3a (M13) (pET -3a derivative (Rosenberg et al., Gene 56: 125-135, 1987)) And BamHI. Unique restriction endonuclease site , BstBI and SplI, in such a way that the amino acids encoded do not change Encodes FGF-2 segment Ser117-Trp123 by method (ie, silent mutation) You The gene was introduced into the gene at a position adjacent to the codon. Structural alignment of β9-β10 loops in FGF-1, FGF-2 and IL-1β1 1 Numbering for FGF-1 and FGF-2 is based on the cDNA sequence encoding the 155 residue form. Deduced from amino acid residue 1 (Seddon et al., Ann. NY Acad. Sci. 638: 98 -108, 1991), and that the numbering of IL-1β is residue 1 of the mature 153 residue polypeptide? (Id.) Structural analog IL-1β of residues Arg118-Lys119-Tyr120-Thr121-Ser122 of FGF-2 With the human sequence Ala-Gln-Phe-Pro-Asn (115-119) from the corresponding loop of Essentially it was done as follows: Plasmid DNA, pET-3a (M13) was subjected to BstB1 and Spl1 digestion and the resulting The larger DNA fragment was isolated using agarose gel electrophoresis. D The NA fragment was ligated to the following two synthetic oligonucleotides using T4 DNA ligase: Ligated with double stranded DNA obtained by annealing the otide: 5 ''-CGAAC GATTG GAATCTAATA ACTACAATAC GTACCGGTCTGCGCAGTTTC CTAACTGGTA TGTGGCACTT A AG C-3 '(SEQ ID NO: 9) and 5'-GTACGCTTAA GTGCCACATA CCAGTTAGGA AACTGCGCAG ACCGGTACGT ATTGTAGTTA TTAGATTCCA ATCGTT-3 '(SEQ ID NO: 10), these are BstB1 And ends compatible with ends generated by Spl1 digestion. Lighesi The product is used to transfer to Escherichia coli (DH5α strain) cells. Desired change Replace the heterologous plasmid (FGF-2LI) with the newly introduced Af12 restriction site (underlined above ) Were selected based on their susceptibility to cleavage. FGF-2LI with and without signal peptide, polymerase chain reaction It was constructed by using a (PCR) based method. FGF-4 signal peptide arrangement The sequence was added to the 5 'of FGF-2LI and the signal peptide was added to the FGF-2LI protein. Used by Forough R. et al. To ensure that they are cut from the substrate The gene cassette was used to obtain secreted FGF-1. 5 'of FGF-4 signal peptide Primer (pF1B: 5'-CGGGATCCGC CCATGGCGGG GCCCGGGACG GC-3 ') (SEQ ID NO: 11), and a second primer for the 5' portion of FGF-1 (pF2R: 5'-CGGAATTCTG TGAAGGTGGT GATTTCCC-3 ') (SEQ ID NO: 12) They used PCR to add a BamHI site at the 5 'end of the FGF-4 signal peptide sequence. DNA fragment containing the first 10 amino acids of FGF-1 and an EcoRI site at the 3 'end. Was synthesized. Another pair, matching the 5 'and 3' sequences of FGF-2LI, respectively Primer (pF3R: 5'-CGGAATTCAT GGCTGAAGGG GAAATCACC-3 '(SEQ ID NO: 13) And pF4HA: 5'-GCTCTAGATT AGGCGTAGTC TGGGACGTCG TATGGGTAGC TCTTAGCAGA C ATTGGAAGA AAAAG-3 '(SEQ ID NO: 14)), we used the second DNA fragment. I got a gment. This has an EcoRI site at the 5 'end and influenza red blood cells It has an agglutinin (HA) tag and an XbaI site at the 3 'end of FGF-2LI. Then this These two fragments were ligated to BamHI and Xba by ligation of the three molecules. At the I site, it was subcloned into the pcDNA3 vector. Plasmid pFGF-2LI / cDNA 3 (similar to pSPFGF-2LI / cDNA3 except that it has no signal peptide Was subcloned in a similar manner. Then both plasmids Were sequenced to confirm the correction of the insert. Then both FG The F-2LI fragment was released from pcDNA3 by digestion with BamHI and XbaI and PACCMVpLpASR (+) (pACSR for simplicity) (this creates a recombinant virus Which is a shuttle vector for the synthesis of Recombinant virus And injection vectors were prepared essentially as described in Example 2. Gene transfer was performed as described in Example 5 (8 animals for FGF-2LIsp +). And 6 animals for FGF-2LIsp- All 1011~Ten12With virus particles). Results using FGF-2 mutein Two weeks after gene transfer with FGF-2LI + sp, the peak during rhythmic stress at 200 bpm The contrast ratio (LCx / LV) was significantly improved compared to before gene transfer. Figure 13 express lacZ, FGF-5, FGF-2LI + sp, FGF-2LI-sp and FGF-4 for comparison. Figure 4 shows the results of using the resulting recombinant adenovirus intracoronary gene transfer. Figure The black bar graph on the right in 13 shows a normal flow ratio using this method. FGF-2LI + sp normalizes peak contrast flow ratio in these animals . The percentage of wall thickening was also determined by coronary movement of recombinant adenovirus expressing FGF-2LI + sp. It improved 2 weeks after intravenous delivery. FIG. 11 shows lacZ, FGF-5, FGF-2 for comparison. Intracoronary of recombinant adenovirus expressing LI + sp, FGF-2LI-sp and FGF-4 Figure 3 shows the results using gene transfer. The black bar graph on the right side of FIG. Shows normal rate of wall thickening before tress. Local function is FGF-5 by FGF-2LI + sp And improved to the point of being statistically indistinguishable. After gene transfer with FGF-2LI-sp Although there are some improvements that are recognized by The improvement with the peptide was better (Figure 13).
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