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JP2001316298A - タンパク質中空ナノ粒子とそれを用いた物質運搬体、ならびに細胞への物質導入方法 - Google Patents

タンパク質中空ナノ粒子とそれを用いた物質運搬体、ならびに細胞への物質導入方法

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JP2001316298A
JP2001316298A JP2001031308A JP2001031308A JP2001316298A JP 2001316298 A JP2001316298 A JP 2001316298A JP 2001031308 A JP2001031308 A JP 2001031308A JP 2001031308 A JP2001031308 A JP 2001031308A JP 2001316298 A JP2001316298 A JP 2001316298A
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JP
Japan
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substance
cell
hbsag
protein
cells
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JP2001031308A
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Shunichi Kuroda
俊一 黒田
Katsuyuki Tanizawa
克行 谷澤
Shoji Senoo
昌治 妹尾
Akihiko Kondo
昭彦 近藤
Masakazu Ueda
政和 上田
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Japan Science and Technology Agency
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Japan Science and Technology Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 目的とする細胞や組織に、物質(遺伝
子、タンパク質、化合物等)を特異的、かつ安全に運
搬、導入するための汎用的な方法を提供する。 【解決手段】 粒子形成能を有するタンパク質に生体認
識分子が導入されていることを特徴とする中空ナノ粒子
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、粒子形成
能を有するタンパク質に生体認識分子が導入されている
中空ナノ粒子に関するものである。さらに詳しくは、こ
の出願の発明は、特定の細胞および組織に物質を導入す
るための運搬体として使用することができる中空ナノ粒
子に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】近年、医学の分野において、
患部に直接作用し、高い効果を示す副作用の少ない薬品
の開発が盛んに行われている。とくに、ドラッグデリバ
リーシステム(DDS)と呼ばれる方法は、目的細胞、
あるいは、目的組織に対して特異的に薬剤等の有効成分
を運搬し、目的箇所で有効成分を作用させることのでき
る方法として注目されている。
【0003】また、最近の分子細胞生物学の分野におい
ても特定細胞への遺伝子導入は必要不可欠な技術として
盛んに研究されている。さらに、ヒトゲノム計画の進展
により各種疾患の遺伝的な背景が明らかになりつつある
現在、このような細胞および組織に対する特異性の高い
遺伝子導入法が確立されれば遺伝子治療の分野での応用
も可能となる。
【0004】細胞に遺伝子を導入する方法としては、こ
れまでに、遺伝子を巨大分子化してエンドサイトーシス
によって遺伝子を取込ませる方法(リン酸カルシウム
法、リポフェクタミン法)や、電気パルス刺激により、
細胞膜に穿孔を開け、遺伝子を流入させる方法(エレク
トロポレーション法、遺伝子銃法)が知られており、い
ずれも今日では分子生物学的実験において、一般的に実
施されている手法である。
【0005】これらの方法は簡便であるが、細胞を直
接、物理的に傷つけ、遺伝子導入部位を外科的に露出さ
せる必要があるため、生体内部の細胞や組織には容易に
適用できない。また、100%近い導入率を得ることは
難しい。
【0006】一方、安全性の高い物質導入方法としては
リポソーム法が知られている。この方法は、細胞を傷つ
けることがないため、生体内部の細胞や組織にも適用す
ることが可能である。しかし、単純な脂質であるリポソ
ームに高度な細胞および組織特異性を付与することは困
難であり、さらに、in vivoでの遺伝子導入率は、要求
される値に比べてはるかに低いという問題がある。
【0007】最近になって、ウィルスDNAに目的の遺
伝子を組み込み、感染性ウィルスを生成して遺伝子導入
を行う技術が開発された。この方法は導入部位を露出す
る必要がなく、個体にも応用でき、導入効率も100%
近い画期的な方法として注目されるが、ウィルスが広範
囲の細胞に非特異的に感染するため目的の細胞以外にも
遺伝子が導入されてしまうという重大な問題がある。ま
た、ウィルスゲノム本体が染色体に組み込まれ、将来予
期できぬ副作用を引き起こす可能性があるため、実際に
は疾病の初期治療等には用いられず、末期症状の患者に
適用されるに留まっているのが現状である。
【0008】そこで、この出願の発明は、以上のとおり
の事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点
を解消し、目的とする細胞や組織に、物質(遺伝子、タ
ンパク質、化合物等)を特異的、かつ安全に運搬、導入
するための汎用的な方法を提供することを課題としてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、まず第1には、粒子形成
能を有するタンパク質に生体認識分子が導入されている
ことを特徴とする中空ナノ粒子を提供する。
【0010】第2には、この出願の発明は、真核細胞で
タンパク質を発現させて得られるタンパク質粒子に生体
認識分子が導入されていることを特徴とする中空ナノ粒
子を提供する。
【0011】第3には、この出願の発明は、真核細胞が
酵母または遺伝子組換え酵母のいずれかから選択される
こと、および第4には、真核細胞が昆虫細胞であること
を前記第2の発明の中空ナノ粒子の態様として提供す
る。
【0012】また、第5には、この出願の発明は、粒子
を形成するタンパク質がB型肝炎ウィルス表面抗原タン
パク質である前記のいずれかの中空ナノ粒子を提供す
る。さらに、この出願の発明は、第6には、該B型肝炎
ウィルス表面抗原タンパク質が抗原性を減少させたB型
肝炎ウィルス表面抗原タンパク質である前記の中空ナノ
粒子を提供する。
【0013】この出願の発明は、また、第7には、生体
認識分子が細胞機能調節分子であること、第8には、生
体認識分子が抗原であること、第9には、生体認識分子
が抗体であること、第10には、生体認識分子が糖鎖で
あることを前記のいずれかの中空ナノ粒子の態様として
提供する。
【0014】第11に、この出願の発明は、さらに、前
記のいずれかの中空ナノ粒子に細胞導入物質が内包され
ていることを特徴とする物質運搬体をも提供する。
【0015】また、この出願の発明は、第11の発明の
物質運搬体において、第12には、細胞導入物質が遺伝
子であること、第13には、細胞導入物質がタンパク質
であること、第14には、細胞導入物質が細胞内で細胞
傷害性を示すRNaseであること、第15には、細胞
導入物質が化合物であることを態様として提供する。
【0016】さらに、この出願の発明は、前記第11な
いし第15の発明のいずれかの物質運搬体の製造方法と
して、第16には、前記第1ないし第10のいずれかの
中空ナノ粒子に、エレクトロポレーション法により細胞
導入物質を内包させること、第17には、超音波法によ
り細胞導入物質を内包させること、第18には、単純拡
散法により細胞導入物質を内包させること、第19に
は、電荷を有する脂質を用いて細胞導入物質を内包させ
ることを提供する。
【0017】そして、第20には、この出願の発明は、
前記第1から第10の発明のいずれかの中空ナノ粒子を
用いることを特徴とする細胞または組織への物質導入方
法を、第21には、前記第11から第15のいずれかの
物質運搬体を用いることを特徴とする細胞または組織へ
の物質導入方法を提供する。
【0018】そしてさらに、第22には、この出願の発
明は、少なくとも前記のいずれかの物質導入方法を用い
て、特定細胞または組織へ物質を運搬する操作を含む疾
患の治療方法をも提供する。
【0019】
【発明の実施の形態】この出願の発明の中空ナノ粒子
は、粒子形成能を有するタンパク質に生体認識分子を導
入することによって、目的細胞あるいは目的組織に特異
的に物質を運搬することを可能とするものである。この
ような粒子形成能を有するタンパク質としては、種々の
ウィルスから得られるサブウィルス粒子を適用すること
ができる。具体的には、B型肝炎ウィルス(Hepatitis
B Virus:HBV)表面抗原タンパク質等が例示される。
【0020】また、このような粒子形成能を有するタン
パク質からなるタンパク質粒子としては、真核細胞でタ
ンパク質を発現させることにより得られるものが挙げら
れる。つまり、真核細胞で粒子形成能を有するタンパク
質を発現させると、同タンパク質は、小胞体膜上に膜タ
ンパク質として発現、蓄積され、粒子として放出される
のである。このとき、真核細胞としては、酵母や遺伝子
組換え酵母、昆虫細胞等が適用できる。
【0021】発明者らは、後述の実施例に示すとおり、
遺伝子組換え酵母で前記HBV表面抗原Lタンパク質を
発現させることにより、発現されたHBV表面抗原Lタ
ンパク質から酵母由来の脂質二重膜に多数の同タンパク
質が埋め込まれた短径約20nm、長径約150nmの
楕円状中空粒子が形成されることを見出し、報告してい
る(J. Bio. Chem., Vol.267, No.3, 1953-1961, 199
2)。このような粒子は、HBVゲノムやHBVタンパ
ク質を全く含まないので、ウィルスとしては機能せず、
人体への安全性が極めて高い。また、HBVの肝細胞へ
の極めて高い感染力を担う肝細胞特異的レセプターを粒
子表面に提示しているため、肝細胞に対して特異的に物
質を運搬する運搬体としての効果も高いのである。
【0022】このように遺伝子組換え酵母を用いてタン
パク質粒子を形成する方法は、菌体内の可溶性タンパク
質から高効率で粒子が生産される点で好適である。
【0023】一方、昆虫細胞は、酵母よりも高等動物に
近い真核細胞であるといえ、酵母では再現しきれない糖
鎖等の高次構造をも再現できる点で異種タンパク質の大
量生産において好ましい方法といえる。従来の昆虫細胞
の系はバキュロウイルスを用いた系で、ウイルス発現を
伴うものであったために、タンパク質発現に際して細胞
が死滅したり溶解したりした。その結果、タンパク質発
現を連続的に行ったり、死滅細胞から遊離したプロテア
ーゼによりタンパク質が分解したりするという問題があ
った。また、タンパク質を分泌発現させる場合には、培
地中に含まれる大量の牛胎仔血清が混入することで、折
角培地中に分泌されても精製が困難であった。しかし、
最近になって、バキュロウイルスを介さない昆虫細胞系
で、無血清培養可能なものがInvitrogen社により開発さ
れ、市販されている。したがって、このような昆虫細胞
を用いれば、精製が容易で高次構造をも再現されたタン
パク質粒子が得られる。
【0024】この出願の発明のタンパク質中空ナノ粒子
では、以上のような種々の方法によって得られた粒子表
面のレセプターを任意の生体認識分子に改変したり、種
々の物質(DNA、RNA、タンパク質、ぺプチド、お
よび薬剤等)を粒子内に導入することにより、肝細胞以
外にも、任意の細胞及び組織に極めて高い特異性で物質
を運搬、導入することが可能となる。
【0025】もちろん、粒子形性能を有するタンパク質
は、前記のB型肝炎ウィルス表面抗原タンパク質に限ら
れるものではなく、粒子を形成することができるタンパ
ク質であれば、どのようなものでもよく、動物細胞、植
物細胞、ウィルス、菌類等に由来する天然タンパク質
や、種々の合成タンパク質等が考慮される。また、例え
ばウィルス由来の抗原タンパク質等が生体内において抗
体を惹起する可能性がある場合などは、改変して抗原性
を減少させたものを生体認識分子として用いてもよい。
【0026】粒子形成能を有するタンパク質に導入され
る生体認識分子としては、たとえば成長因子、サイトカ
イン等の細胞機能調節分子、細胞表面抗原、組織特異的
抗原、レセプターなどの細胞および組織を識別するため
の分子、ウィルスおよび微生物に由来する分子、抗体、
糖鎖、脂質などが好ましく用いられる。これらは、目的
とする細胞、あるいは組織に応じて適宜選択される。
【0027】この出願の発明では、以上のとおりのタン
パク質中空ナノ粒子に、目的細胞または組織に導入した
い物質(細胞導入物質)を内包させることによって、細
胞特異性を有する物質運搬体が得られる。この物質運搬
体に内包される細胞導入物質とは、例えばDNA、RN
Aなどの遺伝子、天然あるいは合成タンパク質、オリゴ
ヌクレオチド、ぺプチド、薬剤、天然あるいは合成化合
物など、どのようなものであってもよい。
【0028】具体的には、既に発明者らにより報告され
たヒトRNase1(Jinno H, Ueda M, Ozawa S, Iked
a T, Enomoto K, Psarras K, Kitajima M, Yamada H, S
enoM Life Sci. 1996;58(21):1901-8)またはRNas
e3(別名ECP:eosinophil cationic protein ;Ma
llorqui-Fernandez G, Pous J, Peracaula R, AymamiJ,
Maeda T, Tada H, Yamada H, Seno M, de Llorens R,
Gomis-Ruth FX, CollM; J Mol Biol. 2000 Jul 28;300
(5):1297-307.)等が適用される。これらのタンパク質
は、細胞外で作用させても細胞傷害活性を示さないが、
細胞内に取り込まれると細胞傷害活性を示すことが分か
っている。そこで、これらのRNaseを内包させた本
願発明の物質運搬体を用いれば、細胞や組織に選択的に
細胞傷害活性のあるタンパク質の強制発現を行うことが
でき、新しい癌治療方法として期待される。
【0029】また、これらの細胞導入物質を上記の中空
ナノ粒子に導入する方法としては、通常の化学的、分子
生物学的実験手法で用いられる様々な方法が適用され
る。たとえば、エレクトロポレーション法、超音波法、
単純拡散法、あるいは電荷を有する脂質を用いる方法等
が好ましく例示される。
【0030】そして、これらのタンパク質中空ナノ粒
子、あるいは物質運搬体を用いて、invivoあるいはin v
itroで細胞、または組織に特異的に物質を導入すること
が可能となる。さらには、前記のRNaseを用いた例
のように、以上のとおりのタンパク質中空ナノ粒子や物
質運搬体を用いて、特定細胞または組織に物質を導入す
ることを各種疾患の治療法あるいは治療法の1ステップ
として行うことも可能になるのである。
【0031】以下、添付した図面に沿って実施例を示
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。もちろん、この発明は以下の例に限定されるもので
はなく、細部については様々な態様が可能であることは
言うまでもない。
【0032】
【実施例】以下の実施例において、HBsAgとは、B
型肝炎ウィルス表面抗原(Hepatitis B virus surface
Antigen)を示す。HBsAgは、HBVの外被タンパ
ク質であり、図1の摸式図に示すように、HBsAgに
は、Sタンパク質、Mタンパク質、Lタンパク質の3種
類がある。このうち、Sタンパク質は、3種のタンパク
質に共通した、重要な外被タンパク質であり、Mタンパ
ク質は、Sタンパク質のN末端側に55アミノ酸(pre-
S2 peptide)が付加したものである。また、Lタンパク
質は、Mタンパク質のN末端側に、108もしくは11
9アミノ酸(pre-S1 peptide)が付加したものである。
【0033】HBsAg Lタンパク質のPre-S領域(pr
e-S1, pre-S2)は、HBVが肝細胞に結合する際に、そ
れぞれ重要な役割を担うことが知られている。Pre-S1
は、肝細胞に直接結合する部位を持ち、pre-S2は、血中
の重合アルブミンを介して肝細胞に結合する重合アルブ
ミンレセプターを有するのである。
【0034】真核細胞でHBsAgを発現させると、同
タンパク質は、小胞体膜上に膜タンパク質として発現、
蓄積される。HBsAgのLタンパク質は、分子間で凝
集を起こし、小胞体膜を取り込みながら、出芽様式でル
ーメン側に粒子として放出される。
【0035】以下の実施例では、HBsAgのLタンパ
ク質を用いた。また、図2に以下の実施例に記載される
HBsAg粒子の発現および精製操作の概略説明図を示
した。実施例A 遺伝子組換え酵母によるHBsAg粒子の発
発明者らによって報告されたJ.Bio.Chem., Vol.267, N
o.3, 1953-1961, 1992記載の方法に基づいて、pGLD
LIIP39−RcTを保持した遺伝子組換え酵母(Sacc
haromyces Cerevisiae AH22R-株)を、合成培地High-Pi
および8S5N-P400中で培養し、HBsAg Lタンパク質
粒子を発現させた。(図2a、b)定常成長期(約72
時間後)にある遺伝子組換え酵母から、Yeast Protein
Extraction Reagent(Pierce Chemical Co.製)を用い
て、whole cell extractを準備し、ドデシル硫酸ナトリ
ウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PA
GE)を用いて分離して、銀染色によって試料中のHB
sAgの同定を行なった。
【0036】これより、HBsAgは分子量約52kD
aのタンパク質であることが明らかとなった。実施例B HBsAg粒子の遺伝子組換え酵母からの精
(1)合成培地8S5N−P400で培養された遺伝子
組換え酵母(湿重量26g)をbuffer A溶液(7.5M
尿素、0.1M リン酸ナトリウム、pH7.2、15
mM EDTA、2mM PMSF、0.1% Twee
n80)100mlに懸濁し、グラスビーズを用いてビ
ードビーター(BEAD-BEATER)にて酵母を破砕した。破
砕後、上清を遠心分離により回収した。(図2c、d) (2)次に、上清を0.75倍容の33%(w/w)P
EG6000と混合し、30分間氷冷した。その後、遠
心分離(7000rpm、30分間)を行い、ペレット
を回収した。同ペレットは、Tween80を含まない
buffer A溶液中で再懸濁した。
【0037】(3)再懸濁した液を、10〜40%の勾
配をかけたCsClに重層し、28000rpm、16
時間の超遠心分離を行なった。遠心分離後の試料を12
画分に分け、ウェスタンブロット法(Western Blottin
g)(1次抗体は、anti−HBsAgモノクローナ
ル抗体)によりHBsAgを含む画分を同定した。さら
に、HBsAgを含む画分をTween80を含まない
buffer A溶液で透析した。
【0038】(4)(3)で得られた透析液(12m
l)を5〜50%の勾配をかけたショ糖に重層し、28
000rpm、16時間の超遠心分離を行なった。遠心
分離後、(3)と同様に、HBsAgを含む画分を同定
し、HBsAgを含む画分を尿素とTween80は含
まず、代わりに0.85%のNaClを含むbuffer A溶
液で透析した。((2)〜(4):図2e) (5)(4)と同様の操作を繰り返し、透析後の試料を
ウルトラフィルター(Ultra Filter) Q2000(ア
ドバンテック社製)を用いて濃縮し、使用する時まで4
℃にて冷蔵保存した。(図2f)CsCl平衡遠心分離
後のウェスタンブロット(3)の結果から、HBsAg
は、分子量52kDaでS抗原性を有するタンパク質で
あることが分かった。最終的に、培地2.5L由来、湿
重量26gの菌体から、約24mgの精製HBsAg粒
子を得た。
【0039】一連の精製過程における画分を銀染色SD
S−PAGEで解析した。また、精製により酵母由来の
プロテアーゼが除去されていることを確認するために、
(5)で得られたHBsAg粒子を37℃で12時間イ
ンキュベートした後、SDS−PAGEを行い、銀染色
により同定を行なった。
【0040】その結果、酵母由来のプロテアーゼは、一
連の精製過程において完全に除去されていることが確認
された。実施例1 ヒト肝癌細胞HepG2におけるHBsAg
粒子による遺伝子導入 指数増殖期にあるヒト肝癌細胞HepG2を1×105
cells/wellになるように、3.5cmガラス底皿シャー
レに植菌し、37℃、5%CO2存在下で10%ウシ胎
児血清を含むD-MEMを用いて一晩培養した。翌日、HB
sAg粒子と緑色蛍光タンパク質発現プラスミド(GFP
expression plasmid pTB701-hGFP)を混合し、エレクト
ロポレーションを行なった後、この試料をHepG2培
養液へ混合し、37℃、5%CO2存在下で4日間培養
した。
【0041】HepG2内でのGFPの発現の様子を共
焦点レーザー蛍光顕微鏡にて観察した。
【0042】HepG2を用いてHBsAg粒子の遺伝
子導入効率を評価した。間隔4mmのキュベットを使用
して、110V、950μFの条件でエレクトロポレー
ションを行なったHBsAg−プラスミドをHepG2
へ形質移入させ、37℃、5%CO2存在下でD−ME
Mを用いて4日間培養した。
【0043】HepG2の共焦点レーザー写真を図3に
示した。図3(a)を図3(b)、(c)と比較する
と、図3(a)は図3(b)の約200倍の効率を示し
ており、HBsAg粒子によるGFP expression plasmid
の導入効率は非常に高いものであることが分かった。実施例2 HepG2以外のヒト肝癌細胞におけるHB
sAg粒子による遺伝子導入 実施例1に記載の方法に従って、ヒト肝癌由来細胞とし
てHuH−7(JCRB0403)およびNUE(防衛医科大学
校寄生虫学講座 多田隈卓史教授より分譲)を準備し
た。
【0044】また、陰性対照として、ヒト大腸癌由来細
胞WiDr(ATCC CCL-218)、HT29(ATCC HTB-3
8)、SW1116(ATCC CCL-233)、ヒト悪性黒色腫
由来細胞SEKI(JCRB0620)、ヒト扁平上皮癌由来細
胞A431(JCRB9009)を、それぞれ3.5cmガラス
底皿シャーレ上に培養し、GFP発現プラスミド(pEGF
P-F(Clontech社))8ngを含むHBsAg粒子を1
5細胞に感染させ、4日間培養を継続した。その後、
各細胞内でのGFPの発現の様子を共焦点レーザー蛍光
顕微鏡で観察した。
【0045】その結果、HuH−7及びNUE細胞で、
HepG2細胞と同程度の蛍光が観察された(図4)。
【0046】一方、ヒト肝臓由来でない細胞では、いず
れもGFPの蛍光が観察されなかった。
【0047】以上より、この発明のHBsAg粒子を用
いて、培養細胞レベルで、ヒト肝細胞に対して極めて高
い特異性と効率で遺伝子を導入できることが示された。実施例3 ヒト肝癌を移植したヌードマウスに対するH
BsAg粒子による遺伝子導入 胆癌マウスは、ヌードマウス(系統:BALB/c nu/nu、微
生物学的品質:SPF、性別:オス5週齢)の両側背部
皮下に、実施例2で使用したヒト腫瘍株(HuH−7及
びWiDr)をそれぞれ1×107細胞皮下に注射し、
移植腫瘍が直径2cm程度の固形癌になるまで2〜6週
間生育させて得た。
【0048】実施例2で記載した方法により得たGFP
発現プラスミド(pEGFP-F)2.5μgを含むHBsA
g粒子10μgを、マウス腹腔内に26G注射針を使用
して投与した。投与後4日目にマウスを屠殺し、腫瘍
部、肝臓、脾臓、腎臓、腸管を摘出し、GFP用樹脂包
埋キット(Technovit7100)を用いて組織を固定・包埋
した。
【0049】具体的には、固定は4%中和ホルムアルデ
ヒドに浸漬して行い、脱水は70%EtOHで室温2時
間、96%EtOHで室温2時間、100%EtOHで
室温1時間、予備浸漬は100%EtOH/Technovit7
100等量混合液で室温2時間行った。その後、Technovit
7100で室温24時間以内の浸漬を行い、取り出した後、
室温で1時間および37℃で1時間静置して重合反応さ
せた。
【0050】常法に従って、切片を作製し、同時にヘマ
トキシンエオリン染色(一般的な組織染色)を行って、
蛍光顕微鏡によりHBsAg粒子投与群と非投与群のG
FPによる蛍光を比較した(図5)。
【0051】図5より、ヒト肝癌由来HuH−7細胞に
よる胆癌マウスの腫瘍部にGFPに由来する蛍光を認め
た。しかし、同マウスより同時に摘出した肝臓、脾臓、
腎臓、腸管には蛍光を認めなかった。さらに、ヒト大腸
癌由来WiDr細胞による胆癌マウスの腫瘍、肝臓、脾
臓、腎臓、腸管及び、HBsAg粒子非投与群にも蛍光
を認めなかった。
【0052】以上より、HBsAg粒子を用いることに
より、実験動物レベルでも、ヒト肝細胞に対して極めて
高い特異性と効率で遺伝子導入が可能であることが示さ
れた。したがって、この発明の物質運搬体は、極めて有
効であることが確認された。 実施例C 生体認識分子提示用汎用型HBsAg粒子
(HBsAg−Null粒子)の作製 HBsAg粒子はヒト肝細胞特異的に感染することがで
きるが、その高い感染性を担う同粒子表面に提示されて
いる肝細胞認識部位は、pre-S1領域の3から77アミノ
酸残基に含まれていることが判明している(Le Seyec
J, Chouteau P,Cannie I, Guguen-Guillouzo C, Gripon
P., J. Virol. 1999, Mar; 73(3): 2052-7)。
【0053】ここでは、HBsAg粒子の粒子形成能を
保ちながら、肝細胞に対する高い感染能を欠失し、かつ
任意の生体認識分子を粒子表面に提示することができる
改変HBsAg粒子(以降HBsAg−Null粒子と
呼称)の作製法を記す。
【0054】実施例Aに記載されたpGLDLIIP39
−RcTプラスミドのヒト肝細胞認識部位をコードする
遺伝子領域を欠失させ、同時に制限酵素NotIサイト(gc
ggccgc)を挿入するために、配列番号1のオリゴヌクレ
オチドと配列番号2のオリゴヌクレオチドをPCR用プ
ライマーとして使用して、QuickChangeTM Site-Directe
d Mutagenesis Kit (Stratagene社)を用いたPCR法
をpGLDLIIP39−RcTプラスミドに対して行っ
た。
【0055】具体的には、耐熱性DNAポリメラーゼと
してPfu DNA polymerase (Stratagene) を用い、PCR
スケジュールは、95℃30秒間の変性、55℃1分間
のアニーリング、68℃30分間の合成反応を30回繰
り返した。その後、PCR産物を制限酵素DpnIで処理
し、大腸菌DH5αに形質転換し、出現コロニーからベ
クターDNAを抽出し、塩基配列から変異導入されたp
GLDLIIP39−RcTプラスミドを選抜した。(以
下、pGLDLIIP39−RcT(null)と呼
ぶ)。
【0056】実施例A記載の方法で、pGLDLIIP3
9−RcT(null)プラスミドを形質転換し、合成
培地High-Pi及び8S5N-P400中で培養し、HBsAg−N
ull粒子を発現させた。
【0057】定常成長期(培養開始から72時間後)に
ある遺伝子組換え酵母から、YeastProtein Extraction
Reagent (Pierce Chemical社製)を用いて菌体粗抽出
液を作製し、SDS−PAGEを用いて分離し、銀染色
並びに抗Sモノクローナル抗体(フナコシ社)を用いる
Western法によりHBsAg−Nullの同定を行っ
た。
【0058】これより、HBsAg−Nullは分子量
約42kDaのタンパク質であることが明らかになっ
た。
【0059】さらに、実施例Bに記載の方法に従って、
培地2.5L由来の上記菌体(約26g)から、約3m
gの精製HBsAg−Null粒子を得た。HBsAg
の粒子構造のみを検出することができるAuszyme II EIA
キット(ダイナボット社)を用いて、HBsAg粒子及
びHBsAg−Null粒子のS抗原性(HBsAgの
粒子化度合い)を測定したところ、両者とも同等の値が
観察された。実施例4 ヒト由来癌細胞におけるHBsAg−Nul
l粒子による遺伝子導入 実施例2に記載の方法に従って、実施例Cで得られた
肝細胞に対する高い感染能を欠失し、かつ任意の生体認
識分子を粒子表面に提示することができるHBsAg−
Null粒子内部にGFP発現用プラスミド(pEGFP-F
(Clontech社))を封入し、HepG2細胞と実施例2
に記載した各種ヒト由来癌細胞への遺伝子導入を培養細
胞レベルで行った。
【0060】しかし、いずれの細胞からもGFPによる
蛍光は観察されなかった。このことから、HBsAg−
Null粒子がヒト肝臓由来細胞に対する高い感染能を
消失していることが示された。実施例5 ヒト由来癌細胞を移植したヌードマウスに対
するHBsAg−Null粒子による遺伝子導入 実施例3に記載の方法に従って、ヒト腫瘍株(HuH−
7及びWiDr)を移植した胆癌マウスを作製し、GF
P発現プラスミド(pEGFP-F(Clontech社))を含むH
BsAg−Null粒子を投与したが、腫瘍部、及び全
ての主要臓器においてGFPによる蛍光は観察されなか
った。
【0061】このことから、HBsAg−Null粒子
があらゆる臓器に対して感染性を有さないことが確認さ
れた。実施例D 上皮成長因子(EGF: Epidermal Growth
Factor)提示型HBsAg粒子(HBsAg−EGF粒
子)の作製 EGF受容体は極めて多くの細胞が細胞表層に発現して
いることが知られており、特にある種の癌(食道癌、大
腸癌等)の憎悪に関係していることが分かっている。そ
こで、EGF受容体を標的とするHBsAg粒子を作製
すれば、EGF受容体を発現する癌組織に対する有効な
治療手段になると考えられる。
【0062】ここでは、実施例C記載の方法によるHB
sAg−Null粒子を基にした、EGF提示型HBs
Ag粒子(HBsAg−EGF粒子)の作製法を記す。
ヒト由来EGF前駆体cDNA断片(Bell GI, Fong N
M, Stempien MM, Wormsted MA, Caput D, Ku LL, Urdea
MS, Rall LB, Sanchez-Pescador R Nucleic Acids Res
1986 Nov 11;14(21):8427-46)を鋳型として、成熟型
ヒトEGF領域(53アミノ酸残基)をコードする遺伝
子断片をPCR法により常法どおり増幅した。
【0063】用いた2種類のPCRプライマーは、セン
ス側が配列番号3のオリゴヌクレオチド、アンチセンス
側が配列番号4のオリゴヌクレオチドで、両方とも5’
末端側に制限酵素NotIサイト(gcggccgc)を有するよう
に設計した。
【0064】PCR産物をアガロース電気泳動で分離し
た後、目的のcDNAを含むバンド(約170bp)を
回収し、TOPO TA Cloning kit(Invitrogen社)を用い
てpCR2.1-TOPOベクター(Invitrogen社)にサブクロー
ニングした。塩基配列を確認した後、制限酵素NotIで切
断して、約170bpの目的DNA断片を回収し、pG
LDLIIP39−RcT(null)を制限酵素NotIで
開裂させたものとTaKaRaLigation kit ver.2(TaKaRa
社)を用いて閉環結合させ、大腸菌DH5αを形質転換
した。
【0065】塩基配列解析により選抜を行い、挿入した
EGF遺伝子がHBsAg遺伝子と読み取り枠が一致し
て融合したものを選抜し、プラスミドをpGLDLII
P39−RcT−EGFと命名した。
【0066】実施例Aの方法に基づいて、pGLDLII
P39−RcT−EGFプラスミドを形質転換し、合成
培地High-Pi及び8S5N-P400中で培養して、HBsAg−
EGF粒子を発現させた。
【0067】定常成長期(培養開始から72時間後)に
ある遺伝子組換え酵母から、YeastProtein Extraction
Reagent (Pierce Chemical社製)を用いて、菌体粗抽出
液を作製し、SDS-PAGEを用いて分離して、銀染色並びに
抗ヒトEGFポリクローナル抗体(Santa Cruz社)を用
いるWestern法によりHBsAg−EGFの同定を行っ
た。
【0068】これより、HBsAg−EGFは分子量約
50kDaのタンパク質であることが明らかになった。
【0069】実施例Bに記載の方法に従って、培地2.
5L由来の上記菌体(約26g)から、約3mgの精製
HBsAg−EGF粒子を得た。HBsAgの粒子構造
のみを検出することができるAuszyme II EIAキット(ダ
イナボット社)を用いて、HBsAg粒子およびHBs
Ag−EGF粒子のS抗原性(HBsAgの粒子化度合
い)を測定したところ、両者とも同等の値が観察され
た。
【0070】したがって、HBsAg−EGF粒子がH
BsAg粒子と同様に得られていることが示された。実施例6 ヒト由来癌細胞におけるHBsAg−EGF
粒子による遺伝子導入 実施例2に記載の方法に従って、HBsAg−EGF粒
子内部にGFP発現用プラスミドpEGFP−Fベクタ
ー(Clontech社)を封入し、HepG2細胞及び実施例
2に記載した各種ヒト由来癌細胞への遺伝子導入を培養
細胞レベルで行った。
【0071】その中で、EGFレセプターを大量に細胞
表面に発現しているA431細胞においてGFPによる
強い蛍光を観察することができた。
【0072】これより、HBsAg−EGF粒子がEG
Fレセプター発現細胞に対する高い感染能を有すること
が確認された。また、培養細胞レベルで改造HBsAg
粒子に任意の生体認識能を付与できることが示された。実施例7 ヒト由来癌細胞を移植したヌードマウスに対
するHBsAg−EGF粒子による遺伝子導入 実施例3に記載の方法に従って、ヒト腫瘍株(A43
1、HuH−7、WiDr)を移植した胆癌マウスを作
製し、GFP発現プラスミド(pEGFP−F(Clontec
h社))を含むHBsAg−EGF粒子を投与したとこ
ろ、A431による腫瘍部に強力なGFPによる蛍光が
観察された。一方、他細胞による腫瘍部及び主要臓器に
おいてはGFPによる蛍光は観察されなかった。
【0073】これより、HBsAg−EGF粒子がEG
Fレセプターを著量発現している細胞に特異的に感染で
きること、および主要臓器に対しては感染性を有してい
ないことが確認された。
【0074】したがって、任意の生体認識分子を融合も
しくは付加したHBsAg−Null粒子は、実験動物
レベルでも、あらゆる組織及び臓器に物質を特異的に運
搬できる粒子となることが示された。実施例E ベータセルリン(BTC:Betacellulin)提
示型HBsAg粒子(HBsAg−BTC粒子)の作製 BTCはEGFファミリーの一種であるが、発現部位は
EGFと異なる。特に、血糖調節機構に重要な役割を担
う膵臓内ランゲルハンス島β細胞の分化に重要な役割を
担うことが判明している。そこで、BTC受容体を標的
とするHBsAg粒子を作製すれば、BTC受容体を発
現する組織に対する有効な物質運搬手段とすることがで
き、β細胞に起因する糖尿病の治療にも役立つことが期
待される。
【0075】ここでは、実施例C記載の方法によって作
製されたHBsAg−Null粒子を基に、BTC提示
型HBsAg粒子(HBsAg−BTC粒子)の作製法
を記す。
【0076】ヒト由来BTC前駆体cDNA断片(Sasa
da R, Ono Y, Taniyama Y, Shing Y, Folkman J, Igara
shi K; Biochem.Biophys. Res.Commun. 1993 Feb 15;19
0(3):1173-9.)を鋳型として、BTC受容体に結合能を
示すことが知られている部分(GHFSR------VDLFYの48
アミノ酸残基)をコードする遺伝子断片をPCR法によ
り常法どおり増幅した。
【0077】用いた2種類のPCRプライマーは、セン
ス側が配列番号5のオリゴヌクレオチド、アンチセンス
側は配列番号6のオリゴヌクレオチドで、両方とも5’
末端側に制限酵素NotIサイト(gcggccgc)を有するよう
に設計した。
【0078】PCR産物をアガロース電気泳動で分離し
た後、目的のcDNAを含むバンド(約160bp)を
回収し、TOPO TA Cloning kit(Invitrogen社)を用い
てpCR2.1-TOPOベクター(Invitrogen社)にサブクロー
ニングした。塩基配列を確認した後、制限酵素NotIで切
断して、約160bpの目的DNA断片を回収し、pG
LDLIIP39−RcT(null)を制限酵素NotIで
開裂させたものとTaKaRaLigation kit ver.2(TaKaRa
社)を用いて閉環結合させ、大腸菌DH5αを形質転換
した。塩基配列解析により選抜を行い、挿入したBTC
遺伝子がHBsAg遺伝子と読み取り枠が一致して融合
したものを選抜し、プラスミドをpGLDLIIP39−
RcT−BTCと命名した。
【0079】実施例Aと同様の方法でpGLDLIIP
39−RcT−BTCプラスミドを形質転換し、合成培
地High-Pi及び8S5N-P400中で培養し、HBsAg−BT
C粒子を発現させた。
【0080】定常成長期(培養開始から72時間後)に
ある遺伝子組換え酵母から、YeastProtein Extraction
Reagent (Pierce Chemical社製)を用いて、菌体粗抽
出液を作製し、SDS−PAGEを用いて分離し、銀染
色並びに抗BTCポリクローナル抗体(岡山大工学部妹
尾氏作製)を用いるWestern法によりHBsAg−BT
Cの同定を行った。
【0081】これより、HBsAg−BTCは分子量約
50kDaのタンパク質であることが明らかになった。
【0082】実施例Bに記載の方法に従って、培地2.
5L由来の上記菌体(約26g)から、約3mgの精製
HBsAg−BTC粒子を得た。HBsAgの粒子構造
のみを検出することができるAuszyme II EIAキット(ダ
イナボット社)を用いて、HBsAg粒子及びHBsA
g−BTC粒子のS抗原性(HBsAgの粒子化度合
い)を測定したところ、両者とも同等の値が観察され
た。実施例8 ヒト由来癌細胞におけるHBsAg-BTC
粒子による遺伝子導入 実施例2に記載の方法に従って、HBsAg−BTC粒
子内部にGFP発現用プラスミド(pEGFP−F(Cl
ontech社))を封入し、BTCレセプター発現している
ラット膵臓由来細胞AR42J、BTCレセプターを発
現していないヒト肺癌由来H69細胞、さらには、実施
例2に記載した各種ヒト由来癌細胞への遺伝子導入を培
養細胞レベルで行った。
【0083】その中で、BTCレセプターを大量に細胞
表面に発現しているAR42J細胞においてGFPによ
る強い蛍光を観察することができた。これより、HBs
Ag−BTC粒子がBTCレセプター発現細胞に対する
高い感染能を有することが確認された。実施例F 塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF:basi
c fibroblast growth factor)提示型HBsAg粒子
(HBsAg−bFGF粒子)の作製 個体内での癌組織の増殖において、癌細胞は周辺組織に
対し血管誘導を促すシグナルを発することが知られてい
る(血管新生またはangiogenesis)。これには、数多く
の成長因子(別名angiogenesis factor)が関与するこ
とが知られているが、その中心的な役割を担っているの
がbFGFであり、周辺組織ではbFGFレセプターが
亢進しているとの報告もある(Li VW, Folkerth RD, Wa
tanabe H, Yu C, Rupnick M, Barnes P, Scott RM, Bla
ck PM, Sallan SE, Folkman J Lancet 1994 Jul 9; 344
(8915): 82-6.)。
【0084】そこで、bFGF受容体を標的とするHB
sAg粒子を作製すれば、bFGF受容体を発現する組
織に対する有効な物質運搬手段になると考えられ、癌周
辺組織における血管新生現象の抑制を効果的に誘導する
治療に役立たせることも可能である。
【0085】ここでは、実施例C記載の方法によって作
製されたHBsAg−Null粒子を基に、bFGF提
示型HBsAg粒子(HBsAg−bFGF粒子)の作
製法を記す。
【0086】ヒト由来bFGF前駆体cDNA断片(Ku
rokawa T, Sasada R, Iwane M, Igarashi K FEBS Lett.
1987 Mar 9;213(1):189-94.)を鋳型として、bFGF
受容体に結合能を示すことが知られている部分(PALPED
-------PMSAKSの146アミノ酸残基)をコードする遺
伝子断片をPCR法により常法どおり増幅した。用いた
2種類のPCRプライマーは、センス側が配列番号7の
オリゴヌクレオチドと、アンチセンス側が配列番号8の
オリゴヌクレオチドで、両方とも5'末端側に制限酵素No
t Iサイト(gcggccgc)を有するように設計した。
【0087】PCR産物をアガロース電気泳動で分離し
た後、目的のcDNAを含むバンド(約450bp)を
回収し、TOPO TA Cloning kit(Invitrogen社)を用い
てcCR2.1−TOPOベクター(Invitrogen社)に
サブクローニングした。塩基配列を確認した後、制限酵
素NotIで切断して、約450bpの目的DNA断片を回
収し、pGLDLIIP39−Rct(null)を制限
酵素NotIで開裂させたものとTaKaRa Ligation kit ver.
2(TaKaRa社)を用いて閉環結合させ、大腸菌DH5α
を形質転換した。塩基配列解析により選抜を行い、挿入
したbFGF遺伝子がHBsAg遺伝子と読み取り枠が
一致して融合したものを選抜し、プラスミドをpGLD
LIIP39−RcT−bFGFと命名した。
【0088】実施例Aと同様の方法で、pGLDLII
P39−RcT−bFGFプラスミドを形質転換し、合
成培地High-Pi及び8S5N-P400中で培養してHBsAg−
bFGF粒子を発現させた。
【0089】定常成長期(培養開始から72時間後)に
ある遺伝子組換え酵母から、YeastProtein Extraction
Reagent (Pierce Chemical社製)を用いて、菌体粗抽出
液を作製し、SDS−PAGEを用いて分離し、銀染色
並びに抗bFGFモノクローナル抗体3H3(和光純
薬)を用いるWestern法によりHBsAg−bFGFの
同定を行った。
【0090】これより、HBsAg−bFGFは分子量
約58kDaのタンパク質であることが明らかになっ
た。
【0091】実施例Bに記載の方法に従って、培地2.
5L由来の上記菌体(約26g)から、約2mgの精製
HBsAg−bFGF粒子を得た。HBsAgの粒子構
造のみを検出することができるAuszyme II EIAキット
(ダイナボット社)を用いて、HBsAg粒子及びHB
sAg−bFGF粒子のS抗原性(HBsAgの粒子化
度合い)を測定したところ、両者とも同等の値が観察さ
れた。実施例9 ヒト由来癌細胞におけるHBsAg-bFG
F粒子による遺伝子導入 実施例2に記載の方法に従って、HBsAg−bFGF
粒子内部にGFP発現用プラスミド(pEGFP−F
(Clontech社))を封入し、bFGFレセプター発現し
ているヒト乳癌由来細胞MDA−MB−231、bFG
Fレセプターを発現していないヒト扁平上皮癌由来A4
31細胞および実施例2に記載した各種ヒト由来癌細胞
への遺伝子導入を培養細胞レベルで行った。
【0092】その中で、bFGFレセプターを大量に細
胞表面に発現しているMDA−MB−231細胞におい
てGFPによる強い蛍光を観察することができた。これ
より、HBsAg−bFGF粒子がbFGFレセプター
発現細胞に対する高い感染能を有することが確認され
た。実施例G HBsAg粒子内部に封入するヒトRNas
e発現ベクターの構築 ここでは、前記RNaseを細胞内で発現させるベクタ
ーを構築した。まず、ヒトRNase1遺伝子(Seno,
M., Futami,J., Kosaka,M., Seno,S. and Yamada,H. Bi
ochim. Biophys. Acta 1218 (3), 466-468 1994)を鋳
型にして配列番号9のオリゴヌクレオチド(XhoIサイト
ctcgagを有する)と配列番号10のオリゴヌクレオチド
(HindIIIサイトaagcttを有する)をプライマーとして
用いたPCRにより、シグナルペプチドを含んだヒトR
Nase1(156アミノ酸残基)をコードする遺伝子
断片(RO断片)を増幅した。
【0093】次に、ヒトRNase1遺伝子を鋳型にし
て配列番号11のオリゴぺプチド(XhoIサイトctcgagを
有する)と配列番号12のオリゴぺプチド(HindIIIサ
イトaagcttを有する)を用いたPCRにより、シグナル
ペプチドを含まないヒトRNase1(128アミノ酸
残基)をコードする遺伝子断片(RM断片)を増幅した。
【0094】また、ヒトECP遺伝子(Rosenberg HF,
Ackerman SJ and Tenen DG. J. Exp. Med. 170 (1), 16
3-176 1989)を鋳型にして配列番号13のオリゴぺプチ
ド(XhoIサイトctcgagを有する)と配列番号14のオリ
ゴぺプチド(HindIIIサイトaagcttを有する)を用いた
PCRにより、シグナルペプチドを含んだヒトECP
(160アミノ酸残基)をコードする遺伝子断片(EO断
片)を増幅した。
【0095】さらに、ヒトECP遺伝子を鋳型にして配
列番号15のオリゴぺプチド(XhoIサイトctcgagを有す
る)と配列番号16のオリゴぺプチド(HindIIIサイトa
agcttを有する)を用いたPCRにより、シグナルペプ
チドを含まないヒトECP(133アミノ酸残基)をコ
ードする遺伝子断片(EM断片)を増幅した。
【0096】以上の操作により得られたRO,RM,EO,EM断
片を一度pGEM-Teasyベクター(Promega社)にサブクロ
ーニングした後、塩基配列を確認後、EcoRIとHindIIIで
切断して、上記断片を含むDNA断片を切り離し、アガ
ロース電気泳動を用いて回収した。一方、発現ベクター
pTriEx-1(Novagen社)をEcoRIとHindIIIで開裂させた
ものを用意し、上記断片をTaKaRa Ligation kit ver.2
(TaKaRa社)を用いて、それぞれ閉環結合させた。その
結果、得られたプラスミドを、pTriEx-1-RO, pTriEx-1-
RM, pTriEx-1-EO及びpTriEx-1-EMと命名した。実施例H 培養細胞を用いたヒトRNase発現ベクターに
よる細胞傷害効果 アフリカミドリサル腎臓由来COS−7細胞を1×10
4細胞ずつ16穴ウェルプレートの各ウェルに播種し、
37℃、5%CO2存在下で10%ウシ胎仔血清を含むD
-MEMを用いて一晩培養した。翌日、pTriEx-1-RO, pTriE
x-1-RM, pTriEx-1-EO及びpTriEx-1-EMの各プラスミドを
0,0.2,0.5,1.0,5.0μgに分注し、3
μlの遺伝子導入用脂質FuGene6(ロシュ社)と激しく
混合し、さらに、血清を含まないD-MEM培地100μl
を加えたものを各ウェルに添加した。
【0097】37℃、5%CO2存在下で10%ウシ胎
仔血清を含むD-MEMを用いて二晩培養した。その後、M
TT溶液[5mg/ml MTT(和光純薬)を含むPBS(リン酸食
塩バッファー)]を100μlずつ各ウェルに加え、3
7℃で4時間静置した後、さらに、溶解液[0.04N 塩酸
を含むイソプロパノール]を1ml加えて、室温で1時
間振盪し、570nmと630nmの吸光度を測定し
た。
【0098】各サンプルは3連で用意し、570nmで
の吸光度を630nmでの吸光度で割った値を測定値と
した。結果を表1に示した。
【0099】
【表1】
【0100】その結果、全ての発現系において細胞傷害
誘導能が観察された。
【0101】これより、これらのRNase発現用ベク
ターをこの出願の発明の各種のタンパク質中空ナノ粒子
に封入すれば、細胞特異的に前記のRNaseが導入さ
れ、細胞内で細胞傷害効果を発揮して有効な疾患治療法
となることが期待できる。実施例I 無血清培養の昆虫細胞によるHBsAg粒子
作製 実施例Aに記載されている遺伝子組換え酵母によるHB
sAg粒子の発現は、菌体内の可溶性タンパク質の約4
0%がHBsAgとして産生される極めて高い効率のH
BsAg粒子生産法であるが、精製HBsAg粒子を得
るためには実施例Bに示すような複雑な操作が必要であ
る。また、酵母は高等動物由来のタンパク質を発現する
に適している小胞体膜等のタンパク質合成系を有しては
いるが、下等真核生物であるため糖鎖等の高次構造は再
現できないことが知られている。
【0102】そこで、以下にバキュロウィルスを介さ
ず、無血清培養が可能な昆虫細胞系でHBsAg粒子を
作製する方法を説明する。
【0103】実施例Aに記載されている酵母用HBsA
g発現プラスミドpGLDLIIP39−RcTから、配
列番号17のオリゴヌクレオチド(KpnIサイトggtaccを
有する)及び配列番号18のオリゴヌクレオチド(SacI
Iサイトccgcggを有する)のプライマーを用いてPCR
により、ニワトリ由来リゾチーム分泌シグナルペプチド
融合型HBsAg遺伝子断片を増幅した。
【0104】PCR産物をアガロース電気泳動で分離
し、約1.3kbpの目的バンドを回収した後、TOPO T
A Cloning kit(Invitrogen社)を用いてpCR2.1-TOPO
(Invitrogen社)にサブクローニングし、大腸菌DH5
αに形質転換した。塩基配列解析により目的の遺伝子が
正しく組み込まれているプラスミドを選抜し、その後、
Kpn I及びSac IIで処理して、アガロース電気泳動で分
離後、約1.3kbpのKpnI-SacII断片をアガロース電
気泳動により回収した。
【0105】次に、昆虫細胞安定発現用ベクターpIZ
T/V5−His(Invitrogen社)のKpnIサイトとSacI
Iサイトの間に、上記遺伝子断片をTaKaRa Ligation kit
ver.2(TaKaRa社)を用いて、閉環結合させた。
【0106】塩基配列を確認した後、プラスミドを、p
IZT/V5−His−HBsAgと命名した。同様
に、実施例C記載のpGLDLIIP39−RcT(nu
ll)及び実施例D記載のpGLDLIIP39−RcT
−EGFのプラスミドから改変HBsAg遺伝子を抜き
出し、pIZT/V5−Hisに挿入し、それぞれ、p
IZT/V5−His−null及び pIZT/V5
−His−EGFと命名した。
【0107】一方、昆虫細胞High Five株(BTI-TN-5B1-
4:Invitrogen社)を、約1ヶ月かけて次第に牛胎仔血
清入り培地から無血清培地(Ultimate Insect Serum-Fr
ee Medium:Invitrogen社)に馴化させた。次に、pI
ZT/V5−His−HBsAgを遺伝子導入用脂質In
sectin-Plus(Invitrogen社)を用いて無血清培地に馴
化させたHigh Five株に形質転換した。その後、無血清
培地で27℃48時間培養し、抗生物質zeocin(Invitrogen
社)を400 μg/mL含有する無血清培地で更に細胞がconf
luentになるまで4〜7日間培養した。
【0108】1500×g、5分間遠心により培養上清を回収
し、AuszymeII EIAキット(ダイナボット社)により、
培地中のHBsAg粒子の発現測定したところ、HBs
Ag粒子が発現していることが確認された。
【0109】以上の様にして得られた培養上清1Lは、
限外濾過器(使用フィルターはUK-200:ADVANTEC社、排
除分子量200K)で濃縮した後、陰イオン交換カラム
(DEAE-Toyopearl 650M、東洋ソーダ社)により均一な
HBsAg粒子2mgを精製することができた。実施例J 抗原性を減少させたHBsAg粒子の作製 HBsAg粒子は接種されたヒトにおいて抗HBsAg
抗体を惹起する可能性がある。そこで、HBsAg粒子
内部の主要抗原であるSタンパク質の抗原性を低下させ
た改変HBsAg粒子を作製した。
【0110】具体的には、HBワクチン接種者でありな
がらもB型肝炎を発症した患者から単離されたHBウイ
ルスの変異型(Carman WF, Zanetti AR, Karayiannis
P, Waters J, Manzillo G, Tanzi E, Zuckerman AJ, Th
omas HC; Lancet 1990 Aug 11;336 (8711):325-9; Chio
u HL, Lee TS, Kuo J, Mau YC, Ho MS J Gen Virol 199
7 Oct;78 (Pt 10):2639-45)をHBsAg粒子に導入し
た。
【0111】実施例Aに記載されるpGLDLIIP3
9−RcTプラスミドのSタンパク質部分の145番目
Gly残基をArg残基に置換するため(変異部分は下線で表
示)に、5'-GCTGTACAAAACCTTCGGACAGAAACTGCA CTTGTATT
CC-3'(配列番号19)とその相補配列5'-GGAATACAAG T
GCAGTTTCTGTCCGAAGGTTTTGTACAGC-3'(配列番号20)を
コードするPCR用プライマー2種類を使用して、Quic
kChangeTM Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratage
ne社)を用いたPCR法をpGLDLIIP39−Rc
Tプラスミドに対して行った。
【0112】具体的には、耐熱性DNAポリメラーゼと
してPfu DNA polymerase (Stratagene)を用い、PC
Rスケジュールは、95℃30秒間の変性、55℃1分
間のアニーリング、68℃30分間の合成反応を30回
繰り返した。その後、PCR産物を制限酵素Dpn Iで処
理し、大腸菌DH5αに形質転換した後、出現コロニー
からベクターDNAを抽出し、塩基配列から変異導入さ
れたpGLDLIIP39−RcTプラスミドを選抜し
た。(以下、pGLDLIIP39−RcT(G145
R)と呼ぶ。)実施例Aと同様の方法でpGLDLII
P39−RcT(G145R)プラスミドを形質転換
し、合成培地High-Pi及び8S5N-P400中で培養し、HBs
Ag(G145R)粒子を発現させた。
【0113】定常成長期(培養開始から72時間後)に
ある遺伝子組換え酵母から、YeastProtein Extraction
Reagent (Pierce Chemical社製)を用いて、菌体粗抽出
液を作製し、SDS−PAGEを用いて分離し、銀染色
並びに抗Sモノクローナル抗体(フナコシ社)を用いる
Western法によりHBsAg(G145R)の同定を行
った。
【0114】これより、HBsAg(G145R)は分
子量約52kDaのタンパク質であることが明らかにな
った。
【0115】実施例Bに記載の方法に従って、培地2.
5L由来の上記菌体(約26g)から、約20mgの精
製HBsAg(G145R)粒子を得た。HBsAgの
S抗原性に基づいて粒子構造のみを検出することができ
るAuszyme II EIAキット(ダイナボット社)を用いて、
HBsAg粒子及びHBsAg(G145R)粒子のS
抗原性を測定したところ、前者1に対し後者0.2であ
った。
【0116】上記pGLDLIIP39−RcT(G1
45R)プラスミドのSタンパク質部分の129番目Gl
n残基をコArg残基に置換するため(変異部分は下線で表
示)に、5'-GCACGATTCCTGCTCGAGGAACCTCTATG -3'(配列
番号21)とその相補配列5'-CATAGAGGTTCCTCGAGCAGGAA
TCG TGC-3'(配列番号22)をコードするPCR用プラ
イマー2種類を使用して、QuickChangeTM Site-Directe
d Mutagenesis Kit (Stratagene社)を用いたPCR法を
pGLDLIIP39−RcT(G145R)プラスミド
に対して行った。
【0117】具体的には、耐熱性DNAポリメラーゼと
してPfu DNA polymerase (Stratagene) を用い、PCR
スケジュールは、95℃30秒間の変性、55℃1分間
のアニーリング、68℃30分間の合成反応を30回繰
り返した。
【0118】その後、PCR産物を制限酵素Dpn Iで処
理し、大腸菌DH5αに形質転換した後、出現コロニー
からベクターDNAを抽出し、塩基配列から変異導入さ
れたpGLDLIIP39−RcT(G145R)プラス
ミドを選抜した。(以下、pGLDLIIP39−RcT
(Q129R,G145R)と呼ぶ。)実施例Aと同様
の方法で、pGLDLIIP39−RcT(Q129R,
G145R)プラスミドを形質転換し、合成培地High-P
i及び8S5N-P400中で培養し、HBsAg(Q129R,
G145R)粒子を発現させた。
【0119】定常成長期(培養開始から72時間後)に
ある遺伝子組換え酵母から、YeastProtein Extraction
Reagent (Pierce Chemical社製)を用いて、菌体粗抽出
液を作製し、SDS−PAGEを用いて分離し、銀染色
並びに抗Sモノクローナル抗体(フナコシ社)を用いる
Western法によりHBsAg(Q129R,G145
R)の同定を行った。
【0120】これより、HBsAg(Q129R,G1
45R)は分子量約52kDaのタンパク質であること
が明らかになった。
【0121】実施例Bに記載の方法に従って、培地2.
5L由来の上記菌体(約26g)から、約20mgの精
製HBsAg(Q129R,G145R)粒子を得た。
HBsAgのS抗原性に基づいて粒子構造のみを検出す
ることができるAuszyme II EIAキット(ダイナボット
社)を用いて、HBsAg粒子及びHBsAg(Q12
9R,G145R)粒子のS抗原性を測定したところ、
前者1に対し後者0.01未満であった。
【0122】以上より、HBsAg(Q129R,G1
45R)粒子は低抗原性であることが明らかになり、同
粒子を使用して生体内でも安定した有効な物質運搬手段
に適用できることが明らかになった。
【0123】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、細胞または組織に特異的に物質を運搬、導入する
運搬体として用いられる新しい中空ナノ粒子が提供され
る。この中空ナノ粒子は、特定細胞あるいは組織に対す
る強い感染機構を保持するものの、ウィルスゲノムを持
たないため、安全性が高く、遺伝子治療やDDSとして
広く応用できる。また、大量発現系を用いて生産するこ
とができ、産業上の利用性も高い。
【0124】
【配列表】 <110> Japan Science and Technology Corporation <120> Protein hollow nano-particles, their use as specie carriers and me thod of introducing species to cell <130> 01-F-005PCT <160> 22 <210> 1 <211> 39 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 1 cgacaaggca tgggaggcgg ccgcagccct caggctcag 39 <210> 2 <211> 29 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 2 ctgagcctga gggctgcggc cgcctcccat gccttgtcg 39 <210> 3 <211> 27 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 3 ggggcggccg catgaactct gattccg 27 <210> 4 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 4 gggcggccgc cacgcagttc ccaccatttc 30 <210> 5 <211> 28 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 5 gggcggccgc ggccacttct ctaggtgc 28 <210> 6 <211> 28 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 6 gggcggccgc cgtaaaacaa gtcaactc 28 <210> 7 <211> 32 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 7 ggggcggccg ccccgccttg cccgaggatg gc 32 <210> 8 <211> 32 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 8 gggcggccgc cgctcttagc agacattgga ag 32 <210> 9 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 9 ggctcgagat ggctctggag aagtctcttg 30 <210> 10 <211> 28 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 10 ccaagctttt aggtagagtc ctccacag 28 <210> 11 <211> 29 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 11 ggctcgagat gaaggaatcc cgggccaag 29 <210> 12 <211> 28 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 12 ccaagctttt aggtagagtc ctccacag 28 <210> 13 <211> 28 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 13 ggctcgagat ggttccaaaa ctgttcac 28 <210> 14 <211> 29 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 14 ccaagctttt agatggtggt atccaggtg 29 <210> 15 <211> 29 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 15 ggctcgagat gagaccccca cagtttacg 29 <210> 16 <211> 29 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 16 ccaagctttt agatggtggt atccaggtg 29 <210> 17 <211> 29 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 17 ggggtaccat gagatctttg ttgatcttg 29 <210> 18 <211> 28 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 18 ggccgcggtt aaatgtatac ccaaagac 28 <210> 19 <211> 40 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 19 gctgtacaaa accttcggac agaaactgca cttgtattcc 40 <210> 20 <211> 41 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 20 ggaatacaag tgcagtttct gtccgaagg ttttgtacag c 41 <210> 21 <211> 29 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 21 gcacgattcc tgctcgagga acctctatg 29 <210> 22 <211> 29 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> Synthesized Oligopeptide <400> 22 catagaggtt cctcgagcag gaatcgtgc 29
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例におけるHBsAg遺伝子の
各タンパク質領域を表す概略摸式図である。1〜8は、
表面抗原における各部位の働きを示している。
【図2】この発明の実施例における遺伝子組換え酵母を
用いたHBsAg粒子の発現および精製操作を例示した
概略説明図である。(a)遺伝子組換え酵母の作成、
(b)High−Pi培地における培養、(c)8S5
N−P400培地における培養、(d)破砕、(e)密
度勾配遠心分離、(f)HBsAg粒子。
【図3】この発明の実施例において、GFPプラスミド
を導入したHBsAg粒子とHepG2を接触させた際
のHepG2の共焦点レーザー蛍光顕微鏡写真を示した
図である。(a)HBsAg粒子使用(プラスミド量:
8ng)、(b)脂質(リポソーム)使用(プラスミド
量:800ng)、(c)ベクターのみ(プラスミド
量:800ng)。
【図4】GFPを封入されたHBsAg粒子によって、
ヒト肝癌由来細胞(NUE)内においてもHepG2と
同程度にGFPが発現されることを表す共焦点レーザー
蛍光顕微鏡写真を示した図である。(a)HepG2細
胞、(b)NUE細胞。
【図5】HBsAg粒子が、ヒト肝癌由来細胞(HuH
−7)に極めて特異的にGFPを導入できることを表す
共焦点レーザー蛍光顕微鏡写真を示した図である。
(a)ヒト肝癌由来細胞(HuH−7)を移植された胆
癌マウスの腫瘍部(蛍光あり)、(b)マウスの通常肝
臓(蛍光なし)。
【符号の説明】
1 放出抑制 2 レセプター 3 糖鎖1 4 血清重合アルブミンレセプター 5 膜貫通 6 安定化 7 糖鎖2 8 膜貫通 低重合化・分泌
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07K 14/02 C07K 14/02 19/00 19/00 // C12N 15/09 ZNA C12P 21/02 H C12P 21/02 (C12P 21/02 H (C12P 21/02 C12R 1:865) C12R 1:865) (C12P 21/02 H (C12P 21/02 C12R 1:91) C12R 1:91) C12N 15/00 ZNAA (72)発明者 近藤 昭彦 兵庫県神戸市灘区篠原伯母野山町1−2− 806 (72)発明者 上田 政和 東京都新宿区納戸町6 Fターム(参考) 4B024 AA01 BA03 BA33 CA04 DA02 DA12 EA04 GA11 GA14 HA20 4B064 AG13 AG33 CA06 CA10 CA19 CC24 DA01 4C076 AA65 AA95 CC27 CC29 EE41 FF02 4C084 AA13 NA13 NA14 ZB262 ZC022 4H045 AA11 AA30 BA10 BA41 CA02 DA20 DA21 DA86 EA20 EA34 EA65 FA74 GA10 GA15

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粒子形成能を有するタンパク質に生体認
    識分子が導入されていることを特徴とする中空ナノ粒
    子。
  2. 【請求項2】 真核細胞でタンパク質を発現させて得ら
    れるタンパク質粒子に生体認識分子が導入されているこ
    とを特徴とする中空ナノ粒子。
  3. 【請求項3】 真核細胞が酵母または遺伝子組換え酵母
    のいずれかから選択される請求項2の中空ナノ粒子。
  4. 【請求項4】 真核細胞が昆虫細胞である請求項2の中
    空ナノ粒子。
  5. 【請求項5】 粒子を形成するタンパク質がB型肝炎ウ
    ィルス表面抗原タンパク質であることを特徴とする請求
    項1ないし4のいずれかの中空ナノ粒子。
  6. 【請求項6】 B型肝炎ウィルス表面抗原タンパク質が
    抗原性を減少させたB型肝炎ウィルス表面抗原タンパク
    質である請求項5の中空ナノ粒子。
  7. 【請求項7】 生体認識分子が細胞機能調節分子である
    ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかの中空ナ
    ノ粒子。
  8. 【請求項8】 生体認識分子が抗原であることを特徴と
    する1ないし6のいずれかの中空ナノ粒子。
  9. 【請求項9】 生体認識分子が抗体であることを特徴と
    する1ないし6のいずれかの中空ナノ粒子。
  10. 【請求項10】 生体認識分子が糖鎖であることを特徴
    とする1ないし6のいずれかの中空ナノ粒子。
  11. 【請求項11】 請求項1ないし10の中空ナノ粒子に
    細胞導入物質が内包されていることを特徴とする物質運
    搬体。
  12. 【請求項12】 細胞導入物質が遺伝子であることを特
    徴とする請求項11の物質運搬体。
  13. 【請求項13】 細胞導入物質がタンパク質であること
    を特徴とする請求項11の物質運搬体。
  14. 【請求項14】 細胞導入物質が細胞内で細胞傷害性を
    示すRNaseである請求項11の物質運搬体。
  15. 【請求項15】 細胞導入物質が化合物であることを特
    徴とする請求項11の物質運搬体。
  16. 【請求項16】 請求項1ないし10のいずれかの中空
    ナノ粒子に、エレクトロポレーション法により細胞導入
    物質を内包させることを特徴とする請求項11ないし1
    5記載のいずれかの物質運搬体の製造方法。
  17. 【請求項17】 請求項1ないし10のいずれかの中空
    ナノ粒子に、超音波法により細胞導入物質を内包させる
    ことを特徴とする請求項11ないし15記載のいずれか
    の物質運搬体の製造方法。
  18. 【請求項18】 請求項1ないし10のいずれかの中空
    ナノ粒子に、単純拡散法により細胞導入物質を内包させ
    ることを特徴とする請求項11ないし15記載のいずれ
    かの物質運搬体の製造方法。
  19. 【請求項19】 請求項1ないし10のいずれかの中空
    ナノ粒子に、電荷を有する脂質を用いて細胞導入物質を
    内包させることを特徴とする請求項11ないし15記載
    の物質運搬体の製造方法。
  20. 【請求項20】 請求項1ないし10のいずれかの中空
    ナノ粒子を用いることを特徴とする細胞または組織への
    物質導入方法。
  21. 【請求項21】 請求項11ないし15のいずれかの物
    質運搬体を用いることを特徴とする細胞または組織への
    物質導入方法。
  22. 【請求項22】 少なくとも請求項20または21のい
    ずれかの物質導入方法を用いて特定細胞または組織へ物
    質を運搬する操作を含むことを特徴とする疾患の治療方
    法。
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