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JP2003180386A - 薬物の発見のための細胞 - Google Patents

薬物の発見のための細胞

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Publication number
JP2003180386A
JP2003180386A JP2002311841A JP2002311841A JP2003180386A JP 2003180386 A JP2003180386 A JP 2003180386A JP 2002311841 A JP2002311841 A JP 2002311841A JP 2002311841 A JP2002311841 A JP 2002311841A JP 2003180386 A JP2003180386 A JP 2003180386A
Authority
JP
Japan
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cells
cell
expression
protein
zinc finger
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2002311841A
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English (en)
Inventor
Casey Case
ケース キャシー
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Sangamo Therapeutics Inc
Original Assignee
Sangamo Biosciences Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Sangamo Biosciences Inc filed Critical Sangamo Biosciences Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特定の分子標的と相互作用する候補化合物の
能力について、候補化合物をスクリーニングするための
新規のアッセイを可能にすること。 【解決手段】 内因性分子標的の発現を直接的にかまた
は間接的に調節する外因性ジンクフィンガータンパク質
を含む細胞。1つの実施形態においては、この細胞が、
ジンクフィンガータンパク質をコードするポリヌクレオ
チドを含む。1つの実施形態においては、この細胞が、
前記ポリヌクレオチドを用いて安定にトランスフェクト
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本開示は、細胞の操作および
薬物の発見の分野にある。
【0002】
【従来の技術】過去何年もの間の製薬会社のリサーチ活
動の多くは、既存の薬物の付加的な改良に焦点を当てて
いた。これらの努力は、反復ラウンドの化合物の改変お
よび生物学的試験を含み、そして類似の標的に指向され
る利用可能な薬物を大きな割合で得た。
【0003】約12年前、薬学的リサーチ活動の重点
が、新規の化学的クラスおよび新規の分子標的の意図的
な発見へとシフトし始めた。重点におけるこの変化、お
よびタイムリーな技術的躍進(例えば、分子生物学、実
験の自動化、コンビナトリアルケミストリー)は、高ス
ループットスクリーニング(すなわち、HTS)を誕生
させた。この高スループットスクリーニングは、現在、
生物薬剤学的産業中に広まっている。
【0004】高スループットスクリーニングは、以下の
いくつかの工程を包含する:特定の生理学的応答を予測
するアッセイを開発する工程;何回も再現可能に実施し
得るようにこのアッセイを自動化する工程;およびこの
アッセイで「ヒット」し得る化学構造(このような構造
が意図される生理学的応答を誘発し得ることを示唆す
る)を同定するために化学ライブラリーからサンプルを
順次試験する工程。高スループットスクリーニングによ
るヒットを種々の二次アッセイにおいて追跡して、人為
的な結果(特に、毒性化合物)を排除する。
【0005】高スループットスクリーニングは、20
0,000個以上の化合物サンプルを試験する工程を含
み得、それ故、ラボロボットの使用を必要とする。この
ようなアッセイにおいて試験されるサンプルの例は、化
合物アーカイブ中に保存された純粋な化合物(例えば、
特定の製薬会社は、何十年もの医薬品化学の努力を通し
て生み出された化学ライブラリーを保有する)、学術源
から購入されるサンプル、天然産物の抽出物および高ス
ループットスクリーニングのために意図的に生成された
ライブラリー(例えば、コンビナトリアルライブラリ
ー)を含む。
【0006】高スループットスクリーニングにおいて使
用されるアッセイは、特定の生物学的性質または生化学
的性質を有する化学サンプルの存在を検出することが意
図される。これらの性質を選んで、インビボで適用され
る場合に特定の生物学的応答を惹起する潜在能力を有す
る化合物を同定する。高スループットスクリーニング
は、代表的に、最終的に薬物として使用される因子より
もむしろ薬物候補を同定する。高スループットアッセイ
においていくらかのレベルの所望の生物学的性質を有す
ることが見出された特定の化学的クラスの化合物は、次
いで、医薬品化学者による誘導化合物の合成のための基
礎となり得る。
【0007】これらのアッセイは、広範な2つのカテゴ
リに分類される:生化学的アッセイおよび細胞ベースの
アッセイ。生化学的アッセイは、細胞環境の外側の純粋
な成分または半純粋な成分を利用する。酵素アッセイお
よびレセプター結合アッセイは、生化学的アッセイの代
表的な例である。細胞ベースのアッセイは、培養中のイ
ンタクトな細胞を利用する。このようなアッセイの例と
しては、ルシフェラーゼレポーター遺伝子アッセイおよ
びカルシウムフラックス(flux)アッセイが挙げら
れる。
【0008】生化学的アッセイは、通常、実施するのが
より容易であり、そして一般的に、従来の細胞ベースの
アッセイよりも人為的結果への傾向がより少ない。生化
学的アッセイにおいて「活性」として同定された化合物
は、代表的に、所望のメカニズムに従って機能し、この
ことが、「ヒット」として化合物の状態を確証するため
に必要とされる追跡実験の回数を減少させる。しかし、
生化学的アッセイの主な不利点は、生物学的内容物の欠
如である。生化学的スクリーニングによる化合物の「ヒ
ット」は、標的タンパク質に到達しそして作用するため
に、形質膜または他の構造物を横切る必要がない。結果
的に、生化学的アッセイは、細胞ベースのアッセイより
も、動物における化合物の活性の予測性がはるかに少な
い傾向にある。
【0009】細胞ベースのアッセイは、分子標的の多数
の生物学的内容物を保存する。形質膜を通じて通過し得
ない化合物または細胞に対して毒性のある化合物は、追
跡されない。しかし、この内容物が、アッセイに複雑性
を付加する。それ故、従来の細胞ベースのアッセイは、
生化学的アッセイよりも、人為的な結果または偽陽性の
結果に対するはるかに高い傾向がある。複雑な毒性反応
を誘発するかまたはアポトーシスを誘発する化合物は、
特に厄介である。従来の細胞ベースの高スループットス
クリーニングにあてられる多くの労力は、誤ったヒット
または望ましくないメカニズムで働くヒットを検出する
追跡アッセイに向けられる。
【0010】偽陽性ヒットまたは人為的なヒットが迅速
に同定されそして除外され得る場合、生化学的アッセイ
の容易さおよび有効性が、生物学的内容物を保存しなが
ら、細胞ベースのアッセイにおいてアプローチされ得
る。この結果は、生物学的機能の最適なスループットお
よび最適な予測性を伴うアッセイである。要するに、新
たな医薬品の発見のためのより効率的なプロセスが、実
現される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、特定
の分子標的と相互作用する候補化合物の能力について、
候補化合物をスクリーニングするための新規のアッセイ
を可能にすることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】1つの局面において、本
発明は、分子標的との相互作用について化合物をスクリ
ーニングするための方法を提供し、この方法は、以下: (a)この化合物と第1細胞とを接触させる工程; (b)この第1細胞の性質の第1値を決定する工程であ
って、この性質が、この化合物を接触させている細胞に
対して応答性である、工程; (c)この化合物と第2細胞とを接触させる工程であっ
て、ここで、この第2細胞が、この分子標的の発現を直
接的にかまたは間接的に調節する外因性ジンクフィンガ
ータンパク質を含む、工程; (d)この第2細胞における性質の第2値を決定する工
程であって、ここで、この第1値とこの第2値との間の
差が、この化合物とこの分子標的との間の相互作用の指
標を提供する、工程、を包含する。
【0013】1つの実施形態において、上記外因性ジン
クフィンガータンパク質は、上記分子標的の発現を直接
的に調節する。
【0014】1つの実施形態において、上記外因性ジン
クフィンガータンパク質は、ポリペプチドとして提供さ
れる。
【0015】1つの実施形態において、上記外因性ジン
クフィンガータンパク質は、このジンクフィンガータン
パク質をコードするポリヌクレオチドとして提供され
る。
【0016】1つの実施形態において、上記外因性ジン
クフィンガータンパク質は、機能的ドメインをさらに含
む。
【0017】1つの実施形態において、上記機能的ドメ
インは、活性化ドメインを含む。
【0018】1つの実施形態において、上記活性化ドメ
インは、VP16、NF−κBのp65サブユニット、
VP64およびリガンド結合甲状腺ホルモンレセプター
からなる群より選択される。
【0019】1つの実施形態において、上記機能的ドメ
インは、抑制ドメインを含む。
【0020】1つの実施形態において、上記抑制ドメイ
ンは、KRAB、MBD−2B、v−ErbA、MBD
3、非リガンド化TR、およびDNMTファミリーのメ
ンバーからなる群より選択される。
【0021】1つの実施形態において、上記分子標的
は、シグナル伝達経路に関連する。
【0022】1つの実施形態において、上記化合物は、
上記分子標的を介するシグナルの伝達を阻害するその能
力についてスクリーニングされる。
【0023】1つの実施形態において、上記第2細胞
は、第2外因性ジンクフィンガータンパク質を含む。
【0024】1つの実施形態において、上記第1細胞お
よび第2細胞は、上記ジンクフィンガータンパク質をコ
ードする上記ポリヌクレオチド以外について実質的に同
一である。
【0025】1つの実施形態において、上記ポリヌクレ
オチドは、上記第2細胞に安定にトランスフェクトされ
る。
【0026】1つの実施形態において、上記ジンクフィ
ンガータンパク質をコードする上記ポリヌクレオチド
は、誘導性プロモーターに作動可能に連結される。
【0027】1つの実施形態において、上記ジンクフィ
ンガータンパク質の発現は、上記第2細胞において誘導
される。
【0028】1つの実施形態において、上記第1細胞お
よび第2細胞は、上記誘導性のジンクフィンガータンパ
ク質をコードする上記ポリヌクレオチドを含む。
【0029】1つの実施形態において、上記ジンクフィ
ンガータンパク質の発現は、上記第1細胞において誘導
されない。
【0030】1つの実施形態において、上記分子標的
は、タンパク質である。
【0031】1つの実施形態において、上記分子標的
は、細胞表面レセプターである。
【0032】1つの実施形態において、上記第2細胞に
おける上記分子標的の発現のレベルは、上記第1細胞に
おける発現レベルの25%よりも小さい。
【0033】1つの実施形態において、上記第2細胞に
おける上記分子標的の発現レベルは、上記第1細胞にお
ける発現レベルの125%よりも大きい。
【0034】1つの実施形態において、上記第2細胞に
おける上記分子標的の発現レベルは、上記第1細胞にお
ける発現レベルの5%よりも小さい。
【0035】1つの実施形態において、上記性質は、増
殖、新生血管形成、レポーター発現および選択マーカー
発現からなる群より選択される。
【0036】別の局面において、本発明は、分子標的と
の相互作用について化合物をスクリーニングする方法を
提供し、この方法は、以下:(a)この分子標的の発現
を調節する外因性ジンクフィンガータンパク質を含む細
胞から膜を単離する工程および(b)工程(a)の単離
された膜とこの化合物との相互作用をアッセイする工
程、を包含する。
【0037】1つの実施形態において、上記分子標的
は、細胞表面分子および膜結合分子からなる群より選択
される。
【0038】1つの実施形態において、上記相互作用
は、上記単離された膜への上記化合物の結合を測定する
ことによってアッセイされる。
【0039】1つの実施形態において、上記化合物は、
放射標識される。
【0040】別の局面において、本発明は、細胞プロセ
スに対するその効果について化合物をスクリーニングす
る方法を提供し、この方法は、以下: (a)第1ポリヌクレオチドおよび第2ポリヌクレオチ
ドを含む細胞を提供する工程であって、この第1ポリヌ
クレオチドは、第1転写制御エレメントに作動可能に連
結された外因性ジンクフィンガータンパク質をコードす
る第1核酸分子を含み、ここで、この第1転写制御エレ
メントは、細胞プロセスに関連する分子に対して応答性
であり、そして、この第2ポリヌクレオチドは、レポー
ターまたは選択マーカーをコードする第2核酸分子を含
み、ここで、このレポーターまたは選択マーカーの発現
は、この外因性ジンクフィンガータンパク質によって調
節される、工程; (b)工程(a)の細胞をこの化合物と接触させる工
程;および、 (c)レポーターまたは選択マーカーの発現レベルをア
ッセイする工程であって、ここで、このレポーターまた
は選択マーカーの発現レベルにおける変化は、この化合
物が細胞プロセスに対する効果を有することを示す、工
程、を包含する。
【0041】1つの実施形態において、上記細胞プロセ
スは、シグナル伝達経路を含む。
【0042】1つの実施形態において、上記第1ポリヌ
クレオチドは、上記ジンクフィンガータンパク質に作動
可能に連結された機能的ドメインをコードする配列をさ
らに含む。
【0043】1つの実施形態において、上記機能的ドメ
インは、抑制ドメインである。
【0044】1つの実施形態において、上記抑制ドメイ
ンは、KRAB、MBD−2B、v−ErbA、MBD
3、非リガンド化TR、およびDNMTファミリーのメ
ンバーからなる群より選択される。
【0045】1つの実施形態において、上記レポーター
または選択マーカーは、直接レポーター、酵素的レポー
ター、陽性選択マーカー、陰性選択マーカー、およびそ
れらの組合わせからなる群より選択される。
【0046】1つの実施形態において、上記直接レポー
ターは、蛍光タンパク質である。
【0047】1つの実施形態において、上記直接レポー
ターは、緑色蛍光タンパク質である。
【0048】1つの実施形態において、上記酵素的レポ
ーターは、ルシフェラーゼ、β−ガラクトシダーゼ、β
−グルクロニダーゼ、β−ラクタマーゼ、西洋ワサビペ
ルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、およびクロ
ラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CA
T)からなる群より選択される。
【0049】1つの実施形態において、上記陽性選択マ
ーカーは、ネオマイシン耐性、G418耐性、Zeoc
in(登録商標)耐性、およびハイグロマイシン耐性か
らなる群より選択される。
【0050】1つの実施形態において、上記陰性選択マ
ーカーは、単純疱疹ウイルスチミジンキナーゼ(HSV
−TK)である。
【0051】別の局面において、本発明は、分子標的の
発現を直接的にかまたは間接的に調節する外因性ジンク
フィンガータンパク質を含む細胞を提供する。
【0052】1つの実施形態において、上記細胞は、上
記ジンクフィンガータンパク質をコードするポリヌクレ
オチドを用いてトランスフェクトされる。
【0053】1つの実施形態において、上記細胞は、上
記ポリヌクレオチドを用いて安定にトランスフェクトさ
れている。
【0054】1つの実施形態において、上記ジンクフィ
ンガータンパク質は、上記分子標的の発現を直接的に調
節する。
【0055】1つの実施形態において、上記ジンクフィ
ンガータンパク質は、上記分子標的の発現を抑制する。
【0056】1つの実施形態において、上記ジンクフィ
ンガータンパク質は、上記分子標的の発現を活性化す
る。
【0057】別の局面において、本発明は、ZFPをコ
ードするポリヌクレオチドを含む細胞を提供し、この細
胞は、レポーターをコードするポリヌクレオチドをさら
に含み、ここで、このZFPの発現は、細胞プロセスに
関連する分子に対して応答性である転写制御エレメント
によって調節され;そして、ここで、このレポーターの
発現は、ZFPによって調節される。
【0058】1つの実施形態において、上記細胞プロセ
スは、シグナル伝達経路を含む。
【0059】1つの実施形態において、上記第1ポリヌ
クレオチドは、上記ジンクフィンガータンパク質に作動
可能に連結された機能的ドメインをコードする配列をさ
らに含む。
【0060】1つの実施形態において、上記機能的ドメ
インは、抑制ドメインである。
【0061】1つの実施形態において、上記抑制ドメイ
ンは、KRAB、MBD−2B、v−ErbA、MBD
3、非リガンド化TR、およびDNMTファミリーのメ
ンバーからなる群より選択される。
【0062】1つの実施形態において、上記レポーター
または選択マーカーは、直接レポーター、酵素的レポー
ター、陽性選択マーカー、陰性選択マーカー、およびそ
れらの組合わせからなる群より選択される。
【0063】1つの実施形態において、上記直接レポー
ターは、蛍光タンパク質である。
【0064】1つの実施形態において、上記直接レポー
ターは、緑色蛍光タンパク質である。
【0065】1つの実施形態において、上記酵素的レポ
ーターは、ルシフェラーゼ、β−ガラクトシダーゼ、β
−グルクロニダーゼ、β−ラクタマーゼ、西洋ワサビペ
ルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、およびクロ
ラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CA
T)からなる群より選択される。
【0066】1つの実施形態において、上記陽性選択マ
ーカーは、ネオマイシン耐性、G418耐性、Zeoc
in(登録商標)耐性、およびハイグロマイシン耐性か
らなる群より選択される。
【0067】1つの実施形態において、上記陰性選択マ
ーカーは、単純疱疹ウイルスチミジンキナーゼ(HSV
−TK)である。
【0068】別の局面において、本発明は、分子標的と
の相互作用について化合物をスクリーニングするための
キットを提供し、このキットは、(a)上記第1細胞;
(b)上記外因性ジンクフィンガータンパク質を欠くこ
とを除いて、この第1細胞と実質的に同一である第2細
胞;(c)補助試薬;(d)指示書;および(e)適切
な容器を備える。
【0069】別の局面において、本発明は、分子標的と
の相互作用について化合物をスクリーニングするための
キットを提供し、このキットは、(a)上記細胞;
(b)補助試薬;(c)指示書;および(d)適切な容
器を備える。
【0070】1つの局面において、分子標的との相互作
用について化合物をスクリーニングするための方法が提
供される。特定の実施形態において、本方法は、以下の
工程を包含する:(a)この化合物と第1細胞とを接触
させる工程;(b)この第1細胞の性質の第1値を決定
する工程であって、この性質が、この化合物を接触させ
ている細胞に対して応答性である、工程;(c)この化
合物と第2細胞とを接触させる工程であって、ここで、
この第2細胞が、この分子標的の発現を直接的にかまた
は間接的に調節する外因性ジンクフィンガータンパク質
を含む、工程;(d)この第2細胞におけるこの性質の
第2値を決定する工程。この第1細胞におけるこの細胞
の性質の値とこの第2細胞におけるこの細胞の性質の値
との間の差が、この化合物とこの分子標的との間の相互
作用の指標を提供する。このジンクフィンガータンパク
質は、好ましくは、この分子標的自体の発現を調節する
が、いくつかの実施形態において、このジンクフィンガ
ータンパク質は、例えば、次いで、この分子標的を調節
および/またはこの分子標的に作用するタンパク質の発
現を調節することによって、この分子標的の発現を間接
的に調節し得る。それ故、これらのスクリーニング方法
を用いて、当業者は、例えば、この分子標的を介するシ
グナルを伝達するその能力またはこの分子標的を介する
シグナルの伝達をブロックするその能力について化合物
を試験し得る。
【0071】特定の実施形態において、第1細胞および
第2細胞は、第2の細胞が外因性ジンクフィンガータン
パク質および/または外因性ジンクフィンガータンパク
質コードする配列を含むことを除いて、実質的に同一で
ある。特定の実施形態において、さらに、第1細胞と第
2細胞との間に遺伝的差異(および/または表現型差
異)が存在し得る。
【0072】本明細書において記載された方法のいずれ
かにおいて、ジンクフィンガータンパク質は、融合分子
(例えば、ジンクフィンガータンパク質と機能的ドメイ
ンとの融合体)の成分であり得る。この機能的ドメイン
は、例えば、抑制ドメイン(例えば、KRAB、MBD
−2B、v−ErbA、MBD3、非リガンド化TR、
およびDNMTファミリーのメンバー);活性化ドメイ
ン(例えば、VP16、NF−κBのp65サブユニッ
ト、リガンド結合TR、およびVP64);インシュレ
ータ(insulator)ドメイン;クロマチン再構
築タンパク質もしくはクロマチン再構築複合体の成分;
ならびに/またはメチル結合ドメインであり得る。本方
法に従って、ジンクフィンガータンパク質は、標的の発
現を活性化するかまたは阻害するかのいずれかである。
ジンクフィンガータンパク質(または融合体)は、発現
を活性化し得、例えば、その結果、第2細胞における発
現レベルが、第1細胞における発現レベルの125%ま
たは175%より大きい。ジンクフィンガータンパク質
は、発現を阻害し得、例えば、その結果、第2細胞にお
ける発現レベルが、第1細胞における発現レベルの95
%、75%、50%、25%、または5%より小さい。
【0073】特定の実施形態において、この分子標的は
タンパク質である。しかし、分子標的は、その発現がジ
ンクフィンガータンパク質によって調節され得る任意の
分子(例えば、RNA、炭水化物および/または脂質)
である。
【0074】本明細書中に記載される任意の方法におい
て、このジンクフィンガータンパク質(または融合タン
パク質)は、タンパク質として、またはこのタンパク質
もしくは融合分子をコードするポリヌクレオチドとして
提供される。従って、この方法によって、このジンクフ
ィンガータンパク質は、第2細胞中で発現されるかまた
は第2細胞に付加されるかのいずれかである。このジン
クフィンガータンパク質がポリヌクレオチドとして提供
される特定の実施形態において、例えば、このジンクフ
ィンガータンパク質をコードする配列に作動可能に連結
された誘導性転写制御エレメント(例えば、プロモータ
ー)を使用して、このジンクフィンガータンパク質の発
現は誘導性であり得る。これらの実施形態において、第
1細胞および第2細胞は、両方共ジンクフィンガータン
パク質をコードするポリヌクレオチドを含み得るが、し
かし発現は2つの一致する細胞のうち1つの細胞におい
てのみ誘導される。さらに、この第1細胞および/また
は第2細胞は、1つよりも多い外因性ジンクフィンガー
タンパク質または融合分子(あるいはこのジンクフィン
ガータンパク質をコードするポリヌクレオチド)を含み
得る。
【0075】他の局面において、このスクリーニング方
法において使用される第1細胞および/または第2細胞
はまた、レポーター(例えば、選択可能なマーカー)を
含み得る。例えば、特定の実施形態において、ジンクフ
ィンガータンパク質の発現が、公知の分子標的、好まし
くは生化学的経路またはシグナル伝達経路のような細胞
内プロセスの成分に応答性の転写制御エレメントに作動
可能に連結されたこのジンクフィンガータンパク質を、
細胞が含む方法が提供される。従って、シグナル伝達経
路が活性な条件下で、このジンクフィンガータンパク質
は発現される。この細胞はまた、好ましくはレポーター
(例えば、蛍光タンパク質(例えば、緑色蛍光タンパク
質)、ルシフェラーゼ、β−ガラクトシダーゼ、β−グ
ルクロニダーゼ、β−ラクタマーゼ、ペルオキシダーゼ
(例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼ)、アルカリホ
スファターゼ、CATなど)をコードするポリヌクレオ
チドを含む。レポーター分子のサブセットとしては、選
択マーカー(例えば、薬物耐性、チミジンキナーゼな
ど)が挙げられる。このレポーターまたは選択マーカー
は、ジンクフィンガータンパク質(またはジンクフィン
ガータンパク質を含む融合物)によって調節される転写
制御エレメントに作動可能に連結され得る。従って、試
験化合物がこの細胞に投与される場合、標的(例えば、
シグナル伝達経路の成分)と相互作用してZFPの産生
を調節するこの化合物の能力は、産生されるレポーター
および/または選択マーカーの量に反映される。特定の
実施形態において、このジンクフィンガータンパク質
(または融合物)は、レポーターおよび/または選択マ
ーカーの発現を抑制する。これらの場合において、この
化合物が、シグナル伝達経路を遮断するような方法でこ
の化合物の標的と相互作用する場合、ZFPによって発
現が制御されるレポーターの産生は上昇する。この細胞
はまた、1つより多くのレポーター/選択マーカーを含
み得る。
【0076】さらなる実施形態において、分子標的を過
剰発現する細胞が提供され、ここでこの過剰発現は、外
因性ジンクフィンガータンパク質の作用によって仲介さ
れる。同様に、分子標的の発現が不足する細胞(ここで
この発現不足は、外因性ジンクフィンガータンパク質の
作用によって仲介される)が提供される。このような細
胞を作成および使用する方法が、また提供される。
【0077】なおさらなる実施形態において、外因性ジ
ンクフィンガータンパク質を含む細胞から単離される1
つ以上の細胞成分の使用を包含する方法が提供される。
好ましい実施形態において、この細胞成分は、好ましく
は、ジンクフィンガータンパク質(またはジンクフィン
ガータンパク質を含む融合物)の活性によって分子標的
(例えば、レセプター)を過剰発現する細胞から単離さ
れる細胞膜である。この単離された膜は、例えば結合研
究(例えば、放射標識リガンドを使用して)のために使
用され得る。
【0078】別の局面において、本明細書中に記載され
る任意のジンクフィンガータンパク質を含む細胞が提供
される。好ましい実施形態において、分子標的を発現す
る細胞が提供される。この種類の細胞は、分子標的と相
互作用する化合物と接触される細胞に対して応答性であ
るという特徴を示す。この細胞は、この細胞中のタンパ
ク質、好ましくは分子標的の産生を調節する外因性ジン
クフィンガータンパク質を含む。
【0079】さらに別の局面において、本明細書中に記
載される任意の細胞、タンパク質、ポリヌクレオチドな
どを含む、目的の化合物をスクリーニングするためのキ
ットが提供される。好ましい実施形態において、このキ
ットはさらに、補助試薬、指示書、および本明細書中に
記載されるスクリーニング方法を実行するために設計さ
れた他の材料を含む。
【0080】これらの実施形態および他の実施形態は、
本明細書中における開示から、当業者にとって容易に明
白である。
【0081】
【発明の実施の形態】(概要)本明細書中に開示される
組成物および方法は、特定の分子標的と相互作用する候
補化合物の能力について、候補化合物をスクリーニング
するための新規のアッセイを含む。このアッセイは、細
胞ベースのアッセイおよび生化学的アッセイの両方を含
む。さらに、本明細書中に記載されるこのアッセイは、
目的の遺伝子の発現を調節し得るジンクフィンガータン
パク質を含む細胞を含むか、またはこの細胞から誘導さ
れる。
【0082】1つの実施形態において、ジンクフィンガ
ータンパク質またはこれらのタンパク質をコードするポ
リヌクレオチドは、細胞内に導入されて(例えば、安定
な形質転換または一過性のトランスフェクションを介し
て)、目的の分子標的を過剰発現する。ZFP含有細胞
におけるこの分子標的に対する候補化合物の効果は、Z
FP非含有細胞におけるこの候補化合物の効果と比較さ
れ、この標的と相互作用する化合物の能力を決定し得
る。従って、このZFPは、分子標的そのものの発現を
調節(例えば、活性化)し得る。あるいは、このZFP
は、異なる分子の発現を調節し得、これは次いで、分子
標的に対して直接的または間接的に作用し得、例えば、
このZFPはこの分子標的を調節するシグナル伝達経路
において、上流の分子または下流の分子の発現を調節し
得る。
【0083】他の実施形態において、ZFPをコードす
る遺伝子は、誘導性プロモーターの制御下にあり、そし
て第1細胞および第2細胞の両方は、この誘導性遺伝子
を含む。従って、この細胞は、実質的に同一であり、そ
してZFPの発現は1つの細胞(試験細胞)中に誘導さ
れ得、そして他の細胞(コントロール細胞)には誘導さ
れず、候補化合物の分子標的との相互作用を決定する。
この細胞は、安定または一過性に誘導性ZFP構築物で
トランスフェクトされ得る。
【0084】別の実施形態において、ジンクフィンガー
タンパク質は、細胞中に導入され、細胞表面分子または
膜結合分子(例えば、レセプター)を過剰発現する。次
いで、このレセプターが豊富な膜は単離され、そして生
化学的アッセイ(例えば、化合物の結合の測定によっ
て)に使用される。
【0085】さらに他の実施形態において、化合物は、
分子標的(例えば、細胞プロセス(例えば、生化学的経
路またはシグナル伝達カスケード)に関する任意の標
的)と相互作用するその能力について試験される。例え
ば、試験化合物が、特定のシグナル伝達カスケードを開
始するレセプター発現することが公知である細胞に投与
される。さらに、この試験細胞はまた、(1)外因性ジ
ンクフィンガータンパク質および機能的ドメインを含む
融合分子をコードするポリヌクレオチド、および(2)
レポーター分子(例えば、緑色蛍光タンパク質、または
薬物耐性のような選択マーカー)をコードするポリヌク
レオチドを含む。この融合分子をコードするこのポリヌ
クレオチドは、目的の細胞プロセスに応答性の転写制御
エレメントに作動可能に連結される。例えば、融合分子
をコードするポリヌクレオチドは、発現がシグナル伝達
カスケードの結果として調節される遺伝子から誘導され
る、転写制御配列に作動可能に連結される。この融合分
子は、例えば、ジンクフィンガータンパク質および抑制
ドメイン(これは、発現される場合、レポーター分子の
発現を抑制する)を含み得る。従って、このレセプター
および関連プロセス(例えば、シグナル伝達カスケー
ド)が機能する場合、この融合分子は発現され、そして
次々に、この融合分子はレポーター分子の発現の抑制を
補助する。候補試験化合物が、シグナル伝達経路の成分
と、この経路を遮断するように相互作用する場合、この
抑制的な融合分子の発現は、減少または排除され、そし
てレポーターのレベルは上昇する。従って、任意の化合
物は、レポーターレベルをモニターすることによって、
シグナル伝達カスケード干渉するこの化合物の能力につ
いてスクリーニングされ得る。
【0086】開示される方法の実行は、他に指示がなけ
れば、分子生物学、生化学、遺伝学、計算機化学、細胞
培養、組換えDNAおよび当該分野の技術内にある関連
の分野における従来の技術を利用する。これらの技術
は、文献に十分に説明されている。例えば、Sambr
ookら、MOLECULAR CLONING:AL
ABORATORY MANUAL、第2版、Cold
Spring Harbor Laboratory
Press、1989;Ausubelら、CURR
ENT PROTOCOLS IN MOLECULA
R BIOLOGY、John WileyおよびSo
ns、New York、1987および定期的な更
新;ならびにMETHODS IN ENZYMOLO
GYのシリーズ、Academic Press、Sa
n Diegoを参照のこと。
【0087】(定義) 用語「核酸」「ポリヌクレオチド」および「オリゴヌク
レオチド」は、交換可能に使用され、そして一本鎖形状
もしくは二本鎖形状のいずれかの、デオキシリボヌクレ
オチドポリマーまたはリボヌクレオチドポリマーをい
う。本開示の目的のために、これらの用語はポリマーの
長さについての限定として解釈されるべきではない。こ
の用語は、天然のヌクレオチドの公知のアナログ、なら
びに塩基、糖、および/またはリン酸部分において改変
されたヌクレオチドを包含し得る。一般に、特定のヌク
レオチドのアナログは、同じ塩基対特異性を有する;す
なわち、Aのアナログは、Tと塩基対を形成する。
【0088】用語「ポリペプチド」「ペプチド」および
「タンパク質」は、交換可能に使用され、アミノ酸残基
のポリマーをいう。この用語はまた、1つ以上のアミノ
酸が、対応する天然に存在するアミノ酸の化学的アナロ
グまたは改変された誘導体であるアミノ酸ポリマーに
も、適用される。
【0089】「ジンクフィンガー」は、亜鉛原子の配位
によって安定化される構造を有するポリペプチド配列
(一般に約30アミノ酸)を含む、配列特異的結合ドメ
インである。ジンクフィンガーは、DNA、RNA、お
よび/またはアミノ酸配列に結合し得る。DNA結合に
関して、単一のジンクフィンガーは、一般に、2〜4塩
基対、代表的には3または4塩基対を含む標的サブサイ
トに結合する。ジンクフィンガーの例示的なクラスは、
一般構造−Cys−X2〜4−Cys−X12−His
−X3〜5−His−(ここでXは、任意のアミノ酸で
ある)を有し;これは亜鉛原子と配意する2つのシステ
イン残基および2つのヒスチジン残基を含む(いわゆる
CCHHまたはCジンクフィンガー)。しかし、
さらなるジンクフィンガーの構造(例えば、CCHC、
CCCH、CHHC、CHCHおよびCHHH)もま
た、開示された方法および組成物において有用である。
【0090】「ジンクフィンガーDNA結合タンパク
質」は、1つ以上のジンクフィンガーの結合活性を介し
て配列特異的な様式でDNAと結合する、より大きなタ
ンパク質中の、タンパク質またはセグメントである。用
語ジンクフィンガーDNA結合タンパク質は、しばしば
ジンクフィンガータンパク質またはZFPと省略され
る。ZFPは、ジンクフィンガーに加えてポリペプチド
ドメインを含み得る;例えば、他のDNA結合ドメイン
および/または機能的ドメインである。
【0091】「設計された」ジンクフィンガータンパク
質は、その設計/組成が主に合理的な判断基準から生じ
る、天然に存在しないタンパク質である。設計のための
合理的な判断基準には、置換法則の適用、および既存の
ZFP設計および結合データの情報を保存するデータベ
ースにおける、情報を処理するためのコンピューター化
されたアルゴリズムが挙げられる(例えば、共同所有さ
れたPCT WO00/42219および共同所有され
た米国特許出願第09/444,241号(1999年
11月9日提出)に記載される)。
【0092】「選択された」ジンクフィンガータンパク
質は、その産生が、ファージディスプレイのような経験
的なプロセスから主に生じる、天然に見出されないタン
パク質である。例えば、米国特許第5,789,538
号;米国特許第6,007,988号;米国特許第6,
013,453号;WO 95/19431;WO96
/06166およびWO 98/54311を参照のこ
と。
【0093】「最適化された」ジンクフィンガータンパ
ク質は、上記に記載されたように設計または選択され、
次いで結合特異性について試験され、そして共同所有さ
れた米国特許出願第09/716,637号(2000
年11月20日提出、タイトル「Iterative
Optimization in the Desig
n of Binding Proteins.」)に
記載されるように、このジンクフィンガータンパク質の
結合特異性を改善するために配列において変更されたジ
ンクフィンガータンパク質をいう。
【0094】用語「天然に存在する」は、ヒトによって
人工的に産生された物とは別の、天然に見出され得る対
象を記載するために使用される。
【0095】核酸またはアミノ酸配列は、互いに機能的
な関係に配置された場合、「作動可能に連結される(o
perably linked)」(または、「作動可
能的に連結される(operatively link
ed)」)。例えば、プロモーターまたはエンハンサー
は、このプロモーターもしくはエンハンサーがコード配
列の転写を制御するか、または調節に寄与する場合、こ
の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DNA配列は、代表的に連続し、そして作動可能
に連結されたアミノ酸配列は、代表的に連続しかつ同じ
リーディングフレーム中にある。しかし、エンハンサー
が数kb以上プロモーターから離れ、そしてイントロン
配列が可変の長さであり得る場合、一般にこのエンハン
サーは機能するので、いくつかのポリヌクレオチドエレ
メントは作動可能に連結し得るが、連続し得ない。同様
に、一次ポリペプチド配列において非連続である特定の
アミノ酸配列が、例えばポリペプチド鎖の折り畳みに起
因して、それでも作動可能に連結し得る。
【0096】融合ポリペプチドに関して、用語「作動可
能的に連結する」は、それぞれの成分が他の成分との連
鎖において、この成分がそのように連鎖していないかの
ように、同じ機能を実行するという事実をいい得る。例
えば、ZFP DNA結合ドメインが転写活性化ドメイ
ン(またはそれらの機能的フラグメント)と融合される
融合ポリペプチドに関して、このZFP DNA結合ド
メインおよびこの転写活性化ドメイン(またはそれらの
機能的フラグメント)は、融合ポリペプチドにおいてこ
のZFP DNA結合ドメイン部分がその標的部位およ
び/またはその結合部位に結合し得、一方、転写活性化
ドメイン(またはそれらの機能的フラグメント)が転写
を活性化し得る場合に、作動可能的に連結される。
【0097】例えば、ZFPと特異的標的部位との間の
「特異的結合」は、少なくとも1×10Mの結合親和
性を意味する。
【0098】「調節ドメイン」または「機能的ドメイ
ン」は、DNA結合ドメイン(例えば、ZFP)に結合
される場合、転写調節活性を有するポリペプチド、タン
パク質、またはタンパク質ドメインをいう。代表的に、
調節ドメインは、ZFPに共有結合または非共有結合し
(例えば、融合分子を形成するために)、転写調節をも
たらす。調節ドメインは、活性化ドメインまたは抑制ド
メインであり得る。活性化ドメインには、VP16、V
P64、リガンドに結合された野生型甲状腺ホルモンレ
セプター(TR)および特定のTR変異体、ならびに核
因子κ−Bのp65サブユニットが挙げられるが、これ
らに限定されない。抑制ドメインには、KRAB、MB
D2B、結合していない野生型TRおよび特定のTR変
異体、ならびにv−ErbAが挙げられるが、これらに
限定されない。さらなる調節ドメインには、例えば転写
因子および補助因子(例えば、MAD、ERD、SI
D、早期成長応答因子1(early growth
response factor 1)、および核ホル
モンレセプター)、エンドヌクレアーゼ、インテグラー
ゼ、リコンビナーゼ、メチルトランスフェラーゼ、ヒス
トンアセチルトランスフェラーゼ、ヒストンデアセチラ
ーゼなどが挙げられる。活性化因子および抑制因子に
は、活性化補助因子および抑制補助因子が挙げられる
(例えば、Utleyら、Nature 384:49
8〜502(1998)を参照のこと)。あるいは、Z
FPは、調節ドメインなしで単独に作用し、転写調節を
もたらし得る。
【0099】「融合分子」は、2つ以上のサブユニット
分子が結合、好ましくは共有結合した分子である。この
サブユニット分子は、同じ化学型の分子であり得るか、
または異なる化学型の分子であり得る。第1の型の融合
分子の例としては、融合ポリペプチド(例えば、ZFP
DNA結合ドメインとメチル結合ドメインとの間の融
合)および融合核酸(例えば、本明細書中に記載される
融合ポリペプチドをコードする核酸)が挙げられるがこ
れらに限定されない。第2の型の融合分子の例として
は、三重鎖形成核酸とポリペプチドとの間の融合、およ
び副溝結合因子(minor groove bind
er)と核酸との間の融合が挙げられるがこれらに限定
されない。
【0100】「外因性分子」は、細胞中に通常存在しな
いが、1つ以上の遺伝学的方法、生化学的方法、または
他の方法によって細胞中に導入され得る分子である。細
胞における通常の存在は、その細胞の特定の発育段階お
よび環境条件に関して決定される。従って、例えば筋肉
の胚発達の間でのみ存在する分子は、成体筋肉細胞に関
して外因性分子である。同様に、熱ショックによって誘
導される分子は、熱ショックされていない細胞に関して
外因性分子である。外因性分子は、例えば、機能不全の
内因性分子の機能的な異形(version)、または
通常に機能する内因性分子の機能不全な異形を含み得
る。
【0101】外因性分子は、とりわけ、コンビナトリア
ル化学プロセスによって産生されるような小分子、また
は高分子(例えば、タンパク質、核酸、炭水化物、脂
質、糖タンパク質、リポタンパク質、多糖類、上記分子
の任意の改変された誘導体、または上記分子の1つ以上
を含む任意の複合体)であり得る。核酸は、DNAおよ
びRNAを含み、一本鎖もしくは二本鎖であり得;直鎖
状、分枝状、もしくは環状であり得、そして任意の長さ
で有り得る。核酸は、二本鎖を形成し得る核酸、ならび
に三重鎖形成核酸を含む。例えば、米国特許第5,17
6,996号および同第5,422,251号を参照の
こと。タンパク質には、DNA結合タンパク質、転写因
子、クロマチン再構築因子(chromatin re
modeling factor)、メチル化DNA結
合タンパク質、ポリメラーゼ、メチラーゼ、デメチラー
ゼ、アセチラーゼ、デアセチラーゼ、キナーゼ、ホスフ
ァターゼ、インテグラーゼ、リコンビナーゼ、リガー
ゼ、トポイソメラーゼ、ジャイレースおよびヘリカーゼ
が挙げられるが、これらに限定されない。
【0102】外因性分子は、内因性分子(例えば、タン
パク質または核酸)と同じ型の分子であり得る(すなわ
ち、外因性遺伝子)が、ただし、内因性分子とは異なる
配列を有する。例えば、外因性核酸は、細胞中に導入さ
れるプラスミドまたはエピソーム、あるいは通常は細胞
中に存在しない染色体を含み得る。外因性分子を細胞中
に導入するための方法は、当該分野で公知であり、そし
て、脂質介在転移(すなわち、中性脂肪および陽イオン
性脂肪を含むリポソーム)、エレクトロポレーション、
直接注射、細胞融合、微粒ボンバードメント、カルシウ
ムリン酸共沈降、DEAE−デキストラン介在転移およ
びウイルスベクター介在転移が挙げられるがこれらに限
定されない。
【0103】対照的に、「内因性分子」は、特定の環境
条件下で、特定の細胞中に特定の発育段階で通常存在す
る分子である。例えば、内因性核酸は、染色体、ミトコ
ンドリアのゲノム、葉緑体のゲノムもしくは他の小器官
のゲノム、または天然に存在するエピソームの核酸を含
み得る。さらなる内因性分子としては、内因性遺伝子お
よび内因性タンパク質(例えば、転写因子およびクロマ
チン再構築複合体の成分)が挙げられ得る。
【0104】本開示の目的についての「遺伝子」とは、
遺伝子産物(以下を参照のこと)をコードするDNA領
域、ならびに遺伝子産物の産生を調節する全てのDNA
領域(そのような調節配列がコード配列および/または
転写配列に隣接するかしないに関わらず)を含む。従っ
て、遺伝子は、限定される必要はないが、プロモーター
配列、ターミネーター、転写調節配列(例えば、リボゾ
ーム結合部位および内部リボゾーム流入部位、エンハン
サー、サイレンサー、絶縁体(insulator)、
結合エレメント、複製起源、マトリックス結合部位およ
び遺伝子座制御領域が挙げられる。遺伝子は、正常また
は変異のいずれかの内因性細胞遺伝子、あるいは感染性
生物(例えば細菌またはウイルスなど)の外因性遺伝子
であり得る。
【0105】「内因性細胞遺伝子」は、細胞に対してネ
イティブな遺伝子をいい、これはその細胞の正常のゲノ
ム内容物(context)および染色体内容物中にあ
り、そしてこれはこの細胞に対して異種ではない。この
ような細胞遺伝子には、例えば、動物遺伝子、植物遺伝
子、細菌遺伝子、原生動物遺伝子、真菌遺伝子、ミトコ
ンドリア遺伝子および葉緑体遺伝子が挙げられる。
【0106】「ネイティブなクロマチン内容物」とは、
天然に存在する、構造的な関係のゲノムDNA(例えば
細菌ゲノムDNA、動物ゲノムDNA、真菌ゲノムDN
A、植物ゲノムDNA、原生動物ゲノムDNA、ミトコ
ンドリアゲノムDNAおよび葉緑体ゲノムDNA)、お
よびDNA結合タンパク質(例えば、ヒストン、非ヒス
トン染色体タンパク質および細菌DNA結合タンパク質
II)をいい、これは共に染色体を形成する。内因性細
胞遺伝子は、ネイティブなクロマチン内容物中で、転写
的に活性な状態または非活性な状態であり得る。
【0107】「遺伝子発現」は、遺伝子中に含まれる情
報の、遺伝子産物への変換をいう。遺伝子産物は、遺伝
子(例えば、mRNA、tRNA、rRNA、アンチセ
ンスRNA、リボザイム、構造RNAまたは任意の他の
型のRNA)の直接的な転写産物、またはmRNAの翻
訳によって産生されたタンパク質であり得る。遺伝子産
物はまた、キャッピング、ポリアデニル化、メチル化、
およびエディティングのようなプロセスによって改変さ
れるRNA、ならびに、例えばメチル化、アセチル化、
リン酸化、ユビキチン結合、ADP−リボシル化、ミリ
スチル化、およびグリコシル化によって改変されるタン
パク質を含む。
【0108】「遺伝子の活性化」および「遺伝子発現の
増大」は、遺伝子産物の産生における増大を生じる任意
の方法をいう。遺伝子産物は、RNA(mRNA、tR
NA、rRNA、および構造RNAを含むがこれらに限
定されない)またはタンパク質のいずれかであり得る。
従って、遺伝子の活性化は、遺伝子の転写および/また
はmRNAの翻訳を増大するプロセスを含む。転写を増
大する遺伝子の活性化プロセスの例は、転写開始複合体
の形成を促進するプロセス、転写開始率を増加するプロ
セス、転写の持続率を増加するプロセス、転写の進化性
を増加するプロセス、および転写抑制を取り除くプロセ
ス(例えば、転写抑制物の結合を遮断することによっ
て)が挙げられるがこれらに限定されない。遺伝子の活
性化は、例えば、抑制の阻害ならびに、存在するレベル
以上の発現の刺激を構成し得る。翻訳を増大する遺伝子
の活性化プロセスの例は、翻訳開始を増大するプロセ
ス、翻訳の持続を増大するプロセス、およびmRNAの
安定性を増大するプロセスが挙げられる。一般に、遺伝
子の活性化は、遺伝子産物の産生における任意の検出可
能な増加、好ましくは遺伝子産物の産生における約2倍
の増加、より好ましくは約2〜約5倍もしくはその間の
任意の整数値、より好ましくは約5〜約10倍の間もし
くはその間の任意の整数値、より好ましくは約10〜約
20倍の間もしくはその間の任意の整数値、さらにより
好ましくは約20〜約50倍の間もしくはその間の任意
の整数値、より好ましくは約50〜約100倍の間もし
くはその間の任意の整数値、より好ましくは100倍以
上の増加を含む。
【0109】「遺伝子抑制」および「遺伝子発現の阻
害」は、遺伝子産物の生産において減少をもたらす任意
のプロセスをいう。遺伝子産物は、RNA(mRNA、
rRNA、tRNAおよび構造RNAを含むが、これら
に限定されない)またはタンパク質のいずれかであり得
る。従って、遺伝子抑制は、遺伝子の転写および/また
はmRNAの翻訳を減少させるプロセスを含む。転写を
減少させる遺伝子抑制プロセスの例として以下のものが
挙げられるが、これらに限定されない:転写開始複合体
の形成を阻害するプロセス、転写開始率を減少させるプ
ロセス、転写延長率を減少させるプロセス、転写のプロ
セシング率(processivity)を減少させる
方法および転写活性を拮抗するプロセス(例えば、転写
活性化因子の結合をブロックすることによる)。遺伝子
抑制は、例えば、活性化の防止および発現の存在レベル
を下まわる発現の阻害からなり得る。翻訳を減少させる
遺伝子抑制プロセスの例としては、翻訳開始を減少させ
る方法、翻訳延長を減少させる方法およびmRNA安定
性を減少させる方法が挙げられる。翻訳抑制としては、
遺伝子転写の可逆的および不可逆的な不活性化の両方が
挙げられる。一般的には、遺伝子抑制は、遺伝子産物の
生産における任意の検出可能な減少を含み、好ましくは
約2倍だけの遺伝子産物の生産における減少、さらに好
ましくは約2〜約5倍またはそれらの間の任意の整数
値、さらに好ましくは、約5〜約10倍の間またはそれ
らの間の任意の整数値、さらに好ましくは、約10〜約
20倍の間またはそれらの間の任意の整数値、なおさら
に好ましくは、約20〜約50倍の間またはそれらの間
の任意の整数値、さらに好ましくは、約50〜約100
倍の間またはそれらの間の任意の整数値、さらに好まし
くは、100倍以上である。最も好ましくは、遺伝子抑
制が、遺伝子発現の完全な阻害をもたらし、それゆえ遺
伝子産物が検出されない。
【0110】用語「調節する」は、機能の抑制、促進ま
たは誘導をいう。例えば、ZFPは、転写制御配列内の
モチーフに結合し、それによって転写制御配列に作動可
能に連結される遺伝子の転写を促進または抑制すること
によって、遺伝子発現を調節し得る。さらに、調節は、
遺伝子へのZFP結合の性質による遺伝子の転写阻害、
およびDNA依存性RNAポリメラーゼが遺伝子を最初
から最後まで読ことをブロックしてそれゆえ遺伝子の転
写を阻害することを含む。さらに、調節は、転写物の翻
訳の阻害を含む。従って、遺伝子発現の「調節」は、遺
伝子活性化および遺伝子抑制の両方を含む。
【0111】調節は、標的遺伝子の発現により間接的ま
たは直接的に影響を受ける任意のパラメーターを決定す
ることによって、アッセイされ得る。このようなパラメ
ーターとしては、例えば以下のものが挙げられる:RN
Aまたはタンパク質のレベルにおける変化;タンパク質
活性における変化;産物レベルにおける変化;下流の遺
伝子発現における変化;レポーター遺伝子(例えば、ル
シフェラーゼ、CAT、β−ガラクトシダーゼ、β−グ
ルクロニダーゼ、西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカ
リホスファターゼ、GFP(例えば、Mistiliお
よびSpector、(1997)Nature Bi
otechnology 15:961−964を参照
のこと)、または薬物耐性のような選択マーカー)の転
写または活性化における変化;シグナル伝達における変
化;リン酸化および脱リン酸化における変化;レセプタ
ー−リガンド相互作用における変化;セカンドメッセン
ジャー(例えば、cGMP、cAMP、IP、および
Ca2+)の濃度における変化;細胞増殖における変
化;血管新生における変化;および/または遺伝子発現
の任意の機能的効果における変化。測定は、インビト
ロ、インビボ、および/またはエキソビボでなされ得
る。このような機能的効果は、従来の方法(例えば、R
NAレベルまたはタンパク質レベルの測定、RNA安定
性の測定、および/または下流遺伝子もしくはレポータ
ー遺伝子の発現の同定)によって測定され得る。読み出
しは、例えば、以下によりし得る:化学ルミネセンス、
蛍光発光、比色定量反応、抗体結合、誘導マーカー、リ
ガンド結合アッセイ;cGMPおよびイノシトール三リ
ン酸(IP)のような細胞内セカンドメッセンジャー
における変化;細胞内カルシウムレベルにおける変化;
サイトカイン放出など。
【0112】ジンクフィンガータンパク質(または融合
分子)が細胞内タンパク質の発現を阻害するために使用
される場合、細胞内タンパク質の発現レベル、および/
またはそれをコードするmRNAは、好ましくは発現し
ないかまたは調節に影響を及ぼすジンクフィンガータン
パク質を含む参照細胞中のものの75%未満。好ましく
は、発現レベルは、参照細胞中のものの50%未満;よ
り好ましくは参照細胞中のものの25%未満;最も好ま
しくは参照細胞中のものの5%未満。ジンクフィンガー
タンパク質が細胞タンパク質の発現を活性化するために
使用される場合、この発現レベルは、ZFPを発現しな
い参照細胞中のレベルの110%よりも多い。より好ま
しくは、この発現レベルは参照細胞中のレベルの125
%よりも多く;より好ましくは原始細胞(origin
al cell)中のレベルの150%よりも多く;最
も好ましくは参照細胞中のレベルの175%よりも多
い。
【0113】用語「転写制御エレメント」「転写調節エ
レメント」「転写制御配列」および「転写調節配列」
は、相互交換可能に使用され、転写の調節を媒介するD
NA配列をいう。これらのエレメントまたは配列の例と
して、以下のものが挙げられるが、これらに限定されな
い:プロモーター、オペレーター、エンハンサー、サイ
レンサー、スプライスドナー部位およびスプライスアク
セプター部位、転写終結部位およびポリアデニル化部
位。転写制御配列は、調節標的が制御エレメントによっ
て媒介される転写の調節に直接的または間接的に参加す
る場合、分子標的に応答する。
【0114】「真核生物細胞」は、以下のものを含む
が、これらに限定されない:真菌細胞(例えば、酵
母)、原生動物細胞、古細菌細胞、植物細胞、動物細
胞、哺乳動物細胞およびヒト細胞。同様に、「原核生物
細胞」は、細菌を含むがこれに限定されない。
【0115】タンパク質、ポリペプチド、または核酸の
「機能的フラグメント」は、配列が全長タンパク質、ポ
リペプチドまたは核酸に同一ではないが、全長タンパク
質、ポリペプチドまたは核酸によって示される一つ以上
の機能をなお保持するタンパク質、ポリペプチドまたは
核酸である。機能的フラグメントは、対応するネイティ
ブ分子と比べてより多くの、より少ないまたは同数の残
基を有し得、および/または一つ以上のアミノ酸置換ま
たはヌクレオチド置換を含み得る。核酸の機能を決定す
るための方法(例えば、コード機能、別の核酸にハイブ
リダイズする能力)は、当該分野で周知である。同様
に、タンパク質機能を決定するための方法が周知であ
る。例えば、フィルター結合、電気泳動移動度シフト、
または免疫沈降アッセイによって、例えば、ポリペプチ
ドのDNA結合機能が決定され得る。Ausubelら
(前出)を参照のこと。例えば、同時免疫沈降、ツーハ
イブリッドアッセイまたは相補性検定(遺伝子的相補性
検定および生化学的相補性検定の両方)によって、タン
パク質が別のタンパク質と相互作用する能力は決定され
得る。例えば、Fieldsら(1989)Natur
e 340:245−246;米国特許第5,585,
245号およびPCT WO98/44350を参照の
こと。
【0116】「標的部位」または「標的配列」は、結合
タンパク質(例えば、ZFPのような)によって結合さ
れる配列である。標的配列は、ヌクレオチド配列(DN
AまたはRNAのいずれか)またはアミノ酸配列であり
得る。例として、3−フィンガーZFPに対するDNA
標的配列は、一般的に、ZFPと標的配列間の交差鎖相
互作用の存在および/または性質に依存して、9または
10ヌクレオチド長のいずれかである。
【0117】「標的サブサイト」または「サブサイト」
は、単独のジンクフィンガーによって結合されるDNA
標的部位の部分である。従って、交差鎖相互作用の非存
在下において、サブサイトは、一般的に、3ヌクレオチ
ド長である。交差鎖相互作用(例えば、共同所有されて
いるPCT WO 00/42219に記載される「D
−ableサブサイト(D−able subsit
e)」)が生じる場合において、サブサイトは4ヌクレ
オチド長であり、そして別の3または4ヌクレオチドサ
ブサイトと重なり合う。
【0118】「分子標的」は、候補化合物(例えば、薬
物)との相互作用について試験される任意の分子(例え
ば、細胞内の分子、または細胞膜と結合する分子)をい
う。分子標的の非限定の例として、DNA、RNA、お
よびタンパク質(例えば、レセプター(例えば、細胞表
面レセプター、膜結合レセプターまたは核レセプタ
ー)、シグナル伝達経路の成分、転写因子またはそれら
の機能的フラグメント)が挙げられる。分子標的として
はまた、高分子(例えば、タンパク質、核酸、炭水化
物、脂質、糖タンパク質、リポタンパク質、多糖類、上
記分子の改変された任意の誘導体、または上記分子の1
つ以上を含む任意の複合体)を含み得る。化合物が分子
標的に直接的または間接的に作用する場合、その化合物
はその分子標的と「相互作用」する。その化合物は、そ
の分子標的に直接的に作用し得る。例えば、分子標的が
タンパク質である場合、その化合物は、そのタンパク質
に結合することによって直接的にそのタンパク質と相互
作用し得るか、または転写調節エレメントへの作用を介
してそのタンパク質の発現を直接的に調節し得る。同様
に、例えば、分子標的に代わりに作用する別の分子をブ
ロックするかまたは刺激することによって、その化合物
はまた、間接的に分子標的に作用し得る。例えば、標的
が非タンパク質分子であり、そしてその化合物が、非タ
ンパク質分子標的の産生、安定性、活性、維持および/
または修飾に関連するタンパク質と相互作用する場合、
化合物の分子標的への間接的な作用が起こり得る。
【0119】用語「有効量」は、所望される結果(例え
ば、既に活性化されている遺伝子の不活性化または不活
性な遺伝子の活性化)をもたらす量、あるいはジンクフ
ィンガーヌクレオチド結合モチーフを含む遺伝子の不活
性化をもたらす量、もしくは構造遺伝子の転写またはR
NAの翻訳をブロックする量を含む。
【0120】「K」は、化合物に関する解離定数(す
なわち、所定の条件下(すなわち、[標的]<<K
場合)での、化合物の標的への最大結合の2分の1(す
なわち、標的に結合される化合物分子の2分の1)を示
す化合物(例えば、ジンクフィンガータンパク質)の濃
度)をいい、所定のアッセイ系(米国特許第5,78
9,538号)を使用して測定される。このKを測定
するために使用されるアッセイ系が選択されるべきであ
り、そのためZFPの実際のKの最も厳密な測定が与
えられる。ZFPの実際のKの厳密な測定が与えられ
る限り、任意のアッセイ系が使用され得る。1つの実施
形態において、ZFPのKは、本明細書の実施例1に
記載されるような電気泳動移動度シフトアッセイ(「E
MSA」)を使用して測定される。ZFPの純度または
ZFP活性のための調整がなされない限り、実施例1を
使用してなされるKの計算は、所定のZFPの実際の
よりも小さい見積もりをもたらし得る。好ましく
は、内因性細胞遺伝子の転写を調節するために使用され
るZFPのKは、約100nM未満であり、さらに好
ましくは約75nM未満であり、さらに好ましくは約5
0nM未満であり、最も好ましくは約25nM未満であ
る。
【0121】(スクリーニングアッセイ)好ましい実施
形態において、スクリーニングアッセイが、少なくとも
1つの外因性ジンクフィンガータンパク質を含む細胞を
用いてかまたは少なくとも1つの外因性ジンクフィンガ
ータンパク質を含む細胞由来の物質を用いて実施され
る。本明細書中に記載されるスクリーニングアッセイ
は、候補化合物の高スループットスクリーニングを可能
にし、これは、疑陽性の発生を減少しながら達成され得
る。
【0122】(A.ジンクフィンガータンパク質)本明
細書中に開示される組成物および方法は、DNA結合タ
ンパク質、特にジンクフィンガータンパク質の使用を含
む。例えば、Millerら(1985)EMBO
J.4:1609−1614;Rhodesら(199
3)Scientific American Fe
b.:56−65;およびKlug(1999)J.M
ol.Biol.293:215−218を参照のこ
と。3つのフィンガーのZif268マウス転写因子
が、詳細に十分に研究されている(Pavletic
h,N.P.&Pabo,C.O.(1991)Sci
ence252:809−17)。Zif268 ZF
Pと二本鎖DNAとのX線共結晶構造によって、各フィ
ンガーがDNAと独立して相互作用することが示される
(Nolteら(1998)Proc Natl Ac
ad Sci USA95:2938−43;Pavl
etich,N.P.&Pabo,C.O.(199
3)Science 261:1701−7)。3フィ
ンガーのドメインの機構は、各フィンガーによる3つ連
続する塩基対トリプレットの認識を可能にする。各フィ
ンガーは、約30アミノ酸長であり、ββα折り畳みを
とる。この2つのβ鎖は、シートを形成し、DNA結合
のための主溝中に認識αへリックスを位置づける。塩基
との特定の接触は、主に認識へリックスの直前およびこ
の認識ヘリックス内の4アミノ酸によって媒介される。
従来、これらの認識残基は、αへリックス内のその位置
に基づいて1、2、3、および6と番号付けられる。
【0123】ZFP DNA−結合ドメインは、共同所
有されるWO 00/42219;WO 00/415
66;および米国出願番号09/444,241(19
99年11月19日出願);同09/535,088
(2000年3月23日出願);ならびに米国特許第
5,789,538号;同第6,007,408号;同
第6,013,453号;同第6,140,081号;
同第および;同第6,140,466;ならびにPCT
公開WO 95/19431、同WO 98/5431
1、同WO 00/23464および、同WO 00/
27878に記載されるように設計および/または選択
されて、特定の標的部位を認識する。1つの実施形態に
おいて、ジンクフィンガーDNA結合ドメインの標的部
位は、共同所有されるWO 00/42219に開示さ
れる部位選択規則に従って同定される。好ましい実施形
態において、ZFPは、共同所有される米国出願番号0
9/716,637(2000年11月20日出願)の
表題「Iterative Optimization
in the Design of Binding
Proteins」に記載されるように、設計および最
適化される。特定の好ましい実施形態において、DNA
結合ドメインの結合特異性は、問題の配列中(例えば、
細胞性クロマチン中)の1つ以上の接近可能な領域を指
向する。接近可能な領域は、例えば、共同所有される米
国特許出願番号60/200,590(2000年4月
28日出願)の表題「Methods for Bin
dingan Exogenous Molecule
to Cellular Chromatin」、お
よび米国特許出願番号60/228,556(2000
年8月28日出願)の表題「Databases of
RegulatorySequences;Meth
ods of Making and Using S
ame」に記載されるように決定される。DNA結合ド
メインは、次いで、近接可能な領域内の標的部位に結合
するために、設計され、そして/または、選択され、そ
して/または、最適化される。
【0124】2つの代替方法が代表的に使用されて、新
規に設計されたDNA結合ペプチドを発現するために必
要とされるコード配列を作製する。1つのプロトコール
の例は、3フィンガーZFPの構築のためのPCRベー
スの組み立て手順であり、これは、6つの重複オリゴヌ
クレオチドを利用する(図1を参照のこと)。3つのオ
リゴヌクレオチドは、認識へリックス間のDNA結合ド
メインの一部をコードする「ユニバーサル」配列に対応
する。これらのオリゴヌクレオチドは、全てのジンクフ
ィンガー構築物に関して一定なままである。他の3つの
「特異的」オリゴヌクレオチドは、認識へリックスをコ
ードするように設計される。これらのオリゴヌクレオチ
ドは、主に、認識へリックス上の1位、2位、3位、お
よび6位に置換を含み、その結果、各々は、異なるDN
A結合ドメインを特定する。
【0125】PCR合成は、2工程で実行される。最初
に、二本鎖DNA鋳型を、低い温度のアニーリング工程
を用いた4サイクルのPCR反応において6つのオリゴ
ヌクレオチド(3つはユニバーサル、3つは特異的)を
合わせ、これによってオリゴヌクレオチドをアニーリン
グしてDNA「足場」を形成することによって作製す
る。この足場の中のギャップは、高い忠実度(high
−fidelity)の熱安定ポリメラーゼによって充
填され、TaqおよびPfuポリメラーゼの組合せもま
た、十分である。構築の第2段階において、ジンクフィ
ンガー鋳型は、増幅産物の両末端に制限部位を組み込む
ために設計された外部プライマーを用いて増幅され、こ
れがシャトルベクターまたは直接発現ベクターへクロー
ニングされることを容易にする。
【0126】設計されたDNA結合タンパク質をコード
するために配列を組み立てる代替の方法は、所望のジン
クフィンガータンパク質の特定の領域をコードする相補
オリゴヌクレオチドをアニーリングすることに依存す
る。この特定の適用は、オリゴヌクレオチドが最終連結
工程前にリン酸化されることを必要とする。これは通
常、アニーリング反応を始める前に実施されるが、リン
酸化(例えば、ポリヌクレオチドキナーゼによる)はま
た、アニーリング後に生じてもよい。簡単に言うと、タ
ンパク質の定常領域をコードする「ユニバーサル」オリ
ゴヌクレオチドは、相補オリゴヌクレオチドにアニーリ
ングされる。さらに、フィンガー認識へリックスをコー
ドする「特異的」オリゴヌクレオチドは、そのそれぞれ
の相補的オリゴヌクレオチドとアニーリングされる。こ
れらの相補的オリゴは、上記のプロトコールにおいてポ
リメラーゼによって以前に充填された領域を充填するよ
うに設計される。ユニバーサルオリゴ1および特異的オ
リゴ6(フィンガー3をコードする)に相補的なオリゴ
ヌクレオチドは、操作されて、選択ベクターへのクロー
ニングに使用される認識部位に特異的な突出配列を含
む。第2の組み立てプロトコールは、最初のプロトコー
ルと以下の面で異なる:新規に設計されたジンクフィン
ガータンパク質をコードする「足場」は、完全に合成D
NAから構成され、これによってポリメラーゼ充填工程
を排除し、さらにベクターにクローニングされるフラグ
メントは、増幅を必要としない。最後に、配列特異的突
出を含むことは、ベクターへの挿入前の制限酵素消化の
必要性を排除する。
【0127】生じるフラグメント(新規に設計されたジ
ンクフィンガータンパク質をコードする)は、発現ベク
ターに連結される。一般的に利用される発現ベクターと
しては、改変pMAL−c2細菌発現ベクター(New
England BioLabs、「NEB」、Be
verly,MA)または真核生物発現ベクターのpc
DNA(Promega,Madison,WI)が挙
げられるが、これらに限定されない。従来の精製方法が
使用され得る(Ausubel(前出)Sambroo
k(前出)を参照のこと)。さらに、任意の適切な宿主
(例えば、細菌細胞、昆虫細胞、酵母細胞、哺乳動物細
胞など)が、使用され得る。
【0128】マルトース結合タンパク質に融合されたジ
ンクフィンガータンパク質(MBP−ZFP)の細菌株
JM109における発現は、アミロースカラム(NE
B)を介した直接的な精製を可能にする。ジンクフィン
ガーキメラタンパク質の高い発現レベルは、IPTGを
用いた誘導によって得ることができる。なぜなら、pM
al−c2発現プラスミド中のMBP−ZFP融合物
は、IPTG誘導可能なtacプロモーター(NEB)
の制御下にあるからである。MBP−ZFP融合プラス
ミドを含む細菌は、2×YT培地(10μM ZnCl
、0.02% グルコース、および50μg/ml
アンピシリンを含む)に接種され、37℃で振盪され
る。中間の指数関数的な増殖期に、IPTGが0.3m
Mまで添加され、そして培養物が振盪される。3時間
後、細菌が遠心分離によって回収され、超音波処理によ
って破壊され、次いで、不溶性物質が、遠心分離によっ
て除去される。MBP−ZFPタンパク質は、アミロー
ス結合樹脂上に捕獲され、20mMTris−HCl
(pH 7.5)、200mM NaCl、5mM D
TTおよび50μM ZnClを含む緩衝液で徹底的
に洗浄され、次いで、本質的に同じ緩衝液中でマルトー
スを用いて溶出される(精製は、NEBからの標準的な
プロトコールに基づく)。精製タンパク質は、定量さ
れ、そして生化学分析のために保存される。
【0129】精製タンパク質の生化学特性(例えば、K
)は、任意の適切なアッセイによって特徴付けられ得
る。Kは、電気泳動移動度シフトアッセイ(「EMS
A」)を介して特徴付けられ得る(Buratowsk
i&Chodosh,Current Protoco
ls in Molecular Biology,1
2.2.1−12.2.7頁(Ausubel編、19
96);米国特許第5,789,538号;PCT W
O 00/42219もまた参照のこと)。親和性は、
低目に固定された量の標識二本鎖オリゴヌクレオチド標
的に対して精製タンパク質を滴定することによって測定
される。この標的は、天然の配列中に見出される3bp
が隣接した天然の結合部位配列(9または18bp)を
含む。結合部位および隣接配列の外部にあるのは、定常
配列である。アニーリングされたオリゴヌクレオチド標
的は、T4ファージポリヌクレオチドキナーゼを用いた
効率的な標的の標識を可能にする1bpの5’突出を保
有する。このアッセイに関して、標的を、40nM以下
の濃度で添加し(実際の濃度は、最も低いタンパク質希
釈よりも少なくとも10分の1に維持される)、そして
反応物を、少なくとも45分間平衡させる。さらに反応
混合物はまた、10mM Tris(pH7.5)、1
00mM KCl、1mM MgCl、0.1mM
ZnCl、5mM DTT、10% グリセロール、
0.02% BSAも含む(ポリ(dIdC)または
(dAdT)(Pharmacia)がまた、10〜1
00μg/μlで添加され得る)。
【0130】平衡された反応物は、10% ポリアクリ
ルアミドゲル(これは、Tris/グリシン緩衝液中で
45分間、予備泳動された)に充填され、次いで、結合
または未結合の標識標的が、150Vの電気泳動で分離
される(あるいは、4%ポリアクリルアミドゲルスタッ
カーを含む10〜20%勾配のTris−HClゲルが
また、使用され得る)。乾燥させたゲルは、オートラジ
オグラフィーまたはホスホロイメージング(phosp
horoimaging)によって可視化され、そして
見かけのKが、最大半減の結合を与えるタンパク質濃
度を計算することによって決定される。
【0131】類似のアッセイがまた、タンパク質調製物
における活性な画分を決定することを含み得る。活性な
画分は、タンパク質が高い濃度の標的DNAに対して滴
定される化学量論的ゲルシフトによって決定される。滴
定は、100、50、および25%の標的で実施される
(通常、マイクロモルのレベル)。
【0132】(B.融合分子)ジンクフィンガー含有タ
ンパク質の選択および/または設計はまた、遺伝子発現
の調節を容易にする融合分子の設計を可能にする。従っ
て、特定の実施形態において、本明細書中に開示される
組成物および方法は、ジンクフィンガータンパク質(ま
たはその機能フラグメント)と1つ以上の機能ドメイン
(またはその機能フラグメント)との間の融合物、また
はこのような融合物をコードするポリヌクレオチドを含
む。このような融合分子が細胞に存在する場合、機能ド
メインは、ジンクフィンガータンパク質が結合する遺伝
子中の配列の近位にもたらされる。次いで、この機能ド
メインの転写調節機能は、例えば、遺伝子発現を調節す
ることによって遺伝子上で作用し得る。
【0133】ジンクフィンガータンパク質は、1つ以上
の調節ドメインあるいは2つ以上の調節ドメイン(この
2つ以上のドメインは、同じドメインの2つのコピーで
あるか、または2つの異なるドメインである)と、共有
結合しても非共有結合してもよい。調節ドメインは、例
えば、アミノ酸リンカーを介して、融合タンパク質の一
部としてジンクフィンガータンパク質に共有結合で連結
され得る。ジンクフィンガータンパク質はまた、非共有
結合二量体化ドメイン(例えば、ロイシンジッパー、S
TATタンパク質N末端ドメイン、またはFK506結
合タンパク質)を介して調節ドメインと結合され得る
(例えば、O’Shea,Science254:53
9(1991)Barahmand−Pourら,Cu
rr.Top.Microbiol.Immunol.
211:121−128(1996);Klemmら,
Annu.Rev.Immunol.16:569−5
92(1998);Klemmら,Annu.Rev.
Immunol.16:569−592(1998);
Hoら,Nature 382:822−826(19
96);およびPomeranzら,Biochem.
37:965(1998)を参照のこと)。調節ドメイ
ンは、任意の適切な位置(ジンクフィンガータンパク質
のC末端またはN末端を含む)でジンクフィンガータン
パク質と結合され得る。
【0134】ジンクフィンガータンパク質に加えるため
の通常の制御ドメインとしては、以下が挙げられる:例
えば、転写因子由来のエフェクタードメイン(アクチベ
ーター、リプレッサー、コアクチベーター、コリプレッ
サー)、サイレンサー、核ホルモンレセプター、癌遺伝
子転写因子(例えば、myc、jun、fos、my
b、max、mad、rel、ets、bcl、my
b、mosおよび/またはerbファミリーメンバーな
ど);DNA修復酵素ならびにこれらの関連因子および
修飾因子;DNA再編成酵素ならびにこれらの関連因子
および修飾因子;クロマチン関連タンパク質およびこれ
らの修飾因子(例えば、キナーゼ、アセチラーゼおよび
デアセチラーゼ);およびDNA修飾酵素(例えば、メ
チルトランスフェラーゼ、トポイソメラーゼ、ヘリカー
ゼ、リガーゼ、キナーゼ、ホスファターゼ、ポリメラー
ゼ、エンドヌクレアーゼ)ならびにこれらの関連因子お
よび修飾因子。
【0135】制御ドメインを入手し得る転写因子ポリペ
プチドは、制御されかつ基礎的な転写に関連する転写因
子ポリペプチドを含む。このようなポリペプチドとして
は、例えば、転写因子、これらのエフェクタードメイ
ン、コアクチベーター、サイレンサーおよび核ホルモン
レセプターが挙げられる。転写に関するタンパク質およ
び核酸エレメントの概説については、例えば、Good
richら,Cell84:825−30(1996)
を参照のこと;一般に転写因子は、Barnes&Ad
rock,Clin.Exp.Allergy 25
Suppl.2:46−9(1995)およびRoed
er,Methods Enzymol.273:16
5−71(1996)に概説される。転写因子の専用デ
ータベースは公知である(例えば、Science 2
69:630(1995)を参照のこと)。核ホルモン
レセプター転写因子は、例えば、Rosenら,J.M
ed.Chem.38:4855−74(1995)に
記載される。転写因子のC/EBPファミリーは、We
delら,Immunobiology 193:17
1−85(1995)に概説される。核ホルモンレセプ
ターによって転写制御を媒介するコアクチベーターおよ
びコリプレッサーは、例えば、Meier,Eur.
J.Endocrinol.134(2):158−9
(1996);Kaiserら,Trends Bio
chem.Sci.21:342−5(1996);お
よびUtleyら,Nature 394:498−5
02(1998)に概説される。造血の制御に関連す
る、GATA転写因子は、例えば、Simon,Na
t.Genet.11:9−11(1995);Wei
ssら、Exp.Hematol.23:99−107
に記載される。TATAボックス結合タンパク質(TB
P)およびその関連TAFポリペプチド(これは、TA
F30、TAF55、TAF80、TAF110、TA
F150およびTAF250を含む)は、Goodri
ch&Tjian,Curr.Opin.Cell B
iol.6:403−9(1994)およびHurle
y,Curr.Opin.Struct.Biol.
6:69−75(1996)に記載される。STATフ
ァミリーの転写因子は、例えば、Barahmand−
Pourら,Curr.Top.Microbiol.
Immunol.211:121−8(1996)に概
説される。疾患に関連する転写因子は、Asoら,J.
Clin.Invest.97:1561−9(199
6)に概説される。
【0136】ZFPと融合するための例示的な機能的ド
メインは、ヒトKOX−1タンパク質由来のKRAB抑
制ドメインである(例えば、Thiesenら,New
Biologist 2,363−374(199
0);Margolinら,Proc.Natl.Ac
ad.Sci.USA 91,4509−4513(1
994);Pangueら,Nucl.Acids R
es.22:2908−2914(1994);Wit
zgallら,Proc.Natl.Acad.Sc
i.USA 91,4514−4518(1994)を
参照のこと)。別の最適な抑制ドメインは、メチル結合
ドメインタンパク質2B(MBD−2B)である(MB
Dタンパク質の記述に関してHendrichら,(1
999)Mamm Genome 10:906−91
2も参照のこと)。別の有用な抑制ドメインは、v−E
rbAタンパク質に関連する抑制ドメインである。例え
ば、Dammら,(1989)Nature 339:
593−597;Evans(1989)Int.J.
Cancer Suppl.4:26−28;Pain
ら、(1990)New Biol.2:284−29
4;Sapら,(1989)Nature 340:2
42−244:Zenkeら,(1988)Cell
52:107−119;およびZenkeら,(199
0)Cell 61:1035−1049を参照のこ
と。さらなる例示的な抑制ドメインとしては以下が挙げ
られるがこれらに限定されない:非リガンド化(例え
ば、T3に結合しない)甲状腺ホルモンレセプター(T
R)および特定のTR変異体、SID、MBD2、MB
D3、DNMTファミリーのメンバー(例えば、DNM
T1、DNMT3A、DNMT3B)、Rb、およびM
eCP2。例えば、Zhangら,(2000);An
n Rev Physiol 62:439−466;
Bridら,(1999)Cell 99:451−4
54;Tylerら,(1999)Cell 99:4
43−446;Knoepflerら,(1999)C
ell 99:447−450;およびRoberts
onら,(2000)Nature Genet.2
5:338−342を参照のこと。さらなる例示的な抑
制ドメインとしては、ROM2およびAtHD2Aが挙
げられるがこれらに限定されない。例えば、Chern
ら,(1996)Plant Cell8:305−3
21;およびWuら,(2000)Plant J.2
2:19−27を参照のこと。
【0137】活性化を達成するための適切なドメインと
しては以下が挙げられる:HSVVP16活性化ドメイ
ン(例えば、Hagmennら,J.Virol.7
1,5952−5962(1997)を参照のこと)、
核ホルモンレセプター(例えば、Torchiaら,C
urr.Opin.Cell.Biol.10:373
−383(1998)を参照のこと);リガンド結合T
Rおよび特定のTR変異体;核因子κBのp65サブユ
ニット(Bitko&Barik,J.Virol.7
2:5610−5618(1998)ならびにDoyl
e&Hunt,Neuroreport 8:2937
−2942(1997);Liuら,Cancer G
ene Ther.5:3−28(1998))、また
はVP64のような人工キメラ機能的ドメイン(Sei
fpalら,EMBO J.11,4961−4968
(1992))。
【0138】さらなる例示的な活性化ドメインとしては
以下が含まれるがこれらに限定されない:p300、C
BP、PCAF、SRC1、PvALF、AtHD2
A、およびERF−2。例えば、Robyrら,(20
00)Mol.Endocrinol.14:329−
347;Collingwoodら,(1999)J.
Mol.Endocrinol.23:255−27
5;Leoら,(2000)Gene 245:1−1
1;Manteuffel−Cymborowska
(1999)Acta Biochem.Pol.4
6:77−89;McKennaら,(1999)J.
Steroid Biochem.Mol.Biol.
69:3−12;Malikら,(2000)Tren
ds Biochem.Sci.25:277−28
3;およびLemonら,(1999)Curr.Op
in.Genet.Dev.9:499−504を参照
のこと。さらなる例示的な活性化ドメインとしては以下
が含まれるがこれらに限定されない:OsGAI,HA
LF−1,C1,AP1,ARF−5,−6,−7,お
よび−8,CPRF1,CPRF4,MYC−RP/G
P,ならびにTRAB1。例えば、Ogawaら,(2
000)Gene 245:21−29;Okanam
iら,(1996)Genes Cells 1:87
−99;Goffら,(1991)Genes De
v.5:298−309;Choら,(1999)Pl
ant Mol.Biol.40:419−429;U
lmasonら,(1999)Proc.Natl.A
cad.Sci.USA 96:5844−5849;
Sprenger−Hausselsら,(2000)
PlantJ.22:1−8;Gongら,(199
9)Plant Mol.Biol.41:33−4
4;およびHoboら,(1999)Proc.Nat
l.Acad.Sci.USA 96:15,348−
15,353を参照のこと。
【0139】さらなる機能的ドメインは、例えば、共有
に係るWO00/41566に開示される。さらに、イ
ンシュレイタードメイン(insulator dom
ain)(融合分子における使用に適切なISWI含有
ドメインおよび/またはメチル結合ドメインタンパク質
のようなクロマチン再構築タンパク質)は、例えば、共
有に係る米国特許出願番号60/236,409号
(「Nuclear Reprogramming U
sing ISWI And Related Chr
omatin Remodeling ATPase
s」と題される);米国特許出願番号60/236,8
84号(「Modulation Of Gene E
xpression Using Methyl Bi
nding Domain Polypeptide
s」と題される);および米国特許出願番号60/25
3,678号(「Modulation of Gen
e Expression Using Insula
tor Binding Proteins」と題され
る)に記載される。
【0140】機能的ドメインはまた、核ホルモンレセプ
ター由来であり得る。例えば、甲状腺ホルモンレセプタ
ー(TR)は、核ホルモンレセプターサブファミリーの
メンバーであり、そして一般的にその標的遺伝子に構成
的に結合される。TR結合の効果(すなわち、遺伝子発
現の抑制かまたは活性化のいずれか)は、通常、そのリ
ガンド(甲状腺ホルモン(T3))が存在するか、また
は存在しないかに依存する。T3の非存在下において、
レセプターは、一般に、基礎レベルより下のレベルに遺
伝子発現を抑制する。非リガンド化レセプターによって
補充され、そして抑制的な複合体を構成すると考えられ
る多数のタンパク質が同定された。このようなタンパク
質の例としては、レセプターと直接的に相互作用する、
SMRTおよびNCoR、ならびにSMRT/NCoR
に相互作用する、Sin3が挙げられる。Sin3はま
た、多くのヒストンデアセチラーゼ(例えば、HDAC
の1〜8(このうちのいくつかはまた、TRと直接的に
相互作用し得る))と相互作用する。DNA結合TRに
よるヒストンデアセチラーゼの再補充は、抑制を与える
能力において主要な役割を担うと考えられるが;HDA
C以外の抑制因子が、TRによって補充されることもま
た可能である。
【0141】DNA結合TRへのリガンドの結合は、T
Rに関連する抑制性複合体の崩壊およびDNA結合、リ
ガンド結合TRへの活性因子の再補充を生じる。このよ
うな活性因子としては以下が含まれるがそれらに限定さ
れない:ヒストンアセチルトランスフェラーゼSRC−
1、CBP/p300、およびP/CAF。オリゴマー
の活性化複合体はまた、リガンド結合TR(例えば、D
RIPおよびARC)によって補充され得る。Rach
ezら,(1999)Nature 398:824−
827;およびNaarら,(1999)Nature
398:828−832。これらは、リガンド結合へ
の応答において、他の核ホルモンレセプターと相互作用
すること、そしてクロマチンの鋳型の前後において遺伝
子発現の活性化を容易にすることが示されている。核レ
セプターファミリー(糖質コルチコイドレセプター(G
R))の別のメンバーは、リガンド結合に応答してhB
RG1/BAFクロマチン再構築複合体を補充する。F
ryerら,(1998)Nature 393:88
−91。
【0142】TRおよび関連する核レセプターは、(規
定されていない機能の)アミノ末端領域、中心的なDN
A結合ドメインおよびカルボキシ末端リガンド結合ドメ
イン(LBD)を含むモジュラータンパク質である。L
BDは、ホルモンを結合することに加えて、上記される
抑制因子と活性因子の両方との相互作用の原因である。
LBDが、異種DNA結合ドメイン(Gal4)に融合
される場合、Gal4結合部位を含む標的プロモーター
の抑制を媒介する。Collingwoodら、(19
98)EMBO J.17:4760−4770。さら
に、転写のT3依存活性化は、GAl4 DNA結合ド
メインとTR LBDとの融合を使用して達成され得
る。Toneら,(1994)J.Biol.Che
m.269:31,157−31,161。
【0143】TRおよび関連する核レセプターのLBD
の構造の知見(突然変異誘発の研究の結果と共に)は、
ホルモン濃度に無感覚である抑制活性および活性化活性
を有する変異体レセプターを設計するために使用され得
る。例えば、生理学的なレベルのT3を結合し得ないT
Rの単一アミノ酸変異体(例えば、G344E、Δ43
0M、およびΔ276I)は、これらの結合部位にコリ
プレッサーを補充する。Collingwoodら,
(1994)Mol.Endocrinol.8:12
62−1277;Collingwoodら,(199
8)前出。逆に、ホルモン結合によって誘導される構造
変化を模倣するリガンド結合ドメインにおける構造変化
を起こす変異は、エストロゲンレセプター(例えば、L
536PおよびY541D/E/A)において同定さ
れ、そしてレセプターの構成的活性形態を生じる。En
gら,(1997)Mol.Cell.Biol.1
7:4644−4653;Whiteら,(1997)
EMBO J.16:1427−1435。
【0144】従って、例えば、TRまたはGRに由来す
る変異体核ホルモンレセプターLBDは、細胞内のクロ
マチンにおける目的の領域に活性化タンパク質複合体ま
たは抑制タンパク質複合体を補充するために、ZFP
DNA結合ドメインとの融合の成分として使用され得、
それによって標的分子の発現を制御する。特定の天然に
存在する変異体LBDは、利用可能であり;そして新し
い変異体は、当業者に周知の方法によって作製され得
る。このような複合体の作用部位は、DNA結合ドメイ
ンの特異性によって決定されるが;これらの活性は、L
BDに対する変異の性質によって決定され、そしてこれ
は、リガンド濃度に依存しない。例えば、ホルモンを結
合し得ないように変異されたLBDを含む融合は、抑制
性の複合体の形成を容易にするが;リガンド結合LBD
に似ているようにLBDの構造を変化するLBD変異を
含む融合分子は、転写の活性化を容易にする複合体の形
成を刺激する。従って、本発明の開示の目的に関して、
変異体核ホルモンレセプターLBD(例えば、TR)
は、活性化ドメインまたは抑制ドメインとして使用され
得る。
【0145】さらなる実施形態において、「Targe
ted Modificationof Chroma
tin Structure」と題される共有に係る米
国特許出願に開示されるように、クロマチンの標的再構
築は、機能的ドメイン融合分子/DNA結合ドメイン融
合分子の結合にアクセス可能である細胞のクロマチンに
おいて1つ以上の部位を産生するために使用され得る。
【0146】キナーゼ、ホスファターゼ、および遺伝子
制御に関連するポリペプチドを改変する他のタンパク質
はまた、ジンクフィンガータンパク質のための機能的ド
メインとして有用である。このような修飾因子は、しば
しば、例えば、ホルモンによって媒介される転写を作動
するかまたは停止するかに関連する。転写制御に関連す
るキナーゼは、Davis,Mol.Reprod.D
ev.42:459−67(1995),Jackso
nら,Adv.Second Messenger P
hosphoprotein Res.28:279−
86(1993),およびBoulikas,Cri
t.Rev.Eukaryot.GeneExpr.
5:1−77(1995)に概説され、一方でホスファ
ターゼは、例えば、Schonthal&Semin,
Cancer Biol.6:239−48(199
5)に概説される。核のチロシンキナーゼは、Wan
g,Trends Biochem.Sci.19:3
73−6(1994)に記載される。
【0147】有用なドメインはまた、癌遺伝子(例え
ば、myc、jun、fos、myb、max、ma
d、rel、ets、bcl、myb、mosおよび/
またはerbファミリーナンバー)ならびにこれらに関
連する因子および修飾因子の遺伝子産物から入手され得
る。癌遺伝子は、例えば、Cooper,Oncoge
nes,The Jones and Bartlet
t Series inBiology(第2版,19
95)に記載される。ets転写因子は、Waslyl
kら,Eur.J.Biochem.211:7−18
(1993)およびCrepieuxら,Crit.R
ev.Oncog.5:615−38(1994)に概
説される。Myc癌遺伝子は、例えば、Ryanら,B
iochem.J.314:713−21(1996)
に概説される。junおよびfos転写因子は、例え
ば、Fos and Jun Families of
Transcription Factors (A
ngel&Herrlich編,1994)に記載され
る。max癌遺伝子は、Hurlinら,Cold S
pring Harb.Symp.Quant.Bio
l.59:109−16に概説される。myb遺伝子フ
ァミリーは、Kanei−Ishiiら,Curr.
Top. Microbiol.Immunol.21
1:89−98(1996)に概説される。mosファ
ミリーは、Yewら,Curr.Opin.Gene
t.Dev.3:19−25(1993)に概説され
る。
【0148】ジンクフィンガータンパク質は、DNA修
復酵素ならびに関連因子および修飾因子から得られる機
能的ドメインを含み得る。DNA修復系は、例えば、V
os,Curr.Opin.Cell Biol.4:
385−95(1992);Sancar,Ann.R
ev.Genet.29:69−105(1995);
Lehmann,Genet.Eng.17:1−19
(1995);およびWood,Ann.Rev.Bi
ochem.65:135−67(1996)に概説さ
れる。DNA再構築酵素ならびにこれらの関連因子およ
び修飾因子はまた、制御ドメインとして使用され得る
(例えば、Gangloffら,Experienti
a 50:261−9(1994);Sadowsk
i,FASEB J.7:760−7(1993)を参
照のこと)。
【0149】同様に、制御ドメインは、DNA修飾酵素
(例えば、DNAメチルトランスフェラーゼ、トポイソ
メラーゼ、ヘリカーゼ、リガーゼ、キナーゼ、ポスファ
ターゼ、ポリメラーゼ)ならびにこれらの関連因子およ
び修飾因子由来であり得る。ヘリカーゼは、Matso
nら,Bioessays,16:13−22(199
4)に概説され、そしてメチルトランスフェラーゼは、
Cheng,Curr.Opin.Struct.Bi
ol.5:4−10(1995)に記載される。ヒスト
ンデアセチラーゼ(Wolffe,Science 2
72:371−2(1996))のような、クロマチン
関連タンパク質およびこれらの修飾因子(例えば、キナ
ーゼ、アセチラーゼおよびデアセチラーゼ)はまた、選
択されたジンクフィンガータンパク質に加えるドメイン
として有用である。転写性のリプレッサーとして作用す
るDNAメチルトランスフェラーゼはまた、制御ドメイ
ンであり得る(例えば、Van den Wyngae
rtら,FEBS Lett.426:283−289
(1998);Flynnら,J.Mol.Biol.
279:101−116(1998);Okanoら,
Nucleic Acids Res.26:2536
−2540(1998);およびZardo&Caia
fa,J.Biol.Chem.273:16517−
16520(1998)を参照のこと)。Fok1のよ
うなエンドヌクレアーゼはまた、遺伝子切断を介して作
用する、転写性のリプレッサーとして使用され得る(例
えば、WO95/09233;およびPCT/US94
/01201を参照のこと)。
【0150】クロマチンならびにDNA構造、移動およ
び局在ならびにこれらの関連因子および修飾因子を制御
する因子;微生物(例えば、原核生物、真核生物および
ウイルス)に由来する因子、およびこれらと結合するか
またはこれらを修飾する因子はまた、融合タンパク質を
得るために使用され得る。リコンビナーゼおよびインテ
グラーゼは、機能的ドメインとして使用され得る。ヒス
トンアセチルトランスフェラーゼはまた、転写性のアク
チベーターとして使用され得る(例えば、Jin&Sc
otto,Mol.Cell.Biol.18:437
7−4384(1998);Wolffe,Scien
ce 272:371−372(1996);Taun
tonら,Science 272:408−411
(1996);およびHassigら,Proc.Na
tl.Acad.Sci.U.S.A.95:3519
−3524(1998)を参照のこと)。ヒストンデア
セチラーゼは、転写性のリプレッサーとして使用され得
る(例えば、Jin&Scotto,Mol.Cel
l.Biol.18:4377−4384(199
8);Syntichaki&Thireos,J.B
iol.Chem.273:24414−24419
(1998);Sakaguchiら,Genes D
ev.12:2831−2841(1998);および
Martinezら,J.Biol.Chem.27
3:23781−23785(1998)を参照のこ
と)。
【0151】ポリペプチドドメイン間(例えば、2つの
ジンクフィンガータンパク質間またはジンクフィンガー
タンパク質と機能的ドメインとの間)のリンカードメイ
ンは、含まれ得る。このようなリンカーは、典型的にポ
リペプチド配列である(例えば、約5〜200アミノ酸
の間のポリgly配列)。好ましいリンカーは、典型的
には組換え融合タンパク質の1部分として合成される可
撓性のアミノ酸配列である。例えば、リンカーDGGG
S(配列番号:28)は、2つのジンクフィンガータン
パク質を連結するために使用され得る。2つのジンクフ
ィンガータンパク質を連結する可動性のリンカーはま
た、配列TGEKP(配列番号:29)を含むアミノ酸
配列であり得る(例えば、Liuら,Proc.Nat
l.Acad.Sci.U.S.A.5525−553
0(1997)を参照のこと)。リンカーLRQKDG
ERP(配列番号:30)は2つのジンクフィンガータ
ンパク質を連結するために使用され得る。以下のリンカ
ーはまた、2つのジンクフィンガータンパク質を連結す
るために使用され得る:GGRR(配列番号:31)
(Pomerantzら.1995,前出),(G4
S)(配列番号:45)(Kimら,Proc.Na
tl.Acad.Sci.U.S.A.93,1156
−1160(1996);およびGGRRGGGS(配
列番号:32);LRQRDGERP(配列番号:3
3);LRQKDGGGSERP(配列番号:34);
LRQKd(G3S)ERP(配列番号:35)。あ
るいは、可動性のリンカーは、DNA結合部位とペプチ
ドそれ自身の両方をモデル化し得るコンピュータープロ
グラムを使用して(Desjarlais&Berg,
Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.
90:2256−2260(1993),Proc.N
atl.Acad.Sci.U.S.A.91:110
99−11103(1994))またはファージディス
プレイ方法によって(例えば、PCT WO99/45
132)合理的に設計され得る。
【0152】化学的リンカーは、合成的にかまたは組換
え的に産生されたドメイン配列を結合するために使用さ
れ得る。例えば、ポリ(エチレングリコール)リンカー
は、Shearwater Polymers,In
c.Huntsville,Alabamaから入手可
能である。いくつかのリンカーは、アミド結合、スルフ
ヒドリル結合またはヘテロ機能的結合を有する。制御ド
メインとジンクフィンガータンパク質との共有結合に加
えて、非共有結合性の方法は、制御ドメインと関連する
ジンクフィンガータンパク質を有する分子の産生に使用
され得る。
【0153】ZFP融合分子はまた、1つ以上の機能的
ドメインに加えて、または代わりに、精製、発現、モニ
タリングならびに/または細胞の局在および/もしくは
細胞下の局在の検出を容易にする1つ以上のドメインを
含み得る。例えば、これらとしては、マルトース結合タ
ンパク質(「MBP」)、グルタチオンSトランスフェ
ラーゼ(GST)、ヘキサヒスチジン、c−myc、お
よびFLAGエピトープのようなポリペプチドが挙げら
れる。
【0154】融合分子は、当業者に周知であるクローニ
ングの方法および生化学的な組み合わせによって作製さ
れる。特定の実施形態において、融合分子は、ジンクフ
ィンガータンパク質および少なくとも2つの機能的ドメ
インを含む(例えば、インシュレイタードメインまたは
メチル結合タンパク質ドメイン、そして、さらに、転写
性活性化ドメインまたは転写性抑制ドメイン)。融合分
子はまた、核局在シグナル(例えば、SV40媒体T抗
原由来のような)およびエピトープタグ(例えば、FL
AGおよび血球凝着素のような)を必要に応じて含む。
融合タンパク質(およびこれらをコードする核酸)は、
翻訳性リーディングフレームが、融合の成分間で保存さ
れるように設計される。
【0155】本明細書中で開示される融合分子は、標的
部位に結合し、そして分子標的の発現を媒介するジンク
フィンガー結合タンパク質を含む。特定の実施形態にお
いて、標的部位は、細胞のクロマチンのアクセス可能な
領域に存在する。アクセス可能な領域は、共有に係る米
国特許出願番号60/200,590号,米国特許出願
番号60/214,674号および米国特許出願番号6
0/228,556号に記載されるように決定され得
る。標的部位が、細胞のクロマチンのアクセス可能な領
域に存在しない場合、1つ以上のアクセス可能な領域
は、「Targeted Modification
of Chromatin Structure」と題
される共有に係る米国特許出願に記載されるように決定
される。さらなる実施形態において、融合分子のジンク
フィンガー成分は、その標的部位が、アクセス可能な領
域にあるかどうかに関係なく細胞のクロマチンに結合し
得る。例えば、このようなDNA結合ドメインは、リン
カーDNAおよび/またはヌクレオソームのDNAに結
合し得る。「パイオニア」DNA結合ドメインのこの型
の例は、特定のストロイドレセプターおよび肝細胞核因
子−3(HNF3)において見出される。Cordin
gleyら,(1987)Cell 48:261−2
70;Pinaら,(1990)Cell 60:71
9−731;およびCirilloら,(1998)E
MBO J.17:244−254。
【0156】融合化DNA結合ドメインの長所によって
特定の配列に標的化された、1つ以上の機能的ドメイン
を使用する遺伝子制御の方法は、遺伝子発現のモジュレ
ーションを達成し得る。遺伝子発現のモジュレーション
は、低下した発現の形態であり得る(例えば、抑制)。
この場合において、分子標的の発現が、ZFPによって
抑制されている細胞における細胞内の性質の価値は、し
ばしば、分子標的に指向される抑圧的なZFPを発現し
ない細胞における性質の価値よりも低い。本明細書中に
記載されるように、特定の標的遺伝子の抑制は、ジンク
フィンガータンパク質および機能的ドメインを含む融合
分子を使用することによって達成され得る。
【0157】あるいは、分子標的をコードする遺伝子の
活性化が、分子標的と化合物との相互作用を試験するた
めに必要である場合、モジュレーションは、増大した遺
伝子発現、または活性化の形態であり得る。この機能的
ドメイン(例えば、インシュレイタードメイン、活性化
ドメインなど)は、標的遺伝子の発現を増大および/ま
たは維持することを可能にする。分子標的の発現が、Z
FPによって増大される細胞内における細胞内の性質の
価値は、しばしば、分子標的に指向される活性ZFPを
発現しない細胞における細胞内の性質の価値よりも高
い。
【0158】いくつかの細胞は、誘導性プロモーターに
操作可能に連結されるジンクフィンガータンパク質をコ
ードする配列を発現するように設計される。種々の誘導
性プロモーターは、利用可能であり;誘導性プロモータ
ーの多くは、低分子または他の環境因子(例えば、温度
および栄養状態のような)によって制御され得る。誘導
性プロモーターとの操作可能な連結は、ZFPの活性
化、そしてそれによってZFPによる分子標的の発現の
モジュレーションが、適切な低分子を細胞に供給するこ
とまたは刺激を誘導することによって制御されることを
可能にする。誘導性プロモーターによるZFPの発現の
制御は、細胞に対して致死性を生じる持続性の過剰発現
または過少発現下を有する分子標的の発現の一過性のモ
ジュレーションを達成するのに有用である。誘導性発現
はまた、分子標的のモジュレーションに帰する二次的な
効果を軽減する利点がある。例えば、1つの細胞のタン
パク質の発現のモジュレーションは、細胞内の多くの他
のタンパク質(および他の分子)の相対的な量の変化を
直接的にかまたは間接的に生じ得る。アッセイを実施す
る直前にジンクフィンガータンパク質の発現を誘導する
ことによって、このような二次的な変化は最小化され
る。従って、制御された分子標的を含む試験細胞とコン
トロール細胞との間での応答の差異は、標的の制御によ
って起きる二次的な効果よりも化合物と分子標的との間
の相互作用に全面的にかまたは実質的に全面的に帰す
る。
【0159】(C.細胞に基づくアッセイ)1つの局面
において、他の従来的な方法に共通した偽陽性の発生率
を減少する、細胞に基づく薬物スクリーニングアッセイ
を行う方法が記載される。偽陽性は、例えば、化合物
が、内因性の標的と相互作用しないが、代替のメカニズ
ムによって同一または類似の効果を達成する場合に起こ
る。
【0160】本方法において、好ましくは、少なくとも
1つの分子標的(例えば、タンパク質標的または分子標
的の発現を調節するタンパク質)の発現レベルのみが異
なる一致した細胞集団でアッセイを行うことによって、
偽陽性は、減少または排除される。代表的には、コント
ロール細胞集団は、特定の細胞型および環境(例えば、
培養)条件について正常なレベルで分子標的を発現す
る。試験細胞集団は、コントロール集団と比較して変化
したレベル(より高いか、またはより低いかのいずれ
か)で、分子標的を発現する。分子標的の変化した発現
レベルは、標的分子の発現を調節するように作用するZ
FP分子またはZFP融合分子によって達成される。標
的分子の発現は、例えば、ZFP分子またはZFP融合
分子が、分子標的をコードする遺伝子の転写を調節する
場合のように、直接的に調節され得る。あるいは、標的
分子の発現の間接的な調節は、ZFP分子またはZFP
融合分子が、標的分子の合成、安定性または調節に関連
する遺伝子の発現を調節する場合に生じる。間接的な調
節は、分子標的がタンパク質ではない場合に生じ得る
が、タンパク質分子標的の間接的な調節もまた可能であ
る。
【0161】1つの実施形態において、分子標的は、試
験細胞で過剰発現される。化合物は、試験細胞集団にお
いて、例えば、分子標的との相互作用を測定(定量的に
または定性的に)する1以上のアッセイを使用して、過
剰発現された分子標的と相互作用する能力についてスク
リーニングされる。同一の化合物がまた、コントロール
集団においてもスクリーニングされ、そして分子標的と
相互作用するその能力がまた、試験細胞集団で使用され
たアッセイを使用して決定される。化合物が、これらの
2つの細胞集団において同様な応答を惹起する場合、そ
の化合物は、分子標的との相互作用を介してその効果を
発揮しないようである。逆に、化合物が、これらの2つ
の細胞集団において異なる応答を惹起する場合、その化
合物は、分子標的と相互作用(例えば、直接的にまたは
間接的に)するようである。一般的に、分子標的が、試
験細胞で過剰発現される場合、応答の程度は、コントロ
ール細胞においてよりも試験細胞において大きい。従っ
て、標的と相互作用することが予期される化合物が、コ
ントロール細胞よりも試験細胞に対してより大きな効果
を発揮する場合、この化合物は、意図された標的を介し
てその効果を発揮しているようである。しかし、特定の
場合において、例えば、分子標的が、応答に関連する細
胞成分を抑制する場合、応答の程度は、分子標的を過剰
発現している試験細胞においてより小さくあり得る。
【0162】特定の実施形態において、試験細胞および
コントロール細胞は、この試験細胞が、コントロール細
胞において発現される薬物スクリーニングのための分子
標的を発現しないかまたは減少したレベルで発現すると
いう点で異なる。標的と相互作用することが予期される
化合物が、コントロール細胞および試験細胞に同様の効
果を発揮する場合、この化合物は、意図された分子標的
相互作用を介してその効果を発揮しない。コントロール
細胞で発現されるよりも低いレベルで分子標的を発現す
る試験細胞について、分子標的と相互作用する化合物
は、一般的に、コントロール細胞においてよりも試験細
胞においてより小さな効果を有する。
【0163】他の実施形態において、試験細胞およびコ
ントロール細胞は、コントロール細胞が、構造的に分子
標的と類似でありかつ分子標的を介する誘導により生じ
る細胞応答と同様の細胞応答を誘導し得るタンパク質を
発現しないかまたは減少したレベルで発現するという点
で異なる。標的と相互作用することが予期される化合物
が、コントロール細胞および試験細胞に異なる効果を発
揮する場合、その化合物は、意図された分子標的相互作
用を介してその効果を発揮しない。
【0164】試験細胞は、好ましくは、ジンクフィンガ
ータンパク質または本明細書中で記載される融合分子で
細胞遺伝子を調節することにより生成される。いくつか
の方法において、試験細胞は、内因性分子標的の発現を
抑制するように設計された外因性ジンクフィンガータン
パク質(または融合分子)を発現するように細胞を操作
することによって生成される。代替的な方法において、
試験細胞は、内因性分子標的の発現を活性化または増加
するように設計された外因性ジンクフィンガータンパク
質(または融合分子)を発現するように細胞を操作する
ことによって生成される。生じる試験細胞は、好ましく
は、外因性ジンクフィンガー含有タンパク質をコードす
る外因性核酸(そして、おそらく、環境因子に起因する
ランダム変異の低い発生率)を除いて、対応するコント
ロール細胞と実質的に同一である。従って、特定の実施
形態において、試験細胞集団およびコントロール細胞集
団の表現型は、外因性ジンクフィンガー含有分子による
調節(および、このタンパク質の調節に起因する他の二
次的変化)に供されるタンパク質のレベルに関してのみ
異なる。他の実施形態において、試験細胞およびコント
ロール細胞は、実質的に同一でなくともよいが、これら
の場合において、遺伝的相違(任意の外因性ZFPコー
ドポリヌクレオチドに加えて)が、代表的に既知であ
る。
【0165】本願方法において使用されるコントロール
細胞および試験細胞は、個々の細胞または細胞集団であ
り得、後者がより一般的である。細胞型は、細胞株また
は天然の(例えば、単離された)細胞(例えば、一次細
胞)であり得る。細胞株は、例えば、American
Type Culture Collection
(ATCC)から入手可能であるか、または例えば、F
reshneyら、Culture of Anima
l Cells,A manual of Basic
Technique(第3版、1994)、およびこ
の中に列挙された参考文献に記載されるように当該分野
で公知の方法によって、生成され得る。類似の細胞は、
当該分野で公知の方法によって単離され得る。細胞型の
他の非限定的な例として、病理を有するか、または病理
に供された細胞(例えば、癌性細胞および形質転換細
胞)、病原体で感染させた細胞、幹細胞、完全分化細
胞、部分的分化細胞、不死化細胞などが挙げられる。原
核生物(例えば、細菌)および真核生物(例えば、酵
母、植物、真菌、魚類および哺乳動物細胞(例えば、ネ
コ、イヌ、マウス、ウシ、ブタおよびヒト)の両方の細
胞が使用され得、真核細胞が好ましい。哺乳動物(ヒト
および非ヒト)細胞型が、特に好ましい。古細菌細胞も
また使用され得る。細胞型の選択は、試験される薬物の
意図されたレシピエントに一部依存する。例えば、ヒト
細胞型は、ヒトでの使用を意図された薬物をスクリーニ
ングするために有利であり、そしてネコ細胞型は、ネコ
での使用を意図された薬物をスクリーニングするために
有利である。
【0166】適切な哺乳動物細胞株として、CHO(チ
ャイニーズハムスター卵巣)細胞、HEP−G2細胞、
BaF−3細胞、シュナイダー(Schneider)
細胞、COS細胞(SV40 T抗原を発現するサル腎
臓細胞)、CV−1細胞、HuTu80細胞、NTER
A2細胞、NB4細胞、HL−60細胞およびHeLa
細胞、293細胞(例えば、Grahamら(197
7)J.Gen.Virol.36:59を参照のこ
と)、ならびにSP2またはNS0のような骨髄腫細胞
(例えば、GalfreおよびMilstein(19
81)Meth.Enzymol.73(B):3〜4
6を参照のこと)が挙げられる。他の真核生物細胞とし
て、例えば、昆虫(例えば、sp.frugiperd
a)、真菌細胞(酵母(例えば、S.cerevisi
ae、S.pombe、P.pastoris、K.l
actis、H.polymorpha)を含む)、お
よび植物細胞(Fleer,R.(1992)Curr
ent Opinion inBiotechnolo
gy 3:486〜496を参照のこと)が挙げられ
る。細菌細胞型として、E.coli、B.subti
lis、およびS.typhimuriumが挙げられ
る。
【0167】細胞は、ZFPまたは融合分子(またはZ
FPまたは融合分子をコードするポリヌクレオチド)で
一過的にかまたは安定にトランスフェクトまたは形質転
換され得る。細胞をトランスフェクトする方法は、当該
分野で公知であり、そして例えば、Ausubelら
(前出)に記載される。実施例11は、293細胞を、
エリスロポエチン(EPO)発現を活性化するZFPを
コードする核酸分子で安定にトランスフェクトし得る方
法を示す。
【0168】さらに、上記のように、ジンクフィンガー
タンパク質は、実質的に任意の細胞遺伝子の発現を抑制
または活性化するように設計され得る。従って、ZFP
およびZFP融合体は、意図された分子標的に構造的に
関連するタンパク質の発現を抑制するか、または細胞に
基くHTSアッセイに適切な細胞を生成するために分子
標的を過剰発現するように設計され得る。
【0169】薬物発見のための細胞に基くアッセイにつ
いて、ジンクフィンガー含有細胞を適用する際に、多く
の方法を使用し得る。試験細胞集団およびコントロール
細胞集団を、例えば、2つの異なる容器に入れ得る。候
補化合物の溶液を連続して両容器に添加し得、そして各
細胞集団について細胞の特性を定量および/または観察
し得る。それぞれの細胞集団についての細胞特性の値の
間に有意差(すなわち、実験誤差の範囲外)が存在する
場合、この候補化合物をこのアッセイにおける「ヒッ
ト」であると決定する。
【0170】別の方法は、最初にコントロール細胞集団
と候補化合物を接触する工程、および特定の細胞応答を
測定する工程を包含する。この応答の値は、アッセイに
ついてのベースライン尺度として役立つ。次いで、試験
細胞集団を候補化合物と接触させ、そして同一の細胞応
答を測定する。2つの応答について統計学的に異なる値
は、この化合物が「ヒット」であること;これが、実質
的に分子標的と相互作用することを示す。この方法は、
順序が逆であっても行われ得、その場合、最初に試験細
胞集団をアッセイする。
【0171】他の方法において、ジンクフィンガータン
パク質を使用して、試験細胞における分子標的の発現を
増強する。このような試験細胞は、必要に応じて、コン
トロール細胞(ここで、この標的は、正常なレベルで発
現される)か、または他の試験細胞(ここで、この標的
は正常以下のレベルで発現される)と組み合わせて使用
され得る。あるいは、分子標的の発現が、増強されてい
る試験細胞を、コントロール細胞との比較なしで使用し
得る。例えば、化合物の存在下および非存在下で、細胞
応答を測定する分析を行い得る。
【0172】いくつかの方法において、試験細胞および
コントロール細胞における細胞応答の分析は、並行して
行われる。他の方法において、試験細胞における細胞応
答の分析は、ヒストリカル(historical)コ
ントロールと比較される。いくつかの方法において、化
合物の存在下での試験細胞またはコントロール細胞のい
ずれかにおける細胞応答が、化合物の非存在下での同様
の細胞応答と比較される。
【0173】細胞の実質的に任意の成分が、薬物スクリ
ーニングのための分子標的として役立ち得る。代表的に
は、分子標的はポリペプチドである。目的の分子標的の
非限定的な例として、増殖因子レセプター(例えば、F
GFR、PDGFR,EFG、NGFR,およびVEG
F)が挙げられる。他の標的は、Gタンパク質レセプタ
ーであり、K物質レセプター、アンギオテンシンレセプ
ター、αおよびβアドレナリン作用性レセプター、セロ
トニンレセプター、およびPAFレセプターが挙げられ
る。例えば、Gilman、Ann.Biochem.
56:625〜649(1987)を参照のこと。他の
標的として、イオンチャネル(例えば、カルシウムチャ
ネル、ナトリウムチャネル、カリウムチャネル)、ムス
カリン性レセプター、アセチルコリンレセプター、GA
BAレセプター、グルタミン酸レセプター、およびドー
パミンレセプター(Harpold、5,401,62
9号、および米国特許第5,436,128号を参照の
こと)が挙げられる。他の標的は、接着タンパク質(例
えば、インテグリン、セレクチン、および免疫グロブリ
ンスーパーファミリーのメンバー)である(Sprin
ger、Nature 346:425〜433(19
90);Osborn、Cell 62:3(199
0);Hynes、Cell 69:11(1992)
を参照のこと)。他の標的は、サイトカイン(例えば、
インターロイキンIL−1〜IL13)、腫瘍壊死因子
αおよびβ、インターフェロンα、βおよびγ、トラン
スフォーミング増殖因子β(TGF−β)、コロニー刺
激因子(CSF)および顆粒球/マクロファージコロニ
ー刺激因子(GM−CSF)である。Human Cy
tokines:Handbook for Basi
c & ClinicalResearch(Aggr
awalら編)、Blackwell Scienti
fic、Boston,MA 1991を参照のこと。
他の標的は、ホルモン、酵素、ならびに細胞内メッセン
ジャーおよび細胞間メッセンジャー(例えば、アデニル
シクラーゼ、グアニルシクラーゼ)、ならびにホスホリ
パーゼC、核内レセプター(例えば、FXR(ファルネ
ソールXレセプター(Farnesoid X Rec
eptor))、ならびにRZR(レチノイドZレセプ
ター(Retinoid Z Receptor)、P
PAR(ペルオキシソーム増殖因子活性化レセプター
(Peroxisome ProliferatorA
ctivator Receptor))、ならびにオ
ルガネラレセプターである。標的分子は、ヒト、哺乳動
物、ウイルス、植物、真菌、または細菌であり得る。他
の標的は、抗原(例えば、微生物病原体(ウイルスおよ
び細菌の両方)由来ならびに腫瘍体由来のタンパク質、
糖タンパク質、および炭水化物、)である。なお他の標
的が、米国特許第4,366,241号に記載される。
標的との相互作用についてスクリーニングされるいくつ
かの化合物は、ほとんど標的と結合しない。他の化合物
は、標的をアゴナイズするかまたはアンタゴナイズす
る。
【0174】いくつかの方法において、化合物は、個々
にスクリーニングされる。他の方法において、多くの化
合物は、並行してスクリーニングされる。マイクロタイ
タープレートおよびロボット利用は、多くの化合物の並
行的なスクリーニングに特に有用である。光学的検出が
また、迅速性および自動化について好ましい。数百、数
千または数百万もの化合物が、1週間でスクリーニング
され得る。
【0175】本発明の方法を使用して、一旦「ヒット」
が同定されると、その化合物の誘導体が、作製され、そ
の分子標的と相互作用する能力を最大化され得る。誘導
体は、従来技術(例えば、自己一致領域(SCF)分析
(self−consistent field(SC
F) analysis)、立体配置相互作用(CI)
分析、および正規モード動力学分析)を使用して作製さ
れ得る。これらの技術を実行するためのコンピュータプ
ログラムが、容易に入手可能である。例えば、Rein
ら、Computer−Assisted Model
ing ofReceptor−Ligand Int
eractions(Alan Liss,New Y
ork,1989)を参照のこと。化合物誘導体を、細
胞に基づくアッセイにおけるスクリーニングに供し、分
子標的と最良の相互作用プロフィールを示す化合物を選
択する。
【0176】他の実施形態において、細胞が操作され、
その結果、レセプター系が、分子標的を介してシグナル
伝達に作動可能に関連付けられる。レセプター発現が、
転写産物または翻訳産物の形成を検出することによって
直接的に検出され得る。例えば、転写産物は、RNA
(ノーザン)ブロットを使用して検出され得、特定のタ
ンパク質の形成は、特徴的な株を用いるか、またはタン
パク質固有の特徴を検出することによって検出され得
る。しかし、より代表的には、レセプターの発現は、レ
セプター活性の結果として形成される産物を検出するこ
とによって決定される。
【0177】従って、細胞に基づくスクリーニングアッ
セイが実施され得る。ここでは、ZFPが、陰性シグナ
ル(例えば、シグナル伝達カスケードにおける事象の遮
断の結果としてのZFP制御抑制からのリポーターまた
は選択可能なマーカーの放出)に対する陽性応答(例え
ば、リポーターおよび/または選択可能なマーカーの活
性化)を媒介する。例えば、化合物の既知のシグナル伝
達カスケードへの影響について化合物をスクリーニング
するために、この化合物は、特定のシグナル伝達カスケ
ードに関連する標的を発現することが既知の細胞に投与
される。特定の実施形態において、標的は、細胞表面ま
たは膜に結合したレセプターであり、その結果、この化
合物は、細胞膜または細胞壁を横切る必要はない。他の
実施形態において、この標的は、シグナル伝達カスケー
ドの細胞内成分であり、従って、この化合物はまた、当
該分野で公知であり、そして本明細書中で記載された方
法を用いて細胞に直接投与され得る。
【0178】代表的には、これらの陽性応答アッセイに
おいて、試験細胞は(1)外因性ジンクフィンガータン
パク質および機能的ドメイン(例えば、抑制ドメイン)
を含む融合分子をコードするポリヌクレオチドならびに
(2)リポーターおよび/または選択可能な分子(例え
ば、緑色蛍光タンパク質、薬物耐性など)をコードする
ポリヌクレオチドを含む。融合分子をコードするポリヌ
クレオチドは、目的のシグナル伝達カスケードに応答性
の転写制御エレメントに作動可能に連結される。機能的
ドメインが、抑制ドメインである実施形態において、融
合分子は、発現される場合に、リポーター分子の発現を
抑制するように設計される。従って、シグナル伝達カス
ケードが機能している場合、融合分子が発現され、次い
でこれは、リポーター分子の発現を抑制するのに役立
つ。試験化合物が、例えば、融合分子の転写を調節する
制御エレメントに直接的または間接的に作用するシグナ
ル伝達経路の成分をブロックすることによって、抑制性
融合分子の発現を阻害する場合、リポーター分子発現の
抑制が減少し、そして増加したレベルのリポーター発現
が観察される。従って、任意の化合物は、リポーターレ
ベルをモニタリングするか、またはZFPによってリポ
ーター(例えば、選択可能マーカー)分子の調節をモニ
ターするための陽性および/または陰性選択を使用する
ことによって、シグナル伝達カスケードを阻害する能力
についてスクリーニングされ得る。
【0179】本明細書中に記載された任意の方法が、任
意のリポーターおよび/または選択可能マーカーと共に
使用され得る。直接検出され得るリポーターとして、蛍
光分子(例えば、GFP(緑色蛍光タンパク質)が挙げ
られる。蛍光は、市販の種々の蛍光検出システム(例え
ば、蛍光活性化細胞ソーター(FACS)システムを含
む)を使用して検出される。他のリポーターは、検出可
能な産物の形成を触媒する酵素である。適切な酵素とし
て、プロテアーゼ、ヌクレアーゼ、リパーゼ、ホスファ
ターゼ、糖加水分解酵素、およびエステラーゼが挙げら
れる。酵素をコードする適切なリポーター遺伝子の例と
して、例えば、CAT(クロラムフェニコールアセチル
トランスフェラーゼ;AltonおよびVapnek
(1979)Nature 282:864〜86
9)、ルシフェラーゼ、βガラクトシダーゼ、βグルク
ロニダーゼ、βラクタマーゼ、西洋ワサビペルオキシダ
ーゼおよびアルカリホスファターゼ(例えば、Tohら
(1980)Dur.J.Biochem.182:2
31〜238;およびHallら(1983)J.Mo
l.Appl.Gen.2:101)が挙げられる。
【0180】選択可能マーカーはまたサブセットまたは
リポーター分子を形成し、そしてまた上記の直接検出可
能なリポーターの代わりに、またはそれに加えて使用さ
れ得る。陽性選択マーカーは、この遺伝子を保有し、そ
して発現する細胞のみが特定の条件下で生存および/ま
たは増殖するのを可能にする産物をコードするポリヌク
レオチドである。例えば、ネオマイシン耐性(Ne
)遺伝子を発現する細胞は、化合物G418に耐性
であるが、Neoを発現しない細胞は、G418によ
って死滅(skilled)させられる。陽性選択マー
カーの他の例として、ハイグロマイシン耐性、Zeoc
in(登録商標)耐性などが挙げられ、これらは、当業
者に公知である。陰性選択マーカーは、この遺伝子を保
有し、そして発現する細胞のみが、特定の条件下で死滅
させられるのを可能にする産物をコードするポリヌクレ
オチドである。例えば、チミジンキナーゼ(例えば、単
純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ、HSV−TK)
を発現する細胞は、ガンシクロビルが添加される場合に
死滅する。他の陰性選択マーカーが、当業者に公知であ
る。選択マーカーは導入遺伝子である必要はなく、そし
てさらにリポーターと選択可能マーカーは、種々の組み
合わせで使用され得る。
【0181】(D.生化学的アッセイ)生化学的薬物ス
クリーニングアッセイを行う方法もまた本明細書中で記
載される。特定のレセプターに影響する薬物を試験する
ための重要な生化学的アッセイは、目的のレセプターを
含む細胞膜の単離および候補化合物の結合についての試
験を含む。従って、細胞膜に結合する特定のタンパク質
(例えば、レセプター)を過剰発現する細胞は、これら
のタンパク質の発現を活性化するジンクフィンガータン
パク質を使用して容易に生成され得る。引き続いて、目
的のタンパク質を過剰発現する細胞の膜は、アッセイ
(例えば、結合アッセイ)における使用のために容易に
単離され得る。
【0182】(E.化合物および細胞特性)本明細書中
で記載された方法は、広範で多様な化合物のスクリーニ
ングにおいて有用である。例えば、本方法でスクリーニ
ングされる化合物は、ペプチドまたは低分子、ホルモ
ン、増殖因子、およびサイトカインのコンビナトリアル
ライブラリー由来であり得るか、天然に生じる分子であ
り得るか、または製薬産業で合成される化合物の既存の
レパートリー由来であり得る。コンビナトリアルライブ
ラリーは、ステップバイステップ様式で合成され得る多
くの型の化合物について作製され得る。このような化合
物として、例えば、ポリペプチド、βターン模倣物、多
糖類、核酸、リン脂質、ホルモン、プロスタグランジ
ン、ステロイド、芳香族化合物、複素環式化合物、ベン
ゾジアゼピン、オリゴマーN置換グリシンおよびオリゴ
カルバメートが挙げられる。これらの化合物の大きなコ
ンビナトリアルライブラリーは、Affymax、WO
95/12608、Affymax、WO93/061
21、Columbia University、WO
94/08051、Pharmacopeia、WO9
5/35503、およびScripps、WO95/3
0642に記載されるコードされた合成ライブラリー
(ESL)法によって構築され得る。ペプチドライブラ
リーもまた、ファージディスプレイ法によって作製され
得る。例えば、Devlin、WO91/18980を
参照のこと。スクリーニングされる化合物はまた、Na
tional Cancer Institute’s
Natural Product Reposito
ry、Bethesda,MDから入手し得る。既知の
効果を有する既存の化合物または薬物をまたスクリーニ
ングして、副作用および/またはさらなる指標を評価し
得る。
【0183】さらに、種々の細胞および/または生化学
的応答(細胞特性とも呼ばれる)が、測定され得、そし
て本明細書中で記載される方法において比較され得る。
いくつかの方法において、細胞特性の値は、細胞増殖、
新生血管形成、ホルモン放出、pH変化、細胞内セカン
ドメッセンジャー(例えば、GMP)の変化、レセプタ
ーとの結合などの関数として測定される。
【0184】別の実施形態において、化合物の投与に対
する細胞の応答が、細胞特性の値として正常に定量され
る。値の単位は、特性に依存する。例えば、この単位
は、吸光度、光子計数、放射活性粒子計数または光学密
度であり得る。
【0185】(分子の送達)分子標的が細胞内に存在す
る場合、分子と相互作用する化合物は、細胞膜を横断し
なければならない。細胞と接触する化合物は、多くの手
段で細胞膜を通過し得る。化合物が適切なサイズおよび
適切な電荷特性を有する場合、化合物は、受動的に膜を
横切って輸送され得る。膜通過の他のプロセスとして、
能動輸送(例えば、レセプター媒介輸送)、エンドサイ
トーシスおよびピノサイトーシスが挙げられる。化合物
が前述の任意の方法によって効率的に輸送され得ない場
合、微量注入、微粒子銃、または他の方法を使用して細
胞内部に化合物を送達し得る。あるいは、スクリーニン
グされる化合物がタンパク質である場合、タンパク質を
コードする核酸が細胞内に導入され、そして細胞内で発
現され得る。
【0186】同様に、細胞内の調節をもたらす外因性ジ
ンクフィンガータンパク質は、細胞内に導入されなけれ
ばならない。代表的には、このことは、ZFP分子また
はZFPをコードする核酸のいずれかを、細胞内におい
てジンクフィンガータンパク質の発現をもたらす細胞に
導入することによって達成される。核酸は、ウイルスに
基づく方法、化学的方法、リポフェクションおよび微量
注入を含む従来の手段によって導入され得る。導入され
た核酸は、宿主染色体に組み込まれ得るか、エピソーム
形態で存続し得るか、または細胞質中で一過的に存在し
得る。同様に、外因性タンパク質は、タンパク質の形態
で細胞に導入され得る。例えば、ジンクフィンガータン
パク質は、リポフェクション、微粒子銃、もしくは微量
注入によってか、または膜トランスロケーションドメイ
ンへの融合を介して導入され得る。
【0187】従って、本明細書中で記載される組成物
は、インビトロまたはインビボで標的細胞に提供され得
る。さらに、この組成物は、ポリペプチド、ポリヌクレ
オチドまたはこれらの組み合わせとして提供され得る。
【0188】(A.ポリヌクレオチドの送達)特定の実
施形態において、この組成物は、1つ以上のポリヌクレ
オチドとして提供される。さらに、上記のように、ジン
クフィンガータンパク質含有組成物は、ポリペプチドの
ジンクフィンガーと機能的ドメイン(これは、融合核酸
によってコードされる)との間の融合体として設計され
得る。融合体および非融合体の両方の場合において、こ
の核酸は、複製および/または発現のための原核生物細
胞または真核生物細胞への形質転換のための中間ベクタ
ーにクローニングされ得る。核酸の貯蔵もしくは操作ま
たはタンパク質の産生のための中間ベクターは、例え
ば、原核生物ベクター(例えば、プラスミド)、シャト
ルベクター、昆虫ベクター、またはウイルスベクターで
あり得る。ジンクフィンガータンパク質をコードする核
酸はまた、細菌細胞、真菌細胞、原生動物細胞、植物細
胞、または魚細胞または哺乳動物細胞(好ましくは、ヒ
ト細胞)のような動物細胞への投与のための、発現ベク
ターにクローニングされ得る。
【0189】クローニングされた核酸の発現を得るため
に、代表的に、核酸は、転写を指向するプロモーターを
含む発現ベクターにサブクローニングされる。適切な細
菌および真核生物プロモーターは、当該分野で周知であ
り、例えば、Sambrookら、前出;Ausube
lら、前出;およびKriegler,Gene Tr
ansfer and Expression:A L
aboratoryManual(1990)において
記載されている。細菌発現系は、例えば、E.col
i.、Bacillus種、およびSalmonell
aにおいて利用可能である(Palvaら(1983)
Gene 22:229−235)。このような発現系
のためのキットは、市販されている。哺乳動物細胞、酵
母細胞、および昆虫細胞のための真核生物発現系は、当
該分野で周知であり、そしてまた、例えば、Invit
orogen,Carlsbad,CAおよびClon
etech,Palo Alto,CAから市販されて
いる。
【0190】選択した核酸の発現を指向するために使用
されるプロモーターは、特定の適用に依存する。例え
ば、強力な構成性プロモーターは、代表的に、発現およ
び精製のために使用される。対照的に、タンパク質が、
インビボで使用される場合、構成性または誘導性プロモ
ーターのいずれかが使用され、これは、タンパク質の特
定の用途に依存する。さらに、HSV TKまたは同様
の活性を有するプロモーターのような弱いプロモーター
が使用され得る。代表的に、これらのプロモーターはま
た、トランス活性化に応答性であるエレメント(例え
ば、低酸素応答性エレメント、Gal4応答性エレメン
ト、lacリプレッサー応答性エレメント、ならびにt
et調節系およびRU−486系のような低分子制御
系)を含み得る(例えば、Gossenら(1992)
Proc.Natl.Acad.SciUSA 89:
5547−5551;Oliginoら(1998)G
eneTher.5:491−496;Wangら(1
997)Gene Ther.4:432−441;N
eeringら(1996)Blood 88:114
7−1155;およびRendahlら(1998)N
at.Biotechnol.16:757−761を
参照のこと)。
【0191】プロモーターに加えて、発現ベクターは、
代表的に、宿主細胞(原核生物または真核生物のいずれ
か)における核酸の発現のために必要なさらなるエレメ
ントを含む転写単位、または発現カセットを含む。従っ
て、代表的な発現カセットは、例えば、核酸配列に作動
可能に連結されたプロモーター、および、例えば、転写
産物の効率的なポリアデニル化、転写終結、リボソーム
結合、および/または翻訳終結に必要なシグナルを含
む。このカセットのさらなるエレメントは、例えば、エ
ンハンサー、および異種のスプライスされるイントロン
シグナルを含み得る。
【0192】遺伝情報を細胞に輸送するために使用され
る特定の発現ベクターは、得られたZFPポリペプチド
の意図される用途(例えば、植物、動物、細菌、真菌、
原生動物類などにおける発現)に関して選択される。標
準的な細菌発現ベクターとしては、pBR322、pB
R322ベースのプラスミド、pSKF、pET23D
のようなプラスミド、ならびにGSTおよびLacZの
ような市販の融合発現系が挙げられる。エピトープタグ
はまた、組換えタンパク質に付加され、発現のモニタリ
ングならびに細胞および細胞以下の局在化のモニタリン
グのための、単離の慣例的な方法(例えば、c−myc
またはFLAG)を提供する。
【0193】真核生物ウイルス由来の調節エレメント
は、しばしば真核生物発現ベクター(例えば、SV40
ベクター、乳頭腫ウイルスベクター、およびエプスタイ
ン−バーウイルス由来のベクター)において使用され
る。他の例示的な真核生物ベクターとしては、pMS
G、pAV009/A+、pMTO10/A+、pMA
Mneo−5、バキュロウイルスpDSVE、およびS
V40初期プロモーター、SV40後期プロモーター、
メタロチオネインプロモーター、マウス乳腺癌ウイルス
プロモーター、ラウス肉腫ウイルスプロモーター、ポリ
へドリンプロモーター、または真核生物細胞における発
現に効果的であると示される他のプロモーターの指向下
で、タンパク質の発現を可能にする任意の他のベクター
が挙げられる。
【0194】いくつかの発現系は、チミジンキナーゼ、
ハイグロマイシンBホスホトランスフェラーゼ、および
ジヒドロ葉酸レダクターゼのような、安定してトランス
フェクトされた細胞株の選択のためのマーカーを有す
る。昆虫細胞におけるバキュロウイルスベクターのよう
な高収率発現系はまた、ポリへドリンプロモーターまた
は任意の他の強力なバキュロウイルスプロモーターの転
写制御下で、本明細書中に記載されるように、ZFPを
コードする核酸配列に適している。
【0195】代表的に発現ベクターに含まれるエレメン
トはまた、E.coli(または、原核生物宿主、E.
coli以外の場合)において機能するレプリコン、組
換えプラスミドを保有する細菌の選択を可能にする選択
マーカー(例えば、抗生物質耐性をコードする遺伝
子)、および組換え配列の挿入を可能にするベクターの
非必須な領域における特殊な制限部位を含む。
【0196】標準的なトランスフェクション方法を使用
して、所望であれば標準的な技術を使用して精製され得
る大量のジンクフィンガータンパク質を発現する、細菌
細胞株、哺乳動物細胞株、酵母細胞株、昆虫細胞株、ま
たは他の細胞株を作製し得る(例えば、Colleyら
(1989)J.Biol.Chem.264:176
19−17622;およびGuide to Prot
ein Purification,in Metho
ds in Enzymology、第182巻(De
utscher編)1990年を参照のこと)。真核生
物細胞および原核生物細胞の形質転換は、標準的な技術
に従って行なわれる(例えば、Morrison(19
77)J.Bacteriol.132:349−35
1;Clark−Curtissら(1983)Met
hods in Enzymology 101:34
7−362(Wuら編)を参照のこと)。
【0197】外来のヌクレオチド配列を宿主細胞に導入
するための任意の手順が使用され得る。これらとして
は、リン酸カルシウムトランスフェクション、DEAE
−デキストラン媒介性トランスフェクション、ポリブレ
ン、プロトプラスト融合、エレクトロポレーション、脂
質媒介性送達(例えば、リポソーム)、微小注入、微粒
子銃、裸のDNAの導入、プラスミドベクター、ウイル
スベクター(エピソームおよび組込みの両方)およびク
ローニングされたゲノムDNA、cDNA、合成DNA
または他の外来の遺伝物質を宿主細胞に導入するための
周知の他の方法のいずれかの使用が挙げられるが、これ
らに限定されない(例えば、Sambrookら、前出
を参照のこと)。使用される特定の遺伝子操作手順は、
選択したタンパク質を発現し得る宿主細胞に少なくとも
1つの遺伝子を首尾良く導入し得ることのみが必要であ
る。
【0198】慣習的なウイルスおよび非ウイルスベース
の核酸送達方法を使用して、核酸を宿主細胞または標識
組織に導入し得る。このような方法を使用して、核酸を
インビトロで細胞に投与し得る。さらに、核酸は、イン
ビボまたはエキソビボで投与される。非ウイルス送達系
としては、DNAプラスミド、裸の核酸、およびリポソ
ームのような送達ビヒクルと複合体化した核酸が挙げら
れる。ウイルスベクター送達系としては、細胞への送達
後、エピソームまたは組込みゲノムのいずれかを有する
DNAおよびRNAウイルスが挙げられる。核酸送達手
順の総説としては、例えば、Anderson(199
2)Science 256:808−813;Nab
elら(1993)Trends Biotechno
l.11:211−217;Mitaniら(199
3)Trends Biotechnol.11:16
2−166;Dillon(1993)Trends
Biotechnol.11:167−175;Mil
ler(1992)Nature 357:455−4
60;Van Brunt(1988)Biotech
nology 6(10):1149−1154;Vi
gne(1995)Restorative Neur
ology and Neuroscience 8:
35−36;Kremerら(1995)Britis
h Medical Bulletin 51(1):
31−44;Haddadaら、Current To
pics in Microbiology and
Immunology,DoerflerおよびBoh
m(編)、1995年;ならびにYuら(1994)G
ene Therapy 1:13−26を参照のこ
と。
【0199】核酸の非ウイルス送達の方法としては、リ
ポフェクション、微小注入、バリスティックス(bal
listics)、ビロゾーム、リポソーム、イムノリ
ポソーム、ポリカチオンまたは脂質:核酸結合体、裸の
DNA、人工ビリオン、および薬剤増強性のDNAの取
り込みが挙げられる。リポフェクションは、例えば、米
国特許第5,049,386号;同第4,946,78
7号;および同第4,897,355号に記載されてお
り、そして、リポフェクション試薬が市販されている
(例えば、TransfectamTMおよびLipo
fectinTM)。ポリヌクレオチドの効率的なレセ
プター認識リポフェクションに適切な陽イオン性および
中性脂質としては、Felgner,WO91/174
24およびWO91/16024の脂質が挙げられる。
核酸は、細胞(インビトロもしくはエキソビボ投与)ま
たは標的組織(インビボ投与)に送達され得る。
【0200】脂質:核酸複合体(免疫脂質複合体のよう
な標的化されたリポソームを含む)の調製は、当業者に
周知である。例えば、Cryatal(1995)Sc
ience 270:404−410;Blaeseら
(1995)CancerGene Ther.2:2
91−297;Behrら(1994)Bioconj
ugate Chem.5:382−389;Remy
ら(1994)Bioconjugate Chem.
5:647−654;Gaoら(1995)Gene
Therapy 2:710−722;Ahmadら
(1992)Cancer Res.52:4817−
4820;ならびに米国特許第4,186,183号;
同第4,217,344号;同第4,235,871
号;同第4,261,975号;同第4,485,05
4号;同第4,501,728号;同第4,774,0
85号;同第4,837,028号;および同第4,9
46,787号を参照のこと。
【0201】核酸の送達のためのRNAウイルスまたは
DNAウイルスベースの系の使用は、身体中の特定の細
胞にウイルスを標的化するため、そしてウイルス荷重
(payload)を核に輸送するための高度に進化し
たプロセスを利用する。ウイルスベクターは、直接被験
体に投与され得るか(インビトロ)またはそれらを使用
して、インビトロもしくはエキソビボで細胞を処置し得
る。ZFPの送達のための慣例的なウイルスベースの系
としては、レトロウイルス、レンチウイルス、ポックス
ウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、水疱
性口内炎ウイルスおよびヘルペスウイルスベクターの系
が挙げられる。宿主ゲノムにおける組込みは、特定のウ
イルスベクター(レトロウイルス、レンチウイルス、お
よびアデノ随伴ウイルス遺伝子移入方法を含む)で可能
であり、しばしば、挿入された導入遺伝子の長期発現を
生じる。さらに、高い形質転換効率が、多数の異なった
細胞型および標的組織において観察される。
【0202】レトロウイルスの向性は、外来のエンベロ
ープタンパク質を取り込むことによって変更され得、潜
在的な標的細胞集団の変更および/または増殖を可能に
する。レンチウイルスベクターは、非分裂細胞を形質導
入または感染し得るレトロウイルスベクターであり、そ
して、代表的に高いウイルス力価を生成する。従って、
レトロウイルス核酸送達系の選択は、標的細胞および/
または組織に依存する。レトロウイルスベクターは、6
〜10kbまでの外来配列のパッケージング能力を有
し、そして、シス作用性の長い末端配列(LTR)から
構成される。最小のシス作用性LTRは、ベクターの複
製およびパッケージングに十分であり、次いで、これら
を使用して、外因性遺伝子を標的細胞に組込み、永続的
な導入遺伝子発現を提供する。広範に使用されるレトロ
ウイルスベクターとしては、マウス白血病ウイルス(M
uLV)、テナガザル白血病ウイルス(GaLV)、シ
ミアン免疫不全ウイルス(SIV)、ヒト免疫不全ウイ
ルス(HIV)、およびそれらの組み合わせに基づいた
ベクターが挙げられる(Buchscherら(199
2)J.Virol.66:2731−2739;Jo
hannら(1992)J.Virol.66:163
5−1640;Sommerfeltら(1990)V
irol.176:58−59;Wilsonら(19
89)J.Virol.63:2374−2378;M
illerら(1991)J.Virol.65:22
20−2224;およびPCT/US94/0570
0)。pLASNおよびMFG−Sは、臨床試験におい
て使用されるレトロウイルスベクターの例である(Du
nbarら(1995)Blood 85:3048−
305;Kohnら(1995)Nature Me
d.1:1017−102;Malechら(199
7)Proc.Natl.Acad.Sci.USA
94;12133−12138)。PA317/pLA
SNは、遺伝子治療試験において使用された最初の治療
ベクターであった(Blaeseら(1995)Sci
ence 270:475−480)。50%以上の形
質転換効率が、MFG−Sパッケージ化ベクターについ
て観察された(Ellemら(1997)Immuno
l Immunother.44(1):10−20;
Dranoffら(1997)Hum.Gene Th
er.1:111−2)。
【0203】アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを
また使用して、例えば、核酸およびペプチドのインビト
ロ産生において、そして、インビボおよびエキソビボ適
用のために、標的核酸で細胞を形質導入する。例えば、
Westら(1987)Virology 160:3
8−47;米国特許第4,797,368号;WO93
/24641;Kotin(1994)Hum.Gen
e Ther.5:793−801;およびMuzyc
zka(1994)J.Clin.Invest.9
4:1351を参照のこと。組換えAAVベクターの構
築は、多数の刊行物において記載され、米国特許第5,
173,414号;Tratschinら(1985)
Mol.Cell.Biol.5:3251−326
0;Tratschinら(1984)Mol.Cel
l.Biol.4:2072−2081;Hermon
atら(1984)Proc.Natl.Acad.S
ci.USA 81:6466−6470;およびSa
mulskiら(1989)J.Virol.63:3
822−3828が挙げられる。
【0204】欠損性および非病原性パルボウイルス属2
型アデノ随伴ウイルス(AAV−2)に基づいた組換え
アデノ随伴ウイルスベクターは、有望な核酸送達系であ
る。例示的なAAVベクターは、導入遺伝子発現カセッ
トに隣接するAAVの145bpの逆位末端反復を含む
プラスミドに由来する。核酸の効率的な移入および形質
導入された細胞のゲノムへの組込みに起因する安定した
導入遺伝子送達は、このベクター系についての重要な特
徴である(Wagnerら(1998)Lancet
351(9117):1702−3;およびKearn
ら(1996)Gene Ther.9:748−75
5)。
【0205】一過的な発現が好ましい適用において、ア
デノウイルスベースの系が有用である。アデノウイルス
ベースのベクターは、多数の細胞型において非常に高い
効率で形質導入し得、そして、感染し得、従って、分裂
細胞および非分裂細胞の両方に核酸を送達する。このよ
うなベクターを用いて、高い力価および高い発現レベル
が得られた。アデノウイルスベクターは、比較的単純な
系で大量に生成され得る。
【0206】複製欠損組換えアデノウイルス(Ad)ベ
クターは、高い力価で生成され得、そして、それらは、
容易に多数の異なった細胞型に感染する。大部分のアデ
ノウイルスベクターは、導入遺伝子が、Ad E1a、
E1b、および/またはE3遺伝子を置換するように操
作され;複製欠損ベクターは、トランスで必要なE1機
能を提供するヒト293細胞において増殖する。Adベ
クターは、インビボで多数の型の組織(肝臓、腎臓およ
び筋肉において見出されるような非分裂の分化した細胞
を含む)を形質導入し得る。慣例的なAdベクターは、
挿入されたDNAについて大規模な保有能力を有する。
臨床試験におけるAdベクターの用途の例としては、筋
肉内注射を用いる抗腫瘍免疫のためのポリヌクレオチド
治療が挙げられる(Stermanら(1998)Hu
m.Gene Ther.7:1083−1089)。
核酸送達のためのアデノウイルスベクターの使用のさら
なる例としては、Roseneckerら(1996)
Infection 24:5−10;Sterman
ら、前出;Welshら(1995)Hum.Gene
Ther.2:205−218;Alvarezら
(1997)Hum.Gene Ther.5:597
−613;およびTopfら(1998)Gene T
her.5:507−513が挙げられる。
【0207】パッケージング細胞を使用して、宿主細胞
を感染し得るウイルス粒子を形成する。このような細胞
としては、293細胞(これは、アデノウイルスをパッ
ケージ化する)、およびΨ2細胞またはPA317細胞
(これは、レトロウイルスをパッケージ化する)が挙げ
られる。核酸送達において使用されるウイルスベクター
は、通常、ウイルス粒子に核酸ベクターをパッケージ化
する産生細胞株によって、産生される。これらのベクタ
ーは、代表的に、パッケージングおよび引き続く宿主細
胞への組込みに必要な最小限のウイルス配列、発現され
るタンパク質の発現カセットによって置換される他のウ
イルス配列を含む。ウイルス機能を失うことは、必要な
場合、細胞株をパッケージングすることによって、トラ
ンスで提供される。例えば、核酸送達において使用され
るAAVベクターは、代表的に、AAVゲノム由来のI
TR配列のみを保有し、これは、パッケージングおよび
宿主ゲノムへの組込みに必要である。ウイルスDNA
は、細胞株にパッケージ化され、この細胞株は、他のA
AV遺伝子(すなわちrepおよびcap)をコードす
るがITR配列を欠くヘルパープラスミドを含む。この
細胞株はまた、ヘルパーとして、アデノウイルスで感染
される。ヘルパーウイルスは、AAVベクターの複製お
よびヘルパープラスミドからのAAV遺伝子の発現を促
進する。ヘルパープラスミドは、ITR配列の欠如に起
因して、有意な量でパッケージ化されない。アデノウイ
ルスの混入は、例えば、アデノウイルスを優先的に不活
化する熱処理によって減少され得る。
【0208】多数の核酸送達適用において、ベクター
は、特定の組織型に対して高度の特異性を有して送達さ
れることが望ましい。ウイルスベクターは、ウイルスの
外表面上にウイルスコートタンパク質との融合タンパク
質として、リガンドを発現することによって、所定の細
胞について特異性を有するように改変され得る。このリ
ガンドは、目的の細胞型に存在することが知られている
レセプターに親和性を有するように選択される。例え
ば、Hanら(1995)Proc.Natl.Aca
d.Sci.USA 92:9747−9751は、モ
ロニーマウス白血病ウイルスが、gp70に融合された
ヒトヘレグリン(heregulin)を発現するよう
に改変され得、そして、組換えウイルスは、ヒト上皮増
殖因子レセプターを発現する特定のヒト乳癌細胞に感染
することを報告した。この原理は、リガンド融合タンパ
ク質を発現するウイルスおよびレセプターを発現する標
的細胞の他の組み合わせに広げられ得る。例えば、繊維
状ファージは、事実上任意の選択された細胞レセプター
について特異的結合親和性を有する抗体フラグメント
(例えば、FabまたはF)を提示するように操作さ
れ得る。上記の説明は、主にウイルスベクターに適用す
るが、同じ原理が非ウイルスベクターに適用され得る。
このようなベクターは、特定の標的細胞による取り込み
を助けると考えられている特定の取り込み配列を含むよ
うに操作され得る。
【0209】ベクターは、以下に記載のように、被験体
への投与によって、代表的には、全身投与(例えば、静
脈内注射、腹腔内注射、筋肉内注射、皮下注射、または
頭蓋内注射)または局所適用によって、インビボで送達
され得る。あるいは、ベクターは、インビトロまたはエ
キソビボで細胞(例えば、被験体から外植された細胞
(例えば、リンパ球、骨髄吸引液、組織生検))に送達
され得る。
【0210】1つの実施形態において、造血幹細胞は、
細胞トランスフェクションおよび核酸送達のためのイン
ビトロ手順において使用される。幹細胞を使用すること
に対する利点は、それらが、インビトロで他の細胞型に
分化し得ることである。GM−CSF、IFN−γおよ
びTNF−αのようなサイトカインを使用する、インビ
トロでCD34+幹細胞を臨床的に重要な免疫細胞型に
分化させるための方法は、公知である(Inabaら
(1992)J.Exp.Med.176:1693−
1702)。
【0211】幹細胞は、公知の方法を使用して、形質転
換および分化のために単離される。例えば、幹細胞は、
不必要な細胞(例えば、CD4+およびCD8+(T細
胞)、CD45+(panB細胞)、GR−1(顆粒
球)、ならびにIad(分化した抗原提示細胞))に結
合する抗体を用いて、骨髄細胞をパニングすることによ
って、骨髄細胞から単離される(Inabaら、前出、
を参照のこと)。
【0212】(B.ポリペプチドの送達)他の実施形態
において、ZFPまたはZFP融合タンパク質は、直接
標的細胞に投与される。特定のインビトロ内容物におい
て、標的細胞は、1つ以上のZFPに融合された機能的
ドメインを含む1つ以上の融合タンパク質を含む培地中
で培養される。
【0213】ポリペプチド化合物の投与における重要な
要因は、ポリペプチドが、細胞の原形質膜または核のよ
うな細胞内区画の膜を横断する能力を有することを保証
することである。細胞膜は、小さい非イオン性の親油性
化合物に対して自由に浸透可能であり、そして、極性化
合物、マクロ分子、および治療薬剤または診断薬剤に対
して固有に非浸透性である、脂質−タンパク質の2層か
ら構成される。しかし、細胞膜を横切るポリペプチドを
転位する能力を有する、タンパク質、脂質および他の化
合物が記載される。
【0214】例えば、「膜転位ポリペプチド」は、膜転
移キャリアとして作用する能力を有する両親媒性または
疎水性のアミノ酸のサブ配列を有する。1つの実施形態
において、ホメオドメインタンパク質は、細胞膜を横切
って転移する能力を有する。ホメオドメインタンパク質
(Antennapedia)の最も短い内部移行可能
なペプチドは、タンパク質の第3のヘリックス(アミノ
酸43〜58位に由来する)であることが見出された
(Prochiantz(1996)Curr.Opi
n.Neurobiol.6:629−634)。別の
サブ配列(シグナルペプチドのh(疎水性)ドメイン)
が、同様の細胞膜転移特徴を有することが見出された
(Linら(1995)J.Biol.Chem.27
0:14255−14258)。
【0215】細胞へのその取り込みを促進するためのジ
ンクフィンガーポリペプチド(またはこれを含む融合
体)に連結され得るペプチド配列の例としては、以下を
含むがこれらに限定されない:HIVのtatタンパク
質の11アミノ酸ペプチド;p16タンパク質のアミノ
酸84〜103に対応する20残基ペプチド配列(Fa
hraeusら(1996)Curr.Biol.6:
84);Antennapediaの長さ60アミノ酸
のホメオドメインの第3のヘリックス(Derossi
ら(1994)J.Biol.Chem.269:10
444);シグナルペプチドのh領域(例えば、カポー
ジ線維芽細胞増殖因子(K−FGF)h領域(Lin
ら、前出));およびHSV由来のVP22転移ドメイ
ン(Elliotら(1997)Cell 88:22
3−233)。強化された細胞性取り込みを提供する他
の適切な化学部位はまた、ZFPに共有結合または非共
有結合のいずれかで結合され得る。
【0216】毒素分子はまた、細胞膜を横切ってポリペ
プチドを輸送する能力を有する。しばしば、このような
分子(「バイナリー毒素」と呼ばれる)は、少なくとも
2つの部分から構成される:転移または結合ドメインお
よび別々の毒素ドメイン。代表的に、転移ドメイン(こ
れは、必要に応じて、ポリペプチドであり得る)は、細
胞レセプターに結合し、細胞への毒素の輸送を容易にす
る。いくつかの細菌毒素(Clostridium p
erfringens微小毒素、ジフテリア毒素(D
T)、Pseudomonas外毒素A(PE)、百日
咳毒素(PT)、Bacillus anthraci
s毒素、および百日咳アデニルシクラーゼ(CYA)を
含む)を使用して、内部融合体またはアミノ末端融合体
として、細胞細胞質へペプチドを送達する(Arora
ら(1993)J.Biol.Chem.268:33
34−3341;Perelleら(1993)Inf
ect.Immun.61:5147−5156;St
enmarkら(1991)J.Cell Biol.
113:1025−1032;Donnellyら(1
993)Proc.Natl.Acad.Sci.US
A 90:3530−3534;Carbonetti
ら(1995)Abstr.Annu.Meet.A
m.Soc.Microbiol.95:295;Se
boら(1995)Infect.Immun.63:
3851−3857;Klimpel(1992)Pr
oc.Natl.Acad.Sci.USA.89:1
0277−10281;およびNovakら(199
2)J.Biol.Chem.267:17186−1
7193)。
【0217】このようなサブ配列を使用して、細胞膜を
横切って、ポリペプチド(本明細書中に記載されるよう
なポリペプチドを含む)を転移する。これは、例えば、
これらの転移配列の1つで、融合ポリペプチドを誘導す
ることによって、または、融合ポリペプチドと転移配列
のさらなる融合を形成することによって、達成される。
必要に応じて、リンカーを使用して、融合ポリペプチド
および転移配列に連結し得る。任意の適切なリンカー
(例えば、ペプチドリンカー)が使用され得る。
【0218】適切なポリペプチドがまた、リポソームお
よび免疫リポソームのようなリポソーム誘導体を介し
て、動物細胞、好ましくは、哺乳動物細胞に導入され得
る。用語「リポソーム」は、水相をカプセル化する、1
つ以上の同心性の向きの脂質の2層から構成される小胞
をいう。代表的に、この水相は、細胞に送達される分子
を含む。
【0219】リポソームは原形質膜と融合し、それによ
り、分子を細胞質中に放出する。あるいは、リポソーム
は貧食されるか、または、輸送小胞体中の細胞に取り込
まれる。一旦エンドソームまたは食胞中に入ると、リポ
ソームは、分解されるかまたは輸送小胞体の膜と融合
し、そしてその含有物を放出する。
【0220】現在のリポソームを介した薬物送達方法に
おいて、リポソームは最終的に透過性になり、そして標
的組織または標的細胞でカプセル化された分子を放出す
る。全身的送達または組織特異的送達にとって、このこ
とは、例えば、リポソームの二重層が、体内の種々の因
子の作用を通じて経時的に分解されるような受動的な様
式で達成され得る。あるいは、活性な薬物の放出は、リ
ポソームビヒクルにおける透過性の変化を誘導する因子
の使用を伴う。リポソーム膜は、リポソーム膜付近の環
境が酸性になる場合、不安定になるように構築され得
る。例えば、Proc.Natl.Acad.Sci.
USA 84:7851(1987);Biochem
istry 28:908(1989)を参照のこと。
例えば、リポソームが標的細胞によってエンドサイトー
シスを受ける場合、これらは不安定になり、そして内容
物を放出する。この不安定化は、フソジェネシス(fu
sogenesis)と呼ばれる。ジオレイルホスファ
チジルエタノールアミン(DOPE)は、多くの「フソ
ジェニック」システムの基本である。
【0221】本明細書中で開示される方法および組成物
を用いる使用のために、リポソームは代表的に、本明細
書中で開示されるような融合ポリペプチド、脂質構成成
分(例えば、中性脂質および/またはカチオン性脂質)
を含み、そして必要に応じて、限定の細胞表面レセプタ
ーまたはリガンド(例えば、抗原)に結合する抗体のよ
うな、レセプター認識分子を含む。例えば、以下の文献
に記載されるような、リポソームを調製するための、種
々の方法が利用可能である:米国特許第4,186,1
83号;同第4,217,344号;同第4,235,
871号;同第4,261,975号;同第4,48
5,054号;同第4,501,728号;同第4,7
74,085号;同第4,837,028号;同第4,
235,871号;同第4,261,975号;同第
4,485,054号;同第4,501,728号;同
第4,774,085号;同第4,837,028号;
同第4,946,787号;PCT公開第WO91/1
7424号;Szokaら(1980)Ann.Re
v.Biophys.Bioeng.9:467;De
amerら(1976)Biochim.Biophy
s.Acta 443:629−634;Fraley
ら(1979)Proc.Natl.Acad.Sc
i.USA 76:3348−3352;Hopeら
(1985)Biochim.Biophys.Act
a 812:55−65;Mayerら(1986)B
iochim.Biophys.Acta 858:1
61−168;Williamsら(1988)Pro
c.Natl.Acad.Sci.USA85:242
−246;Liposomes,Ostro編,198
3,Chapter 1);Hopeら(1986)C
hem.Phys.Lip.40:89;Gregor
iadis,Liposome Technology
(1984)およびLasic,Liposomes:
from Physicsto Applicatio
ns (1993)。例えば、適切な方法として、超音
波破砕、押し出し、高圧/ホモジェナイゼーション、ミ
クロ流体化、界面活性剤透析、小リポソームベシクルの
カルシウム誘導性融合およびエーテル融合方法が挙げら
れ、これらの全ては当該分野で周知である。
【0222】特定の実施形態において、特定の細胞型、
組織などに特異的な標的化部分を用いてリポソームを標
的化することが、望ましくあり得る。種々の標的化部分
(例えば、リガンド、レセプター、およびモノクローナ
ル抗体)を用いたリポソームの標的化は、これまでに記
載されている。例えば、米国特許第4,957,773
号および同第4,603,044号を参照のこと。
【0223】標的化部分の例として、新生物に関連する
抗原(例えば、前立腺癌特異的抗原およびMAGE)に
特異的なモノクローナル抗体が挙げられる。腫瘍細胞も
また、癌遺伝子(例えば、rasまたはc−erbB
2)の活性化または過剰発現に起因する遺伝子産物を検
出することによって標的化され得る。さらに、多くの腫
瘍が、胎児組織によって通常は発現される抗原(例え
ば、αフェトプロテイン(AFP)および癌胎児抗原
(CEA))を発現する。ウイルス感染細胞は、種々の
ウイルス抗原(例えば、B型肝炎コア抗原およびB型肝
炎表面抗原(HBVc、HBVs)、C型肝炎抗原、エ
プスタイン−バーウイルス抗原、ヒト免疫不全ウイルス
1型(HIV−1)ならびにパピローマウイルス抗原)
を用いて標的化され得る。炎症細胞は、炎症部位で発現
される表面分子(例えば、インテグリン(例えば、VC
AM−1)、セレクチンレセプター(例えば、ELAM
−1)など)によって特異的に認識される分子を用いて
標的化され得る。
【0224】リポソームに標的化因子をカップリングさ
せるための標準的な方法が、用いられる。これらの方法
は一般に、リポソーム中への脂質成分(例えば、標的化
因子の付着のために活性化され得るホスファチジルエタ
ノールアミン)の組込みか、または誘導体化された親油
性化合物(例えば、脂質誘導体化ブレオマイシン)の組
込みを含む。抗体を標的化したリポソームは、例えば、
プロテインAを組み込んだリポソームを用いて構築され
得る。Renneisenら(1990)J.Bio
l.Chem.265:16337−16342および
Leonettiら(1990)Proc.Natl.
Acad.Sci.USA 87:2448−2451
を参照のこと。
【0225】(キット)上記の方法のいずれかを実施す
るためのキットもまた、提供される。このキットは代表
的に、上記の方法において使用するための細胞またはこ
のような細胞を作製するための構成成分を含む。例え
ば、いくつかのキットは、1つの細胞集団が、試験細胞
内の分子標的(例えば、タンパク質)の発現を調節する
ために設計されたジンクフィンガータンパク質をコード
する外来核酸を用いて形質転換されている点で相違す
る、試験細胞およびコントロール細胞の対を含む。いく
つかのキットは、1つの細胞型、およびこの細胞型から
試験細胞を生成することを可能にする他の構成成分を含
む。このような構成成分は、ジンクフィンガータンパク
質をコードするベクターかまたはジンクフィンガータン
パク質自体を含み得る。このキットはまた、必要な容
器、細胞の形質転換のための緩衝液、細胞のための培養
培地、および/またはアッセイを実施するための緩衝液
を含み得る。代表的に、このキットはまた、この細胞
が、化合物をスクリーニングするために用いられるべき
ことを示す標識を含み得る。標識は、備え付けである
か、そうでなければこのキットの他の構成成分を伴う包
装用印刷物または広告用印刷物のような、任意の物質を
含む。
【0226】
【実施例】以下の実施例は、例示するために提供される
のであって、いかなる手段においても限定することを意
図しない。
【0227】(実施例1)この第1の実施例は、ヒト血
管内皮増殖因子(VEGF)遺伝子のプロモーター内に
含まれたDNA配列を認識するよう設計されたZFPの
構築を実証する。VEGFは、低酸素症により誘導され
る内皮細胞特異的マイトジェンであるおよそ46kDa
の糖タンパク質である。VEGFは、癌、種々の網膜
症、および他の重篤な疾患に関連する、脈管形成に関連
するとみなされてきた。選択したDNA標的部位は、こ
の遺伝子の転写開始部位の周囲の領域であった。選択し
た2つの9塩基対(bp)の部位は、配列
【0228】
【化1】 (配列番号1)(ここで、大文字は、実際の9塩基標的
をあらわす)中に存在することが見出された。上流の9
bp標的を標的化したタンパク質を、VEGF1と命名
し、そして下流の9bp標的を標的化したタンパク質を
VEGF3aと命名した。VEGFの主要な転写開始部
位は、第1の9bp標的の3’末端におけるTであり、
上記の配列において下線を引いてある。
【0229】ヒトSP−1転写因子を、設計されたZF
Pの構築のための前駆体分子として使用した。SP−1
は、十分に研究されているマウスZif268に関連す
る3フィンガーDNA結合ドメインを有する(Chri
styら、PNAS 85:7857−7861(19
88))。このドメインを用いた部位特異的変異誘発実
験は、Zif268において作動している提唱された
「認識ルール」が、他の標的DNA配列にSP−1を適
合するために用いられ得ることを示した(Desjar
lais & Berg、PNAS 91:11099
−11103(1994))。ジンクフィンガークロー
ンの構築のために用いられたSP−1配列は、SP−1
転写因子のアミノ酸533〜624に対応する。
【0230】2つの設計されたZFPであるVEGF1
およびVEGF3aの認識ヘリックスにおけるアミノ酸
の選択を、表1に要約する。
【0231】(表1:VEGF−認識ZFPの認識ヘリ
ックスとして選択されたアミノ酸)
【0232】
【表1】 6つの重複オリゴヌクレオチドを利用するPCRベース
の構築手順を用いて、これらのペプチドを発現させるた
めに、コード配列を構築した。これらのオリゴヌクレオ
チドは、認識ヘリックス間のDNA結合ドメインの一部
をコードする「ユニバーサル」配列に対応する。これら
のオリゴヌクレオチドは、どのジンクフィンガー構築物
についても一定のままである。3つの「特異的な」オリ
ゴヌクレオチドを、認識ヘリックスをコードするように
設計した。これらのオリゴヌクレオチドは、異なるDN
A結合ドメインそれぞれに対して特異的になるように、
認識ヘリックスにおける1、2、3および6位での置換
を含んだ。哺乳動物細胞およびE.coliの両方にお
いて発現を可能にするよう、コドンのバイアスを選択し
た。
【0233】PCR合成を、2工程で実施した。第1
に、二本鎖DNAテンプレートを、上記の6つのオリゴ
ヌクレオチド(ユニバーサルな3つ、特異的な3つ)を
組み合わせること、そして低温(25℃)のアニーリン
グ工程を含む4サイクルPCR反応を用いることによっ
て作製した。この温度では、この6つのオリゴヌクレオ
チドは、DNA「骨格」を形成するよう結び付く。骨格
中の間隙をTaqポリメラーゼとPfuポリメラーゼと
の組合せにより満たした。構築の第2段階において、ジ
ンクフィンガーのテンプレートを、クローニングのため
にpUC19に制限部位を組み込むよう設計された外部
プライマーによって、30サイクルにて増幅した。VE
GF ZFPに対するクローンの正確さを、DNA配列
決定によって確認した。この2つの構築物のそれぞれの
DNA配列を、以下に列挙する。VEGF1:
【0234】
【化2】 VEGF1翻訳物:
【0235】
【化3】 VEGF3a:
【0236】
【化4】 VEGF3a翻訳物:
【0237】
【化5】 設計されたZFPがそれらの標的部位に結合する能力
を、E.coliから組換えタンパク質を発現および精
製し、そして電気泳動移動度シフトアッセイ(EMS
A)を実施することによって確認した。ZFPの発現
を、2つの異なる系において実行した。第1の系におい
て、DNA結合ペプチドを、それらを市販のpET15
bベクター(Novagen)に挿入することにより、
E.coliにおいて発現させた。このベクターは、組
換えタンパク質の発現を駆動するためのT7プロモータ
ー配列を含む。この構築物を、E.coli BL21
/DE3(laqI)細胞に導入した。この細胞は、
IPTG誘導性T7ポリメラーゼを含む。培養物に50
μM ZnClを補充し、600nmのODが0.5
〜0.6になるまで37℃で培養し、そしてタンパク質
産生を、IPTGを用いて2時間誘導した。ZFP発現
が、非常に高いレベル(総細胞タンパク質のおよそ30
%)で見られた。これらのタンパク質を、「非融合」Z
FPと呼ぶ。
【0238】部分的に純粋な非融合ZFPを、以下のよ
うに生成した(Desjarlais & Berg,
Proteins:Structure,Functi
onand Genetics 12:101−104
(1992)から適合させた)。凍結細胞ペレットを、
1/50容量の1M NaCl、25mM Tris
HCl(pH8.0)、100μM ZnCl、5m
M DTTに再懸濁した。このサンプルを、10分間沸
騰させ、そして約3,000×gにて10分間遠心分離
した。この時点での上清中のZFPタンパク質は、クマ
シーブルーを用いてSDSポリアクリルアミドを染色す
ることにより概算すると、50%を超える精製度であ
り、そして生成物は、11kDaあたりの推定分子量に
移動した。
【0239】ZFPを生成する第2の方法は、それらを
E.coliマルトース結合タンパク質(MBP)との
融合物として発現させることであった。ZFPとのN末
端MBP融合物を、pET15bクローンのPCR増幅
およびTaqプロモーターの制御下でのベクターpMa
l−c2(New England Biolabs)
への挿入によって構築した。この融合物は、組換えタン
パク質の容易な精製および検出を可能にする。ジンクフ
ィンガーDNA結合タンパク質が、E.coliにおい
て可溶化形態で高レベルにこのベクターから発現され得
ること、および再フォールディングすることなく適切な
DNA標的に効果的に結合し得ることが、これまでに報
告されている(Liuら、PNAS 94:5525−
5530(1997))。MBP融合タンパク質の生成
は、製造元(New England Biolab
s)によって記載されている通りであった。形質転換体
を、グルコースおよびアンピシリンを補充したLB培地
で増殖させ、そしてIPTGを用いて37℃にて3時間
誘導した。この細胞を、フレンチプレスによって溶解さ
せ、次いでMBP部分に特異的に結合する(従って、こ
のタンパク質に対するアフィニティー樹脂として作用す
る)アガロースベースのアミロース樹脂に曝した。MB
P融合タンパク質を、10mMマルトースを用いて溶出
し、50%を超える精製度のZFPを遊離させた。いく
つかの場合、このタンパク質を、Centricon
30フィルターユニット(Amicon)を用いてさら
に濃縮した。
【0240】部分的に精製した非融合ZFPおよびMB
P融合ZFPを、EMSAによって試験し、それらの標
的DNA配列との結合を評価した。調製物中のタンパク
質濃度を、Bradfordアッセイ(BioRad)
によって測定した。SDSポリアクリルアミドゲルが、
いずれの精製方法によっても50%を超える均質性を示
したので、この算出におけるZFP精製度に対して調整
は行わなかった。さらに、この調製物中に有意な量の不
活性タンパク質が存在し得た。従って、以下のEMSA
によって生じたデータは、タンパク質のそれらの標的に
対する真の親和性の過小評価(すなわち、Kの過大評
価)を示している。2つの別々の調製物を、それぞれの
タンパク質に対して作製し、ZFP活性における相違の
制御を手助けした。
【0241】EMSA実験のためのVEGF DNA標
的部位を、29bpの二重鎖オリゴヌクレオチド中に9
bpの結合部位を組み込むことによって作製した。この
アッセイにおいて用いられる認識(「上方」)鎖の配列
およびそれらの相補鎖(「下方」)の配列を以下に示
す:
【0242】
【化6】 VEGF DNA標的部位は、下線を引かれている。9
bpの結合部位のそれぞれの端の3bpもまた、実際の
VEGF DNA配列に由来した。それぞれの標的部位
の上方の鎖を、ポリヌクレオチドキナーゼおよびγ−
32P ATPを用いて標識した。上方および下方の鎖
を、0.5μMの各オリゴヌクレオチド、10mM T
ris−HCl(pH8.0)、1mM EDTA、お
よび50mM NaClにて、各オリゴヌクレオチドを
含む反応においてアニールさせた。この混合物を95℃
で5分間加熱し、そして60分間にわたって37℃まで
ゆっくり冷却した。二重鎖形成を、ポリアクリルアミド
ゲル電気泳動によって確認した。標的調製物中に残存す
る遊離の標識DNAおよびssDNAは、この結合反応
を妨害するようではなかった。
【0243】標的オリゴヌクレオチドへのZFPの結合
を、固定量の二重鎖基質に対してタンパク質を滴定する
ことにより行った。20マイクロリットルの結合反応物
は、10フェムトモル(0.5nM)5’32P標識二
本鎖標的DNA、35mMTris HCl(pH7.
8)、100mM KCl、1mM MgCl、1m
M ジチオスレイトール、10%グリセロール、20μ
g/ml ポリdI−dC(必要に応じて)、200μ
g/ml ウシ血清アルブミン、および25μM Zn
Clを含んだ。タンパク質を、200mM NaC
l、20mMTris(pH7.5)、1mM DTT
中に作製された連続希釈からの1/5容量として加え
た。結合を、室温にて30分間進行させた。ポリアクリ
ルアミドゲル電気泳動を、プレキャストされた10%ま
たは10〜20%のTris−HClゲル(BioRa
d)および0.1mM ZnClを含む標準的なTr
is−グリシン泳動緩衝液を用いて実行した。
【0244】MBP融合ZFPを用いた代表的なEMS
Aを実施した。この場合、MBP−VEGF1タンパク
質の3倍連続希釈を用いた。シフトされた生成物をホス
ホールイメージャー(Molecular Dynam
ics)で定量し、そして相対的なシグナル(プラトー
値の%)対nMタンパク質濃度のlog10をプロット
した。見かけのKを、MBP−VEGF1のその標的
部位への最大結合の半値を与えるタンパク質濃度を決定
することによって見出した。そしてこの実験においてこ
れは、およそ2nMであった。
【0245】VEGFタンパク質に対する決定された結
合親和性は、以下のように要約され得る。VEGF1
は、より強いDNA結合親和性を示した;複数のEMS
A分析において、平均の見かけ上のKを、VEGF部
位1に結合する場合、およそ10nMであると決定し
た。VEGF3aは、その標的部位に十分結合したが、
VEGF1よりも高い見かけ上のKを有した;VEG
F3aについての平均Kは、約200nMであった。
両方の場合において、このタンパク質のMBP融合バー
ジョンおよび非融合バージョンは、同様の親和性で結合
した。またKを、野生型Zif268とSP−1 Z
FPとのMBP融合物について、これらの条件下で決定
した(それぞれ、K60nMおよび65nMを生じ
た)。これらの結果は、およそ2〜30nMのZif2
68について文献において報告された結合定数と同様で
ある(例えば、Jamiesonら、Biochemi
stry33:5689−5695(1994)を参照
のこと)。従って、合成VEGF ZFPについてのK
は、これらの天然に存在するDNA結合タンパク質に
ついて決定されたKと非常に好都合に比較される。
【0246】要約すると、この実施例は、VEGF遺伝
子の転写開始付近の特定の標的に関する2つの新規のD
NA結合タンパク質の生成を示す。これらのタンパク質
は、天然に存在する転写因子のそれらの標的への結合の
親和性と同様の親和性で結合する。
【0247】(実施例2)9bp標的部位を認識するジ
ンクフィンガードメインが、細胞内で発現された場合に
必要な親和性または特異性を欠く場合、18塩基対の標
的部位を認識するために、リンカー配列を用いて別々の
3−フィンガードメインを結び付け、6−フィンガード
メインを形成することによって、より大きなドメインを
構築し得る。このことは、ZFPに融合された機能的ド
メイン(例えば、アクチベーターまたはリプレッサー)
が、特に少量のZFP融合タンパク質のみが生成される
ような条件下で、適切な配列を特異的に標的化すること
を保証するはずである。VEGFにおける9bp標的部
位を、相互に隣接するよう選択し、その結果、ジンクフ
ィンガーが、18bp配列を認識するよう連結し得た。
リンカーDGGGSを、1つのヌクレオチドギャップに
よって分離された2つの9bp部位へのZFPの結合を
可能にすることが理由で選択した。VEDF1およびV
EGF3a部位についての場合も同様である(Liu
ら、PNAS 5525−5530(1997)もまた
参照のこと)。
【0248】6−フィンガーVEGF3a/1タンパク
質をコードする配列を、以下のように生成した。VEG
F3aを、プライマーSPE7(
【0249】
【化7】 (配列番号10))およびSPEamp12(
【0250】
【化8】 (配列番号11))を用いてPCR増幅し、その末端に
EcoRI制限部位およびXbaI制限部位を生成した
(制限部位に下線を引く)。VEGF1をプライマーS
PEamp13(
【0251】
【化9】 (配列番号12))およびSPEamp11(
【0252】
【化10】 (配列番号13))を用いてPCR増幅し、その末端に
StyI制限部位およびHindIII制限部位を生成
した(制限部位に下線を引く)。合成オリゴヌクレオチ
ドを用いて、以下の配列を、XbaI部位とStyI部
位との間に連結した(XbaI部位およびStyI部位
に下線を引く):
【0253】
【化11】 (配列番号14)。これは、2つのSP−1ドメイン間
にリンカー配列DGGGSを導入した。この連結産物を
プライマーSPE7およびSPEamp11を用いて再
増幅し、そしてEcoRI部位およびHindIII部
位を用いてpUC19中にクローン化した。次いでこの
連結ZFP配列を、以下のプライマーを用いて増幅し、
上述したように、改変されたpMAL−c2発現ベクタ
ー中に、クローニングのためのKpnI部位およびBa
mHI部位を導入した:(1)GB19
【0254】
【化12】 (配列番号15) (2)GB10
【0255】
【化13】 (配列番号16)。
【0256】KpnIからBamHIまでの設計された
6−フィンガーZFP VEGF3a/1のヌクレオチ
ド配列は、以下のようなものである:
【0257】
【化14】 (配列番号17)。
【0258】VEGF3a/1アミノ酸翻訳物は、以下
のようなものである(1文字コードを用いる):
【0259】
【化15】 (配列番号18)。
【0260】18bpの結合タンパク質VEGF3a/
1を、MBP融合物としてE.coli中で発現させ
て、アフィニティークロマトグラフィーによって精製
し、そして実施例1に記載されるようなEMSA実験に
おいて試験した。この標的オリゴヌクレオチドを、記載
されたように調製した。そしてこれは以下の相補配列を
含んだ: (1)JVF9
【0261】
【化16】 (配列番号19)、および(2)JVF10
【0262】
【化17】 (配列番号20)。
【0263】EMSA研究のために、20μlの結合反
応物は、10fmol(0.5nM)の5’32P−標
識された二重鎖の標的DNA、35mMのTris−H
Cl(pH7.8)、100mMのKCl、1mMのM
gCl、5mMのジチオトレイトール、10%のグル
コース、20μg/mlのポリdI−dC、200μg
/mlのウシ血清アルブミン、および25μMのZnC
を含んだ。タンパク質を、3倍に希釈したシリーズ
から1/5体積として添加した。結合を、室温または3
7℃のいずれかで60分間進行させた。ポリアクリルア
ミドゲル電気泳動を、成形済みの10%または10〜2
0%のTris−HClゲル(BioRad)および標
準的Tris−グリシン泳動用緩衝液を使用して、室温
または37℃で実行した。この室温アッセイは、約1.
5nMのVEGF3a/1タンパク質についての見かけ
のKを得た。従って、この18−bpの結合ZFP
は、その標的部位に高い親和性で結合した。平行する実
験において、VEGF1タンパク質を、その標的に対し
て実施例1に記載されたオリゴヌクレオチドを使用して
試験し、約2.5nMの見かけのKを得た。結合およ
び電気泳動が37℃で実施された場合、18−bpの標
的に対して試験された場合には、その標的に対して試験
されたVEGF1についての40nMのKと比較し
て、VEGF3a/1の見かけのKは、約9nMであ
った。これは、結合の親和性における差異が、より高い
温度で強調されることを示す。
【0264】見かけのKは、そのDNA標的に対する
タンパク質の親和性の有用な尺度である。しかし、イン
ビトロまたはインビボのいずれかのDNA結合部位につ
いて、その占有率は、DNA結合タンパク質の乖離率
(off−rate)によって大部分、決定される。こ
のパラメーターを、競合実験によって測定し得る。EM
SAのための条件は、上記のとおりである;結合および
電気泳動を、37℃で実施した。これらのデータは、タ
ンパク質−DNA複合体の半減期が、VEGF1に関し
てより、VEGF3a/1に関して、10倍より長いこ
とを示す。従って、これらのインビボ条件下では、標的
部位の占有率は、9−bpのタンパク質に関してより、
18−bpのタンパク質に関して、より高い。
【0265】(実施例3:)この実施例は、哺乳動物細
胞内でZFPを産生するための発現ベクターの構築、発
現ベクターの核への転移、およびZFPによって標的D
NAに局在化される機能的ドメインの提供を記載する。
採用された機能的ドメインは、Kruppel−Ass
ociated Box(KRAB)抑制ドメインおよ
び単純性疱疹ウイルス(HSV−1)VP16活性化ド
メインである。
【0266】特定のDNA結合タンパク質は、転写リプ
レッサーとして機能する分離可能なドメインを含む。約
20%のZFPは、転写リプレッサーとして機能する約
90アミノ酸の非DNA結合ドメインを含む(Thie
sen、The New Biologist 2:3
63−374(1990);Margolinら、PN
AS 91:4509−4513(1994);Pen
gueら、(1994)、上記;Witzgallら、
(1994)、上記)。KRABドメインと命名された
このドメインは、モジュラーであり、そして他のDNA
結合タンパク質に連結されて、標的のDNA配列を有す
る遺伝子の発現をブロックし得る(Margolin
ら、(1994);Pengueら、(1994);W
itzgallら、(1994)、上記)。このKRA
Bドメインは、それ自体では効果を有さない;リプレッ
サーとして機能するためには、DNA結合ドメインを通
じて、DNA配列に連結されることが必要である。この
KRABドメインは、転写の開始をブロックすることが
示されており、そして転写開始部位から少なくとも3k
bまで上流の距離で機能し得る。ヒトKOX−1タンパ
ク質由来のKRABドメイン(Thiesen、The
New Biologist 2:363−37(1
990)を、本明細書に記載される研究のために使用し
た。この64アミノ酸のドメインは、ZFPに融合され
得、細胞培養物において抑制を与えることが示された
(Liuら、上記)。
【0267】HSV−1のVP16タンパク質は、広く
研究されており、そしてC末端の78アミノ酸が、DN
A結合ドメインと融合した場合、トランス活性化ドメイ
ンとして働き得ることが示された(Hagmannら、
J.Virology 71:5952−5962(1
997))。VP16はまた、離れて、そして方向非依
存的な様式で機能することが示された。これらの研究の
ために、VP16タンパク質配列のアミノ酸413〜4
90を使用した。このドメインをコードするDNAを、
以下の配列を有するプライマーを使用して、プラスミド
pMSVP16C+119からPCR増幅した: (1)JVF24
【0268】
【化18】 (配列番号21);および(2)JVF25
【0269】
【化19】 (配列番号22)下流のプライマー、JVF25を、下
流のFLAGエピトープをコードする配列を含むように
設計した。
【0270】3つの発現ベクターを、これらの研究のた
めに構築した。これらのベクターは、pcDNA3.1
(+)(Invitrogen)由来であり、そしてサ
イトメガロウイルス(CMV)プロモーターの制御下に
ZFP構築物を配する。このベクターは、それぞれ細菌
および哺乳動物細胞培養物での選択のためのアンピシリ
ンマーカーおよびネオマイシンマーカーを有する。適切
な転写開始のためのKozak配列(Kozak、J.
Biol.Chem.266:19867−19870
(1991))を、取り込んだ。この産物の核への局在
を達成するために、SV40大(large)T抗原由
来の核局在配列(NLS)(Pro−Lys−Lys−
Lys−Arg−Lys−Val、配列番号40)(K
alderonら、Cell 39:499−509
(1984)を付加した。ZFPコード配列のためのこ
の挿入部位には、機能的ドメイン配列が続く。このベク
ターの3つの変形型は、その機能的ドメインにおいて異
なる;「pcDNA−NKF」は、KRAB抑制ドメイ
ン配列を有し、「pcDNA−NVF」は、VP16活
性化ドメインを有し、そして「NF−コントロール」
は、機能的ドメインを有さない。以下の機能的ドメイン
は、ZFPの特異的な検出を可能にするためのFLAG
エピトープ配列(Kodak)である。
【0271】これらのベクターを、以下のように構築し
た。プラスミドpcDNA−HBは、プラスミドpcD
NA3.1(+)(Invitrogen、Carls
bad、CA)を、HindIIIおよびBamHIで
切断し、付着末端をクレノウによって埋め、再連結させ
ることによって構築した。このことにより、ポリリンカ
ー中のHindIII、KpnIおよびBamHI部位
を除外した。このベクターpcDNA3.1(+)は、
Invitrogenのカタログに記載される。プラス
ミドpcDNA−NKFを、pcDNA−HBのEco
RI/XhoI部位中にフラグメントを挿入することに
よって生成した。pcDNA−HBは、以下を含む:
1)開始コドンおよびSV40NLS配列を含むKoz
ak配列を含む、全体でDNA配列
【0272】
【化20】 (配列番号23)を構成するEcoRI〜KpnI断
片、ここでEcoRI部位およびKpnI部位を下線で
示す;ならびに2)BamHI部位、KOX−1由来の
KRAB−Aボックス(上記のThiesen、199
0におけるアミノ酸11〜53に相当する)、FLAG
エピトープ(Kodak/IBIカタログから)、およ
びHindIII部位を含む、全体で配列
【0273】
【化21】 (配列番号24)を構成するKpnIからXhoIの断
片、ここでKpnI、BamHIおよびXhoI部位
を、下線で示す。
【0274】VEGF3a/1−KRABエフェクター
プラスミドを、KpnIおよびBamHIで切断したp
cDNA−NKF中に、ZFP配列を含むKpnI−B
amHIカセットを挿入することによって生成した。V
EGF1−KRABおよびVEGF3a−KRABエフ
ェクタープラスミドを、同様の方法で構築した(プラス
ミドpLitmus 28(new England
Biolabs)の場合に、ZFP配列を最初にNLS
−KRAB−FLAG配列中にクローン化し、そしてB
glII−XhoIカセットとしてpcDNA3.1
(+)のBamHI−XhoI部位に続いて移動させる
ことを除く)。ここで、このBglII部位を、Eco
RI部位の直ぐ上流に設置した(これらのベクターの発
現については、実施例4を参照のこと)。
【0275】実施例5に使用したエフェクタープラスミ
ドを、以下のように構築した。プラスミドpcDNA−
NVFを、上記のように、VP16トランス活性化ドメ
インをPCR増幅し、そしてこの産物をpcDNA−N
KFのBamHI/HindIII部位に挿入し、KR
AB配列を置換することによって構築した。BamHI
からHindIIIのこの挿入フラグメントの配列は:
【0276】
【化22】 (配列番号25)であった。
【0277】VEGF1−VP16およびVEGF3a
/1−VP16ベクターを、KpnIおよびBamHI
で切断したpcDNA−NVF中に、ZFP配列を含む
KpnI−BamHIカセットを挿入することによって
構築した。
【0278】実施例6に使用したエフェクタープラスミ
ドを、以下のように構築した。プラスミドNF−コント
ロールを、pcDNA−NKFのEcoRI−XhoI
部位中に配列
【0279】
【化23】 (配列番号26)を挿入することによって生成し、それ
によってNLA−FLAGのみでNLS−KRAB−F
LAG配列を置換した。
【0280】VEGF1−NFおよびVEGF3a/1
−NFは、ZFP配列を含むKpnI−BamHIカセ
ットを、KpnIおよびBamHIで切断したNF−コ
ントロール中に挿入することによって構築した。CCR
5−KRABを、VEGF−KRABベクターと同じ方
法によって構築した(ZFP配列が、VEGF標的に関
連しないDNA標的部位に対して特異的であるように設
計された点を除く)。
【0281】最後に、KRAB発現プラスミドおよびV
P16発現プラスミドの両方のコントロールの変形型
を、構築した。プラスミドNKF−コントロールを、ジ
ンクフィンガータンパク質配列なしのNLS−KRAB
−FLAGを発現するように設計した;プラスミドNV
F−コントロールを、ZFP配列なしのNLS−VP1
6−FLAGを発現するように設計した。これらのプラ
スミドは、適切なリーディングフレーム中に下流のドメ
インを設置するために、pcDNA−NKFおよびpc
DNA−NVFをそれぞれ、BamHIで切断し、クレ
ノウで末端を埋め、そして再連結することによって作製
した。これらのプラスミドは、細胞培養物研究のための
厳密なコントロールとして働く。
【0282】ZFPを操作したVEGFの哺乳動物細胞
の発現および核への局在を、免疫蛍光研究で実証した。
293(ヒト胚性腎臓)細胞を、NLS−VEGF1−
KRAB−FLAGキメラをコードする発現プラスミド
でトランスフェクトした。リポフェクトアミン(lip
ofectamine)を、以下に記載のように使用し
た。24〜48時間後、細胞を固定し、そしてFLAG
エピトープに対する一次抗体に曝露した。Texas
Redで標識した二次抗体を用い、そしてこれらの細胞
を、DAPIで対比染色した。Texas Red染色
は、DAPI染色と一致して共局在することが観察され
た。これは、このプラスミドから発現されるZFPが核
に局在したことを示す。
【0283】(実施例4:)この実施例は、細胞内での
ZFP抑制タンパク質の活性を測定するための一過性の
共トランスフェクションの使用を実証する。このような
実験は、VEGF標的部位を有するレポータープラスミ
ドを伴う、ZFP−KRAB発現(「エフェクター」)
プラスミドの共トランスフェクションを含む。効力を、
空のベクターコントロールと比較した、エフェクタープ
ラスミドの存在下でのレポーター遺伝子の発現の抑制に
よって、評価した。
【0284】このレポータープラスミドシステムは、p
GL3ホタルルシフェラーゼベクター(Promeg
a)に基づいた。VEGF標的部位の4つのコピーを、
pVFR1−4xを創出するために、プラスミドpGL
3−コントロール中の、ホタルルシフェラーゼ遺伝子を
駆動するSV40プロモーターの上流に挿入した。この
プラスミドは、SV40エンハンサーを含み、そして多
くの細胞型においてホタルルシフェラーゼを高レベルで
発現する。挿入を、実施例2に記載された2つの相補的
な42−bpのオリゴヌクレオチド、JVF9およびJ
VF10の縦列コピーを共に連結させることによって作
製した。アダプター配列を連結し、そしてこの組立を、
pGL3−コントロールのMluI/BglII部位中
に挿入した。これは、これらの部位間の以下の配列の挿
入を生じた:
【0285】
【化24】 (配列番号27)示された最初の6ヌクレオチドおよび
最後の6ヌクレオチドは、MluI部位およびBglI
I部位であり;小文字はHindIII部位を示す。V
EGF1およびVEGF3aの結合部位を、下線で示
す。
【0286】エフェクタープラスミド構築物を、上に記
した。VEGF1−KRAB、VEGF3a−KRAB
およびVEGF3a/1−KRAB発現ベクターを、C
MVプロモーターの制御下にあるSV40核局在配列、
VEGF ZFP、KRAB抑制ドメイン、およびFL
AGエピトープマーカー全ての融合を生成するように設
計した。空のpcDNA3.1発現ベクターを、コント
ロール(pcDNA)として使用した。
【0287】全てのベクターを、QiagenのDNA
精製キットを使用して、調製した。約40,000細胞
を、24ウェルプレートの各ウェルに撒き、10%のウ
シ胎仔血清を含むダルベッコ改変イーグル培地(D−M
EM)培地中で、5%のCO と共に37℃で一晩増殖
させた。細胞を、PBSで洗浄し、そして血清なしのD
−MEMの200μlを被せた。プラスミドを、リポフ
ェクトアミン(Gibco−BRL)を使用して導入し
た。各ウェルを、6μlのリポフェクトアミンと25μ
lのD−MEMで30分間37℃で複合化した約0.3
μgのエフェクタープラスミド、0.3μgのレポータ
ープラスミド、および0.01μgのプラスミドpRL
−SV40(Promega)で、トランスフェクトし
た。トランスフェクションを、3連で行った。3時間
後、10%の血清を含む1mlの培地を、各ウェルに添
加した。細胞を、トランスフェクション後40〜48時
間で回収した。ルシフェラーゼアッセイを、Dual
Luciferase System(Promeg
a)を使用して行った。トランスフェクトされた第三の
プラスミド、pRL−SV40は、Renillaルシ
フェラーゼ遺伝子を有し、そしてトランスフェクション
効率についての基準として共トランスフェクトした。
【0288】コントロールレポータープラスミドpGL
3−コントロール(pGL3−C)に関して、ZFP−
KRAB発現プラスミドの存在または不在は、ルシフェ
ラーゼ発現レベルに影響しない。しかし、pVFR1−
4x、VEGF標的部位の4つのコピーを含むレポータ
ーに関しては、VEGF1(9−bp−結合ZFP)ま
たはVEGF3a/1(18−bp−結合ZFP)発現
プラスミドの存在が、空のpcDNAベクターコントロ
ールに対して、2〜3倍ルシフェラーゼの発現を減少さ
せる。このVEGF3a(9−bp−結合ZFP)発現
プラスミドは、ほとんど影響を示さないかまたは影響を
示さないようである。これらの実験は明らかに、設計さ
れたZFPが、その標的部位が存在する場合、細胞内で
機能して遺伝子の転写を抑制し得ることを実証する。さ
らに、親和性の特定のレベルが、機能のために必要であ
るように思われる;すなわち、10nM以下のKを有
するVEGF1およびVEGF3a/1は機能的である
が、一方200nMのKを有するVEGF3aは機能
的でない。
【0289】第二のレポータープラスミド、pVFR2
−4xを、VEGF標的部位の4つのコピーをHind
IIIを使用して取り除き、そしてそれをpGL3−コ
ントロールのHindIII部位中に(順方向に)挿入
することによって構築した。これは、SV40プロモー
ターについての転写の開始部位とルシフェラーゼ遺伝子
の翻訳開始コドンとの間の標的部位に位置する。記載さ
れたものに類似の共トランスフェクション実験におい
て、pcDNAコントロールと比較して、ルシフェラー
ゼシグナルの約3〜4倍の抑制が、VEGF1−KRA
BリプレッサーまたはVEGF3a/1−KRABリプ
レッサーで観察された。これは、このリプレッサーが、
転写の開始の上流または下流のいずれかに結合した場合
に、活性であることを示す。
【0290】(実施例5:)この実施例は、細胞におけ
るZFP転写活性化因子の活性を測定するための一過性
の共トランスフェクション研究の使用を実証する。実験
的な設定は、異なったトランスフェクション方法、異な
った細胞株、ならびに異なったレポーターおよびエフェ
クタープラスミドの組を使用した点を除いて、実施例4
のものと類似である。
【0291】活性化実験に関して、レポーターは、構築
された標識化されたpVFR3−4xであった。このレ
ポーターは、プラスミドpGL3−プロモーター(Pr
omega)のMulI/BglII部位で、上に示し
た配列と共にVEGF標的の4つのコピーを含む。この
ベクターは、SV40のエンハンサー配列について欠失
されており、従ってより低い基準レベルのホタルルシフ
ェラーゼ発現を有する。pVFR3−4xは、pVFR
1−4xのKpnI/NcoIフラグメントを、pGL
3−プロモーターのKpnI/NcoI部位中に交換す
ることによって構築した。
【0292】このエフェクタープラスミド構築物は、上
に記載した。VEGF1−VP16、VEGF3a−V
P16およびVEGF3a/1−VP16発現ベクター
を、CMVプロモーターの制御下にあるSV40核局在
配列、VEGF ZFP、VP16トランス活性化ドメ
インおよびFLAGエピトープタグ全ての融合を生成す
るように設計した。空のpcDNA3発現ベクターを、
コントロールとして使用した。
【0293】全てのベクターを、QiagenのDNA
精製キットを使用して調製した。約40,000個の細
胞を、24ウェルプレートの各ウェルに撒き、そして1
0%のウシ胎仔血清を含むD−MEM培地中で、5%の
COと共に37℃で一晩増殖させた。細胞を、血清な
しのD−MEM培地で洗浄し、血清なしのD−MEM培
地の200μlを被せた。プラスミドを、製造業者の取
扱説明書に従って、リン酸カルシウムトランスフェクシ
ョンキット(Gibco−BRL)を使用して導入し
た。各ウェル中の細胞を、1.5μgのレポータープラ
スミド、1.5μgのエフェクタープラスミド、および
0.5μgのアクチン/β−galプラスミドでトラン
スフェクトした。プラスミドを、15μlのCaCl
と合わせ、dHOで100μlにした。100μlの
HEPES溶液を、ボルテックスで混合しながら滴下し
て添加した。この混合物を、室温で30分間インキュベ
ートした。次いで、リン酸カルシウム処理したDNAの
200μlを、各ウェル中の培地に添加した。トランス
フェクションを3連で行った。5時間後、この培地を除
去し、10%の血清を含む1mlの培地を添加した。細
胞を、トランスフェクション後40〜48時間で回収し
た。ルシフェラーゼアッセイを、Dual−Light
System(Tropix)を使用して行った。ト
ランスフェクトされた第三のプラスミド、アクチンβ−
galは、アクチンプロモーターの制御下にあるβ−ガ
ラクトシダーゼ遺伝子を有し、トランスフェクション効
率についての基準として共トランスフェクトした。この
β−ガラクトシダーゼアッセイをまた、製造業者のプロ
トコル(Tropix)に従って行った。
【0294】コントロールレポータープラスミド、pG
L3−プロモーター(pGL3−P)に関して、ZFP
−VP16発現プラスミドの存在または不在は、ルシフ
ェラーゼ発現レベルに有意に影響しない。VEGF標的
部位の4つのコピーを含むレポーター、pVFR3−4
xに関しては、VEGF1(9−bp−結合ZFP)の
存在が、空のpcDNAベクターコントロールと比較し
て非常に僅かな活性化を示す。VEGF3a/1(18
−bp−結合ZFP)発現プラスミドは、ルシフェラー
ゼ発現をまさに実質的に活性化し、pcDNAと比較し
て約14倍の増大を示す。これらの実験は明らかに、設
計されたZFPが、VP16の活性化ドメインと融合し
た場合、その標的部位が存在する場合に、細胞において
機能して遺伝子の転写を活性化し得ることを実証する。
さらに、これらの結果は明らかに、このアッセイにおい
て、18−bpの結合タンパク質、VEGF3a/1
が、9−bpの結合VEGF1タンパク質よりも、かな
りよい活性化因子であることを実証する。これは、親和
性の改善またはVEGF3a/1タンパク質の乖離率の
減少の結果であり得る。
【0295】第四のVEGFレポータープラスミドを、
プラスミドpVFR4−4xを創出するためにpVFR
2−4xのKpnI/NcoIフラグメントをpG3−
プロモーター中にクローニングすることによって構築し
た。活性化は、VEGF1−VP16およびVEGF3
a/1−VP16融合物を発現するエフェクタープラス
ミドと組み合わせてこのレポーターを使用した共トラン
スフェクションにおいて観察された。これは、これらの
人工のトランス活性化因子が、転写開始の上流または下
流のいずれかに結合した場合、機能的であることを示
す。
【0296】これらの共トランスフェクションデータ
は、ZFPがレポーター遺伝子の発現を調節するために
使用され得ることを実証する。このような実験は、内因
性分子の標的の発現の調節因子としてのさらなる使用の
ために、ZFPを同定するための有用なツールとして働
き得る。
【0297】(実施例6:)この実施例は、設計された
ZFPが、通常のゲノム状態およびクロマチン状態であ
る内因性の細胞の遺伝子の発現を抑制し得ることを実証
する。詳細には、KRAB抑制ドメインに融合したVE
GF ZFPを発現するエフェクタープラスミドを、細
胞中に導入し、これがVEGF遺伝子をダウンレギュレ
ートすることを示した。
【0298】真核生物の発現ベクターを、実施例3で上
に記したように、VEGF3a/1およびVEGF1
ZFPを、SV40 NLSおよびKRABに融合する
ように構築した。トランスフェクションを、GIBCO
−BRLから市販されるリポソーム調製物のリポフェク
トアミンを使用して行った。全てのプラスミドDNA
を、Qiagen Midi DNA精製システムを使
用して調製した。総体積1600μlのOpti−ME
M中で、10μlのエフェクタープラスミドを、100
μgのリポフェクトアミン(50μl)と混合した。p
CMVβ−galプラスミド(Promega)をま
た、トランスフェクション効率についての内部コントロ
ールとして、このDNA混合物中に含んだ。30分間の
インキュベーション後に、6.4mlのDMEMを添加
し、そしてこの混合物を3×10個の293細胞上に
重ねた。5時間後、このDNA−リポフェクトアミン混
合物を除去し、そして10%のウシ胎仔血清を含む新鮮
な培養培地を、これらの細胞上に重ねた。
【0299】トランスフェクション後18時間で、これ
らの293細胞を、100μMのDFX(デスフェリオ
キサミン(desferrioxamine))での処
理によって誘導し、VEGF遺伝子の迅速かつ持続する
転写活性化を生じ、かつまたVEGF mRNAの安定
性における段階的な増大を生じた(Ikedaら、J.
Biol.Chem.270:19761−19766
(1995))。慣用的な培養条件下で、293細胞
は、培養培地中に低レベルのVHGFを分泌する。これ
らの細胞を、ELISAアッセイによるVEGFレベル
の決定のために上清を収集する前に、さらに24時間イ
ンキュベートさせた。
【0300】類似のレベルの抑制が実証された平行する
実験において、細胞生存率を、Promega Cel
ltiter 96(登録商標)Aqueous On
eSolution細胞増殖アッセイ(Promeg
a)を使用してモニターした。18時間のDfx処理
後、元の2mlの培地のうち500μlを除去し、上記
のようにVEGF発現について分析した。細胞の生存率
を評価するために、300μlのPromega Ce
lltiter 96(登録商標)Aqueous O
ne Solution Reagentを、残りの
1.5mlに添加した。次いで、これらの細胞を37℃
で約2時間インキュベートした。各ウェルからの100
μlを、96ウェルプレートに移し、そしてOD 49
0nmで、ELISAプレート読み取り機上で読み取っ
た。空のベクターコントロールでトランスフェクトされ
た細胞と比較して、VEGF3a/1−KRAB構築物
を発現する細胞の生存率における有意な減少は存在しな
かった。これは、観察されたVEGF抑制が、一般化し
た細胞死に起因しないことを示す。
【0301】VEGF発現の40〜50倍の減少を、V
EGF3a/1−KRAB(18bpの結合VEGF高
親和性ZFPをコードする発現するベクター)でトラン
スフェクトされたDFX処理細胞において示した。細胞
をVEGF1−KRAB(9bpの結合VEGF高親和
性ZFPをコードする発現するベクター)でトランスフ
ェクトした場合に、発現の2倍の減少を観察した。VE
GF発現の有意な減少は、非VEGF ZFP(CCR
5−KRAB)またはNKFコントロールでトランスフ
ェクトした細胞において観察されなかった。同様の結果
を、3つの独立したトランスフェクション実験において
得た。
【0302】別途の実験において、以下の結果を得た
(データは示さない)。VEGF1−NF(機能的なド
メインなしに9bpの結合VEGF1 ZFPを発現す
るする)は、VEGF遺伝子発現するに効果を示さなか
った。VEGF発現するにおける有意な減少を、VEG
F3a/1−NF(機能的なドメインなしに18bpの
結合タンパク質を発現するする)で観察した。この結果
は、転写の開始部位への結合が、抑制ドメインなしでさ
え、転写を妨げることを示唆する。KRABドメインに
融合された場合でさえ、VEGF3a ZFPは、発現
レベル(プラスミドVEGF3a−KRAB)に影響を
及ぼし得ない。しかし、KRABに融合されたVEGF
1(VEGF1−KRAB)は、発現における劇的な減
少を生じる。KRABに融合されたVEGF3a/1
(VEGF3a/1−KRAB)は、全体的にVEGF
の発現を妨げる。
【0303】これらのデータは、設計されたZFPが、
染色体上のその標的部位へ位置し得、そして結合し得、
そして内因性の細胞標的遺伝子発現を防ぎ得ことを示
す。特に、結果は、約25nM未満のKdを有するZF
P(例えば、VEGF1が約10nMの平均的な見かけ
のKdを有する)が発現における劇的な減少を提供する
ことを示す。さらに、データは、KRAB機能性ドメイ
ンが遺伝子サイレンシングを高めることを示す。この発
現におけるリプレッサーの誘導は、VEGFのインデュ
ーサー(DFX)が添加される前に起こるため、このデ
ータは、設計されたリプレッサーがすでに休止の遺伝子
の活性化を妨げる能力を示す。さらに、これらの結果
は、転写開始部位と重なる標的を結合する場合、その標
的に対するナノモルの親和性でシックスフィンガー(s
ix−finger)の操作したZFP(VEGF3a
/1)がVEGF遺伝子の低酸素性応答を阻害し得るこ
とを示す。
【0304】(実施例7:)本実施例は、設計したZF
Pが正常なゲノムおよびクロマチン内容物にある内因性
の細胞性遺伝子の発現を活性化し得ることを示す。特
に、VP16活性化ドメインに融合されたVEGF Z
FPを発現するエフェクタープラスミドを、細胞に導入
し、そしてVEGF遺伝子を上方制御することを示し
た。
【0305】真核生物発現ベクターを、実施例3に記載
されるように、VEGF3a/1およびVEGF1 Z
FPをSV40 NLSおよびVP16に融合させて構
築した。トランスフェクションをリポフェクトアミン
(GIBCO−BRLから市販されるリポソーム調製
物)を使用して行った。全てのプラスミドDNAを、Q
iagen Midi DNA精製システムを使用して
調製した。10μgのエフェクタープラスミド(操作し
たZFPを含む)を、1600μlのOpti−MEM
の総容積中100μgのリポフェクトアミン(50μ
l)と共に混合した。pCMVβ−galプラスミド
(Promega)をまた、トランスフェクション効率
に関する内部コントロールとして、DNA混合物中に含
有した。インキュベート30分後、6.4mlのDME
Mを添加し、そして混合物を3×10の293細胞上
に積層した。5時間後、DNA−リポフェクトアミン混
合物を除去して、そして10%のウシ胎仔血清を含有す
る新鮮な培養培地を細胞上に積層した。1日後、新鮮な
培地を添加して、そして市販されるELISAキット
(Rand D Systems)を使用するVEGF
レベルの測定のために、上澄みを24時間後に収集し
た。
【0306】スリーフィンガーのVEGF1−特異的Z
FP(VEGF1−VP16)について、コントロール
プラスミド(NVF−コントロール)および擬トランス
フェクトした細胞と比較した場合に、VEGF発現の7
〜10倍の増加が観察された。同様の結果を、5つの独
立した実験において観察している。VEGF1−VP1
6トランスフェクト細胞におけるVEGF分泌のレベル
がDFXで処理されている細胞におけるレベルと等価で
あるかまたは、それより大きいことを示すことが重要で
ある。VEGF3a/1−VP16の導入は、より緩や
かな導入を刺激した。この結果は、実施例6における知
見と矛盾しない。この知見において、機能的なドメイン
なしでの18bpの結合タンパク質の発現は一定の程度
まで活性化を妨げた。この結果は、転写の開始部位への
このタンパク質の密接な結合が活性化を妨げることを示
唆した。
【0307】これらのデータは、設計したZFPが、染
色体上の標的部位に位置し得、そしてこの部位に結合し
得、転写活性化ドメインを提示し得、そして劇的に内因
性遺伝子の発現レベルを高め得ること示す。特に、この
結果は、約25nM未満のKdを有するZFP(例え
ば、VEGF1が約10nMの平均的な見かけのKdを
有する)が、発現における劇的な増加を提供することを
示す。
【0308】(実施例8:)さらに実施例6および7に
おける結果を実体化するため、リボヌクレオチド保護ア
ッセイ(RPA)を実施して、増加したレベルのVEG
Fタンパク質とVEGF mRNAレベルにおける増加
とを相関させ(実施例7)、そして減少したレベルのV
EGFタンパク質とVEGF mRNAレベルの減少と
を相関させた(実施例6)。
【0309】RNAを、RNA単離キット(Pharm
ingen)を使用してトランスフェクトした細胞から
単離した。放射標識された複数のテンプレートプローブ
(VEGF特異的プローブを含む)を、インビトロの転
写によって調製し、そして56℃で一晩、実験細胞およ
びコントロールトランスフェクトした細胞由来の5μg
の各RNAにハイブリダイズさせた。ハイブリダイゼー
ション混合物を、RNaseで処理し、そして保護され
たプローブを精製し、そして5%の変性ポリアクリルア
ミドゲル電気泳動に供し、そして放射能をオートラジオ
グラフィによって評価した。VEGF1−VP16でト
ランスフェクトした293細胞は、NVF−コントロー
ルでトランスフェクトした細胞と比較した場合、VEG
F mRNAのレベルにおける2〜4倍の増加を有した
(実験の詳細については実施例7を参照のこと)。保護
されたプローブのサイズは、RNAの完全性のためのコ
ントロールトランスフェクトして提供したコントロール
ヒトRNAから生成されるプローブのサイズと同一であ
った。
【0310】別途の実験において、VEGF特異的mR
NAのレベルをまた、VEGF−KRABエフェクター
プラスミドでトランスフェクトされている細胞において
定量した(実験の詳細については実施例6を参照のこ
と)。トランスフェクションの詳細を実施例6に記載す
る。細胞をVEGF3a/1−KRABエフェクタープ
ラスミドでトランスフェクトした場合、VEGF mR
NAのレベルの劇的な減少を観察した。細胞をNKF−
コントロールまたは非VEGF特異的ZFP(異なるC
CR5標的部位を認識する、CCR5−5−KRABお
よびCCR5−3−KRAB)でトランスフェクトした
場合、VEGF mRNAにおける有意な減少を観察し
なかった。
【0311】この実験は、VEGF1−VP16キメラ
転写因子でのトランスフェクションの際に観察されるV
EGFタンパク質の増加は、VEGF mRNAのレベ
ルの増加によって媒介されることを示す。同様に、VE
GF3a/1−KRABキメラ転写因子でのトランスフ
ェクションの際に観察されるVEGFタンパク質の減少
は、VEGF mRNAのレベルの減少によって媒介さ
れることを示す。
【0312】(実施例9:VEGF2媒介マイトジェン
シグナルのインヒビターの同定) (工程1:細胞株の産生)VEGF−R2を過剰発現
し、そしてVEGF−R1を発現しないECV304由
来細胞株を以下のように産生する。VEGF−R1に対
して設計したZFPリプレッサーを上記のように産生し
た。VEGF−R2を高めるように設計したZFPアク
チベーターをまた、上記のように産生した。ECV30
4細胞を、2つのZFP構築物で同時トランスフェクト
する;クローンを薬物選択に続いてFACS分析(R&
D Systems,NFVE0)のために選んだ。F
ACS分析を介してVEGF−R1の欠失および膜表面
上でのVEGF−R2の増加を示すクローンを増殖さ
せ、そして細胞株に高スループット(HTP)スクリー
ニングを実行する。細胞株を、VEGF−R1−/R2
++と再命名する。
【0313】VEGF−R1を本質的に抑制し、そして
条件付でVEGF−R2を産生するコントロール細胞株
を以下のように産生する。VEGF−R2に対して設計
したZFPリプレッサーを、T−Rex(登録商標)
(Invitrogen)プラスミドへクローニングす
る。これおよびVEGF−R1 ZFPリプレッサー
を、ECV304細胞中へと同時トランスフェクトす
る。再度、安定なクローンを選択し、VEGF−R1の
欠失およびVEGF−R2の存在についてFACS分析
を介して分析する。次いで、細胞をドキシサイクリンで
処理し、そして、VEGF−R2の欠失についてFAC
S分析を介して試験する。VEGF−R1を発現せず、
そしてドキシサイクリン処理後にVEGF−R2の欠失
を示す細胞株に、HTPスクリーニングを繰り返す。こ
の細胞株を、VEGF−R1−/R2indと再命名す
る。
【0314】2.VEGF−R1−/R2++を用いて
開始し、96ウェルプレートにおいて、1ウェルあたり
10,000細胞をプレートする。アッセイの最終容量
が100μlであるので、細胞を50μlの培地中にプ
レートする。
【0315】3.化合物ライブラリー由来の試験化合物
を、30nMの最終濃度まで(25μl)添加し、そし
てプレートを1時間インキュベートする。25μlの培
地を1ウェルに対して化合物なしで添加して、+VEG
Fコントロールとして利用する。別のウェルに対して、
1ng/mlの最終濃度まで、TGFβ(R&D Sy
stems,100−B−001)(25μl中に0.
075ng)を添加して、VEGFインヒビターコント
ロールとして利用する。
【0316】4.各ウェルに対して、30ng/mlの
最終濃度までVEGF(R&D Systems,29
8−vs−005)(25μl中に3ng)を添加す
る。30分間インキュベートする。
【0317】5.膜を透過することによって細胞内のリ
ン酸化チロシンについてアッセイする。タンパク質チロ
シンキナーゼ活性を測定する代替のアッセイもまた、利
用可能であり、工程17へ飛ぶ。
【0318】6.培地を吸引する。細胞を30分間1%
ホルムアルデヒドで固定する。
【0319】7.PBSで細胞を洗浄する。
【0320】8.抗リン酸チロシン抗体(Pierc
e,#29926)を5μg/mlの最終濃度になるよ
うに添加する。1時間インキュベートする。
【0321】9.1%BSAおよび0.05%NP−4
0を含有するPBSで細胞を洗浄する。
【0322】10.ヤギ抗マウスIgG−HRP結合体
(Pierce,#31430)、1:200希釈液を
添加する。1時間インキュベートする。
【0323】11.上記のように細胞を洗浄する。
【0324】12.記載通りにHRP ELISAアッ
セイ(Pierce,#32052)を実施する。VE
GF−刺激リン酸チロシン産生を低下させる化合物を同
定する。
【0325】13.工程2のようにVEGF−R1−/
R2ind細胞をプレートすることで2次スクリーニン
グのための準備をし、同時に複製プレートを調製する。
【0326】14.1つのプレートに対して、ドキシサ
イクリンを1μg/mlの最終濃度まで添加する。一晩
インキュベートする。
【0327】15.両方のプレートに対して、工程3〜
11を繰り返す。
【0328】16.陽性ヒット(hit)は、ドキシサ
イクリンで未処理の細胞において減少したVEGF刺激
リン酸チロシン産生を示した。理想的な化合物は、ドキ
シサイクリン処理細胞と同様にふるまい、従ってVEG
F−R2誘導経路以外の任意の系では作用しないことを
示す。
【0329】17.工程5から再開する。培地を吸引す
る。1%のTriton X−100を含有する200
μlのPTK抽出緩衝液(Promega,V648
0)を添加することによって細胞を可溶化し、そして1
0分間氷上でインキュベートする。
【0330】18.任意の残留細胞を分離し、そして数
回ピペットで上げ下げすることで、細胞懸濁液を混合す
る。深いウェルブロックに懸濁液を移し、そして4℃で
15分間振動させる。
【0331】19.懸濁液を4℃で100,000×g
で1時間遠心分離し、そして上澄みを保存する。
【0332】20.Promega(技術広報TB21
1)に記載されるようなPTKアッセイプロトコールの
工程III.A.1を続ける。
【0333】(実施例10:T細胞の活性化を生じない
T細胞増殖の刺激因子の同定)カリウムチャンネルは、
Tリンパ球のカルシウムシグナル伝達の調節において重
大な役割を果たす。ヒトTリンパ球において発現される
2つの際立ったカリウムチャンネルは、Kv1.3(膜
電位の変化に応答して開くチャンネル)およびKCa4
(細胞内のカルシウムレベルにおける上昇によって活性
化されるチャンネル)である。Kv1.3が、T細胞増
殖の制御においてきわめて重大な役割を果たし、一方K
Ca4はT細胞活性化において機能することを示してい
る。次いで、T細胞の活性化は、IFN−γの放出およ
び免疫応答を導く。この経路に対する注意は、KCa4
が公知のマイトジェン刺激および抗原性刺激に応答して
上方制御されることである、従って、選択的にTリンパ
球の増殖を可能にし得るが、T細胞の活性化を生じない
化合物を同定することは困難であった。いくつかのKC
a4インヒビターは同定されているが、これらのインヒ
ビターは、完全には選択されていない;これらはまた、
他のタンパク質(例えば、T細胞にまた存し得るカルシ
ウム関連活性化Ca2+(CRAC)チャンネル)を阻
害し得る。
【0334】ヒトhKCa4遺伝子のZFPベースのイ
ンヒビターを、上記のZFP設計の方法を使用して作製
した。その標的配列を、cDNA配列(Genbank
登録番号AE022797)の塩基対217に位置さ
せる。標的配列は、5’−GGGGAGGGC−3’
(配列番号41)である。認識へリックス(−1〜+
6)のアミノ酸配列(一文字コード)は以下である:F
1=RSDHLAR(配列番号42)。F2=RSDN
LAR(配列番号43)。F3=RSDHLSR(配列
番号44)。
【0335】得られる3フィンガーZFP(ZFP3A
と呼ばれる)は、ゲル移動度シフトアッセイによって測
定されるように、その標的に対して0.3nMの解離定
数を有する。ZFP3A DNA結合ドメインに対する
VP16融合物は、同時トランスフェクトされたレポー
ター遺伝子を5倍よりも大きく活性化する。
【0336】hKCa4遺伝子発現のインヒビターに影
響するKRAB−ZFP3Aキメラ構築物を、緑蛍光タ
ンパク質(GFP)をコードする発現ベクターと共にヒ
ト赤白血球細胞に同時トランスフェクトした。トランス
フェクトした細胞を、蛍光顕微鏡を使用して同定した。
次いで、トランスフェクトした細胞を、パッチクランプ
方法によってhKCa4機能について試験した。イオン
チャンネル機能を、勾配伝導度(nS)を決定すること
によって決定した。トランスフェクトしていないコント
ロールは、12.5(n=1)の値を有する。空のベク
ターでトランスフェクトされた細胞は、10.0±2.
5(n=4)の値を有する。ZFP3Aでトランスフェ
クトされた細胞は、1.0±0.1の値を有する。これ
は、機能のほとんどの総損失を示す。
【0337】ZPF3Aトランスフェクトされた細胞を
さらに、Kv1.3発現を活性化するように設計された
第2ZFPでトランスフェクトする。アクチベーターを
コードする配列を、T−RexTM(Invitrog
en)プラスミドにクローニングする。安定なクローン
を、FACS分析を使用して選択して、Kv1.3の増
加した発現を有するこれらのクローンを同定する。クロ
ーンを、ドキシサイクリン(1μg/ml)有りまたは
無しで処理した場合、FLIPR(登録商標)I蛍光画
像化プレートリーダーシステム(Flourometr
ic Imaging Plate Reader S
ystems)(MolecularDynamic
s)を使用して、細胞内のカルシウム変動における変化
について試験する。ドキシサイクリンの存在下では、細
胞内のカルシウム変動において最小の変化があり、一
方、ドキシサイクリン未処理細胞は、野生型Jurka
tと同様の変動を示す。Kv1.3の増加した発現を有
し、そしてドキシサイクリン処理後のKCa4の損失を
示す細胞株を、HTPスクリーニングについて繰り返
す。これを、Kv1.3/KCa4+/−と再命名す
る。
【0338】Kv1.3/KCa4+/−細胞を、9
6ウェルディッシュにおいて10,000細胞/ウェル
にて二重でプレートする。ドキシサイクリンを1プレー
トに1μg/mLの最終濃度まで添加し、そして両方の
プレートを一晩インキュベートする。
【0339】化合物ライブラリー由来の試験化合物を、
30nMの最終濃度まで添加し、そして両方のプレート
を24時間インキュベートする。各プレートについて、
コントロールウェルは、10μg/mLのコンカナバリ
ンA(Con A, Amersham Pharma
cia)を有して、マイトジェン活性およびT細胞活性
化に対する陽性コントロールとなる。第2コントロール
ウェルは、何も添加されず、バックグランドコントロー
ルとしてなる。
【0340】収集4時間前、[H]チミジン(1μC
i/ウェル)を各ウェルに添加する。
【0341】プレートを回して、細胞をペレット化す
る。上清をIFN−γ ELISA(Amersham
Pharmaciaのプロトコールおよび試薬)を使
用して収集する。
【0342】細胞をPBS中に再懸濁して、そしてグラ
スファイバーフィルター上で収集する。[H]チミジ
ン組み込みを、シンチレーションカウンターで測定す
る。
【0343】マイトジェン性化合物に曝していない細胞
は[H]チミジン摂取およびIFN−γ分泌について
のベースラインとなる。ConAコントロールは、ドキ
シサイクリン処理細胞および未処理細胞の両方において
増加した[H]チミジン摂取を示す;さらに、未処置
細胞における分泌IFN−γの増加があるが、ドキシサ
イクリン処理細胞における増加はない。陽性ヒットは、
ドキシサイクリン処理細胞または未処理細胞のいずれか
において[H]チミジン組み込みの増加を刺激するが
IFN−γ分泌の増加を刺激しない化合物である。
【0344】(実施例11:ヒトエリスロポエチン(E
PO)遺伝子のZFP調節)この実施例において、ヒト
エリスロポエチン(EPO)遺伝子を、発現がZFPに
よって調節され得る分子標的の例として使用した。従っ
て、誘導性ZFPを含む安定な細胞株を、Zhangら
(2000)J.Biol Chem 275:338
50〜33860に記載されるように確立した。この細
胞株は、VP16活性化ドメインに融合したヒトEPO
遺伝子の上流の標的部位862ヌクレオチドを結合する
ように設計したZFP DNA結合ドメイン(EPOZ
FP−862)をコードする安定に統合された融合遺伝
子を含んでいた。この融合遺伝子の発現は、tet転写
制御配列の制御下にあり;従ってドキシサイクリンによ
って誘導可能であった。
【0345】EPOZFP−862タンパク質に対する
標的部位は、GCGGTGGCTC(配列番号36)で
あった。その認識へリックス(−1位と+6位の間)の
アミノ酸配列は、F1:QSSDLTR(配列番号:3
7);F2:RSDALSR(配列番号:38);およ
びF3:RSDERKR(配列番号:39)であった。
EPOZFP−862ジンクフィンガータンパク質をS
P−1骨格(この遺伝子をPCRによって組み立てる)
に設計し、マルトース結合タンパク質との融合体として
精製し、そして上に記載されるように、標的部位に対す
るその親和性について試験した。
【0346】一過性かつ安定にトランスフェクトしたヒ
ト胚性腎(HEK293)細胞を、Zhangら(20
00)(上述)に記載されるように産生した。簡単に
は、細胞を、10%の胎仔子ウシ血清を補充したDul
becco改変イーグル培地中で増殖させた。安定なT
et誘導性EPOZFP細胞株を産生するため、pEP
OZFP862 DNA由来のコード領域を、AflI
II制限部位およびHindIII制限部位を使用して
pcDNA4/TO(Invitrogen)にサブク
ローニングした。生じたpTO−EPOZFP862構
築物を、LipofectAMINE(Life Te
chnologies,Inc.)を使用してT−Re
x−293TM(Invitrogen)細胞株にトラ
ンスフェクトした。ZeocinTM(Invitro
gen)を含む培地における選択の2週間後、安定なク
ローンを、単離し、そしてZFP発現のドキシサイクリ
ン(Dox)−依存活性化について分析した。
【0347】一過性のトランスフェクションを、Lip
ofectAMINEを使用して実施した。細胞溶解物
をトランスフェクションの40時間後に収穫し、そして
ルシフェラーゼ活性をデュアルライト(Dual−Li
ght)ルシフェラーゼおよびβガラクトシダーゼレポ
ーターアッセイシステム(Tropix)によって測定
した。内因性染色体EPO遺伝子活性化をアッセイする
ために、EPO mRNAのノーザン分析およびTaq
man分析を、Zhangら(上記)に詳細に記載され
るように実施した。
【0348】図2に示されるように、内因性EPO遺伝
子を、EPOZFP862の合成に対応して誘導的に発
現した。図2Aは、EPO発現およびTet応答性全長
CMVプロモーターの制御下でEPOZFP862遺伝
子のコピーを含む安定にトランスフェクトした293細
胞に対するDox用量応答曲線を示す。この実験につい
て、順化培地を、Doxの添加(図に示す濃度で)の4
8時間後に収穫し、そしてEPO ELISAキットに
よって分析した。図2Bは、示されるDox濃度で処理
したEPOZFP862細胞からのタンパク質抽出物の
免疫ブロットを、抗Flag抗体を使用して示す。抽出
物を、導入48時間後の細胞から調製した。図2Cは、
EPOZFP862で誘導したEPO mRNAのRN
A(ノーザン)ブロット分析を示す。EPO mRNA
シグナルを、トランスフェクトしていない293細胞お
よびEPOZFP862cでトランスフェクトした29
3細胞について(それぞれ、レーン1およびレーン
2)、ならびに誘導していないEPOZFP862細胞
およびDox誘導したEPOZFP862細胞について
(それぞれ、レーン3およびレーン4)示す。EPOプ
ローブ化された膜を、はがし、そしてZFP mRNA
ならびに負荷コントロールとなるヒトβアクチン遺伝子
にハイブリダイズするアンチセンスフラグメントを含む
32P標識化リボプローブで再ハイブリダイズさせた。
【0349】従って、内因性のヒトEPOを、EPO遺
伝子に対して標的化されるZFPの一過性の発散、また
は安定な発現のいずれかに応答して活性化し得る。
【0350】本明細書中に記載される実施例および実施
形態は、例示的な目的としてのみであり、それらを考慮
した種々の改変または変更は、当業者に示唆され、そし
て本願の趣旨および範囲内ならびに添付の特許請求の範
囲内に含まれるべきであることが理解される。
【0351】
【発明の効果】本発明によれば、特定の分子標的と相互
作用する候補化合物の能力について、候補化合物をスク
リーニングするための新規のアッセイが可能となる。
【0352】
【配列表】
【0353】
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、設計されたZFPをコードする核酸分
子を構築するプロセスを示す。
【図2A】図2のパネルA〜Cは、テトラサイクリン応
答性全長CMVプロモーターの制御下で、ジンクフィン
ガータンパク質(EPOZFP−862)の合成に対す
る応答において、安定に形質転換された293細胞中
の、内因生EPO遺伝子の誘導性発現を示す。図2A
は、ELISAによって決定された、EPO発現につい
てのドキシサイクリン(Dox)用量応答性を示す。
【図2B】図2のパネルA〜Cは、テトラサイクリン応
答性全長CMVプロモーターの制御下で、ジンクフィン
ガータンパク質(EPOZFP−862)の合成に対す
る応答において、安定に形質転換された293細胞中
の、内因生EPO遺伝子の誘導性発現を示す。図2B
は、抗FLAG抗体を使用した、示された濃度のドキシ
サイクリンで処理された細胞におけるEPOZFP−8
62発現のイムノブロット分析を示す。
【図2C】図2のパネルA〜Cは、テトラサイクリン応
答性全長CMVプロモーターの制御下で、ジンクフィン
ガータンパク質(EPOZFP−862)の合成に対す
る応答において、安定に形質転換された293細胞中
の、内因生EPO遺伝子の誘導性発現を示す。図2C
は、EPOZFP−862によって誘導されるEPOm
RNAのノーザンブロット分析を示す。レーン1は、ト
ランスフェクトされない細胞を示すコントロールであ
り;レーン2は、EPOZFP−862で一過性にトラ
ンスフェクトした細胞を示し;レーン3およびレーン4
は、Doxの非存在(レーン3)および存在(レーン
4)において、EPOZFP−862で安定にトランス
フェクトした細胞を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4B024 AA01 AA11 CA20 DA03 DA06 EA04 GA11 4B065 AA26X AA93X AA93Y AB01 AC14 BA02 CA24 CA44 CA46

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内因性分子標的の発現を直接的にかまた
    は間接的に調節する外因性ジンクフィンガータンパク質
    を含む細胞。
  2. 【請求項2】 前記細胞が、前記ジンクフィンガータン
    パク質をコードするポリヌクレオチドを含む、請求項1
    に記載の細胞。
  3. 【請求項3】 前記細胞が、前記ポリヌクレオチドを用
    いて安定にトランスフェクトされている、請求項2に記
    載の細胞。
  4. 【請求項4】 前記ジンクフィンガータンパク質が、前
    記分子標的の発現を直接的に調節する、請求項1〜3の
    いずれか1項に記載の細胞。
  5. 【請求項5】 前記ジンクフィンガータンパク質が、前
    記分子標的の発現を抑制する、請求項4に記載の細胞。
  6. 【請求項6】 前記ジンクフィンガータンパク質が、前
    記分子標的の発現を活性化する、請求項4に記載の細
    胞。
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