DE102005003207A1 - Lentiviral gene delivery system for ribozyme-mediated RNA repair - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein rekombinantes lentivirales Gentranfersystem für Ribozym-vermittelte Reparatur einer Target-RNA, enthaltend: DOLLAR A a. ein erstes Plasmid, enthaltend eine für das Polyprotein Gag des Visna-Lentivirus (VLV) codierende Nukleinsäuresequenz, wobei das besagte Plasmid nicht für andere VLV-Proteine codiert und kein kompetentes Verpackungssignal enthält, DOLLAR A b. ein zweites Plasmid als Tranferplasmid, enthaltend: DOLLAR A (i) VLV-Nukleinsäuresequenzen, welche die für die reverse Transkription des Plasmidgenoms benötigten Cis-acting Sequenzelemente (cis-acting sequence elements) enthalten, DOLLAR A (ii) ein kompetentes Verpackungssignal (packaging signal) und DOLLAR A (iii) eine Ribozymkassette, enthaltend die Sequenz der katalytischen Domäne eines selbst-spleißenden Intron-Ribozyms (Gruppe I Intron) und ein heterologes Gen oder ein Abschnitt eines Gens, welcher für das akkurate Gegenstück der zu reparierenden Target-RNA codiert, oder eine Klonierungsstelle, in die ein heterologes Gen oder ein Teil eines Gens, welches für das akkurate Gegenstück der zu reparierenden Target-RNA codiert, eingesetzt werden kann, DOLLAR A c. ein drittes Plasmid, enthaltend eine für das VLV Polyprotein Pol codierende Nukleinsäuresequenz, wobei das Plasmid nicht für andere VLV-Proteine codiert und kein kompetentes Verpackungssignal enthält, DOLLAR A d. ein viertes Plasmid, enthaltend für die VLV-Proteine Vif, Rev und Tat codierende Nukleinsäuresequenzen, wobei das Plasmid nicht für andere VLV-Proteine codiert und ...The invention relates to a recombinant lentiviral gene transfer system for ribozyme-mediated repair of a target RNA comprising: DOLLAR A a. a first plasmid containing a nucleic acid sequence coding for the polyprotein gag of the visna lentivirus (VLV), said plasmid not coding for other VLV proteins and containing no competent packaging signal, DOLLAR A b. a second plasmid as a transfer plasmid, containing: DOLLAR A (i) VLV nucleic acid sequences which contain the cis-acting sequence elements required for the reverse transcription of the plasmid genome, DOLLAR A (ii) a competent packaging signal (packaging signal ) and DOLLAR A (iii) a ribozyme cassette containing the sequence of the catalytic domain of a self-splicing intron ribozyme (Group I intron) and a heterologous gene or portion of a gene encoding the accurate counterpart of the target RNA to be repaired , or a cloning site into which a heterologous gene or part of a gene coding for the accurate counterpart of the target RNA to be repaired can be inserted, DOLLAR A c. a third plasmid containing a nucleic acid sequence encoding the VLV polyprotein Pol, which plasmid does not encode other VLV proteins and does not contain a competent packaging signal, DOLLAR A d. a fourth plasmid containing nucleic acid sequences coding for the VLV proteins Vif, Rev and Tat, wherein the plasmid does not encode other VLV proteins and ...
Description
Die Erfindung betrifft virale Vektoren, die für Gentransfer und Gentherapie geeignet sind, insbesondere lentivirale Vektoren, die sich für die Ribozym-vermittelte RNA-Reparatur in sich nicht-teilenden und sich teilenden Zellen eignen.The The invention relates to viral vectors useful for gene transfer and gene therapy are suitable, in particular lentiviral vectors, which are for the ribozyme-mediated RNA repair in non-dividing and dividing cells suitable.
Die Fähigkeit, eine bestimmte fremde oder native Gensequenz in eine Säugetierzelle einzuschleusen und die Expression des Gens zu steuern, ist von großer Bedeutung für die medizinische und biologische Forschung. Diese Fähigkeit stellt ein Mittel zur Verfügung, das es erlaubt, die Genregulation zu studieren und eine therapeutische Basis für die Behandlung von Krankheiten zu entwickeln.The Ability, a particular foreign or native gene sequence in a mammalian cell to introduce and control the expression of the gene is of great importance for the medical and biological research. This ability provides a means to available which allows to study gene regulation and a therapeutic one base for to develop the treatment of diseases.
Gentherapie zielt typischerweise darauf ab, ein mutantes Allel eines Genes mit einem funktionellen zu ergänzen. Obwohl die Technologie noch in ihren Kinderschuhen steckt, wurde sie schon mit einigem Erfolg eingesetzt. Die meisten Gentherapieansätze fügen jedoch nur ein funktionelles Allel hinzu und ersetzen das fehlerhafte mutante Allel des Gens nicht. Demzufolge bleibt das mutante Allel intakt – was kein Problem darstellt, falls das mutante Allel nicht aktiv ist. Falls das mutante Allel jedoch eine veränderte Aktivität hat, werden diese Ansätze misslingen, da sie nur eine gewünschte Aktivität neben eine veränderte Aktivität setzen. Ein weiterer Nachteil der konventionellen Gentherapieansätze ist, dass das Expressionsniveau des eingefügten Gens sehr stark von der Stelle des Genoms abhängt, in welche das Gen eingesetzt ist. Dadurch unterscheidet sich das Expressionsniveau normalerweise von dem natürlichen Expressionsniveau des Gens.Gene Therapy It is typically designed to provide a mutant allele of a gene a functional supplement. Although the technology is still in its infancy, was they already used with some success. However, most gene therapy approaches add just add a functional allele and replace the flawed mutant Allele of the gene is not. As a result, the mutant allele remains intact - which is not Problem if the mutant allele is not active. If however, if the mutant allele has altered activity, they will approaches fail because they only one desired activity next to a changed one activity put. Another disadvantage of conventional gene therapy approaches is that the level of expression of the inserted gene is very much on the Location of the genome depends in which the gene is inserted. This is different Expression level usually from the natural level of expression of Gene.
Unter
den viralen Vektoren, die für
Gentransfer verwendet werden, werden Vektoren, die auf Retroviren
basieren, besonders bevorzugt, da mit Ihnen eine stabile Integration
des transferierten Gens in das Genom von Säugetierzellen erreicht wird.
Lentiviren sind eine Untergruppe der Retroviren, die Zellen infizieren
können,
die sich nicht teilen. Mehrere lentivirale Vektorsysteme basierend
auf dem Human Immunodeficiency Virus (HIV) oder dem (nahe) verwandten
Simian Immunodeficiency Virus (SIV) sind beschrieben (
Die
Verwendung von HIV- oder SIV-basierten Systemen für den Gentransfer
in Menschen bringt jedoch ernsthafte Sicherheitsprobleme mit sich,
da die Möglichkeit
der Rekombination des Vektors in eine virulente und krankheitsverursachende
Form besteht. Dies gilt weniger stark für Vektoren, die auf verwandten
Viren basieren, wie dem Bovine Immunodeficiency Virus (BIV – WO 03/066810),
dem Equine Infectious Anaemia Virus (EIAV –
Das Visnavirus (Virus Code 61.0.6.4.002) ist ein Lentivirus, das Schafe infiziert und für Menschen nicht pathogen ist. Das Wildtyp-Visnavirus hat ein dimeres RNA Genom (einzelsträngig, positive Polarität), welches in ein sphärisches, umhülltes Virion verpackt ist, das einen Nukleoproteinkern enthält. Die Replikation des Wildtyp-Visnavirus-Genomes erfolgt durch Reverse Transkription und Integration in das Genom der Wirtszelle. Das Virusgenom besteht aus einer RNA (9202 bp, Genbank Accession Number: NC 001452) und enthält drei wesentliche Gene, welche für die Gag, Pol und Env Polyproteine codieren, und Long Terminal Repeats (LTR) an jedem Ende des integrierten viralen Genoms. Der LTR ist in etwa 600 nt lang, davon ist die U3 Region 450, die R Sequenz 100 und die U5 Region etwa 70 nt lang. Das gag Gen des Wildtyp-Visnavirus codiert für das Polyprotein Gag, welches durch die virale Protease in das Strukturprotein der Matrix p17, das Hauptkapsid-Protein (major capsid Protein) p24 und die Nukleokapsidproteine p7 bis p11 gespalten wird. Das pol Gen codiert für das Polyprotein Pol, welches durch die Protease in die folgenden Enzyme gespalten wird: die Protease selbst, die reverse Transkriptase (RT), die RNase H (RH), die dUTPase und die Integrase.The Visnavirus (Virus Code 61.0.6.4.002) is a lentivirus, the sheep infected and for People is not pathogenic. The wild type visnavirus has a dimeric RNA genome (single-stranded, positive polarity), which in a spherical, sheathed Virion, which contains a nucleoprotein core. The Replication of the wild-type visnavirus genome is by reverse Transcription and integration into the genome of the host cell. The virus genome consists of an RNA (9202 bp, Genbank Accession Number: NC 001452) and contains three essential genes for which encode the gag, pol and env polyproteins, and long terminal repeats (LTR) at each end of the integrated viral genome. The LTR is in about 600 nt long, of which the U3 region is 450, the R sequence 100 and the U5 region about 70 nt long. The gag gene of the wild-type Visnavirus coded for the polyprotein gag, which is transformed by the viral protease into the structural protein the matrix p17, the major capsid protein p24 and cleaving the nucleocapsid proteins p7 to p11. The pol Gene codes for the polyprotein Pol, which passes through the protease into the following Enzyme is cleaved: the protease itself, the reverse transcriptase (RT), RNase H (RH), dUTPase and integrase.
Das natürliche Visnavirus enthält zusätzliche Gene, die für die Hilfsproteine Vif, Tat, und Rev codieren, die an der Regulation von Synthese und Prozessierung (processing) der Virus RNA und anderen replikativen Funktionen beteiligt sind. Das Vif-(viral infectivity factor)-Protein ist mit der Integrase Teil des Präintegrationskomplexes (pre-integration complex) der das DNA-Produkt, welches von der viralen RNA durch die von Pol abgeleitete RT gebildet wird, in einer Form verpackt, die es ihm erlaubt, die Kernmembran zu passieren. Dadurch wird die stabile Integration des viralen Genoms in das Wirtszellgenom in der Gegenwart einer intakten nuklearen Membran möglich, wie z. B. in einer sich nicht teilenden (resting) oder endgültig differenzierten Zelle. Das Tat-(transactivator of transcription)-Protein ist ein pleiotroper Faktor, der eine Bandbreite von biologischen Effekten in einer Vielzahl von Zelltypen induziert. Tat ist ein leistungsstarker Transaktivator der Genexpression, welcher seine Wirkung sowohl durch Induktion der Chromatin-Umlagerung als auch durch Rekrutierung von elongationskompetenten Transkriptionskomplexen auf den viralen LTR Promotor entfaltet. Das Visnavirus Tat-Protein wird für die effiziente virale Transkription vom Visnavirus LTR (long terminal repeat) benötigt. AP-1 Bereiche innerhalb des Visnavirus LTR, an welche die zellulären Transkriptionsfaktoren Fos und Jun binden, sind ebenfalls notwendig für die Tat-vermittelte Aktivierung der Transkription.The natural visnavirus contains additional genes that code for the helper proteins Vif, Tat, and Rev, which are involved in the regulation of synthesis and processing of viral RNA and other replicative functions. The Vif (Viral Infectivity Factor) protein is packaged with the integrase portion of the pre-integration complex, which encases the DNA product that is formed by the viral RNA through the Pol-derived RT in a form that it allows him to pass through the nuclear membrane. Thereby, the stable integration of the viral genome into the host cell genome in the presence of an intact nuclear membrane is possible, such. In a non-dividing (resting) or finally differentiated cell. The Tat (transactivator of transcription) protein is a pleiotropic factor that induces a range of biological effects in a variety of cell types. Tat is a powerful gene expression transactivator that exerts its effect by inducing chromatin rearrangement as well as by recruitment of elongation-competent transcriptional complexes to the viral LTR promoter. The visnavirus Tat protein is required for the efficient viral transcription of the visnavirus LTR (long terminal repeat). AP-1 regions within the visnavirus LTR, to which the cellular transcription factors Fos and Jun bind, are also necessary for Tat-mediated activation of transcription.
Das Wildtypgenom des Visnavirus enthält ferner mehrere Cis-acting Sequenzen (cis-acting sequences), Promotor elemente wie das Tat-Response-Element (TRE), die den Transkriptionsbeginn des integrierten Proviruses kontrollieren; eine Packaging Sequence (Y); und ein Rev-Response Element (RRE), das für den Export der Virion-mRNA aus dem Wirtszellkern verantwortlich ist.The Contains wild-type genome of the visnavirus also several cis-acting sequences, promoter elements such as the Tat Response Element (TRE), which begins the transcription process control the integrated provirus; a packaging sequence (Y); and a Rev-Response Element (RRE), which is responsible for the export of virion mRNA from the host cell core is responsible.
Die Nachteile der meisten Retroviren, das Wildtyp-Visnavirus eingeschlossen, sind ein begrenzter Zelltropismus, ein niedriger Virustiter und das Risiko der Erzeugung von replikationskompetenten Viren während des Verpackens.The Disadvantages of most retroviruses, including the wild type visnavirus, are a limited cell tropism, a low virus titer and the risk of generating replication competent viruses during the Packaging.
Ein weiteres Problem der traditionellen Gentherapieansätze ist, dass, wenn ein gesundes Gen insertiert wird, um ein defektes Gen zu ersetzen, es nach dem Zufallsprinzip in das Wirtsgenom insertiert wird. Das kann Probleme hervorrufen, da das Gen viel von seiner (normalerweise) es umgebenden DNA verliert, welche regulatorische Informationen enthält; das eingesetzte Ersatzgen kann auch seine neuen Nachbarn stören.One Another problem with traditional gene therapy approaches is that when a healthy gene is inserted, it is a defective gene to replace it randomly inserted into the host genome becomes. This can cause problems because the gene has a lot of its (usually) it loses surrounding DNA, which is regulatory Contains information; The substitute gene used can also disturb his new neighbors.
Ein anders gearteter Ansatz zur Gentherapie ist die Antisense-Therapie, welche darauf abzielt, ein mutantes Allel eines Gens stillzulegen, indem komplementäre Nukleinsäuresequenzen insertiert werden.One different approach to gene therapy is antisense therapy, which aims to shut down a mutant allele of a gene, by being complementary nucleic acid sequences to be inserted.
Ribozyme sind RNAs, die eine enzymatische Aktivität aufweisen. Unterschiedliche Ribozyme sind bekannt, wie das Hammerhead-Ribozym, das Hairpin-Ribozym, das Tetrahymena Gruppe I Intron, RNase P und das Hepatitisdeltavirus-Ribozym. Sie katalysieren einen internen Schnitt (self-cleavage – intramolekulare oder "in-cis" Katalyse) oder sie schneiden externe Substrate (intermolekulare oder "in-trans" Katalyse). Ribozyme, wie das Hammerhead-Ribozym und das Hairpin-Ribozym, werden bereits in lentiviralen Vektoren für gene silencing-Ansätze (e.g. WO9710334, WO0032765) verwendet. In den gene silencing-Ansätzen werden Ribozyme unter Anwendung vieler der von den Antisense-Nukleinsäuren bekannten Prinzipien eingesetzt. Auch Ribozyme basieren auf der komplementären Bindung von Nukleinsäuren zur Erkennung ihres Zielmoleküls (Target). Im Gegensatz zu Antisense-Nukleinsäuren binden sie jedoch nicht nur an eine Target-Messenger-RNA, sondern legen das Gen auch still, indem sie die RNA schneiden.ribozymes are RNAs that have enzymatic activity. different Ribozymes are known, such as the hammerhead ribozyme, the hairpin ribozyme, the Tetrahymena group I intron, RNase P and the hepatitis delta virus ribozyme. They catalyze an internal cut (self-cleavage - intramolecular or "in-cis" catalysis) or they cut external substrates (intermolecular or "in-trans" catalysis). Ribozymes, like the hammerhead ribozyme and the hairpin ribozyme, are already in lentiviral vectors for genes silencing approaches (e.g., WO97 / 10334, WO0032765). In the gene silencing approaches will be Ribozymes using many of the known from the antisense nucleic acids Principles used. Ribozymes are also based on complementary binding of nucleic acids to recognize their target molecule (Target). Unlike antisense nucleic acids, however, they do not bind only to a target messenger RNA, but also silences the gene, by cutting the RNA.
Der vom Gruppe I Intron-Ribozym vermittelte Mechanismus der RNA-Reparatur wird schon seit langem als vielversprechendes Tool für die Gentherapie genannt (zusammengefasst von Long MB et al. 2003 J. Clin. Invest. 112: 312–318). Der Einsatz von Gruppe I Intron-Ribozym vermittelter RNA-Reparatur für Gentherapie wurde jedoch bisher durch die begrenzte Effizienz des Transfers des für das Ribozym kodierenden Gens in humane Zellen, die begrenzte intrazelluläre Aktivität des Ribozyms im Zytoplasma und die kurze nutzbare Lebensdauer des Ribozyms bei transienter Transfektion erschwert.Of the Group I intron-ribozyme-mediated mechanism of RNA repair has long been considered a promising tool for gene therapy (summarized by Long MB et al., 2003 J. Clin. Invest. 112: 312-318). The use of group I intron ribozyme mediated RNA repair for However, gene therapy has so far been limited by the efficiency of Transfers of for the ribozyme-encoding gene in human cells, the limited intracellular activity of the ribozyme in the cytoplasm and the short useful life of the ribozyme transient transfection difficult.
Bis heute ist kein sicheres und effizientes Gentransfersystem für die Ribozym-vermittelte RNA-Reparatur bekannt, welches für eine große Bandbreite sich teilender und nicht-teilender Zellen eingesetzt werden kann. Weil die Sicherheit des Gentransfers vermittelt durch die Packaging-Konstrukte von höchstem Interesse ist, besteht immer noch eine Notwendigkeit für sicherere und effiziente lentivirale Vektorsysteme, die Gentransfer in eine große Bandbreite von sich teilenden und sich nicht-teilenden Zellen vermitteln können.To today is not a safe and efficient gene transfer system for the ribozyme-mediated RNA repair is known for a big Bandwidth of dividing and non-dividing cells used can be. Because the safety of gene transfer is mediated by the packaging constructs of the highest Interest, there is still a need for safer and efficient lentiviral vector systems that transfer gene into one size Bandwidth of dividing and mediating non-dividing cells can.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein sichereres und effizientes Gentransfersystem für die Ribozym-vermittelte RNA-Reparatur anzugeben, das in einer großen Bandbreite von sich teilenden und sich nicht-teilenden Zellen angewandt werden kann.A Object of the present invention is therefore a safer and Efficient Gene Transfer System for Ribozyme-Mediated RNA Repair indicate that in a large Bandwidth of dividing and non-dividing cells can be.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein rekombinantes lentivirales Gentransfersystem für die Ribozym-vermittelte Reparatur einer mutierten Target-RNA enthaltend:
- a. ein erstes Plasmid enthaltend eine Nukleinsäuresequenz codierend für das Visna-Lentivirus (VLV) Polyprotein Gag, wobei das Plasmid nicht für andere VLV-Proteine codiert und kein kompetentes Verpackungssignal (packaging signal) enthält,
- b. ein zweites Plasmid als Transfer-Plasmid enthaltend: (i) VLV-Nukleinsäuresequenzen, welche die für die reverse Transkription des Plasmidgenoms benötigten Cis-acting Sequenzelemente (cis-acting sequence elements) enthalten, (ii) ein kompetentes Verpackungssignal (packaging signal) und (iii) eine Ribozymkassette, welche die Sequenz der katalytischen Domäne eines selbst-spleißenden Intron-Ribozyms (Gruppe I Intron) enthält, und (iv) ein heterologes Gen oder ein Teil eines Gens, welches für das akkurate (nicht-mutierte) Gegenstück der zu reparierenden Target-RNA codiert, oder eine Klonierungsstelle (cloning site), in die ein heterologes Gen oder ein Teil eines Gens, welches für das akkurate (nicht-mutierte) Gegenstück der zu reparierenden Target-RNA codiert, eingesetzt werden kann, wobei das zweite Plasmid nicht für irgendein funktionelles Protein des VLV codiert;
- c. ein drittes Plasmid enthaltend eine Nukleinsäuresequenz, die für das VLV-Polyprotein Pol codiert, wobei das Plasmid nicht für andere VLV-Proteine codiert und kein kompetentes Verpackungssignal (packaging signal) enthält,
- d. ein viertes Plasmid enthaltend Nukleinsäuresequenzen codierend für die VLV-Proteine Vif, Rev und Tat, wobei das Plasmid nicht für andere VLV-Proteine codiert und kein kompetentes Verpackungssignal enthält,
- e. ein fünftes Plasmid enthaltend eine Nukleinsäuresequenz codierend für ein virales Hüllprotein (envelope protein – Env), welches nicht vom Visnavirus abgeleitet ist und wobei das Plasmid nicht für VLV-Proteine codiert und kein kompetentes Verpackungssignal enthält.
- a. a first plasmid containing a nucleic acid sequence encoding the Visna lentivirus (VLV) polyprotein gag, which plasmid does not encode other VLV proteins and does not contain a competent packaging signal,
- b. a second plasmid as a transfer plasmid containing: (i) VLV nucleic acid sequences which contain the cis-acting sequence elements required for the reverse transcription of the plasmid genome, (ii) a packaging signal and iii) a ribozyme cassette containing the sequence of the catalytic domain of a self-splicing intron ribozyme (group I intron), and (iv) a heterologous gene or part of a gene coding for the accurate (non-mutated) counterpart of cloning site) into which a heterologous gene or part of a gene coding for the accurate (non-mutated) counterpart of the target RNA to be repaired can be inserted, the second Plasmid not encoded for any VLV functional protein;
- c. a third plasmid containing a nucleic acid sequence coding for the VLV polyprotein Pol, which plasmid does not encode other VLV proteins and does not contain a packaging signal,
- d. a fourth plasmid containing nucleic acid sequences encoding the VLV proteins Vif, Rev and Tat, wherein the plasmid does not encode other VLV proteins and does not contain a competent packaging signal,
- e. a fifth plasmid containing a nucleic acid sequence coding for a viral envelope protein (Env), which is not derived from Visnavirus and wherein the plasmid does not encode VLV proteins and does not contain a competent packaging signal.
Das erfindungsgemäße rekombinante lentivirale Gentransfersystem ist einsetzbar, um replikationsdefiziente Virion-Vektorpartikel zu produzieren. Diese sind ein brauchbares Tool für die Ribozym-vermittelte Gentherapie. Die Sicherheit des rekombinanten lentiviralen Gentransfersystems ist verbessert, da durch eine Kombination mehrerer Strategien das Risiko der Rekombination und Formierung eines funktionellen Virus auf ein Minimum reduziert wird. Die kombinierten Strategien sind:
- 1. Aufteilung (Separierung) der Gene, welche für die funktionellen VLV-Proteine Gag, Pol, Vif, Tat und Rev codieren, auf drei unterschiedliche Plasmide,
- 2. Abtrennen der Gene, welche für die funktionellen VLV-Proteine codieren, von dem Verpackungssignal und den für die Reverse Transkription benötigten Cis-acting Sequenzen (cis-acting sequences),
- 3. Abtrennen der Gene, welche für die funktionellen VLV-Proteine codieren, von dem für das Hüllprotein (envelope Protein) codierenden Gen, welches nicht vom Visnavirus abgeleitet ist.
- 1. Separation of the genes coding for the functional VLV proteins Gag, Pol, Vif, Tat and Rev on three different plasmids,
- 2. separating the genes coding for the functional VLV proteins from the packaging signal and the cis-acting sequences required for the reverse transcription,
- 3. Separating the genes coding for the functional VLV proteins from the envelope protein coding for the envelope protein, which is not derived from the Visnavirus.
Das Risiko der Rekombination wird weiter reduziert und die Sicherheit weiter erhöht, da die Gene, welche für die funktionellen Proteine des Visnavirus codieren, bevorzugt aus synthetischen, nicht in der Natur vorkommenden Nukleotidsequenzen aufgebaut sind.The Risk of recombination is further reduced and safety further increased, because the genes, which for encoding the functional proteins of the visnavirus, preferably synthetic, non-naturally occurring nucleotide sequences are constructed.
Die Proteine Pol, Vif, Rev und Tat werden für die richtige Funktion des rekombinanten lentiviralen Gentransfersystems benötigt.The Proteins Pol, Vif, Rev and Tat are for the proper function of the recombinant lentiviral gene transfer system.
Um das Risiko des Auftretens von Rekombinationsereignissen zu reduzieren, sind alle erfindungsgemäßen Plasmide so aufgebaut, dass sie auf der Nukleinsäureebene minimale Homologie und minimale Überschneidungen zueinander aufweisen.Around to reduce the risk of occurrence of recombination events, are all plasmids of the invention designed to have minimal homology at the nucleic acid level and minimal overlaps to each other.
Die für die Pol, die akzessorischen (Vif, Rev und Tat) und die strukturellen (Gag) Proteine codierenden Sequenzen sind von dem Transferplasmid abgetrennt und auf 3 getrennte Plasmide verteilt.The for the Pol, the accessory (Vif, Rev and Tat) and the structural (Gag) protein coding sequences are from the transfer plasmid separated and distributed to 3 separate plasmids.
Durch die Aufteilung des Konstruktgenoms auf eine Anzahl von Plasmiden wird das Risiko der Produktion von replikationskompetenten Retroviren ausgehend von dem erfindungsgemäßen Gentransferkonstrukt erniedrigt, da die Anzahl der notwendigen Rekombinationsereignisse erhöht wird.By the division of the construct genome on a number of plasmids will increase the risk of producing replication-competent retroviruses starting from the gene transfer construct according to the invention decreased as the number of necessary recombination events elevated becomes.
Im Gegensatz zu dem natürlichen Visnavirus, in dem die gag und pol Gene überlappen, sind erfindungsgemäß die Gene, die für das Nukleokapsidprotein Gag und das Pol-Protein codieren, auf zwei unterschiedliche Plasmide verteilt. Diese beiden Plasmide werden nachfolgend "Pol-Plasmid" (c) und "Gag-Plasmid" (a) genannt.in the Unlike the natural Visnavirus, in which the gag and pol genes overlap, are the genes according to the invention, the for the nucleocapsid protein Gag and the Pol protein encode two distributed different plasmids. These two plasmids will be hereinafter referred to as "Pol plasmid" (c) and "Gag plasmid" (a).
Im Wildtypvirus werden die Gag und Pol Polyproteine durch überlappende open reading frames codiert, und zwar in einer Weise die sicher stellt, dass Pol in einer geringeren Rate gebildet wird, als Gag.In wild-type virus, the gag and pol polyproteins are separated by overlapping open reading frames co in a way that ensures that Pol is formed at a lower rate than Gag.
Im erfindungsgemäßen Gentransferkonstrukt werden die Gag und Pol Proteine von synthetischen Nukleotidsequenzen codiert. Die synthetischen Nukleotidsequenzen codieren für die gleichen Aminosäuresequenzen wie im Wildtyp, gebrauchen dazu jedoch Codons, die so unterschiedlich wie möglich von den Wildtyp-Sequenzen sind. Diese Änderung der Codon-Usage beseitigt die Möglichkeit einer Überlappung der ORFs (open reading frames) der für Gag und der für Pol codierenden Sequenzen.in the inventive gene transfer construct The gag and pol proteins are derived from synthetic nucleotide sequences coded. The synthetic nucleotide sequences code for the same amino acid sequences as in wild type, but use codons that are so different as possible of the wild type sequences. This change in codon usage eliminates the possibility an overlap the ORFs (open reading frames) of Gag and Pol coding Sequences.
Um einen hohen Titer des Gentransferkonstrukts sicher zu stellen, sollten sowohl die Gag- als auch die Pol-Expression unter der Kontrolle von starken Promotoren sein. Die für Gag und Pol codierenden Sequenzen müssen jedoch unter der Kontrolle von verschiedenen Promotoren sein. Im Wildtyp-Visnavirus wird das Pol-Polyprotein in einer (circa 20-mal) niedrigeren Rate gebildet als das Gag-Polyprotein. Da in der Erfindung die für Pol codierende Sequenz und die für Gag codierende Sequenz auf unterschiedliche Plasmide verteilt sind, sollten ihre Produkte auch in unterschiedlichen Raten gebildet werden und zwar in einem Verhältnis, welches dem natürlichen Verhältnis entspricht. Um dies zu erreichen, ist die Pol-Expression erfindungsgemäß immer unter der Kontrolle eines schwächeren, bevorzugt eines zehn bis zwanzigfach schwächeren, Promotors als die Gag-Expression. Bevorzugt ist die für Gag codierende Sequenz unter der Kontrolle des Cytomegalievirus (CMV) Promotors und die für Pol codierende Sequenz unter der Kontrolle des Simianvirus 40 (SV 40) Promotors. Andere Promotorpaare, die sicherstellen, dass die Gag-Expression die Pol-Expression signifikant übertrifft, sind auch geeignet.Around should ensure a high titer of the gene transfer construct both the gag as well also the pol expression under the control of strong promoters be. The for However, gag and pol coding sequences must be under the control be from different promoters. In the wild type visnavirus becomes the pol polyprotein at a rate (approximately 20 times) lower than the gag polyprotein. As in the invention, the for Pol coding sequence and the for Gag coding sequence are distributed to different plasmids, Their products should also be made in different rates in a relationship, which the natural relationship equivalent. In order to achieve this, the pol expression is always according to the invention under the control of a weaker, preferably a ten to twenty times weaker promoter than Gag expression. Preferably, the for Gag coding sequence under the control of cytomegalovirus (CMV) promoter and the for Pol coding sequence under the control of simian virus 40 (SV 40) promoter. Other promoter pairs that make sure the Gag expression significantly exceeds pol expression, are also suitable.
Die für die akzessorischen Proteine des Visnavirus codierenden Gene, nämlich Vif, Rev und Tat, die für die Produktion von Virionen notwendig sind, sind bevorzugt auf einem dritten Plasmid lokalisiert, welches nachfolgend "VTR-Plasmid" (d) genannt wird.The for the accessory proteins of the visnavirus coding genes, Vif, Rev and deed that for the production of virions are necessary are preferred on one located third plasmid, which is hereinafter called "VTR plasmid" (d).
Im Wildtypvirus überlappt der vif ORF (open reading frame) mit dem pol ORF in 43 Basenpaaren (bp). In der vorliegenden Erfindung bedingt die Änderung der Codon-Usage von vif und pol t, dass die Überlappung zwischen diesen ORFs aufgehoben ist und dass die ORFs unter der Kontrolle zweier unterschiedlicher Promotoren sind. Dies wird erreicht, indem die Sequenzen, die für die akzessorischen Proteine Vif, Tat und Rev codieren, auf ein gesondertes Plasmid ausgegliedert werden. Wiederum führt die Abtrennung der Sequenzen vif, tat und rev von der Sequenz pol zu einer Verbesserung der Sicherheit.in the Wildtype virus overlaps the vif ORF (open reading frame) with the pole ORF in 43 base pairs (Bp). In the present invention, the change in the codon usage of vif and pol t that overlap between these ORFs is suspended and that the ORFs are under control two different promoters are. This is achieved by the sequences for encode the accessory proteins Vif, Tat and Rev to a separate Plasmid be spun off. Again, the separation of the sequences leads to vif, did and rev from the sequence pol to improve security.
Das Gentransfersystem enthält weiter ein Transferplasmid (b) mit einer Kassette für die Gruppe I Intron Ribozym vermittelte RNA-Reparatur. Diese Kassette enthält eine Gruppe I Intron Ribozym-Sequenz und eine Klonierungsstelle, in die ein heterologes Gen oder ein Teil eines heterologes Gens insertiert werden kann.The Gene transfer system contains a transfer plasmid (b) with a cassette for the group I intron ribozyme mediated RNA repair. This cassette contains a Group I intron ribozyme sequence and a cloning site into which a heterologous gene or part of a heterologous gene is inserted can be.
Wenn das Transferplasmid in eine eukaryotische Zelle transferiert wird, wird die Gruppe I Intron Ribozym-Sequenz stabil als DNA in das Genom der Targetzelle integriert, wo die Ribozym-RNA unter der Kontrolle eines viralen Promotors exprimiert wird. Die Ribozym-Sequenz und die heterologe Gensequenz werden dann in eine RNA umgeschrieben, die sich an die mRNA anlagert (Annealing), die von einem Target-Gen exprimiert wird (Target-mRNA). Dieses Ribozym spleißt dann eine vordefinierte Sequenz 3' von einem Schnitt, welches das Ribozym in die Target-mRNA macht. Durch die trans-spleißende Aktivität des Gruppe I Intron-Ribozyms wird ein Teilbereich der Target-mRNA durch die RNA ausgetauscht, die von der heterologen Gensequenz bereitgestellt wird.If the transfer plasmid is transferred to a eukaryotic cell, The group I intron ribozyme sequence is stable as DNA in the genome the target cell integrated, where the ribozyme RNA under the control of a viral promoter is expressed. The ribozyme sequence and the heterologous Gene sequence are then rewritten into an RNA that binds to the mRNA anneals, which is expressed by a target gene (Target mRNA). This ribozyme then splices a predefined one Sequence 3 'of one Section which makes the ribozyme into the target mRNA. By the trans-splicing activity of the group I intron ribozyme a portion of the target mRNA exchanged by the RNA, the provided by the heterologous gene sequence.
Verglichen mit konventionellen Gentherapie-Ansätzen hat diese Gruppe I Intron Ribozymvermittelte RNA-Reparatur den Vorteil, dass das Target unter der Kontrolle seines natürlichen Promotors transkribiert wird und anschließend auf der Messenger-RNA-Ebene repariert wird. Durch die die trans-spleißende Aktivität des Gruppe I Intron-Ribozyms wird der mutierte Anteil der Target-mRNA durch das fehlerfreie Gegenstück ersetzt. Auf diese Weise wird die Target-mRNA wieder zu einer RNA zusammengefügt, die für ein funktionelles Protein mit der gewünschten Aktivität kodiert.Compared with conventional gene therapy approaches, this group has I intron Ribozyme-mediated RNA repair has the advantage that the target is under the control of his natural Promoter is transcribed and subsequently at the messenger RNA level is repaired. By the trans-splicing activity of the group I intron ribozyme is the mutant portion of the target mRNA the faultless counterpart replaced. In this way, the target mRNA becomes an RNA again together, the for encodes a functional protein having the desired activity.
Die Ribozymkassette, welche die Gruppe I Intron katalytische Ribozym-Sequenz enthält, hat vier wichtige funktionelle Domänen:
- 1. der Promotor, welcher die Expression des Ribozyms steuert;
- 2. die Leitsequenz (guide sequence – GS), welche verantwortlich ist für die Erkennung der Target-mRNA und der Schnitt- und Spleiß-Stelle innerhalb der Target-mRNA;
- 3. die katalytische RNA;
- 4. die Sequenz, die 3' auf den geschnittenen 5'-Anteil der Target-mRNA gespleißt wird, oder eine Klonierungsstelle, in welche die Sequenz eingesetzt werden kann, die 3' auf den geschnittenen 5'-Anteil der Target-mRNA zu spleißen ist.
- 1. the promoter which controls the expression of the ribozyme;
- 2. the guide sequence (GS), which is responsible for the recognition of the target mRNA and the cut and splice site within the target mRNA;
- 3. the catalytic RNA;
- 4. the sequence spliced 3 'to the cleaved 5' portion of the target mRNA, or a cloning site into which the sequence can be inserted, 3 'to the cleaved 5' portion of the tar to splice get mRNA.
Die Ribozymkassette besteht somit aus dem Promotor, welcher die Expression des Ribozyms steuert, unmittelbar gefolgt von der Leitsequenz, welche die Target-mRNA erkennt und bindet, gefolgt von der katalytischen Einheit des Ribozyms, gefolgt von der Sequenz, die 3' auf den 5'-Anteil des geschnittene Target-mRNA-Moleküls gespleißt wird.The Ribozyme cassette thus consists of the promoter, which is the expression of the ribozyme, followed immediately by the leader, which the target mRNA recognizes and binds, followed by the catalytic Unit of ribozyme followed by the sequence 3 'to the 5' portion of the cut Target mRNA molecule spliced becomes.
Die Expression des Ribozyms ist bevorzugt unter die Kontrolle des SV40 Promotors gestellt.The Expression of the ribozyme is preferably under the control of SV40 Promotors posed.
Die katalytische Einheit des Ribozyms ist bevorzugt aus einem Tetrahymena thermophylia 26S rDNA Intron, bevorzugt T. hyperangularis (GenBank X03106), T. sonneborni (GenBank X03108), T. cosmopolitanis, (GenBank X03107), T. pigmentosa (GenBank V01412) besonders bevorzugt T. thermophylia (GenBank V01416).The The catalytic unit of the ribozyme is preferably from a Tetrahymena thermophylia 26S rDNA intron, preferably T. hyperangularis (GenBank X03106), T. sonneeborni (GenBank X03108), T. cosmopolitanis, (GenBank X03107), T. pigmentosa (GenBank V01412) particularly preferably T. thermophylia (GenBank V01416).
Die Leitsequenz und die zu spleißende Sequenz werden in Abhängigkeit vom Target-mRNA-Molekül ausgewählt. Die Leitsequenz geht der katalytischen Einheit des Ribozyms unmittelbar 3' voran und erkennt die definierte Spleißstelle in der Target-RNA durch Watson-Crick-Basenpaarung.The Guide sequence and the to be spliced Sequence become dependent selected from the target mRNA molecule. The Guide sequence goes directly to the catalytic unit of the ribozyme 3 'ahead and recognizes the defined splice site in the target RNA by Watson-Crick base pairing.
Das Sense-Oligonukleotid des DNA-Fragment enthält den Sense-Anteil der Leitsequenz gefolgt von den ersten 5 Nukleotiden der katalytischen Ribozym-Sequenz. Das entgegengesetzte (reverse) komplementäre Oligonukleotid des DNA-Fragments enthält das 5 Nukleotidlange Komplement zu dem Überhang am Ende der Ribozym-Promotorsequenz gefolgt von dem Antisense-Komplement zu der gewünschten Leitsequenz.The Sense oligonucleotide of the DNA fragment contains the sense portion of the leader followed by the first 5 nucleotides of the catalytic ribozyme sequence. The opposite (reverse) complementary oligonucleotide of the DNA fragment contains the 5 nucleotide complement to the overhang at the end of the ribozyme promoter sequence followed by the antisense complement to the desired leader sequence.
Die Sequenz, die 3' auf den geschnittenen 5'-Anteil der Target-mRNA zu gespleißt wird, ist abhängig von dem Ort der Mutation, welche repariert werden muss. Da die trans-spleißende Aktivität des Ribozyms den 3'-Bereich der Target-mRNA austauscht, enthält die Ribozymkassette die Nukleotide, welche den Nukleotidresten entsprechen, in denen die Mutation erfolgte, und den Bereich des für die Target-mRNA codierenden Gens, der in 3'-Richtung von den Nukleotidresten, in denen die Mutation erfolgte, liegt bis zu dem Ende des besagten Gens.The Sequence, the 3 'up the cut 5 'portion the target mRNA spliced will depend on the place of the mutation that needs to be repaired. As the trans-splicing activity of the ribozyme the 3'-range of Exchanges target mRNA containing the ribozyme cassette contains the nucleotides corresponding to the nucleotide residues, where the mutation occurred and the area of the target mRNA coding gene, in the 3 'direction from the nucleotide residues in which the mutation occurred is up to the end of said gene.
Die Ribozymkassette ist bevorzugt als eine Einheit aufgebaut. Die aus einer Einheit aufgebaute Ribozymkassette ieignet sich für eine weitere Entwicklung als therapeutisches Agens zur Korrektur mutierter RNA.The Ribozyme cassette is preferably constructed as a unit. From One unit of ribozyme cassette is suitable for another Development as a therapeutic agent for the correction of mutated RNA.
Eine
bevorzugte Ribozymkassette zur Reparatur des mutierten Amyloid-Prekursor-Proteins
(βAPP) mRNA
ist Teil des Transferplasmids mit der Nukleotidsequenz gemäß SEQ_ID
No. 6 und der in
Bevorzugt ist der L1-Loop der katalytischen Einheit des Ribozyms so verändert, dass er ein entgegengesetztes (reverse) Komplement (hier die 6-Nukleotidsequenz GGACAT) zu dem 5'-Abschnitt, bevorzugt dem zweiten bis siebten Nukleotid, der zu spleißenden Sequenz (hier: ATGTCC) besitzt. Dieser Lösungsansatz kann angewandt werden, um jegliche mutierte Sequenz, die vom Genom des Zellkerns codiert wird, auszutauschen. Das reverse Komplement ist Teil der Leitsequenz (guide sequence) „GS".Prefers the L1 loop of the catalytic unit of the ribozyme is so altered that he has an opposite (reverse) complement (here the 6-nucleotide sequence GGACAT) to the 5 'portion the second to seventh nucleotide, the sequence to be spliced (here: ATGTCC) has. This approach can be applied to any mutated sequence belonging to the genome of the Nucleus is encoded to exchange. The reverse complement is Part of the guide sequence "GS".
Eine bevorzugte, für das Ribozym verwendete Leitsequenz (GS, welche die Amyloid-Precursor-Protein (βAPP) mRNA erkennt, welche sowohl von NGF-stimulierten PC12-Zellen und HEK293 exprimiert wird, ist GGTGGCGCTCCTCTGGGG. Diese GS dient als ein Erkennungsbereich und Spleißstelle für das Ribozym. Das GS-DNA-Fragment ist zum Beispiel aus zwei Oligonukleotiden GCTCGGTGGCGCTCCTCTGGGG und TAATCCCCAGAG-GAGCGCCACC zusammengesetzt. Ein Annealing dieser beiden Oligonukleotide bringt ein DNA-Fragment hervor, welches für die anti-APP-ribozymale GS codiert und kompatibel ist zu dem 5'-Überhang des Ribozyms und dem 3'-Überhang des CMV-Promotors. Auswechseln der Sequenz der GS erlaubt es, das Ribozym praktisch an jegliche Target-mRNA anzupassen.A preferred, for the ribozyme used leader sequence (GS, which contains the amyloid precursor protein (βAPP) mRNA detects which of both NGF-stimulated PC12 cells and HEK293 is GGTGGCGCTCCTCTGGGG. This GS serves as a Detection area and splice site for the Ribozyme. The GS-DNA fragment is for example composed of two oligonucleotides GCTCGGTGGCGCTCCTCTGGGG and TAATCCCCAGAG-GAGCGCCACC. An annealing of these two oligonucleotides produces a DNA fragment which for the anti-APP-ribozymale GS and is compatible to the 5'-overhang of the ribozyme and the 3'-overhang of the CMV promoter. Changing the sequence of the GS allows the ribozyme practically adapt to any target mRNA.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält die Ribozymkassette eine Füllsequenz („stuffer") anstelle der Leitsequenz (guide sequence). Die Leitsequenz oder die Füllsequenz hat eine bevorzugte Länge von 5 bis 20 Nukleotiden, besonders bevorzugt eine Länge von 10 bis 16 Nukleotiden. Die Füllsequenz ermöglicht es dem Endanwender, eine Leitsequenz (guide sequence – GS) seiner Wahl in die Ribozymkassette einzusetzen. Die Target-RNA und die Spleißstelle innerhalb der Target-RNA werden durch die GS für das Ribozym festgelegt. Das Transferplasmid mit einer Füllsequenz anstelle der Leitsequenz ist somit ein vielseitiges Konstrukt, das so angepasst werden kann, dass es die Target-RNA der Wahl berichtigt. Die Füllsequenz ist so konstruiert, dass sie ihren Austausch gegen eine Leitsequenz erleichtert. Die Füllsequenz enthält eindeutige (nur einmal vorkommende) Erkennungsstellen für Restriktionsenzyme (restriction sites). Die Füllsequenz, welche die Leitsequenz ersetzt, z. B. gcgcgccgaacctcgagtacgccggcg, enthält bevorzugt eine Erkennungsstelle für das Restriktionsenzym Psrl. Die Psrl Restriktionsstelle ([7/12]GAACNNNNNNTAC[12/7]) wird sowohl einmal aufwärts und einmal abwärts von der Erkennungsstelle für das Restriktionsenzym geschnitten, was in 5-Nukleotid-langen Überhängen resultiert.In another embodiment of the invention, the ribozyme cassette contains a stuffer sequence instead of the guide sequence The leader sequence or sequence has a preferred length of 5 to 20 nucleotides, more preferably 10 to 16 nucleotides in length The filling sequence allows the end user to insert a guide sequence (GS) of his choice into the ribozyme cassette The target RNA and the splice site within the target RNA are determined by the GS for the ribozyme The transfer plasmid with a filling sequence instead of the leader sequence is thus a versatile construct that can be tailored to correct for the target RNA of choice is designed to facilitate their exchange for a leader sequence. The fill sequence contains unique (unique) recognition sites for restriction sites. The filling sequence which replaces the leader sequence, e.g. Gcgcgccgaacctcgagtacgccggcg, preferably contains a recognition site for the restriction enzyme Psrl. The PsrI restriction site ([7/12] GAACNNNNNNTAC [12/7]) is cut both once up and down once from the restriction enzyme recognition site, resulting in 5-nucleotide overhangs.
Der Endanwender ersetzt die Füllsequenz, um ein Transferplasmid mit der Spezifität für eine Target-RNA der Wahl, die zu reparieren oder zu editieren ist, zu erhalten. Die Füllsequenz wird durch ein DNA-Fragment ersetzt, welches die Leitsequenz enthält. Diese wird dabei aus zwei Oligonukleotiden zusammengesetzt, die bevorzugt 10 bis 20 Nukleotide, besonders bevorzugt 12 bis 16 Nukleotide, lang sind.Of the End user replaces the fill sequence, a transfer plasmid with the specificity for a target RNA of choice, which is to be repaired or edited. The filling sequence becomes replaced by a DNA fragment containing the leader sequence. These is composed of two oligonucleotides, which are preferred 10 to 20 nucleotides, more preferably 12 to 16 nucleotides, are long.
In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Ribozymkassette aufgebaut mit einer Sequenz,
die für
ein Markerprotein codiert und 3' auf
den geschnittenen 5'-Abschnitt
der Target-RNA gespleißt wird.
Bevorzugte Markerproteine sind das Enhanced Green Fluorescent Protein
(EGFP), die plazentare Alkalische Phosphatase (PLAP) oder human-codon-optimierte
Versionen der Nukleinsäuren,
die für
E. coli β-Galactosidase
oder E. coli Alkalische Phosphatase (ECAP) codieren. Diese Ribozymkassetten-Sequenzen
sind Teil der Transferplasmide pBR322dtVLV-ECAP, pBR322dtVLV-PLAP,
pBR322dtVLVt-βGal
und pBR322dtVLV-GFP (SEQ_ID No. 7 bis 10,
Die Ribozymkassette, welche eine Füllsequenz, anstelle der Leitsequenz und ein Markerprotein enthält, welches auf die Target-RNA gespleißt wird, kann dazu verwendet werden, eine Serie von Transferplasmiden zu erstellen, die ein Markerprotein an ein endogenes Protein hybridisieren, welches normal von der Zelle exprimiert wird. Diese Hybridproteine eignen sich für Transport- und Lokalisationsstudien.The Ribozyme cassette containing a filling sequence, instead of the leader sequence and contains a marker protein which spliced to the target RNA can be used to a series of transfer plasmids that hybridize a marker protein to an endogenous protein, which is normally expressed by the cell. These hybrid proteins are suitable for Transport and localization studies.
Ein
Beispiel für
eine Ribozymkassette mit einer Füllsequenz
anstelle der Leitsequenz und einer Sequenz, die für das Markerprotein
GFP codiert, ist Bestandteil des Transferplasmids pBr322dtVLV-GFP
mit der Nukleinsäuresequenz
gemäß SEQ_ID
No. 10 und der in
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ribozymkassette aufgebaut mit einer Füllsequenz anstelle der Leitsequenz und einer Klonierungsstelle anstelle der Sequenz, die 3' auf den geschnittenen 5'-Abschnitt der Target-RNA gespleißt wird.In a preferred embodiment In the invention, the ribozyme cassette is constructed with a filling sequence instead of the leader sequence and a cloning site instead of the Sequence, the 3 'up the cut 5 'section the target RNA spliced becomes.
Wenn die Sequenz, die 3' auf den geschnittenen 5'-Abschnitt der Target-RNA gespleißt wird, durch eine Klonierungsstelle ausgetauscht wird, enthält diese Klonierungsstelle (z. B. aggtcctagtactcgagtacctgcaggg) bevorzugt eine Erkennungsstelle für das Restriktionsenzym Bael ((10/15]ACNNNNGTAYC[12/7]). Restriktionsverdau mit Bael lässt einen 5-Nukleotid-Überhang an dem 3'-Ende der katalytischen Sequenz des Ribozyms und einen 5'-Überhang am 5'-Ende der U3-Sequenz. Eine für ein Markerprotein codierende Sequenz kann zwischen diesen beiden Stellen inseriert werden.If the sequence, the 3 'on the cut 5 'section the target RNA spliced is replaced by a cloning site, this contains Cloning site (eg aggtcctagtactcgagtacctgcaggg) preferred a recognition agency for the restriction enzyme Bael ((10/15) ACNNNNGTAYC [12/7]). Restriction Digest with Bael leaves a 5 nucleotide overhang at the 3'-end of the catalytic sequence of the ribozyme and a 5'-overhang at the 5 'end of the U3 sequence. One for a marker protein coding sequence can be between these two Jobs are advertised.
Eine Ribozymkassette mit einer Füllsequenz (stuffer) anstelle der Leitsequenz (guide sequence) und einer Klonierungsstelle anstelle der Sequenz, die 3' auf den geschnittenen 5'-Abschnitt der Target-RNA gespleißt wird, ist ein vielseitiges Konstrukt, das prinzipiell so angepasst werden kann, dass es jede Target-RNA, die von Interesse ist, spezifisch schneidet und spleißt.A Ribozyme cassette with a filling sequence (stuffer) instead of the guide sequence and a cloning site instead of the sequence, the 3 'on the cut 5 'portion of the target RNA spliced is a versatile construct that in principle is so adapted It can be specific to any target RNA of interest cuts and splices.
Ein
Beispiel für
eine Ribozymkassette mit einer Füllsequenz
anstelle der Leitsequenz und einer Klonierungsstelle anstelle der
Sequenz, die auf die Target-RNA gespleißt wird, ist in dem Transferplasmid pBR322dtVLV-PsrBae
mit der Nukleinsäuresequenz
gemäß SEQ ID
No. 5 (
Das Transferplasmid enthält weiter Cis-acting Elemente (cis acting elements), die für die Reverse Transkription des Plasmidgenoms benötigt werden und ein kompetentes Verpackungssignal. Cis-acting Elemente sind RNA-Bereiche, die als RNA eine funktionale Rolle bei der Prozessierung des Plasmids oder der Kassette, in der sie enthalten sind, spielen.The Contains transfer plasmid further cis-acting elements (cis acting elements) responsible for reverse transcription of the plasmid genome needed and a competent packaging signal. Cis-acting elements are RNA regions, which as RNA play a functional role in processing of the plasmid or cassette in which they are contained.
Das Transferplasmid enthält bevorzugt die wichtigsten Cis-acting Elemente, die für das Verpacken (packaging) des viralen Genoms in das Virion verantwortlich sind. Diese sind im Wildtyp-Visnavirus und im Transferplasmid 3' von gag und in der p16-Region von gag lokalisiert. In dem Transferplasmid der Erfindung wurde gag inaktiviert, indem das Startcodon entfernt wurde (SEQ_ID No. 16) und indem es hinter der zu p16 homologen Region trunkiert wurde, um D-p16 zu erhalten (SEQ_ID No. 17). Diese Verfahrensweise inaktiviert gag und lässt die Cis-acting Elmente intakt.The Contains transfer plasmid prefers the main cis-acting elements used for packaging of the viral genome responsible for the virion. These are in the wild-type visnavirus and in the gag transfer plasmid 3 'and gag in the p16 region localized. Gag was inactivated in the transfer plasmid of the invention, by removing the start codon (SEQ_ID No. 16) and adding it was truncated behind the p16 homologous region to D-p16 obtained (SEQ ID No. 17). This procedure inactivates gag and lets the cis-acting elements intact.
Während die wichtigsten Abschnitte der RNA-Elemente, die verantwortlich für die Interaktion mit den Verpackungsproteinen (packaging proteins) des Virions sind, in der gag-Leader-Sequenz Gag-L und in D-p16 lokalisiert sind, sind sie nicht ausschließlich auf diese Positionen beschränkt. Daher enthält das Transferplasmid bevorzugt weitere Cis-acting Elemente ausgewählt aus:
- 1. dem Rev response element (RRE, SEQ_ID No. 21) des Wildtyp-Visnavirus,
- 2. der primer-binding site des Wildtyp-Visnavirus,
- 3. den LTRs des Wildtyp-Visnavirus,
- 4. dem Polypurinabschnitt (poly purine tract) des Wildtyp-Visnavirus und seinem Komplement,
- 5. der zentralen Terminationssequenz (termination sequence) des Wildtyp-Visnavirus,
- 6. inaktivierten Sequenzen von VLV tat (D-tat, SEQ_ID No. 18), VLV rev (D-rev, SEQ_ID No. 19) und VLV env (D-env, SEQ_ID No. 20), die nicht für funktionale Proteine codieren, da die Startcodons entfernt sind.
- 1. the rev response element (RRE, SEQ ID 21) of the wild-type visnavirus,
- 2. the primer-binding site of the wild type visnavirus,
- 3. the LTRs of the wild-type visnavirus,
- 4. the polypurine section (poly purine tract) of the wild-type visnavirus and its complement,
- 5. the central termination sequence of the wild-type visnavirus,
- 6. inactivated sequences of VLV tat (D-tat, SEQ ID 18), VLV rev (D-rev, SEQ ID 19) and VLV env (D-env, SEQ ID 20) which do not encode functional proteins because the start codons are removed.
Die Cis-acting Elemente werden bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Nukleotidsequenzen gemäß SEQ_ID No. 16 bis 21.The Cis-acting elements are preferably selected from the group of nucleotide sequences according to SEQ_ID No. 16 to 21.
Das kompetente Verpackungssignal (packaging signal) im Transferplasmid umfasst RNA-Elemente, die ausreichend sind, um die Verpackung (packaging) des RNA-Moleküls in ein Virion zu induzieren. Das kompetente Verpackungssignal ist dabei selbst ein Teil des zu verpackenden RNA-Moleküls und in dem gag-leader (Gag-L) und in der inaktivierten p16 (D-p16) Sequenz des Transferplasmids enthalten.The competent packaging signal (packaging signal) in the transfer plasmid includes RNA elements that are sufficient to wrap the packaging of the RNA molecule into a To induce virion. The competent packaging signal is included even a part of the RNA molecule to be packaged and in the gag leader (Gag-L) and in the inactivated p16 (D-p16) Sequence of the transfer plasmid included.
Alle anderen Plasmide (alle außer dem Transferplasmid) haben kein kompetentes Verpackungssignal. Das wird bevorzugt erreicht, indem das Verpackungssignal bei der Konstruktion der künstlichen Sequenzen weggelassen wird.All other plasmids (all except the transfer plasmid) do not have a competent packaging signal. The is preferably achieved by the packaging signal in the design the artificial one Sequences is omitted.
Das Transferplasmid, welches Cis-acting Elemente enthält, codiert nicht für funktionale Proteine des VLV. Der Mangel an funktionalen Proteinen im Transferplasmid und die fehlende Homologie mit den Plasmiden, welche die funktionalen Proteine enthalten, beseitigen das Risiko, dass aus dem Gentransferkonstrukt ein rekombinantes, zur Replikation fähiges Virus hervorgehen könnte.The Transfer plasmid containing cis-acting elements coded not for functional proteins of the VLV. The lack of functional proteins in the transfer plasmid and the lack of homology with the plasmids, which contain the functional proteins eliminate the risk of that from the gene transfer construct a recombinant, for replication capable Virus could emerge.
Bevorzugte Transferplasmide haben die Sequenzen gemäß SEQ_ID No. 5 bis 10.preferred Transfer plasmids have the sequences according to SEQ ID no. 5 to 10.
Um die Cis-acting Elemente aus dem erfindungsgemäßen Gag-Plasmid zu entfernen, wurde der Bereich 3' von gag entfernt. Im erfindungsgemäßen Gag-Plasmid wurden die Cis-acting Elementein gag durch maximale Änderung der Codon-Usage zerstört. Die Expression von Gag im erfindungsgemäßen Gag-Plasmid ist bevorzugt unter dem CMV-Promotor. Das Gag-Plasmid enthält somit kein funktionales Verpackungssignal und ist nicht in der Lage, mit der inaktivierten gag-Sequenz auf dem Transferplasmid zu rekombinieren.Around to remove the cis-acting elements from the Gag plasmid of the invention, the area became 3 'of gag away. In the Gag plasmid according to the invention The cis-acting elements were gag by maximum change destroyed the codon usage. The expression of Gag in the Gag plasmid according to the invention is preferred under the CMV promoter. The gag plasmid contains thus no functional packaging signal and is unable to to recombine with the inactivated gag sequence on the transfer plasmid.
In dem erfindungsgemäßen rekombinanten lentiviralen Gentransfersystem wurde das Gen, welches für das Visnavirus-Hüllprotein (envelope protein) codiert, inaktiviert, indem das Startcodon weggelassen wurde, um D-env zu erhalten. Der Wildtyp env ORF enthält die rev1 und rev2 ORFs und RRE. Eine veränderte Form von rev ist in dem VTR-Plasmid enthalten. Um den Zelltropismus des Gentransferkonstrukts auszuweiten, ist in der Erfindung das Gen für das Visnavirus-Hüllprotein ersetzt durch ein Gen, welches für ein Hüllprotein (envelope protein) von einem anderen Virus codiert. Das Verfahren, die Gentransferkonstrukte mit einem Hüllprotein zu umhüllen, welches von dem Wildtypvirus abweicht, nennt man Pseudotyping. Bevorzugte Hüllproteine sind: Ebola-Envelope (GenBank U31033), gp64-Envelope-Glykoprotein des Bakulovirus (GenBank AF190124), Influenzavirus A-Haemagglutinin (Gen-Bank, Z46395), Jaagsiekte sheep retrovirus (JSRV) Envelope (GenBank Y18303), Lymphocytic Choriomeningitis Virus (LCMV) Glykoprotein (LCMV-GP, GenBank AF186080), Mokolavirus Envelope Glykoprotein (MK-G, GenBank S59448), Amphotropic Murine Leukemia Virus (MuLV) Amphotropic envelope (4070A-Env, Genbank M33469), Rabiesvirus-Envelope-Glykoprotein (GenBank AB110669), RD114-Retrovirus-Envelope (RD114-Env; GenBank X87829). Ein besonders bevorzugtes Hüllprotein ist das Vesikular Stomatitis-Virus-Envelope-Glykoprotein (VSVG; GenBank V01214).In the recombinant according to the invention lentiviral gene transfer system was the gene responsible for the visnavirus coat protein (envelope protein), inactivated by omitting the start codon was to get D-env. The wild-type env ORF contains the rev1 and rev2 ORFs and RRE. A changed form rev is contained in the VTR plasmid. To the cell tropism of the To expand gene transfer constructs in the invention is the gene for the Visna virus coat protein replaced by a gene which is responsible for a coat protein (envelope protein) encoded by another virus. The procedure to envelop the gene transfer constructs with an envelope protein which from the wild-type virus is called pseudo-typing. preferred envelope proteins are: Ebola Envelope (GenBank U31033), gp64 Envelope Glycoprotein of Bakulovirus (GenBank AF190124), influenza A-haemagglutinin (Gen Bank, Z46395), Jaagsiekte sheep retrovirus (JSRV) Envelope (GenBank Y18303), Lymphocytic Choriomeningitis virus (LCMV) glycoprotein (LCMV-GP, GenBank AF186080), Mokolavirus Envelope Glycoprotein (MK-G, GenBank S59448), Amphotropic Murine Leukemia Virus (MuLV) Amphotropic envelope (4070A-Env, Genbank M33469), Rabies virus envelope glycoprotein (GenBank AB110669), RD114 retrovirus envelope (RD114 Env; GenBank X87829). A particularly preferred envelope protein is the vesicle Stomatitis virus envelope glycoprotein (VSVG; GenBank V01214).
Die
für das
Hüllprotein
(envelope protein – Env)
codierende Sequenz ist bevorzugt auf einem weiteren Plasmid (e)
lokalisiert, welches nicht für
VLV-Proteine codiert und kein kompetentes Verpackungssignal enthält. Dieses
Plasmid wird nachfolgend als „Env-Plasmid" bezeichnet. Ein
bevorzugtes Env-Plasmid pBR322dtVSVG codiert für das Vesikular Stomatitis-Virus-Envelope-Glykoprotein
(VSVG) und hat die Sequenz gemäß SEQ_ID
No. 4 (siehe
Alle Plasmide, außer das Transferplasmid, enthalten bevorzugt ein bekanntes Polyadenylierungssignal (polyadenylation site), bevorzugt vom bovinen Wachstumshormon.All Plasmids, except the transfer plasmid, preferably contain a known polyadenylation signal (polyadenylation site), preferably bovine growth hormone.
Um das Risiko einer heterologen Rekombination mit natürlich vorkommenden Viren oder dem Transferplasmid weiter zu minimalisieren, sind die für die funktionalen Proteine (Gag, Pol, Vif, Rev und Tat) des Visnavirus codierenden Gene, die erfindungsgemäß eingesetzt werden, im Vergleich zu den Wildtypsequenzen, die natürlicherweise im Visnavirus vorkommen, verändert. Die Gene sind bevorzugt aus synthetischen, nicht in der Natur vorkommenden Nukleinsäuresequenzen aufgebaut. Im Vergleich zu den natürlich vorkommenden Genen sind die Gene auf der Nukleinsäureebene so verändert, dass sie so stark wie möglich auf der Nukleinsäureebene abweichen, jedoch noch für die gleichen Proteine codieren. Gleichzeitig sind die DNA-Sequenzen für die Translation in humanen Zellen optimiert.Around the risk of heterologous recombination with naturally occurring Minimizing viruses or the transfer plasmid are the for the functional proteins (Gag, Pol, Vif, Rev and Tat) of the visnavirus coding genes used in the invention, in comparison to the wild type sequences that naturally in the Visnavirus, changed. The genes are preferably of synthetic, non-naturally occurring nucleic acid sequences built up. Compared to the naturally occurring genes are the genes at the nucleic acid level so changed, that they are as strong as possible at the nucleic acid level differ, but still for encode the same proteins. At the same time, the DNA sequences for translation optimized in human cells.
Diese Veränderung wird erreicht, indem andere Codons gebraucht werden, als die von den Wildtyp-Virusgenen verwendet werden. Die Codons werden substituiert durch Codons, die noch für die selben Aminosäurereste stehen, aber in so vielen Basen wie möglich abweichen. Von den möglichen alternativen Codons wird das ausgewählt, das am häufigsten in humanen Zellen verwendet wird und sich von dem im Wildtyp verwendeten Codon unterscheidet. Diese Veränderung resultiert bevorzugt in einer Homologie zwischen den synthetischen Genen und dem Wildtyp, die niedriger als 65 %, bevorzugt 61 %, ist. Die erfindungsgemäße Veränderung von im Mittel jedem dritten Nukleotid führt vorteilhaft zu der Zerstörung der Cis-acting inhibitorischen Sequenzen und auch der Zerstörung des Verpackungssignals im Gag-codierenden Bereich.These change is achieved by using codons other than those of the wild type virus genes. The codons are substituted through codons that are still for the same amino acid residues stand, but deviate in as many bases as possible. Of the possible alternative codons are selected the most frequently is used in human cells and is different from that used in the wild type Codon is different. This change preferably results in a homology between the synthetic Genes and the wild-type which is lower than 65%, preferably 61%. The change of the invention of on average every third nucleotide leads advantageously to the destruction of the Cis-acting inhibitory sequences and also the destruction of the Packing signal in gag coding area.
Die Homologie zwischen dem Transferplasmid und den VTR, Gag und Pol Plasmiden ist weiter reduziert, da der größte Teil des Gag-codierenden Bereichs und der komplette Pol-codierende Bereich aus dem Transferplasmid entfernt wurde. Durch diese Strategie wird die Frequenz von Rekombinationen vorteilhaft über hundertfach reduziert.The Homology between the transfer plasmid and the VTR, Gag and Pol Plasmids are further reduced since most of the gag coding Area and the complete pole-coding Area was removed from the transfer plasmid. Through this strategy The frequency of recombinations is advantageously over a hundred times reduced.
Die veränderten Gene sind bevorzugt aus synthetischen Oligonukleotiden mit Längen zwischen 40 bis 80 Nukleotiden zusammengebaut, die durch PCR und aufeinanderfolgende Ligierungen (ligations) und enzymatische Verdaus (digestion) zusammengesetzt sind. Diese Verfahrensweise hat drei Vorteile: Erstens ermöglicht der Zusammenbau aus kleineren Fragmenten beim Erstellen der Derivate, eine größere Vielfalt von Restriktionsschnittstellen zu gebrauchen. Zweitens ermöglicht das Weglassen eines einzelnen Fragments von dem fertiggestellten Plasmid auf einfache Weise, den Anteil des Transferplasmid, der vom Virus abgeleitet ist, zu reduzieren. Drittens basierte die Konstruktion des Virus auf einer Konsensussequenz anstelle eines charakterisierten Wildtypvirus. Diese Konstruktionsstrategie erlaubt es, die Genauigkeit des Sequenz besser zu kontrollieren, als eine RT-PCR eines Wildtypvirus.The changed Genes are preferably of synthetic oligonucleotides with lengths between 40 to 80 nucleotides assembled by PCR and sequential Ligations (ligations) and enzymatic digestions (digestion) composed are. This procedure has three advantages: First, the Assembling smaller fragments while creating the derivatives, a greater variety of restriction sites. Second, that allows Omitting a single fragment from the completed plasmid in a simple way, the proportion of the transfer plasmid, that of the virus is derived, reduce. Third, the design was based of the virus on a consensus sequence instead of a characterized Wild-type virus. This design strategy allows accuracy better control of the sequence than a RT-PCR of a wild-type virus.
Das Gen, welches für das Gag Polyprotein codiert, hat bevorzugt eine Nukleinsäuresequenz gemäß SEQ_ID No. 11.The Gene, which for Gag polyprotein encodes preferably has a nucleic acid sequence according to SEQ_ID No. 11th
Das Gen, welches für das Pol Polyprotein codiert, hat bevorzugt eine Nukleinsäuresequenz gemäß SEQ_ID No. 12.The Gene, which for the Pol polyprotein encodes, preferably has a nucleic acid sequence according to SEQ_ID No. 12th
Die Gene, welche für Vif, Rev und Tat codieren, haben bevorzugt Nukleinsäuresequenzen gemäß SEQ_ID No. 13 bis 15.The Genes, which for Vif, Rev and Tat encode preferably nucleic acid sequences according to SEQ_ID No. 13 to 15.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das rekombinante lentivirale Gentransfersystem:
- a.) ein Gag-Plasmid enthaltend eine künstliche Nukleinsäuresequenz codierend für VLV-Gag, bevorzugt gemäß SEQ_ID No. 11 und bevorzugt unter der Kontrolle des CMV-Promotors, und ein Polyadenylierungssignal, bevorzugt vom bovinen Wachstumshormon, wobei dieses Plasmid kein kompetentes Verpackungssignal enthält;
- b.) ein Transferplasmid – enthaltend eine VLV-Nukleinsäuresequenz beinhaltend Cis-acting Elemente (cis-acting sequence elements) benötigt für die reverse Tanskription des Plasmidgenoms, wobei besagter Vektor enthält: (i) den Gag-Leader (Gag-L) und inaktivierte Sequenzen von gag p16 (D-p16), beinhaltend ein kompetentes Verpackungssignal (competent packaging signal) und die Cis-acting Elemente D-tat, D-rev und D-env, welche nicht für funktionale Proteine codieren, da die Start-Codons entfernt sind, und ein kompetentes Rev-response element (RRE); (ii) eine Ribozymkassette enthaltend entweder eine Leitsequenz (guide sequence) mit einer Länge von 10 bis 20 Nukleotiden oder eine Füllsequenz (stuffer) flankiert von Restriktionsstellen, bevorzugt Psrl Restriktionsstellen, die katalytische Domain eines Gruppe I Introns, bevorzugt ein Tetrahymena 26S rDNA Intron, und entweder eine Nukleinsäure codierend für das korrekte Gegenstück der zu reparierenden Target-RNA, welches auf die geschnittene Target-RNA gespleißt wird oder eine Klonierungsstelle flankiert von Restriktionsstellen, bevorzugt Bael-Restriktionsstellen, wobei die Ribozymkassette bevorzugt unter der Kontrolle des SV40-Promotors ist;
- c.) ein Pol-Plasmid enthaltend eine künstliche Nukleinsäuresequenz codierend für VLV-Pol, bevorzugt gemäß SEQ_ID No. 12 und bevorzugt unter der Kontrolle des SV40-Promotors, und ein Polyadenylierungssignal, bevorzugt vom bovinen Wachstumshormon, wobei dieses Plasmid kein kompetentes Verpackungssignal enthält;
- d.) ein VTR-Plasmid enthaltend künstliche Nukleinsäuresequenzen codierend für VLV-Vif, Rev und Tat, bevorzugt gemäß SEQ_ID No. 13 bis 15 und bevorzugt unter der Kontrolle des SV40-Promotors, und ein Polyadenylierungssignal, bevorzugt vom bovinen Wachstumshormon, wobei dieses Plasmid kein kompetentes Verpackungssignal enthält;
- e.) ein Env-Plasmid enthaltend eine künstliche Nukleinsäuresequenz codierend für ein (i) virales Hüllprotein, welches nicht vom Visnavirus ist, bevorzugt das Vesicular Stomatitis Virus Envelope Glykoprotein (VSVG) und ein Polyadenylierungssignal, bevorzugt vom bovinen Wachstumshormon, wobei dieses Plasmid kein kompetentes Verpackungssignal enthält.
- a.) A gag plasmid containing an artificial nucleic acid sequence coding for VLV gag, preferably according to SEQ ID no. 11 and preferably under the control of the CMV promoter, and a polyadenylation signal, preferably of bovine growth hormone, which plasmid does not contain a competent packaging signal;
- b.) a transfer plasmid containing a VLV nucleic acid sequence comprising cis-acting sequence elements required for reverse transcription of the plasmid genome, said vector containing (i) the gag leader (Gag-L) and inactivated Sequences of gag p16 (D-p16) containing a competent packaging signal and the cis-acting elements D-tat, D-rev and D-env which do not encode functional proteins since the start codons are removed are, and a competent Rev-response element (RRE); (ii) a ribozyme cassette containing either a guide sequence with a length of 10 to 20 nucleotides or a filling sequence (stuffer) flanked by restriction sites, preferably Psrl restriction sites, the catalytic domain of a group I intron, preferably a Tetrahymena 26S rDNA intron, and either a nucleic acid encoding the correct counterpart of the target RNA to be repaired which is spliced onto the cut target RNA or a cloning site flanked by restriction sites, preferably Bael restriction sites, wherein the ribozyme cassette is preferably under the control of the SV40 promoter;
- c.) a Pol plasmid containing an artificial nucleic acid sequence coding for VLV pol, preferably according to SEQ ID no. 12 and preferably under the control of the SV40 promoter, and a polyadenylation signal, preferably of bovine growth hormone, which plasmid does not contain a competent packaging signal;
- d.) a VTR plasmid containing artificial nucleic acid sequences coding for VLV-Vif, Rev and Tat, preferably according to SEQ ID no. 13 to 15 and preferably under the control of the SV40 promoter, and a polyadenylation signal, preferably of bovine growth hormone, which plasmid does not contain a competent packaging signal;
- e.) an env plasmid containing an artificial nucleic acid sequence encoding a viral envelope protein other than visnavirus, preferably the vesicular stomatitis virus envelope glycoprotein (VSVG) and a polyadenylation signal, preferably bovine growth hormone, which plasmid is not a competent Packaging signal contains.
Ein besonders bevorzugtes Gag-Plasmid ist pBr322dtVLVgag mit der Nukleinsäuresequenz gemäß SEQ_ID No. 1. Dieses Plasmid enthält die für Gag codierende Sequenz gemäß SEQ_ID No. 11.One Particularly preferred Gag plasmid is pBr322dtVLVgag with the nucleic acid sequence according to SEQ_ID No. 1. Contains this plasmid the for Gag coding sequence according to SEQ_ID No. 11th
Ein besonders bevorzugtes Pol-Plasmid ist pBr322dtVLVpol mit der Nukleinsäuresequenz gemäß SEQ_ID No. 2. Dieses Plasmid enthält die für Pol codierende Sequenz gemäß SEQ ID No. 12.One Particularly preferred Pol plasmid is pBr322dtVLVpol with the nucleic acid sequence according to SEQ_ID No. 2. Contains this plasmid the for Pol coding sequence according to SEQ ID No. 12th
Ein besonders bevorzugtes VTR-Plasmid ist pBr322dtVLV-VTR, mit der Nukleinsäuresequenz gemäß SEQ_ID No. 3. Dieses Plasmid enthält die für Vif, Rev und Tat codierenden Sequenzen gemäß SEQ_ID No. 13 bis 15.One A particularly preferred VTR plasmid is pBr322dtVLV-VTR, having the nucleic acid sequence according to SEQ_ID No. 3. Contains this plasmid the for Vif, Rev and Tat coding sequences according to SEQ ID no. 13 to 15.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das rekombinante lentivirale Gentransfersystem:
- a.) das Gag-Plasmid pBr322dtVLVgag mit der Nukleinsäuresequenz gemäß SEQ_ID No. 1,
- b.) ein Transferplasmid mit einer Nukleinsäuresequenz ausgewählt aus pBR322dtVLVt-βGal, pBR322dtVLVdAPP, pBR322dtVLV-ECAP, pBR322dtVLV-PLAP, pBR322dtVLV-GFP, pBR322dtVLV-PsrBae mit den Nukleinsäuresequenzen gemäß SED_ID No 5 bis 10,
- c.) das Pol-Plasmid pBr322dtVLVpol mit der Nukleinsäuresequenz gemäß to SEQ_ID No. 2,
- d.) das VTR-Plasmid pBr322dtVLV-VTR mit der Nukleinsäuresequenz gemäß SEQ_ID No. 3,
- e.) das Env-Plasmid pBr322dtVSVG mit der Nukleinsäuresequenz gemäß SEQ_ID No. 4.
- a.) the gag plasmid pBr322dtVLVgag with the nucleic acid sequence according to SEQ ID no. 1,
- b.) a transfer plasmid having a nucleic acid sequence selected from pBR322dtVLVt-βGal, pBR322dtVLVdAPP, pBR322dtVLV-ECAP, pBR322dtVLV-PLAP, pBR322dtVLV-GFP, pBR322dtVLV-PsrBae having the nucleic acid sequences according to SED_ID No 5 to 10,
- c.) the pol plasmid pBr322dtVLVpol with the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO. 2,
- d.) the VTR plasmid pBr322dtVLV-VTR with the nucleic acid sequence according to SEQ ID no. 3,
- e.) the Env plasmid pBr322dtVSVG with the nucleic acid sequence according to SEQ ID no. 4th
Nach der Transduktion des rekombinanten leintiviralen Gentransfersystems in Zellen, werden die Zellen replikationsdefiziente Lentivirus-Partikel produzieren.To transduction of the recombinant leintiviral gene transfer system in cells, the cells become replication-deficient lentivirus particles to produce.
Ein zweiter Bestandteil der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von replikationsdefizienten Visnavirus-Partikeln, beinhaltend die Transfektion einer Verpackungszelllinie (producer cells) mit dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen GentransfersystemOne second component of the invention is a process for the preparation of replication-deficient visnavirus particles, including the Transfection of a packaging cell line (producer cells) with the above-described gene transfer system according to the invention
Die Transfektion von Verpackungszelllinien (producer cells) wird mit Standardmethoden der Molekularbiologie, z. B. der Calciumphosphat-Copräzipitation, durchgeführt.The Transfection of packaging cell lines (producer cells) is with Standard methods of molecular biology, eg. Calcium phosphate coprecipitation, carried out.
Bevorzugte Zellen für die Virusproduktion sind die Zelllinien 293 (ATCC # CRL-1573) oder 293T (ATCC # CRL-11268) oder 293ts/A1609 (DuBridge et al., 1987, Mol Cell Biol. 7: 379–387).preferred Cells for virus production is cell lines 293 (ATCC # CRL-1573) or 293T (ATCC # CRL-11268) or 293ts / A1609 (DuBridge et al., 1987, Mol Cell Biol. 7: 379-387).
Um einen lentiviralen Vorrat (lentiviral stock) zu erzeugen, kultiviert man die Verpackungszelllinie (producer cells) unter Zellkulturbedingungen, die ausreichend sind, um die Produktion von replikationsdefizienten lentiviralen Partikeln in der Zelllinie zu erlauben. Die replikationsdefizienten Lentivirus-Partikel werden dann von den Verpackungszellen (producer cells) kollektiert.Around to produce a lentiviral stock, cultured the packaging cell line (producer cells) under cell culture conditions, which are sufficient to limit the production of replication-deficient lentiviral To allow particles in the cell line. The replication-deficient Lentivirus particles are then released from the packaging cells (producer cells).
Die Visnavirus-Partikel, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden und ihre Verwendung für die Ribozym-vermittelten Reparatur einer mutierten Gensequenz in eukanotischen Zellen sind auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung.The Visnavirus particles obtained by a method according to the invention and their use for the ribozyme-mediated Repair of a mutant gene sequence in eukanotic cells are also Subject of the present invention.
Ein weiterer Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren für die Ribozymvermittelte Reparatur einer mutierten Target-RNA in eukarotischen Zellen, mit den Schritten:
- a.) Klonierung eines heterologen Gens oder eines Genabschnittes, welcher für das wiederherzustellende korrekte Gegenstück (z. B. die Wildtyp-cDNA-Sequenz der mutierten Target-RNA) codiert und welches dem Abschnitt der mutierten Target-RNA entspricht, welcher ausgetauscht werden muss, in die Klonierungsstelle des Transferplasmids,
- b.) Transfektion einer Verpackungszelllinie (producer cells) mit dem so erhaltenen Transferplasmid und den weiteren Plasmiden des erfindungsgemäßen Gentransfersystems;
- c.) Wachstum der Verpackungszellen (producer cells) unter Zellkulturbedingungen, die ausreichend sind, um die Produktion von replikationsdefizienten lentiviralen Partikeln in der Zelle zu erlauben, und Sammeln der replikations-defizienten Lentivirus-Partikel von den Verpackungszellen (producer cells).
- d.) Infektion von eukanotischen Zellen mit den replikations-defizienten Visnavirus-Partikeln.
- a.) Cloning of a heterologous gene or of a gene segment which is to be restored correct counterpart (eg the wild-type cDNA sequence of the mutated target RNA) and which corresponds to the portion of the mutated target RNA which needs to be exchanged into the cloning site of the transfer plasmid,
- b.) transfection of a packaging cell line (producer cells) with the transfer plasmid thus obtained and the other plasmids of the gene transfer system according to the invention;
- c.) growth of the producer cells under cell culture conditions sufficient to allow the production of replication-deficient lentiviral particles in the cell, and collecting the replication-deficient lentivirus particles from the producer cells.
- d.) Infection of eukanotic cells with the replication-deficient visnavirus particles.
Vor der Infektion der eukanotischen Zellen werden die replikations-defizienten Visnavirus-Partikel sterilisiert und Zellreste (cellular debris) entfernt, bevorzugt mittels Filtration durch Filter mit einer Porengröße von 0,22 μm. Bevorzugt werden die Visnavirus-Partikel anschließend konzentriert und Makromoleküle entfernt, bevorzugt mit 0,1 μm Filtern.In front the infection of eukanotic cells become the replication-deficient Visna virus particles sterilized and cell debris removed, preferably by filtration through filters with a pore size of 0.22 microns. Prefers the visnavirus particles are subsequently concentrated and macromolecules are removed, preferably with 0.1 μm Filter.
Für die Infektion werden die replikations-defizienten Visnavirus-Partikel bevorzugt in Phosphatpuffer (phosphate buffered saline) resuspendiert.For the infection the replication-deficient Visnavirus particles are preferred resuspended in phosphate buffered saline.
Durch die Infektion von eukaryotischen Zellen entweder in Zellkultur oder durch Verabreichung der replikations-defizienten Visnavirus-Partikel mittels in vivo-Injektion wird das Ribozym in die Zelle eingebracht und die Ribozym-vermittelte Reparatur initiiert.By the infection of eukaryotic cells either in cell culture or by administration of the replication-deficient visnavirus particles By means of in vivo injection, the ribozyme is introduced into the cell and initiated the ribozyme-mediated repair.
Die Effizienz der Infektion und der Ribozym-vermittelten Reparatur kann kontrolliert werden, indem ein Markergen (wie GFP) in das Transferplasmid eingefügt wird. In vielen Fällen ist die Gegenwart eines Markergens jedoch nicht erwünscht, insbesondere in therapeutischen Ansätzen der Ribozym-vermittelten Reparatur. In diesen Fällen wird deshalb die Effizienz der Infektion und der Ribozym-vermittelten Reparatur durch spezifische Messung der reparierten RNA ermittelt. Dies wird bevorzugt erreicht, indem mRNA von dem infizierten Gewebe oder der Zellkultur extrahiert wird und eine RT-PCR durchgeführt wird mit Primern spezifisch für die 5'-Target-RNA und die heterologe Nukleinsäure, die 3' auf die geschnittene Target-RNA gespleißt wurde. Erhält man ein RT-PCR-DNA-Produkts, belegt dies eine erfolgreiche Ribozym-vermittelte Reparatur.The Efficiency of infection and ribozyme-mediated repair can be be controlled by placing a marker gene (such as GFP) in the transfer plasmid added becomes. In many cases However, the presence of a marker gene is not desirable, in particular in therapeutic approaches ribozyme-mediated repair. In these cases, therefore, the efficiency of infection and ribozyme-mediated repair by specific Measurement of repaired RNA detected. This is preferably achieved by extracting mRNA from the infected tissue or cell culture and RT-PCR is performed becomes specific for primers the 5 'target RNA and the heterologous nucleic acid, the 3 'on the cut Spliced target RNA has been. receives one RT-PCR DNA product, this demonstrates a successful ribozyme-mediated Repair.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung nur erläutern und sind dazu bestimmt einen Fachmann in die Lage zu versetzen die Erfindung auszuüben. Sie sollen den Schutzumfang der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, nicht einschränken.The The following examples are intended to illustrate the invention and are intended to do so To enable a person skilled in the art to practice the invention. she are intended to cover the scope of the invention as defined in the claims is, not limit.
pBR322Lnk1 wurde ausgehend von dem Klonierungsplasmid pBR322 durch Entfernen des Tetracyclin-Resistenzgens (tet) zwischen der Styl- und der Hindill-Restriktionsstelle erstellt. Ein synthetischer Linker (Lnk1) wurde anstelle der entfernten Sequenz eingefügt. Dieser Linker Lnk1 enthält eine Swal-blunt-end-Restriktionsstelle, in welche ein PCR-Produkt einkloniert werden kann. Zwei Aarl-Restriktionsstelle flankieren die Swal-Erkennungs- und Restriktionsstelle. Die Aarl-Erkennungsstellen sind so platziert, dass die zugehörigen Restriktionsstellen an die Enden des DNA-Fragments fallen, das in die Swal-Site kloniert wird. Ein nachfolgender Verdau des Derivats, welches durch die Ligierung in die Swal-Site gebildet wird, setzt ein DNA-Fragment frei, welches von der eingefügten Sequenz abgeleitet ist und in dem die vier Basenpaare an den Enden in 4 Rasenpaar-lange 5'-Überhänge konvertiert sind.pBR322Lnk1 was removed from the cloning plasmid pBR322 by removal of the tetracycline resistance gene (tet) between the Styl and Hindlll restriction sites created. A synthetic linker (Lnk1) was used instead of the removed Sequence inserted. This linker contains Lnk1 a swallows blunt-end restriction site into which a PCR product can be cloned. Flank two aarl restriction sites the Swal recognition and restriction site. The Aarl recognition agencies are placed so that the associated restriction sites on the ends of the DNA fragment that clones into the Swal site fall becomes. Subsequent digestion of the derivative by ligation is formed in the Swal site releases a DNA fragment which from the inserted Sequence is derived and in which the four base pairs at the ends converted into 4 lawn pair-long 5 'overhangs are.
Dieses Sticky-End-DNA-Fragment wird verwendet, um die Plasmide der vorliegenden Erfindung aufzubauen.This Sticky-end DNA fragment is used to plasmids of the present Establish invention.
Das Plasmid pBR322Lnk1 enthält weiter die Sequenzen des ursprünglichen pBR322, welche erforderlich für die Replikation, Transkription und Translation des Plasmides sind: zwei Promotoren (P1 P, P3 P), als Ribosom-Bindungsteile (ribosome binding site – RBS) wirkende Shine-Dalgarno-Sequenzen (SD SEQ), das Ampicillin-Resistenzgen (β-lactamase) APr, eine L-Strand und eine H-Strand-Y-Effector Site (L Y EFF und N Y EFF), ein Origin of replication (ORI) und ein für das ROP-Protein codierendes Gen.The plasmid pBR322Lnk1 further contains the sequences of the original pBR322 which are required for the replication, transcription and translation of the plasmid: two promoters (P1 P, P3 P), Shine-Dalgarno acting as ribosomal binding site (RBS) ribosomes Sequences (SD SEQ), the ampicillin-resistance gene (β-lactamase) AP r , an L-strand and an H-strand Y-effector site (LY EFF and NY EFF), an origin of replication (ORI) and a for the gene encoding ROP protein.
Um pBR322Lnk1 zu erhalten, wird das Klonierungsplasmid pBR322 (ATCC 37017) mit den Restriktionsenzymen Hindill (New England Biolabs) und Styl (New England Biolabs) verdaut. Zur Durchführung des Doppelverdaus werden 1 μg pBR322 DNA, 1.5 μl Styl und 1 μl HindIII und 1 μl BSA zu 50 NEB-Puffer 3 in ein 500 μl Reaktionsgefäß gegeben. Die Mischung wird in einem Thermomixer (Eppendorf, Wesseling-Berzdorf, Deutschland) bei 37 °C und 300 rpm für 1 Stunde inkubiert. Dieser Verdau schneidet das Tetracyclin-Resistenzgen heraus. Durch den Verdau erhält man zwei Fragmente: das Styl-HindIII-Fragment (1370-29) mit 3021 bp-Länge und das HindIII-Styl-Fragment (30-1369) mit 1340 bp-Länge. Diese Fragmente werden mittels Elektrophorese in Agarose aufgetrennt. Das größere DNA-Fragment wird aus dem Elektrophoresegel herausgeschnitten, die DNA extrahiert und in drei Aliquots aufgeteilt.To obtain pBR322Lnk1, the cloning plasmid pBR322 (ATCC 37017) is digested with the restriction enzymes Hindill (New England Biolabs) and Styl (New England Biolabs). To carry out the double digestion, 1 μg pBR322 DNA, 1.5 μl Styl and 1 μl HindIII and 1 μl BSA are added to 50 NEB buffer 3 in 500 μl reaction tube added. The mixture is incubated in a thermomixer (Eppendorf, Wesseling-Berzdorf, Germany) at 37 ° C. and 300 rpm for 1 hour. This digestion cuts out the tetracycline resistance gene. Digestion yields two fragments: the 3021-bp Styl-HindIII fragment (1370-29) and the 1340-bp HindIII-Styl fragment (30-1369). These fragments are separated by electrophoresis in agarose. The larger DNA fragment is excised from the electrophoresis gel, the DNA extracted and divided into three aliquots.
Um den Linker Lnk1 zu erhalten, wird das Oligonukleotid Lnk1 s (agcttcacctgcatttaaatgcaggtgc) mit einem weiteren Oligonukleotid (Lnk1rc; caaggcacctgcatttaaatgcaggtga) annealiert und phosphonliert (5' mit der T4-Polynucleotid-Kinase; NEB, M0201). Lnk1 wird in das pBR322 Styl-HindIII-Fragment ligiert. Das resultierende Plasmid wird pBR322Lnk1 genannt. pBR322Lnk1 wird in E. Coli transformiert, das Plasmid über Nacht expandiert und dann extrahiert.Around to obtain the linker Lnk1, the oligonucleotide Lnk1 s (agcttcacctgcatttaaatgcaggtgc) with another oligonucleotide (Lnk1rc; caaggcacctgcatttaaatgcaggtga) anneals and phosphonates (5 'with the T4 polynucleotide kinase; NEB, M0201). Lnk1 is inserted into the pBR322 Styl-HindIII fragment ligated. The resulting plasmid is called pBR322Lnk1. pBR322Lnk1 is transformed into E. coli, the plasmid is expanded overnight and then extracted.
pBR322dtVLVt-βGal enthält eine Ribozymkassette bezeichnet mit "ribozyme" und eine Füllsequenz (stuffer) bezeichnet mit "sPsrl". Die Füllsequenz "sPsrl" kann durch eine Ribozym-Leitsequenz (guide-sequence), welche eine spezifizierte Target-mRNA erkennt, ersetzt werden. Die codierende Sequenz, die durch das Ribozym 3' aufgespleißt wird, ist hier das für die E. coli β-Galaktosidase (βGal) odierende Reportergen „LacZ", in welchem die Codon-Usage zur optimalen humanen Form verändert ist. Die Ribozymkassette ist unter der Kontrolle des SV40-Promotors. Das Ribozym entspricht der katalytischen Domain des 26S rDNA-Introns von T. thermophylia (GenBank V01416).pBR322dtVLVt-βGal contains one Ribozyme cassette labeled with "ribozyme" and a filling sequence (stuffer) denoted by "ssrl". The filling sequence "sPsrl" can be replaced by a Ribozyme guide sequence (guide-sequence), which recognizes a specified target mRNA, be replaced. The coding sequence spliced by the ribozyme 3 ', is this for the E. coli β-galactosidase (βGal) or odierende Reporter gene "LacZ", in which the Codon usage has been altered to optimal human shape. The ribozyme cassette is under the control of the SV40 promoter. The ribozyme corresponds the catalytic domain of the 26S rDNA intron of T. thermophylia (GenBank V01416).
Um die reverse Transkription, das Verpacken und die Integration des Genoms zu ermöglichen, enthält das Transferplasmid Cis-acting Elmente (cis acting elements) des VLV, die in den Nukleinsäuresequenzen bezeichnet mit "Gag-L", "pbs", "D-env", "D-rev, "D-tat", "D-p16" enthalten sind. Diese Sequenzen codieren nicht für funktionelle Proteine, da die Start-Codons (die jeweils für das erste Methionin codieren) entfernt sind.Around the reverse transcription, packaging and integration of the To enable genomes contains that Transfer plasmid cisacting elements of the VLV, those in the nucleic acid sequences designated "Gag-L", "pbs", "D-env", "D-rev," D-tat "," D-p16 ". These sequences do not code for functional proteins, since the start codons (each for the first Encode methionine) are removed.
Der Gag-Leader "Gag-L" und die inaktivierte p16-Sequenz "D-p16" enthalten auch ein kompetentes Verpackungssignal (competent packaging signal).Of the Gag leader "Gag-L" and the inactivated p16 sequence "D-p16" also contain one Competent packaging signal (competent packaging signal).
Das Transferplasmid pBR322dtVLVt-βGal enthält weiter ein Rev-response element (RRE), das verantwortlich für den Export der Virion-mRNA aus dem Nukleus der Wirtszelle ist, und eine als Ribosomen-Bindungsteile (ribosome binding site – RBS) wirkende Shine-Dalgarno-Sequenz (SD SE).The Transfer plasmid pBR322dtVLVt-βGal contains a rev-response element (RRE), responsible for the export is the virion mRNA from the nucleus of the host cell, and one as Shine-Dalgarno sequence (SD SE) acting on ribosome binding site (RBS) binding parts.
Das RRE wird für den Export der viralen RNA aus dem Nukleus der Verpackungszelle (producer cell) benötigt und wirkt durch die Interaktion mit Rev. REV2-L ist die Nukleinsäuresequenz, die das RRE enthält. Empirische Ergebnisse zeigen, dass die Sequenz rev 2 notwendig für die Funktion des GTC ist. U5 und R5 sind notwendige Elemente des 5'-LTR, während U3 die untranslatierte Leader-Sequenz des 3'-LTRs ist. Die Nukleinsäuresequenz von pBR322dtVLVt-βGal ist in SEQ_ID No. 9 aufgeführt.The RRE is for the export of viral RNA from the nucleus of the packaging cell (producer cell) needed and acts by interacting with Rev. REV2-L is the nucleic acid sequence, which contains the RRE. empirical Results show that the sequence rev 2 is necessary for the function the GTC is. U5 and R5 are necessary elements of the 5'-LTR, while U3 is the untranslated leader sequence of the 3 'LTR. The nucleic acid sequence of pBR322dtVLVt-βGal is in SEQ_ID no. 9 listed.
Um pBR322dtVLVt-βGal zu erhalten, wird das Plasmid pBR322Lnk1 mit dem Restriktionsenzym SwaI (New England Biolabs) verdaut. Durch diesen Verdau erhält man ein lineares blunt-end-Plasmid. Das verdaute Plasmid wird mit Alkalischer Phosphatase aus dem Kalbdarm (Calf Intestinal Alkaline Phosphatase – CIP, New England Biolabs) dephoshoryliert und auf einem Agarosegel gereinigt.Around pBR322dtVLVt-βGal to obtain the plasmid pBR322Lnk1 with the restriction enzyme SwaI (New England Biolabs) digested. Through this digestion you get one linear blunt-end plasmid. The digested plasmid is washed with alkaline Calf intestinal phosphatase (Calf Intestinal Alkaline Phosphatase - CIP, New England Biolabs) dephoshorylated and purified on an agarose gel.
Die
für die
Ribozymkassette codierende DNA und die Cis-acting Elemente (cis
acting elements) werden aus synthetischen Oligonukleotiden zusammengebaut,
welche zu vier DNA-Fragmenten
zusammengefügt
werden: U5-p16, tat-RRE, R2L-LacZ und U3-R3. Ein Schema für die Konstruktion
des Plasmids pBR322dtVLVt-βGal
wird in
Das U5-p16-Fragment enthält die Primerbindungstelle (primer binding site – pbs), die long terminal repeats R5 und U5 des VLV, den Gag-Leader (Gag-L, SEQ ID NO. 16) und den inaktivierten p16-Bereich von gag ("D-p16", SEQ ID NO. 17). Das tat-RRE-Fragment enthält die inaktivierten Sequenzen "D-env" (SEQ ID NO. 20), "D-rev" (SEQ ID NO. 19), "D-tat" (SEQ ID NO. 18) und die Sequenzen RRE (SEQ ID NO. 21 ), Rev2-L und rev2. Das R2L-LacZ-Fragment enthält die Ribozymkassette, einschließlich der PsRI-Füllsequenz (sPsRI), dem SV40-Promotor und dem für βGal (LacZ) codierenden Gen. Das U3-R3-Fragment enthält die U3'- und R3-Abschnitte des VLV einschließlich dem 3' LTR.The U5 p16 fragment contains the primer binding site (pbs), the VLV long terminal repeats R5 and U5, the gag leader (Gag-L, SEQ ID NO 16) and the inactivated p16 region of gag ("D-p16", SEQ ID NO. 17). The tat-RRE fragment contains the inactivated sequences "D-env" (SEQ ID NO: 20), "D-rev" (SEQ ID NO: 19), "D-tat" (SEQ ID NO: 18), and Sequences RRE (SEQ ID NO 21), Rev2-L and rev2. The R2L-LacZ fragment contains the ribozyme cassette, including the PsRI filling sequence (sPsRI), the SV40 promoter and the gene encoding βGal (LacZ). The U3-R3 fragment contains the U3 'and R3 portions of the VLV, including the 3' LTR.
Diese DNA-Fragmente U5-p16, tat-RRE, R2L-LacZ und U3-R3 wurden aus DNA-Fragmenten mit 44 bis 73 Basenpaaren zusammengefügt, die wiederum mittels PCR von Paaren chemisch synthetisierter Einfach-Strang-DNA-Oligonukleotide (Sigma-Genosys Ltd., Cambridge CB2 4EF, UK) generiert wurden. Bei der PCR agierten die Oligonukleotide sowohl als Primer als auch als Templates. Das 3'-Oligonukleotid entsprach in der Länge der Hälfte des Fragments plus 12 Basen. Das 5'-Oligonukleotid entsprach 4 Basen des 3'-folgenden Fragments, plus der Hälfte des besagten Fragments plus 10 Basen. Die PCR verlängert die Oligonukleotide, sowohl Sense- und Antisense-, zur vollen Länge des DNA-Fragments. Jedes DNA-Fragment, welches so zusammengebaut wurde, überlappt mit dem folgenden DNA-Fragment um 4 Basen. Die Überlappung wurde so gestaltet, dass die folgende Ligierung die Fragmente zu dem vollständigen Plasmid zusammenfügt.These DNA fragments U5-p16, tat-RRE, R2L-LacZ and U3-R3 were made from DNA fragments assembled with 44 to 73 base pairs, which in turn by means of PCR of pairs of chemically synthesized single-stranded DNA oligonucleotides (Sigma-Genosys Ltd., Cambridge CB2 4EF, UK). at In the PCR, the oligonucleotides acted both as primers and as templates. The 3'-oligonucleotide corresponded in length half of the fragment plus 12 bases. The 5 'oligonucleotide corresponded to 4 bases of the 3'-following fragment, plus half said fragment plus 10 bases. The PCR extends the Oligonucleotides, both sense and antisense, to the full length of the DNA fragment. Each DNA fragment, which has been configured overlaps with the following DNA fragment around 4 bases. The overlap was designed so that the following ligation the fragments too the complete Combine plasmid.
Die PCR wird in einem sterilen, Nuklease-freien 0,5 ml PCR-Gefäß in einem Thermocycler (MultiCycler PTC 200, Biozym Diagnostik GmbH, Hessisch Oldendorf, Deutschland), der auf 95°C vorgeheizt wurde, unter folgenden Bedingungen durchgeführt: PCR-Reaktionsgemisch: PCR Thermocycler-Bedingungen: The PCR is performed in a sterile, nuclease-free 0.5 ml PCR tube in a thermocycler (MultiCycler PTC 200, Biozym Diagnostics GmbH, Hessisch Oldendorf, Germany), which was preheated to 95 ° C under the following conditions: PCR- reaction: PCR thermocycler conditions:
Die PCR ergibt Fragmente mit Längen von 67 bis 123 by (abhängig von der Länge der in der PCR eingesetzten Oligonukleotide), die aus der Reaktionsmischung durch Agarosegel-Elekrophorese auf einem 2 % Gel (61-3112 Certified Low-Malt agarose, Bio-Rad Laboratories GmbH, München, Deutschland) in einer Sub-Cell Model 192 Cell exakt nach den Herstellerangaben (Sub-Cell® Model 96 and Model 192 Agarose Gel Electrophoresis Systems Instruction Manual, Bio-rad) aufgetrennt werden.The PCR yields fragments with lengths of 67 to 123 bp (depending on the length of the oligonucleotides used in the PCR), which are extracted from the reaction mixture by agarose gel electrophoresis on a 2% gel (61-3112 Certified Low-Malt agarose, Bio-Rad Laboratories GmbH, Munich, Germany) in a Sub Cell Model 192 Cell exactly according to the manufacturer's instructions (Sub-Cell ® Model 96 and Model 192 Agarose Gel Electrophoresis Systems Instruction Manual, Bio-rad) are separated.
Die Bande, welche das DNA-Fragment enthält, wird ausgeschnitten und die DNA aus dem Gel gemäß den Herstellerangaben extrahiert (QIAquick PCR purificationigel extraction kit, Qiagen, Hilden, Deutschland). Das DNA-Fragment wird in pBR322Lnk1 durch eine Blunt-end-Ligierung in die Swal-Site eingefügt. Das so erhaltene Plasmid wird in kompetente E. coli exakt nach den Herstellerangaben transformiert (One Shot® TOP10 Chemically Competent E. coli, Invitrogen GmbH, Karlsruhe, Deutschland). Das Plasmid wird über Nacht expandiert und mit einem Mini-Prep-Kit extrahiert (Qiagen).The band containing the DNA fragment is excised and the DNA extracted from the gel according to the manufacturer's instructions (QIAquick PCR purification extraction kit, Qiagen, Hilden, Germany). The DNA fragment is inserted into pBR322Lnk1 by blunt-end ligation into the Swal site. The plasmid thus obtained is transformed into competent E. coli exactly according to the manufacturer's instructions transformed (One Shot ® TOP10 Chemically Competent E. coli Invitrogen GmbH, Karlsruhe, Germany). The plasmid is expanded overnight and extracted with a mini-prep kit (Qiagen).
Alle anderen PCRs, Plasmid-Vervielfältigungen (plasmid expansions) und Extraktionen werden genauso ausgeführt, wenn nicht anders erwähnt.All other PCRs, plasmid duplications (plasmid expansions) and extractions are carried out the same way, though not mentioned otherwise.
Die Plasmid-DNA wird mit BfuAl (New England Biolabs GmbH, Frankfurt am Main, Deutschland) für 2 h bei 37 °C verdaut. Das Fragment, welches dem ligierten PCR-Produkt entspricht, wurde aus einem Agarosegel nach einer Elektrophorese aufgereinigt.The Plasmid DNA is mixed with BfuAl (New England Biolabs GmbH, Frankfurt on the Main, Germany) for 2 h at 37 ° C digested. The fragment corresponding to the ligated PCR product, was purified from an agarose gel after electrophoresis.
Die DNA-Fragmente U5-p16, tat-RRE, R2L-LacZ und U3-R3 werden auf diese Weise durch mehrere aufeinanderfolgende Runden des Schneidens mit dem Restriktionsenzym BfuAl und Religierung zusammengebaut.The DNA fragments U5-p16, tat-RRE, R2L-LacZ and U3-R3 are added to this By several consecutive rounds of cutting with assembled with the restriction enzyme BfuAl and religation.
Der SV40 Early-Promoter wird aus dem Plasmid pcDNA3.1/CT-GFP-TOPO (Invitrogen) durch PCR-Amplifizierung der für den Promotor codierenden Sequenz mit den Primern CTGTGGAATGTGTGTCAGTTAGGGTGT und CTATTGGTTTAAAGACTAGCTACCAGGTGCAT mit den oben beschriebenen PCR-Bedingungen erhalten.Of the SV40 early promoter is generated from the plasmid pcDNA3.1 / CT-GFP-TOPO (Invitrogen) by PCR amplification of for the promoter coding sequence with the primers CTGTGGAATGTGTGTCAGTTAGGGTGT and CTATTGGTTTAAAGACTAGCTACCAGGTGCAT having the PCR conditions described above.
Um pBR322dtVLVt-βGal zu erhalten, werden die DNA-Fragmente U5-p16, tat-RRE, R2L-LacZ und U3-R3, der SV40 Early Promoter in pBR322Lnk1 in die Swal Site ligiertAround pBR322dtVLVt-βGal to obtain the DNA fragments U5-p16, tat-RRE, R2L-LacZ and U3-R3, the SV40 early promoter ligated into pBR322Lnk1 into the Swal site
Die Ribozymkassette enthält hier eine Leitsequenz "GS" (guide sequence), welche komplementär zu der Targetsequenz in der βAPP-mRNA und der βAPP-prä-mRNA ist, die katalytische Domäne des 26S-rDNA-Intron-Ribozyms von Tetrahymena thermophylia und eine Sequenz, die für die homologe, nicht-mutierte Sequenz des 3'-Berichs von APP (Nukleotide 1168 bis 2266) codiert.The Ribozyme cassette contains here a guide sequence "GS" (guide sequence), which complementary to the target sequence in the βAPP mRNA and the βAPP pre-mRNA is, the catalytic domain of the 26S rDNA intron ribozyme of Tetrahymena thermophylia and a Sequence for the homologous unmutated sequence of the 3 'region of APP (nucleotides 1168 to 2266).
Die Leitsequenz "GS" erkennt die Targets βAPP-mRNA und die βAPP-prä-mRNA. Das Ribozym ist dazu befähigt, die Sequenz, welche durch den 3'-Bereich der Ribozymkassette codiert wird (und für die homologe, nicht-mutierte Sequenz codiert), auf die geschnittene Traget-RNA zu spleißen.The Leading sequence "GS" recognizes the targets βAPP mRNA and the βAPP pre-mRNA. The Ribozyme is capable of the sequence passing through the 3 'region the ribozyme cassette is coded (and for the homologous, non-mutated Sequence encoded) to splice onto the cut Traget RNA.
Die Nukleinsäuresequenz von pBR322dtVLVdAPP ist in SEQ_ID No. 6 aufgeführt.The nucleic acid sequence of pBR322dtVLVdAPP is shown in SEQ_ID no. 6 listed.
Die
Herstellung von pBR322dtVLVdAPP verläuft wie die von pBR322dtVLVt-βGal (s.
Die Leitsequenz (GS), welche für das Ribozym verwendet wird, das das sowohl von NGF stimulierten PC 12 und HEK293 Zellen exprimierte Amyloid Precursor Protein (APP) erkennt, ist GGTCCTCGGTCGGCAGCA. Diese GS dient als Erkennungs- und Spleißstelle für das Ribozym. Das GS-DNA-Fragment wird aus zwei Oligonukleotiden aufgebaut: GCTCGGTCCTCGGTCGGCAGCA und TAATTGCTGCCGACCGAGGACT. Durch Annealing dieser beiden Oligonukleotide erhält man ein DNA-Fragment, welches für die anti-APP ribozymale Leitsequenz (GS) codiert, die kompatibel zu dem 5'-Überhang des Ribozyms und dem 3'Überhang des SV40-Promotors ist. Durch Veränderung dieser GS-Sequenz kann das Ribozym an nahezu jede Target-RNA angepasst werden.The Leading sequence (GS), which for the ribozyme is used, which is the PC stimulated by both NGF 12 and HEK293 Cells Expressed Amyloid Precursor Protein (APP) is GGTCCTCGGTCGGCAGCA. This GS serves as a recognition and splice site for the Ribozyme. The GS DNA fragment is made up of two oligonucleotides: GCTCGGTCCTCGGTCGGCAGCA and TAATTGCTGCCGACCGAGGACT. By annealing These two oligonucleotides are obtained a DNA fragment, which for the encoded anti-APP ribozymal leader (GS) that is compatible with the 5'-overhang of the ribozyme and the 3 'overhang of the SV40 promoter. By altering this GS sequence can the ribozyme can be adapted to almost any target RNA.
Das Plasmid pBR322dtVLVgag enthält eine Expressionskassette für die Produktion des Polyproteins VLV-Gag (welches die Proteine p16, p25 und p14 umfasst). Die für VLV-Gag codierende Sequenz ist komplett artifiziell. Die Codon-Usage der für VLV-Gag codierenden Sequenz wurde gegenüber der VLV gag codierenden Wildtypsequenz maximal abgeändert, um das Risiko einer homologen Rekombination mit dem Wildtyp zu minimieren. Zusätzlich wurde die Codon-Usage für die Translation in humanen Zellen optimiert und die für VLV-Gag codierende Sequenz mit einem Polyadenylierungssignal des bovinen Wachstumshormons (BGH pA) ausgestattet. Die Expression der für VLV-Gag codierenden Sequenz ist unter der Kontrolle des Cytomegalievirus (CMV) Promotors.The Plasmid pBR322dtVLVgag contains an expression cassette for the production of the polyprotein VLV-gag (which contains the proteins p16, p25 and p14). The for VLV gag coding sequence is completely artificial. The codon usage the for VLV gag coding sequence was coding towards the VLV gag Wild-type sequence altered to a maximum, to minimize the risk of homologous recombination with the wild-type. additionally became the codon usage for optimized translation in human cells and for VLV gag coding sequence with a bovine polyadenylation signal Growth hormone (BGH pA) equipped. Expression of VLV gag coding sequence is under the control of cytomegalovirus (CMV) promoter.
Die Nukleinsäuresequenz von pBR322dtVLVgag ist in SEQ_ID No. 1 aufgeführt.The nucleic acid sequence of pBR322dtVLVgag is in SEQ_ID no. 1 listed.
pBR322dtVLVgag
wurde basierend auf pBR322Lnk1 und durch Zusammenbau der für VLV-Gag codierenden Sequenz
ausgehend von synthetischen Oligonukleotiden und durch aufeinander
folgenden Ligierungen und Restriktionsverdaus in gleicher Weise
wie unter
Der
CMV (Cytomegalovirus Immediate-early Gene) Promotor wird aus dem
Plasmid pcDNA3.1(+) (Invitrogen, Cat # V790-20) durch eine PCR-Amplifizierung
der für
den Promotor codierenden Sequenz mit den Primern:
GTTGACATTGATTATTGACTAGTTATTAATAGTAATCAATTACGGGGTCATTAG
und
GAGCTCTGCTTATATAGACCTCCCACCG
unter den oben beschriebenen
PCR-Bedingungen erhalten.The cytomegalovirus immediate-early gene (CMV) promoter is generated from the plasmid pcDNA3.1 (+) (Invitrogen, Cat # V790-20) by PCR amplification of the promoter coding sequence with the primers:
GTTGACATTGATTATTGACTAGTTATTAATAGTAATCAATTACGGGGTCATTAG and
GAGCTCTGCTTATATAGACCTCCCACCG
obtained under the PCR conditions described above.
Das Plasmid pBR322dtVLVpol enthält eine Expressionskassette für die Produktion des Polyprotein VLV-Pol. Die für VLV-Pol codierende Sequenz ist komplett artifiziell. Die Codon-Usage der für VLV-Pol codierenden Sequenz wurde gegenüber dem Wildtyp VLV pol Gen maximal abgeändert, um das Risiko einer homologen Rekombination mit dem Wildtyp zu minimieren. Zusätzlich wird die Codon-Usage für die Translation in humanen Zellen optimiert und die für VLV-Pol codierende Sequenz mit einem Polyadenylierungssignal des bovinen Wachstumshormons (BGH pA) ausgeststattet. Die Expression der für VLV-Pol codierenden Sequenz ist unter der Kontrolle des Simian Virus 40 (SV40) Promotors.The Plasmid pBR322dtVLVpol contains an expression cassette for the production of the polyprotein VLV-Pol. The VLV Pol coding sequence is completely artificial. The codon usage of the VLV-Pol coding sequence was opposite the wild-type VLV pol gene was altered to the maximum risk to minimize homologous recombination with the wild-type. In addition will the codon usage for optimized translation in human cells and for VLV pol coding sequence with a polyadenylation signal of bovine growth hormone (BGH pA). The expression of the VLV-Pol coding sequence is under the control of the Simian Virus 40 (SV40) promoter.
Die Nukleinsäuresequenz von pBR322dtVLVpol ist in SEQ_ID No. 2 aufgeführt.The nucleic acid sequence of pBR322dtVLVpol is in SEQ_ID no. 2 listed.
pBR322dtVLVpol
wurde basierend auf pBR322Lnk1 und durch Zusammenbau der für VLV-Pol codierenden Sequenz
ausgehend von synthetischen Oligonukleotiden und durch aufeinander
folgenden Ligierungen und Restriktionsverdaus in gleicher Weise
wie unter
Das Plasmid pBR322dtVLV-VTR enthält eine Expressionskassette für die Produktion der VLV-Proteine Vif, Tat und Rev. Die Codon-Usage der für Vif, Tat und Rev codierenden Sequenzen weicht vom Wildtyp maximal ab, um das Risiko einer homologen Rekombination mit dem Wildtyp zu minimieren. Zusätzlich ist die Codon-Usage für die Translation in humanen Zellen optimiert und die für VLV-Vif, Tat und Rev codierende Sequenz mit einem Polyadenylierungssignal des bovinen Wachstumshormons (BGH pA) ausgestattet. Die Expression der für VLV-Vif, Tat und Rev codierenden Sequenz ist unter der Kontrolle des Simian Virus 40 (SV40) Promotors.The Plasmid pBR322dtVLV-VTR contains an expression cassette for the production of VLV proteins Vif, Tat and Rev. The codon usage the for Vif, Tat and Rev coding sequences deviate maximally from wild-type to reduce the risk of homologous recombination with the wild type to minimize. additionally is the codon usage for optimized translation in human cells and that for VLV-Vif, Tat and Rev coding sequence with a polyadenylation signal of bovine growth hormone (BGH pA). The expression the for VLV-Vif, Tat and Rev coding sequence is under control Simian Virus 40 (SV40) promoter.
Die Nukleinsäuresequenz von pBR322dtVLV-VTR ist in SEQ_ID No. 3 aufgeführt.The nucleic acid sequence of pBR322dtVLV-VTR is shown in SEQ_ID no. 3 listed.
pBR322dtVLV-VTR
wurde basierend auf pBR322Lnk1 und durch Zusammenbau der für Vif, Tat
und Rev codierenden Sequenz ausgehend von synthetischen Oligonukleotiden
und durch aufeinander folgenden Ligierungen und Restriktionsverdaus
in gleicher Weise wie unter
Das Plasmid pBR322dtVSVG enthält eine Expressionskassette für das Vesicular Stomatitis Virus Envelope Glycoprotein (VSVG). Die für VSVG codierende Sequenz wurde für die humane Codon-Usage optimiert und ist mit einem Polyadenylierungssignal des bovinen Wachs tumshormons (BGH pA) ausgestattet. Die Expression der für VSVG codierenden Sequenz ist unter der Kontrolle des CMV-Promotors.The Plasmid pBR322dtVSVG contains an expression cassette for the Vesicular Stomatitis Virus Envelope Glycoprotein (VSVG). The for VSVG coding sequence was for the human codon usage is optimized and comes with a polyadenylation signal of bovine growth hormone (BGH pA). The expression the for VSVG coding sequence is under the control of the CMV promoter.
Das Plasmid pBR322dtVSVG wurde basierend auf pBR322Lnk1 und durch Zusammenbau von Oligonukleotiden aufgebaut.The Plasmid pBR322dtVSVG was constructed based on pBR322Lnk1 and by assembly constructed of oligonucleotides.
Die Nukleinsäuresequenz von pBR322dtVSVG ist in SEQ_ID No. 4 aufgeführt.The nucleic acid sequence of pBR322dtVSVG is shown in SEQ_ID no. 4 listed.
pBR322dtVLV-ECAP
enthält
eine Ribozymkassette, die der des (in
Die Nukleinsäuresequenz von pBR322dtVLV-ECAP ist in SEQ_ID No. 7 aufgeführt.The nucleic acid sequence of pBR322dtVLV-ECAP is shown in SEQ. ID. 7 listed.
Die
Herstellung von pBR322dtVLV-ECAP verläuft identisch zu der von pBR322dtVLVt-βGal (s.
Das
Plasmid pBR322dtVLV-PLAP enthält
eine Ribozymkassette, die der des (in
Die Nukleinsäuresequenz von pBR322dtVLV-PLAP ist in SEQ_ID No. 8 aufgeführt.The nucleic acid sequence pBR322dtVLV-PLAP is shown in SEQ. ID. 8 listed.
Die
Herstellung von pBR322dtVLV-PLAP verläuft wie die von pBR322dtVLVt-βGal (s.
Das
Plasmid pBR322dtVLV-GFP enthält
eine Ribozymkassette, die der des (in
Die Nukleinsäuresequenz von pBR322dtVLV-GFP ist in SEQ_ID No. 10 aufgeführt.The nucleic acid sequence of pBR322dtVLV-GFP is shown in SEQ. ID. 10 listed.
Die
Herstellung von pBR322dtVLV-GFP verläuft wie die von pBR322dtVLVt-βGal (s.
pBR322dtVLV-PsrBae
enthält
eine Ribozymkassette, die der des (in
Die Nukleinsäuresequenz von pBR322dtVLV-PsrBae ist in SEQ_ID No. 5 aufgeführt.The nucleic acid sequence pBR322dtVLV-PsrBae is in SEQ_ID no. 5 listed.
Die
Herstellung von pBR322dtVLV-GFP verläuft wie die von pBR322dtVLVt-βGal (s.
Produktion von replikationsdefizienten Virion-Vektoroartikeln:Production of replication-deficient Virion Vektoroartikeln:
Um replikationsdefiziente Virion-Vektorpartikel zu erhalten, werden Zellen mit einem Beispiel des erfindungsgemäßen rekombinanten lentiviralen Gentransfersystems transfiziert: dem Gag-Plasmid pBR322dtVLVgag, dem Transferplasmid pBR322dtVLV-GFP, dem Pol-Plasmid pBR322dtVLVpol, dem für die akzessorischen Proteine Vif, Rev und Tat codierenden VTR-Plasmid pBR322dtVLV-VTR, und dem für das VSV-Envelope-Protein codierenden Env-Plasmid pBR322dtVSVG.Around to obtain replication-deficient virion vector particles Cells with an example of the recombinant lentiviral according to the invention Gene transfer system transfected: the gag plasmid pBR322dtVLVgag, the transfer plasmid pBR322dtVLV-GFP, the pol plasmid pBR322dtVLVpol, for the accessory proteins Vif, Rev and Tat encoding VTR plasmid pBR322dtVLV-VTR, and that for the Env plasmid pBR322dtVSVG encoding VSV envelope protein.
Damit
die Ribozymkassette die für
das β-Amyloid-Precursor
Protein (APP) codierende mRNA als Target hat, wird die Füllsequenz
(stuffer) sPsrl in dem Transferplasmid pBR322dtVLV-GFP hier durch die
Leitsequenz (guide sequence) GGTGGCGCTCCTCTGGGG, welche die für APP codierende
mRNA erkennt (s.
Die Zell-Linie 293T (ATCC CRL-11268) wird in Dulbecco's modified Eagle's Medium ergänzt mit 10% fötalem Kälberserum (foetal calf serum – FCS), Penicillin, Streptomycin und Glutamin (Invitrogen) aufrechterhalten. Die 293T-Zellen wurden nach der Calciumphosphat-Copräzipitation-Methode, wie beschrieben (Soneoka et al., 1995, Nucleic Acids Res. 23: 628–633), transfiziert. Der Überstand der transfizierten 293T-Zellen, der die replikationsdefizienten Virion-Vektorpartikel enthält, wird durch einen Filter mit 0,45 μm Porengröße gegeben und in 500 μl Aliquots bei –80°C gelagert. Die gefrorenen Aliquots, welche die replikationsdefizienten Virion-Vektorpartikel enthalten, stellen einen lentiviralen Vorrat (lentiviral stock) dar, der nachfolgend für die Infektion von Zellen gebraucht wird.The Cell line 293T (ATCC CRL-11268) is supplemented with Dulbecco's modified Eagle's medium 10% fetal calf serum (fetal calf serum - FCS), Penicillin, streptomycin and glutamine (Invitrogen) are maintained. The 293T cells were analyzed by the calcium phosphate coprecipitation method, as described (Soneoka et al., 1995, Nucleic Acids Res. 23: 628-633). The supernatant the transfected 293T cells that replication-deficient Contains virion vector particles, is through a filter with 0.45 microns Given pore size and in 500 μl Aliquots stored at -80 ° C. The frozen aliquots containing the replication-deficient virion vector particles contain a lentiviral stock (lentiviral stock) The following is for the infection of cells is needed.
Infektion von Zellen mit Virion-Vektorpartikeln:Infection of cells with Virion vector particles:
Die Infektion von Zellen mit Virion-Vektorpartikeln wird in der Abwesenheit und in der Gegenwart von Aphidicolin durchgeführt, um zu bestimmen, ob sich nicht-teilende Zellen transfiziert werden können.The Infection of cells with virion vector particles is in the absence and in the presence of aphidicolin performed to determine whether or not non-dividing cells can be transfected.
Virion-Vektorpartikel werden wie oben beschrieben hergestellt.Virion vector particles are prepared as described above.
Kultivierte Ratten-Pheochromocytoma-Zellen PC12 (ATCC CRL-1721) und HEK293-Zellen werden in 96-Well-Platten mit einer Dichte von 2 × 104 Zellen/Well gegeben. PC12-Zellen werden in 82,5% Ham's F12K-Medium mit 2 mmol/l L-Glutamin eingestellt auf 1,5 g/l Natriumhydrogencarbonat, 15% Pferdeserum, 2,5% Fötales Kälberserum (Invitrogen) und 50ng/ml 2.6s Neuronaler Wachstumsfaktor (nerve growth factor, Sigma-Aldrich Chemie, Deisenhofen, Deutschland) kultiviert. HEK293-Zellen werden in 90% Minimum Essential Medium (Eagle) mit 2 mmol/l L-Glutamin und Earle's BSS eingestellt auf 1,5 g/l Natriumhydrogencarbonat, 0,1 mmol/l Nicht-essentielle Aminosäuren und 1,0 mmol/l Natriumpyruvat, sowie 10% Hitzeinaktiviertem Pferdeserum (Invitrogen) kultiviert.Cultured rat pheochromocytoma cells PC12 (ATCC CRL-1721) and HEK293 cells are placed in 96-well plates at a density of 2 x 10 4 cells / well. PC12 cells are adjusted in 82.5% Ham's F12K medium with 2 mmol / L L-glutamine to 1.5 g / L sodium bicarbonate, 15% horse serum, 2.5% fetal calf serum (Invitrogen) and 50ng / ml 2.6s Neuronal growth factor (nerve growth factor, Sigma-Aldrich Chemie, Deisenhofen, Germany). HEK293 cells are seeded in 90% Minimum Essential Medium (Eagle) with 2 mmol / L L-glutamine and Earle's BSS adjusted to 1.5 g / L sodium bicarbonate, 0.1 mmol / L nonessential amino acids and 1.0 mmol / l Sodium pyruvate, and 10% heat-inactivated horse serum (Invitrogen) cultivated.
Nach einem Tag wird das Medium entfernt und die Zellen werden für 2 bis 4 Stunden mit seriellen Verdünnungen (1:30, 1:100, 1:300, 1:1000, 1:3000, 1:10000) der Virion-Vektorpartikel-Präparationen in einem Gesamtvolumen von 150 μl/Well in einer 24-Well-Platte bzw. 30–50 μl/Well in einer 96-Well-Platte inkubiert. Frisches Medium wird hinzugefügt. Die Anzahl der GFP-postiven Zellen wird 2 Tage nach Infektion bestimmt.To One day the medium is removed and the cells are kept for 2 to 4 hours with serial dilutions (1:30, 1: 100, 1: 300, 1: 1000, 1: 3000, 1: 10,000) of the virion vector particle preparations in a total volume of 150 μl / well in a 24-well plate or 30-50 μl / well in a 96-well plate incubated. Fresh medium is added. The Number of GFP-positive cells is determined 2 days after infection.
Um PC12- und HEK293-Zellen in der G1/S-Phase des Zellzyklus zu arretieren, werden die Zellen in einer 96-Well-Platte mit einer Dichte von 4 × 104 bis 5 × 104 Zellen/Well gegeben, wobei Aphidicolin mit einer Konzentration von 5 μg/ml (Sigma) während der gesamten Zelelkulturperiode anwesend ist.To arrest PC12 and HEK293 cells in the G 1 / S phase of the cell cycle, the cells are placed in a 96-well plate at a density of 4 x 10 4 to 5 x 10 4 cells / well, using aphidicolin at a concentration of 5 μg / ml (Sigma) throughout the whole culture period.
Die
Anzahl der transfizierten Zellen wird bestimmt, indem die GFP-Fluoreszenz
in Lysaten dreier unabhängiger
Transfektionen bestimmt wird – in
Gegenwart von Aphidicolin mit 5μg/ml
(+) oder seiner Abwesenheit (–)
(siehe
Die
transfizierten PC12- und HEK293-Zellen werden dazu in Luciferase
Cell Culture Lysis Reagent (Promega, Mannheim, Deutschland) suspendiert
und die Intensität
der GFP-Fluoreszenz
der Lysate in einem 1420 Multi-Label Counter (Victor; Wallac, Turku,
Finland) nach der Methode von Schnell et al. bestimmt (2000, Development
of a seif-inactivating, minimal lentivirus vector based on simian
immunodeficiency virus, Human Gene Therapy 11: 439–447). In
In Gegenwart und Abwesenheit von Aphidicholin wird eine große Anzahl von PC12- und HEK293-Zellen mit Virion-Vektorpartikeln infiziert. Obwohl die Titer bei einer Behandlung mit Aphidicholin niedriger waren, zeigen die Ergebnisse signifikant, dass sich nicht-teilende Zellen effizient mit den erfindungsgemäßen replikationsdefizienten Virion-Vektorpartikeln infiziert werden können.In Presence and absence of Aphidicholin will be a large number of PC12 and HEK293 cells infected with virion vector particles. Although the titers lower when treated with aphidicholine were, the results show significant that non-dividing Cells efficiently with the replication-deficient invention Virion vector particles can be infected.
Reparatur einer Punktmutation durch Ribozym-vermittelte RNA-Reparatur:Repair of a point mutation by ribozyme-mediated RNA repair:
Als ein Beispiel der Ribozym-vermittelten Reparatur mit dem erfindungsgemäßen lentiviralen Gentransfersystems wird die Reparatur von Punktmutationen in der für das β-Amyloid-Precursor Protein codierenden Messenger-RNA beschrieben.When an example of ribozyme-mediated repair with the lentiviral according to the invention Gene transfer system will repair the point mutations in the for the β-amyloid precursor protein coding messenger RNA described.
Eine Anzahl von Punktmutationen in dem für β-Amyloid-Precursor Protein (APP, GenBank D87675) codierenden Gen rufen klinisch signifikante Pathologien hervor (Online Mendelian Inheritance in Man *104760, NCBI, Bethesda, USA). Davon sind der Korrektur durch einen Austausch (Substitution) einer 3'-Untersequenz zugänglich: A number of point mutations in the gene encoding β-amyloid precursor protein (APP, GenBank D87675) elicit clinically significant pathologies (Online Mendelian Inheritance in Man * 104760, NCBI, Bethesda, USA). Of these, the correction is accessible by an exchange (substitution) of a 3 'subsequence:
Das
Transferplasmid, das verwendet wird, um das selbstspleißende Ribozym,
welches diese Punktmutationen korrigiert, zu transferieren, ist
pBR322dtVLVdAPP, dargestellt durch die Plasmidkarte in
Um replikaktionsdefiziente Virion-Vektorpartikel zu erhalten, werden Zellen wie oben beschrieben mit dem Transferplasmid pBR322dtVLVdAPP, dem Gag-Plasmid pBR322dtVLVgag, dem Pol-Plasmid pBR322dtVLVpol, dem für die akzessorischen Proteine Vif, Rev und Tat codierenden VTR-Plasmid pBR322dtVLV-VTR, und dem für das VSV-envelope Protein codierenden Env-Plasmid pBR322dtVSVG transfiziert.Around replication-defective virion vector particles are obtained Cells as described above with the transfer plasmid pBR322dtVLVdAPP, the gag plasmid pBR322dtVLVgag, the pol plasmid pBR322dtVLVpol, for the accessory proteins Vif, Rev and Tat encoding VTR plasmid pBR322dtVLV-VTR, and that for the VSV envelope Protein encoding Env plasmid pBR322dtVSVG transfected.
PC12-Zellen und HEK293-Zellen werden, wie oben beschrieben, mit Virion-Vektorpartikeln infiziert. Vor der Infektion werden die PC12-Zellen sieben Tage mit 50 ng/ml neuronalem Wachstumsfaktor (NGF) (N6009, Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Deutschland) stimuliert.PC12 cells and HEK293 cells are infected with virion vector particles as described above. Prior to infection, the PC12 cells are stimulated for seven days with 50 ng / ml neuronal growth factor (NGF) (N6009, Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Germany).
Alternativ können primäre Zellen in Zellkultur infiziert oder die Virion-Vektorparfikel durch in vivo-Injektion appliziert werden.alternative can primary Cells infected in cell culture or the virion vector parficles by in vivo injection be applied.
Um die Effizienz der Infektion zu kontrollieren, wird mRNA aus der infizierten Zellkultur (oder dem infizierten Gewebe) mit dem Oligotex Direct mRNA Micro Kit (Qiagen, Hilden, Deutschland) entsprechend den Herstellerangaben extrahiert.Around To control the efficiency of infection, mRNA is taken from the infected cell culture (or infected tissue) with the Oligotex Direct mRNA Micro Kit (Qiagen, Hilden, Germany) accordingly extracted from the manufacturer's instructions.
Eine RT-PCR mit Primern spezifisch für die 5'-Substrat-RNA und die heterologe Nukleotidsequenz, die 3' auf die Substrat-RNA gespleißt wurde, wird ausgeführt. Die RT-PCR wird dabei nach der Methode von Bangsow, Huch, Male und Müller (2002; Kapitel 5.2.2.1 Schrimpf (Ed) in Gentechnische Methoden, Spektrum Akademischer Verlag GmbH, Heidelberg, Deutschland) mit den oben beschrieben Bedingungen für die PCR durchgeführt. Als Antisense-Primen wird GACGATCACTGTCGCTATGACAACAC und als Sense-Primer TGCCGACCGAGGAC-TAATGTCCCAGGTCATGAGAGA verwendet.A RT-PCR with primers specific for the 5 'substrate RNA and the heterologous nucleotide sequence spliced 3 'onto the substrate RNA, is running. The RT-PCR is carried out according to the method of Bangsow, Huch, Male and miller (2002, Chapter 5.2.2.1 Schrimpf (Ed) in Genetic engineering methods, Spektrum Akademischer Verlag GmbH, Heidelberg, Germany) with the conditions described above for the PCR. When Antisense priming is called GACGATCACTGTCGCTATGACAACAC and as a sense primer TGCCGACCGAGGAC-TAATGTCCCAGGTCATGAGAGA used.
Die durch die PCR erhaltenen DNA-Fragmente werden in einer Agarosegel-Elektrophorese aufgetrennt. Die Agarosegel-Elektrophorese wird durchgeführt wie oben beschrieben. Der Anti-Sense-Primen ist spezifisch für Wildtyp-βAPP. Das Vorhandensein einer Bande eines RT-PCR-Produkts (Länge 952bp) weist auf das erfolgreiche Transspleißen des trans-duzierten Ribozyms hin. Die Produktion eines RT-PCR-DNA-Produkts zeigt den Erfolg der mRNA-Reparatur.The DNA fragments obtained by PCR are subjected to agarose gel electrophoresis separated. The agarose gel electrophoresis is performed as described above. Anti-sense priming is specific for wild-type βAPP. The Presence of a band of RT-PCR product (length 952bp) indicates the successful trans-splicing of the trans-induced ribozyme out. The production of an RT-PCR DNA product demonstrates the success of the mRNA repair.
Die folgenden Abkürzungen werden in der Erfindungsbeschreibung und in den Figuren verwendet:
- 3'APP
- Bereich der für das β-Amyloid-precursor protein (APP) codierenden Sequenz, der 3' gespleißt wird, um eine mutante APP mRNA zu reparieren
- Aarl
- Erkennungsstelle für das Restriktionsenzym Aarl
- Apr
- Ampicillin Resistenzgen (β-Lactamase)
- ATCC
- American Type Culture Collection
- Bael
- Bael-Restriktionsstelle
- csBael
- Klonierungsstelle (cloning site – cs) flankiert von Bael-Restriktionsstellen für den Einbau einer Target-Sequenz
- BGH
- bovines Wachstumshormon (Bovine growth hormone)
- CMV
- Cytomegalievirus
- D-env
- Inaktivierte VLV-Envelope-Nukleidsequenz
- D-p16
- Inaktivierte VLV-p16-Nukleidsequenz
- D-rev
- Inaktivierte VLV-rev-Nukleidsequenz
- D-tat
- Inaktivierte VLV-tat-Nukleidsequenz
- ECAP
- Humanisierte Sequenz codierend für die E. coli Alkalische Phosphatase
- EGFP
- Enhanced Green Fluorescent Protein
- EGFP-PA
- EGFP-Polyadenylierungssignal
- Gag
- Humanisierte für Gag-codierende Sequenz
- Gag-L
- Gag-Leader-Sequenz
- GFP
- Green Fluorescent Protein
- GFU
- grüne Fluoreszenz-bildende Einheiten (Green Fluorescence-forming Units)
- GS
- Ribozym-Leitsequenz (guide-sequence)
- H Y EFF
- H-strand Y-eftector site
- HEK293
- Human embryonic kidney fibroblast cell-line
- HindIII
- Erkennungsstelle des Restriktionsenzyms HindII
- L Y EFF
- L-strand Y-Effector-Site
- LacZ
- Sequenz codierend für eine humanisierte Form der E. coli β-Galaktosidase
- Lnk1
- Linker 1
- LTR3
- 3' Long Terminal Repeat
- LTR5
- 5' Long Terminal Repeat
- ORI
- Bakterieller Startpunkt für die Replikation (Origin of replication)
- p
- Plasmid
- P10'
- P10-Loop der katalytischen Sequenz des Ribozyms
- P1P
- Bakterieller Promotor P1
- P3P
- Promotor P3
- PA
- Polyadenylierungssignal (Polyadenylation signal)
- pbs
- Primerbindungsstelle (Primer binding site)
- PC12
- Rat pheochromocytoma cell line
- PLAP
- Optimierte Sequenz codierend für humane plazentare alkalische Phosphatase (placental alkaline phosphatase)
- Pol
- Humanisierte Sequenz codierend für das VLV Pol-Polyprotein
- sPsrl
- Füllsequenz (stuffer) flankiert von Psrl Restriktionsstellen für den Einbau einer (Leistsequenz guide sequence)
- Psrl
- Erkennungsstelle des Restriktionsenzyms Psrl
- R5
- 5'-Repeat
- Rev
- 2 Zweites rev-Exon
- Rev2-L
- Rev 2-Leader
- Ribozyme
- Katalytische Ribozym-Sequenz
- ROP
- Rop-Protein codierendes Gen
- RRE
- Rev Response Element
- SD SEQ
- Shine-Dalgarno-Sequenz
- Styl
- Erkennungsstelle des Restriktionsenzyms Styl
- SV40
- Simianvirus 40 Early Promoter
- Swal
- Erkennungsstelle des Restriktionsenzyms Swal
- Tat
- Humanisierte Sequenz codierend für den Transactivator of transcription
- U3
- Nichttranslatierte 3'-Sequenz (Untranslated 3'-Sequence)
- U5
- Nichttranslatierter 5'-Bereich des VLV (Untranslated 5'-Region of VLV)
- vif
- Humanisierte Sequenz codierend für den Viral-infectivity factor
- VLV
- Visna-Lentivirus
- VSVG
- Vesicular Stomatitis Virus Envelope Glykoprotein codierende Sequenz
- 3'APP
- Portion of the β-amyloid precursor protein (APP) coding sequence spliced 3 'to repair a mutant APP mRNA
- Aarl
- Recognition site for the restriction enzyme Aarl
- April
- Ampicillin resistance gene (β-lactamase)
- ATCC
- American Type Culture Collection
- Bael
- Bael restriction site
- csBael
- Cloning site (cs) flanked by Bael restriction sites for incorporation of a target sequence
- BGH
- bovine growth hormone (bovine growth hormone)
- CMV
- cytomegalovirus
- D-env
- Inactivated VLV Envelope Nukleidsequenz
- D-p16
- Inactivated VLV p16 Nukleidsequenz
- D-rev
- Inactivated VLV-rev Nukleidsequenz
- D-tat
- Inactivated VLV Tat Nukleidsequenz
- ECAP
- Humanized sequence encoding E. coli alkaline phosphatase
- EGFP
- Enhanced Green Fluorescent Protein
- EGFP-PA
- EGFP polyadenylation signal
- gag
- Humanized for gag coding sequence
- Gag-L
- Gag leader sequence
- GFP
- Green Fluorescent Protein
- GFU
- green fluorescence forming units
- GS
- Ribozyme guide sequence
- HY EFF
- H-beach Y-eftector site
- HEK293
- Human embryonic kidney fibroblast cell-line
- Hind
- Recognition site of the restriction enzyme HindII
- LY EFF
- L-strand Y Effector Site
- LacZ
- Sequence coding for a humanized form of E. coli β-galactosidase
- Lnk1
- Linker 1
- LTR3
- 3 'Long Terminal Repeat
- LTR5
- 5 'Long Terminal Repeat
- ORI
- Bacterial starting point for replication (Origin of replication)
- p
- plasmid
- P10 '
- P10 loop of the catalytic sequence of the ribozyme
- P1P
- Bacterial promoter P1
- P3P
- Promoter P3
- PA
- Polyadenylation signal (polyadenylation signal)
- pbs
- Primer binding site
- PC12
- Rat pheochromocytoma cell line
- PLAP
- Optimized sequence encoding human placental alkaline phosphatase
- pole
- Humanized sequence encoding the VLV Pol polyprotein
- sPsrl
- Filler sequence (stuffer) flanked by Psrl restriction sites for insertion of a (power sequence guide sequence)
- Psrl
- Recognition site of the restriction enzyme Psrl
- R5
- 5'-Repeat
- Rev
- 2 Second rev-exon
- Rev2-L
- Rev 2 Leader
- ribozymes
- Catalytic ribozyme sequence
- ROP
- Gene encoding rop protein
- RRE
- Rev Response Element
- SD SEQ
- Shine-Dalgarno sequence
- Styl
- Recognition site of the restriction enzyme Styl
- SV40
- Simian Virus 40 Early Promoter
- Swa
- Recognition site of the restriction enzyme Swal
- did
- Humanized sequence encoding the transactivator of transcription
- U3
- Untranslated 3 'sequence (untranslated 3' sequence)
- U5
- Untranslated 5 'region of the VLV (Untranslated 5' region of VLV)
- vif
- Humanized sequence coding for the viral infectivity factor
- VLV
- Visna lentivirus
- VSV
- Vesicular stomatitis virus envelope glycoprotein coding sequence
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