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JP2004532205A - Delivery of nucleic acid molecules to cells and method for evaluating the same - Google Patents

Delivery of nucleic acid molecules to cells and method for evaluating the same Download PDF

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JP2004532205A JP2002575020A JP2002575020A JP2004532205A JP 2004532205 A JP2004532205 A JP 2004532205A JP 2002575020 A JP2002575020 A JP 2002575020A JP 2002575020 A JP2002575020 A JP 2002575020A JP 2004532205 A JP2004532205 A JP 2004532205A
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Abstract

細胞への核酸分子の送達方法および細胞への核酸送達および核酸の発現を測定する方法が提供されている。これらの方法は、細胞への人工染色体を含む大型核酸分子の導入用に設計されており、インビトロおよびインビボで実践される。Methods for delivering nucleic acid molecules to cells and for measuring nucleic acid delivery and expression to cells are provided. These methods are designed for the introduction of large nucleic acid molecules, including artificial chromosomes, into cells and are practiced in vitro and in vivo.

Description

【0001】
(関連出願)
2001年3月22日付、De Jong et al.による「細胞への核酸分子の送達およびその評価方法」と題する米国特許出願第09/815979号、2001年3月22日付、De Jong et al.による「細胞への核酸分子の送達およびその評価方法」と題する米国特許出願第09/815981号および2002年2月28日付、De Jong et al.による「細胞への核酸分子の送達およびその評価方法」と題する米国特許出願第10/086745号について優先権を主張する。認められる場合これら出願の各々の対象を出典明示で援用する。
【0002】
(発明の分野)
本発明は、細胞への核酸分子の送達方法および細胞への核酸送達およびそこにおける核酸発現の測定方法に関するものである。
【0003】
(発明の背景)
核酸分子、特にプラスミドDNAおよび核酸の他の小フラグメントを細胞へ送達する若干の方法が開発されている。これらの方法は、大型核酸分子の送達については理想的ではない。すなわち、大きさおよび複雑度が増している核酸分子、例えば人工染色体の細胞への送達方法が要望されている。インビトロおよびインビボ手順、例えば遺伝子治療での使用およびトランスジェニック動物および植物の製造についての方法が要求されている。さらに、細胞へのDNA送達の効率を迅速で簡単に測定および評価できることが要望されている。
【0004】
したがって、核酸分子、特に大型分子、例えば人工染色体を細胞へ送達する方法の提供が本発明における目的である。また、送達の評価方法も提供される。
【0005】
(発明の要約)
細胞への大型核酸分子の送達方法が提供される。いかなる大きさの核酸分子であってもその送達に使用され得る方法であれば、細胞への大型核酸分子、例えば天然および人工染色体およびそのフラグメントの送達に適切である。これらの方法は、限定されるわけではないが、細胞に基いたタンパク質製造、トランスジェニックタンパク質製造および遺伝子治療を目的とする細胞への核酸分子の送達を含む適用についての核酸のインビトロ、エクスビボおよびインビボ送達用に設計されている。細胞およびトランスジェニック動物および植物におけるタンパク質の製造方法、核酸を細胞へ導入することによりトランスジェニック動物および植物を製造する方法、およびエクスビボおよびインビボ遺伝子治療法も提供される。
【0006】
本明細書で提供されている方法は、細胞への大型核酸分子の送達用に設計されているが、小型分子の送達にも使用され得る。これらの方法の中には、核酸分子を第一送達因子、典型的には核酸分子および細胞間の接触を増加させる因子に暴露し、そして細胞を第二の送達因子、すなわち一般的には第一因子とは異なるもので、特に細胞の透過性を高める作用因子、例えばエネルギーに暴露する段階を含むものもある。選択された送達因子およびその組み合わせは、因子の非存在下または一因子単独の存在下における場合よりも多大な範囲まで細胞へ核酸を送達させるものである。一般的に、これらの方法全てにおいて、透過性促進因子がエネルギーである、例えば電気穿孔法または音響穿孔法の場合、核酸分子の非存在下で細胞をそれと接触させる。
【0007】
また、細胞を脂質剤、特にデンドリマー、例えばSAINT−2(登録商標)(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリド、また1−メチル−4−(19−シス,シス−ヘパトリチアコンタ−9,28−ジエニル)ピリジニウムクロリドとも称される)と、エネルギー適用と同時または連続的に接触させる方法も提供される。核酸については、所望により送達因子で処理してもよく、上記要領で処理した細胞と接触させる。
【0008】
選択された送達方法は、標的細胞(核酸が送達される細胞)、核酸分子および選択された送達因子(複数も可)のタイプ(複数も可)により変化する。本発明で提供される細胞への大型核酸分子送達方法の例としては、限定されるわけではないが、以下のいずれかを含む方法が挙げられる:
【0009】
核酸分子を送達因子、例えば核酸の電荷を中和するカチオン脂質と混合し、細胞を核酸および送達因子の混合物と接触させる;
【0010】
細胞を核酸分子と接触させ、次いで細胞を送達因子と接触させるかまたは細胞を送達因子と接触させ、次いで細胞を核酸分子と接触させる;
【0011】
核酸分子の非存在下における細胞を送達因子と接触させ、送達因子と接触させた細胞に超音波または電気エネルギーを適用し、そしてエネルギー適用終結時に細胞を核酸分子と接触させる;
【0012】
細胞に超音波または電気エネルギーを適用し、そしてエネルギー適用終結時、核酸分子および送達因子の混合物と細胞を接触させる;
【0013】
超音波または電気エネルギーを細胞に適用し、エネルギー適用終結時、細胞を送達因子と接触させ、先に送達因子と接触させた細胞を核酸分子と接触させる;
【0014】
超音波または電気エネルギーを細胞に適用し、エネルギー適用終結時、細胞を核酸と接触させる;
【0015】
核酸分子の非存在下における細胞を送達因子と接触させ、送達因子と接触させた細胞に超音波または電気エネルギーを適用し、そしてエネルギー適用終結時、核酸および送達因子の混合物と細胞を接触させる。
【0016】
また、上記方法の組み合わせを含む方法も提供される。一般に、方法のいずれかまたは方法の組み合わせの場合、細胞へのエネルギーの適用は、核酸分子導入前に行なわれる。しかしながら、場合によっては、例えば、核酸分子の完全さが核酸分子の存在下におけるエネルギーの適用により損なわれない場合には、エネルギーは核酸分子の存在下で適用され得る。
【0017】
本発明で提供される方法は、多様な目的のための多様な環境における細胞への大型核酸分子の送達を意図したものである。例えば、約0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、5、10、30、50および100メガ塩基対より大きい核酸分子が、本発明で提供される方法を用いて細胞へ送達され得る。これらの方法は、インビトロまたはインビボで大型核酸分子を細胞へ送達するのに使用され得る。
【0018】
送達方法のインビボ適用、例えばインビボ遺伝子治療において、大型核酸分子は、動物対象において直接細胞へ送達され得る。上記動物には、限定されるわけではないが、哺乳類が含まれる。例えば、動物対象は、ヒトまたは他の霊長類、げっし動物、ウサギ、イヌ、ウマまたはサルであり得る。試薬は対象において局所的または全身的(例、血流で)に投与され得る。例えば、核酸および/または送達因子の局所投与は、例えば関節、皮膚、組織、腫瘍および臓器といった領域へ行われ得る。全身的投与の場合、核酸分子は興味の対象である細胞または組織へターゲッティングされ得る。
【0019】
また、本発明で提供される送達方法を用いることにより、インビトロで大型核酸分子が標的細胞へ送達され得、次いでそれが動物対象、特にヒト対象へ導入され、そのこと自体は例えばエクスビボ遺伝子治療法で行われ得る。すなわち、本発明で提供される細胞への大型核酸分子の送達方法を用いることによるインビボおよびエクスビボ遺伝子治療法が本発明で提供される。
【0020】
送達因子を使用する方法の特定実施態様では、送達因子はカチオン化合物である。カチオン化合物には、限定されるわけではないが、カチオン脂質、カチオンポリマー、カチオン脂質混合物、カチオンポリマー混合物、カチオン脂質およびカチオンポリマーの混合物、カチオン脂質および中性脂質の混合物、ポリカチオン脂質、非リポソーム形成脂質、活性化デンドリマー、エタノール性カチオン脂質、カチオン両親媒性物質および塩化ピリジニウム界面活性剤がある。
【0021】
本発明で提供される方法を用いて細胞へ送達され得る核酸分子の中には、人工染色体、サテライトDNAベース人工染色体(SATAC、本明細書ではACesとも称す)および天然染色体またはこれらの染色体のいずれかのフラグメントが含まれる。
【0022】
超音波エネルギーは、一連続パルスまたは2またはそれ以上の断続パルスとして適用され得る。超音波エネルギーの断続パルスは、実質的に同じ長さの時間、実質的に同じエネルギーレベルで適用され得るか、またはエネルギーレベル、適用時間の長さ、またはエネルギーレベルおよび適用時間の長さが変化し得る。超音波エネルギー範囲およびパルス数は、選択された器具により、本発明で提供される方法によって変化し得、経験的に決定され得る。典型的には、超音波は、約30秒間〜約5分間適用される。使用するパワーは、使用するソノーポレーター(sonorporator)の機能である。
【0023】
超音波エネルギーの効果は、超音波エネルギー適用前にキャビテーション化合物を細胞(インビトロ)と接触させるかまたは対象(インビボ)に投与することにより高められ得る。すなわち、提供される方法は、上記キャビテーション化合物の使用を含み得る。
【0024】
電場を本発明で提供される方法において使用するとき、それらを、好ましくは約20〜50msec(ミリセカンド)間懸濁させた細胞に適用するが、タイミングおよび電圧は使用する器具および特定パラメーターの関数(ファンクション)である。電気エネルギーは、1〜5断続パルスとして適用され得る。示されている通り、電場範囲およびパルス数は、器具仕様により変化し得、経験的に決定され得る。
【0025】
本発明で提供される送達方法を用いて、大型核酸分子を動物細胞、特に非ヒト動物細胞へ送達し、そしてトランスジェニック動物を生じさせる条件に大型核酸分子が送達された動物細胞を暴露することにより、トランスジェニック動物、特に非ヒトトランスジェニック動物を製造する方法が提供される。
【0026】
本発明で提供される細胞への大型核酸分子の送達方法はまた、移植可能な臓器および組織の生成方法でも使用され得る。トランスジェニック動物、特に非ヒトトランスジェニック動物、または移植可能臓器の生成方法で使用される細胞の例としては、限定されるわけではないが、胚性幹細胞、核移植供与細胞、幹細胞および特定器官を発生させ得る細胞が挙げられる。本発明で提供される細胞への核酸分子送達方法はまた、細胞タンパク質製造セルラインを生成させる方法で使用され得る。
【0027】
さらに、細胞への核酸送達をモニターする方法が提供される。これらの方法により、細胞への核酸移動の迅速で正確な測定が可能となるため、インビトロ、エクスビボまたはインビボでいかなる核酸でも任意の細胞型に送達できるように様々な送達因子およびプロトコルの使用がスクリーニングおよび最適化され得る。さらに、細胞における核酸の送達および発現のモニター方法が提供される。
【0028】
細胞への核酸の送達をモニターする方法の実施態様では、本明細書記載の送達因子(複数も可)を用いるか、または当業者に公知の送達方法を用いて標識核酸分子、例えばDNAを細胞へ送達する。次いで、検出方法、例えばフローサイトメトリーを用いることにより、送達方法が核酸分子の送達を促進または遂行する能力の指標として標識を含む細胞の数を測定する。フローサイトメトリーの代わりに、またはそれに加えて使用され得る他の検出方法には、限定されるわけではないが、蛍光定量法、細胞イメージング、蛍光顕微鏡法並びに上記検出および、必要または所望に応じ、定量についての当業者間では公知である他の方法がある。
【0029】
細胞への核酸分子、例えばDNAの送達をモニターおよび定量する方法の実施態様の一例において、核酸分子は、ヌクレオシドまたはリボヌクレオシド類似体、特にチミジン類似体、例えばヨードデオキシウリジン(IdUまたはIdUrd)およびブロモデオキシウリジン(BrdU)で標識した人工染色体であり、送達因子はカチオン化合物であり、単独またはエネルギーと組合わせて使用される。
【0030】
事象の数を集めるのが容易であるため、本発明で提供されるモニター方法、特にフローサイトメトリー技術に基く方法は、核酸分子移動の先行評価方法よりも統計的に優れた核酸分子送達データの収集方法を提供する。明確な値が器械誘導されるため、判断の誤りを被りにくい。
【0031】
本発明で提供されるモニター方法により、細胞への少数の核酸分子の送達が迅速、簡単および正確に検出され得る。かかる少数でも、遺伝子導入、遺伝子治療、細胞タンパク質生産目的および遺伝子導入の他の目標にとっては十分であり得る。また上記モニター方法によると、異なる送達方法の送達効率における差異を迅速に定量することが可能となるため、細胞への核酸分子、例えばDNAの送達方法の開発および最適化が容易に行なわれ得る。
【0032】
また、これらの方法を用いることにより、送達プロトコルが確立されていないかまたはトランスフェクションが容易ではない細胞へのトランスフェクション効率が最適化され得る。これらの方法はまた、細胞へのあらゆる大きさの核酸分子、例えばDNAの送達を促進または可能にする能力についての送達プロトコルおよび作用因子の迅速なスクリーニングを可能にする。
【0033】
また、核酸分子送達をモニターする方法を、核酸分子発現をモニターする方法と組合わせる方法が提供される。細胞への核酸分子送達効率を評価するだけでなく、同じ細胞集団において送達された核酸分子の後続的発現をモニターすることが可能である。すなわち、これらの方法はまた、マーカー遺伝子、例えば限定されるわけではないが、蛍光タンパク質、例えば赤色、緑色または青色蛍光タンパク質を用いた、核酸分子送達および初期遺伝子発現間における生物学的事象のマッピング方法を提供する。
【0034】
これらの組み合わせ方法の特定実施態様では、核酸分子の送達および発現、例えば染色体の送達およびそこでコード化される遺伝子の発現を、緑色蛍光タンパク質をコード化する配列を含む核酸分子のIdU標識法を用いてモニターする。
【0035】
特定実施態様において、核酸分子の送達および発現をモニターする方法は、リポーター遺伝子をコード化する標識核酸分子を細胞へ導入し、細胞への核酸送達の指標として標識細胞を検出し、そして細胞におけるDNA発現の指標としてリポーター遺伝子産物を測定することにより、細胞における核酸分子の送達および発現を検出または測定する段階を包含する。標識細胞は、例えばフローサイトメトリー、蛍光定量法、細胞イメージングまたは蛍光顕微鏡法により検出され得る。標識は、例えばヨードデオキシウリジン(IdUまたはIdUrd)またはブロモデオキシウリジン(BrdU)であり得、リポーター遺伝子は、例えば蛍光タンパク質、酵素、例えばルシフェラーゼ、または抗体をコード化するものであり得る。送達される核酸分子には、限定されるわけではないが、RNA、例えばリボザイム、DNA、例えば裸のDNAおよび染色体、プラスミド、染色体フラグメント、典型的には少なくとも一遺伝子または少なくとも1Kbを含むもの、裸のDNAまたは天然染色体が含まれる。人工染色体発現系(ACes)の送達および発現を測定することによる方法が本明細書では例として挙げられている。セルライン、一次細胞、一次セルライン、植物細胞および動物細胞を含む、そして幹細胞、胚細胞、および核酸分子の送達が行なわれ得る他の細胞を含め、真核生物および原核生物といった、いかなるタイプの細胞でも考えられ、本発明で提供される方法で使用され得る。
【0036】
(発明の詳細な記載)
A.定義
特記しない場合、本明細書で使用されている技術的および科学的用語は全て、この発明が属する業界の者が共通して理解しているのと同じ意味を有する。本明細書で引用されている特許、特許出願および出版物は全て、出典明示で援用する。
【0037】
本明細書で使用されている「核酸」の語は、少なくとも2個の共有結合したヌクレオチドまたはヌクレオチド類似体サブユニットを含むポリヌクレオチドをいう。核酸は、デオキシリボ核酸(DNA)、リボ核酸(RNA)、またはDNAまたはRNAの類似体であり得る。ヌクレオチド類似体は市販されており、上記ヌクレオチド類似体を含むポリヌクレオチドの製造方法は公知である(Lin et al.(1994)Nucl.Acids Res.22:5220−5234;Jellinek et al.(1995)Biochemistry 34:11363−11372;Pagratis et al.(1997)Nature Biotechnol. 15:68−73)。核酸は、一本鎖、二本鎖、またはそれらの混合物であり得る。本発明における目的のため、特記しない場合、核酸は二本鎖であるか、または文脈から明白なものである。
【0038】
「核酸」の語は、一本鎖および/または二本鎖ポリヌクレオチド、例えばデオキシリボ核酸(DNA)およびリボ核酸(RNA)、並びにRNAまたはDNAの類似体または誘導体をいう。また、「核酸」の語には、核酸の類似体、例えばペプチド核酸(PNA)、チオリン酸DNA、および他のかかる類似体および誘導体も含まれる。
【0039】
本明細書で使用されているDNAは、あらゆるタイプおよび大きさのDNA分子、例えばcDNA、プラスミドおよび修飾ヌクレオチドおよびヌクレオチド類似体を含むDNAを包含するものとする。
【0040】
本明細書で使用されているヌクレオチドは、ヌクレオシドモノ−、ジ−およびトリリン酸を包含する。ヌクレオチドはまた、修飾ヌクレオチド、例えば、限定されるわけではないが、チオリン酸ヌクレオチドおよびデアザプリンヌクレオチドおよび他のヌクレオチド類似体を包含する。
【0041】
本明細書で使用されている「大型核酸分子」または「大型核酸」の語は、大きさが少なくとも約0.5メガ塩基対(M塩基)、0.5M塩基より大きい核酸分子をいい、大きさが少なくとも約0.6、0.7、0.8、0.9、1、5、10、30、50および100、200、300、500M塩基の核酸分子を包含する。大型核酸分子は、典型的には約10〜約450またはそれ以上のM塩基の範囲であり得、様々な大きさ、例えば約250〜約400M塩基、約150〜約200M塩基、約90〜約120M塩基、約60〜約100M塩基および約15〜50M塩基を有し得る。
【0042】
大型核酸分子の例には、限定されるわけではないが、天然染色体およびそのフラグメント、特に哺乳類染色体および動原体およびテロメアを保持しているそのフラグメント、人工染色体発現系(ACes、サテライトDNAベース人工染色体(SATAC)とも呼ばれる;米国特許第6025155および6077697号参照)、哺乳類人工染色体(MAC)、植物人工染色体、昆虫人工染色体、トリ人工染色体およびミニ染色体(例、米国特許第5712134、5891691および5288625号参照)がある。大型核酸分子は、特定ヌクレオチド配列をコード化する所望の核酸フラグメント、例えば興味の対象である遺伝子の単一コピーを含み得るか、またはその多重コピーまたは多重遺伝子または異なる異種ヌクレオチド配列を担い得る。例えば、ACesは、興味の対象である遺伝子の40またはそれ以上のコピーを担い得る。大型核酸分子は、典型的には遺伝子発現を調節および/または全体的構造の決定に関与すべく機能するタンパク質、例えば染色体タンパク質と会合し得る。
【0043】
本明細書で使用されている人工染色体は、細胞において内在性染色体と一緒に安定して複製および分離し得る核酸分子である。それは、そこに含まれる外来遺伝子を適応させ発現することにより遺伝子送達ビークルとして作用する受容力を有する。哺乳類人工染色体(MAC)は、活性哺乳類動原体(複数も可)を有する染色体をいう。植物人工染色体、昆虫人工染色体およびトリ人工染色体は、それぞれ植物、昆虫およびトリ動原体を含む染色体をいう。ヒト人工染色体(HAC)は、ヒト動原体を含む染色体をいう。人工染色体の例については、例えば米国特許第6025155、6077697、5288625、5712134、5695967、5869294、5891691および5721118号および公開国際PCT出願第WO97/40183およびWO98/08964号参照。
【0044】
本明細書で使用されている「サテライトDNAベース人工染色体(SATAC)」の語は、「人工染色体発現系(ACes)」の語と互換性を有する。これらの人工染色体は、実質的に全ての中性非コーディング配列(ヘテロクロマチン)であるが、例外は外来異種の、典型的には遺伝子エンコーディング核酸であり、ヘテロクロマチン内に散在しており、そこで発現される(米国特許第6025155および6077697号および国際PCT出願第WO97/40183号参照)。これらの人工染色体発現系に含まれる外来遺伝子は、限定されるわけではないが、追跡可能なマーカータンパク質(リポーター遺伝子)、例えば蛍光タンパク質、例えば緑色、青色または赤色蛍光タンパク質(それぞれGFP、BFPおよびRFP)、または他のリポーター遺伝子、例えばβ−ガラクトシダーゼおよび薬剤耐性を付与するタンパク質、例えばハイグロマイシン耐性をコード化する遺伝子をコード化する核酸を含み得る。異種DNAの他の例には、限定されるわけではないが、治療有効物質、例えば抗癌剤、酵素およびホルモンをコード化するDNA、および他のタイプのタンパク質、例えば抗体をコード化するDNAがある。
【0045】
本明細書で使用されている核酸、例えばDNAおよびRNAについての「異種」および「外来」の語は、互換的に使用され、それが存在するかまたはそれが本来存在する位置(複数も可)および/または量とは異なるゲノムまたは細胞での位置(複数も可)および/または量で見出されるゲノムまたは細胞の一部としては自然には存しない核酸をいう。それは、細胞にとって内在性ではなく、細胞へ外部から導入された核酸であり得る。異種DNAの例には、限定されるわけではないが、例えば遺伝子治療、トランスジェニック動物の製造またはコード化タンパク質の製造を目的として、細胞へ導入された興味の対象である一遺伝子産物または複数遺伝子産物をコード化するDNAが含まれる。異種DNAの他の例は、限定されるわけではないが、追跡可能なマーカータンパク質、例えば薬剤耐性を付与するタンパク質をコード化するDNA、治療有効物質、例えば抗癌剤、酵素およびホルモンをコード化するDNA、および他のタイプのタンパク質、例えば抗体をコード化するDNAを包含する。
【0046】
本明細書で使用されている「送達」は、「トランスフェクション」と互換的に使用されるもので、外在性核酸分子が細胞の内側に位置するようにそれらを細胞へ導入するプロセスをいう。核酸の送達は、核酸の発現とは区別されるプロセスである。
【0047】
本明細書で使用されている「発現」は、核酸がペプチドに翻訳されるかまたはRNAへ転写されるプロセスをいい、核酸は例えばペプチド、ポリペプチドまたはタンパク質へ翻訳され得る。核酸がゲノムDNAから誘導される場合、発現は、適切な真核生物宿主細胞または生物が選択された場合、mRNAのスプライシングを含み得る。宿主細胞で発現される異種核酸の場合、それは最初に細胞へ送達され、次いで一旦細胞に入ると、最終的には核に存在しなければならない。
【0048】
本明細書で使用されている細胞収率は、特定された時間枠の後、本発明における目的の場合は24時間後、およびクローンフラクション(分数、割合、fraction)の計算に関して使用される時の「全細胞収率」をいう。
【0049】
本明細書で使用されている細胞回復(リカバリー)時間は、細胞が新しい条件に対し平衡に達するための時間枠をいう。
【0050】
本明細書で使用されている細胞生存は、細胞傷害性事象、例えば送達手順後の細胞生存能をいう。
【0051】
本明細書で使用されている対照平板効率(CPE)は、平板手順にもかかわらず生残っている、特定細胞についての標準最適成長条件下における未処理細胞のフラクション(割合)をいう。平板効率は、平板培養手順にもかかわらず生残っている処理細胞のフラクションをいう。
【0052】
本明細書で使用されているクローンフラクションは、細胞への外在性核酸送達後の細胞収率および細胞の平板効率の尺度である。
【0053】
本明細書で使用されている導入効率は、核酸が送達され、送達された核酸を含む細胞の総数のパーセントである。
【0054】
本明細書で使用されているトランスフェクション効率は、選択可能なマーカーを含む核酸が送達され、選別にもかかわらず生残っている細胞の総数のパーセントである。
【0055】
本明細書で使用されている潜在的トランスフェクション効率指数は、例えば特定濃度または量の特定送達因子といった、特定条件下における特定細胞型についての理論的最大トランスフェクション効率を意味する。
【0056】
本明細書で使用されている「細胞」の語は、動物および植物を含む、真核生物および原核生物の全タイプの細胞を包含するものとする。
【0057】
本明細書で使用されている「送達因子」は、細胞および/または核酸を、細胞への核酸導入プロセスで暴露することにより、細胞への核酸送達を容易にし得る組成物、条件または物理的処理をいう。送達因子には、細胞と核酸の接触を促進および/または核酸に対する細胞の透過性を増大させる組成物、条件および物理的処理がある。一般に、核酸は、エネルギー、例えば音響穿孔法により直接処理されることは無い。
【0058】
本明細書で使用されているカチオン化合物は、生理学的pHまたはその前後で正に荷電している極性基を有する化合物である。これらの化合物は、細胞への核酸分子の送達を容易にする。これは、それらが核酸の電荷を中和する能力を発揮することにより達成されると考えられている。カチオン化合物の例としては、限定されるわけではないが、カチオン脂質またはカチオンポリマーまたはそれらの混合物、それに中性脂質を伴うものまたは伴わないもの、ポリカチオン脂質、非リポソーム形成脂質、エタノール性カチオン脂質およびカチオン両親媒性物質がある。また、予期されるカチオン化合物には、活性化デンドリマー、すなわち中心コアから枝分かれし、核酸の負に荷電したリン酸基と相互作用し得る荷電アミノ基の明確な球状構造をもつ球状カチオン性ポリアミドアミンポリマーがある(例、スターバーストデンドリマー)。
【0059】
また、送達因子として使用されるカチオン化合物には、ペプチドおよびタンパク質フラグメントを含むカチオン化合物の混合物もある。追加的成分は、カチオン化合物に非共有結合または共有結合しているかまたは他の場合カチオン化合物と会合し得る。
【0060】
本明細書で使用されている超音波エネルギーは、音波(外部適用の場合)および砕石器発生衝撃波(内部適用の場合)を包含するものとする。
【0061】
本明細書で使用されている電気エネルギーは、細胞へ電場を適用することによって、細胞へ分子を送達するために膜に穿孔すること、例えば電気穿孔技術を含むものとする。
【0062】
本明細書で使用されているキャビテーション化合物は、一般的に超音波画像装置で使用される造影剤を含むものとし、気体封入および非気体性剤を含む。これらのキャビテーション化合物は、音響または衝撃波のエネルギー送達効率を高める。
【0063】
本明細書で使用されている「医薬上許容される」は、過剰な毒性、刺激、アレルギー応答または他の望ましくない合併症を誘発することの無い、対象への投与に適した化合物、組成物および用量形態についていう。
【0064】
本明細書で使用されている胚性幹細胞は、幹細胞にとっての前駆体である原始的未成熟細胞である。
【0065】
本明細書で使用されている幹細胞は、成熟組織特異的細胞にとっての前駆体である原始的未成熟細胞である。
【0066】
本明細書で使用されている核移植供与細胞は、核移植プロセス中に除核卵母細胞に導入される核の供給源である細胞である。
【0067】
本明細書で使用されている「対象」の語は、大型DNA分子が導入され得る動物、植物、昆虫および鳥類をいう。高等生物体、例えば哺乳類および鳥類、例えばヒト、霊長類、げっし動物、ウシ、ブタ、ウサギ、ヤギ、ヒツジ、マウス、ラット、モルモット、ネコ、イヌ、ウマ、ニワトリなどが含まれる。
【0068】
本明細書で使用されている「対象に投与する」は、1種またはそれ以上の送達因子および/または大型核酸分子を、一緒にまたは別々に対象へ導入または適用する手順であり、対象に存在する標的細胞を上記因子および/または大型核酸分子と最終的に接触させることを目的とする。
【0069】
本明細書で使用されている「対象に適用する」は、対象に存在する標的細胞を、エネルギー、例えば超音波または電気エネルギーと最終的に接触させる手順である。適用は、エネルギーが適用され得る方法により行われる。
【0070】
本明細書で使用されている遺伝子治療では、標的細胞とも称されるある種の細胞へ核酸分子および特に大型核酸分子を導入または挿入することにより、病気または障害を矯正または調節するのに必要とされる特異的遺伝子産物を生産させる。核酸が発現され、それによりコード化される生成物が製造されるように、核酸を選択された標的細胞へ導入する。別法として、核酸は、治療的生成物をコード化するDNAの発現を何らかの形で伝達し得る。この生成物は治療的化合物であり得、治療有効量または治療上有用な時点で製造される。またそれは、何らかの形で直接的または間接的に治療的生成物の発現を伝達する生成物、例えばペプチドまたはRNAをコード化し得る。病気または障害に冒された生物体内で標的細胞により核酸を発現させることにより、病気または障害を調節する手段が提供される。治療的生成物をコード化する核酸を、罹患宿主の細胞への導入前に修飾することにより、生成物またはその発現を向上または他の形で改変することができる。
【0071】
遺伝子治療で使用する場合、細胞をインビトロでトランスフェクション後、トランスフェクション細胞を対象の体に導入し得る。これはエクスビボ遺伝子治療と称されることが多い。別法として、細胞は、対象の体内で直接インビボトランスフェクションされ得る。
【0072】
本明細書で使用されているフローサイトメトリーは、大きさおよび蛍光に基いて細胞および/または染色体を分析および選別し得るレーザーに基いた器械を用いる方法をいう。
【0073】
本明細書で使用されているリポーター遺伝子の語は、RNAまたはタンパク質であり得る検出可能な遺伝子産物を発現する遺伝子を全て包含する。好ましいリポーター遺伝子は、容易に検出され得るものである。リポーター遺伝子の例としては、限定されるわけではないが、蛍光タンパク質、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 282:864−869)ルシフェラーゼ、および他の酵素検出系、例えばベータ‐ガラクトシダーゼ、ホタルルシフェラーゼ(deWet et al.(1987)、Mol.Cell.Biol.7:725−737)、細菌性ルシフェラーゼ(EngebrechtおよびSilverman(1984)、PNAS 1:4154−4158;Baldwin et al.(1984)、Biochemistry 23:3663−3667)、およびアルカリ性ホスファターゼ(Toh et al.(1989)Eur.J.Biochem. 182:231−238、Hall et al.(1983)J.Mol.Appl.Gen.2:101)をコード化する核酸がある。
【0074】
本明細書で使用されているリポーター遺伝子構築物は、転写制御配列に機能し得るように結合されているリポーター遺伝子を含むDNA分子である。転写制御配列は、プロモーターおよび他の所望による調節領域、例えばプロモーターの活性を調節するエンハンサー配列、またはプロモーターを認識するRNAポリメラーゼの活性または有効性を調節する制御配列、またはエフェクター分子により認識される制御配列、例えば細胞表面タンパク質と細胞外シグナルの相互作用により特異的に誘導されるものを含む。例えば、プロモーターの活性の調節は、プロモーター領域に結合しているRNAポリメラーゼを改変することにより、または別法としてmRNAの転写開始または伸長を妨害することにより行われ得る。上記配列は、本明細書では集合的に転写制御エレメントまたは配列と称する。さらに、構築物は、生成したmRNAの翻訳を改変することにより、リポーター遺伝子産物の量を改変するヌクレオチドの配列を含み得る。
【0075】
本明細書で使用されているプロモーターは、転写開始部位の転写方向に関して上流であるDNAの領域をいう。それは、RNAポリメラーゼ結合および転写開始部位および他の領域、例えば、限定されるわけではないが、リプレッサーまたはアクチベータータンパク質結合部位、カルシウムまたはcAMP応答部位、および直接的または間接的に、プロモーターからの転写の量を改変することが当業者に知られている上記ヌクレオチド配列を含む。
【0076】
本明細書で使用されている、細胞表面タンパク質の活性により調節または伝達されるプロモーターは、活性が細胞外タンパク質に影響される細胞表面タンパク質の存在により細胞が特定細胞外シグナルに暴露されたとき活性が変化するプロモーターである。
【0077】
B.細胞へのDNAの送達方法
核酸、特に大型核酸分子、例えば人工染色体、例えばACes(先にSATACと称されている)の様々な送達方法が提供されている。これらの方法では、一般的に、核酸分子および細胞間の接触を増す因子に核酸分子を暴露し、そして細胞を透過性増強剤に暴露する。本発明で提供される方法は各々、これら因子の一方または両方の使用を必要とし、これらは異なる順序で適用される。一般に、細胞の透過性を増加させる因子、例えばエネルギーは、細胞を核酸と接触させる前に適用される。
【0078】
本発明で提供される方法では、大型核酸分子は、限定されるわけではないが、核酸分子および細胞間の接触を増加させる送達因子を含む因子および/または細胞透過性を増加させる因子および処理を用いて送達される。一般的に、核酸分子は、核酸分子の電荷を中和することにより核酸および細胞間の接触を増やす因子を用い、また細胞の透過性を高めるためのエネルギーを用いることにより送達される。これらの因子は、個々におよび様々な組み合わせおよび適用順序で使用され得る。一般に、エネルギー、例えば音響穿孔法および電気穿孔法は、核酸分子をそれに適用する前に細胞に適用されることは無い。
【0079】
特定核酸分子、例えばDNAを標的細胞へ送達するために選択される方法は、導入されている特定核酸分子および特定受容細胞により異なり得る。特定核酸分子、例えばDNAおよび受容細胞にとって好ましい方法は、細胞生存に許容される程度で細胞核へ導入される核酸分子、例えばDNAの最大量をもたらすものである。核酸分子、例えばDNAの特定対合および受容細胞にとって適切な送達方法は、本発明で提供される核酸分子、例えばDNA送達のモニター方法および因子および条件のスクリーニング方法を用いて決定され得るか、または当業者に公知の方法を用いて経験的に決定され得る。
【0080】
選択される方法は、下記で詳細に検討している若干のパラメーターの考察を必要とする。送達された核酸の検出方法が提供される。この方法は、任意の核酸分子の送達の評価に使用され得るもので、核酸、例えば染色体導入条件を最適化するための迅速なスクリーニング手段として使用され得る。
【0081】
特に、送達方法は、まず細胞へ核酸分子、例えばDNAを導入する能力、および送達された核酸分子、例えばDNAを発現する十分な数の生存し得る細胞を提供する方法を識別する能力について評価され得る。一旦上記方法が識別されると、それらは本発明で提供される送達モニタリング方法を用いて最適化され、次いで送達された核酸分子の発現をもたらす能力について評価され得る。
【0082】
送達因子
送達因子には、核酸分子、例えばDNAと細胞の接触を向上および/または核酸分子、例えばDNAに対する細胞の透過性を増加させる組成物、条件および物理的処理がある。上記因子には、限定されるわけではないが、カチオン化合物、ペプチド、タンパク質、エネルギー、例えば超音波エネルギーおよび電場、キャビテーション化合物がある。
【0083】
本発明で提供される方法で使用される送達因子には、細胞への核酸分子、例えばDNA送達を容易にするために、細胞および/または核酸分子、例えばDNAが細胞への核酸分子、例えばDNAの導入プロセスにおいて暴露され得る組成物、条件または物理的処理がある。例えば、化合物および化学組成物、例えば、限定されるわけではないが、燐酸カルシウム、DMSO、グリセリン、クロロキン、酪酸ナトリウム、ポリブレンおよびDEAEデキストラン、ペプチド、タンパク質、温度、光、pH、放射線および圧力は全て、可能な送達因子である。
【0084】
カチオン化合物
本発明で提供される方法で使用されるカチオン化合物は、市販されているかまたは当業者であれば合成できるものである。カチオン化合物は、提供された方法を用いた特定細胞型への核酸分子、例えばDNAの送達に使用され得る。当業者であれば、提供されたスクリーニング手順を用いることにより、どのカチオン化合物が特異的標的細胞型への特異的核酸分子、例えばDNAの送達に最も適しているかを容易に決定できるはずである。
【0085】
(a)カチオン脂質
カチオン脂質試薬は、脂質頭部基における正電荷の数に基いた2つの一般的範ちゅう:単一正電荷類または通常は5個以下である、多正電荷類に分類され得る。カチオン脂質は、送達因子として使用される前に中性脂質と混合されることが多い。中性脂質には、レシチン類、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルエタノールアミン類、例えばDOPE(ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン)、DPPE(ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン)、POPE(パルミトイルオレオイルホスファチジルエタノールアミン)およびジステアロイルホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルコリン、ホスファチジルコリン類、例えばDOPC(ジオレオイルホスファチジルコリン)、DPPC(ジパルミトイルホスファチジルコリン)、POPC(パルミトイルオレオイルホスファチジルコリン)およびジステアロイルホスファチジルコリン、脂肪酸エステル類、グリセリンエステル類、スフィンゴ脂質類、カルジオリピン、セレブロシド類、およびセラミド類、およびそれらの混合物があるが、これらに限定されるわけではない。中性脂質はまた、コレステロールおよび他の3βOH−ステロール類を包含する。
【0086】
本発明で考えられる他の脂質には、ホスファチジルグリセリン、ホスファチジルグリセリン類、例えばDOPG(ジオレオイルホスファチジルグリセリン)、DPPG(ジパルミトイルホスファチジルグリセリン)、およびジステアロイルホスファチジルグリセリン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルセリン類、例えばジオレオイル−またはジパルミトイルホスファチジルセリンおよびジホスファチジルグリセリン類がある。
【0087】
カチオン脂質化合物の例には、リポフェクチン(ライフ・テクノロジーズ、インコーポレイテッド、バーリントン、オンタリオ)(カチオン脂質N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)およびジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)の1:1(w/w)処方物)、リポフェクタミン(ライフ・テクノロジーズ、インコーポレイテッド、バーリントン、オンタリオ、米国特許第5334761号参照)(ポリカチオン脂質2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミン−カルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)およびジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)の3:1(w/w)処方物)、リポフェクタミンプラス(ライフ・テクノロジーズ、バーリントン、オンタリオ、米国特許第5334761および5736392号参照、また米国特許第6051429号も参照)(リポフェクタミンおよびプラス試薬)、リポフェクタミン2000(ライフ・テクノロジーズ、バーリントン、オンタリオ、国際PCT出願第WO00/27795号参照)(カチオン脂質)、エフェクテン(キアゲン、インコーポレイテッド、ミッシサウガ、オンタリオ)(非リポソーム脂質処方物)、メタフェクテン(ビオンテックス、ムーニッヒ、ドイツ国)(ポリカチオン脂質)、Euフェクチン類(プロメガ・バイオサイエンシーズ、インコーポレイテッド、サンルイスオビスポ、カリフォルニア)(エタノール性カチオン脂質1から12番:C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C10020612・8CFCOH、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOH、C4178NO8P)、シトフェクテン(バイオ‐ラッド、ハークルズ、カリフォルニア)(カチオン脂質および中性脂質の混合物)、ジーンポーター(ジーン・セラピー・システムズ・インコーポレイテッド、サンディエゴ、カリフォルニア)(中性脂質(Dope)およびカチオン脂質の処方物)およびFuジーン6(ロシュ・モレキュラー・バイオケミカルズ、インディアナポリス、インディアナ)(非リポソーム試薬に基く多成分脂質)があるが、これらに限定はされない。
【0088】
(b)非脂質カチオン化合物
非脂質カチオン試薬には、スーパーフェクト(SUPERFECT、登録商標)(キアゲン、インコーポレイテッド、ミッシサウガ、オンタリオ)(活性化デンドリマー(カチオンポリマー:荷電アミノ基)およびクロンフェクチン(CLONfectin、登録商標)(カチオン両親媒性物質N−t−ブチル−N'−テトラデシル−3−テトラデシル−アミノプロピオンアミジン)(クロンテック、パロアルト、カリフォルニア)があるが、これらに限定されるわけではない。
【0089】
ピリジニウム両親媒性物質は、二本鎖ピリジニウム化合物であり、細胞に対し本質的には非毒性であり、細胞をトランスフェクションする能力について細胞の選り好みをほとんど示さない。ピリジニウム両親媒性物質の例としては、ピリジニウムクロリド界面活性剤、例えばSAINT−2(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリド)がある(例えば、van der Woude et al.(1997)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 94:1160参照)。ピリジニウムクロリド界面活性剤は、典型的には中性ヘルパー脂質化合物、例えばジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)と1:1モル比で混合される。鎖長、飽和状態および頭部基が異なる他のセイント誘導体は、当業者により製造され得、本発明方法の範囲内に含まれ得る。
【0090】
エネルギー
送達因子はまた、エネルギー、例えば音波および電気エネルギー供給源に対する細胞および/または核酸分子、ただし一般的には細胞の処理または暴露を含む。
【0091】
超音波
インビトロおよびインビボトランスフェクションの場合、超音波供給源は、トランスフェクションの促進に適切な周波数およびエネルギー出力を提供し得るべきである。例えば、出力装置は、20kHz〜約1MHzの周波数範囲で超音波エネルギーを発生し得る。超音波エネルギーの仕事率は、例えば約0.05w/cm〜2w/cm、または約0.1w/cm〜約1w/cmの範囲であり得る。超音波は、一連続パルスで投与され得るかまたは2またはそれ以上の断続パルスとして投与され得、それらは同一であり得るかまたは時間および強度が変化し得る。
【0092】
超音波エネルギーは体へ局所適用され得るか、または超音波ベースの体外衝撃波砕石術が「広範囲にわたる」適用に使用され得る。超音波エネルギーは、様々な超音波装置を用いて対象の体に適用され得る。一般に、超音波は、標準または特別製の超音波イメージングプローブまたは超音波針を、他の医療装置、例えばスコープ類、カテーテルおよび外科用器具の使用を伴うかまたは伴わずに用いる直接接触により、または組織または臓器を部分的または完全に流動媒質で包囲する超音波浴を通して投与され得る。超音波の供給源は、対象の体にとって外面的、例えば対象の体内へ超音波を投入する、対象の皮膚に適用される超音波プローブ、または内蔵的、例えば対象の体内に設置される超音波トランスデューサーを有するカテーテルであり得る。適切な超音波システムは公知である(例、国際PCT出願第WO99/21584号および米国特許第5676151号参照)。
【0093】
カチオン化合物および核酸分子、例えばDNAを全身投与するとき、超音波を一つまたは幾つかの臓器または組織へ同時適用することにより、対象の体の多領域への核酸分子送達が促進され得る。別法として、超音波を特異的領域または組織へ選択的に適用することにより、核酸分子、例えばDNAの選択的取込みが促進され得る。
【0094】
超音波のトランスフェクション効率はまた、人工キャビテーション核としての役割を果たす造影剤、例えばアルブネックス(モレキュラー・バイオシステムズ、サンディエゴ、カリフォルニア)、イメージェント(アライアンス・ファーマシューティカル、サンディエゴ、カリフォルニア)、レヴォヴィスト−SHU(シェリングAG、ベルリン、ドイツ国)、デフィニティー(E.I.デュポン・ド・ヌムール、ウィルミントン、デラウエア)、STUC(ワシントン・ユニバーシティー、セントルイス、ミズーリ)の使用および気体マイクロバブルの導入により高められ得る。造影剤は、局所的、例えば関節に導入、全身的に導入され得、特定領域で砕石器衝撃波を集中させることによりキャビテーション効率を高め得るか、または特定部位に造影剤をターゲッティングし、次いで砕石器衝撃波を集中させることによりキャビテーション効率を高め得る。
【0095】
電気穿孔法
電気穿孔法は、パルス回転電場の使用により一時的に細胞の外膜に孔を開ける。インビトロおよびインビボでの電気穿孔に使用される方法および装置は公知である(例、米国特許第6027488、5993434、5944710、5507724、5501662、5389069、5318515号参照)。標準プロトコルが使用され得る。
【0096】
C.細胞のターゲッティングおよびそこへの送達
本発明で提供される方法は、細胞、例えば、限定されるわけではないが、真核生物および原核生物細胞への核酸の送達に使用され得る。これらの方法で使用され得る細胞の例には、限定されるわけではないが、幹細胞および胚細胞を含む、セルライン、一次細胞、一次セルライン、植物細胞および動物細胞がある。例えば、線維芽細胞、例えば肺および皮膚線維芽細胞、線維芽細胞様細胞、滑膜細胞、線維芽細胞様滑膜細胞、幹細胞、例えば胚性および成体幹細胞、例えば間葉幹細胞、筋芽細胞、リンパ芽球、癌腫およびヘパトーム細胞は、本発明で提供される方法を用いて核酸および特に大型核酸および人工染色体が送達およびモニターされ得る多くの細胞の中に含まれる。特定細胞には、哺乳類細胞、例えば、A9細胞(マウス線維芽細胞、HPRT、ATCC受託番号CCL−1.4)、CHO−S細胞およびDG44細胞(チャイニーズハムスター卵巣細胞)、V79細胞(チャイニーズハムスター肺線維芽細胞、ATCC受託番号CCL−39)、LMTK細胞(マウス線維芽細胞、ATCC受託番号CCL−1.3)、皮膚線維芽細胞、L8細胞(ラット筋芽細胞、ATCC受託番号CRL−1769)、CCD1043 SK細胞(ヒト線維芽細胞、ATCC受託番号CRL−2056)、成体由来の間葉幹細胞(例、ヒト骨髄由来、キャンブレックス・バイオサイエンシーズ、イースト・ラザフォード、ニュージャージー)、滑膜細胞(ラットおよびヒト)、デトロイト551細胞(ヒト胚性皮膚線維芽細胞、ATCC受託番号CCL−110)、NS0(ネズミ骨髄腫、ECACC受託番号85110503)、293細胞(5型(Ad5)DNA(ATCC受託番号CRL−1573)により形質転換されたヒト胚性腎細胞)、P46−Fl(ウシリンパ球様セルライン)、DT40(ニワトリリンパ芽球)、EJ30細胞(ヒト膀胱癌)、HepG2細胞(ヒトヘパトーム)およびネズミおよびウシ胚がある。
【0097】
特定実施態様において、本発明で提供される細胞への核酸の送達方法は、例えば遺伝子治療適用で、疾患または障害を処置するために細胞へ核酸を送達するのに使用され得る。遺伝子治療適用では、細胞へ送達される核酸は、治療的分子、例えばタンパク質をコード化し得る。多くの場合、有効な遺伝子治療適用は、大型核酸を細胞へ送達する必要があることにより複雑になっている。また、一つまたはそれ以上の治療的分子をコード化する核酸のコピーを多数提供するのが望ましいことであり得る。遺伝子治療法における難しさをより大きくしているのは、遺伝子治療適用での使用に好ましい細胞が容易にはトランスフェクションされ得ないことが多いという難題である。本発明で提供される方法は、治療適用で使用され得るように細胞への、人工染色体またはそのフラグメント形態であり得る大型核酸の送達に特に適している。
【0098】
インビトロ送達
カチオン化合物および核酸分子、例えばDNAは、別々にまたは一緒に混合してインビトロで細胞に加えられ得、その場合超音波または電気エネルギーの適用を伴う場合も伴わない場合もあり得る。一般に、エネルギーを適用する場合、核酸分子と細胞を接触させる前にそれを適用する。
【0099】
一般に、カチオン脂質/化合物と混合される核酸分子、例えばDNAは、「実施例」で記載されている要領で細胞に加えられ得る。標的細胞への核酸分子、例えばDNAの送達の最適化に重要なパラメーターは、当業者にとっては容易に理解できるものである。これらのパラメーターには、例えば、カチオン化合物、カチオン化合物濃度、核酸分子、例えばDNA、核酸分子濃度、細胞成長培地、細胞培養条件、細胞がカチオン化合物に暴露される時間の長さ、標的細胞型に対するカチオン化合物の傷害性、および超音波または電気穿孔法の使用量および時間が特に含まれる。種々の核酸分子、例えばDNAおよび標的細胞型についてこれらのパラメーターを最適化するのが必要であり得る。上記最適化は、本発明で提供されるガイダンスを用いて常用手順により行なわれる。さらに、迅速なスクリーニング方法により、何のパラメーターが送達を最適化すべく調節される必要があるかという方向性が提供され得る(「実施例」参照)。カチオン化合物および標的細胞型の異なる組み合わせで使用するため、および送達を最適にするための培養条件、時間、試薬濃度および他のパラメーターの改変は、経験的に決定され得る。トランスフェクション効率を高めるのに超音波エネルギーを使用する必要がある場合、それは、下記および「実施例」で記載されている要領で適用され得る。電気穿孔法は、下記要領にしたがい、または当業者に公知の適切なプロトコルにより遂行され得る。
【0100】
別々の異なる段階における、カチオン化合物および核酸分子、例えばDNAと細胞の接触は、一般的に「実施例」記載の要領で実施され得る。当業者であれば、本明細書の開示に基いて標的細胞への成分適用の順序を容易に変え得るはずである。
【0101】
エクスビボ遺伝子治療
核酸分子、例えばDNAの送達は、インビトロ送達における上記要領にしたがい実施される。選択完了後、核酸分子、例えばDNAを含む細胞は、注射、例えば皮下、筋肉内、腹腔内、脈管内およびリンパ管内および関節内注射を含む様々な手段により対象標的へ導入される。細胞は、医療装置、例えば関節鏡、他のスコープ類または様々な型のカテーテルの助けを借りて、または借りずに投与され得る。
【0102】
インビボ遺伝子治療
インビボで対象の体内における標的細胞へ核酸分子、例えばDNAを送達する一方法では、カチオン化合物をまず標的領域(例、組織、臓器、腫瘍または関節)へ送達する。適量の時間をおいた後、標的領域を、装置、組織型および体における標的領域の深度により異なる適切な時間適切なエネルギーレベルの超音波周波数にかける。別法として、電気エネルギーを標的領域に送達する。次いで核酸分子、例えばDNAを同じ領域に送達する。所望により、この手順を反復することにより、核酸分子、例えばDNAが時間経過に伴う多重注射または多重投与により同時に異なる領域で送達され得る。
【0103】
カチオン化合物は、核酸分子、例えばDNAと一緒に混合され、標的領域へ送達され得る。次いで、標的領域は適切な時間適切なエネルギーレベルの超音波周波数にかけられ得る。核酸分子、例えばDNA、生体内での位置、使用されるカチオン化合物および他の可変因子によっては、標的領域における細胞への適切な導入効率を達成するのに超音波または電気穿孔を使用する必要が無い場合もあり得る。超音波適用前、造影剤を標的領域に送達することにより、核酸分子、例えばDNAの導入が促進され得る。
【0104】
核酸分子、例えばDNAは、体の臓器または組織、例えば皮膚、筋肉、胃、腸、肺、膀胱、卵巣、子宮、肝臓、腎臓、膵臓、脳、心臓、脾臓、前立腺および関節(例えば膝、肘、肩、手首、股関節部、指、足首など)へ送達され得る。分子は、例えば一次細胞およびセルライン、例えば線維芽細胞、筋肉、胃、腸、肺、膀胱、卵巣、子宮、肝臓、腎臓、膵臓、脳、心臓、脾臓、前立腺へ送達され、インビボ系を模倣し得る。
【0105】
カチオン化合物および核酸分子、例えばDNAは、別々にまたは一緒に、注射(例えば、皮下、筋肉内、腹腔内、脈管内、関節内およびリンパ管内注射)、点滴注入、カニューレ挿入、低速輸液、局所適用および他の投与方法を含む様々な手段により体の標的領域へ送達され得る。それらは、全身的(例えば静脈内注射により)、例えば特異標的領域(組織または領域)への送達により局所的に、例えばカテーテルを用いて、または直接注射により適切な方式により投与され得る。それらは、医療器具、例えば関節鏡、他のスコープ類または様々なタイプのカテーテルの助けを借りて、または借りずに投与され得る。
【0106】
カチオン化合物は、医療装置、例えばカテーテル、例えば血管形成バルーンカテーテルをカチオン化合物処方物でコーティングすることによっても投与され得る。コーティングは、例えば医療装置をカチオン脂質処方物またはカチオン化合物処方物および適切な溶媒、例えば水性緩衝液、水性溶媒、エタノール、メチレンクロリド、クロロホルムおよび他の適切な溶媒の混合物に浸すことにより達成され得る。一定量の処方物は、装置の表面に自然に付着し、それに続いて適宜対象に投与される。別法として、カチオン脂質処方物の凍結乾燥混合物は、装置表面へ特異的に結合され得る。上記結合技術は公知である(例、Ishihara et al.(1993)Journal of Biomedical Materials Research 27:1309−1314参照)。
【0107】
カチオン化合物および核酸分子、例えばDNAは、インビボ送達用に、医薬上許容される担体、例えば食塩水または他の医薬上許容される溶液中で処方され得る。核酸分子、例えばDNAおよびカチオン化合物は、投与経路とは関係無く、当業者に公知の標準的方法により医薬上許容される用量形態に処方される。
【0108】
遺伝子治療の場合、核酸分子、例えばDNAの用量レベルは、特定対象についての最適治療応答を達成すべく変えられ得る。これは、様々な因子、例えば投与方式、核酸分子、例えばDNAの活性、製造されるタンパク質の特性、標的細胞のトランスフェクション効率(核酸分子、例えばDNAを取込む能力)、投与経路、標的細胞の位置および他の因子により異なる。
【0109】
当業者であれば容易に理解できるように、投与される用量および特定投与方式は、年齢、体重および処置される特定動物およびその領域、特定核酸分子および使用されるカチオン化合物、予期される治療または診断用途、および処方物の形態、例えば懸濁液、エマルジョンまたはリポソームといった因子により変化する。典型的には、用量は低レベルで投与され、所望の治療効果が達成されるまで増やされる。投与されるカチオン化合物の量は、変化し、一般的には投与されている核酸分子、例えばDNAの量に左右される。例えば、カチオン化合物対核酸分子の重量比は、約1:1〜約15:1、例えば約5:1〜約1:1の重量比であり得る。一般的に、投与されるカチオン化合物の量は、約0.1ミリグラム(mg)〜約1グラム(g)の範囲で変化する。一般的ガイダンスによると、典型的には体重70kgおよび1ml当たり約1〜1000万の染色体を伴う組成物の場合、1〜20mlの範囲の単一用量が単一または反復用量として投与される。
【0110】
病気の局所処置の場合、慢性関節リウマチ、乾癬および糖尿病における罹患関節への投与は、当然血友病または他の遺伝疾患といった病気の処置における筋肉への注射と同様に可能である。局所処置以外については、ターゲッティングされた送達段階が必要とされる。
【0111】
病気の処置を行うための細胞も提供される。例えば、関節または慢性関節リウマチの治療的処置用に選択された細胞を含む組成物が提供され、その場合細胞は大型異種核酸分子を含有する。例えば、上記組成物の細胞は、人工染色体を含み得る。上記組成物の特定実施態様では、細胞はACesを含み得る。
【0112】
結合組織およびリウマチ性疾患における遺伝子治療
慢性関節リウマチ(RA)は、関節の炎症および進行性の軟骨および(硬)骨破壊を特徴とする慢性炎症疾患である。関節における抗リウマチ薬剤の治療レベルを達成するためには比較的高い全身用量が必要であるため、RAの処置は現行の戦略では問題が多い。さらに、利用可能な処置は、著しい厄介な副作用を伴う。すなわち遺伝子治療は、結合組織疾患、リウマチ性疾患および慢性糜爛性関節疾患、例えばRA、変形性関節症、強直性脊椎炎および若年性慢性関節炎の処置における炎症部位への治療分子の送達についてのより有効なシステムである。
【0113】
滑膜性の連結において、平滑な連結は、骨端を覆う関節軟骨の巨大分子構造により確実なものとなる。隣接する骨の位置に見られる腔所または連結空間は、滑膜と称される組織により内側が覆われている。滑膜は、マクロファージ様A型細胞(マクロファージ/単核球前駆体に由来すると思われ、食作用を呈する)および線維芽細胞様B型細胞(外見上はより線維芽細胞的であり、ヒアルロン酸および関節液の他成分の製造に伴う)を含む。滑膜の下にあるのは、性質的に線維質で脂肪または輪紋状であり得る散在する細胞下部滑膜(subsynovium)である。線維芽細胞様滑膜細胞(FLS)は、異なる遺伝子発現パターンにより内膜下滑膜における正常な線維芽細胞とは区別され得る。FLSは、高レベルのウリジンジホスホグルコースデヒドロゲナーゼ(UDPGD)、高レベルの血管細胞接着分子−1(VCAM−1)、細胞間接着分子−1(ICAM−1)およびCD44(ヒアルロン酸受容体)、フィブロネクチン受容体およびβ3インテグリン類を発現することが示された。亜系(サブライン)線維芽細胞または他の供給源からの線維芽細胞は、これらのマーカーを発現しないか、または低レベルで発現するに過ぎない(例、Edwards(1995)Ann.Rheum.Dis.54:395−397、Firestein(1996)Arthritis Rheum.39:1781−1790、Edwards(2000)Arthritis Res.2:344−347参照)。
【0114】
RAにおける病状の進行は、線維芽細胞様滑膜細胞(FLS)の増殖および炎症細胞(例、リンパ球、マクロファージおよびマスト細胞)の浸潤故に滑膜内層の肥厚を必然的に伴う。滑膜細胞の正常な生態もまた、関節の軟骨および硬骨の侵襲および破壊を含むRAの病理学的プロセスで改変される。エラスターゼおよびコラゲナーゼの生成に加えて、滑膜細胞は、滑膜内におけるリンパ球およびマクロファージの漸増および活性化に関与する細胞表面タンパク質の発現によりRAの病態生理学的プロセスを仲介する。滑膜細胞の増殖により、軟骨を浸潤し、異常増殖するパンヌス組織が誘導され、骨破壊および関節構造および機能の破壊に至る。炎症(誘発)性サイトカイン類、例えば、腫瘍壊死因子−α(TNF−α)およびインターロイキン−1(IL−1)は、RAに伴う炎症および関節損傷において重要な役割を演じる。これらのサイトカイン類により誘発される病理学的作用には、滑膜過形成に至る白血球浸潤、細胞活性化、軟骨破損および軟骨マトリックス合成の阻害が含まれる。
【0115】
リウマチ様滑膜組織への核酸導入により、炎症または過形成を阻止するかまたは病的滑膜を特異的に破壊する傷害性物質を提供するメディエーターが製造され得る。エクスビボでのインターロイキン−1受容体アンタゴニスト(IL1−RA)をコード化する核酸のレトロウイルス送達および滑膜細胞の形質導入は、ヒトRAの遺伝子治療において炎症阻止に使用されている(例、Evans(1996)Human Gen.Ther. 7:1261−1280およびDel Vecchio et al.(2001)Arthritis Res.3:259−263参照)。アデノウイルスベクターは、インビボ形質導入法における滑膜細胞へのIL−1受容体アンタゴニストをコード化する核酸の送達について提案されている[例、米国特許第5747072号およびPCT出願公開第WO00/52186号参照]。
【0116】
人工染色体は、遺伝子治療についてウイルスに基くシステムを凌ぐ利点を提供する。例えば、人工染色体発現系(ACes)、および米国特許第6025155および6077697号およびPCT出願第WO97/40183号で報告されている他の人工染色体は、インビトロおよびインビボの両方で、大型核酸および/または特定ヌクレオチド配列の多数コピーの細胞、例えば滑膜細胞への送達について大きな受容力をもつ非組込み的非ウイルス性ベクターとしての役割を果たす。上記人工染色体系は、それらが長期間にわたって単一または多数のタンパク質を製造する遺伝子の安定した予測可能な発現を可能にするという点でさらなる利点を提供する。
【0117】
本発明で提供される方法は、大型核酸、例えば人工染色体を一次細胞、例えば滑膜細胞(例、線維芽細胞様滑膜細胞)および皮膚線維芽細胞、および骨格筋線維芽細胞セルラインへ導入するのに使用され得る。すなわち、滑膜細胞へ染色体、例えば人工染色体を導入することにより異種核酸を滑膜細胞へ導入する方法も本発明で提供される方法の中に含まれる。上記の一実施態様において、人工染色体はACesである。滑膜細胞は、例えば線維芽細胞様滑膜細胞であり得る。
【0118】
大型核酸分子の滑膜細胞への導入について本発明で提供される特定方法は、核酸分子を送達因子に暴露し、滑膜細胞を核酸分子と接触させる段階を含む。この方法の特定実施態様では、送達因子はエネルギーではない。一実施態様において、大型核酸分子は染色体である。例えば、核酸は人工染色体、例えばACesであり得る。特定実施態様において、滑膜細胞は線維芽細胞様滑膜細胞である。任意の送達因子、例えば本明細書に記載されているものは、上記方法で使用され得る。例えば、送達因子は、カチオン化合物を含むものであり得る。
【0119】
また、核酸分子を送達因子に暴露し、滑膜細胞を送達因子に暴露し、そして滑膜細胞を核酸分子と接触させる段階を含むことにより、核酸分子を滑膜細胞へ送達する、滑膜細胞への核酸分子導入方法も提供されており、この場合、上記段階は何らかの順序で連続的または同時に遂行される。本方法の実施態様の中には、送達因子がエネルギーである場合、それを核酸分子には適用せず、核酸分子と滑膜細胞の接触後にそれを滑膜細胞には適用しないものもある。核酸はいずれの核酸でもよい。特定実施態様では、核酸は大型核酸、染色体、人工染色体またはACesである。さらに別の実施態様において、滑膜細胞は線維芽細胞様滑膜細胞である。送達因子、例えば本明細書記載のものは、上記方法で使用され得る。例えば、送達因子は、カチオン化合物を含むものであり得る。
【0120】
本明細書で提供される滑膜細胞への核酸分子の別の送達方法は、核酸分子の存在または非存在下における滑膜細胞を送達因子と接触させ、超音波エネルギーまたは電気エネルギーを滑膜細胞に適用し、ただしここで接触および適用は連続的または同時に行うものとし、次いで滑膜細胞を核酸分子と接触させることにより、核酸分子を滑膜細胞へ送達する段階を含む。核酸はいずれの核酸でもよい。特定実施態様では、核酸は、大型核酸、染色体、人工染色体またはACesである。さらに別の態様において、滑膜細胞は線維芽細胞様滑膜細胞である。多数の送達因子、例えば本明細書記載の因子は上記方法で使用され得る。例えば、送達因子は、カチオン化合物を含むものであり得る。一実施態様において、エネルギーは超音波である。
【0121】
すなわち、本明細書では、滑膜細胞および線維芽細胞を含む一次細胞への核酸、特に大型核酸、例えば人工染色体を含む染色体、例えばACesの送達方法が提供されている。これらの方法はインビトロおよびインビボで使用され得る。
【0122】
また本明細書では、大型異種核酸、異種染色体またはその一部分、または人工染色体を含む滑膜細胞が提供される。一実施態様において、人工染色体はACesである。上記滑膜細胞には線維芽細胞様滑膜細胞が含まれる。滑膜細胞はいかなる種に由来するものでもよく、例えば哺乳類が含まれ得るが、限定されるわけではない。例えば、大型核酸、例えば人工染色体(例、ACes)を含む滑膜細胞には、霊長類滑膜細胞、並びにげっし動物、ウサギ、サル、イヌ、ウマおよびヒト滑膜細胞がある。
【0123】
上記細胞への大型核酸の送達を達成する能力は、上記方法が、遺伝子治療適用および遺伝子治療法で使用され得る治療分子に関する罹患動物モデルでの試験において有用であることを立証する。すなわち、本明細書では、病気を処置するかまたは病状を調節する方法であって、罹患対象へ大型核酸分子、染色体またはその一部分、または人工染色体を導入する段階を含む方法が提供される。
【0124】
本明細書では対象におけるリウマチ疾患の病状を処置または調節する方法が提供される。一実施態様において、本方法は大型核酸を対象に導入する段階を含み、その場合大型核酸はリウマチ疾患の病状を調節する因子であるかまたはそれをコード化する核酸を含む。例えば、核酸は、抗リウマチ効果を有する分子であり得るかまたはそれをコード化し得る。リウマチ疾患に伴う病状は当業界では公知であり、本明細書に記載されている。例えば、上記の一病状は、細胞活性化、浸潤、増殖および漸増の過程を含む炎症過程である。この方法の特定実施態様では、疾患は慢性関節リウマチである。核酸は、例えば染色体またはその一部分または人工染色体、例えばACesであり得る。特定実施態様において、大型核酸は対象における炎症部位へ導入される。可能性のある一炎症部位は関節である。
【0125】
また、大型核酸を対象に導入する対象におけるリウマチ疾患の処置方法も提供され、その場合大型核酸は、治療剤であるかまたはそれをコード化する核酸を含む。例えば、核酸は、抗リウマチ効果を有する分子であり得るかまたはそれをコード化し得る。この方法の特定実施態様において、疾患は慢性関節リウマチである。核酸は、例えば染色体またはその一部分または人工染色体、例えばACesであり得る。この方法の実施態様において、大型核酸は対象における炎症部位へ導入される。可能性のある一炎症部位は関節である。
【0126】
リウマチ疾患の病状を調節するかまたはリウマチ疾患を処置する方法において、本方法はエクスビボおよびインビボフォーマットを含むいずれのフォーマットでも実践され得る。すなわち、例えば、核酸はインビトロで細胞へ導入され、次いで対象へ導入され得る。別法として、核酸はインビボで細胞へ導入され得る。特定実施態様では、核酸は、例えば線維芽細胞様滑膜細胞であり得る滑膜細胞へ導入される。導入される核酸は、対象において抗リウマチ効果を有する分子であるかまたはそれをコード化する核酸を含み得る。例えば、この分子は病状を改変、打ち消しまたは縮小し得る。上記分子は病気の徴候を改善し得る。RAを患う対象において抗リウマチ効果を有する分子は当業界では公知である[例、VervoordeldonkおよびTak(2001)Best Prac.Res.Clin.Rheumatol.15:771−788およびWO00/52186参照]。上記分子には、抗炎症性または免疫調節性分子がある。例えば、インターロイキン−1受容体アンタゴニスト、可溶性インターロイキン−1受容体、可溶性腫瘍壊死因子受容体、インターフェロン−β、インターロイキン−4、インターロイキン−10、インターロイキン−13、トランスフォーミング成長因子β、ドミナントネガティブIカッパB−キナーゼ、FasL、Fas会合デスドメインタンパク質またはCTLA−4は、抗リウマチ効果を有し得る分子に含まれる。
【0127】
また、結合組織またはリウマチ疾患動物モデルへの大型核酸分子導入による結合組織またはリウマチ疾患の処置における潜在的治療剤として核酸を同定、評価または試験する方法も提供される。核酸分子は、候補治療剤であるかまたはそれをコード化する核酸を含むものであり得る。この方法は、核酸分子が動物に対して何らかの効果、特に抗リウマチ効果を有するか否かを測定する段階を含み得る。例えば、核酸分子が動物に対して何らかの効果を有するか否かを測定するとき、一つまたはそれ以上の病状が影響されたか、例えば反対条件での改善または低減化が評価され得る。特定実施態様において、疾患はリウマチ疾患、例えば慢性関節リウマチである。動物は疾患がモデル化され得るものであればどの動物でもよい。例えば、動物は哺乳類であり得る。特定実施態様において、動物は、サル、げっし動物、ウサギ、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタまたは霊長類である。大型核酸は、例えば染色体またはその一部分または人工染色体、例えばACesであり得る。特定実施態様において、核酸分子は、滑膜細胞、例えば線維芽細胞様滑膜細胞にある。さらに別の態様において、核酸は動物の関節へ導入される。核酸分子は、インビトロまたはインビボフォーマットを用いて動物へ導入され得る。例えば、核酸は、インビトロで細胞へ導入され、次いで動物へ導入され得る。別の実施態様において、核酸はインビボで細胞に導入される。
【0128】
動物モデルには、例えばRAの動物モデルが含まれる。RAの幾つかの動物モデル、および上記モデルの製造方法は、当業界では公知である。上記モデルは、アジュバント誘導関節炎(AA)[例、Kong et al.(1999)Nature 4023:304−309参照]およびコラーゲンII型誘導関節炎[例、Tak et al.(1999)Rheumatology 38:362−369、Han et al.(1998)Autoimmunity 28:197−208、Gerlag et al.(2000)J.Immunology 165:1652−1658参照]を含む。例えば、ルイスラットにおけるアジュバント誘導関節炎の実験的誘導は、徹底した局所的硬骨および軟骨破壊、骨密度の喪失および肢体不自由を伴う骨髄および関節周囲の軟組織に重度の炎症をもたらす[例、Bendele et al.(1999)Arthritis Rheum.42:498−506参照]。
【0129】
D.細胞への核酸送達の評価
安定した核酸分子送達の評価に使用され得る顕微鏡およびコロニー形成分析法は、送達とは別個のプロセスである、核酸分子(例、選択可能なマーカー遺伝子)発現の手動的視覚化または測定に頼るものである。上記方法は、送達方法の評価を得るのに時間の遅延を伴う。ブロモデオキシウリジン(BrdU)を用いて染色体またはプラスミド導入を視覚化する顕微鏡技術(例、Pittman et al. J Immunol Methods 103:87−92(1987)参照)は時間がかかり、低レベルの移動の検出でも要求される大型試料サイズについての限界があり、手作業で評点する必要性により制限されている。コロニー形成トランスフェクション分析は、マーカー発現性トランスフェクションコロニーを生成および評価するのに4〜6週間を要し得る。
【0130】
反対に、本発明で提供される方法は、迅速で自動化された、高感度で正確な分析手法、例えばフローサイトメトリーに基づいているため、時間の浪費、多大な労力およびエラーを生じやすい段階、例えば顕微鏡技術による個々のトランスフェクション細胞の手作業的検出を全く要しない。上記方法は、トランスフェクション後48時間以内における核酸分子送達データの分析を可能にする。また、フローサイトメトリー分析法により集められたデータは、例えば核酸分子導入といった多数の事象が容易に集められるため統計的に優れている。これらの方法で得られる明確なデータは、器具誘導であるため、判定の誤りを受けにくい。すなわち、これらの方法は、核酸分子送達の評価における精度を高めるものである。反対に、顕微鏡分析法は、明確な事象の評点に要する時間により制限されており、試料のサイズも限界がある。
【0131】
核酸分子送達をモニターする方法は、リポーター遺伝子発現産物ではなく、核酸分子、例えばDNAを検出するため、細胞自己蛍光および低レベルのリポーター遺伝子産物を発現する細胞からの野生型細胞分化の問題により妨害されることなく、24時間以内に導入された核酸分子の絶対値を測定することが可能である(例えば、Ropp et al.(1995)Cytometry 21:309−317参照)。
【0132】
1.核酸送達に取組む際に考慮すべき因子
細胞への核酸、例えばDNAの送達は、核酸が細胞の内部に導入される過程である。核酸の送達方法は、以下のものを含む様々な方法で評価され得る。
【0133】
a.導入効率
送達方法は、DNAを含む核酸が存在する受容細胞のパーセント(すなわち導入効率)を測定することにより評価され得る。しかしながら、導入された核酸を発現する細胞を製造するという最終目標についての送達方法を評価するとき、考慮されるべき受容細胞における核酸の単なる存在より重要な追加的因子がある。これらの追加的因子には細胞生存能が含まれる。増殖中の細胞集団を評価する場合に、クロノジェニシティーは生存能の優れた測定方法である。標的細胞集団が非分裂中または増殖が緩慢なとき、代謝完全性がモニターされ得る。
【0134】
b.クロノジェニシティー(クローン原性、clonogenicity)
クロノジェニシティーは、送達手順、成長条件および細胞操作(例、平板培養)に関する細胞の生存能力の尺度を表す。送達手順が、導入された核酸を含む細胞の所望の数を達成するのに十分な数の生存し得る細胞をもたらすか否かを決定するためにクロノジェニシティーを評価することは重要である。
【0135】
クロノジェニシティーは、クローンフラクションとして表され得る。クローンフラクションは、2つの別々の分数を掛け合わせ、対照平板効率補正係数(CPE)に対して正規化することにより計算される指数である。この計算で掛け合わされる2つの別々の分数は、送達手順後に生残っていた細胞の分数(集団細胞収率)および平板培養に際し生残っている細胞の分数である。すなわち、計算は以下の要領で行われる:
クローンフラクション=(平板培養後の生存し得るコロニー数/平板培養細胞数)×{トランスフェクション後の細胞数/(トランスフェクションされた細胞数×CPE)}
【0136】
トランスフェクション後(すなわち、送達後)の細胞数および平板培養後のコロニー数についてこの計算で使用される値は、この過程でのある時点における細胞またはコロニー数に基いている。例えば、トランスフェクション後の細胞数についての値は、送達プロセスを完了させるのに十分である核酸送達後のある時点における細胞数を表す。この時間は経験的に決定され得る。典型的には、この時間は4〜48時間の範囲であり、一般的にはトランスフェクション後約1日である。同様に、平板培養後の生存し得るコロニー数の値は、生存し得ない細胞が排除され、生存し得る細胞がコロニーとして確立されるのに十分な長さをおいた核酸送達後のある時点におけるコロニーの数を表す。この時間は経験的に決定され得る。典型的には、この時間は、最低でも平均コロニーが約50細胞により構成される時点であり、または一般的には5細胞周期が過ぎる時点である。
【0137】
補正係数は、数えられたコロニー数を最初の平板培養細胞数(典型的には600〜1000細胞)で割ることにより決定される比率である、対照ウェルの平板効率を考慮に入れるために含まれる。LM(tk−)およびV79−4細胞の場合、補正係数の値は、典型的には約0.7〜約1.2の範囲であり、例えば0.9であり得る。
【0138】
平板培養細胞数は、デュプリケイト実施により1000(簡易化平板効率検定法)で一定しているべきであるが、例外として、CPEが0.3未満である場合は、播種細胞数を5000〜50000の範囲まで増やすべきである。CPEが0.1未満〜0.2である場合、生存可能フラクション分析を考えるべきである。
【0139】
c.生存可能フラクション
標的細胞集団が分裂中ではないか、または分裂が緩慢な場合、複製またはクロノジェニシティー検定法は直接的には関連性が無い。細胞致死を測定するためには、複製受容力の喪失ではなく代謝死をモニターするあまり直接的ではない細胞生存能測定法を使用しなければならない。これらの手順には、例えば(1)染料排除により測定される膜完全性、(2)核酸前駆体の組込みにより測定される核酸合成の阻害、(3)放射性クロム放出、および(4)MTTアッセイ(3−[4,5−ジメチルチアゾール−2−イル]−2,5−ジフェニル−テトラゾリウムブロミド)が含まれる。これらの方法は代謝における即時変化のみを反映するため、それらは複製受容力喪失の測定とは異なっており、逆転または遅延され得るため、細胞生存能の評価に誤りをもたらし得る。これらの誤りを最小限にするため、デュプリケイト手順の相関関係が示唆されている。
【0140】
d.潜在的トランスフェクション効率(PTE)およびクロモス指数(CI)の測定
核酸、例えばDNAの細胞における発現を目標とし、核酸を細胞へ導入するのに使用される送達方法を評価する場合、生存可能であり、核酸が送達された細胞総数の中からの核酸を含む細胞の理論的最大パーセントの指標を得ることが望ましい。これは、潜在的トランスフェクション効率と称され、既存または歴史的実験データセットから計算され得、以下の要領で決定される:
潜在的トランスフェクション効率(PTE)=導入効率×(クローンフラクションまたは生存可能フラクション)×補正係数(CF)
【0141】
クロモス指数(C.I.)は、導入効率を測定するための標識核酸、例えばACes送達%および簡易化クロノジェニシティー検定法を用いて測定されたクローンフラクションの実験値を用いることによる増殖中集団の潜在的トランスフェクション効率の有効かつ迅速な決定方法である。
クロモス指数(CI)=標識ACes送達% × 評価されたクローンフラクション×CF
【0142】
導入効率およびクローンフラクションおよび生存可能フラクションの値は、上記要領で計算される。補正係数(CF)は、試料の大きさ、試料採取時間および対照平板効率を考慮に入れる。これらの全因子が各変数、すなわち試料採取時間および大きさについて一定している場合、補正係数はC.P.E.に関する値の逆数に近づき、すなわちCFが低くてもクローンフラクションまたは導入効率は依然として100%に近づき得る形であり、または言い換えれば、送達および生存能が100%である場合、最大潜在的トランスフェクション効率は対照細胞の平板効率と等しくなる。C.I.の計算により、パラメーター、例えば導入効率、クローンフラクションおよびCFが1(または100%)に近づくことを目標として、各変数の最適化が決定される。試料の大きさまたは採取時間がクローンフラクションまたは導入効率のいずれかについて変化する場合、CFは傾きまたは変化速度に基く外挿値を表す。この評価法の適用は「実施例」で提供されている。
【0143】
約1%の安定したトランスフェクション効率は、標的細胞への大型核酸分子の導入に有用であると考えられる範囲(1〜100%)に存する。本明細書で提供される方法を用いると、選択条件下での長期に及ぶトランスフェクション体の培養および選択マーカー発現に際し生残っている細胞数の測定を必要とせずに所望のトランスフェクション効率を達成するためにはどの送達方法を選択しなければならないかを予測することが可能である。この分析は、「生物学的」値(クローンフラクション)を染色体「取込み」または導入効率(送達されたACesを含む細胞のパーセント)の測定結果と統合するクロモス指数(CI)の計算を伴う。
【0144】
2.導入についての核酸分子の標識
本明細書で提供される核酸分子送達のモニター方法では、送達すべき核酸分子、例えばDNAを標識することにより、細胞への導入後における受容細胞からの核酸分子の検出が可能となる。核酸分子は、ヌクレオチド類似体の組込みにより標識され得る。細胞で検出され得るものであればいずれの核酸分子類似体でもこれらの方法では使用され得る。類似体は、例えば放射能により直接検出可能なものであるか、または類似体を特異認識し、受容細胞内における内在性核酸分子、例えばDNAを構成するヌクレオチドとそれを区別させる類似体への検出可能分子結合時に検出され得る。直接検出可能である類似体は、標準的分析法を用いてそれらを検出させ得る固有の特性を有する。類似体はまた、検出可能分子、例えば類似体に特異結合する標識抗体への結合時に検出可能であり得る。抗体における標識は、標準分析法を用いて検出され得るものである。例えば、抗体は、蛍光であり、フローサイトメトリーまたは顕微鏡により検出され得る。
【0145】
これらの方法の特定実施態様では、送達すべき核酸分子、例えばDNAを、チミジン類似体、例えばヨードデオキシウリジン(IdUrd)またはブロモデオキシウリジン(BrdU)で標識する。好ましい態様では、IdUrdを用いて、送達すべき核酸分子、例えばDNAを標識する。導入されたIdUrd−標識核酸分子、例えばDNAを、FITCコンジュゲート抗BrdU/IdUrd抗体を用いて免疫学的に標識し、フローサイトメトリーにより定量し得る。すなわち、受容細胞への標識核酸分子、例えばDNAの導入は、トランスフェクション後数時間内に検出され得る。
【0146】
E.送達される核酸分子の安定性
また、選択された送達条件下で核酸分子、例えばDNAの安定性を評価することは興味深いことである。送達条件および因子の中には、核酸分子構造に対し有害な作用を有するものもあり得る。さらに、核酸分子、例えばDNA送達のある種のモニター方法で使用される標識技術もまた、核酸分子、例えばDNAの構造および機能に衝撃を与え得る。
【0147】
核酸分子に関する送達条件の影響は、顕微鏡分析を含む様々な方法で評価され得る。人工染色体、例えばACesの安定性に関する特定分析法の一例では、染色体を興味の対象である条件、例えばIdU標識処理に暴露し、ヌクレオチド類似体の組込み後に無傷および凝縮されたままである能力について蛍光顕微鏡下で分析する。
【0148】
核酸分子送達および発現をモニターする方法
また、本明細書で提供される核酸分子送達法の送達をモニターする方法を、受容細胞における核酸分子、例えばDNA発現の評価と組み合わすことにより、発現目的のための核酸分子導入の全体的過程に関するさらなる情報が提供され得る。
【0149】
例えば、核酸分子、例えばDNA発現の分析を容易にするために、導入された核酸分子、例えばDNAに、容易に検出される生成物をコード化するリポーター遺伝子を含ませることが望ましい。直接的検出についての上記リポーター遺伝子産物には、緑色蛍光タンパク質(GFP)、赤色蛍光タンパク質(RFP)、ルシフェラーゼ類、およびCATがあるが、これらに限定はされない。間接的検出についてのリポーター遺伝子産物には、β−ガラクトシダーゼおよび細胞表面マーカーがあるが、これらに限定はされない。
【0150】
例えば、DNA類似体、例えばIdUによるACesの標識と組合わせてGFPリポーター遺伝子、例えば、限定されるわけではないが、GFPコーディング配列を含む人工染色体、例えばACesを用いることにより、送達および発現が迅速で正確にモニターされ得る。例えば、報告された方法のいずれかによる標的細胞へのIdU標識GFP遺伝子含有ACesの送達後、ACes含有細胞を2つの集団に分ける。一方の集団を固定し、IdUについて染色し、フローサイトメトリーで分析することにより、送達パーセントを測定する。他方の集団については4〜5細胞分裂(約72時間)を経験させ、GFP蛍光を発現の指標として測定する。
【0151】
上記試験は、類似体標識の組込みがGFPタンパク質発現に影響しないことを示していることから、これらの方法を組合わせてACesの送達および初期発現をモニターし得ることにより、送達方法の有効性を迅速に評価するためにさらなる情報が提供され得ることを示している。また、これらの方法を組合わせて用いることにより、初期送達段階および初期遺伝子発現間における生物学的事象がマッピングされ得る。
【0152】
以下に記載の実施例は、説明を目的としているに過ぎず、本発明の範囲を制限する意図はないものとする。
【実施例】
【0153】
実施例1
人工染色体の製造
A.A9セルラインに含まれるGFP染色体
プラスミド
プラスミドpIRES−EGFP(配列番号13参照、クロンテック(カリフォルニア)から入手される公知プラスミド、例えば米国特許第6034228、6037133、5985577、5976849、5965396、5976796、5843884、5962265、5965396号参照、また米国特許第4937190号も参照)。このプラスミドは、MCSおよび強化緑色蛍光タンパク質(EGFP)コーディング領域間に脳心筋炎ウイルス(ECMV)の内部リボソームエントリー部位(IRES;Jackson(1990)Trends Biochem.15:477−483;Jang et al.(1988)J.Virol.62:2636−2643)を含む。これは、興味の対象である遺伝子(MCSへクローン化)およびEGFP遺伝子を単一の二シストロンmRNA転写物から翻訳させ得る。プラスミドpIRES2−EGFPは、フローサイトメトリーおよび他の方法による、EGFPおよび興味の対象であるタンパク質を発現する一時的トランスフェクション哺乳類細胞の選別用に設計されている。このベクターはまた、EGFPを単独で発現させるかまたは薬剤およびクローン選択を伴わない安定したトランスフェクションセルラインを得るのに使用され得る。
【0154】
強化GFP(EGFP)は、蛍光が35倍増加したGFPの突然変異体である。この変異型は、アミノ酸65位におけるSerからThrおよび64位におけるPheからLeuへの突然変異を有し、最適化されたヒトコドンを伴う遺伝子によりコード化される(例えば、米国特許第6054312号参照)。EGFPは、哺乳類細胞におけるより明るい蛍光および高い発現性について最適化された野生型GFPの赤色シフト変異体(Yang et al.(1996)Nucl.Acids Res.24:4592−4593;Haas et al.(1996)Curr.Biol.6:315−324;Jackson et al.(1990)Trends Biochem.15:477−483)である(最大励起=488nm;最大放射=507nm)。EGFPは、Phe−64からLeuおよびSer−65からThrへの二重アミノ酸置換を含むGFPmut1変異体(Jackson(1990)Trends Biochem.15:477−483)をコード化する。EGFP遺伝子のコーディング配列は、ヒトコドン使用選択性に対応する190を越えるサイレント塩基変化を含む(Jang et al.(1988)J.Virol.62:2636−2643)。EGFPの両側に隣接する配列がKozak共通翻訳開始部位(Huang et al.(1990)Nucleic Acids Res.18:937−947)に変換されたことにより、真核生物細胞における翻訳効率がさらに高くなった。
【0155】
プラスミドpIRES−EGFPは、IRES配列下流のneo遺伝子をEGFPコーディング領域と置き換えることにより、PIRESneo(本来はpCIN4と呼ばれている)から誘導された。IRES配列は、一mRNA転写物からの2つの読み枠の翻訳を可能にする。pIRES−EGFPの発現カセットは、ヒトサイトメガロウイルス(CMV)主要前初期プロモーター/エンハンサー、次いで多重クローニング部位(MCS)、合成イントロン(IVS;Huang et al.(1990)Nucleic Acids Res.18:937−947)、EMCV IRESの後、EGFPコーディング領域およびウシ成長ホルモンのポリアデニル化シグナルを含む。
【0156】
主要成分の位置(配列番号13に関する):
ヒトサイトメガロウイルス(CMV)前初期プロモーター:232−820;
MCS 909−974;
IVS 974−1269;
ECMVのIRES 1299−1884;
強化緑色蛍光タンパク質(EGFP)遺伝子 1905−2621;
ウシポリAシグナルを含むフラグメント 2636−2913;
Col E1複製起点 3343−4016、および
アンピシリン耐性遺伝子5026−4168
【0157】
エシェリキア・コリ(E.coli)における増殖
適切な宿主株:DH5a、HB101、および他の多目的株。一本鎖DNA製造は、Fプラスミド、例えばJM101またはXL1−Blueを含む宿主を必要とする。
選択マーカー:プラスミドは、エシェリキア・コリ(E.coli)宿主にカナマイシン(30μg/ml)に対する耐性を付与する。
エシェリキア・コリ(E.coli)複製起点:pUC
コピー数:〜500
プラスミド不適合性群:pMB1/ColE1
【0158】
pCHEGFP2
プラスミドpCHEGFP2は、pIRES−EGFPからのNsi1/SmaIフラグメントの欠失により構築された。プラスミドpIRES−EGFPは、CMVプロモーター、合成イントロン、EGFPコーディング配列およびウシ成長ホルモンポリアデニル化シグナルを含むpCHEGFP2の2.1kB Nru1/Xhoフラグメントについてのコーディング配列を含む。Nru1およびSma1によるpIRES−EGFPの消化により、2.1kbフラグメントが生じた。消化されたDNAをアガロースゲル電気泳動により分画し、分離したバンドを切除し、次いでQiaex11ゲル精製システム(キアゲン、ミッシサウガ、オンタリオ)を用いてゲルから溶離した。
【0159】
pFK161
コスミドpFK161は、ドクターGyula Hadlaczkyから入手されたもので、ネズミrDNA反復から誘導された9kb NotI挿入体を含む(このコスミドの報告についてはHadlaczky et al.によるPCT出願公開第WO97/40183号に記載されたクローン161参照)。このコスミドは、クローン161と称され、配列番号16におけるヌクレオチド10232−15000に対応する配列を含む。それは、以下の要領で巨大染色体のフラグメント(米国特許第6077697号および国際PCT出願第WO97/40183号参照、例えばH1D3は、受託番号第96040929号としてヨーロピアン・コレクション・オブ・アニマル・セル・カルチャー(ECACC)に寄託されたもので、この巨大染色体をもつマウス−ハムスターハイブリッドセルラインである)を、プラスミドpWE15(ストラタジーン、ラジョラ、カリフォルニア)に挿入することにより調製された。単離SATACを含む100μlの低融点アガロースブロック(巨大プラグ)の半分を、37℃でNotIにより一晩消化した。プラスミドpWE15も同様にNotIで一晩消化した。次いで、巨大プラグを溶かし、消化されたプラスミド、ライゲーション緩衝液およびT4リガーゼと混合した。ライゲーションを16℃で一晩実施した。細菌性DH5α細胞をライゲーション生成物により形質転換し、形質転換細胞をLB/Ampプレートで平板培養した。合計189のコロニーについて15〜20個のコロニーを各プレートで培養した。LB/Amp培地での培養に関して生残ったコロニーからプラスミドDNAを単離し、pUC19プローブとハイブリダイズするDNAの存在についてサザーンブロットハイブリダイゼーションにより分析した。このスクリーニング方法は、全クローン、挿入体を欠いてはいるがpWE15プラスミドを含むクローンまでも、検出されることを確実にした。
【0160】
全189形質転換体の液体培養物を用いることにより、挿入体DNA内における制限部位分析用にコスミドミニプレップを調製した。当初の189コスミドクローンのうち6個が挿入体を含んでいた。これらのクローンを以下の通り命名した:28(〜9kb挿入体)、30(〜9kb挿入体)、60(〜4kb挿入体)、113(〜9kb挿入体)、157(〜9kb挿入体)および161(〜9kb挿入体)。制限酵素分析は、クローンのうち3個(113、157および161)が同じ挿入体を含むことを示した。
【0161】
配列分析するため、コスミドクローン161番の挿入体を以下の要領でサブクローニングした。クローン161番の挿入体の末端フラグメントを得るため、クローンをNotIおよびBamHIで消化し、NotI/BamHI消化pBluescript KS(ストラタジーン、ラジョラ、カリフォルニア)とライゲーションした。クローン161番の挿入体の2フラグメント:0.2kbおよび0.7kb挿入体フラグメントが得られた。クローン161番の挿入体の内部フラグメントをサブクローニングするため、同じ消化物をBamHI消化pUC19とライゲーションした。クローン161番の挿入体の3フラグメント:0.6kb、1.8kbおよび4.8kb挿入体フラグメントが得られた。
【0162】
挿入体は、配列番号5として提供されている、ジェンバンク受託番号第X82564号に示された7551−15670位間におけるマウスリボソームRNA遺伝子(rDNA)反復単位の内側部分に対応する。クローン161番の挿入体について得られた配列データを配列番号6〜12に示す。具体的には、個々のサブクローンは、ジェンバンク受託番号第X82564号(すなわち、配列番号5)および配列番号6〜12における以下の位置に対応していた。
【0163】
【表1】

Figure 2004532205
【0164】
配列番号6〜12に示された配列は、ジェンバンク受託番号第X82564号の7551−15670位に提示された配列とは幾つかの位置が異なっている。上記ダイバージェンスは、rDNAの反復単位間におけるランダム突然変異に帰因し得る。
【0165】
ここで使用するため、クローンからのrDNA挿入体を、コスミドをNotIおよびBglIIで消化することにより調製し、上記要領で精製した。標準的公知方法(例、Sambrook et al.(1989)Molecular Cloning: A Laboratory Manual、第2版、コールドスプリングハーバー・ラボラトリー・プレス、参照)を用いて、細菌ストックの培養および維持およびプラスミドの精製を遂行し、そしてミディ‐およびマキシ‐プレップスキット(キアゲン、ミッシサウガ、オンタリオ)を用いてプラスミドを細菌培養物から精製した。
【0166】
B.GFP、ネズミA9セルラインの調製
細胞培養およびトランスフェクション
ネズミA9セルラインをATCCから入手し、下記要領で細胞を解凍および維持した。簡単に述べると、細胞を、90%DMEM(キャナディアン・ライフ・テクノロジーズ・バーリントン、オンタリオ)および10%FBS(キャン・セラ、レキサデール、オンタリオ)を含む成長培地中15cm組織培養皿(ファルコン、ベクトン・ディッキンソン・ラブウェア、フランクリンレイクス、ニュージャージー)1枚につき2×10細胞の密度で平板培養し、37℃、5%COで維持した。細胞が培養飽和密度の70〜80%に達したとき、培養物を常用手順で継代した。継代培養を以下の要領で実施した。培地を吸引除去した。10mlの1×トリプシン−EDTA(キャナディアン・ライフ・テクノロジーズ・バーリントン、オンタリオ)を細胞単層に分配し、皿を静かに回転させてトリプシン−EDTAを分布させた。最後に、トリプシン−EDTAの塊を吸引除去し、皿を37℃で5分間置いた。トリプシン−EDTAをクエンチングするため、10mlの成長培地を皿に加え、単一細胞懸濁液を50ml円錐管に移した。細胞計数装置(ベックマン‐コールター、ハイアレア、フロリダ)を用いて細胞計数を実施した。細胞を希釈し、上記要領で再培養した。低温貯蔵のため、トリプシン−EDTA処理により培養物を採取し、計数し、次いで細胞懸濁液を、スイングバケット遠心器中で5分間500×gの遠心分離にかけた。細胞ペレットを、1×10細胞/mlの密度で90%DMEM、20%FBSおよび10%DMSO(シグマ‐アルドリッチ、オークビル、オンタリオ)を含む凍結培地に再懸濁した。次いで、1mlアリコートの細胞懸濁液を、クライオバイアル(ヌンク、ロチェスター、ニューヨーク)に分配し、イソプロパノール充填容器(ヌンク、ロチェスター、ニューヨーク)中で一晩冷凍し、−70℃で置き、次いで長期貯蔵のため液体窒素冷凍庫のガス相へ移した。
【0167】
CaPO共沈澱法(例、Graham et al.(1978)Virology 52:456−457;Wigler et al.(1979)Proc.Natl.Acad.Sci. U.S.A.76:1373−1376;および(1990)Current Protocols in Molecular Biology、第1巻、ウィリー・インター‐サイエンス、補遺14、ユニット9.1.1−9.1.9参照)を用いてA9細胞をトランスフェクションした。トランスフェクションの一日前、A9細胞を10cm皿1枚当たり2×10細胞の密度で平板培養し、トランスフェクションの3時間前に培地を新鮮な成長培地と取り換えた。140μgの9kb rDNA、NotIおよび5μgの2.1kB CMV−EGFP XhoI/NruIフラグメントを混合し、共沈澱させ、それらを用いてCaPO共沈澱物(リン酸カルシウムトランスフェクションシステム、キャナディアン・ライフ・テクノロジーズ・バーリントン、オンタリオ)を調製し、それをサブコンフルエント(subconfluent)A9細胞の10cm皿2枚に分配した。DNA−CaPO複合体を18時間細胞上で放置した後、沈澱物を吸引除去し、細胞を1.5分間グリセリンショックにかけた。グリセリンショック後、細胞単層を2×10mlのdPBS(キャナディアン・ライフ・テクノロジーズ・バーリントン、オンタリオ)で静かに洗浄した後10mlの予温成長培地を加えた。最後に皿をインキュベーターに戻し、37℃、5%COで維持した。3時間回復後、各皿を3×15cm組織培養皿で継代した。
【0168】
落射蛍光(epifluorescence)照明を備えた倒立顕微鏡(Axiovert25、ツァイス、(ノースヨーク、オンタリオ)および#41017Endow GFPフィルターセット(クロマ・テクノロジーズ、ブラットルボロ、バーモント))を用いて、培養物のGFP蛍光を培養中視覚的にモニターした。GFP発現性集団の濃厚化を下記要領で実施した。
【0169】
蛍光活性化細胞選別法によるGFP発現性細胞集団の濃厚化
ターボ‐ソートオプションおよび2つのイノーヴァ306レーザー(コヒーレント、パロアルト、カリフォルニア)を備えたFACSヴァンテージフローサイトメーター(ベクトン・ディッキンソン・イムノサイトメトリー・システムズ、サンホセ、カリフォルニア)を用いて細胞選別を実施した。細胞選別のため、70μmノズルを使用した。シース緩衝液をPBSに変えた(20psiで維持)。GFPを488nmレーザービームで励起させ、500EFLPフィルターを用いてFL1で励起を検出した。前方および側方への散乱を、生存可能細胞について選別すべく調節した。次いで、生存可能細胞のみ、GFP蛍光について分析した。陰性対照として野生型A9細胞および陽性対照としてGFP CHO細胞を用いて、ゲーティングパラメーターを調節した。
【0170】
選別の第1ラウンドについては、A9細胞をトランスフェクション4日後に採取し、10mlの成長培地に再懸濁し、上記パラメーターを用いてGFP発現性集団について選別した。GFP陽性細胞については、1×ペニシリン/ストレプトマイシンを補った5×10ml量の成長培地(キャナディアン・ライフ・テクノロジーズ・バーリントン、オンタリオ)中に分配し、非発現性細胞については廃棄の指示をした。同じ培地を用いてさらに発現性細胞を50mlに希釈し、2×15cm皿へ平板培養し、前項の記載と同様に培養した。選別された集団が密集成長に達したとき、GFP発現性細胞について濃厚化するためそれらを再選別した。合計4連続選別を実施することにより、最終選別後には89%ものGFP発現性細胞の高い濃厚化を達成した。最終GFP発現性集団を低温保存および蛍光in situハイブリダイゼーションスクリーニング(下記参照)用に拡大させた。フローサイトメーターを用いてGFP発現性単細胞を96ウェルプレートの個々のウェルへ指向させることにより、単細胞クローンを興味の対象である集団から確立した。これらを上記要領で培養した。
【0171】
蛍光In−Situハイブリダイゼーション
蛍光In−Situハイブリダイゼーション(FISH)スクリーニングを、GFP濃厚化集団および単細胞クローンについて実施することにより、増幅および/または人工染色体形成を検出した。中期拡散物の調製およびハイブリダイゼーションを遂行した(Telenius et al.(1999)Chromosome Res 7:3−7参照)。使用されるプローブには、マウス主要反復を認識するpSAT 1(例、Wong et al.(1988)Nucl.Acids Res.16:11645−11661)、マウスrDNA含有領域とハイブリダイズするpFK161およびマウス小反復に対するPCR生成プローブが含まれる。
【0172】
すなわち、人工染色体、例えばACesの生成について本明細書で提供される一方法では、選択マーカー、例えば蛍光タンパク質またはフローサイトメトリーに基く方法または他の方法、例えば蛍光定量法、細胞イメージングまたは蛍光顕微鏡を用いて容易に検出され得る他のタンパク質をコード化する異種核酸を、細胞へ導入する。例えば、rDNAおよび強化緑色蛍光タンパク質(EGFP)をコード化するDNAは、細胞、例えばA9細胞へ導入され得る。トランスフェクションされた細胞は、フローサイトメトリーに基く方法または他の方法、例えば蛍光定量法、細胞イメージングまたは蛍光顕微鏡により検出され得る特性、例えば蛍光特性に基いて選別され得る。例えば、蛍光タンパク質を含む細胞は、蛍光活性化細胞選別装置(FACS)を用いて非トランスフェクション細胞から単離され得る。人工染色体の存在についての細胞の染色体分析前に選別を実施する場合、人工染色体について濃厚化され得るトランスフェクション細胞の集団が提供されるため、後続の細胞染色体分析および人工染色体、例えばACesを含む細胞の同定および選択が容易になる。例えば、細胞は、染色体セグメントの増幅の指標、増幅および新たな人工染色体形成に関連して生じ得る構造の存在および/または人工染色体、例えばACesの存在について分析され得る。細胞分析は、典型的には本明細書記載および/または当業者公知の技術を用いた染色体構造の視覚化方法、例えば、限定されるわけではないが、G−およびC−バンド法およびFISH分析を含む。上記分析は、増幅が行われ得る、特定核酸、例えばサテライトDNA配列、ヘテロクロマチン、rDNA配列および異種核酸配列の特異的標識を使用し得る。トランスフェクション細胞の分析中における、染色体数の変化および/または、例えば反復単位の増幅から生じる分割増加による特有の染色体構造の様相は、人工染色体含有細胞の同定を助けるものである。
【0173】
C.フローサイトメトリーによる人工染色体の精製およびフロー選別染色体からのDNAの調製
人工染色体を、フローサイトメトリーにより宿主細胞から精製した(de Jong(1999)Cytometry 35:129−133参照)。簡単に述べると、ターボ‐ソート・オプションおよび2つのイノーヴァ306レーザー(コヒーレント、パロアルト、カリフォルニア)を備えたFACSヴァンテージフローサイトメーター(ベクトン・ディッキンソン・イムノサイトメトリー・システムズ、サンホセ、カリフォルニア)で精製を行った。ターボ‐ソート・オプション調節は、20 lb/inから60 lb/inへの最大システム圧の増加、50000滴/秒から99000滴/秒の最大値までの落下駆動頻度および最大6000V〜8000Vまでの偏向面電圧の増加を含む。他の調節は、より高圧に適応させるよう器具に加えられる。ヘキスト35258を第一UVレーザービームで励起させ、420nmハンドパスフィルターを用いることによりFLIで励起を検出した。クロモマイシンA3を458nmにセットした第2レーザーにより励起させ、475nmロングパスフィルターを用いることにより蛍光をFLで検出した。両レーザーとも、出力は200mWであった。2変量分布(1024×1024チャンネル)を各選別中に累積した。全染色体選別については、シース圧を30 lb/inに設定し、50μm直径ノズルを取り付けた。落下遅延プロファイルを毎朝実施し、主たるプラグ後に反復した。3.0μm直径スフェロレインボービーズ(スフェロテク、リバティービル、イリノイ)を用いることにより、器具のアラインメントを毎日行った。2.0%またはそれより少ないCVがFL1およびFL4について達成されたときアラインメントは最適化されたと見なした。
【0174】
凝縮剤(へキシレングリコール、スペルミンおよびスペルミジン)を、シース緩衝液に加えることにより、選別後の凝縮染色体を維持した。シース緩衝液は、15nmのトリスHCl、0.1mMのEDTA、20mMのNaCl、1%のへキシレングリコール、100mMのグリシン、20μMのスペルミンおよび50μMのスペルミジンを含む。選別された染色体を、4℃、約1×10染色体/mlの濃度で1.5mlネジ蓋式エッペンドルフ管に集め、次いでそれらを4℃で貯蔵した。
【0175】
精製ゲノムDNAの調製については、選別された染色体試料を0.5%SDS、50mMのEDTAおよび100μg/mlプロテイナーゼKに移し入れ、次いで50℃で18時間インキュベーションした。1μgの20mg/mlグリコーゲン溶液(ベーリンガー・マンハイム)を各試料に加えた後、等量のフェノール:クロロホルム:イソアミルアルコール(25:24:1)で抽出した。10分間21000×gで遠心分離後、水相を新しい微細遠心管に移し、上記と同様に再抽出した。0.2体積の10M NHOAC、1μlの20mg/mlグリコーゲンおよび1体積のイソプロパノールを、2回抽出水相に加え、次いで渦状に混ぜ、15分間30000×g(室温)で遠心分離した。ペレットを200μlの70%エタノールで洗浄し、上記と同様再遠心分離にかけた。洗浄したペレットを風乾し、次に0.5〜2×10染色体等量/μlで5mMのトリス−Cl、pH8.0に再懸濁した。
【0176】
本質的には上記と同じ要領(Co et al.(2000)Chromosome Research 8:183−191参照)で、EGFPおよびRAPSYNに特異的なプライマーセットを用いて選別された染色体試料から調製したDNAにおいてPCRを実施した。簡単に述べると、10mMのトリス−Cl、pH8.3、50mMのKCl、200μMのdNTP、500nMの前進および逆プライマー、1.5mMのMgCl、1.25単位のTaqポリメラーゼ(アンプリ‐Taq、パーキン‐エルマー・シータス、カリフォルニア)を含む溶液中10000または1000染色体に等しいゲノムDNAにおいて、50μlのPCR反応を実施した。各プライマーセットについて別々の反応を実施した。反応条件は以下の通りであった:95℃で10分を1サイクル、次いで94℃で1分、55℃で1分、72℃で1分を35サイクル、および最後に72℃で10分を1サイクル。完了後、下記プライマー(各々配列番号1〜4)を用いるアガロースゲル電気泳動による分析まで試料を4℃に保った:
EGFP前進プライマー 5'−cgtccaggagcgcaccatcttctt−3'
EGFP逆プライマー 3'−atcgcgcttctcgttggggtcttt−3'
RAPSYN前進プライマー 5'−aggactgggtggcttccaactcccagacac−3'、および
RAPSYN逆プライマー 5'−agcttctcattgctgcgcgccaggttcagg−3'。
プライマーは全て、キャナディアン・ライフ・テクノロジーズ(バーリントン、オンタリオ)から入手した。
【0177】
実施例2
カチオン小胞の調製
以下の要領に従い700ナノモル/ml脂質の脂質濃度(カチオン脂質/DOPE1:1)で小胞を調製した。ガラス管(10ml)中で、350nmolのカチオン脂質(SAINT−2)を、350nmolジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)と混合し、両方を有機溶媒(クロロホルム、メタノールまたはクロロホルム/メタノール1:1、v/v)中で可溶化した。ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE;アヴァンティ極性脂質、アラバスター、アラバマ)は、膜に逆六辺形相を形成し、膜を弱める。使用され得る他のエフェクターは、シス不飽和ホスファチジルエタノールアミン、シス不飽和脂肪酸およびコレステロールである。シス不飽和ホスファチジルコリンは有効性が劣る。
【0178】
溶媒を窒素気流下で蒸発させた(室温で15分/250μl溶媒)。真空ポンプからの高度真空下デシケーター中で15分間脂質を乾燥することにより、残存する溶媒を完全除去した。乾燥混合物に、1mlの超高純度水を加えた。これを約5分間激しく渦状に攪拌した。生成した溶液を、澄明溶液が得られるまで超音波浴(ラボラトリー・サプライズ、インコーポレイテッド、ニューヨーク)中で音波処理にかけた。生成した懸濁液は、サイズ分布が50〜100nmの間である単ラメラ小胞の集団を含んでいた。
【0179】
実施例3
アルコール注入によるカチオン小胞の調製
ガラス管(10ml)中、350nmカチオン脂質(セイント−2)を、350nmolのDOPEと混合し、両方を有機溶媒(クロロホルム、メタノールまたはクロロホルム/メタノール1/1)中で可溶化した。溶媒を窒素気流下で蒸発させた(室温で15分/250μl溶媒)。高度真空下で15分間脂質を乾燥することにより、残存する溶媒を完全除去した。次いで、これを100μl純エタノール中で再構成した。
【0180】
実施例4
V79−4セルラインへのベータACesのトランスフェクション
様々なトランスフェクション剤についてのトランスフェクション手順
全化合物をチャイニーズハムスター肺線維芽細胞ライン(V79−4、ATCC番号CCL−39)で試験した。トランスフェクションの約17時間前(2細胞倍加)、指数的成長中の細胞をトリプシン処理し、ダルベッコ修飾イーグル培地(ライフ・テクノロジーズ、バーリントン、オンタリオ)を含み、10%FBS(キャン・セラ、レキサデール、オンタリオ)を補った6ウェルペトリ皿に1ウェル当たり250000細胞で平板培養した。トランスフェクション時点で、1ウェル当たりの細胞数を評価したところ約100万であった。トランスフェクションするため、裸のDNAへの複合体形成に関する個々の製造業者の各プロトコルに従ったが、例外として使用するトランスフェクション剤の量を変えることにより、存在するDNAの異なる量およびタイプ、並びに複合体形成の異なるイオン強度を反映させた。典型的には100万のACes(800μlの体積で)を、広範な濃度(製造業者が示唆した最低濃度の5倍および100倍の間)でのトランスフェクション剤と合わせた。ACes/トランスフェクション混合物を、製造業者が推奨する時間、0.8ml〜1.9mlの範囲の容量で複合させた。複合体形成反応に培地を加えることを推奨する製造業者もある。次いで、複合混合物を受容細胞に適用し、製造業者のプロトコルにしたがってトランスフェクションを続行させた。異なる薬剤で使用される様々な条件に関する詳細は、表1に示されている。
【0181】
スーパーフェクト剤についてのトランスフェクション手順
スーパーフェクトを、チャイニーズハムスター肺線維芽細胞ライン(V79−4、ATCC番号CCL−39)で試験した。トランスフェクションの約17時間前(2細胞倍加)、指数的成長中の細胞をトリプシン処理し、ダルベッコ修飾イーグル培地(ライフ・テクノロジーズ、バーリントン、オンタリオ)を含み、10%FBS(キャン・セラ、レキサデール、オンタリオ)を補った6ウェルペトリ皿に1ウェル当たり250000細胞で平板培養した。選別バファー800μl中100万のACesが10μlのスーパーフェクト試薬と複合体形成した。複合体を室温で10分間インキュベーションした。トランスフェクション時点で、1ウェル当たりの細胞数を評価したところ約100万であった。培地をウェルから除去し、600μlのDMEMおよび10%FBSを加えた。スーパーフェクト:ACes複合体をウェルへ滴下し、37℃で3時間インキュベーションした。インキュベーション後、トランスフェクション細胞をトリプシン処理し、25mlのDMEMおよび10%FBSを含む15cm皿に移し、24時間結合させた。24時間後、0.7mg/mlのハイグロマイシンBを含む選択培地を各ウェルに加えた。選択培地を2〜3日ごとに変えた。10〜12日後、コロニーを、無傷の染色体検出のためにベータ‐ガラクトシダーゼ発現および/またはFISHについてのスクリーニングにかけた。
【0182】
クロモス指数の測定の適用例
約1×10のV79−4細胞を、送達因子(すなわち、リポフェクタミン・プラスおよびリポフェクタミンまたはスーパーフェクト)と複合した1×10のIdUrd標識ACesによりトランスフェクションした。次いで、トランスフェクション細胞をエタノールに固定した。固定された細胞を変性させ、BrdU/IdUrd標識核酸に特異的に結合するFITCコンジュゲート抗体に暴露した。
【0183】
IdUrd標識ACesを含むトランスフェクション細胞のパーセントを、フローサイトメトリーを用い、FITC蛍光を集めて測定した。データを蓄積すると、前方散乱対緑色蛍光(IdUrd−FITC)を示す2変量チャンネル分布が形成された。1%が陽性領域に現れるように陰性細胞についてのゲートを設定した形で、陰性対照細胞のヒストグラムの視覚的検査により、細胞が陽性であると測定された蛍光レベルを確立した。
【0184】
トランスフェクションの24時間後に回収された細胞数を、コールターカウンターを用いてアリコートを計数することにより測定した。受容セルラインの対照平板効率を測定するため、未処理細胞を、成長培地中10cmペトリ皿1枚につき600〜1000細胞で平板培養し、5細胞周期間または50細胞から成る平均コロニーが形成されるまで37℃で、5%COインキュベーター中で静置した。この時点で、生存し得るコロニーの数を測定した。CPEが0.1〜0.2を越える場合、処理細胞を1000細胞で播種した。CPEが低い場合、播種密度を皿1枚当たり5000〜50000細胞に増加させた。
【0185】
実施例5
リポフェクタミンによるLMTK(−)細胞の超音波伝達トランスフェクション
LM(tk−)細胞を、4500mg/LのD−グルコース、L−グルタミン、ピリドキシン塩酸塩および10%胎児ウシ血清を含むDMEM中、37℃、5%COで培養した。使用24時間前12ウェル皿のコーナーウェルに皿1枚当たり200000細胞を播種した(これは、他のウェルからの超音波からの干渉が無いことを確実にするためである)。
【0186】
GFP染色体を計数することにより、1mlにつき約1×10のACesが実証された。染色体を迅速に動かすことにより管中で再懸濁した。10μlの染色体懸濁液を除去し、等量の30mg/mlPI(よう化プロピジウム)染料と混合した。染色された染色体8μlをペトロフ・ハウサー計数チャンバーへローディングし、染色体を計数した。
【0187】
培地を細胞から除去し、細胞を37℃に温めておいたHBSS(フェノールレッド不含有、ギブコBRL)で2回洗浄した。温めておいたHBSS500μlを細胞(1μl)の各ウェルに加え、リポフェクタミン(ギブコBRL)を各ウェルに加えた。次いで、プレートをパラフィルムテープで密閉し、室温で30分間、20rpmで静かに振とうした(スタッガープレート−操作の容易さのため10分)。
【0188】
インキュベーション後、ウルトラサウンドゲル(アザー‐ソニック・ジェネリック超音波透過ゲル、ファーマシューティカル・イノヴェーションズ、インコーポレイテッド、ニューアーク、ニュージャージー)を、2.5cmソノポレーター(sonoporator)ヘッドに適用した。超音波を、プレートの底部を通して、60秒間、ImaRXソノポレーター100により2.0ワット/cmの出力エネルギーで細胞に適用した。ウェルの超音波適用後、播種細胞(2×10)当たり一染色体またはシース緩衝液(15nMのトリスHCl、0.1mMのEDTA、20mMのNaCl、1%へキシレングリコール、100mMのグリシン、20μMのスペルミンおよび50μMのスペルミジン)中の200μlのGFP ACesを直ちにウェルに加えた。(超音波を必要とするプレート上の試料が全て処理されるまで反復)。次いで、プレートをパラフィルムテープで再度密閉し、室温で1時間静かに(20rpm)振とうした。
【0189】
インキュベーション後、1ml(DMEM、4500mg/LのD−グルコース、L−グルタミンおよびピリドキシン塩酸塩、10%胎児ウシ血清、および10000単位/mlのペニシリンおよび10000mg/mlのストレプトマイシンからのペニシリンおよびストレプトマイシンの1×溶液、100×ストック溶液含有)を各ウェルに加え、細胞を37℃で18〜24時間インキュベーションした。
【0190】
次いで、プレート中の細胞を抗生物質含有培地で洗浄し、2mlの培地を各ウェルに入れた。細胞をトランスフェクション/音響穿孔の48時間後まで5%CO、37℃でインキュベーションし続けた。次いで、細胞をトリプシン処理し、DMEM中1×10の濃度で再懸濁し、フローサイトメトリーにより分析した。
【0191】
結果:ターボ‐ソートオプションおよび2つのイノーヴァ305レーザー(コヒーレント、パロアルト、カリフォルニア)を備えたFACSヴァンテージ(BDIS、サンホセ、カリフォルニア)においてフロー分析を遂行した。GFPシグナル励起は488nmであり、500nmロングパスフィルターを用いてFL1で放射を検出した。トランスフェクション細胞の分析により、13〜27%の範囲に及ぶGFP陽性細胞の集団が生成された。非音響穿孔対照値は5%であった。
【0192】
実施例6
セイント−2による超音波伝達トランスフェクション
A.セイント−2によるCHO−KI細胞の超音波伝達トランスフェクション
CHO−KI細胞を、CHO−S−SFM2培地(ギブコBRL、ペーズリー、イギリス国)中、37℃、5%COで培養した。2×10および5×10間の細胞を、使用の24時間前12ウェルプレートにおいて滅菌ガラススライドへ平板培養した。
【0193】
細胞のトランスフェクションを以下の要領で遂行した。培地を細胞から除去し、細胞を37℃のHBSS(フェノールレッド不含有ハンクス平衡塩溶液(ギブコBRL、イギリス国))により2回洗浄した。次いで、1ウェルにつき37℃の500μlのHBSSを加えた後、10μlの新たに調製した小胞溶液(実施例2で調製)を加え、23.3nmol/mlの最終濃度とした。
【0194】
別法として、培地を細胞から除去し、細胞をHBSSで2回洗浄した。37℃のHBSS/脂質溶液500μlを各ウェルに加えた。1μlのエタノール性脂質溶液(上記要領で調製)を500μlのHBSSに激しく渦状に攪拌しながら加えることにより、HBSS/脂質溶液を調製した。次いで、プレートをパラフィルムテープで密閉し、室温で30分間静かに振とうした。インキュベーション後、超音波を0.5ワット/cmの出力エネルギーで60秒間プレート底部を通して細胞に適用した。超音波は、変換器およびプレート間において超音波ゲル(アクアソニック100、パーカー、ニュージャージー)により伝達された。超音波をImaRXソノポレーター100で適用した。超音波適用直後、播種細胞(2×10〜5×10)(実施例1で調製)につき一GFP染色体を加えた。次いでプレートを再度密閉し、室温で1時間静かに振とうした。インキュベーション後、1mlの培地(CHO−S−SFM2、10%胎児ウシ血清、10000μg/mlペニシリンおよび10000μg/mlストレプトマイシン含有(ギブコBRL、ペーズリー、イギリス国))を各ウェルに加え、細胞を37℃で24時間インキュベーションした。次いで、細胞を培地で洗浄し、1mlの培地を加え、細胞をさらに24時間37℃でインキュベーションした。次いで、発現された遺伝子の検出を顕微鏡により評価するかまたは導入された染色体の検出をFISH分析法により評価した。陰性対照試験は、染色体を細胞に加えないこと以外、同じ方法で遂行した。
【0195】
結果
トランスフェクション後、視覚的検査を用いると、細胞の30%がガラススライドに残存し、そのうち10%が48時間後に緑色蛍光タンパク質発現について陽性であった(最初の集団の3%)。2週間培養後、FISHを細胞において遂行したところ、細胞の1.4%が無傷の人工染色体を含んでいた。
【0196】
B.セイント−2によるHep−G2細胞の超音波伝達トランスフェクション
Hep−G2細胞を、4500mg/lのグルコース、ピリドキシン/HCl、10%胎児ウシ血清、10000μg/mlのストレプトマイシンおよび1000μg/mlのペニシリンを加えたDMEM中において、37℃、5%COで培養した。2×10および5×10間の細胞を、使用の24時間前12ウェルプレートにおいて滅菌ガラススライドへ平板培養した。
【0197】
CHO−KI培地をHep−G2培地と置き換えること以外は実施例6Aの手順を用いて細胞をGFP染色体でトランスフェクションした。
【0198】
結果
トランスフェクション後、細胞の30%がガラススライド上に残存していた。これらの細胞の80%は、緑色蛍光タンパク質発現について陽性であった。
【0199】
C.セイント−2によるA9細胞の超音波伝達トランスフェクション
A9細胞を、4500mg/lのグルコース、ピリドキシン/HCl、10%胎児ウシ血清、10000μg/mlのストレプトマイシンおよび10000μg/mlのペニシリンを加えたDMEM(ギブコBRL、ペーズリー、イギリス国)中において、37℃、5%COで培養した。2×10および5×10間の細胞を、使用の24時間前12ウェルプレートにおいて滅菌ガラススライドへ平板培養した。
【0200】
CHO−KI培地をA9培地と置き換えること以外は実施例6Aの手順を用いて細胞をGFP染色体でトランスフェクションした。
【0201】
結果
トランスフェクション後、細胞の30%がガラススライド上に残存しており、そのうち50%は、緑色蛍光タンパク質発現について陽性であった。
【0202】
実施例7
滑膜細胞、骨格筋線維芽細胞および皮膚線維芽細胞へのACesの送達
米国特許第6025155および6077697号およびPCT出願公開第WO/9740183号の記載にしたがって調製された、一次ネズミ中心周囲ヘテロクロマチンを含み、リポーター遺伝子(lacZ)およびハイグロマイシンB選択可能マーカー遺伝子を含む哺乳類(ネズミ)ACes人工染色体(〜60Mb)を、一次ラット線維芽細胞様滑膜細胞、ラット皮膚線維芽細胞およびラット骨格筋線維芽細胞ライン(L8細胞;ATCC受託番号CRL−1769)へ送達した。送達前、本明細書記載の要領でACesをヨードデオキシウリジン(IdUrd)により標識した。
【0203】
細胞の調製
一次線維芽細胞様滑膜細胞およびラット皮膚線維芽細胞を、標準的方法を用いてラットから入手した[例、Aupperle et al.(1999)J.Immunol. 163:427−433およびAlvaro-Garcia et al.(1990)J.Clin.Invest.86:1790]。上記方法には、げっし動物の膝から一般的には皮膚および筋肉を除去後次いで膝関節組織を細かく刻むことによる滑膜細胞の単離が含まれる。次いで、細かく刻んだ組織をコラゲナーゼとインキュベーションし、ナイロンメッシュにより濾過し、十分に洗浄する。細胞は一晩培養され得、その後の時点で、非接着細胞を除去する。接着細胞は、培養され、培養物が密集成長に達したときに一定希釈度で再平板培養することにより継代され得る。低グルコースDMEM、1−グルタミン、ペニシリン/ストレプトマイシンおよび20%FBSを含む培地中6ウェル皿1枚につき50000〜75000細胞の割合で細胞を平板培養する。約80%密集成長または1ウェル当たり500000細胞になるまで、細胞を3〜5日間37℃の5%COインキュベーター中で培養した。
【0204】
ACesによる細胞のトランスフェクション
100万のIdUrd標識ACesを、以下の要領で2、5または10μlのスーパーフェクト(キアゲン)またはリポフェクタミン・プラス(ライフ・テクノロジーズ;ギブコ)と複合体形成させた。スーパーフェクトとの複合体形成を室温で10分間実施した。リポフェクタミン・プラスとの複合体形成については、指示量のプラス試薬を100万のACesに加え、室温で15分間複合体形成させた。次に、指示量のリポフェクタミンを200μlの低グルコースDMEM(FBS不含有)に加え、室温で15分間ACes/プラス試薬複合体と合わせた。次いで、複合体化ACesを、600μlの培地中の細胞に滴下した(約1.4mlの最終容量)。5%COインキュベーター中37℃で3時間後、総量3mlの培養培地(低グルコースDMEM、l−グルタミン、ペニシリン/ストレプトマイシンおよび20%FBS)を加えた。24〜48時間後、細胞をトリプシン処理して単細胞懸濁液を形成し、遠心分離にかけることにより、上清を除去し、次いで最小限1時間冷70%エタノールに固定した。固定細胞のアリコートを顕微鏡分析用に取っておいた。
【0205】
ACesのFITC−コンジュゲート抗体標識
トランスフェクション後、ACesを、BrdU−またはIdUrd−標識核酸に特異結合するFITCコンジュゲート抗体で標識し、細胞をFITC蛍光および顕微鏡染色についてFACsにより分析した。固定細胞を室温で30分間2NのHClおよび0.5%トリトン−X中で変性させた。変性誘発後、細胞を4℃での一連の洗浄工程により中和した。バックグラウンド染色を最小にするため、試料を、最小限15分間PBSおよび4%FBSまたはBSAおよび0.1%トリトン−X(遮断緩衝液)に再懸濁した。次いで、細胞を沈澱させ、室温で2時間FITCコンジュゲート抗体に暴露した。細胞を遮断緩衝液で洗浄後、試料をフローサイトメトリー分析用に準備した。顕微鏡分析用試料をスライド上で乾燥し、上記染色プロトコルに従ったが、例外としてBrdU/IdUrd抗体を1/5希釈し、24時間細胞に暴露した。
【0206】
結果
無傷ACesの送達を、トランスフェクション後24〜48時間以内に検出した。トランスフェクション24時間後に回収された細胞数を、コールターカウンターを用いてアリコートを計数することにより測定した。受容セルラインの対照平板効率またはトランスフェクション細胞の平板効率を測定するため、細胞を成長培地中10cmペトリ皿1枚につき1000〜10000細胞の割合で平板培養し、10日間37℃の5%COインキュベーター中で静置した。その時点で、生存し得るコロニーの数を測定した。正規化平板効率を本明細書の記載にしたがって計算した。
【0207】
スーパーフェクトを送達因子として使用したとき、フローサイトメトリーにより測定された線維芽細胞様滑膜細胞への送達パーセントは、〜24%から〜66.3%の範囲であった。2μlのスーパーフェクトを使用したとき正規化平板効率%は〜36%であり、5μlのスーパーフェクトを使用したとき〜16%であった。高用量のスーパーフェクトは、低用量の場合と比べて毒性および1細胞につき多数のACesを伴う。リポフェクタミン・プラスを送達因子として使用したとき、フローサイトメトリーにより測定された線維芽細胞様滑膜細胞への送達パーセントは、〜11%から〜27%の範囲であり、因子の用量を増やすと送達パーセントは増加した。
【0208】
ACesでトランスフェクションされたL8およびラット皮膚線維芽細胞(RSF)を、ハイグロマイシンB選択下で培養し、lacZ発現について分析した。この実施例では、ハイグロマイシン選択遺伝子がACesに含まれていたが、多様な他の選択マーカー遺伝子もあり、それらは、上記遺伝子を含むことが望ましい場合に細胞への異種核酸導入に関連して使用され得る。上記選択系は、当業者には公知である。選択マーカー遺伝子の選択は、例えば、トランスフェクションについての宿主細胞に対する選択剤の毒性レベルを考慮し得る。適切な選択マーカー遺伝子の同定は、本明細書で適用されているガイダンスを用いて常用手順で行われる。
【0209】
lacZを発現するL8細胞およびRSF細胞のクローンを同定した。これらの結果は、IdUrd−標識ACesが一次細胞およびセルラインへ有効に送達され得ること、およびACesに含まれる導入遺伝子がトランスフェクションされた細胞で発現されることを立証している。
【0210】
実施例8
ラット関節へのリポーター遺伝子のエクスビボ導入
インビボ環境への異種遺伝子の導入および遺伝子のインビボ発現を調べるため、上記のACesでトランスフェクションしたL8細胞を、アジュバント誘発関節炎を患うラットの足関節に注射した。0日目、関節炎のアジュバント誘発をルイスラットにおいて行った。動物モデルにおけるアジュバント誘発方法は、当業界では公知である[例、Kong et al.(1999)Nature 4023:304−309]。関節炎のアジュバント誘発についてのプロトコルの一例では、ルイスラットを、0日目に0.1ml鉱油中の1mgのマイコバクテリウム・ツベルクロシス(Mycobacterium tuberculosis)H37RA(ディフコ、デトロイト、ミシガン)により尾の付け根で免疫化する。前足腫脹は、典型的には10日目前後に始まる。
【0211】
12日目、右足関節へのトランスフェクションL8細胞(〜0.7×10細胞)または非トランスフェクション対照細胞の関節内注射を実施した。14日目、移植されたトランスフェクションL8細胞の存在について関節を分析するためラットを殺した。
【0212】
殺したラットの異なる組織を、lacZmRNAの存在についてRT−PCR分析により調べた。全mRNAを組織から抽出し、lacZ遺伝子に特異的なプライマーを用いてRT−PCRを遂行した。増幅産物は、他の組織(肝臓、腎臓、心臓、脾臓および肺)ではなく滑膜からのみ検出された。また、殺したラットからの滑膜を、in situ酵素的染色法、β−gal活性に関するX−gal染色法により分析した。滑膜の急速冷凍後、8μmおよび20μm断片を切断し、メイヤーのヘマトキシリンで対比染色し、細胞の青色染色について分析した。染色は、非トランスフェクション細胞を注射した滑膜ではなく、ACesによりトランスフェクションされたL8細胞を注射した滑膜から検出された。これらの結果は、マーカー遺伝子含有ACesを用いたラットアジュバント関節炎モデルにおける有効なエクスビボ遺伝子導入、すなわち遺伝子治療用の非ウイルスベクターとしてACesを用いた関節炎および他の結合組織疾患処置の可能性を立証している。
【0213】
実施例9
人工染色体の送達測定についてのフローサイトメトリー技術
生産セルライン(実施例1参照)を、0.168μg/mlのハイグロマイシンB(カルビオケム、サンディエゴ、カリフォルニア)と共に10%胎児ウシ血清(キャン・セラ、レキサデール、オンタリオ)を含むMEM培地(ギブコBRL)中で培養した。ヨードデオキシウリジンまたはブロモデオキシウリジンを、指数的成長相における生産セルライン(CHO E42019)の培養培地に直接加えた。ストックのヨードデオキシウリジンをトリス基剤pH10中で調製し、ブロモデオキシウリジンストックをPBS中で調製した。15分パルスで5〜50μMの20〜24時間の連続標識用に0.05〜1μMの最終濃度とした。24時間後、指数的成長中の細胞を、採取前の7時間コルチシン(1.0μg/ml)により有糸分裂で遮断した。次いで、染色体を単離し、ヘキスト33258(2.5μg/ml)およびクロモマイシンA3(50μg/ml)で染色した。FACSヴァンテージフローサイトメーター(ベクトン・ディッキンソン・イムノサイトメトリーシステム、サンホセ、カリフォルニア)を用いて人工染色体の精製を行った。クロモマイシンA3を457nmにセットした第一レーザーで励起し、475nmロングパスフィルターを用いて放射を検出した。ヘキストを第二のUVレーザーにより励起し、420/44nmバンドパスフィルターを用いて放射を検出した。両レーザー共、出力は150mWであった。細胞核型を示す2変量分布を各ソートから蓄積した。ACesを他の染色体からゲートし、選別した。凝縮剤(へキシレングリコール、スペルミンおよびスペルミジン)をシース緩衝液に加えて、選別後の凝縮した無傷染色体を維持した。選別された染色体のIdU標識指数を顕微鏡により測定した。選別した染色体のアリコート(2〜10μl)を5分間0.2%ホルムアルデヒド溶液に固定した後、汚染されていない顕微鏡スライド上で乾燥した。顕微鏡試料を70%エタノールにより固定した。風乾したスライドを室温で30分間2NのHClによりコプリンジャー中で変性させ、2〜3回PBSで洗浄した。非特異的結合を、PBSおよび4%BSAまたは血清で最小限の10分間遮断した。最終体積が60〜100μlのFITCコンジュゲートIdU/BrdU抗体(ベクトン・ディッキンソン)の1/5希釈物を、スライドに適用した。プラスチックストリップ、Durraシール(ダイヴァーシファイド・バイオテック、ボストン、マサチューセッツ)をスライドにかぶせ、そしてスライドを8〜24時間加湿遮蔽箱中で4%Cの暗所に保った。ベクターシールド中のDAPI(シグマ)1μg/mlを対比染色として用いた。落射蛍光用に備えられたツァイスのアクシオプラン2顕微鏡を用いて蛍光を検出した。最小限の100染色体を、標識%を測定するため評点した。非標識染色体を陰性対照として使用した。
【0214】
トランスフェクション前日、V79−4(チャイニーズハムスター肺線維芽細胞)細胞をトリプシン処理し、4mlのDMEM(ダルベッコ修飾イーグル培地、ライフ・テクノロジーズ)および10%FBS(キャン・セラ、レキサデール、オンタリオ)中で6ウェルペトリ皿に250000個の割合で平板培養した。500000細胞を平板培養することにより、LM(tk−)セルラインで使用するためプロトコルを修正した。〜800μlの選別緩衝液中で選別された1×10ACesに、脂質またはデンドリマー試薬を加えた。プロトコル変形の例を表1に示す。染色体およびトランスフェクション剤を静かに混合した。複合体を細胞に滴下し、プレートを渦状に混合した。プレートを定められたトランスフェクションの期間5%COインキュベーター中で37℃に保った。次いで、ウェル中の容量をDMEMおよび10%FBSにより4〜5mlとした。受容細胞を5%COインキュベーター中37℃で24時間放置した。トランスフェクション細胞をトリプシン化した。IdU標識染色体送達について分析すべき試料を、冷70%エタノール中に固定し、−20℃で貯蔵し、IdU抗体染色に備えた。コロニー選択用に培養する試料を計数し、次にデュプリケイトで10000および100000細胞の密度で10cm皿に導入し、残りの細胞は15cm皿に入れた。24時間後、0.7%mg/mlハイグロマイシンB、#400051(カルビオケム、サンディエゴ、カリフォルニア)と共にDMEMおよび10%FBSを含む選択培地を加える。選択培地を2〜3日ごとに取り換える。このハイグロマイシンB濃度は、7日間選択後に野生型細胞を殺す。10〜14日目に、コロニーを拡大させ、次いで、FISHにより無傷染色体導入についてスクリーニングし、ベータガラクトシダーゼ発現について検定した。
【0215】
表1:送達トランスフェクションプロトコル
【表2】
Figure 2004532205
【0216】
IdU抗体標識
中和段階における何らかの修飾、変性中におけるデタージェントの存在および遮断緩衝液の組成以外は、標準BrdU染色フローサイトメトリープロトコル(Gratzer et al.Cytometry(1981);6:385−393)を使用した。各段階間に試料を7〜10分間300gの遠心分離にかけ、上清を除去する。100万〜200万細胞の試料を冷70%エタノールに固定する。次いで、細胞を室温で30分間2NのHCL+0.5%トリトンX1〜2ml中で変性させる。指示薬が中性になるまで試料を3〜4回冷DMEMで洗浄する。冷DMEM+5%FBSで最終洗浄する。PBS、0.1%トリトンXおよび4%FBSを含む遮断/透過化緩衝液を10〜15分間加えた後、遠心分離により試料を沈降させる。20μlのIdU/BrdU FITCコンジュゲートB44クローン抗体(ベクトン・ディッキンソン・イムノサイトメトリー・システムズ、サンホセ、カリフォルニア)をペレットに加え、30分ごとに攪拌しながら暗所中室温で2時間放置する。細胞を遮断/透過化緩衝液で洗浄し、フロー分析用にPBSに再懸濁する。
【0217】
蛍光IdUrd標識ACesのフローサイトメトリー検出
IdU標識ACesを含むトランスフェクション細胞のパーセントを、アルゴンレーザーを400mWで488nmに変えたフローサイトメトリーを用いて測定した。標準FITC530/30nmバンドパスフィルターを通してFITC蛍光を集めた。細胞集団を側方散乱対前行散乱に基いてゲートすることにより、屑および二重線を排除した。データを蓄積することにより(15000事象)形成された2変量チャンネル分布は、前方散乱対緑色蛍光を示した(IdU−FITC)。細胞が陽性であると測定された蛍光レベルを、約1%が陽性領域に現れるように、陰性対照細胞のヒストグラムの視覚的検査により確立した。
【0218】
結果:
IdU標識ACesのトランスフェクション送達結果を表2に示す。
表2
【表3】
Figure 2004532205
【0219】
修飾は当業者には容易に理解できるものであるため、この発明は添付の請求の範囲によってのみ限定されるものとする。[0001]
(Related application)
U.S. Patent Application No. 09/815979, entitled "Methods of Delivering and Evaluating Nucleic Acid Molecules to Cells and Their Evaluation," by De Jong et al., March 22, 2001, by De Jong et al., March 22, 2001. US Patent Application No. 09/815881 entitled "Delivering Nucleic Acid Molecules to Cells and Evaluating the Same" and "Methods of Delivering Nucleic Acid Molecules to Cells and Evaluating the Same" by De Jong et al. Priority is claimed in US patent application Ser. Where permitted, the subject of each of these applications is incorporated by reference.
[0002]
(Field of the Invention)
The present invention relates to a method for delivering a nucleic acid molecule to a cell, a method for delivering a nucleic acid to a cell, and a method for measuring nucleic acid expression therein.
[0003]
(Background of the Invention)
Some methods have been developed for delivering nucleic acid molecules, particularly plasmid DNA and other small fragments of nucleic acid, to cells. These methods are not ideal for delivery of large nucleic acid molecules. That is, there is a need for a method of delivering nucleic acid molecules of increasing size and complexity, such as artificial chromosomes, to cells. There is a need for in vitro and in vivo procedures, such as methods for use in gene therapy and for the production of transgenic animals and plants. Further, there is a need for a quick and easy measurement and evaluation of the efficiency of DNA delivery to cells.
[0004]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for delivering nucleic acid molecules, especially large molecules, such as artificial chromosomes, to cells. Also provided are methods of evaluating delivery.
[0005]
(Summary of the Invention)
Methods for delivering large nucleic acid molecules to cells are provided. Any method that can be used to deliver nucleic acid molecules of any size is suitable for delivering large nucleic acid molecules to cells, such as natural and artificial chromosomes and fragments thereof. These methods include, but are not limited to, cell-based protein production, transgenic protein production, and in vitro, ex vivo and in vivo delivery of nucleic acids for applications including delivery of nucleic acid molecules to cells for gene therapy. Designed for delivery. Also provided are methods for producing proteins in cells and transgenic animals and plants, methods for producing transgenic animals and plants by introducing nucleic acids into cells, and methods for ex vivo and in vivo gene therapy.
[0006]
Although the methods provided herein are designed for delivery of large nucleic acid molecules to cells, they can also be used for delivery of small molecules. In some of these methods, the nucleic acid molecule is exposed to a first delivery agent, typically an agent that increases contact between the nucleic acid molecule and the cell, and the cell is exposed to a second delivery agent, typically a second agent. Different from one factor, some include agents that increase the permeability of cells, for example, exposure to energy. The selected delivery factors and combinations thereof deliver nucleic acids to cells to a greater extent than in the absence of the factors or in the presence of one factor alone. Generally, in all of these methods, where the permeability-enhancing agent is energy, such as electroporation or acoustic perforation, the cells are contacted with it in the absence of nucleic acid molecules.
[0007]
The cells may also be treated with lipid agents, especially dendrimers, such as SAINT-2® (1-methyl-4- (1-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enenyl) pyridinium chloride, also 1-methyl-4- (Also referred to as 19-cis, cis-hepatritiaconta-9,28-dienyl) pyridinium chloride) and a method for contacting simultaneously or sequentially with energy application. The nucleic acid may be treated with a delivery agent if desired, and contacted with the cells treated as described above.
[0008]
The delivery method chosen will depend on the target cell (cell to which the nucleic acid is to be delivered), the nucleic acid molecule and the type (s) of delivery agent (s) selected. Examples of methods for delivering large nucleic acid molecules to cells provided by the present invention include, but are not limited to, methods including any of the following:
[0009]
Mixing the nucleic acid molecule with a delivery agent, eg, a cationic lipid that neutralizes the charge of the nucleic acid, and contacting the cell with the mixture of nucleic acid and delivery agent;
[0010]
Contacting the cell with the nucleic acid molecule and then contacting the cell with the delivery agent or contacting the cell with the delivery agent and then contacting the cell with the nucleic acid molecule;
[0011]
Contacting the cell with the delivery agent in the absence of the nucleic acid molecule, applying ultrasound or electrical energy to the cell contacted with the delivery agent, and contacting the cell with the nucleic acid molecule at the end of the energy application;
[0012]
Applying ultrasound or electrical energy to the cells and, at the end of the energy application, contacting the cells with a mixture of nucleic acid molecules and a delivery agent;
[0013]
Applying ultrasound or electrical energy to the cells and, at the end of the energy application, contacting the cells with the delivery agent and contacting the cells previously contacted with the delivery agent with the nucleic acid molecule;
[0014]
Applying ultrasound or electrical energy to the cells and bringing the cells into contact with the nucleic acid at the end of the energy application;
[0015]
The cells in the absence of the nucleic acid molecule are contacted with the delivery agent, ultrasound or electrical energy is applied to the cells contacted with the delivery agent, and at the end of the energy application, the cells are contacted with the mixture of nucleic acid and delivery agent.
[0016]
Also provided are methods that include a combination of the above methods. Generally, in the case of any of the methods or a combination of the methods, the application of energy to the cells occurs prior to the introduction of the nucleic acid molecule. However, in some cases, energy can be applied in the presence of a nucleic acid molecule, for example, if the integrity of the nucleic acid molecule is not compromised by the application of energy in the presence of the nucleic acid molecule.
[0017]
The methods provided herein are intended for the delivery of large nucleic acid molecules to cells in a variety of environments for a variety of purposes. For example, methods wherein nucleic acid molecules greater than about 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 5, 10, 30, 50 and 100 megabase pairs are provided herein. Can be used to deliver cells. These methods can be used to deliver large nucleic acid molecules to cells in vitro or in vivo.
[0018]
In in vivo applications of the delivery methods, eg, in vivo gene therapy, large nucleic acid molecules can be delivered directly to cells in an animal subject. Such animals include, but are not limited to, mammals. For example, the animal subject can be a human or other primate, rodent, rabbit, dog, horse or monkey. The reagent may be administered locally or systemically (eg, in the bloodstream) in the subject. For example, topical administration of nucleic acids and / or delivery agents can be performed on areas such as, for example, joints, skin, tissues, tumors, and organs. For systemic administration, the nucleic acid molecule can be targeted to a cell or tissue of interest.
[0019]
Also, by using the delivery methods provided by the present invention, large nucleic acid molecules can be delivered to target cells in vitro, which are then introduced into an animal subject, especially a human subject, which is itself, for example, an ex vivo gene therapy method. Can be done. That is, the present invention provides in vivo and ex vivo gene therapy methods using the method for delivering large nucleic acid molecules to cells provided by the present invention.
[0020]
In certain embodiments of the method using a delivery agent, the delivery agent is a cationic compound. Cationic compounds include, but are not limited to, cationic lipids, cationic polymers, cationic lipid mixtures, cationic polymer mixtures, mixtures of cationic lipids and cationic polymers, mixtures of cationic lipids and neutral lipids, polycationic lipids, non-liposomes There are formed lipids, activated dendrimers, ethanolic cationic lipids, cationic amphiphiles and pyridinium chloride surfactants.
[0021]
Among the nucleic acid molecules that can be delivered to cells using the methods provided herein are artificial chromosomes, satellite DNA-based artificial chromosomes (SATAC, also referred to herein as ACes) and native chromosomes or any of these chromosomes Fragment.
[0022]
The ultrasound energy may be applied as a single continuous pulse or as two or more intermittent pulses. The intermittent pulse of ultrasonic energy may be applied at substantially the same length of time, at substantially the same energy level, or the energy level, the length of application time, or the energy level and the length of application time change I can do it. The ultrasonic energy range and the number of pulses can vary and can be empirically determined, depending on the instrument selected, and by the methods provided herein. Typically, the ultrasound is applied for about 30 seconds to about 5 minutes. The power used is a function of the sonoporator used.
[0023]
The effect of the ultrasonic energy can be enhanced by contacting the cavitation compound with cells (in vitro) or administering to the subject (in vivo) prior to applying the ultrasonic energy. That is, the provided methods can include the use of the cavitation compounds described above.
[0024]
When electric fields are used in the methods provided herein, they are preferably applied to cells suspended for about 20-50 msec (milliseconds), but the timing and voltage are a function of the instrument used and the particular parameters. (Function). Electrical energy may be applied as 1-5 intermittent pulses. As shown, the electric field range and number of pulses can vary with instrument specifications and can be determined empirically.
[0025]
Using the delivery methods provided herein to deliver a large nucleic acid molecule to an animal cell, particularly a non-human animal cell, and exposing the animal cell with the delivered large nucleic acid molecule to conditions that give rise to a transgenic animal. Provides a method for producing a transgenic animal, especially a non-human transgenic animal.
[0026]
The methods of delivering large nucleic acid molecules to cells provided by the present invention can also be used in methods of producing transplantable organs and tissues. Examples of transgenic animals, particularly non-human transgenic animals, or cells used in the method of producing transplantable organs include, but are not limited to, embryonic stem cells, nuclear transfer donor cells, stem cells and specific organs. Cells that can be developed are included. The method of delivering nucleic acid molecules to cells provided by the present invention can also be used in a method of generating a cell protein production cell line.
[0027]
Further, a method is provided for monitoring nucleic acid delivery to a cell. These methods allow for the rapid and accurate measurement of nucleic acid transfer to cells, thus screening the use of various delivery factors and protocols to deliver any nucleic acid to any cell type in vitro, ex vivo or in vivo. And can be optimized. Further provided are methods of monitoring nucleic acid delivery and expression in cells.
[0028]
In embodiments of the method of monitoring delivery of a nucleic acid to a cell, the labeled nucleic acid molecule, e.g., DNA, is delivered to the cell using the delivery agent (s) described herein or using delivery methods known to those of skill in the art. Deliver to The number of cells containing the label is then determined as an indicator of the ability of the delivery method to facilitate or accomplish delivery of the nucleic acid molecule by using a detection method, eg, flow cytometry. Other detection methods that can be used instead of, or in addition to, flow cytometry include, but are not limited to, fluorimetry, cell imaging, fluorescence microscopy and the above detection and, if necessary or desired, There are other methods known to those skilled in the art for quantification.
[0029]
In one example of an embodiment of a method of monitoring and quantifying the delivery of a nucleic acid molecule, such as DNA, to a cell, the nucleic acid molecule is a nucleoside or ribonucleoside analog, particularly a thymidine analog, such as iododeoxyuridine (IdU or IdUrd) and bromoside. Artificial chromosome labeled with deoxyuridine (BrdU), the delivery factor is a cationic compound, used alone or in combination with energy.
[0030]
Because of the ease of collecting the number of events, the monitoring methods provided in the present invention, particularly those based on flow cytometry techniques, provide statistically superior methods of delivering nucleic acid molecule delivery data than prior methods of assessing nucleic acid molecule migration. Provide a collection method. Since a clear value is instrumentally guided, it is less likely to make a judgment error.
[0031]
With the monitoring methods provided in the present invention, the delivery of small numbers of nucleic acid molecules to cells can be detected quickly, easily and accurately. Such a small number may be sufficient for gene transfer, gene therapy, cellular protein production purposes and other goals of gene transfer. In addition, according to the above monitoring method, the difference in the delivery efficiency between different delivery methods can be quickly quantified, so that the method for delivering a nucleic acid molecule, for example, DNA to cells can be easily developed and optimized.
[0032]
Also, by using these methods, the efficiency of transfection into cells for which a delivery protocol has not been established or for which transfection is not easy can be optimized. These methods also allow for the rapid screening of delivery protocols and agents for the ability to facilitate or enable the delivery of nucleic acid molecules of any size, eg, DNA, to cells.
[0033]
Also provided is a method of combining a method of monitoring nucleic acid molecule delivery with a method of monitoring nucleic acid molecule expression. In addition to assessing the efficiency of nucleic acid molecule delivery to cells, it is possible to monitor subsequent expression of the delivered nucleic acid molecule in the same cell population. That is, these methods also use a marker gene, such as, but not limited to, a fluorescent protein, such as a red, green or blue fluorescent protein, to map a biological event between nucleic acid molecule delivery and early gene expression. Provide a method.
[0034]
In certain embodiments of these combination methods, delivery and expression of nucleic acid molecules, such as delivery of chromosomes and expression of genes encoded therein, is accomplished using IdU labeling of nucleic acid molecules comprising a sequence encoding a green fluorescent protein. Monitor.
[0035]
In certain embodiments, a method of monitoring delivery and expression of a nucleic acid molecule comprises introducing a labeled nucleic acid molecule encoding a reporter gene into a cell, detecting the labeled cell as an indicator of nucleic acid delivery to the cell, and detecting DNA in the cell. Detecting or measuring delivery and expression of the nucleic acid molecule in the cell by measuring the reporter gene product as an indicator of expression. Labeled cells can be detected, for example, by flow cytometry, fluorimetry, cell imaging or fluorescence microscopy. The label can be, for example, iododeoxyuridine (IdU or IdUrd) or bromodeoxyuridine (BrdU), and the reporter gene can, for example, encode a fluorescent protein, an enzyme, such as luciferase, or an antibody. Nucleic acid molecules delivered include, but are not limited to, RNA, eg, ribozymes, DNA, eg, naked DNA and chromosomes, plasmids, chromosomal fragments, typically containing at least one gene or at least 1 Kb, naked. DNA or natural chromosome. Methods by measuring the delivery and expression of the artificial chromosome expression system (ACes) are mentioned herein as examples. Any type of eukaryotes and prokaryotes, including cell lines, primary cells, primary cell lines, plant cells and animal cells, and including stem cells, embryonic cells, and other cells to which nucleic acid molecules can be delivered. Cells are also contemplated and can be used in the methods provided herein.
[0036]
(Detailed description of the invention)
A. Definition
Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. All patents, patent applications and publications cited herein are hereby incorporated by reference.
[0037]
The term "nucleic acid" as used herein refers to a polynucleotide comprising at least two covalently linked nucleotides or nucleotide analog subunits. The nucleic acid can be deoxyribonucleic acid (DNA), ribonucleic acid (RNA), or an analog of DNA or RNA. Nucleotide analogs are commercially available and methods for producing polynucleotides containing such nucleotide analogs are known (Lin et al. (1994) Nucl. Acids Res. 22: 5220-5234; Jellinek et al. (1995). Biochemistry 34: 11363-11372; Pagratis et al. (1997) Nature Biotechnol. 15: 68-73). The nucleic acid can be single-stranded, double-stranded, or a mixture thereof. For the purposes of the present invention, unless otherwise specified, the nucleic acid is double-stranded or apparent from the context.
[0038]
The term "nucleic acid" refers to single-stranded and / or double-stranded polynucleotides such as deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA), and analogs or derivatives of RNA or DNA. The term "nucleic acid" also includes analogs of nucleic acids, such as peptide nucleic acids (PNA), thiophosphate DNA, and other such analogs and derivatives.
[0039]
As used herein, DNA is intended to include DNA molecules of all types and sizes, including cDNA, plasmids and DNA, including modified nucleotides and nucleotide analogs.
[0040]
Nucleotides as used herein include nucleoside mono-, di- and triphosphates. Nucleotides also include modified nucleotides, such as, but not limited to, thiophosphate nucleotides and deazapurine nucleotides and other nucleotide analogs.
[0041]
As used herein, the term “large nucleic acid molecule” or “large nucleic acid” refers to a nucleic acid molecule having a size of at least about 0.5 megabase pairs (M bases), greater than 0.5 M bases, Include nucleic acid molecules of at least about 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 5, 10, 30, 50 and 100, 200, 300, 500 M bases. Large nucleic acid molecules can typically range from about 10 to about 450 or more M bases, and come in a variety of sizes, such as about 250 to about 400 M bases, about 150 to about 200 M bases, about 90 to about M bases. It may have 120M base, about 60 to about 100M base and about 15 to 50M base.
[0042]
Examples of large nucleic acid molecules include, but are not limited to, native chromosomes and fragments thereof, particularly mammalian chromosomes and fragments thereof that retain centromeres and telomeres, artificial chromosome expression systems (ACes, satellite DNA-based artificial Also referred to as chromosomes (SATAC); see US Pat. Nos. 6,025,155 and 6077697), mammalian artificial chromosomes (MAC), plant artificial chromosomes, insect artificial chromosomes, avian artificial chromosomes and mini-chromosomes (eg, US Pat. See). The large nucleic acid molecule may comprise a desired nucleic acid fragment encoding a particular nucleotide sequence, such as a single copy of a gene of interest, or may carry multiple copies or multiple genes or different heterologous nucleotide sequences. For example, ACes may carry 40 or more copies of the gene of interest. Large nucleic acid molecules can be associated with proteins, eg, chromosomal proteins, which typically function to regulate gene expression and / or participate in determining overall structure.
[0043]
Artificial chromosomes, as used herein, are nucleic acid molecules that can be stably replicated and separated together with endogenous chromosomes in a cell. It has the capacity to act as a gene delivery vehicle by adapting and expressing the foreign genes contained therein. Mammalian artificial chromosome (MAC) refers to a chromosome that has an active mammalian centromere (s). Plant artificial chromosome, insect artificial chromosome and avian artificial chromosome refer to chromosomes including plants, insects and avian centromeres, respectively. Human artificial chromosome (HAC) refers to a chromosome containing the human centromere. For examples of artificial chromosomes, see, for example, U.S. Patent Nos. 6,025,155, 6077697, 5,288,625, 5,712,134, 5,695,967, 5869294, 5891691, and 5721118 and published International PCT applications WO97 / 40183 and WO98 / 08964.
[0044]
As used herein, the term "satellite DNA-based artificial chromosome (SATAC)" is interchangeable with the term "artificial chromosome expression system (ACes)." These artificial chromosomes are virtually all neutral non-coding sequences (heterochromatin), with the exception of foreign heterologous, typically gene-encoding nucleic acids, which are interspersed within heterochromatin, where Expressed (see U.S. Patent Nos. 6,025,155 and 6077697 and International PCT Application No. WO 97/40183). Foreign genes included in these artificial chromosome expression systems include, but are not limited to, traceable marker proteins (reporter genes), such as fluorescent proteins such as green, blue or red fluorescent proteins (GFP, BFP and RFP, respectively). ) Or other reporter genes, such as β-galactosidase and a protein that confers drug resistance, such as a nucleic acid encoding a gene encoding hygromycin resistance. Other examples of heterologous DNA include, but are not limited to, DNA encoding therapeutically active agents, such as anticancer agents, enzymes and hormones, and DNA encoding other types of proteins, such as antibodies.
[0045]
As used herein, the terms "heterologous" and "foreign" with respect to nucleic acids, such as DNA and RNA, are used interchangeably and refer to the position (s) at which they exist or where they originally exist. And / or a nucleic acid that is not naturally present as part of the genome or cell found at a location (s) and / or quantity in the genome or cell that is different from the quantity. It can be a nucleic acid that is not endogenous to the cell but has been introduced into the cell from the outside. Examples of heterologous DNA include, but are not limited to, a gene product or genes of interest introduced into cells for the purpose of, for example, gene therapy, production of transgenic animals or production of an encoded protein. DNA encoding the product is included. Other examples of heterologous DNA include, but are not limited to, a DNA encoding a traceable marker protein, eg, a protein that confers drug resistance, a DNA encoding a therapeutically active substance, eg, an anti-cancer agent, an enzyme, and a hormone. , And other types of proteins, such as DNA encoding antibodies.
[0046]
As used herein, "delivery" is used interchangeably with "transfection" and refers to the process by which exogenous nucleic acid molecules are introduced into a cell such that they are located inside the cell. . Delivery of nucleic acids is a process that is distinct from the expression of nucleic acids.
[0047]
"Expression" as used herein refers to the process by which a nucleic acid is translated into a peptide or transcribed into RNA, which can be translated, for example, into a peptide, polypeptide or protein. If the nucleic acid is derived from genomic DNA, expression can include splicing of the mRNA if a suitable eukaryotic host cell or organism is selected. In the case of a heterologous nucleic acid that is expressed in a host cell, it must first be delivered to the cell and then, once inside the cell, ultimately be present in the nucleus.
[0048]
As used herein, cell yields are calculated after the specified time frame, after 24 hours for purposes of the present invention, and when used for calculation of clonal fractions (fractions, fractions). Refers to “total cell yield”.
[0049]
Cell recovery time as used herein refers to the time frame for cells to reach equilibrium for new conditions.
[0050]
Cell viability as used herein refers to a cytotoxic event, such as cell viability following a delivery procedure.
[0051]
Control plate efficiency (CPE), as used herein, refers to the fraction of untreated cells under standard optimal growth conditions for a particular cell that survives the plating procedure. Plate efficiency refers to the fraction of treated cells that survive despite the plating procedure.
[0052]
As used herein, the clonal fraction is a measure of cell yield and cell plating efficiency after delivery of exogenous nucleic acid to cells.
[0053]
Transduction efficiency, as used herein, is the percentage of the total number of cells to which the nucleic acid has been delivered and which contains the delivered nucleic acid.
[0054]
Transfection efficiency, as used herein, is the percentage of the total number of cells that have delivered a nucleic acid containing a selectable marker and survive the selection.
[0055]
As used herein, a potential transfection efficiency index refers to the theoretical maximum transfection efficiency for a particular cell type under particular conditions, for example, a particular concentration or amount of a particular delivery agent.
[0056]
The term "cell" as used herein is intended to include all types of eukaryotic and prokaryotic cells, including animals and plants.
[0057]
As used herein, a "delivery agent" refers to a composition, condition or physical treatment that can facilitate delivery of a nucleic acid to a cell by exposing the cell and / or nucleic acid to the process of introducing the nucleic acid into the cell. Say. Delivery agents include compositions, conditions and physical treatments that facilitate contact of cells with nucleic acids and / or increase permeability of cells to nucleic acids. Generally, nucleic acids are not directly processed by energy, for example, acoustic perforation.
[0058]
As used herein, a cationic compound is a compound having a polar group that is positively charged at or near physiological pH. These compounds facilitate delivery of the nucleic acid molecule to the cell. It is believed that this is achieved by exerting their ability to neutralize the charge on the nucleic acids. Examples of cationic compounds include, but are not limited to, cationic lipids or cationic polymers or mixtures thereof, with or without neutral lipids, polycationic lipids, non-liposome-forming lipids, ethanolic cationic lipids And cationic amphiphiles. Also anticipated cationic compounds are activated dendrimers, i.e. spherical cationic polyamidoamines having a well-defined globular structure of charged amino groups that are branched from the central core and can interact with the negatively charged phosphate groups of nucleic acids. There are polymers (eg, starburst dendrimers).
[0059]
Cationic compounds used as delivery agents also include mixtures of cationic compounds, including peptide and protein fragments. The additional component may be non-covalently or covalently bound to the cationic compound or otherwise associated with the cationic compound.
[0060]
Ultrasonic energy as used herein shall include sound waves (for external applications) and lithotripter-generated shock waves (for internal applications).
[0061]
Electrical energy as used herein shall include piercing a membrane to deliver a molecule to a cell by applying an electric field to the cell, such as electroporation techniques.
[0062]
Cavitation compounds as used herein shall include contrast agents commonly used in ultrasound imaging devices, and include gas-filled and non-gaseous agents. These cavitation compounds enhance the efficiency of acoustic or shock wave energy delivery.
[0063]
As used herein, "pharmaceutically acceptable" refers to compounds, compositions suitable for administration to a subject without inducing excessive toxicity, irritation, allergic response or other undesirable complications. And dosage forms.
[0064]
Embryonic stem cells, as used herein, are primitive immature cells that are precursors to stem cells.
[0065]
Stem cells, as used herein, are primitive immature cells that are precursors to mature tissue-specific cells.
[0066]
As used herein, a nuclear transfer donor cell is a cell that is a source of nuclei that is introduced into an enucleated oocyte during the nuclear transfer process.
[0067]
The term "subject" as used herein refers to animals, plants, insects and birds into which large DNA molecules can be introduced. Higher organisms include, for example, mammals and birds, such as humans, primates, rodents, cows, pigs, rabbits, goats, sheep, mice, rats, guinea pigs, cats, dogs, horses, chickens, and the like.
[0068]
As used herein, “administering to a subject” is a procedure in which one or more delivery factors and / or large nucleic acid molecules are introduced or applied to a subject, either together or separately, and present in the subject. The purpose is to finally contact the target cells to be contacted with the above factors and / or large nucleic acid molecules.
[0069]
As used herein, "applying to a subject" is a procedure in which target cells present in the subject are ultimately brought into contact with energy, such as ultrasound or electrical energy. The application is made in such a way that the energy can be applied.
[0070]
Gene therapy, as used herein, is necessary to correct or regulate a disease or disorder by introducing or inserting nucleic acid molecules, and particularly large nucleic acid molecules, into certain cells, also referred to as target cells. To produce a specific gene product. The nucleic acid is introduced into the selected target cells such that the nucleic acid is expressed, thereby producing the encoded product. Alternatively, the nucleic acid may somehow convey the expression of the DNA encoding the therapeutic product. The product can be a therapeutic compound, produced in a therapeutically effective amount or at a therapeutically useful time. It may also encode a product, such as a peptide or RNA, that in some way directly or indirectly transmits the expression of the therapeutic product. Expression of nucleic acids by target cells in an organism affected by a disease or disorder provides a means of modulating the disease or disorder. The nucleic acid encoding the therapeutic product can be modified prior to introduction into the cells of the diseased host to enhance or otherwise alter the product or its expression.
[0071]
When used in gene therapy, the transfected cells can be introduced into a subject's body after transfection of the cells in vitro. This is often referred to as ex vivo gene therapy. Alternatively, the cells can be directly transfected in vivo in a subject.
[0072]
Flow cytometry, as used herein, refers to a method using laser-based instruments that can analyze and sort cells and / or chromosomes based on size and fluorescence.
[0073]
The term reporter gene as used herein encompasses all genes that express a detectable gene product, which can be RNA or protein. Preferred reporter genes are those that can be easily detected. Examples of reporter genes include, but are not limited to, fluorescent proteins, CAT (chloramphenicol acetyltransferase) (Alton and Vapnek (1979), Nature 282: 864-869) luciferase, and other enzyme detection systems. For example, beta-galactosidase, firefly luciferase (deWet et al. (1987), Mol. Cell. Biol. 7: 725-737), bacterial luciferase (Engebrecht and Silverman (1984), PNAS 1: 4154-4158; Baldwin et al. al. (1984), Biochemistry 23: 3663-3667), and alkaline phosphatase (Toh et al. (1989) Eur. J. Biochem. 182: 231-238, Hall et al. (1983) J. Mol. Appl. Gen. 2: 101).
[0074]
A reporter gene construct, as used herein, is a DNA molecule that includes a reporter gene operably linked to a transcription control sequence. Transcription control sequences may be promoters and other optional regulatory regions, such as enhancer sequences that regulate the activity of the promoter, or control sequences that regulate the activity or efficacy of RNA polymerase that recognizes the promoter, or controls that are recognized by effector molecules. Sequences include those specifically induced by the interaction of cell surface proteins with extracellular signals. For example, modulation of the activity of a promoter can be accomplished by modifying the RNA polymerase attached to the promoter region or, alternatively, by interfering with the initiation or elongation of mRNA. The sequences are collectively referred to herein as transcription control elements or sequences. In addition, the construct can include a sequence of nucleotides that alters the amount of the reporter gene product by altering the translation of the produced mRNA.
[0075]
As used herein, a promoter refers to a region of DNA that is upstream of the transcription start site in the direction of transcription. It is an RNA polymerase binding and transcription initiation site and other regions, such as, but not limited to, a repressor or activator protein binding site, a calcium or cAMP responsive site, and directly or indirectly from a promoter. Includes the above nucleotide sequences known to those of skill in the art to alter the amount of transcription.
[0076]
As used herein, a promoter that is regulated or transmitted by the activity of a cell surface protein is activated when a cell is exposed to a particular extracellular signal due to the presence of a cell surface protein whose activity is affected by the extracellular protein. Is a variable promoter.
[0077]
B. Method for delivering DNA to cells
Various methods of delivery of nucleic acids, particularly large nucleic acid molecules, such as artificial chromosomes, such as ACes (previously referred to as SATAC), have been provided. These methods generally involve exposing the nucleic acid molecule to a factor that increases contact between the nucleic acid molecule and the cell, and exposing the cell to a permeability enhancer. Each of the methods provided herein requires the use of one or both of these factors, which are applied in a different order. Generally, factors that increase the permeability of the cell, such as energy, are applied prior to contacting the cell with the nucleic acid.
[0078]
In the methods provided herein, large nucleic acid molecules may include factors including, but not limited to, delivery agents that increase contact between the nucleic acid molecule and cells and / or agents and treatments that increase cell permeability. Delivered using. Generally, nucleic acid molecules are delivered by using factors that increase contact between the nucleic acid and the cell by neutralizing the charge on the nucleic acid molecule, and by using energy to increase the permeability of the cell. These factors can be used individually and in various combinations and order of application. In general, energy, such as acoustic and electroporation, is not applied to the cells before applying the nucleic acid molecule to it.
[0079]
The method chosen to deliver a particular nucleic acid molecule, eg, DNA, to a target cell may vary depending on the particular nucleic acid molecule being introduced and the particular recipient cell. Preferred methods for particular nucleic acid molecules, eg, DNA, and recipient cells are those that result in the greatest amount of nucleic acid molecule, eg, DNA, introduced into the cell nucleus to an extent acceptable for cell survival. The appropriate method of delivery of a nucleic acid molecule, eg, DNA, for a specific pairing and recipient cell can be determined using the methods of monitoring nucleic acid molecules, eg, DNA delivery and screening methods and factors and conditions provided herein, or It can be determined empirically using methods known to those skilled in the art.
[0080]
The method chosen requires consideration of some parameters discussed in detail below. A method for detecting a delivered nucleic acid is provided. This method can be used to evaluate the delivery of any nucleic acid molecule and can be used as a rapid screening tool to optimize nucleic acid, eg, chromosome transfer conditions.
[0081]
In particular, delivery methods are evaluated for the ability to first introduce a nucleic acid molecule, eg, DNA, into a cell and to identify a method that provides a sufficient number of viable cells to express the delivered nucleic acid molecule, eg, DNA. obtain. Once the above methods have been identified, they can be optimized using the delivery monitoring methods provided herein and then evaluated for their ability to effect expression of the delivered nucleic acid molecule.
[0082]
Delivery factor
Delivery agents include compositions, conditions and physical treatments that enhance the contact of cells with nucleic acid molecules, eg, DNA, and / or increase the permeability of cells to nucleic acid molecules, eg, DNA. Such factors include, but are not limited to, cationic compounds, peptides, proteins, energies such as ultrasonic energy and electric fields, cavitation compounds.
[0083]
Delivery agents used in the methods provided herein include cells and / or nucleic acid molecules, such as DNA, to facilitate delivery of nucleic acid molecules, such as DNA, to cells. There are compositions, conditions, or physical treatments that can be exposed in the process of introducing the compound. For example, compounds and chemical compositions such as, but not limited to, calcium phosphate, DMSO, glycerin, chloroquine, sodium butyrate, polybrene and DEAE dextran, peptides, proteins, temperature, light, pH, radiation and pressure are all Is a possible delivery factor.
[0084]
Cationic compound
The cationic compounds used in the methods provided in the present invention are commercially available or can be synthesized by those skilled in the art. Cationic compounds can be used to deliver nucleic acid molecules, eg, DNA, to particular cell types using the provided methods. One of skill in the art would be able to readily determine which cationic compounds are best suited for delivery of a specific nucleic acid molecule, eg, DNA, to a specific target cell type using the provided screening procedures.
[0085]
(a) Cationic lipid
Cationic lipid reagents can be classified into two general classes based on the number of positive charges on the lipid head group: single positive charges or multipositive charges, usually 5 or less. Cationic lipids are often mixed with neutral lipids before being used as delivery agents. Neutral lipids include lecithins, phosphatidylethanolamine, phosphatidylethanolamines such as DOPE (dioleoylphosphatidylethanolamine), DPPE (dipalmitoylphosphatidylethanolamine), POPE (palmitoyloleoylphosphatidylethanolamine) and distearoyl. Phosphatidylethanolamine, phosphatidylcholine, phosphatidylcholines, such as DOPC (dioleoylphosphatidylcholine), DPPC (dipalmitoylphosphatidylcholine), POPC (palmitoyloleoylphosphatidylcholine) and distearoylphosphatidylcholine, fatty acid esters, glycerin esters, sphingolipids, cardiolipin , Cerebrosides, and ceramides, and There mixtures thereof, but is not limited thereto. Neutral lipids also include cholesterol and other 3βOH-sterols.
[0086]
Other lipids contemplated by the present invention include phosphatidyl glycerin, phosphatidyl glycerins, such as DOPG (dioleoyl phosphatidyl glycerin), DPPG (dipalmitoyl phosphatidyl glycerin), and distearoyl phosphatidyl glycerin, phosphatidyl serine, phosphatidyl serines, such as There are dioleoyl- or dipalmitoyl phosphatidylserine and diphosphatidylglycerins.
[0087]
Examples of cationic lipid compounds include Lipofectin (Life Technologies, Inc., Burlington, Ontario) (cationic lipid N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride) (DOTMA) and dioleoylphosphatidylethanolamine (DOPE) 1: 1 (w / w) formulation, lipofectamine (See Life Technologies, Inc., Burlington, Ontario, US Pat. No. 5,334,761) (polycationic lipids) 2,3-dioleyloxy-N- [2 (spermine-carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propanaminium trifluoroacetate (DOSPA) and dioleoylphosphatidylethanolamine (DOPE): 1 (w / w) formulation), Lipofe Tamin Plus (see Life Technologies, Burlington, Ontario, US Pat. Nos. 5,334,761 and 5,736,392; see also US Pat. No. 6,051,429) (Lipofectamine and Plus Reagent), Lipofectamine 2000 (Life Technologies, Burlington, Ontario, International PCT application) No. WO00 / 27795) (cationic lipids), effecten (Qiagen, Inc., Mississauga, Ontario) (non-liposomal lipid formulation), metafectene (Biotex, Moonich, Germany) (polycationic lipids), Eufectins (Promega Biosciences, Inc., San Luis Obispo, CA) (Ethanolic cationic lipids 1 to 12: C 52 H 106 N 6 O 4 ・ 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 ・ 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P ・ CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 ・ 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 ・ 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O Three ・ 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 ・ 2CF 3 CO 2 H, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 ・ 8CF 3 CO 2 H, C 162 H 330 N twenty two O 9 ・ 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 ・ 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 ・ 2CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P), cytofectene (Bio-Rad, Hercules, CA) (mixture of cationic and neutral lipids), Geneporter (Gene Therapy Systems, Inc., San Diego, CA) (Dope and cationic lipids) ) And Fugene 6 (Roche Molecular Biochemicals, Indianapolis, Indiana) (a multi-component lipid based on non-liposomal reagents).
[0088]
(b) Non-lipid cationic compound
Non-lipid cationic reagents include SUPERFECT (registered trademark) (QIAGEN, Inc., Mississauga, Ontario) (activated dendrimer (cationic polymer: charged amino group) and CLONfectin (registered trademark) (CLONfectin®) The medium is Nt-butyl-N′-tetradecyl-3-tetradecyl-aminopropionamidine (Clontech, Palo Alto, Calif.), But is not limited thereto.
[0089]
Pyridinium amphiphiles are double-stranded pyridinium compounds that are essentially non-toxic to cells and show little preference for their ability to transfect cells. Examples of pyridinium amphiphiles include pyridinium chloride surfactants, such as SAINT-2 (1-methyl-4- (1-octadec-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride) (e.g., Van der Woude et al. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 1160). The pyridinium chloride surfactant is typically mixed with a neutral helper lipid compound such as dioleoylphosphatidylethanolamine (DOPE) in a 1: 1 molar ratio. Other Saint derivatives with different chain lengths, saturations and head groups can be made by those skilled in the art and included within the scope of the present method.
[0090]
energy
Delivery agents also include the treatment or exposure of cells and / or nucleic acid molecules, but generally cells, to a source of energy, such as acoustic and electrical energy.
[0091]
Ultrasound
For in vitro and in vivo transfections, the ultrasound source should be able to provide the appropriate frequency and energy output to facilitate transfection. For example, the output device may generate ultrasonic energy in a frequency range from 20 kHz to about 1 MHz. The power of the ultrasonic energy is, for example, about 0.05 w / cm 2 ~ 2w / cm 2 Or about 0.1 w / cm 2 ~ About 1w / cm 2 Range. Ultrasound may be administered in one continuous pulse or as two or more intermittent pulses, which may be the same or may vary in time and intensity.
[0092]
Ultrasound energy can be applied locally to the body, or ultrasound-based extracorporeal shockwave lithotripsy can be used for "widespread" applications. Ultrasound energy can be applied to the subject's body using various ultrasound devices. In general, ultrasound is performed by direct contact using a standard or custom made ultrasound imaging probe or needle with or without the use of other medical devices, such as scopes, catheters and surgical instruments, or It may be administered through an ultrasonic bath that partially or completely surrounds the tissue or organ with the flowing medium. The source of the ultrasound may be external to the subject's body, for example, applying ultrasound to the subject's body, an ultrasound probe applied to the subject's skin, or internal, such as ultrasound placed within the subject's body It can be a catheter with a transducer. Suitable ultrasound systems are known (see, eg, International PCT Application No. WO 99/21584 and US Pat. No. 5,676,151).
[0093]
When a cationic compound and a nucleic acid molecule, for example, DNA, are administered systemically, simultaneous application of ultrasound to one or several organs or tissues can facilitate delivery of the nucleic acid molecule to multiple regions of the subject's body. Alternatively, selective application of ultrasound to specific regions or tissues may facilitate selective uptake of nucleic acid molecules, eg, DNA.
[0094]
Ultrasound transfection efficiency also depends on the contrast agent acting as an artificial cavitation nucleus, such as Albnex (Molecular Biosystems, San Diego, CA), Imagent (Alliance Pharmaceutical, San Diego, CA), Levovist -Use of SHU (Schering AG, Berlin, Germany), Definity (EI Dupont de Nemours, Wilmington, Delaware), STUC (Washington University, St. Louis, MO) and introduction of gaseous microbubbles. Can be enhanced by The contrast agent can be introduced locally, e.g., into a joint, systemically, can enhance cavitation efficiency by concentrating the lithotripter shock wave in a particular area, or can target the contrast agent to a particular site and then lithotripter Cavitation efficiency can be increased by concentrating the shock waves.
[0095]
Electroporation
Electroporation temporarily pierces the outer membrane of cells by using a pulsed rotating electric field. Methods and devices used for in vitro and in vivo electroporation are known (see, e.g., U.S. Pat. Standard protocols can be used.
[0096]
C. Cell targeting and delivery
The methods provided herein can be used for delivery of nucleic acids to cells, such as, but not limited to, eukaryotic and prokaryotic cells. Examples of cells that can be used in these methods include cell lines, primary cells, primary cell lines, plant cells and animal cells, including but not limited to stem cells and embryonic cells. For example, fibroblasts, such as lung and dermal fibroblasts, fibroblast-like cells, synovial cells, fibroblast-like synoviocytes, stem cells, such as embryonic and adult stem cells, such as mesenchymal stem cells, myoblasts, Lymphoblasts, carcinomas and hepatoma cells are among the many cells to which nucleic acids and especially large nucleic acids and artificial chromosomes can be delivered and monitored using the methods provided herein. Specific cells include mammalian cells, for example, A9 cells (mouse fibroblasts, HPRT, ATCC accession number CCL-1.4), CHO-S cells and DG44 cells (Chinese hamster ovary cells), V79 cells (Chinese hamster lung). Fibroblasts, ATCC accession number CCL-39), LMTK cells (mouse fibroblasts, ATCC accession number CCL-1.3), skin fibroblasts, L8 cells (rat myoblasts, ATCC accession number CRL-1769) , CCD1043 SK cells (human fibroblasts, ATCC accession number CRL-2056), adult-derived mesenchymal stem cells (eg, human bone marrow-derived, Cambrex Biosciences, East Rutherford, NJ), synovial cells (rat And human), Detroit 551 cells (human embryonic dermal fibroblasts, ATCC accession number) CL-110), NS0 (murine myeloma, ECACC accession number 85110503), 293 cells (human embryonic kidney cells transformed by type 5 (Ad5) DNA (ATCC accession number CRL-1573)), P46-Fl ( There are bovine lymphoid cell lines), DT40 (chicken lymphoblasts), EJ30 cells (human bladder cancer), HepG2 cells (human hepatome) and murine and bovine embryos.
[0097]
In certain embodiments, the methods of delivering nucleic acids to cells provided herein can be used to deliver nucleic acids to cells to treat a disease or disorder, for example, in gene therapy applications. For gene therapy applications, the nucleic acid delivered to the cell may encode a therapeutic molecule, eg, a protein. In many cases, effective gene therapy applications are complicated by the need to deliver large nucleic acids to cells. It may also be desirable to provide multiple copies of the nucleic acid encoding one or more therapeutic molecules. Compounding the difficulty in gene therapy methods is the difficulty that cells that are preferred for use in gene therapy applications often cannot be easily transfected. The methods provided herein are particularly suited for the delivery of large nucleic acids, which may be in the form of artificial chromosomes or fragments thereof, to cells for use in therapeutic applications.
[0098]
In vitro delivery
The cationic compound and the nucleic acid molecule, eg, DNA, can be added to cells in vitro, separately or mixed together, with or without the application of ultrasound or electrical energy. Generally, when applying energy, it is applied before contacting the nucleic acid molecule with the cell.
[0099]
Generally, nucleic acid molecules, eg, DNA, mixed with the cationic lipid / compound can be added to the cells as described in the Examples. Parameters important in optimizing the delivery of a nucleic acid molecule, eg, DNA, to a target cell are readily apparent to those skilled in the art. These parameters include, for example, cation compound, cation compound concentration, nucleic acid molecule, eg, DNA, nucleic acid molecule concentration, cell growth medium, cell culture conditions, length of time cells are exposed to the cation compound, and target cell type. The toxicities of the cationic compounds, and the amount and time of use of ultrasound or electroporation are particularly included. It may be necessary to optimize these parameters for various nucleic acid molecules, such as DNA and target cell types. The above optimization is performed by a routine procedure using the guidance provided in the present invention. In addition, rapid screening methods may provide direction as to what parameters need to be adjusted to optimize delivery (see “Examples”). Modifications of culture conditions, times, reagent concentrations and other parameters for use with different combinations of cationic compounds and target cell types, and to optimize delivery can be determined empirically. If it is necessary to use ultrasonic energy to increase transfection efficiency, it can be applied as described below and in the Examples. Electroporation can be performed according to the following procedure or by suitable protocols known to those skilled in the art.
[0100]
Contact of the cell with the cationic compound and the nucleic acid molecule, eg, DNA, at separate and distinct stages can be performed generally as described in the Examples. One of skill in the art could readily alter the order of application of components to target cells based on the disclosure herein.
[0101]
Ex vivo gene therapy
Delivery of the nucleic acid molecule, eg, DNA, is performed according to the above-described procedures for in vitro delivery. After selection is complete, the cells containing the nucleic acid molecule, eg, DNA, are introduced into the target target by various means, including injection, eg, subcutaneous, intramuscular, intraperitoneal, intravascular, and intralymphatic and intraarticular injection. The cells can be administered with or without the aid of a medical device, such as an arthroscope, other scopes, or various types of catheters.
[0102]
In vivo gene therapy
In one method of delivering a nucleic acid molecule, eg, DNA, to target cells in a subject's body in vivo, a cationic compound is first delivered to a target area (eg, a tissue, organ, tumor or joint). After an appropriate amount of time, the target area is subjected to an ultrasonic frequency at an appropriate energy level for an appropriate time, depending on the target area in the device, tissue type and body. Alternatively, electrical energy is delivered to the target area. The nucleic acid molecule, eg, DNA, is then delivered to the same area. If desired, by repeating this procedure, the nucleic acid molecule, eg, DNA, can be delivered to different regions simultaneously by multiple injections or multiple administrations over time.
[0103]
The cationic compound can be mixed with the nucleic acid molecule, eg, DNA, and delivered to the target area. The target area may then be subjected to ultrasound frequencies at the appropriate energy level for the appropriate time. Depending on the nucleic acid molecule, e.g., DNA, location in vivo, the cationic compound used and other variables, it may be necessary to use ultrasound or electroporation to achieve adequate transduction efficiency into cells at the target area. It may not be. Delivery of the contrast agent to the target area prior to ultrasound application can facilitate the introduction of nucleic acid molecules, eg, DNA.
[0104]
Nucleic acid molecules, such as DNA, can be found in body organs or tissues such as skin, muscle, stomach, intestine, lung, bladder, ovary, uterus, liver, kidney, pancreas, brain, heart, spleen, prostate and joints (e.g., knees, elbows , Shoulders, wrists, hips, fingers, ankles, etc.). The molecule is delivered to, for example, primary cells and cell lines, such as fibroblasts, muscle, stomach, intestine, lung, bladder, ovary, uterus, liver, kidney, pancreas, brain, heart, spleen, prostate, and mimics in vivo systems I can do it.
[0105]
The cationic compound and the nucleic acid molecule, e.g., DNA, may be separately or together injected (e.g., subcutaneous, intramuscular, intraperitoneal, intravascular, intraarticular and intralymphatic), instillation, cannulation, slow infusion, topical application. And can be delivered to target areas of the body by various means, including and other methods of administration. They can be administered in a suitable manner systemically (eg, by intravenous injection), eg, locally by delivery to a specific target area (tissue or area), eg, using a catheter, or by direct injection. They can be administered with or without the aid of medical instruments, such as arthroscopes, other scopes or various types of catheters.
[0106]
Cationic compounds can also be administered by coating a medical device, such as a catheter, for example, an angioplasty balloon catheter, with the cationic compound formulation. Coating can be accomplished, for example, by immersing the medical device in a mixture of a cationic lipid or cationic compound formulation and a suitable solvent, such as an aqueous buffer, aqueous solvent, ethanol, methylene chloride, chloroform, and other suitable solvents. . An aliquot of the formulation attaches spontaneously to the surface of the device and is subsequently administered to the subject as appropriate. Alternatively, a lyophilized mixture of the cationic lipid formulation can be specifically bound to the device surface. Such conjugation techniques are known (see, eg, Ishihara et al. (1993) Journal of Biomedical Materials Research 27: 1309-1314).
[0107]
Cationic compounds and nucleic acid molecules, eg, DNA, can be formulated in pharmaceutically acceptable carriers, eg, saline or other pharmaceutically acceptable solutions, for in vivo delivery. Nucleic acid molecules, such as DNA and cationic compounds, regardless of route of administration, are formulated into pharmaceutically acceptable dosage forms by standard methods known to those skilled in the art.
[0108]
In the case of gene therapy, the dosage level of the nucleic acid molecule, eg, DNA, can be varied to achieve an optimal therapeutic response for a particular subject. This depends on various factors, such as the mode of administration, the activity of the nucleic acid molecule, eg, DNA, the properties of the protein produced, the transfection efficiency of the target cell (ability to take up the nucleic acid molecule, eg, DNA), the route of administration, the Depends on location and other factors.
[0109]
As will be readily appreciated by those skilled in the art, the dose administered and the particular mode of administration will depend on the age, weight and particular animal and area thereof to be treated, the particular nucleic acid molecule and the cationic compound used, the anticipated therapy or It will vary depending on the diagnostic application and on the form of the formulation, for example, suspensions, emulsions or liposomes. Typically, doses are administered at low levels and are increased until the desired therapeutic effect is achieved. The amount of cationic compound administered will vary and will generally depend on the amount of nucleic acid molecule, eg, DNA, being administered. For example, the weight ratio of cationic compound to nucleic acid molecule can be from about 1: 1 to about 15: 1, for example, from about 5: 1 to about 1: 1. Generally, the amount of cationic compound administered will vary from about 0.1 milligram (mg) to about 1 gram (g). According to general guidance, for compositions typically with a body weight of 70 kg and about 1-10 million chromosomes per ml, a single dose ranging from 1-20 ml is administered as a single or multiple dose.
[0110]
In the case of topical treatment of disease, administration to diseased joints in rheumatoid arthritis, psoriasis and diabetes is of course possible as well as injection into muscle in the treatment of diseases such as hemophilia or other genetic diseases. Except for local treatment, a targeted delivery step is required.
[0111]
Also provided are cells for treating a disease. For example, provided is a composition comprising cells selected for therapeutic treatment of joint or rheumatoid arthritis, wherein the cells contain large heterologous nucleic acid molecules. For example, the cells of the composition can include artificial chromosomes. In certain embodiments of the above composition, the cells may include ACes.
[0112]
Gene therapy in connective tissue and rheumatic diseases
Rheumatoid arthritis (RA) is a chronic inflammatory disease characterized by joint inflammation and progressive cartilage and (hard) bone destruction. Treatment of RA is problematic with current strategies because relatively high systemic doses are required to achieve therapeutic levels of anti-rheumatic drugs in joints. In addition, the available treatments are associated with significant troublesome side effects. That is, gene therapy is more about delivery of therapeutic molecules to sites of inflammation in the treatment of connective tissue diseases, rheumatic diseases and chronic erosive joint diseases such as RA, osteoarthritis, ankylosing spondylitis and juvenile chronic arthritis. It is an effective system.
[0113]
In synovial connections, smooth connections are ensured by the macromolecular structure of the articular cartilage that covers the epiphysis. The cavity or connection space found at the location of the adjacent bone is lined with tissue called the synovium. The synovium consists of macrophage-like type A cells (which appear to be derived from macrophages / mononuclear progenitors and exhibit phagocytosis) and fibroblast-like type B cells (appearance is more fibroblastic, hyaluronic acid And the production of other components of synovial fluid). Underneath the synovium are scattered subcellular subsynovium, which may be fibrous in nature and fat or ring-shaped. Fibroblast-like synovial cells (FLS) can be distinguished from normal fibroblasts in the subintimal synovium by different gene expression patterns. FLS has high levels of uridine diphosphoglucose dehydrogenase (UDPGD), high levels of vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1), intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) and CD44 (hyaluronic acid receptor), It has been shown to express fibronectin receptors and β3 integrins. Subline (subline) fibroblasts or fibroblasts from other sources do not or only express low levels of these markers (e.g., Edwards (1995) Ann.Rheum.Dis. 54: 395-397, Firestein (1996) Arthritis Rheum. 39: 1781-1790, Edwards (2000) Arthritis Res. 2: 344-347).
[0114]
Progression of the pathology in RA involves thickening of the synovial lining due to proliferation of fibroblast-like synovial cells (FLS) and infiltration of inflammatory cells (eg, lymphocytes, macrophages and mast cells). The normal biology of synovial cells is also altered in the pathological processes of RA, including the invasion and destruction of joint cartilage and bone. In addition to producing elastase and collagenase, synovial cells mediate the pathophysiological processes of RA by expressing cell surface proteins involved in the recruitment and activation of lymphocytes and macrophages within the synovium. Proliferation of synovial cells induces pannus tissue that infiltrates cartilage and overgrows, leading to bone destruction and destruction of joint structures and functions. Inflammatory (inducible) cytokines such as tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukin-1 (IL-1) play important roles in inflammation and joint damage associated with RA. Pathological effects elicited by these cytokines include leukocyte infiltration leading to synovial hyperplasia, cell activation, cartilage breakdown and inhibition of cartilage matrix synthesis.
[0115]
By introducing nucleic acids into rheumatoid synovial tissue, mediators can be produced that provide a damaging substance that blocks inflammation or hyperplasia or specifically destroys the diseased synovium. Ex vivo retroviral delivery of nucleic acids encoding an interleukin-1 receptor antagonist (IL1-RA) and transduction of synovial cells have been used to inhibit inflammation in gene therapy of human RA (eg, Evans (1996) Human Gen. Ther. 7: 1261-1280 and Del Vecchio et al. (2001) Arthritis Res. 3: 259-263). Adenovirus vectors have been proposed for delivery of nucleic acids encoding IL-1 receptor antagonists to synovial cells in in vivo transduction methods [eg, US Pat. No. 5,747,072 and PCT Application Publication No. WO 00/52186. reference].
[0116]
Artificial chromosomes offer advantages over viral-based systems for gene therapy. For example, the artificial chromosome expression systems (ACes), and other artificial chromosomes reported in US Pat. Nos. 6,025,155 and 6077697 and PCT application WO 97/40183, have large nucleic acids and / or have been identified both in vitro and in vivo. Serves as a non-integrative non-viral vector with great capacity for delivery of multiple copies of the nucleotide sequence to cells, eg, synovial cells. The artificial chromosome systems provide an additional advantage in that they allow for stable and predictable expression of genes that produce single or multiple proteins over an extended period of time.
[0117]
The methods provided in the present invention provide for the introduction of large nucleic acids, such as artificial chromosomes, into primary cells, such as synovial cells (eg, fibroblast-like synovial cells) and skin fibroblasts, and skeletal myofibroblast cell lines. Can be used to That is, a method for introducing a heterologous nucleic acid into a synovial cell by introducing a chromosome, for example, an artificial chromosome, into the synovial cell is also included in the method provided by the present invention. In one embodiment above, the artificial chromosome is ACes. Synovial cells can be, for example, fibroblast-like synovial cells.
[0118]
A particular method provided herein for introducing large nucleic acid molecules into synovial cells involves exposing the nucleic acid molecules to a delivery agent and contacting the synovial cells with the nucleic acid molecules. In certain embodiments of the method, the delivery factor is not energy. In one embodiment, the large nucleic acid molecule is a chromosome. For example, the nucleic acid can be an artificial chromosome, for example, ACes. In certain embodiments, the synovial cells are fibroblast-like synovial cells. Any delivery agent, such as those described herein, can be used in the above methods. For example, the delivery agent can include a cationic compound.
[0119]
Exposing the nucleic acid molecule to the delivery agent, exposing the synovial cells to the delivery agent, and contacting the synovial cell with the nucleic acid molecule, thereby delivering the nucleic acid molecule to the synovial cell. There is also provided a method of introducing nucleic acid molecules into a nucleic acid, wherein the steps are performed sequentially or simultaneously in some order. In some embodiments of the method, when the delivery agent is energy, it is not applied to the nucleic acid molecule, and is not applied to the synovial cells after contacting the nucleic acid molecule with the synovial cells. The nucleic acid may be any nucleic acid. In certain embodiments, the nucleic acids are large nucleic acids, chromosomes, artificial chromosomes, or ACes. In yet another embodiment, the synovial cells are fibroblast-like synovial cells. Delivery agents, such as those described herein, can be used in the above methods. For example, the delivery agent can include a cationic compound.
[0120]
Another method of delivering a nucleic acid molecule to a synovial cell provided herein involves contacting the synovial cell with a delivery agent in the presence or absence of the nucleic acid molecule and transferring ultrasonic or electrical energy to the synovial cell. Wherein the contacting and the application are performed sequentially or simultaneously, and include the step of contacting the synovial cells with the nucleic acid molecules to deliver the nucleic acid molecules to the synovial cells. The nucleic acid may be any nucleic acid. In certain embodiments, the nucleic acids are large nucleic acids, chromosomes, artificial chromosomes, or ACes. In yet another embodiment, the synovial cells are fibroblast-like synovial cells. Numerous delivery factors, such as those described herein, can be used in the above methods. For example, the delivery agent can include a cationic compound. In one embodiment, the energy is ultrasound.
[0121]
That is, provided herein is a method for delivering nucleic acids, particularly large nucleic acids, such as chromosomes, including artificial chromosomes, such as ACes, to primary cells, including synovial cells and fibroblasts. These methods can be used in vitro and in vivo.
[0122]
Also provided herein is a synovial cell comprising a large heterologous nucleic acid, a heterologous chromosome or a portion thereof, or an artificial chromosome. In one embodiment, the artificial chromosome is ACes. The synovial cells include fibroblast-like synovial cells. Synovial cells can be from any species, including but not limited to mammals. For example, synovial cells containing large nucleic acids, such as artificial chromosomes (eg, ACes), include primate synovial cells, as well as rodents, rabbits, monkeys, dogs, horses, and human synovial cells.
[0123]
The ability to achieve large nucleic acid delivery to the cells demonstrates that the method is useful in gene therapy applications and testing in diseased animal models for therapeutic molecules that can be used in gene therapy. That is, provided herein is a method of treating a disease or modulating a condition, comprising introducing a large nucleic acid molecule, a chromosome or a portion thereof, or an artificial chromosome into an affected subject.
[0124]
Provided herein are methods of treating or modulating a rheumatic disease condition in a subject. In one embodiment, the method comprises introducing a large nucleic acid into the subject, wherein the large nucleic acid is a factor that modulates or encodes a pathology of rheumatic disease. For example, the nucleic acid can be or encode a molecule having an anti-rheumatic effect. Conditions associated with rheumatic diseases are known in the art and are described herein. For example, one such condition is an inflammatory process that involves the processes of cell activation, invasion, proliferation and recruitment. In a specific embodiment of this method, the disease is rheumatoid arthritis. The nucleic acid can be, for example, a chromosome or a portion thereof or an artificial chromosome, for example, ACes. In certain embodiments, large nucleic acids are introduced into a subject at a site of inflammation. One potential site of inflammation is a joint.
[0125]
Also provided is a method of treating rheumatic disease in a subject into which a large nucleic acid is introduced, wherein the large nucleic acid is a therapeutic agent or includes a nucleic acid that encodes it. For example, the nucleic acid can be or encode a molecule having an anti-rheumatic effect. In certain embodiments of this method, the disease is rheumatoid arthritis. The nucleic acid can be, for example, a chromosome or a portion thereof or an artificial chromosome, for example, ACes. In an embodiment of this method, the large nucleic acid is introduced into the subject at the site of inflammation. One potential site of inflammation is a joint.
[0126]
In methods of modulating the condition of or treating rheumatic diseases, the methods can be practiced in any format, including ex vivo and in vivo formats. That is, for example, a nucleic acid can be introduced into a cell in vitro and then introduced into a subject. Alternatively, nucleic acids can be introduced into cells in vivo. In certain embodiments, the nucleic acid is introduced into synovial cells, which can be, for example, fibroblast-like synovial cells. The introduced nucleic acid may be a molecule having or having an anti-rheumatic effect in a subject or may comprise a nucleic acid encoding the same. For example, the molecule may alter, counteract or reduce the condition. The molecules may improve the symptoms of the disease. Molecules with anti-rheumatic effects in subjects with RA are known in the art [see, eg, Vervoordeldonk and Tak (2001) Best Prac. Res. Clin. Rheumatol. 15: 771-788 and WO 00/52186]. Such molecules include anti-inflammatory or immunomodulatory molecules. For example, interleukin-1 receptor antagonist, soluble interleukin-1 receptor, soluble tumor necrosis factor receptor, interferon-β, interleukin-4, interleukin-10, interleukin-13, transforming growth factor β, Dominant negative I kappa B-kinase, FasL, Fas associated death domain protein or CTLA-4 are among the molecules that may have anti-rheumatic effects.
[0127]
Also provided are methods for identifying, evaluating or testing nucleic acids as potential therapeutics in the treatment of connective tissue or rheumatic diseases by introducing large nucleic acid molecules into connective tissue or rheumatic disease animal models. The nucleic acid molecule can be a candidate therapeutic or include a nucleic acid that encodes it. The method may include determining whether the nucleic acid molecule has any effect on the animal, in particular, an antirheumatic effect. For example, when determining whether a nucleic acid molecule has any effect on an animal, one or more conditions can be assessed, eg, improvement or reduction in adverse conditions. In certain embodiments, the disease is a rheumatic disease, eg, rheumatoid arthritis. The animal can be any animal for which the disease can be modeled. For example, the animal can be a mammal. In certain embodiments, the animal is a monkey, rodent, rabbit, dog, cat, horse, cow, pig or primate. The large nucleic acid can be, for example, a chromosome or a portion thereof or an artificial chromosome, for example, ACes. In certain embodiments, the nucleic acid molecule is in a synovial cell, eg, a fibroblast-like synovial cell. In yet another embodiment, the nucleic acid is introduced into a joint of an animal. Nucleic acid molecules can be introduced into animals using in vitro or in vivo formats. For example, nucleic acids can be introduced into cells in vitro and then into animals. In another embodiment, the nucleic acid is introduced into the cell in vivo.
[0128]
Animal models include, for example, animal models of RA. Several animal models of RA, and methods of making such models, are known in the art. The models described above include adjuvant-induced arthritis (AA) [eg, see Kong et al. (1999) Nature 4023: 304-309] and collagen type II-induced arthritis [eg, Tak et al. (1999) Rheumatology 38: 362-369. , Han et al. (1998) Autoimmunity 28: 197-208, Gerlag et al. (2000) J. Immunology 165: 1652-1658]. For example, experimental induction of adjuvant-induced arthritis in Lewis rats results in severe inflammation of bone marrow and peri-articular soft tissue with extensive local bone and cartilage destruction, loss of bone density and limb disability [eg, Bendele et al. (1999) Arthritis Rheum. 42: 498-506].
[0129]
D. Evaluation of nucleic acid delivery to cells
Microscopy and colony formation assays that can be used to assess stable nucleic acid molecule delivery rely on manual visualization or measurement of nucleic acid molecule (e.g., selectable marker gene) expression, a process separate from delivery. It is. The above methods involve a delay in obtaining an evaluation of the delivery method. Microscopy techniques for visualizing chromosome or plasmid transfer using bromodeoxyuridine (BrdU) (see, eg, Pittman et al. J Immunol Methods 103: 87-92 (1987)) are time consuming and detect low levels of migration. However, there are limitations on the required large sample size, which is limited by the need to score manually. Colony forming transfection analysis can take 4-6 weeks to generate and evaluate marker-expressing transfection colonies.
[0130]
Conversely, the method provided by the present invention is based on fast, automated, sensitive and accurate analytical techniques, such as flow cytometry, which is time consuming, labor intensive and error prone. No manual detection of individual transfected cells, for example by microscopic techniques, is required. The above method allows analysis of nucleic acid molecule delivery data within 48 hours after transfection. In addition, data collected by flow cytometry analysis is statistically superior because many events such as nucleic acid molecule introduction can be easily collected. Since clear data obtained by these methods is instrument guidance, it is less susceptible to determination errors. That is, these methods increase the accuracy in evaluating nucleic acid molecule delivery. Conversely, microscopy is limited by the time it takes to score a distinct event and the sample size is also limited.
[0131]
Methods for monitoring nucleic acid molecule delivery are hampered by the problem of cell autofluorescence and wild-type cell differentiation from cells that express low levels of the reporter gene product to detect nucleic acid molecules, eg, DNA, but not reporter gene expression products. It is possible to measure the absolute value of a nucleic acid molecule introduced within 24 hours without being performed (see, for example, Ropp et al. (1995) Cytometry 21: 309-317).
[0132]
1. Factors to consider when working on nucleic acid delivery
Delivery of a nucleic acid, eg, DNA, to a cell is the process by which the nucleic acid is introduced inside the cell. Methods of delivering nucleic acids can be evaluated in a variety of ways, including:
[0133]
a. Introduction efficiency
Delivery methods can be evaluated by measuring the percentage of recipient cells in which the nucleic acid, including DNA, is present (ie, transduction efficiency). However, when evaluating delivery methods for the ultimate goal of producing cells that express the introduced nucleic acid, there are additional factors that are more important than the mere presence of the nucleic acid in the recipient cell to be considered. These additional factors include cell viability. Chronogenicity is an excellent measure of viability when assessing a growing cell population. Metabolic integrity can be monitored when the target cell population is not dividing or is growing slowly.
[0134]
b. Chronogenicity (clonogenicity)
Chronogenicity represents a measure of cell viability with respect to delivery procedures, growth conditions and cell manipulation (eg, plating). It is important to assess chronogenicity to determine whether the delivery procedure results in a sufficient number of viable cells to achieve the desired number of cells containing the introduced nucleic acid.
[0135]
Chronogenicity can be expressed as a clonal fraction. The clonal fraction is an index calculated by multiplying two separate fractions and normalizing against a control plate efficiency correction factor (CPE). The two separate fractions multiplied by this calculation are the fraction of cells surviving the delivery procedure (population cell yield) and the fraction of cells surviving plating. That is, the calculation is performed as follows:
Clone fraction = (number of viable colonies after plating / number of plating cells) × {number of cells after transfection / (number of transfected cells × CPE)}
[0136]
The values used in this calculation for the number of cells after transfection (ie, after delivery) and the number of colonies after plating are based on the number of cells or colonies at some point in the process. For example, a value for cell number after transfection represents a cell number at a time after nucleic acid delivery that is sufficient to complete the delivery process. This time can be determined empirically. Typically, this time ranges from 4-48 hours, and is generally about one day after transfection. Similarly, the value of the number of viable colonies after plating is determined at some point after nucleic acid delivery long enough to exclude non-viable cells and establish viable cells as colonies. Represents the number of colonies. This time can be determined empirically. Typically, this is the point in time when at least the average colony is made up of about 50 cells, or generally after 5 cell cycles.
[0137]
A correction factor is included to take into account the plating efficiency of control wells, a ratio determined by dividing the number of colonies counted by the initial plating cell number (typically 600-1000 cells). . For LM (tk-) and V79-4 cells, the value of the correction factor typically ranges from about 0.7 to about 1.2, and may be, for example, 0.9.
[0138]
The number of plated cells should be constant at 1000 (Simplified Plate Efficiency Assay) by performing duplicates, except that if the CPE is less than 0.3, the number of seeded cells should be 5,000-50,000. Should be increased to the range. If the CPE is less than 0.1 to 0.2, viable fraction analysis should be considered.
[0139]
c. Viable fraction
If the target cell population is not dividing or is dividing slowly, the replication or chronogenicity assays are not directly relevant. To measure cell killing, a less direct cell viability assay that monitors metabolic death rather than loss of replication competence must be used. These procedures include, for example, (1) membrane integrity as measured by dye exclusion, (2) inhibition of nucleic acid synthesis as measured by incorporation of nucleic acid precursors, (3) radioactive chromium release, and (4) MTT assays. (3- [4,5-dimethylthiazol-2-yl] -2,5-diphenyl-tetrazolium bromide). Because these methods reflect only immediate changes in metabolism, they are different from measuring replication competence and can be reversed or delayed, which can lead to errors in assessing cell viability. To minimize these errors, a correlation of the duplicate procedure has been suggested.
[0140]
d. Measurement of potential transfection efficiency (PTE) and chromos index (CI)
Cells that are viable and contain the nucleic acid from the total number of cells to which the nucleic acid has been delivered when assessing the delivery method used to introduce the nucleic acid into the cell, targeting expression of the nucleic acid, eg, DNA, in the cell It is desirable to obtain an indication of the theoretical maximum percentage of This is referred to as potential transfection efficiency and can be calculated from existing or historical experimental data sets and is determined as follows:
Potential transfection efficiency (PTE) = transduction efficiency x (clone fraction or viable fraction) x correction factor (CF)
[0141]
The Chromos Index (C.I.) is a measure of the proliferating population by using experimental values of labeled nucleic acids, such as ACes delivery%, and clonal fractions measured using a simplified chronogenetic assay to measure transduction efficiency. Is an efficient and rapid method of determining the potential transfection efficiency of DNA.
Chromos index (CI) =% labeled ACes delivered x Clone fraction evaluated x CF
[0142]
The transfer efficiency and the values of the clonal and viable fractions are calculated as described above. The correction factor (CF) takes into account sample size, sampling time and control plate efficiency. If all of these factors are constant for each variable, ie, sampling time and magnitude, the correction factor approaches the reciprocal of the value for CPE, that is, the clonal fraction or transfer efficiency is low even at low CF. If it is still close to 100%, or in other words, 100% delivery and viability, the maximum potential transfection efficiency will be equal to the plating efficiency of the control cells. The calculation of the CI determines the optimization of each variable, with the goal that the parameters such as transfer efficiency, clonal fraction and CF approach 1 (or 100%). If the sample size or collection time varies for either clonal fraction or transfer efficiency, CF represents an extrapolation based on slope or rate of change. The application of this evaluation method is provided in the "Examples".
[0143]
A stable transfection efficiency of about 1% is in the range (1-100%) that is considered useful for introducing large nucleic acid molecules into target cells. Using the methods provided herein, achieve the desired transfection efficiency without the need for long-term culturing of transfectants under selection conditions and measuring the number of surviving cells for selectable marker expression It is possible to predict which delivery method must be selected in order to do so. This analysis involves the calculation of the Chromos Index (CI) which integrates the "biological" value (clonal fraction) with the measurement of chromosomal "uptake" or transduction efficiency (percent of cells containing ACes delivered).
[0144]
2. Labeling of nucleic acid molecules for introduction
In the method of monitoring nucleic acid molecule delivery provided herein, labeling of the nucleic acid molecule to be delivered, for example, DNA, enables detection of the nucleic acid molecule from the recipient cell after introduction into the cell. Nucleic acid molecules can be labeled by incorporation of nucleotide analogs. Any nucleic acid molecule analog that can be detected in cells can be used in these methods. The analog may be directly detectable by, for example, radioactivity, or may be specifically recognized by the analog and detected in the recipient cell to an endogenous nucleic acid molecule, for example, an analog that distinguishes it from nucleotides constituting DNA. It can be detected upon binding of a possible molecule. Analogs that are directly detectable have unique properties that allow them to be detected using standard analytical methods. An analog may also be detectable upon binding to a detectable molecule, eg, a labeled antibody that specifically binds to the analog. The label on the antibody is one that can be detected using standard analytical methods. For example, the antibodies are fluorescent and can be detected by flow cytometry or microscopy.
[0145]
In certain embodiments of these methods, the nucleic acid molecule to be delivered, eg, DNA, is labeled with a thymidine analog, eg, iododeoxyuridine (IdUrd) or bromodeoxyuridine (BrdU). In a preferred embodiment, IdUrd is used to label a nucleic acid molecule to be delivered, eg, DNA. The introduced IdUrd-labeled nucleic acid molecule, eg, DNA, can be immunologically labeled with a FITC-conjugated anti-BrdU / IdUrd antibody and quantified by flow cytometry. That is, introduction of a labeled nucleic acid molecule, eg, DNA, into a recipient cell can be detected within hours after transfection.
[0146]
E. FIG. Stability of the delivered nucleic acid molecule
It is also interesting to assess the stability of the nucleic acid molecule, eg, DNA, under selected delivery conditions. Some delivery conditions and factors can have deleterious effects on nucleic acid molecular structure. Furthermore, labeling techniques used in certain monitoring methods of nucleic acid molecules, eg, DNA delivery, can also impact the structure and function of nucleic acid molecules, eg, DNA.
[0147]
The effect of delivery conditions on nucleic acid molecules can be assessed in a variety of ways, including microscopic analysis. In one example of a specific assay for the stability of artificial chromosomes, for example ACes, fluorescence microscopy for the ability to expose the chromosome to conditions of interest, for example, IdU labeling, and to remain intact and condensed after incorporation of the nucleotide analog. Analyze below.
[0148]
Methods for monitoring nucleic acid molecule delivery and expression
Also, the method of monitoring delivery of the nucleic acid molecule delivery methods provided herein can be combined with the evaluation of nucleic acid molecule, eg, DNA expression, in recipient cells to provide an overall process of nucleic acid molecule introduction for expression purposes. Further information regarding may be provided.
[0149]
For example, to facilitate the analysis of nucleic acid molecules, for example, DNA expression, it may be desirable to include in the introduced nucleic acid molecule, for example, DNA, a reporter gene that encodes a product that is easily detected. The reporter gene products for direct detection include, but are not limited to, green fluorescent protein (GFP), red fluorescent protein (RFP), luciferases, and CAT. Reporter gene products for indirect detection include, but are not limited to, β-galactosidase and cell surface markers.
[0150]
For example, the use of a GFP reporter gene, such as, but not limited to, an artificial chromosome containing a GFP coding sequence, such as ACes, in combination with labeling of ACes with a DNA analog, such as IdU, results in rapid delivery and expression. Can be monitored accurately. For example, following delivery of Ids-labeled GFP gene-containing ACes to target cells by any of the reported methods, the ACes-containing cells are divided into two populations. One population is fixed, stained for IdU, and analyzed by flow cytometry to determine percent delivery. The other population undergoes 4-5 cell divisions (about 72 hours) and GFP fluorescence is measured as an indicator of expression.
[0151]
Since the above studies indicate that the incorporation of the analog label does not affect GFP protein expression, these methods can be combined to monitor the delivery and initial expression of ACes, thereby reducing the effectiveness of the delivery method. It indicates that further information can be provided for a quick assessment. Also, by using these methods in combination, the biological events between the initial delivery stage and the initial gene expression can be mapped.
[0152]
The examples described below are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.
【Example】
[0153]
Example 1
Manufacture of artificial chromosomes
A. GFP chromosome contained in A9 cell line
Plasmid
Plasmid pIRES-EGFP (see SEQ ID NO: 13, a known plasmid obtained from Clontech, California, e.g., see U.S. Pat. No.). This plasmid contains an internal ribosome entry site of the encephalomyocarditis virus (ECMV) between the MCS and the enhanced green fluorescent protein (EGFP) coding region (IRES; Jackson (1990) Trends Biochem. 15: 477-483; Jang et al. 1988) J. Virol. 62: 2636-2643). This allows the gene of interest (cloned into MCS) and the EGFP gene to be translated from a single bicistronic mRNA transcript. Plasmid pIRES2-EGFP is designed for the selection of transiently transfected mammalian cells expressing EGFP and the protein of interest by flow cytometry and other methods. This vector can also be used to express EGFP alone or to obtain a stable transfection cell line without drug and clonal selection.
[0154]
Enhanced GFP (EGFP) is a mutant of GFP that has a 35-fold increase in fluorescence. This variant has a Ser to Thr mutation at amino acid position 65 and a Phe to Leu mutation at position 64 and is encoded by a gene with optimized human codons (see, eg, US Patent No. 6,053,312). . EGFP is a red shift mutant of wild-type GFP optimized for brighter fluorescence and higher expression in mammalian cells (Yang et al. (1996) Nucl. Acids Res. 24: 4592-4593; Haas et al. (1996) Curr. Biol. 6: 315-324; Jackson et al. (1990) Trends Biochem. 15: 477-483) (maximum excitation = 488 nm; maximum emission = 507 nm). EGFP encodes a GFPmut1 mutant (Jackson (1990) Trends Biochem. 15: 477-483) containing a double amino acid substitution from Phe-64 to Leu and from Ser-65 to Thr. The coding sequence of the EGFP gene contains over 190 silent base changes corresponding to human codon usage preference (Jang et al. (1988) J. Virol. 62: 2636-2643). Conversion of sequences flanking both sides of EGFP into the Kozak consensus translation initiation site (Huang et al. (1990) Nucleic Acids Res. 18: 937-947) further increased translation efficiency in eukaryotic cells. .
[0155]
Plasmid pIRES-EGFP was derived from PIRESneo (which was originally called pCIN4) by replacing the neo gene downstream of the IRES sequence with the EGFP coding region. The IRES sequence allows for the translation of two reading frames from one mRNA transcript. The expression cassette for pIRES-EGFP consists of the human cytomegalovirus (CMV) major immediate early promoter / enhancer, followed by a multiple cloning site (MCS), a synthetic intron (IVS; Huang et al. (1990) Nucleic Acids Res. 18: 937-). 947), after the EMCV IRES, contains the EGFP coding region and the bovine growth hormone polyadenylation signal.
[0156]
Position of the major component (for SEQ ID NO: 13):
Human cytomegalovirus (CMV) immediate early promoter: 232-820;
MCS 909-974;
IVS 974-1269;
ECMV IRES 1299-1884;
Enhanced green fluorescent protein (EGFP) gene 1905-2621;
Fragment containing a bovine poly A signal 2636-2913;
Col E1 origin of replication 3343-4016, and
Ampicillin resistance gene 5026-4168
[0157]
Propagation in Escherichia coli (E. coli)
Suitable host strains: DH5a, HB101, and other multipurpose strains. Single-stranded DNA production requires a host containing an F plasmid, such as JM101 or XL1-Blue.
Selectable marker: The plasmid confers resistance to kanamycin (30 μg / ml) to the E. coli host.
Escherichia coli origin of replication: pUC
Number of copies: ~ 500
Plasmid incompatibility group: pMB1 / ColE1
[0158]
pCHEGFP2
Plasmid pCHEGFP2 was constructed by deletion of the Nsi1 / SmaI fragment from pIRES-EGFP. Plasmid pIRES-EGFP contains the coding sequence for the 2.1 kB Nru1 / Xho fragment of pCHEGFP2 containing the CMV promoter, synthetic intron, EGFP coding sequence and bovine growth hormone polyadenylation signal. Digestion of pIRES-EGFP with Nru1 and Sma1 resulted in a 2.1 kb fragment. The digested DNA was fractionated by agarose gel electrophoresis, the separated bands were excised and then eluted from the gel using a Qiaex11 gel purification system (Qiagen, Mississauga, Ontario).
[0159]
pFK161
Cosmid pFK161 was obtained from Dr. Gyula Hadlaczky and contains a 9 kb NotI insert derived from a murine rDNA repeat (for a report on this cosmid, see PCT Application Publication No. WO 97/40183 by Hadlaczky et al. Clone 161). This cosmid is called clone 161 and contains the sequence corresponding to nucleotides 10232-15000 in SEQ ID NO: 16. It is a fragment of a giant chromosome (see U.S. Patent No. 6,077,697 and International PCT Application No. WO 97/40183, e.g., H1D3 as described in the European Collection of Animal Cell Culture (ECACC) under accession number 96040929). , A mouse-hamster hybrid cell line with this giant chromosome) was inserted into plasmid pWE15 (Stratagene, La Jolla, CA). Half of a 100 μl low melting point agarose block (large plug) containing the isolated SATAC was digested with NotI at 37 ° C. overnight. Plasmid pWE15 was similarly digested with NotI overnight. The large plug was then thawed and mixed with the digested plasmid, ligation buffer and T4 ligase. Ligation was performed at 16 ° C. overnight. Bacterial DH5α cells were transformed with the ligation product and the transformed cells were plated on LB / Amp plates. For a total of 189 colonies, 15-20 colonies were cultured on each plate. Plasmid DNA was isolated from surviving colonies for culture in LB / Amp medium and analyzed by Southern blot hybridization for the presence of DNA that hybridized with the pUC19 probe. This screening method ensured that all clones, even those lacking the insert but containing the pWE15 plasmid, were detected.
[0160]
Cosmid minipreps were prepared for restriction site analysis in the insert DNA by using liquid cultures of all 189 transformants. Six of the original 189 cosmid clones contained the insert. These clones were named as follows: 28 (〜9 kb insert), 30 (〜9 kb insert), 60 (〜4 kb insert), 113 (〜9 kb insert), 157 (〜9 kb insert) and 161 (~ 9 kb insert). Restriction enzyme analysis showed that three of the clones (113, 157 and 161) contained the same insert.
[0161]
For sequence analysis, the insert of cosmid clone # 161 was subcloned as follows. To obtain the terminal fragment of the insert of clone 161 the clone was digested with NotI and BamHI and ligated with NotI / BamHI digested pBluescript KS (Stratagene, La Jolla, CA). Two fragments of the insert of clone # 161 were obtained: the 0.2 kb and 0.7 kb insert fragments. The same digest was ligated with BamHI digested pUC19 to subclone the internal fragment of the insert of clone # 161. Three fragments of the insert of clone 161: 0.6 kb, 1.8 kb and 4.8 kb insert fragments were obtained.
[0162]
The insert corresponds to the inner portion of the mouse ribosomal RNA gene (rDNA) repeat unit between positions 7551-15670 set forth in Genbank Accession No. X82564, provided as SEQ ID NO: 5. Sequence data obtained for the insert of clone 161 is shown in SEQ ID NOs: 6-12. Specifically, the individual subclones corresponded to the following positions in GenBank Accession No. X82564 (ie, SEQ ID NO: 5) and SEQ ID NOs: 6-12.
[0163]
[Table 1]
Figure 2004532205
[0164]
The sequences shown in SEQ ID NOs: 6-12 differ in some positions from the sequence presented at positions 7551-1670 of Genbank Accession No. X82564. The divergence can be attributed to random mutations between the rDNA repeat units.
[0165]
For use herein, an rDNA insert from the clone was prepared by digesting a cosmid with NotI and BglII and purified as described above. Culture and maintenance of bacterial stocks and purification of plasmids are performed using standard known methods (eg, see Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press). Performed and plasmids were purified from bacterial cultures using Midi- and Maxi-Preps kits (Qiagen, Mississauga, Ontario).
[0166]
B. Preparation of GFP, murine A9 cell line
Cell culture and transfection
A murine A9 cell line was obtained from the ATCC and cells were thawed and maintained as described below. Briefly, cells were cultured in 15 cm tissue culture dishes (Falcon, Becton, Ontario) containing 90% DMEM (Canadian Life Technologies Burlington, Ontario) and 10% FBS (Cancella, Lexdale, Ontario). Dickinson Lovewear, Franklin Lakes, New Jersey) 2 × 10 per piece 6 Plate at cell density, 37 ° C, 5% CO 2 Maintained. When the cells reached 70-80% of the culture saturation density, the culture was passaged using routine procedures. The subculture was performed as follows. The medium was aspirated off. 10 ml of 1 × trypsin-EDTA (Canadian Life Technologies Burlington, Ontario) was dispensed into the cell monolayer and the dish was gently rotated to distribute the trypsin-EDTA. Finally, the trypsin-EDTA mass was aspirated off and the dishes were placed at 37 ° C. for 5 minutes. To quench trypsin-EDTA, 10 ml of growth medium was added to the dish and the single cell suspension was transferred to a 50 ml conical tube. Cell counting was performed using a cell counter (Beckman-Coulter, Hialeah, FL). The cells were diluted and re-cultured as described above. Cultures were harvested by trypsin-EDTA treatment for cold storage, counted, and the cell suspension was centrifuged at 500 xg for 5 minutes in a swinging bucket centrifuge. Cell pellet is 1 × 10 7 Resuspended in a freezing medium containing 90% DMEM, 20% FBS and 10% DMSO (Sigma-Aldrich, Oakville, Ontario) at a density of cells / ml. A 1 ml aliquot of the cell suspension was then dispensed into cryovials (Nunc, Rochester, NY), frozen overnight in isopropanol-filled containers (Nunc, Rochester, NY), stored at -70 ° C, and then stored for long periods. Therefore, it was transferred to the gas phase of a liquid nitrogen freezer.
[0167]
Ca 2 PO 4 Coprecipitation methods (eg, Graham et al. (1978) Virology 52: 456-457; Wigler et al. (1979) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76: 1373-1376; and (1990) Current Protocols in Molecular Biology A9 cells were transfected (see, Vol. 1, Willie Inter-Science, Addendum 14, units 9.1.1-9.1.9). One day before transfection, A9 cells were plated at 2 x 10 cells per 10 cm dish. 6 Cells were plated at density and the medium was replaced with fresh growth medium 3 hours before transfection. 140 μg of 9 kb rDNA, NotI and 5 μg of 2.1 kB CMV-EGFP XhoI / NruI fragment were mixed, co-precipitated and used with Ca 2 PO 4 A coprecipitate (calcium phosphate transfection system, Canadian Life Technologies Burlington, Ontario) was prepared and distributed to two 10 cm dishes of subconfluent A9 cells. DNA-Ca 2 PO 4 After allowing the complexes to stand on the cells for 18 hours, the precipitate was aspirated off and the cells were subjected to a glycerin shock for 1.5 minutes. After glycerin shock, the cell monolayer was gently washed with 2 × 10 ml dPBS (Canadian Life Technologies Burlington, Ontario) and 10 ml of pre-warmed growth medium was added. Finally, return the dish to the incubator, 37 ° C, 5% CO 2 Maintained. After recovery for 3 hours, each dish was passaged in a 3 × 15 cm tissue culture dish.
[0168]
Culture GFP fluorescence in culture using an inverted microscope with epifluorescence illumination (Axiovert 25, Zeiss, (North York, Ontario) and # 41017 Endow GFP filter set (Chroma Technologies, Brattleboro, Vermont)). Monitored visually. Enrichment of the GFP-expressing population was performed as follows.
[0169]
Enrichment of GFP-expressing cell population by fluorescence-activated cell sorting
Cell sorting was performed using a FACS Vantage flow cytometer (Becton Dickinson Immunocytometry Systems, San Jose, CA) equipped with a turbo-sort option and two Innova 306 lasers (Coherent, Palo Alto, CA). For cell sorting, a 70 μm nozzle was used. The sheath buffer was changed to PBS (maintained at 20 psi). GFP was excited with a 488 nm laser beam and the excitation was detected with FL1 using a 500 EFLP filter. Forward and side scatter were adjusted to sort for viable cells. Only viable cells were then analyzed for GFP fluorescence. Gating parameters were adjusted using wild type A9 cells as a negative control and GFP CHO cells as a positive control.
[0170]
For the first round of sorting, A9 cells were harvested 4 days after transfection, resuspended in 10 ml of growth medium, and sorted for a GFP-expressing population using the above parameters. GFP positive cells were distributed in 5 × 10 ml volumes of growth medium (Canadian Life Technologies Burlington, Ontario) supplemented with 1 × penicillin / streptomycin, and non-expressing cells were instructed to be discarded. Expressing cells were further diluted to 50 ml using the same medium, plated on 2 × 15 cm dishes, and cultured as described in the previous section. When the sorted populations reached confluent growth, they were re-sorted to enrich for GFP-expressing cells. By performing a total of four consecutive selections, a high enrichment of GFP-expressing cells as high as 89% was achieved after final selection. The final GFP expressing population was expanded for cryopreservation and fluorescent in situ hybridization screening (see below). Single cell clones were established from the population of interest by directing GFP-expressing single cells to individual wells of a 96-well plate using a flow cytometer. These were cultured as described above.
[0171]
Fluorescent In-Situ hybridization
Fluorescence In-Situ Hybridization (FISH) screening was performed on GFP enriched populations and single cell clones to detect amplification and / or artificial chromosome formation. Preparation and hybridization of metaphase spreads was performed (see Telenius et al. (1999) Chromosome Res 7: 3-7). Probes used include pSAT1 recognizing mouse major repeats (eg, Wong et al. (1988) Nucl. Acids Res. 16: 11645-11661), pFK161 hybridizing with mouse rDNA containing regions and mouse small repeats PCR-generated probes are included.
[0172]
That is, one method provided herein for the generation of artificial chromosomes, for example, ACes, employs a method based on a selectable marker, such as a fluorescent protein or flow cytometry, or other methods, such as fluorometry, cell imaging or fluorescence microscopy. Heterologous nucleic acids encoding other proteins that can be readily detected using are introduced into cells. For example, rDNA and DNA encoding enhanced green fluorescent protein (EGFP) can be introduced into cells, eg, A9 cells. Transfected cells can be sorted based on flow cytometry-based or other methods, such as fluorimetry, cell imaging, or properties that can be detected by fluorescence microscopy, such as fluorescence properties. For example, cells containing a fluorescent protein can be isolated from non-transfected cells using a fluorescence activated cell sorter (FACS). If sorting is performed prior to chromosome analysis of cells for the presence of artificial chromosomes, subsequent cell chromosome analysis and cells containing artificial chromosomes, such as ACes, will provide a population of transfected cells that can be enriched for artificial chromosomes. Identification and selection. For example, cells may be analyzed for an indication of chromosome segment amplification, the presence of structures that may occur in connection with amplification and new artificial chromosome formation, and / or the presence of artificial chromosomes, such as ACes. Cell analysis is typically a method of visualizing chromosomal structure as described herein and / or using techniques known to those of skill in the art, including, but not limited to, G- and C-band methods and FISH analysis. including. The analysis may use specific labeling of specific nucleic acids, for example, satellite DNA sequences, heterochromatin, rDNA sequences and heterologous nucleic acid sequences, at which amplification may be performed. Changes in the number of chromosomes during analysis of transfected cells and / or the appearance of unique chromosomal structures due to increased splitting resulting, for example, from amplification of repetitive units, aid in the identification of artificial chromosome-containing cells.
[0173]
C. Purification of artificial chromosomes by flow cytometry and preparation of DNA from flow-selected chromosomes
Artificial chromosomes were purified from host cells by flow cytometry (see de Jong (1999) Cytometry 35: 129-133). Briefly, purification was performed on a FACS Vantage flow cytometer (Becton Dickinson Immunocytometry Systems, San Jose, CA) equipped with a turbo-sort option and two Innova 306 lasers (Coherent, Palo Alto, CA). Was. Turbo-sort option adjustment is 20 lb / in 2 From 60 lb / in 2 Increasing the maximum system pressure, the drop drive frequency from 50,000 drops / sec to a maximum of 99000 drops / sec, and increasing the deflection surface voltage up to 6000V-8000V. Other adjustments are made to the device to accommodate higher pressures. Hoechst 35258 was excited with a first UV laser beam and the excitation was detected with FLI by using a 420 nm handpass filter. Chromomycin A3 was excited by a second laser set at 458 nm and the fluorescence was detected by FL using a 475 nm long pass filter. The power was 200 mW for both lasers. A bivariate distribution (1024 x 1024 channels) was accumulated during each sort. For whole chromosome selection, a sheath pressure of 30 lb / in 2 And a 50 μm diameter nozzle was attached. The fall delay profile was performed every morning and repeated after the main plug. Instrument alignment was performed daily using 3.0 μm diameter sphero rainbow beads (SpheroTech, Libertyville, Ill.). Alignment was considered optimized when a CV of 2.0% or less was achieved for FL1 and FL4.
[0174]
Condensing agents (hexylene glycol, spermine and spermidine) were added to the sheath buffer to maintain the condensed chromosomes after sorting. Sheath buffer contains 15 nm Tris HCl, 0.1 mM EDTA, 20 mM NaCl, 1% hexylene glycol, 100 mM glycine, 20 μM spermine and 50 μM spermidine. The selected chromosomes were placed at 4 ° C, about 1 × 10 6 At a concentration of chromosomes / ml, they were collected in 1.5 ml screw-cap Eppendorf tubes, which were then stored at 4 ° C.
[0175]
For the preparation of purified genomic DNA, selected chromosomal samples were transferred to 0.5% SDS, 50 mM EDTA and 100 μg / ml proteinase K, and then incubated at 50 ° C. for 18 hours. After adding 1 μg of a 20 mg / ml glycogen solution (Boehringer Mannheim) to each sample, it was extracted with an equal volume of phenol: chloroform: isoamyl alcohol (25: 24: 1). After centrifugation at 21000 × g for 10 minutes, the aqueous phase was transferred to a new microcentrifuge tube and re-extracted as above. 0.2 volume of 10M NH 4 OAC, 1 μl of 20 mg / ml glycogen and 1 volume of isopropanol were added to the extracted aqueous phase twice, then vortexed and centrifuged at 30,000 × g (room temperature) for 15 minutes. The pellet was washed with 200 μl of 70% ethanol and re-centrifuged as above. The washed pellets are air dried and then 0.5-2 × 10 6 Resuspended in 5 mM Tris-Cl, pH 8.0 at chromosome equivalents / μl.
[0176]
PCR on DNA prepared from chromosomal samples selected using primer sets specific for EGFP and RAPSYN, essentially as described above (see Co et al. (2000) Chromosome Research 8: 183-191). Was carried out. Briefly, 10 mM Tris-Cl, pH 8.3, 50 mM KCl, 200 μM dNTPs, 500 nM forward and reverse primer, 1.5 mM MgCl 2 A 50 μl PCR reaction was performed on genomic DNA equal to 10,000 or 1000 chromosomes in a solution containing 1.25 units of Taq polymerase (Ampli-Taq, Perkin-Elmer Cetus, CA). Separate reactions were performed for each primer set. The reaction conditions were as follows: one cycle of 95 ° C. for 10 minutes, then 35 cycles of 94 ° C. for 1 minute, 55 ° C. for 1 minute, 72 ° C. for 1 minute, and finally 72 ° C. for 10 minutes. One cycle. Upon completion, the samples were kept at 4 ° C. until analysis by agarose gel electrophoresis using the following primers (SEQ ID NOs: 1-4, respectively):
EGFP forward primer 5'-cgtccaggagcgcaccatcttctt-3 '
EGFP reverse primer 3'-atcgcgcttctcgttggggtcttt-3 '
RAPSYN forward primer 5'-aggactgggtggcttccaactcccagacac-3 ', and
RAPSYN reverse primer 5'-agcttctcattgctgcgcgccaggttcagg-3 '.
All primers were obtained from Canadian Life Technologies (Burlington, Ontario).
[0177]
Example 2
Preparation of cationic vesicles
Vesicles were prepared at a lipid concentration of 700 nmol / ml lipid (cationic lipid / DOPE 1: 1) according to the following procedure. In a glass tube (10 ml), 350 nmol of cationic lipid (SAINT-2) is mixed with 350 nmol dioleoylphosphatidylethanolamine (DOPE) and both are mixed with an organic solvent (chloroform, methanol or chloroform / methanol 1: 1, v / V). Dioleoylphosphatidylethanolamine (DOPE; Avanti Polar Lipid, Alabaster, Alabama) forms an inverted hexagonal phase in the membrane, weakening the membrane. Other effectors that can be used are cis-unsaturated phosphatidylethanolamine, cis-unsaturated fatty acids and cholesterol. Cis unsaturated phosphatidylcholine is less effective.
[0178]
The solvent was evaporated under a stream of nitrogen (15 min at room temperature / 250 μl solvent). The remaining solvent was completely removed by drying the lipid in a desiccator under high vacuum from a vacuum pump for 15 minutes. 1 ml of ultra-pure water was added to the dry mixture. This was vigorously vortexed for about 5 minutes. The resulting solution was sonicated in an ultrasonic bath (Laboratory Surprise, Inc., New York) until a clear solution was obtained. The resulting suspension contained a population of unilamellar vesicles with a size distribution between 50-100 nm.
[0179]
Example 3
Preparation of cationic vesicles by alcohol injection
In a glass tube (10 ml), 350 nm cationic lipid (Saint-2) was mixed with 350 nmol of DOPE and both were solubilized in an organic solvent (chloroform, methanol or chloroform / methanol 1/1). The solvent was evaporated under a stream of nitrogen (15 min at room temperature / 250 μl solvent). The remaining solvent was completely removed by drying the lipid under high vacuum for 15 minutes. This was then reconstituted in 100 μl pure ethanol.
[0180]
Example 4
Transfection of beta ACes into V79-4 cell line
Transfection procedures for various transfection agents
All compounds were tested in a Chinese hamster lung fibroblast cell line (V79-4, ATCC No. CCL-39). About 17 hours prior to transfection (double cell doubling), exponentially growing cells are trypsinized and contain Dulbecco's modified Eagle's medium (Life Technologies, Burlington, Ontario) and 10% FBS (Cancella, Lexadel, Plated 250,000 cells per well in 6-well petri dishes supplemented with Ontario). At the time of transfection, the number of cells per well was estimated to be about 1 million. For transfection, the individual manufacturer's protocols for complexation to naked DNA were followed, with the exception that by varying the amount of transfection agent used, different amounts and types of DNA present, and Different ionic strengths of complex formation were reflected. Typically one million ACes (in a volume of 800 μl) were combined with the transfection agent at a wide range of concentrations (between 5 and 100 times the lowest suggested by the manufacturer). The ACes / transfection mixture was conjugated in a volume ranging from 0.8 ml to 1.9 ml for the time recommended by the manufacturer. Some manufacturers recommend adding media to the complex formation reaction. The complex mixture was then applied to recipient cells and transfection continued according to the manufacturer's protocol. Details regarding the various conditions used with the different drugs are given in Table 1.
[0181]
Transfection procedure for Superfect
Superfect was tested on a Chinese hamster lung fibroblast cell line (V79-4, ATCC No. CCL-39). About 17 hours prior to transfection (double cell doubling), exponentially growing cells are trypsinized and contain Dulbecco's modified Eagle's medium (Life Technologies, Burlington, Ontario) and 10% FBS (Cancella, Lexadel, Plated 250,000 cells per well in 6-well petri dishes supplemented with Ontario). One million ACes in 800 μl of sorted buffer complexed with 10 μl of Superfect reagent. The complex was incubated at room temperature for 10 minutes. At the time of transfection, the number of cells per well was estimated to be about 1 million. The medium was removed from the wells and 600 μl of DMEM and 10% FBS were added. Superfect: ACes complex was added dropwise to the wells and incubated at 37 ° C. for 3 hours. After incubation, the transfected cells were trypsinized, transferred to a 15 cm dish containing 25 ml of DMEM and 10% FBS, and allowed to bind for 24 hours. Twenty-four hours later, selective medium containing 0.7 mg / ml hygromycin B was added to each well. The selection medium was changed every 2-3 days. After 10-12 days, colonies were screened for beta-galactosidase expression and / or FISH for intact chromosome detection.
[0182]
Application example of Chromos index measurement
About 1 × 10 6 Of V79-4 cells complexed with delivery factors (i.e., Lipofectamine plus and Lipofectamine or Superfect) 6 Was transfected with IdUrd-labeled ACes. The transfected cells were then fixed in ethanol. The fixed cells were denatured and exposed to a FITC-conjugated antibody that specifically binds to BrdU / IdUrd-labeled nucleic acids.
[0183]
The percentage of transfected cells containing IdUrd-labeled ACes was measured using flow cytometry and collecting FITC fluorescence. Upon accumulation of the data, a bivariate channel distribution was formed showing forward scatter versus green fluorescence (IdUrd-FITC). Visual inspection of the histograms of the negative control cells established the fluorescence level at which the cells were determined to be positive, with the gate for the negative cells set such that 1% appeared in the positive area.
[0184]
The number of cells recovered 24 hours after transfection was determined by counting aliquots using a Coulter counter. To determine the control plate efficiency of the recipient cell line, untreated cells are plated at 600-1000 cells per 10 cm Petri dish in growth medium to form an average colony for 5 cell cycles or 50 cells 5% CO at 37 ° C up to 2 Placed in the incubator. At this point, the number of viable colonies was determined. If the CPE exceeded 0.1-0.2, the treated cells were seeded at 1000 cells. When CPE was low, seeding density was increased to 5000-50,000 cells per dish.
[0185]
Example 5
Ultrasonic transfer transfection of LMTK (-) cells with lipofectamine
LM (tk-) cells were incubated at 37 ° C., 5% CO 2 in DMEM containing 4500 mg / L D-glucose, L-glutamine, pyridoxine hydrochloride and 10% fetal bovine serum. 2 And cultured. Twenty-four hours before use, corner wells of a 12-well dish were seeded with 200,000 cells per dish (to ensure that there was no interference from ultrasound from other wells).
[0186]
By counting GFP chromosomes, about 1 × 10 6 ACes have been demonstrated. The chromosomes were resuspended in tubes by rapid movement. 10 μl of the chromosome suspension was removed and mixed with an equal volume of 30 mg / ml PI (propidium iodide) dye. 8 μl of the stained chromosomes were loaded into a Petrov-Hauser counting chamber and the chromosomes were counted.
[0187]
The medium was removed from the cells and the cells were washed twice with HBSS (phenol-free, Gibco BRL) warmed to 37 ° C. 500 μl of warmed HBSS was added to each well of cells (1 μl) and Lipofectamine (Gibco BRL) was added to each well. The plate was then sealed with parafilm tape and gently shaken at 20 rpm for 30 minutes at room temperature (stagger plate-10 minutes for ease of operation).
[0188]
After incubation, Ultrasound Gel (Ather-Sonic Generic Ultrasound Transmission Gel, Pharmaceutical Innovations, Inc., Newark, NJ) was applied to a 2.5 cm sonoporator head. Ultrasound was passed through the bottom of the plate for 60 seconds with an ImaRX sonoporator 100 at 2.0 watts / cm. 2 Applied to the cells at the output energy. After ultrasonication of the wells, seeded cells (2 × 10 5 200 μl of GFP ACes per chromosome or sheath buffer (15 nM Tris HCl, 0.1 mM EDTA, 20 mM NaCl, 1% hexylene glycol, 100 mM glycine, 20 μM spermine and 50 μM spermidine) per chromosome immediately Added to wells. (Repeat until all samples on the plate that require ultrasound have been processed). The plate was then resealed with parafilm tape and gently shaken (20 rpm) at room temperature for 1 hour.
[0189]
After incubation, 1 ml (1 × of penicillin and streptomycin from DMEM, 4500 mg / L D-glucose, L-glutamine and pyridoxine hydrochloride, 10% fetal bovine serum, and 10,000 units / ml penicillin and 10,000 mg / ml streptomycin) Solution, containing 100 × stock solution) was added to each well and the cells were incubated at 37 ° C. for 18-24 hours.
[0190]
The cells in the plate were then washed with antibiotic-containing medium and 2 ml of medium was placed in each well. Cells are transfected / 5% CO 2 up to 48 hours after acoustic perforation 2 , 37 ° C. The cells were then trypsinized and 1x10 in DMEM. 6 And reanalyzed by flow cytometry.
[0191]
Results: Flow analysis was performed on a FACS Vantage (BDIS, San Jose, CA) equipped with a turbo-sort option and two Innova 305 lasers (Coherent, Palo Alto, CA). GFP signal excitation was 488 nm and emission was detected on FL1 using a 500 nm long pass filter. Analysis of transfected cells generated a population of GFP positive cells ranging from 13-27%. The non-acoustic perforation control value was 5%.
[0192]
Example 6
Ultrasonic transmission transfection with Saint-2
A. Ultrasonic transfer transfection of CHO-KI cells with Saint-2
CHO-KI cells were cultured in CHO-S-SFM2 medium (Gibco BRL, Paisley, UK) at 37 ° C., 5% CO 2. 2 And cultured. 2 × 10 5 And 5 × 10 5 Cells in between were plated on sterile glass slides in 12-well plates 24 hours before use.
[0193]
Transfection of cells was performed as follows. The medium was removed from the cells, and the cells were washed twice with HBSS (Hank's balanced salt solution without phenol red (Gibco BRL, UK)) at 37 ° C. Then, 500 μl of HBSS at 37 ° C. was added per well, and then 10 μl of a freshly prepared vesicle solution (prepared in Example 2) was added to a final concentration of 23.3 nmol / ml.
[0194]
Alternatively, the medium was removed from the cells and the cells were washed twice with HBSS. 500 μl of 37 ° C. HBSS / lipid solution was added to each well. An HBSS / lipid solution was prepared by adding 1 μl of the ethanolic lipid solution (prepared as described above) to 500 μl of HBSS with vigorous vortexing. The plate was then sealed with parafilm tape and gently shaken at room temperature for 30 minutes. After the incubation, the ultrasonic wave was applied at 0.5 watt / cm. 2 Cells were applied through the bottom of the plate for 60 seconds with an output energy of. Ultrasound was transmitted by an ultrasonic gel (Aquasonic 100, Parker, NJ) between the transducer and the plate. Ultrasound was applied with an ImaRX sonoporator 100. Immediately after ultrasonic application, seeded cells (2 × 10 5 ~ 5 × 10 5 ) (Prepared in Example 1) and one GFP chromosome was added. The plate was then resealed and gently shaken at room temperature for 1 hour. After incubation, 1 ml of medium (CHO-S-SFM2, containing 10% fetal bovine serum, 10000 μg / ml penicillin and 10000 μg / ml streptomycin (Gibco BRL, Paisley, UK)) was added to each well and the cells were incubated at 37 ° C. Incubated for 24 hours. The cells were then washed with medium, 1 ml of medium was added and the cells were incubated for an additional 24 hours at 37 ° C. The detection of the expressed gene was then evaluated microscopically or the detection of the introduced chromosome was evaluated by FISH analysis. Negative control tests were performed in the same manner, except that no chromosomes were added to the cells.
[0195]
result
After transfection, using visual inspection, 30% of the cells remained on the glass slides, of which 10% were positive for green fluorescent protein expression after 48 hours (3% of the original population). After two weeks in culture, FISH was performed on the cells, and 1.4% of the cells contained intact artificial chromosomes.
[0196]
B. Ultrasonic transmission transfection of Hep-G2 cells with Saint-2
Hep-G2 cells were incubated at 37 ° C., 5% CO 2 in DMEM supplemented with 4500 mg / l glucose, pyridoxine / HCl, 10% fetal bovine serum, 10,000 μg / ml streptomycin and 1000 μg / ml penicillin. 2 And cultured. 2 × 10 5 And 5 × 10 5 Cells in between were plated on sterile glass slides in 12-well plates 24 hours before use.
[0197]
Cells were transfected with the GFP chromosome using the procedure of Example 6A, except replacing the CHO-KI medium with Hep-G2 medium.
[0198]
result
After transfection, 30% of the cells remained on the glass slide. 80% of these cells were positive for green fluorescent protein expression.
[0199]
C. Ultrasonic transfection of A9 cells with Saint-2
A9 cells were incubated at 37 ° C. in DMEM (Gibco BRL, Paisley, UK) supplemented with 4500 mg / l glucose, pyridoxine / HCl, 10% fetal bovine serum, 10,000 μg / ml streptomycin and 10,000 μg / ml penicillin. 5% CO 2 And cultured. 2 × 10 5 And 5 × 10 5 Cells in between were plated on sterile glass slides in 12-well plates 24 hours before use.
[0200]
Cells were transfected with the GFP chromosome using the procedure of Example 6A, except replacing the CHO-KI medium with A9 medium.
[0201]
result
After transfection, 30% of the cells remained on glass slides, of which 50% were positive for green fluorescent protein expression.
[0202]
Example 7
Delivery of ACes to synovial cells, skeletal myofibroblasts and dermal fibroblasts
Mammals comprising a primary murine pericentric heterochromatin, comprising a reporter gene (lacZ) and a hygromycin B selectable marker gene, prepared as described in US Patent Nos. 6,025,155 and 6077697 and PCT Application Publication No. WO / 9740143 ( Murine) ACes artificial chromosomes (染色体 60 Mb) were delivered to primary rat fibroblast-like synoviocytes, rat dermal fibroblasts and rat skeletal myofibroblast line (L8 cells; ATCC accession number CRL-1769). Prior to delivery, ACes were labeled with iododeoxyuridine (IdUrd) as described herein.
[0203]
Cell preparation
Primary fibroblast-like synovial cells and rat skin fibroblasts were obtained from rats using standard methods [eg, Aupperle et al. (1999) J. Immunol. 163: 427-433 and Alvaro-Garcia et al. al. (1990) J. Clin. Invest. 86: 1790]. Such methods include the isolation of synovial cells by removing skin and muscle from the rodent of a rodent animal, generally, and then mincing the knee joint tissue. The minced tissue is then incubated with collagenase, filtered through a nylon mesh and washed thoroughly. Cells can be cultured overnight, at which time non-adherent cells are removed. Adherent cells can be cultured and passaged by replating at a constant dilution when the culture reaches confluent growth. Cells are plated at a rate of 50,000-75,000 cells per 6-well dish in medium containing low glucose DMEM, 1-glutamine, penicillin / streptomycin and 20% FBS. Cells are grown for 3-5 days at 37 ° C. in 5% CO 2 to approximately 80% confluence or 500,000 cells per well. 2 Cultured in an incubator.
[0204]
Transfection of cells with ACes
One million IdUrd-labeled ACes were complexed with 2, 5 or 10 μl of Superfect (Qiagen) or Lipofectamine Plus (Life Technologies; Gibco) as follows. Complex formation with Superfect was performed at room temperature for 10 minutes. For complex formation with Lipofectamine plus, the indicated amount of plus reagent was added to 1 million ACes and allowed to complex for 15 minutes at room temperature. Next, the indicated amount of lipofectamine was added to 200 μl of low glucose DMEM (without FBS) and combined with the ACes / plus reagent complex for 15 minutes at room temperature. The complexed ACes was then added dropwise to the cells in 600 μl of medium (approximately 1.4 ml final volume). 5% CO 2 After 3 hours at 37 ° C. in an incubator, a total of 3 ml of culture medium (low glucose DMEM, 1-glutamine, penicillin / streptomycin and 20% FBS) was added. After 24-48 hours, the cells were trypsinized to form a single cell suspension, the supernatant was removed by centrifugation and then fixed in cold 70% ethanol for a minimum of 1 hour. Aliquots of fixed cells were set aside for microscopic analysis.
[0205]
ACes FITC-conjugated antibody labeling
Following transfection, ACes were labeled with a FITC-conjugated antibody that specifically binds BrdU- or IdUrd-labeled nucleic acids, and cells were analyzed by FACs for FITC fluorescence and microscopic staining. Fixed cells were denatured in 2N HCl and 0.5% Triton-X for 30 minutes at room temperature. After denaturation induction, cells were neutralized by a series of washing steps at 4 ° C. Samples were resuspended in PBS and 4% FBS or BSA and 0.1% Triton-X (blocking buffer) for a minimum of 15 minutes to minimize background staining. The cells were then sedimented and exposed to FITC-conjugated antibody for 2 hours at room temperature. After washing the cells with blocking buffer, samples were prepared for flow cytometric analysis. Samples for microscopic analysis were dried on slides and the staining protocol was followed, except for BrdU / IdUrd antibody, which was diluted 1/5 and exposed to cells for 24 hours.
[0206]
result
Delivery of intact ACes was detected within 24-48 hours after transfection. The number of cells recovered 24 hours after transfection was determined by counting aliquots using a Coulter counter. To determine the control plating efficiency of the recipient cell line or the plating efficiency of transfected cells, cells were plated in growth medium at a rate of 1000-10000 cells per 10 cm Petri dish and 5 days CO2 at 37 ° C for 10 days. 2 Placed in the incubator. At that point, the number of viable colonies was determined. Normalized plate efficiency was calculated as described herein.
[0207]
When Superfect was used as the delivery agent, the percent delivery to fibroblast-like synovial cells as measured by flow cytometry ranged from 2424% to .66.3%. The% normalized plate efficiency when using 2 μl of Superfect was 3636% and 〜16% when using 5 μl Superfect. Higher doses of Superfect are associated with toxicity and higher numbers of ACes per cell than lower doses. When lipofectamine plus was used as the delivery agent, the percent delivery to fibroblast-like synovial cells as measured by flow cytometry ranged from 1111% to 2727%, with increasing doses of the agent delivering The percentage has increased.
[0208]
L8 and rat dermal fibroblasts (RSF) transfected with ACes were cultured under hygromycin B selection and analyzed for lacZ expression. In this example, the hygromycin selection gene was included in the ACes, but there are also a variety of other selectable marker genes that may be involved in introducing heterologous nucleic acids into cells where it is desirable to include the gene. Can be used. Such selection systems are known to those skilled in the art. Selection of a selectable marker gene can take into account, for example, the level of toxicity of the selection agent to the host cell for transfection. Identification of a suitable selectable marker gene is performed using routine procedures using the guidance applied herein.
[0209]
Clones of L8 and RSF cells expressing lacZ were identified. These results demonstrate that IdUrd-labeled ACes can be efficiently delivered to primary cells and cell lines, and that the transgene contained in ACes is expressed in transfected cells.
[0210]
Example 8
Ex vivo transfer of reporter gene to rat joint
To examine the introduction of the heterologous gene into the in vivo environment and the expression of the gene in vivo, L8 cells transfected with the ACes described above were injected into the ankle joint of a rat suffering from adjuvant-induced arthritis. On day 0, adjuvant induction of arthritis was performed in Lewis rats. Methods for inducing adjuvants in animal models are known in the art [eg, Kong et al. (1999) Nature 4023: 304-309]. In one example of a protocol for adjuvant induction of arthritis, Lewis rats were immunized at the base of the tail on day 0 with 1 mg of Mycobacterium tuberculosis H37RA (Difco, Detroit, Michigan) in 0.1 ml mineral oil. Become Forefoot swelling typically begins around day 10.
[0211]
On day 12, transfected L8 cells into the right ankle joint (~ 0.7 x 10 6 Cells) or untransfected control cells were injected intra-articularly. On day 14, rats were sacrificed for joint analysis for the presence of implanted transfected L8 cells.
[0212]
Different tissues of sacrificed rats were examined for the presence of lacZ mRNA by RT-PCR analysis. Total mRNA was extracted from the tissue and RT-PCR was performed using primers specific for the lacZ gene. Amplification products were detected only in the synovium but not in other tissues (liver, kidney, heart, spleen and lung). In addition, synovium from sacrificed rats was analyzed by in situ enzymatic staining and X-gal staining for β-gal activity. After snap freezing of the synovium, 8 μm and 20 μm sections were cut, counterstained with Mayer's hematoxylin, and analyzed for blue staining of the cells. Staining was detected from the synovium injected with ACes-transfected L8 cells, but not the synovium injected with non-transfected cells. These results demonstrate the potential of effective ex vivo gene transfer in a rat adjuvant arthritis model using ACes containing the marker gene, a potential treatment of arthritis and other connective tissue diseases using ACes as a non-viral vector for gene therapy. ing.
[0213]
Example 9
Flow cytometry technique for measurement of artificial chromosome delivery
The production cell line (see Example 1) was incubated with 0.168 μg / ml hygromycin B (Calbiochem, San Diego, Calif.) And 10% fetal bovine serum (Canberra, Lexdale, Ontario) in MEM medium (Gibco BRL). Cultured in Iododeoxyuridine or bromodeoxyuridine was added directly to the culture medium of the production cell line (CHO E42019) in the exponential growth phase. Stock iododeoxyuridine was prepared in Tris-based pH 10 and bromodeoxyuridine stock was prepared in PBS. A final concentration of 0.05-1 μM was used for a 20-24 hour continuous labeling of 5-50 μM with a 15 minute pulse. Twenty-four hours later, exponentially growing cells were mitotically blocked with corticin (1.0 μg / ml) for 7 hours before harvesting. Chromosomes were then isolated and stained with Hoechst 33258 (2.5 μg / ml) and chromomycin A3 (50 μg / ml). Purification of artificial chromosomes was performed using a FACS Vantage flow cytometer (Becton Dickinson Immunocytometry System, San Jose, CA). Chromomycin A3 was excited with a first laser set at 457 nm and emission was detected using a 475 nm longpass filter. Hoechst was excited by a second UV laser and the emission was detected using a 420/44 nm bandpass filter. The output of both lasers was 150 mW. A bivariate distribution indicating cell karyotype was accumulated from each sort. ACes were gated from other chromosomes and selected. Condensing agents (hexylene glycol, spermine and spermidine) were added to the sheath buffer to maintain the condensed intact chromosomes after sorting. The IdU labeling index of the selected chromosomes was measured with a microscope. Aliquots (2-10 μl) of the selected chromosomes were fixed in 0.2% formaldehyde solution for 5 minutes and then dried on uncontaminated microscope slides. Microscope samples were fixed with 70% ethanol. Air-dried slides were denatured in coplin jar with 2N HCl for 30 minutes at room temperature and washed 2-3 times with PBS. Non-specific binding was blocked with PBS and 4% BSA or serum for a minimum of 10 minutes. A 1/5 dilution of the FITC-conjugated IdU / BrdU antibody (Becton Dickinson) in a final volume of 60-100 μl was applied to the slides. Plastic strips, Durra seals (Diversified Biotech, Boston, Mass.) Were placed over the slides and the slides were kept in a humidified shielded box at 4% C in the dark for 8-24 hours. DAPI (Sigma) 1 μg / ml in VectorShield was used as counterstain. Fluorescence was detected using a Zeiss Axioplan 2 microscope equipped for epifluorescence. A minimum of 100 chromosomes were scored to determine% labeling. Unlabeled chromosomes were used as negative controls.
[0214]
The day before transfection, V79-4 (Chinese hamster lung fibroblasts) cells were trypsinized and incubated in 4 ml of DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium, Life Technologies) and 10% FBS (Cancella, Lexdale, Ontario). Plated at a rate of 250,000 cells in a well Petri dish. The protocol was modified for use in the LM (tk-) cell line by plating 500,000 cells. 1x10 sorted in ~ 800 [mu] l sorting buffer 6 ACes were supplemented with lipid or dendrimer reagents. Table 1 shows an example of the protocol modification. The chromosome and the transfection agent were mixed gently. The complex was dropped onto the cells and the plate was vortex mixed. Plates are given 5% CO for a defined transfection period 2 It was kept at 37 ° C. in the incubator. The volume in the wells was then made up to 4-5 ml with DMEM and 10% FBS. 5% CO 2 It was left at 37 ° C. for 24 hours in an incubator. Transfected cells were trypsinized. Samples to be analyzed for IdU-labeled chromosome delivery were fixed in cold 70% ethanol, stored at -20 ° C, and prepared for IdU antibody staining. Samples to be cultured for colony selection were counted and then introduced in duplicate into 10 cm dishes at a density of 10,000 and 100,000 cells, and the remaining cells were placed in 15 cm dishes. Twenty-four hours later, selective medium containing DMEM and 10% FBS with 0.7% mg / ml hygromycin B, # 40051 (Calbiochem, San Diego, CA) is added. The selection medium is changed every 2-3 days. This hygromycin B concentration kills wild type cells after 7 days of selection. On days 10-14, colonies were expanded and then screened for intact chromosome transfer by FISH and assayed for beta-galactosidase expression.
[0215]
Table 1: Delivery transfection protocol
[Table 2]
Figure 2004532205
[0216]
IdU antibody labeling
A standard BrdU staining flow cytometry protocol (Gratzer et al. Cytometry (1981); 6: 385-393) was used, except for any modifications during the neutralization step, the presence of detergent during denaturation, and the composition of the blocking buffer. The sample is centrifuged at 300 g for 7-10 minutes between each step and the supernatant is removed. A sample of 1 to 2 million cells is fixed in cold 70% ethanol. The cells are then denatured for 30 minutes at room temperature in 1-2 ml of 2N HCL + 0.5% Triton X. Wash the sample 3-4 times with cold DMEM until the indicator is neutral. Final wash with cold DMEM + 5% FBS. After addition of blocking / permeabilization buffer containing PBS, 0.1% Triton X and 4% FBS for 10-15 minutes, the samples are sedimented by centrifugation. Add 20 μl of IdU / BrdU FITC conjugate B44 clone antibody (Becton Dickinson Immunocytometry Systems, San Jose, CA) to the pellet and leave for 2 hours at room temperature in the dark with stirring every 30 minutes. Wash cells with blocking / permeabilization buffer and resuspend in PBS for flow analysis.
[0219]
Flow cytometric detection of fluorescent IdUrd-labeled ACes
The percentage of transfected cells containing IdU-labeled ACes was measured using flow cytometry with the argon laser changed to 488 nm at 400 mW. FITC fluorescence was collected through a standard FITC 530/30 nm bandpass filter. Debris and doublets were eliminated by gating the cell population based on side scatter versus forward scatter. The bivariate channel distribution formed by accumulating the data (15000 events) showed forward scatter versus green fluorescence (IdU-FITC). The fluorescence level at which the cells were determined to be positive was established by visual inspection of the histogram of the negative control cells so that about 1% appeared in the positive area.
[0218]
result:
Table 2 shows the results of transfection delivery of IdU-labeled ACes.
Table 2
[Table 3]
Figure 2004532205
[0219]
The invention is to be limited only by the appended claims, as modifications are readily apparent to those skilled in the art.

Claims (231)

細胞への大型核酸分子の導入方法であって、
(a)核酸分子を送達因子に暴露し、
(b)細胞を送達因子に暴露し、そして
(c)細胞を核酸分子と接触させることにより、核酸分子を細胞へ送達させる
段階を含み、段階(a)〜(c)は順序立てて連続的または同時に行なわれるものとし、ただし、送達因子がエネルギーである場合、それは核酸分子には適用されず、細胞と核酸分子の接触後それは細胞には適用されないものとする方法。
A method for introducing a large nucleic acid molecule into a cell,
(a) exposing the nucleic acid molecule to a delivery agent;
(b) exposing the cells to a delivery agent; and
(c) contacting the cell with the nucleic acid molecule to deliver the nucleic acid molecule to the cell, wherein steps (a) to (c) are performed sequentially and sequentially or simultaneously, provided that the delivery factor is A method wherein, if energy, it does not apply to the nucleic acid molecule and after contact of the nucleic acid molecule with the cell it does not apply to the cell.
核酸分子および細胞間の接触を増加させる作用因子に核酸分子を暴露し、そして細胞の透過性を高める作用因子に細胞を暴露する、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the nucleic acid molecule is exposed to an agent that increases contact between the nucleic acid molecule and the cell, and the cell is exposed to an agent that increases cell permeability. 核酸分子が約0.6メガ塩基よりも大きい、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the nucleic acid molecule is larger than about 0.6 megabases. 核酸分子が約1メガ塩基よりも大きい、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the nucleic acid molecule is larger than about 1 megabase. 核酸分子が約5メガ塩基よりも大きい、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the nucleic acid molecule is larger than about 5 megabases. 核酸分子が、天然染色体、人工染色体、または約0.6メガ塩基よりも大きい染色体のフラグメントまたは約0.6メガ塩基よりも大きい裸のDNAである、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, an artificial chromosome, or a fragment of a chromosome larger than about 0.6 megabases or naked DNA larger than about 0.6 megabases. 核酸分子が人工染色体である、請求項1記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the nucleic acid molecule is an artificial chromosome. 核酸分子が、人工染色体発現系(ACes)である、請求項1記載の方法。The method according to claim 1, wherein the nucleic acid molecule is an artificial chromosome expression system (ACes). 核酸分子を、インビトロ、エクスビボまたはインビボで送達因子に暴露する、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the nucleic acid molecule is exposed to the delivery agent in vitro, ex vivo or in vivo. 送達因子に暴露された核酸分子と細胞の接触をインビトロ、エクスビボまたはインビボで行なう、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the contacting of the cell with the nucleic acid molecule exposed to the delivery agent is performed in vitro, ex vivo or in vivo. 送達因子への核酸の暴露が、核酸を送達因子と混合することにより行なわれ、そして透過性を高める作用因子への細胞の暴露が、細胞への超音波または電気エネルギーの適用を含む、請求項1または2記載の方法。The exposure of the nucleic acid to the delivery agent is performed by mixing the nucleic acid with the delivery agent, and the exposure of the cell to the agent that enhances permeability comprises the application of ultrasound or electrical energy to the cell. 3. The method according to 1 or 2. 送達因子がカチオン化合物を含む、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the delivery agent comprises a cationic compound. カチオン化合物が、カチオン脂質、カチオンポリマー、カチオン脂質混合物、カチオンポリマー混合物、カチオン脂質およびカチオンポリマーの混合物、カチオン脂質および中性脂質の混合物、ポリカチオン脂質、非リポソーム形成脂質、活性化デンドリマー、および塩化ピリジニウム界面活性剤から成る群から選択される、請求項12記載の方法。The cationic compound is a cationic lipid, cationic polymer, cationic lipid mixture, cationic polymer mixture, cationic lipid and cationic polymer mixture, cationic lipid and neutral lipid mixture, polycationic lipid, non-liposome-forming lipid, activated dendrimer, and chloride. 13. The method of claim 12, wherein the method is selected from the group consisting of pyridinium surfactants. 送達因子が1種またはそれ以上のカチオン化合物を含む組成物であり、化合物が、N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)、C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C10020612・8CFCOH、C4178NO8P、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOH、および(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドから成る群から選択される、請求項12記載の方法。A composition wherein the delivery factor comprises one or more cationic compounds, wherein the compound is N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA) , dioleyl phosphatidyl ethanolamine (DOPE), 2,3-dioleyloxy-N-[2 (spermine carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propane aminium trifluoroacetate (DOSPA), C 52 H 106 N 6 O 4 · 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 · 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P · CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 · 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 · 2CF 3 CO 2 H, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 · 8CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P, C 162 H 330 N 22 O 9 · 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 · 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 .2CF 3 CO 2 H, and (1-methyl-4- (1-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride, The method according to claim 12. 送達因子がエネルギーである、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the delivery factor is energy. 細胞をエネルギーで処理する、請求項15記載の方法。17. The method of claim 15, wherein the cells are treated with energy. エネルギーが超音波エネルギーである、請求項15記載の方法。The method of claim 15, wherein the energy is ultrasonic energy. 超音波エネルギーを約30秒間〜約5分間細胞に適用する、請求項17記載の方法。18. The method of claim 17, wherein the ultrasonic energy is applied to the cells for about 30 seconds to about 5 minutes. 超音波エネルギーを一連続パルスとして適用する、請求項17記載の方法。18. The method of claim 17, wherein the ultrasonic energy is applied as a single pulse. 超音波エネルギーを2またはそれ以上の断続パルスとして適用する、請求項17記載の方法。18. The method of claim 17, wherein the ultrasonic energy is applied as two or more intermittent pulses. 超音波エネルギーの断続パルスを、実質的に同じ長さの時間、実質的に同じエネルギーレベルで適用する、請求項20記載の方法。21. The method of claim 20, wherein the intermittent pulses of ultrasonic energy are applied for substantially the same amount of time and at substantially the same energy level. 断続パルスについて、エネルギーレベル、適用時間の長さ、またはエネルギーレベルおよび適用時間の長さが変化する、請求項20記載の方法。21. The method of claim 20, wherein the energy level, duration of application, or energy level and duration of application vary for intermittent pulses. 細胞への超音波エネルギー適用前に、細胞をキャビテーション化合物と接触させる、請求項11記載の方法。12. The method of claim 11, wherein the cells are contacted with a cavitation compound prior to applying ultrasonic energy to the cells. 細胞への超音波エネルギー適用前に、細胞をキャビテーション化合物と接触させる、請求項17記載の方法。18. The method of claim 17, wherein the cells are contacted with a cavitation compound prior to applying ultrasonic energy to the cells. 透過性を高める作用因子が電気エネルギーの適用を含む、請求項11記載の方法。12. The method of claim 11, wherein the permeability enhancing agent comprises the application of electrical energy. (a)超音波または電気エネルギーを細胞に適用し、そして
(b)細胞を、超音波または電気エネルギーの適用終結後、核酸分子および送達因子の混合物と接触させることにより、核酸分子を細胞へ送達する
段階を含む、請求項1記載の方法。
(a) applying ultrasound or electrical energy to the cells, and
2. The method of claim 1, comprising (b) delivering the nucleic acid molecule to the cell by contacting the cell with a mixture of the nucleic acid molecule and a delivery agent after termination of the application of ultrasound or electrical energy.
作用因子がカチオン化合物である、請求項26記載の方法。27. The method of claim 26, wherein the agent is a cationic compound. エネルギーが超音波である、請求項25記載の方法。26. The method of claim 25, wherein the energy is ultrasound. 超音波エネルギー適用前に細胞をキャビテーション化合物と接触させる、請求項28記載の方法。29. The method of claim 28, wherein the cells are contacted with a cavitation compound prior to applying ultrasonic energy. 細胞が植物細胞または動物細胞である、請求項1記載の方法。The method according to claim 1, wherein the cell is a plant cell or an animal cell. 細胞が、核移植供与細胞、幹細胞、一次細胞、不死化セルラインからの細胞および特定器官を発生させ得る細胞から成る群から選択される、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the cells are selected from the group consisting of nuclear transfer donor cells, stem cells, primary cells, cells from immortalized cell lines, and cells capable of developing a particular organ. 細胞が、一次細胞、不死化細胞、胚細胞、幹細胞、形質転換細胞および腫瘍細胞から成る群から選択される、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the cells are selected from the group consisting of primary cells, immortalized cells, embryonic cells, stem cells, transformed cells and tumor cells. 細胞が、核移植供与細胞、幹細胞、および特定器官を発生させ得る細胞から成る群から選択される、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the cells are selected from the group consisting of nuclear transfer donor cells, stem cells, and cells capable of developing a particular organ. (a)核酸分子の非存在下で細胞を送達因子と接触させ、そして超音波エネルギーまたは電気エネルギーを細胞に適用し、ただし、接触および適用は連続的または同時に行われるものとし、次いで
(b)細胞を核酸分子と接触させることにより、核酸分子を細胞に送達する
段階を含む、細胞への核酸分子の送達方法。
(a) contacting the cell with the delivery agent in the absence of the nucleic acid molecule, and applying ultrasonic or electrical energy to the cell, provided that the contacting and applying occur sequentially or simultaneously;
(b) A method for delivering a nucleic acid molecule to a cell, comprising delivering the nucleic acid molecule to the cell by contacting the cell with the nucleic acid molecule.
送達因子がカチオン化合物を含む、請求項34記載の方法。35. The method of claim 34, wherein the delivery agent comprises a cationic compound. 送達因子が1種またはそれ以上のカチオン化合物を含む組成物であり、化合物が、N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)、C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C10020612・8CFCOH、C4178NO8P、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOH、および(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドから成る群から選択される、請求項34記載の方法。A composition wherein the delivery factor comprises one or more cationic compounds, wherein the compound is N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA) , dioleyl phosphatidyl ethanolamine (DOPE), 2,3-dioleyloxy-N-[2 (spermine carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propane aminium trifluoroacetate (DOSPA), C 52 H 106 N 6 O 4 · 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 · 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P · CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 · 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 · 2CF 3 CO 2 H, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 · 8CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P, C 162 H 330 N 22 O 9 · 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 · 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 .2CF 3 CO 2 H, and (1-methyl-4- (1-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride; 35. The method of claim 34. 送達因子が(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドである、請求項34記載の方法。35. The method of claim 34, wherein the delivery agent is (1-methyl-4- (1-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride. 核酸分子が約1メガ塩基より大きい、請求項34記載の方法。35. The method of claim 34, wherein the nucleic acid molecule is greater than about 1 megabase. 核酸分子が、人工染色体、人工染色体発現系(ACes)および天然染色体または少なくとも約0.6メガ塩基より大きいそのフラグメントから成る群から選択される、請求項34記載の方法。35. The method of claim 34, wherein the nucleic acid molecule is selected from the group consisting of artificial chromosomes, artificial chromosome expression systems (ACes) and native chromosomes or fragments thereof that are at least greater than about 0.6 megabases. カチオン化合物が、カチオン脂質、カチオンポリマー、カチオン脂質混合物、カチオンポリマー混合物、カチオン脂質およびカチオンポリマーの混合物、カチオン脂質および中性脂質の混合物、ポリカチオン脂質、非リポソーム形成脂質、活性化デンドリマー、および塩化ピリジニウム界面活性剤から成る群から選択される、請求項35記載の方法。The cationic compound is a cationic lipid, cationic polymer, cationic lipid mixture, cationic polymer mixture, cationic lipid and cationic polymer mixture, cationic lipid and neutral lipid mixture, polycationic lipid, non-liposome-forming lipid, activated dendrimer, and chloride. 36. The method of claim 35, wherein the method is selected from the group consisting of a pyridinium surfactant. エネルギーが超音波である、請求項34記載の方法。35. The method of claim 34, wherein the energy is ultrasound. 超音波エネルギーを、約0.1および1ワット/cmの間、約30秒間〜約5分間細胞に適用する、請求項41記載の方法。Ultrasonic energy, between about 0.1 and 1 watt / cm 2, is applied for about 30 seconds to about 5 minutes cells, The method of claim 41, wherein. 超音波エネルギーを、一連続パルスとしてまたは2またはそれ以上の断続パルスとして適用する、請求項41記載の方法。42. The method of claim 41, wherein the ultrasonic energy is applied as one continuous pulse or as two or more intermittent pulses. パルスが断続パルスであり、そして超音波エネルギーの断続パルスを、実質的に同じ長さの時間、実質的に同じエネルギーレベルで適用する、請求項43記載の方法。44. The method of claim 43, wherein the pulse is an intermittent pulse, and wherein the intermittent pulse of ultrasonic energy is applied for substantially the same amount of time at substantially the same energy level. パルスが断続パルスであり、そして断続パルスについて、エネルギーレベル、適用時間の長さ、またはエネルギーレベルおよび適用時間の長さが変化する、請求項43記載の方法。44. The method of claim 43, wherein the pulse is an intermittent pulse, and for the intermittent pulse, the energy level, duration of application, or energy level and duration of application vary. 超音波エネルギー適用前に、細胞をキャビテーション化合物と接触させる、請求項34記載の方法。35. The method of claim 34, wherein the cells are contacted with a cavitation compound prior to applying ultrasonic energy. 細胞が、胚性幹細胞、核移植供与細胞、幹細胞および特定器官を発生させ得る細胞から成る群から選択される、請求項34記載の方法。35. The method of claim 34, wherein the cells are selected from the group consisting of embryonic stem cells, nuclear transfer donor cells, stem cells and cells capable of developing a particular organ. 対象における細胞への核酸分子の送達方法であって、
(a)核酸分子の非存在下で対象に送達因子を投与し、
(b)作用因子投与後、超音波または電気エネルギーを対象に適用し、そして
(c)超音波または電気エネルギーの適用終結後、核酸分子を対象に投与することにより、核酸分子を細胞へ送達する
段階を含む方法。
A method of delivering a nucleic acid molecule to a cell in a subject, comprising:
(a) administering a delivery agent to the subject in the absence of the nucleic acid molecule;
(b) applying the ultrasound or electrical energy to the subject after administering the agent, and
and (c) delivering the nucleic acid molecule to the cells by administering the nucleic acid molecule to the subject after the application of the ultrasound or electric energy is terminated.
作用因子がカチオン化合物である、請求項48記載の方法。49. The method of claim 48, wherein the agent is a cationic compound. 送達因子および核酸分子の投与およびエネルギーの適用が、細胞が存在する対象の局所領域に直接向けられている、請求項48記載の方法。49. The method of claim 48, wherein the administration of the delivery factor and the nucleic acid molecule and the application of energy are directed directly to a local area of the subject where the cells are present. 送達因子が1種またはそれ以上のカチオン化合物を含む組成物であり、化合物が、N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)、C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C10020612・8CFCOH、C4178NO8P、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOH、および(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドから成る群から選択される、請求項48記載の方法。A composition wherein the delivery factor comprises one or more cationic compounds, wherein the compound is N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA) , dioleyl phosphatidyl ethanolamine (DOPE), 2,3-dioleyloxy-N-[2 (spermine carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propane aminium trifluoroacetate (DOSPA), C 52 H 106 N 6 O 4 · 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 · 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P · CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 · 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 · 2CF 3 CO 2 H, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 · 8CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P, C 162 H 330 N 22 O 9 · 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 · 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 .2CF 3 CO 2 H, and (1-methyl-4- (1-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride; 49. The method of claim 48. 対象の領域が、関節、腫瘍、臓器および組織から成る群から選択される、請求項50記載の方法。51. The method of claim 50, wherein the region of interest is selected from the group consisting of a joint, a tumor, an organ, and a tissue. 核酸分子が約1メガ塩基より大きい、請求項48記載の方法。49. The method of claim 48, wherein the nucleic acid molecule is greater than about 1 megabase. 核酸分子が約5メガ塩基より大きい、請求項48記載の方法。49. The method of claim 48, wherein the nucleic acid molecule is larger than about 5 megabases. 核酸分子が、人工染色体、サテライト人工染色体および天然染色体またはそのフラグメントからなる群から選択される、請求項48記載の方法。49. The method of claim 48, wherein the nucleic acid molecule is selected from the group consisting of artificial chromosomes, satellite artificial chromosomes, and native chromosomes or fragments thereof. カチオン化合物が、カチオン脂質、カチオンポリマー、カチオン脂質混合物、カチオンポリマー混合物、カチオン脂質およびカチオンポリマーの混合物、カチオン脂質および中性脂質の混合物、ポリカチオン脂質、非リポソーム形成脂質、活性化デンドリマー、および塩化ピリジニウム界面活性剤から成る群から選択される、請求項49記載の方法。The cationic compound is a cationic lipid, cationic polymer, cationic lipid mixture, cationic polymer mixture, cationic lipid and cationic polymer mixture, cationic lipid and neutral lipid mixture, polycationic lipid, non-liposome-forming lipid, activated dendrimer, and chloride. 50. The method of claim 49, wherein the method is selected from the group consisting of pyridinium surfactants. エネルギーが超音波であり、超音波エネルギーを対象に投与する前に、対象にキャビテーション化合物を投与する、請求項48記載の方法。49. The method of claim 48, wherein the energy is ultrasound, and wherein the cavitation compound is administered to the subject before administering the ultrasound energy to the subject. 大型核酸分子を細胞へ送達する方法であって、
(a)カチオン脂質を含む組成物と核酸分子を接触させ、次いで、
(b)核酸分子を細胞と接触させ、この場合段階(a)および(b)を同時または連続的に行うものとする方法。
A method for delivering a large nucleic acid molecule to a cell,
(a) contacting a nucleic acid molecule with a composition comprising a cationic lipid,
(b) A method wherein the nucleic acid molecule is contacted with a cell, wherein steps (a) and (b) are performed simultaneously or sequentially.
カチオン脂質組成物が、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)およびジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)を含む、請求項58記載の方法。The cationic lipid composition comprises 2,3-dioleyloxy-N- [2 (sperminecarboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propanaminium trifluoroacetate (DOSPA) and dioleyl phosphatidylethanolamine (DOPE) 59. The method of claim 58, comprising: 核酸分子が0.6メガ塩基対より大きいサイズである、請求項58記載の方法。59. The method of claim 58, wherein the nucleic acid molecule is greater than 0.6 megabase pairs in size. 核酸分子が、天然染色体、人工染色体、染色体のフラグメント、または裸のDNAである、請求項58記載の方法。59. The method of claim 58, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, an artificial chromosome, a fragment of a chromosome, or naked DNA. 細胞が、植物細胞および動物細胞から成る群から選択される、請求項58記載の方法。59. The method of claim 58, wherein said cells are selected from the group consisting of plant cells and animal cells. 細胞が、一次細胞、不死化細胞、胚細胞、幹細胞、形質転換細胞および腫瘍細胞から成る群から選択される、請求項58記載の方法。59. The method of claim 58, wherein the cells are selected from the group consisting of primary cells, immortalized cells, embryonic cells, stem cells, transformed cells and tumor cells. 核酸分子をインビトロ、エクスビボまたはインビボで細胞と接触させる、請求項58記載の方法。59. The method of claim 58, wherein the nucleic acid molecule is contacted with the cell in vitro, ex vivo or in vivo. 対象における細胞への核酸分子の送達方法であって、
(a)核酸分子を送達因子と混合し、そして
(b)核酸分子および作用因子の混合物を対象に投与することにより、核酸分子を、作用因子またはエネルギーを単独で使用する場合よりも多大な範囲まで細胞へ送達させる
ことを含む方法。
A method of delivering a nucleic acid molecule to a cell in a subject, comprising:
(a) mixing the nucleic acid molecule with a delivery agent; and
(b) A method comprising administering a mixture of a nucleic acid molecule and an agent to a subject, thereby delivering the nucleic acid molecule to cells to a greater extent than using the agent or energy alone.
作用因子がカチオン化合物である、請求項65記載の方法。66. The method of claim 65, wherein the agent is a cationic compound. カチオン化合物および核酸分子混合物を局所適用する、請求項66記載の方法。67. The method of claim 66, wherein the mixture of the cationic compound and the nucleic acid molecule is applied topically. 混合物を関節、腫瘍、臓器または組織に適用する、請求項67記載の方法。68. The method of claim 67, wherein the mixture is applied to a joint, tumor, organ, or tissue. 核酸分子が約1メガ塩基より大きい、請求項65記載の方法。66. The method of claim 65, wherein the nucleic acid molecule is greater than about 1 megabase. カチオン化合物が、カチオン脂質、カチオンポリマー、カチオン脂質混合物、カチオンポリマー混合物、カチオン脂質およびカチオンポリマーの混合物、カチオン脂質および中性脂質の混合物、ポリカチオン脂質、非リポソーム形成脂質、活性化デンドリマー、および塩化ピリジニウム界面活性剤から成る群から選択される、請求項66記載の方法。The cationic compound is a cationic lipid, cationic polymer, cationic lipid mixture, cationic polymer mixture, cationic lipid and cationic polymer mixture, cationic lipid and neutral lipid mixture, polycationic lipid, non-liposome-forming lipid, activated dendrimer, and chloride. 67. The method of claim 66, wherein the method is selected from the group consisting of a pyridinium surfactant. 核酸分子が、人工染色体、人工染色体発現系(ACes)、天然染色体または少なくとも約0.6メガ塩基よりも大きいそのフラグメントから成る群から選択される、請求項65記載の方法。66. The method of claim 65, wherein the nucleic acid molecule is selected from the group consisting of artificial chromosomes, artificial chromosome expression systems (ACes), natural chromosomes, or fragments thereof that are at least greater than about 0.6 megabases. 核酸分子が、天然染色体、人工染色体、染色体のフラグメントまたは大きさが少なくとも約0.6メガ塩基より大きい裸のDNAである、請求項65記載の方法。66. The method of claim 65, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, artificial chromosome, chromosome fragment or naked DNA having a size of at least about 0.6 megabases. 対象において核酸分子を細胞へ送達する方法であって、
(a)対象に超音波または電気エネルギーを適用し、そして
(b)超音波または電気エネルギーの適用終結時、対象に核酸分子および送達因子を投与することにより、核酸分子を細胞へ送達する段階を含み、
その場合送達因子および核酸を連続的または単一組成物として投与する方法。
A method of delivering a nucleic acid molecule to a cell in a subject, comprising:
(a) applying ultrasound or electrical energy to the subject, and
(b) delivering the nucleic acid molecule to the cells by administering the nucleic acid molecule and a delivery agent to the subject at the end of the application of the ultrasound or electrical energy,
In that case, the delivery agent and the nucleic acid are administered continuously or as a single composition.
超音波または電気エネルギーの適用終結後核酸分子を投与し、送達因子を投与することにより、核酸分子を細胞へ送達する、請求項73記載の方法。74. The method of claim 73, wherein the nucleic acid molecule is administered to the cell by administering the nucleic acid molecule after termination of the application of ultrasound or electrical energy and administering a delivery agent. 超音波エネルギー適用前に、対象にキャビテーション化合物を投与する、請求項73記載の方法。74. The method of claim 73, wherein the cavitation compound is administered to the subject prior to applying the ultrasonic energy. エネルギーが超音波であり、超音波エネルギーを適用前に、対象にキャビテーション化合物を投与する、請求項75記載の方法。78. The method of claim 75, wherein the energy is ultrasound, and wherein the cavitation compound is administered to the subject prior to applying the ultrasound energy. 作用因子がカチオン化合物である、請求項73記載の方法。74. The method of claim 73, wherein the agent is a cationic compound. カチオン化合物が、カチオン脂質、カチオンポリマー、カチオン脂質混合物、カチオンポリマー混合物、カチオン脂質およびカチオンポリマーの混合物、カチオン脂質および中性脂質の混合物、ポリカチオン脂質、非リポソーム形成脂質、活性化デンドリマー、および塩化ピリジニウム界面活性剤から成る群から選択される、請求項77記載の方法。The cationic compound is a cationic lipid, cationic polymer, cationic lipid mixture, cationic polymer mixture, cationic lipid and cationic polymer mixture, cationic lipid and neutral lipid mixture, polycationic lipid, non-liposome-forming lipid, activated dendrimer, and chloride. 78. The method of claim 77, wherein the method is selected from the group consisting of pyridinium surfactants. 送達因子が1種またはそれ以上のカチオン化合物を含む組成物であり、化合物が、N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)、C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C10020612・8CFCOH、C4178NO8P、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOH、および(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドから成る群から選択される、請求項73記載の方法。A composition wherein the delivery factor comprises one or more cationic compounds, wherein the compound is N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA) , dioleyl phosphatidyl ethanolamine (DOPE), 2,3-dioleyloxy-N-[2 (spermine carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propane aminium trifluoroacetate (DOSPA), C 52 H 106 N 6 O 4 · 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 · 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P · CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 · 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 · 2CF 3 CO 2 H, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 · 8CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P, C 162 H 330 N 22 O 9 · 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 · 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 .2CF 3 CO 2 H, and (1-methyl-4- (1-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride; 74. The method according to claim 73. 対象において核酸分子を細胞へ送達する方法であって、
(a)対象に超音波または電気エネルギーを適用し、そして
(b)超音波または電気エネルギーの適用終結時、対象に核酸分子を投与することにより、核酸分子を細胞へ送達する
段階を含む方法。
A method of delivering a nucleic acid molecule to a cell in a subject, comprising:
(a) applying ultrasound or electrical energy to the subject, and
(b) delivering the nucleic acid molecule to the cells by administering the nucleic acid molecule to the subject at the end of the application of ultrasound or electrical energy.
エネルギーが超音波であり、超音波エネルギーを適用する前に、対象にキャビテーション化合物を投与する、請求項80記載の方法。81. The method of claim 80, wherein the energy is ultrasound, and wherein the cavitation compound is administered to the subject prior to applying the ultrasound energy. 核酸分子が人工染色体発現系(ACes)である、請求項80記載の方法。81. The method of claim 80, wherein the nucleic acid molecule is an artificial chromosome expression system (ACes). 核酸分子が、天然染色体、人工染色体、染色体のフラグメントまたは大きさが少なくとも約0.6メガ塩基より大きい裸のDNAである、請求項80記載の方法。81. The method of claim 80, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, artificial chromosome, chromosome fragment or naked DNA having a size of at least about 0.6 megabases. エクスビボ遺伝子治療方法であって、
(a)核酸分子の非存在下における細胞を、核酸分子を細胞へ送達する化合物を含む組成物と接触させることにより核酸分子を細胞へインビトロで送達し、
(b)最初に化合物と接触させた細胞へ超音波または電気エネルギーを適用し、
(c)超音波または電気エネルギーの適用終結時核酸分子と細胞を接触させることにより、核酸分子を細胞へ送達し、そして
(d)対象に細胞を導入する
段階を含む方法。
An ex vivo gene therapy method,
(a) delivering a nucleic acid molecule to a cell in vitro by contacting the cell in the absence of the nucleic acid molecule with a composition comprising a compound that delivers the nucleic acid molecule to the cell;
(b) applying ultrasound or electrical energy to the cells that have been first contacted with the compound;
(c) delivering the nucleic acid molecule to the cell by contacting the cell with the nucleic acid molecule at the end of the application of ultrasound or electrical energy; and
(d) a method comprising the step of introducing cells into a subject.
化合物がカチオン化合物である、請求項84記載の方法。85. The method according to claim 84, wherein the compound is a cationic compound. カチオン化合物が、カチオン脂質、カチオンポリマー、カチオン脂質混合物、カチオンポリマー混合物、カチオン脂質およびカチオンポリマーの混合物、カチオン脂質および中性脂質の混合物、ポリカチオン脂質、非リポソーム形成脂質、活性化デンドリマー、および塩化ピリジニウム界面活性剤から成る群から選択される、請求項85記載の方法。The cationic compound is a cationic lipid, cationic polymer, cationic lipid mixture, cationic polymer mixture, cationic lipid and cationic polymer mixture, cationic lipid and neutral lipid mixture, polycationic lipid, non-liposome-forming lipid, activated dendrimer, and chloride. 86. The method of claim 85, wherein the method is selected from the group consisting of pyridinium surfactants. 化合物が、N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミンカルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)、C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C4178NO8P、C10020612・8CFCOH、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOHおよび(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドから成る群から選択される、請求項85記載の方法。When the compound is N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA), dioleylphosphatidylethanolamine (DOPE), 2,3-dioleyloxy- N-[2 (spermine carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propane aminium trifluoroacetate (DOSPA), C 52 H 106 N 6 O 4 · 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 · 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P · CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 · 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 · 2CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 · 8CF 3 CO 2 H, C 16 2 H 330 N 22 O 9 · 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 · 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 · 2CF 3 CO 2 H and (1-methyl-4 86. The method according to claim 85, wherein the method is selected from the group consisting of-(1-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride. 核酸分子が、天然染色体、人工染色体、染色体のフラグメントまたは大きさが少なくとも約0.6メガ塩基より大きい裸のDNAである、請求項84記載の方法。85. The method of claim 84, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, artificial chromosome, chromosome fragment or naked DNA having a size of at least greater than about 0.6 megabases. 細胞が植物細胞または動物細胞である、請求項84記載の方法。85. The method according to claim 84, wherein the cells are plant cells or animal cells. 細胞が、核移植供与細胞、幹細胞、一次細胞、不死化セルライン、および特定器官を発生させ得る細胞から成る群から選択される、請求項84記載の方法。85. The method of claim 84, wherein the cell is selected from the group consisting of a nuclear transfer donor cell, a stem cell, a primary cell, an immortalized cell line, and a cell capable of developing a particular organ. 細胞が、不死化細胞、胚細胞、幹細胞、形質転換細胞および腫瘍細胞から成る群から選択される、請求項84記載の方法。85. The method of claim 84, wherein the cells are selected from the group consisting of immortalized cells, embryonic cells, stem cells, transformed cells, and tumor cells. エクスビボ遺伝子治療方法であって、
(a)核酸分子を細胞へ送達する化合物を含む組成物と混合した核酸分子と細胞を接触させることにより核酸分子を細胞へインビトロで送達し、
(b)核酸分子および化合物と接触させた細胞へ超音波または電気エネルギーを適用することにより、化合物単独の存在下における場合よりも多大な範囲まで核酸分子を細胞へ送達し、
(c)対象に細胞を導入する
段階を含む方法。
An ex vivo gene therapy method,
(a) delivering a nucleic acid molecule to a cell in vitro by contacting the cell with the nucleic acid molecule mixed with a composition comprising a compound that delivers the nucleic acid molecule to the cell;
(b) delivering the nucleic acid molecule to the cell to a greater extent than in the presence of the compound alone by applying ultrasound or electrical energy to the cell that has been contacted with the nucleic acid molecule and the compound;
(c) A method comprising the step of introducing cells into a subject.
化合物が、カチオン脂質、カチオンポリマー、カチオン脂質混合物、カチオンポリマー混合物、カチオン脂質およびカチオンポリマーの混合物、カチオン脂質および中性脂質の混合物、ポリカチオン脂質、非リポソーム形成脂質、活性化デンドリマー、および塩化ピリジニウム界面活性剤から成る群から選択される、請求項92記載の方法。The compound is a cationic lipid, cationic polymer, cationic lipid mixture, cationic polymer mixture, cationic lipid and cationic polymer mixture, cationic lipid and neutral lipid mixture, polycationic lipid, non-liposome-forming lipid, activated dendrimer, and pyridinium chloride. 93. The method of claim 92, wherein the method is selected from the group consisting of a surfactant. 化合物が、N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミン−カルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)、C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C4178NO8P、C10020612・8CFCOH、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOHおよび(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドから成る群から選択される、請求項92記載の方法。When the compound is N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA), dioleylphosphatidylethanolamine (DOPE), 2,3-dioleyloxy- N-[2 (spermine - carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propane aminium trifluoroacetate (DOSPA), C 52 H 106 N 6 O 4 · 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 · 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P · CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 · 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 · 2CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 · 8CF 3 CO 2 H, C 162 H 330 N 22 O 9 · 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 · 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 · 2CF 3 CO 2 H and (1-methyl-4 93. The method of claim 92, wherein the method is selected from the group consisting of-(1-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride. 核酸分子が、天然染色体、人工染色体、染色体のフラグメントまたは大きさが少なくとも約0.6メガ塩基より大きい裸のDNAである、請求項92記載の方法。93. The method of claim 92, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, artificial chromosome, chromosome fragment or naked DNA having a size of at least about 0.6 megabases. 細胞が植物細胞または動物細胞である、請求項92記載の方法。93. The method according to claim 92, wherein the cells are plant cells or animal cells. 細胞が、核移植供与細胞、幹細胞、一次細胞、不死化細胞、および特定器官を発生させ得る細胞から成る群から選択される、請求項92記載の方法。93. The method of claim 92, wherein the cell is selected from the group consisting of a nuclear transfer donor cell, a stem cell, a primary cell, an immortalized cell, and a cell capable of developing a particular organ. 細胞が、胚細胞、幹細胞、形質転換細胞および腫瘍細胞から成る群から選択される、請求項92記載の方法。93. The method of claim 92, wherein said cells are selected from the group consisting of embryonic cells, stem cells, transformed cells and tumor cells. エネルギーが超音波であり、細胞へ超音波を適用する前に、細胞をキャビテーション化合物と接触させる、請求項92記載の方法。93. The method of claim 92, wherein the energy is ultrasound and the cell is contacted with a cavitation compound prior to applying the ultrasound to the cell. エクスビボ遺伝子治療方法であって、
(a)核酸分子の非存在下における細胞を、核酸分子を細胞へ送達する化合物を含む組成物とインビトロで接触させ、
(b)先に化合物と接触させた細胞を核酸分子と接触させ、
(c)化合物および核酸分子と接触させた細胞に超音波または電気エネルギーを適用することにより、化合物単独の存在下における場合よりも多大な範囲まで核酸分子を細胞へ送達し、そして
(d)対象に細胞を導入する
段階を含む方法。
An ex vivo gene therapy method,
(a) contacting a cell in the absence of a nucleic acid molecule in vitro with a composition comprising a compound that delivers the nucleic acid molecule to the cell;
(b) contacting the cell previously contacted with the compound with a nucleic acid molecule,
(c) delivering the nucleic acid molecule to the cell to a greater extent than in the presence of the compound alone by applying ultrasound or electrical energy to the cell contacted with the compound and the nucleic acid molecule; and
(d) a method comprising the step of introducing cells into a subject.
化合物が、カチオン脂質、カチオンポリマー、カチオン脂質混合物、カチオンポリマー混合物、カチオン脂質およびカチオンポリマーの混合物、カチオン脂質および中性脂質の混合物、ポリカチオン脂質、非リポソーム形成脂質、活性化デンドリマー、および塩化ピリジニウム界面活性剤から成る群から選択される、請求項100記載の方法。The compound is a cationic lipid, cationic polymer, cationic lipid mixture, cationic polymer mixture, cationic lipid and cationic polymer mixture, cationic lipid and neutral lipid mixture, polycationic lipid, non-liposome-forming lipid, activated dendrimer, and pyridinium chloride. The method of claim 100, wherein the method is selected from the group consisting of surfactants. 化合物が、N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミン−カルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)、C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C4178NO8P、C10020612・8CFCOH、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOHおよび(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドから成る群から選択される、請求項100記載の方法。When the compound is N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA), dioleylphosphatidylethanolamine (DOPE), 2,3-dioleyloxy- N-[2 (spermine - carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propane aminium trifluoroacetate (DOSPA), C 52 H 106 N 6 O 4 · 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 · 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P · CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 · 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 · 2CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 · 8CF 3 CO 2 H, C 162 H 330 N 22 O 9 · 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 · 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 · 2CF 3 CO 2 H and (1-methyl-4 The method of claim 100, wherein the method is selected from the group consisting of-(1-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride. 核酸分子が、天然染色体、人工染色体、染色体のフラグメントまたは大きさが少なくとも約0.6メガ塩基より大きい裸のDNAである、請求項100記載の方法。110. The method of claim 100, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, an artificial chromosome, a fragment of a chromosome or naked DNA having a size of at least about 0.6 megabases. 細胞が植物細胞または動物細胞である、請求項100記載の方法。The method of claim 100, wherein the cells are plant cells or animal cells. 細胞が、核移植供与細胞、幹細胞、一次細胞、不死化細胞、および特定器官を発生させ得る細胞から成る群から選択される、請求項100記載の方法。110. The method of claim 100, wherein the cell is selected from the group consisting of a nuclear transfer donor cell, a stem cell, a primary cell, an immortalized cell, and a cell capable of developing a particular organ. 細胞が、胚細胞、形質転換細胞および腫瘍細胞から成る群から選択される、請求項100記載の方法。110. The method of claim 100, wherein said cells are selected from the group consisting of embryonic cells, transformed cells and tumor cells. エネルギーが超音波であり、細胞へ超音波を適用する前に、細胞をキャビテーション化合物と接触させる、請求項100記載の方法。110. The method of claim 100, wherein the energy is ultrasound and the cell is contacted with a cavitation compound prior to applying the ultrasound to the cell. エクスビボ遺伝子治療方法であって、
(a)細胞に超音波または電気エネルギーをインビトロで適用し、
(b)超音波またはエネルギーの適用終結時、核酸分子および核酸分子を細胞へ送達する化合物を含む組成物の混合物と細胞を接触させることにより、細胞へ核酸分子を送達し、そして
(c)対象へ細胞を導入する
段階を含む方法。
An ex vivo gene therapy method,
(a) applying ultrasound or electrical energy to the cells in vitro,
(b) delivering the nucleic acid molecule to the cell at the end of the application of ultrasound or energy by contacting the cell with a mixture of the nucleic acid molecule and a composition comprising the compound that delivers the nucleic acid molecule to the cell;
(c) A method comprising the step of introducing cells into a subject.
化合物が、カチオン脂質、カチオンポリマー、カチオン脂質混合物、カチオンポリマー混合物、カチオン脂質およびカチオンポリマーの混合物、カチオン脂質および中性脂質の混合物、ポリカチオン脂質、非リポソーム形成脂質、活性化デンドリマー、および塩化ピリジニウム界面活性剤から成る群から選択される、請求項108記載の方法。The compound is a cationic lipid, cationic polymer, cationic lipid mixture, cationic polymer mixture, cationic lipid and cationic polymer mixture, cationic lipid and neutral lipid mixture, polycationic lipid, non-liposome-forming lipid, activated dendrimer, and pyridinium chloride. 111. The method of claim 108, wherein the method is selected from the group consisting of a surfactant. 化合物が、N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミン−カルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)、C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C4178NO8P、C10020612・8CFCOH、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOHおよび(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドから成る群から選択される、請求項108記載の方法。When the compound is N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA), dioleylphosphatidylethanolamine (DOPE), 2,3-dioleyloxy- N-[2 (spermine - carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propane aminium trifluoroacetate (DOSPA), C 52 H 106 N 6 O 4 · 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 · 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P · CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 · 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 · 2CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 · 8CF 3 CO 2 H, C 162 H 330 N 22 O 9 · 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 · 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 · 2CF 3 CO 2 H and (1-methyl-4 109. The method according to claim 108, wherein the method is selected from the group consisting of-(1-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride. 核酸分子が、天然染色体、人工染色体、染色体のフラグメントまたは大きさが少なくとも約0.6メガ塩基より大きい裸のDNAである、請求項108記載の方法。109. The method of claim 108, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, artificial chromosome, chromosome fragment or naked DNA having a size of at least greater than about 0.6 megabases. 細胞が植物細胞または動物細胞である、請求項108記載の方法。109. The method according to claim 108, wherein the cells are plant cells or animal cells. 細胞が、核移植供与細胞、幹細胞、一次細胞、不死化細胞、および特定器官を発生させ得る細胞から成る群から選択される、請求項108記載の方法。109. The method of claim 108, wherein the cell is selected from the group consisting of a nuclear transfer donor cell, a stem cell, a primary cell, an immortalized cell, and a cell capable of developing a particular organ. 細胞が、胚細胞、形質転換細胞および腫瘍細胞から成る群から選択される、請求項108記載の方法。111. The method of claim 108, wherein said cells are selected from the group consisting of embryonic cells, transformed cells and tumor cells. エネルギーが超音波であり、細胞へ超音波を適用する前に、細胞をキャビテーション化合物と接触させる、請求項108記載の方法。111. The method of claim 108, wherein the energy is ultrasound and the cell is contacted with a cavitation compound prior to applying the ultrasound to the cell. エクスビボ遺伝子治療方法であって、
(a)細胞に超音波または電気エネルギーをインビトロで適用し、
(b)超音波または電気エネルギーの適用終結時、細胞へ核酸分子を送達する少なくとも1種の化合物を含む組成物と細胞を接触させ、
(c)先に化合物と接触させた細胞を核酸分子と接触させることにより、核酸分子を細胞へ送達し、そして
(d)細胞を対象に導入する
段階を含む方法。
An ex vivo gene therapy method,
(a) applying ultrasound or electrical energy to the cells in vitro,
(b) contacting the cell with a composition comprising at least one compound that delivers a nucleic acid molecule to the cell upon termination of the application of ultrasound or electrical energy;
(c) delivering the nucleic acid molecule to the cell by contacting the cell previously contacted with the compound with the nucleic acid molecule; and
(d) a method comprising the step of introducing cells into a subject.
化合物が、カチオン脂質、カチオンポリマー、カチオン脂質混合物、カチオンポリマー混合物、カチオン脂質およびカチオンポリマーの混合物、カチオン脂質および中性脂質の混合物、ポリカチオン脂質、非リポソーム形成脂質、活性化デンドリマー、および塩化ピリジニウム界面活性剤から成る群から選択される、請求項116記載の方法。The compound is a cationic lipid, cationic polymer, cationic lipid mixture, cationic polymer mixture, cationic lipid and cationic polymer mixture, cationic lipid and neutral lipid mixture, polycationic lipid, non-liposome-forming lipid, activated dendrimer, and pyridinium chloride. 117. The method of claim 116, wherein the method is selected from the group consisting of a surfactant. 化合物が、N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミン−カルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)、C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C4178NO8P、C10020612・8CFCOH、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOHおよび(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドから成る群から選択される、請求項116記載の方法。When the compound is N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA), dioleylphosphatidylethanolamine (DOPE), 2,3-dioleyloxy- N-[2 (spermine - carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propane aminium trifluoroacetate (DOSPA), C 52 H 106 N 6 O 4 · 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 · 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P · CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 · 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 · 2CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 · 8CF 3 CO 2 H, C 162 H 330 N 22 O 9 · 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 · 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 · 2CF 3 CO 2 H and (1-methyl-4 117. The method of claim 116, wherein the method is selected from the group consisting of-(l-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride. 核酸分子が、天然染色体、人工染色体、染色体のフラグメントまたは大きさが少なくとも約0.6メガ塩基より大きい裸のDNAである、請求項116記載の方法。117. The method of claim 116, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, artificial chromosome, chromosome fragment or naked DNA having a size of at least greater than about 0.6 megabases. 細胞が植物細胞または動物細胞である、請求項116記載の方法。117. The method according to claim 116, wherein the cells are plant cells or animal cells. 細胞が、核移植供与細胞、幹細胞、一次細胞、不死化細胞、および特定器官を発生させ得る細胞から成る群から選択される、請求項116記載の方法。117. The method of claim 116, wherein the cell is selected from the group consisting of a nuclear transfer donor cell, a stem cell, a primary cell, an immortalized cell, and a cell capable of developing a particular organ. 細胞が、胚細胞、形質転換細胞および腫瘍細胞から成る群から選択される、請求項116記載の方法。117. The method of claim 116, wherein said cells are selected from the group consisting of embryonic cells, transformed cells and tumor cells. エネルギーが超音波であり、細胞へ超音波を適用する前に、細胞をキャビテーション化合物と接触させる、請求項116記載の方法。117. The method of claim 116, wherein the energy is ultrasound and the cell is contacted with a cavitation compound prior to applying the ultrasound to the cell. エクスビボ遺伝子治療方法であって、
(a)細胞を核酸分子とインビトロで接触させ、
(b)核酸分子と接触させた細胞に超音波または電気エネルギーを適用することにより、核酸分子を細胞へ送達し、そして
(c)細胞を対象へ導入する
段階を含む方法。
An ex vivo gene therapy method,
(a) contacting a cell with a nucleic acid molecule in vitro;
(b) delivering the nucleic acid molecule to the cell by applying ultrasound or electrical energy to the cell contacted with the nucleic acid molecule; and
(c) a method comprising the step of introducing cells into a subject.
エネルギーが超音波であり、超音波エネルギーを適用する前に、細胞をキャビテーション化合物と接触させる、請求項124記載の方法。125. The method of claim 124, wherein the energy is ultrasound, and wherein the cells are contacted with a cavitation compound prior to applying the ultrasound energy. 核酸分子が、天然染色体、人工染色体、染色体のフラグメントまたは大きさが少なくとも約0.6メガ塩基より大きい裸のDNAである、請求項124記載の方法。125. The method of claim 124, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, artificial chromosome, chromosome fragment or naked DNA having a size of at least greater than about 0.6 megabases. 細胞が植物細胞または動物細胞である、請求項124記載の方法。125. The method of claim 124, wherein said cells are plant cells or animal cells. 細胞が、核移植供与細胞、幹細胞、一次細胞、不死化細胞、および特定器官を発生させ得る細胞から成る群から選択される、請求項124記載の方法。125. The method of claim 124, wherein the cell is selected from the group consisting of a nuclear transfer donor cell, a stem cell, a primary cell, an immortalized cell, and a cell capable of developing a particular organ. 細胞が、胚細胞、形質転換細胞および腫瘍細胞から成る群から選択される、請求項124記載の方法。125. The method of claim 124, wherein said cells are selected from the group consisting of embryonic cells, transformed cells and tumor cells. エネルギーが超音波であり、細胞へ超音波を適用する前に、細胞をキャビテーション化合物と接触させる、請求項124記載の方法。125. The method of claim 124, wherein the energy is ultrasound and the cell is contacted with a cavitation compound prior to applying the ultrasound to the cell. エクスビボ遺伝子治療方法であって、
(a)細胞に超音波または電気エネルギーをインビトロで適用し、
(b)超音波または電気エネルギーの適用終結時、細胞を核酸分子と接触させることにより、核酸分子を細胞に送達し、
(c)細胞を対象に導入する
段階を含む方法。
An ex vivo gene therapy method,
(a) applying ultrasound or electrical energy to the cells in vitro,
(b) delivering the nucleic acid molecule to the cell by contacting the cell with the nucleic acid molecule at the end of the application of ultrasound or electrical energy;
(c) a method comprising the step of introducing cells into a subject.
核酸分子が、天然染色体、人工染色体、染色体のフラグメントまたは大きさが少なくとも約0.6メガ塩基より大きい裸のDNAである、請求項131記載の方法。142. The method of claim 131, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, artificial chromosome, chromosome fragment or naked DNA having a size of at least about 0.6 megabases. 細胞が植物細胞または動物細胞である、請求項131記載の方法。142. The method of claim 131, wherein the cells are plant cells or animal cells. 細胞が、核移植供与細胞、幹細胞、一次細胞、不死化細胞、および特定器官を発生させ得る細胞から成る群から選択される、請求項131記載の方法。134. The method of claim 131, wherein the cell is selected from the group consisting of a nuclear transfer donor cell, a stem cell, a primary cell, an immortalized cell, and a cell capable of developing a particular organ. 細胞が、胚細胞、形質転換細胞および腫瘍細胞から成る群から選択される、請求項131記載の方法。134. The method of claim 131, wherein the cells are selected from the group consisting of embryonic cells, transformed cells, and tumor cells. エネルギーが超音波であり、超音波エネルギーを適用する前に、細胞をキャビテーション化合物と接触させる、請求項131記載の方法。134. The method of claim 131, wherein the energy is ultrasound, and wherein the cells are contacted with a cavitation compound prior to applying the ultrasound energy. 化合物が、カチオン脂質、カチオンポリマー、カチオン脂質混合物、カチオンポリマー混合物、カチオン脂質およびカチオンポリマーの混合物、カチオン脂質および中性脂質の混合物、ポリカチオン脂質、非リポソーム形成脂質、活性化デンドリマー、および塩化ピリジニウム界面活性剤から成る群から選択される、請求項131記載の方法。The compound is a cationic lipid, cationic polymer, cationic lipid mixture, cationic polymer mixture, cationic lipid and cationic polymer mixture, cationic lipid and neutral lipid mixture, polycationic lipid, non-liposome-forming lipid, activated dendrimer, and pyridinium chloride. 134. The method of claim 131, wherein the method is selected from the group consisting of a surfactant. 化合物が、N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミン−カルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)、C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C4178NO8P、C10020612・8CFCOH、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOHおよび(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドから成る群から選択される、請求項131記載の方法。When the compound is N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA), dioleylphosphatidylethanolamine (DOPE), 2,3-dioleyloxy- N-[2 (spermine - carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propane aminium trifluoroacetate (DOSPA), C 52 H 106 N 6 O 4 · 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 · 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P · CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 · 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 · 2CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 · 8CF 3 CO 2 H, C 162 H 330 N 22 O 9 · 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 · 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 · 2CF 3 CO 2 H and (1-methyl-4 134. The method of claim 131, wherein the method is selected from the group consisting of-(l-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride. 細胞へ核酸を送達するキットであって、
送達因子を含む組成物を含む送達剤、
音響穿孔法または電気穿孔遂行用試薬、および
細胞への核酸送達についての所望による使用説明書
を含むキット。
A kit for delivering a nucleic acid to a cell,
A delivery agent comprising a composition comprising a delivery agent,
A kit comprising reagents for performing acoustic or electroporation and optional instructions for delivering nucleic acids to cells.
さらに人工染色体を含む組成物を含む、請求項139記載のキット。140. The kit of claim 139, further comprising a composition comprising an artificial chromosome. 送達因子が、カチオン脂質、カチオンポリマー、カチオン脂質混合物、カチオンポリマー混合物、カチオン脂質およびカチオンポリマーの混合物、カチオン脂質および中性脂質の混合物、ポリカチオン脂質、非リポソーム形成脂質、活性化デンドリマー、および塩化ピリジニウム界面活性剤から成る群から選択される化合物を含む、請求項140記載のキット。The delivery factor is a cationic lipid, cationic polymer, cationic lipid mixture, cationic polymer mixture, cationic lipid and cationic polymer mixture, cationic lipid and neutral lipid mixture, polycationic lipid, non-liposome-forming lipid, activated dendrimer, and chloride. 141. The kit of claim 140, comprising a compound selected from the group consisting of a pyridinium surfactant. 化合物が、N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミン−カルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)、C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C4178NO8P、C10020612・8CFCOH、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOHおよび(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドから成る群から選択される、請求項141記載のキット。When the compound is N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA), dioleylphosphatidylethanolamine (DOPE), 2,3-dioleyloxy- N-[2 (spermine - carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propane aminium trifluoroacetate (DOSPA), C 52 H 106 N 6 O 4 · 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 · 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P · CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 · 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 · 2CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 · 8CF 3 CO 2 H, C 162 H 330 N 22 O 9 · 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 · 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 · 2CF 3 CO 2 H and (1-methyl-4 142. The kit of claim 141, wherein the kit is selected from the group consisting of-(l-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride. 細胞へ導入された核酸の送達および発現を検出または測定する方法であって、
リポーター遺伝子をコード化する標識核酸分子を細胞へ導入し、
細胞への核酸送達の指標として標識細胞を検出し、そして
細胞におけるDNA発現の指標としてリポーター遺伝子産物を測定することにより、細胞における核酸分子の送達および発現を検出または測定する
段階を含む方法。
A method for detecting or measuring the delivery and expression of a nucleic acid introduced into a cell,
Introducing a labeled nucleic acid molecule encoding a reporter gene into a cell,
A method comprising detecting or measuring delivery and expression of a nucleic acid molecule in a cell by detecting a labeled cell as an indicator of nucleic acid delivery to the cell and measuring a reporter gene product as an indicator of DNA expression in the cell.
標識細胞を、フローサイトメトリー、蛍光定量法、細胞イメージングまたは蛍光顕微鏡法により検出する、請求項143記載の方法。144. The method of claim 143, wherein the labeled cells are detected by flow cytometry, fluorimetry, cell imaging, or fluorescence microscopy. 標識細胞をフローサイトメトリーにより検出する、請求項143記載の方法。144. The method of claim 143, wherein the labeled cells are detected by flow cytometry. 核酸分子がDNAである、請求項143記載の方法。144. The method of claim 143, wherein the nucleic acid molecule is DNA. 標識が、ヨードデオキシウリジン(IdUまたはIdUrd)またはブロモデオキシウリジン(BrdU)である、請求項143記載の方法。144. The method of claim 143, wherein the label is iododeoxyuridine (IdU or IdUrd) or bromodeoxyuridine (BrdU). リポーター遺伝子が、蛍光タンパク質、酵素または抗体をコード化する、請求項143記載の方法。144. The method of claim 143, wherein the reporter gene encodes a fluorescent protein, enzyme or antibody. 酵素が、ルシフェラーゼ、β−ガラクトシダーゼまたはアルカリ性ホスファターゼである、請求項148記載の方法。149. The method of claim 148, wherein the enzyme is luciferase, [beta] -galactosidase or alkaline phosphatase. 蛍光タンパク質が、赤色、緑色または青色蛍光タンパク質である、請求項148記載の方法。149. The method of claim 148, wherein the fluorescent protein is a red, green or blue fluorescent protein. 核酸分子が、天然染色体、人工染色体、染色体のフラグメントまたは大きさが少なくとも約0.6メガ塩基より大きい裸のDNAである、請求項143記載の方法。144. The method of claim 143, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, artificial chromosome, chromosome fragment or naked DNA having a size of at least greater than about 0.6 megabases. 核酸分子が、人工染色体、プラスミド、染色体フラグメント、裸のDNAまたは天然染色体である、請求項143記載の方法。144. The method of claim 143, wherein the nucleic acid molecule is an artificial chromosome, a plasmid, a chromosome fragment, naked DNA or a natural chromosome. 核酸分子が、人工染色体発現系(ACes)である、請求項143記載の方法。144. The method of claim 143, wherein the nucleic acid molecule is an artificial chromosome expression system (ACes). 細胞が真核生物細胞である、請求項143記載の方法。144. The method of claim 143, wherein the cell is a eukaryotic cell. 細胞が、一次細胞、セルライン、植物細胞または動物細胞である、請求項154記載の方法。156. The method of claim 154, wherein said cells are primary cells, cell lines, plant cells or animal cells. 細胞が、幹細胞、核移植供与細胞、腫瘍細胞または形質転換細胞である、請求項155記載の方法。160. The method of claim 155, wherein the cells are stem cells, nuclear transfer donor cells, tumor cells or transformed cells. 細胞への核酸分子の送達をモニターする方法であって、
(a)核酸分子を標識し、
(b)標識核酸分子を細胞へ送達し、そして
(c)細胞への核酸分子送達の指標として、フローサイトメトリー、蛍光定量法、細胞イメージングまたは蛍光顕微鏡法により細胞における標識核酸分子を検出する
段階を含む方法。
A method for monitoring delivery of a nucleic acid molecule to a cell, comprising:
(a) labeling a nucleic acid molecule,
(b) delivering the labeled nucleic acid molecule to a cell; and
(c) A method comprising detecting a labeled nucleic acid molecule in a cell by flow cytometry, fluorimetry, cell imaging or fluorescence microscopy as an indicator of nucleic acid molecule delivery to the cell.
核酸分子をチミジン類似体で標識する、請求項157記載の方法。157. The method of claim 157, wherein the nucleic acid molecule is labeled with a thymidine analog. チミジン類似体がヨードデオキシウリジンまたはブロモデオキシウリジンである、請求項158記載の方法。160. The method of claim 158, wherein the thymidine analog is iododeoxyuridine or bromodeoxyuridine. 核酸分子を、カチオン化合物を含む送達因子で処理する、請求項157記載の方法。160. The method of claim 157, wherein the nucleic acid molecule is treated with a delivery agent comprising a cationic compound. 化合物が、N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミン−カルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)、C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C4178NO8P、C10020612・8CFCOH、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOHおよび(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドから成る群から選択される、請求項160記載の方法。When the compound is N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA), dioleylphosphatidylethanolamine (DOPE), 2,3-dioleyloxy- N-[2 (spermine - carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propane aminium trifluoroacetate (DOSPA), C 52 H 106 N 6 O 4 · 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 · 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P · CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 · 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 · 2CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 · 8CF 3 CO 2 H, C 162 H 330 N 22 O 9 · 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 · 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 · 2CF 3 CO 2 H and (1-methyl-4 163. The method of claim 160, wherein the method is selected from the group consisting of-(1-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride. 核酸分子が、天然染色体、人工染色体、染色体のフラグメントまたは大きさが少なくとも約0.6メガ塩基より大きい裸のDNAである、請求項158記載の方法。158. The method of claim 158, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, artificial chromosome, chromosome fragment or naked DNA having a size of at least about 0.6 megabases. 作用因子が核酸分子を細胞へ送達する能力についてのスクリーニング方法であって、
(a)作用因子の存在下において標識核酸分子を細胞へ送達し、そして
(b)作用因子が細胞へ核酸分子を送達する能力の指標として、標識を含む細胞の数を測定する
段階を含む方法。
A method of screening for the ability of an agent to deliver a nucleic acid molecule to a cell, comprising:
(a) delivering a labeled nucleic acid molecule to a cell in the presence of an agent; and
(b) A method comprising measuring the number of cells containing a label as an indicator of the ability of the agent to deliver the nucleic acid molecule to the cells.
細胞数を、フローサイトメトリー、蛍光定量法、細胞イメージングまたは蛍光顕微鏡法により測定する、請求項163記載の方法。163. The method of claim 163, wherein the cell number is determined by flow cytometry, fluorimetry, cell imaging or fluorescence microscopy. 標識がヨードデオキシウリジンまたはブロモデオキシウリジンである、請求項163記載の方法。163. The method of claim 163, wherein the label is iododeoxyuridine or bromodeoxyuridine. 作用因子がカチオン化合物を含む、請求項163記載の方法。163. The method of claim 163, wherein the agent comprises a cationic compound. 化合物が、N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミン−カルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)、C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C4178NO8P、C10020612・8CFCOH、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOHおよび(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドから成る群から選択される、請求項166記載の方法。When the compound is N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA), dioleylphosphatidylethanolamine (DOPE), 2,3-dioleyloxy- N-[2 (spermine - carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propane aminium trifluoroacetate (DOSPA), C 52 H 106 N 6 O 4 · 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 · 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P · CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 · 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 · 2CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 · 8CF 3 CO 2 H, C 162 H 330 N 22 O 9 · 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 · 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 · 2CF 3 CO 2 H and (1-methyl-4 169. The method of claim 166, wherein the method is selected from the group consisting of-(l-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride. 段階(a)が、カチオン化合物を含む送達因子と核酸分子を接触させることを含む、請求項163記載の方法。163. The method of claim 163, wherein step (a) comprises contacting the nucleic acid molecule with a delivery agent comprising a cationic compound. 化合物が、N−[1−(2,3−ジオレイルオキシ)プロピル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)、2,3−ジオレイルオキシ−N−[2(スペルミン−カルボキサミド)エチル]−N,N−ジメチル−1−プロパンアミニウムトリフルオロアセテート(DOSPA)、C52106・4CFCOH、C88178・4CFCOH、C4084NOP・CFCOH、C50103・4CFCOH、C55116・6CFCOH、C491023・4CFCOH、C4489・2CFCOH、C4178NO8P、C10020612・8CFCOH、C16233022・13CFCOH、C4388・2CFCOH、C4388・2CFCOHおよび(1−メチル−4−(1−オクタデカ−9−エニル−ノナデカ−10−エニレニル)ピリジニウムクロリドから成る群から選択される、請求項168記載の方法。When the compound is N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride (DOTMA), dioleylphosphatidylethanolamine (DOPE), 2,3-dioleyloxy- N-[2 (spermine - carboxamido) ethyl] -N, N-dimethyl-1-propane aminium trifluoroacetate (DOSPA), C 52 H 106 N 6 O 4 · 4CF 3 CO 2 H, C 88 H 178 N 8 O 4 S 2 · 4CF 3 CO 2 H, C 40 H 84 NO 3 P · CF 3 CO 2 H, C 50 H 103 N 7 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 55 H 116 N 8 O 2 · 6CF 3 CO 2 H, C 49 H 102 N 6 O 3 · 4CF 3 CO 2 H, C 44 H 89 N 5 O 3 · 2CF 3 CO 2 H, C 41 H 78 NO 8 P, C 100 H 206 N 12 O 4 S 2 · 8CF 3 CO 2 H, C 162 H 330 N 22 O 9 · 13CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 2 · 2CF 3 CO 2 H, C 43 H 88 N 4 O 3 · 2CF 3 CO 2 H and (1-methyl-4 168. The method of claim 168, wherein the method is selected from the group consisting of-(l-octadeca-9-enyl-nonadeca-10-enylenyl) pyridinium chloride. 核酸分子が、天然染色体、人工染色体、染色体のフラグメントまたは裸のDNA、またはプラスミドである、請求項163記載の方法。163. The method of claim 163, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, artificial chromosome, chromosome fragment or naked DNA, or plasmid. 核酸分子が、天然染色体、人工染色体、染色体のフラグメントまたは大きさが少なくとも約0.6メガ塩基より大きい裸のDNAである、請求項163記載の方法。163. The method of claim 163, wherein the nucleic acid molecule is a natural chromosome, an artificial chromosome, a fragment of a chromosome or naked DNA having a size of at least about 0.6 megabases. 細胞が、一次細胞、不死化細胞、胚細胞、幹細胞、形質転換細胞および腫瘍細胞から成る群から選択される、請求項143記載の方法。144. The method of claim 143, wherein the cells are selected from the group consisting of primary cells, immortalized cells, embryonic cells, stem cells, transformed cells, and tumor cells. 細胞が、一次細胞、不死化細胞、胚細胞、幹細胞、形質転換細胞および腫瘍細胞から成る群から選択される、請求項157記載の方法。157. The method of claim 157, wherein said cells are selected from the group consisting of primary cells, immortalized cells, embryonic cells, stem cells, transformed cells and tumor cells. 細胞が、一次細胞、不死化細胞、胚細胞、幹細胞、形質転換細胞および腫瘍細胞から成る群から選択される、請求項163記載の方法。163. The method of claim 163, wherein the cells are selected from the group consisting of primary cells, immortalized cells, embryonic cells, stem cells, transformed cells and tumor cells. 大型異種核酸を含む滑膜細胞。Synovial cells containing large heterologous nucleic acids. 異種核酸が少なくとも約0.6メガ塩基を越える大きさである、請求項175記載の滑膜細胞。178. The synovial cell of claim 175, wherein the heterologous nucleic acid is at least greater than about 0.6 megabases in size. 人工染色体を含む滑膜細胞。Synovial cells containing artificial chromosomes. 人工染色体がACesである、請求項177記載の滑膜細胞。180. The synovial cell of claim 177, wherein the artificial chromosome is ACes. 線維芽細胞様滑膜細胞である、請求項175または請求項177記載の滑膜細胞。178. The synovial cell of claim 175 or 177, which is a fibroblast-like synovial cell. 哺乳類滑膜細胞である、請求項175または請求項177記載の滑膜細胞。180. The synovial cell of claim 175 or 177, which is a mammalian synovial cell. 霊長類滑膜細胞である、請求項180記載の滑膜細胞。180. The synovial cell of claim 180, which is a primate synovial cell. げっし動物、ウサギ、サルまたはヒト滑膜細胞である、請求項180記載の滑膜細胞。180. The synovial cell according to claim 180, which is a rodent, rabbit, monkey or human synovial cell. 滑膜細胞への人工染色体の導入を含む、滑膜細胞への異種核酸の導入方法。A method for introducing a heterologous nucleic acid into synovial cells, comprising introducing an artificial chromosome into synovial cells. 人工染色体がACesである、請求項183記載の方法。183. The method of claim 183, wherein the artificial chromosome is ACes. 滑膜細胞が線維芽細胞様滑膜細胞である、請求項183記載の方法。183. The method of claim 183, wherein the synovial cells are fibroblast-like synovial cells. 大型核酸分子を滑膜細胞へ導入する方法であって、
核酸分子を送達因子に暴露し、そして
滑膜細胞を核酸分子と接触させる
段階を含む方法。
A method for introducing a large nucleic acid molecule into synovial cells,
Exposing the nucleic acid molecule to a delivery agent and contacting the synovial cells with the nucleic acid molecule.
大型核酸分子が人工染色体である、請求項186記載の方法。189. The method of claim 186, wherein the large nucleic acid molecule is an artificial chromosome. 人工染色体がACesである、請求項187記載の方法。187. The method of claim 187, wherein the artificial chromosome is ACes. 滑膜細胞が線維芽細胞様滑膜細胞である、請求項186記載の方法。187. The method of claim 186, wherein the synovial cells are fibroblast-like synovial cells. 送達因子がカチオン化合物を含む、請求項186記載の方法。189. The method of claim 186, wherein the delivery agent comprises a cationic compound. 滑膜細胞への大型核酸分子の導入方法であって、
(a)核酸分子を送達因子に暴露し、
(b)滑膜細胞を送達因子に暴露し、そして
(c)滑膜細胞を核酸分子と接触させることにより、核酸分子を滑膜細胞へ送達する
段階を含み、段階(a)〜(c)を順序立てて連続的にまたは同時に遂行する方法。
A method for introducing a large nucleic acid molecule into synovial cells,
(a) exposing the nucleic acid molecule to a delivery agent;
(b) exposing the synovial cells to a delivery agent; and
(c) A method comprising the steps of: delivering a nucleic acid molecule to a synovial cell by contacting the synovial cell with the nucleic acid molecule, wherein the steps (a) to (c) are performed sequentially or sequentially.
滑膜細胞が線維芽細胞様滑膜細胞である、請求項191記載の方法。192. The method of claim 191, wherein the synovial cells are fibroblast-like synovial cells. 送達因子がカチオン化合物を含む、請求項191記載の方法。192. The method of claim 191, wherein the delivery agent comprises a cationic compound. 核酸分子が少なくとも約0.6メガ塩基を越える大きさである、請求項191記載の方法。192. The method of claim 191, wherein the nucleic acid molecule is at least greater than about 0.6 megabases in size. 滑膜細胞への核酸分子の送達方法であって、
(a)核酸分子の非存在下滑膜細胞を送達因子と接触させ、超音波エネルギーまたは電気エネルギーを滑膜細胞に適用し、ただし、この接触および適用は連続的または同時に行われるものとし、次いで
(b)滑膜細胞を核酸分子と接触させることにより、核酸分子を滑膜細胞へ送達する
段階を含む方法。
A method for delivering a nucleic acid molecule to synovial cells, comprising:
(a) contacting the synovial cells with the delivery agent in the absence of the nucleic acid molecule, and applying ultrasonic or electrical energy to the synovial cells, provided that the contacting and application occur sequentially or simultaneously;
(b) delivering the nucleic acid molecule to the synovial cells by contacting the synovial cells with the nucleic acid molecules.
滑膜細胞への核酸分子の送達方法であって、
(a)核酸分子および送達因子を滑膜細胞と接触させ、超音波エネルギーまたは電気エネルギーを滑膜細胞に適用する段階を含み、接触および適用を連続的または同時に行うことにより、核酸分子を滑膜細胞に送達する方法。
A method for delivering a nucleic acid molecule to synovial cells, comprising:
(a) contacting the nucleic acid molecule and the delivery agent with the synovial cells, and applying ultrasonic or electrical energy to the synovial cells, wherein the contacting and applying are performed sequentially or simultaneously, thereby synovializing the nucleic acid molecules. How to deliver to cells.
送達因子がカチオン化合物を含む、請求項195または請求項196記載の方法。196. The method of claim 195 or 196, wherein the delivery agent comprises a cationic compound. 滑膜細胞が線維芽細胞様滑膜細胞である、請求項195または請求項196記載の方法196. The method of claim 195 or 196, wherein the synovial cells are fibroblast-like synovial cells. エネルギーが超音波である、請求項195または請求項196記載の方法。195. The method of claim 195 or 196, wherein the energy is ultrasound. 対象におけるリウマチ疾患経過の調節方法であって、対象への大型核酸の導入を含み、大型核酸がリウマチ疾患経過を調節する作用因子であるかまたはそれをコード化する核酸を含むものである方法。A method of modulating a rheumatic disease course in a subject, comprising introducing a large nucleic acid into the subject, wherein the large nucleic acid is an agent that modulates or encodes a rheumatic disease course. 核酸を対象における炎症部位に導入する、請求項200記載の方法。200. The method of claim 200, wherein the nucleic acid is introduced to the site of inflammation in the subject. リウマチ疾患経過が炎症である、請求項200記載の方法。200. The method of claim 200, wherein the rheumatic disease course is inflammation. リウマチ疾患が慢性関節リウマチである、請求項200記載の方法。200. The method of claim 200, wherein the rheumatic disease is rheumatoid arthritis. 大型核酸が人工染色体である、請求項200記載の方法。200. The method of claim 200, wherein the large nucleic acid is an artificial chromosome. 人工染色体がACesである、請求項204記載の方法。205. The method of claim 204, wherein the artificial chromosome is ACes. 炎症部位が関節にある、請求項201記載の方法。220. The method of claim 201, wherein the site of inflammation is in a joint. 核酸を細胞へインビトロで導入し、次いで対象へ移し入れる、請求項200記載の方法。200. The method of claim 200, wherein the nucleic acid is introduced into the cell in vitro and then transferred to the subject. 核酸を細胞へインビボで導入する、請求項200記載の方法。200. The method of claim 200, wherein the nucleic acid is introduced into the cell in vivo. 核酸を滑膜細胞へ導入する、請求項207または請求項208記載の方法。210. The method of claim 207 or claim 208, wherein the nucleic acid is introduced into synovial cells. 滑膜細胞が線維芽細胞様滑膜細胞である、請求項209記載の方法210. The method of claim 209, wherein the synovial cells are fibroblast-like synovial cells. 核酸が、抗炎症性または免疫調節性分子をコード化する核酸を含む、請求項200記載の方法。200. The method of claim 200, wherein said nucleic acid comprises a nucleic acid encoding an anti-inflammatory or immunomodulatory molecule. 核酸が、インターロイキン−1受容体アンタゴニスト、可溶性インターロイキン−1受容体、可溶性腫瘍壊死因子受容体、インターフェロン−β、インターロイキン−4、インターロイキン−10、インターロイキン−13、トランスフォーミング成長因子β、ドミナントネガティブIカッパB−キナーゼ、FasL、Fas−会合デスドメインタンパク質またはCTLA−4またはそれらの組合わせをコード化する核酸を含む、請求項200記載の方法。The nucleic acid is an interleukin-1 receptor antagonist, a soluble interleukin-1 receptor, a soluble tumor necrosis factor receptor, interferon-β, interleukin-4, interleukin-10, interleukin-13, transforming growth factor β 200. The method of claim 200, comprising a nucleic acid encoding a dominant negative I kappa B-kinase, FasL, Fas-associated death domain protein or CTLA-4 or a combination thereof. 結合組織疾患処置用候補剤の同定方法であって、
候補剤であるかまたはそれをコード化する核酸を含む大型核酸分子を病気の動物モデルに導入し、そして
候補剤が動物における一つまたはそれ以上の病状を改善するか否かを測定する
ことを含む方法。
A method for identifying a candidate agent for treating a connective tissue disease,
Introducing a large nucleic acid molecule comprising a nucleic acid that is or encodes a candidate agent into an animal model of disease and determining whether the candidate agent ameliorates one or more conditions in the animal. Including methods.
病気がリウマチ疾患である、請求項213記載の方法。220. The method of claim 213, wherein the disease is a rheumatic disease. 病気がリウマチ様関節炎である、請求項213記載の方法。220. The method of claim 213, wherein the disease is rheumatoid arthritis. 動物が哺乳類である、請求項213記載の方法。220. The method of claim 213, wherein the animal is a mammal. 動物が、げっし動物、ウサギ、イヌ、ウマまたは霊長類である、請求項213記載の方法。220. The method of claim 213, wherein the animal is a rodent, rabbit, dog, horse, or primate. 大型核酸分子が人工染色体である、請求項213記載の方法。220. The method of claim 213, wherein the large nucleic acid molecule is an artificial chromosome. 人工染色体がACesである、請求項218記載の方法。218. The method of claim 218, wherein the artificial chromosome is ACes. 核酸分子が滑膜細胞にある、請求項213記載の方法。220. The method of claim 213, wherein the nucleic acid molecule is in a synovial cell. 滑膜細胞が線維芽細胞様滑膜細胞である、請求項220記載の方法220. The method of claim 220, wherein the synovial cells are fibroblast-like synovial cells. 核酸を動物の関節へ導入する、請求項213記載の方法。220. The method of claim 213, wherein the nucleic acid is introduced into a joint of an animal. 核酸を細胞へインビトロで導入し、次いで動物に移し入れる、請求項213記載の方法。213. The method of claim 213, wherein the nucleic acid is introduced into the cell in vitro and then transferred to the animal. 核酸をインビボで細胞へ導入する、請求項213記載の方法。220. The method of claim 213, wherein the nucleic acid is introduced into a cell in vivo. 関節の治療的処置用に選択された細胞を含み、それらの細胞が大型異種核酸を含むものである、組成物。A composition comprising cells selected for therapeutic treatment of a joint, wherein the cells comprise a large heterologous nucleic acid. 関節の治療的処置用に選択された細胞を含み、それらの細胞が人工染色体を含むものである、組成物。A composition comprising cells selected for therapeutic treatment of a joint, wherein the cells comprise artificial chromosomes. 人工染色体がACesである、請求項226記載の組成物。229. The composition of claim 226, wherein the artificial chromosome is ACes. リウマチ様関節炎の治療的処置用に選択された細胞を含み、それらの細胞が大型異種核酸を含むものである、組成物。A composition comprising cells selected for therapeutic treatment of rheumatoid arthritis, wherein the cells comprise a large heterologous nucleic acid. リウマチ様関節炎の治療的処置用に選択された細胞を含み、それらの細胞が人工染色体を含むものである、組成物。A composition comprising cells selected for therapeutic treatment of rheumatoid arthritis, wherein the cells comprise artificial chromosomes. 人工染色体がACesである、請求項229記載の組成物。230. The composition of claim 229, wherein the artificial chromosome is ACes. 送達因子またはエネルギー単独使用の場合よりも多大な範囲まで核酸分子を細胞へ送達する、請求項48または請求項73記載の方法。74. The method of claim 48 or claim 73, wherein the nucleic acid molecule is delivered to the cell to a greater extent than when using a delivery agent or energy alone.
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