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JP2003235560A - Complexes and methods for gene transfer - Google Patents

Complexes and methods for gene transfer

Info

Publication number
JP2003235560A
JP2003235560A JP2002044694A JP2002044694A JP2003235560A JP 2003235560 A JP2003235560 A JP 2003235560A JP 2002044694 A JP2002044694 A JP 2002044694A JP 2002044694 A JP2002044694 A JP 2002044694A JP 2003235560 A JP2003235560 A JP 2003235560A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gene
cells
target cell
complex
histone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002044694A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiichi Nishimura
敏一 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Corp filed Critical Japan Science and Technology Corp
Priority to JP2002044694A priority Critical patent/JP2003235560A/en
Publication of JP2003235560A publication Critical patent/JP2003235560A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】個体レベルで目的遺伝子を標的細胞の核内に導
入させることのできる手段及び方法を提供すること。 【解決手段】標的細胞膜上の受容体に対するリガンド、
ヒストン、及び遺伝物質から成る、遺伝子導入用複合
体、及び、標的細胞膜上の受容体を介するエンドサイト
ーシスによって、標的細胞核内へ遺伝子を導入する方
法。
(57) An object of the present invention is to provide means and methods capable of introducing a target gene into the nucleus of a target cell at the individual level. A ligand for a receptor on a target cell membrane;
A gene introduction complex comprising a histone and a genetic material, and a method for introducing a gene into a target cell nucleus by endocytosis via a receptor on a target cell membrane.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、個体レベルで目的
遺伝子を標的細胞の核内に導入させることのできる複合
体及び組成物、並びに、標的細胞膜上の受容体を介する
エンドサイトーシスによって、標的細胞核内へ遺伝子を
導入する方法などに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a complex and a composition capable of introducing a gene of interest into the nucleus of a target cell at the individual level, and a target by a receptor-mediated endocytosis on a target cell membrane. The present invention relates to a method for introducing a gene into the cell nucleus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、細胞核に遺伝子を導入する方法と
して、ウイルスベクターを用いる方法やelectroporatio
n 法が用いられている。例えば、培養細胞にプラスミド
DNAを導入しその遺伝子が発現するとの報告は多数あ
る。精細管及び肝臓にプラスミドDNAを注入し、エレクト
ロポレーション(electroporation)をかけると生殖細
胞(Huang, Z. et al. In vivo transfection of test
icular germ cells and transgenesis by using the mi
tochondrially localized jellyfish fluorescentprote
in gene. FEBS Lett. 487, 248-251 (2000); Yamazaki,
Y., Yagi, T., Ozaki, T & Imoto, K. In vivo gene
transfer to mouse spermatogenic cells using green
fluorescent protein as a marker. J. Exp. Zool. 28
6, 212-218 (2000))、及び肝臓(Suzuki, T., Shin,
B.C., Fujikura, K., Matsuzaki, T. &Takata, K. Dir
ect gene transfer into rat liver cells by in vivo
electroporation. FEBS Lett. 425, 436-440 (1998)で
遺伝子発現がみられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for introducing a gene into a cell nucleus, a method using a viral vector or electroporatio
n method is used. For example, plasmids in cultured cells
There are many reports that DNA is introduced and the gene is expressed. Injecting plasmid DNA into seminiferous tubules and liver and applying electroporation to germ cells (Huang, Z. et al. In vivo transfection of test
icular germ cells and transgenesis by using the mi
tochondrially localized jellyfish fluorescentprote
in gene. FEBS Lett. 487, 248-251 (2000); Yamazaki,
Y., Yagi, T., Ozaki, T & Imoto, K. In vivo gene
transfer to mouse spermatogenic cells using green
fluorescent protein as a marker. J. Exp. Zool. 28
6, 212-218 (2000)), and liver (Suzuki, T., Shin,
BC, Fujikura, K., Matsuzaki, T. & Takata, K. Dir
ect gene transfer into rat liver cells by in vivo
Gene expression is observed in electroporation. FEBS Lett. 425, 436-440 (1998).

【0003】[0003]

【発明が解決すべき課題】しかしながら、ウイルスベク
ターを用いる方法は生体に対する安全性の問題があり、
またElectroporation法は人体への適用が出来ない等の
欠点があった。従って、個体レベルで標的細胞にプラス
ミドDNAを導入する簡便な方法はこれまでに未だ報告さ
れていない。
However, the method using a viral vector has a problem of safety for living body,
In addition, the Electroporation method has the drawback that it cannot be applied to the human body. Therefore, a simple method for introducing a plasmid DNA into a target cell at the individual level has not been reported so far.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らはこれまで
に、金標識testosterone-BSAは精子細胞にエンドサイト
ーシス(endocytosis)により取り込まれ、SV40と同
様の経路で核質にはいることを示唆した(Nishimura,
T. & Nakano, T. Nuclear translocation of gold lab
eled-testosterone-bovine serum albumin conjugate t
hrough the nuclear double membranes in rat spermat
ids. Cell Struct. Funct. 22, 621-629(1997))。更
に、本発明者らは、ラット尾静脈から注入したhydrocor
tisoneと牛免疫グロブリンG(IgG)結合物のIgGが蛍
光抗体法により肝臓の標的細胞核で検出できると報告
し、ステロイドホルモンと結合した蛋白質は標的細胞核
に入ることを示唆した(Nishimura, T. & Nakano, T.
Nuclear localization of bovine immunoglobulin G (b
IgG) in the liver of rats injected with hydrocorti
sone-bIgGconjugate intravenously. Okajimas Folia A
nat. Jpn. 78, 107-114 (2001))。
[Means for Solving the Problems] To date, the present inventors have confirmed that gold-labeled testosterone-BSA is taken up by sperm cells by endocytosis and enters the nucleoplasm through a route similar to that of SV40. Suggested (Nishimura,
T. & Nakano, T. Nuclear translocation of gold lab
eled-testosterone-bovine serum albumin conjugate t
hrough the nuclear double membranes in rat spermat
ids. Cell Struct. Funct. 22, 621-629 (1997)). In addition, we have found that hydrocor infused via rat tail vein
We reported that tisone and bovine immunoglobulin G (IgG) conjugate IgG could be detected in the target cell nucleus of the liver by the fluorescent antibody method, suggesting that the protein bound to the steroid hormone enters the target cell nucleus (Nishimura, T. & Nakano, T.
Nuclear localization of bovine immunoglobulin G (b
IgG) in the liver of rats injected with hydrocorti
sone-bIgGconjugate intravenously. Okajimas Folia A
nat. Jpn. 78, 107-114 (2001)).

【0005】一方で、ヒストン(histone)・DNA複合
体を導入された培養細胞は、その遺伝子を発現すること
が知られている(Fritz, J.D., Herweijer, H., Zhang,
G &Wolff, J.A. Gene transfer into mammalian cell
s using histone-condensedplasmid DNA. Hum.Gene The
r.7, 1395-1404 (1996))。
On the other hand, it is known that cultured cells introduced with a histone / DNA complex express the gene (Fritz, JD, Herweijer, H., Zhang,
G & Wolff, JA Gene transfer into mammalian cell
s using histone-condensed plasmaid DNA.Hum.Gene The
r.7, 1395-1404 (1996)).

【0006】そこで、本発明者は、ステロイドホルモン
などのリガンドは、標的細胞膜上にある該リガンドに対
する受容体(レセプター)と結合しエンドサイトーシス
(endocytosis)により細胞内に取り込まれることに着
目し、DNA等の遺伝物質をこのようなリガンドに結合
させることにより標的細胞に遺伝物質を取り込ませるこ
とが出来ると考え、鋭意研究した結果、本発明を完成し
た。
[0006] Therefore, the present inventor has noticed that a ligand such as a steroid hormone binds to a receptor (receptor) for the ligand on the target cell membrane and is taken up into the cell by endocytosis, The present invention has been completed as a result of earnest research, considering that the genetic material can be incorporated into target cells by binding the genetic material such as DNA to such a ligand.

【0007】即ち、本発明は、まず、第一に、標的細胞
膜上の受容体に対するリガンド、ヒストン、及び遺伝物
質から成る、遺伝子導入用複合体、に係る。この複合体
は、特に、個体レベルで標的細胞に目的とする遺伝子な
どの遺伝物質をインビボで導入するために使用できる。
第二に、本発明は、標的細胞膜上の受容体を介するエン
ドサイトーシスによって、インビボで標的細胞核内へ遺
伝子を導入する方法、に係る。ここで、エンドサイトー
シス(食飲作用)とは、一般に、細胞膜の陥入による小
胞を介して細胞が外環境から物質を取り込む機構をい
う。特に、本発明の導入方法の好適例として、既に記載
した本発明の遺伝子導入用複合体又はそれを含む組成物
を生体内に投入する方法を挙げることが出来る。本発明
は更に、標的細胞膜上の受容体を介するエンドサイトー
シスによって、インビボで標的細胞核内へ遺伝子を導入
し、該標的細胞に該遺伝子を発現させる方法、に係る。
本発明の発現方法の好適例として、既に記載した本発明
の遺伝子導入用複合体を生体内に投与することから成
る、標的細胞において該遺伝子を発現させる方法を挙げ
ることが出来る。
That is, the present invention firstly relates to a complex for gene introduction, which comprises a ligand for a receptor on a target cell membrane, histone, and genetic material. This complex can be used, inter alia, to introduce genetic material, such as a gene of interest, into target cells in vivo at the individual level.
Secondly, the present invention relates to a method for introducing a gene into a target cell nucleus in vivo by endocytosis via a receptor on the target cell membrane. Here, endocytosis (phagocytosis) generally refers to a mechanism by which cells take up substances from the external environment via vesicles caused by invagination of cell membranes. In particular, as a preferred example of the introduction method of the present invention, a method of introducing the already described gene introduction complex of the present invention or a composition containing the same into a living body can be mentioned. The present invention further relates to a method for introducing a gene into a target cell nucleus in vivo to express the gene in the target cell by endocytosis via a receptor on the target cell membrane.
As a preferred example of the expression method of the present invention, a method of expressing the gene in a target cell, which comprises administering the complex for gene introduction of the present invention described above in vivo, can be mentioned.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】より具体的には、本発明の複合体
において、標的細胞膜上の受容体に対するリガンドとヒ
ストンは、例えば、Chang, E.S. & O'Connor, J.D. in
Methods of hormone radioimmunoassay 797-814 (Acade
mic Press, New York, 1979)に記載の方法によって互い
に結合されている。このような場合に、本発明の複合体
は、こうして得られる標的細胞膜上の受容体に対するリ
ガンドとヒストンとの結合物を、遺伝物質と適当な緩衝
液中で混合させることによって、本発明の複合体を含む
組成物として調製することが出来る。かかる組成物中の
各成分の濃度は各成分の種類、投与形態、標的細胞の種
類などに応じて適宜選択することが出来るが、通常、数
μg〜数百μg/mlの範囲である。また、各成分の配
合割合も任意であり、各成分の種類、投与形態、標的細
胞の種類などに応じて適宜選択することが出来るが、通
常、標的細胞膜上の受容体に対するリガンドとヒストン
との結合物、及び遺伝物質の混合比は1〜2である。上
記組成物を調製する際に使用する緩衝剤は、例えば、H
EPES,生理食塩水等の当業者に公知の任意の種類か
ら適宜選択することが出来る。更に、該組成物にはグリ
セロール等のその他の適当な補助剤、添加剤を含むこと
が出来る。
More specifically, in the complex of the present invention, the ligand for the receptor on the target cell membrane and histone are, for example, Chang, ES &O'Connor, JD in
Methods of hormone radioimmunoassay 797-814 (Acade
mic Press, New York, 1979). In such a case, the complex of the present invention is prepared by mixing the conjugate of the thus obtained ligand for the receptor on the target cell membrane with histone with the genetic material in a suitable buffer. It can be prepared as a composition containing the body. The concentration of each component in such a composition can be appropriately selected according to the type of each component, administration form, type of target cells, etc., but is usually in the range of several μg to several hundreds μg / ml. Further, the mixing ratio of each component is also arbitrary and can be appropriately selected according to the type of each component, the administration form, the type of target cells, etc. Usually, the ligand for the receptor on the target cell membrane and histone are The mixing ratio of the bound substance and the genetic material is 1 to 2. The buffer used when preparing the composition is, for example, H 2
It can be appropriately selected from any type known to those skilled in the art, such as EPES and physiological saline. Further, the composition may contain other suitable auxiliary agents and additives such as glycerol.

【0009】遺伝物質としては遺伝情報を有する任意の
物質を使用することが出来るが、例えば、DNA又はR
NAから成るベクターであり、より具体的には、挿入し
たい外来性遺伝子を含むプラスミド等の発現ベクターで
ある。かかる発現ベクターは当業者に公知であり、標的
細胞の種類等に応じて適宜選択することが出来る。例え
ば、哺乳動物に導入する場合には、例えば、SV40由
来のプラスミドDNAが適当である。
As the genetic material, any material having genetic information can be used. For example, DNA or R
It is a vector composed of NA, and more specifically, an expression vector such as a plasmid containing an exogenous gene to be inserted. Such an expression vector is known to those skilled in the art, and can be appropriately selected depending on the type of target cells and the like. For example, when it is introduced into a mammal, for example, SV40-derived plasmid DNA is suitable.

【0010】標的細胞に導入する遺伝子は、その導入目
的等に応じて当業者が適宜一種類又は複数種を選択する
ことが出来る。例えば、緑色蛍光蛋白質(GFP)遺伝
子を使用した場合には、該遺伝子が核内に導入され発現
されたか否かをそれにコードされる蛋白質が発する蛍光
を観測することによって、簡便に測定することが出来
る。その他、遺伝子治療の対象となるような、各種遺伝
子を使用することが出来る。尚、上記の各種ベクターへ
の遺伝子の挿入・連結等の各種操作は当該技術分野にお
ける周知の各種方法によって容易に実施することが出来
る。
Those skilled in the art can appropriately select one kind or a plurality of kinds of genes to be introduced into target cells, depending on the purpose of introduction and the like. For example, when the green fluorescent protein (GFP) gene is used, whether or not the gene has been introduced into the nucleus and expressed can be simply measured by observing the fluorescence emitted by the protein encoded by the gene. I can. In addition, various genes that can be the target of gene therapy can be used. In addition, various operations such as insertion and ligation of a gene into the above various vectors can be easily performed by various methods well known in the art.

【0011】本発明の複合体において、標的細胞膜上の
受容体に対するリガンドと遺伝物質とは、ヒストンを介
して複合体を構成していることを特徴とする。ヒストン
とは、単細胞生物から高等生物まで真核細胞中に広く存
在し、細胞の核内にDNAとほぼ同量含まれている蛋白
質であり、市販品もあり、当業者は容易に入手すること
が出来る。ヒストンには、H1,H2A,H2B,H
3,及びH4の5種類あり、いずれも塩基性蛋白質で、
DNAとイオン結合する。本発明において、任意の種類
のヒストンを選択することが出来る。例えば、ウシ由来
のヒストンH1を使用することが出来る。
The complex of the present invention is characterized in that the ligand for the receptor on the target cell membrane and the genetic material constitute the complex via histone. Histone is a protein widely present in eukaryotic cells from single-celled organisms to higher organisms, and is a protein contained in the nucleus of cells in almost the same amount as DNA. There are also commercially available products, and those skilled in the art can easily obtain them. Can be done. H1, H2A, H2B, H
There are 5 types, 3 and H4, all of which are basic proteins,
It forms an ionic bond with DNA. In the present invention, any type of histone can be selected. For example, bovine-derived histone H1 can be used.

【0012】標的細胞受容体に対するリガンドとして
は、標的細胞の種類、その導入目的等に応じて当業者が
適宜選択することが出来るが、生殖細胞に遺伝子を導入
するためには、例えば、テストステロン(Testosteron
e)及びハイドロコルチゾン等の各種ステロイドホルモ
ンが好適である。
[0012] The ligand for the target cell receptor can be appropriately selected by those skilled in the art depending on the type of target cell, the purpose of its introduction and the like. In order to introduce a gene into germ cells, for example, testosterone ( Testosteron
Various steroid hormones such as e) and hydrocortisone are suitable.

【0013】生体内への投与手段・方法は任意であり、
当業者が適宜選択することが出来るが、例えば、尾静脈
などの血管内、皮下へ注射することによって生体内に投
与することが可能である。標的細胞の種類は、使用目
的、リガンドの種類等に応じて当業者が適宜選択するこ
とができるが、例えば、哺乳動物細胞、特に、リガンド
としてテストステロンを使用する場合には、精細管の細
胞、精巣の間細胞、及び精嚢の上皮細胞等の生殖細胞、
心筋細胞、並びに骨格筋細胞を挙げることが出来る。
The means and method for administration into the living body are arbitrary,
A person skilled in the art can appropriately select, for example, it can be administered in vivo by injecting into a blood vessel such as tail vein or subcutaneously. The type of target cells can be appropriately selected by those skilled in the art depending on the purpose of use, the type of ligand, etc., for example, mammalian cells, in particular, when testosterone is used as a ligand, cells of seminiferous tubules, Germ cells such as intertesticular cells and epithelial cells of seminal vesicles,
Mention may be made of cardiomyocytes, as well as skeletal muscle cells.

【0014】[0014]

【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定される
ものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0015】実施例に使用した試薬などは以下の通りで
ある。 ・Testosterone 3-(o-carboxymetyl)oxime (Sigma, St.
Louis, MO,USA,testosterone-CMO) ・Tributylamine (Nacalai Tesque, Kyoto, Japan) ・Isobutylchloroformate(Aldorich,Milwaukee,WI,USA) ・Dioxane(Aldorich,Milwaukee,WI,USA) ・Bovine Histone H1(Upstate Biotechnology,Lake Pla
cid, NY, USA)の濃度は5mg/ml(in HO) ・plasmid DNAはpTracer-SV40(Invitrogen、Carlsbad,
CA,USA)を用いる。
The reagents and the like used in the examples are as follows.・ Testosterone 3- (o-carboxymetyl) oxime (Sigma, St.
Louis, MO, USA, testosterone-CMO) ・ Tributylamine (Nacalai Tesque, Kyoto, Japan) ・ Isobutylchloroformate (Aldorich, Milwaukee, WI, USA) ・ Dioxane (Aldorich, Milwaukee, WI, USA) ・ Bovine Histone H1 (Upstate Biotechnology, Lake Pla
cid, NY, USA) concentration is 5 mg / ml (in H 2 O) ・ plasmid DNA is pTracer-SV40 (Invitrogen, Carlsbad,
CA, USA).

【0016】実施例1 以下の手順に従って、Testosterone-histone H1結合物
を作成した。 1.400μl methanolと50μl tributylamine の
混合液にtestosterone-CMO 20mgを加える。 2.さらにisobutylchloroformateを4.4μl加え、
室温で30分間静置する。 3.別の容器でdioxane 6mlと0.5N NaOH 600μlの
混合液に、5mg/mlHO濃度のhistone H1(calf t
hymus)6mlを加える。 4.2と3の溶液を混合し、4℃で5時間攪拌する。 5.4の液を4℃ HOで一晩透析する。 6.透析した液を凍結乾燥する。
Example 1 A Testosterone-histone H1 conjugate was prepared according to the following procedure. 1. Add 20 mg of testosterone-CMO to a mixed solution of 400 μl methanol and 50 μl tributylamine. 2. Add 4.4 μl of isobutylchloroformate,
Let stand for 30 minutes at room temperature. 3. In a mixture of dioxane 6 ml and 0.5 N NaOH 600 [mu] l in a separate container, 5mg / mlH 2 O concentration of histone H1 (calf t
hymus) Add 6 ml. Mix solutions 4.2 and 3 and stir at 4 ° C. for 5 hours. The solution of 5.4 is dialyzed against 4 ° C. H 2 O overnight. 6. The dialyzed solution is freeze-dried.

【0017】更に、以下の手順に従って、Testosoteron
e-hisotone H1-plasmid DNA複合体を調製した。 1.Testosterone-histone H1結合物をHEPES(N-2-hydr
oxyethylpipeazine−N'-2-ethanesulfonic acid)buffe
r saline(10%glycerolを含む)に溶解し、濃度を30μ
g/mlに調整する。 2.Plasmid DNA(pTracer-SV40:インビトロジェン
社)20μgにHEPES buffersalineを1ml加える。 3.2に1の液1ml加え、30分間室温で反応させる。 4.Testosterone-histone H1/plasmid DNAの重量比が
3/2の溶液が得られる。 最終産物(Testosterone-histone H1-DNA)は5%glyce
rolを含むHEPES buffersaline 1 mlに15μgTestoste
rone-histone H1と10μg plasmid DNAが含まれている
ことになる。
Further, according to the following procedure, Testosoteron
The e-hisotone H1-plasmid DNA complex was prepared. 1. Testosterone-histone H1 conjugate was added to HEPES (N-2-hydr
oxyethylpipeazine−N'-2-ethanesulfonic acid) buffe
Dissolve it in r saline (containing 10% glycerol) and adjust the concentration to 30μ.
Adjust to g / ml. 2. Add 1 ml of HEPES buffer saline to 20 μg of plasmid DNA (pTracer-SV40: Invitrogen). Add 1 ml of the solution of 1 to 3.2 and react at room temperature for 30 minutes. 4. A solution having a weight ratio of Testosterone-histone H1 / plasmid DNA of 3/2 is obtained. Final product (Testosterone-histone H1-DNA) is 5% glyce
15 μg Testoste in 1 ml of HEPES buffersaline containing rol
It contains rone-histone H1 and 10 μg plasmid DNA.

【0018】実施例2 実施例1で調製した本発明のTestosterone-histone H1-
DNA複合体を、以下の手順でラットに投与し、遺伝子の
導入及び発現を確認した。 1.II-4の濃度のTestosterone-histone H1-DNA溶液を
エーテル麻酔したラット尾静脈から1ml注入する。 2.2日または6日経過後にラットをエーテル麻酔下で
3%パラホルムアルデヒド/0.1M phosphate buffe
rを含むリン酸緩衝固定液を左心室から灌流し、精巣、
精嚢、骨格筋、心臓、胸腺、肝臓、脾臓を取り除き、約
5-mmのブロックに切断した後、同固定液に2時間浸
し、0.1Mリン酸緩衝液で洗浄後、標本をOCT化合
物(Miles INC, Elkhart, IN)で包埋し、液体窒素で凍結
後、使用するまで−80℃で保存する。凍結切片(厚さ10
μm)をクリオスタットで薄切りし、ガラススライドに
固定して乾燥させる。 3.凍結切片を0.01%Evans blueで5分間染色し、
Oで洗浄後、封入剤(Perma fluor)少量により封
入し、波長 488nmを用いる共焦点レーザー顕微鏡(日
本、オリンパス社、LSM GB200)により評価する。こう
して得られた結果を図1〜図6に示す。
Example 2 Testosterone-histone H1- of the present invention prepared in Example 1
The DNA complex was administered to rats according to the following procedure to confirm gene introduction and expression. 1. 1 ml of a testosterone-histone H1-DNA solution having a concentration of II-4 was injected from the tail vein of anesthetized ether rats. After 2 or 6 days, the rats were anesthetized with ether and 3% paraformaldehyde / 0.1M phosphate buffe was added.
phosphate buffered fixative containing r was perfused from the left ventricle,
Remove seminal vesicles, skeletal muscles, heart, thymus, liver, spleen,
After cutting into 5-mm blocks, soaking in the same fixative solution for 2 hours, washing with 0.1 M phosphate buffer, embedding the specimen in OCT compound (Miles INC, Elkhart, IN), and freezing in liquid nitrogen After that, store at -80 ° C until use. Frozen section (thickness 10
(μm) is sliced with a cryostat, fixed on a glass slide and dried. 3. Frozen sections were stained with 0.01% Evans blue for 5 minutes,
After washing with H 2 O, a small amount of mounting medium (Perma fluor) is used for mounting, and evaluation is performed with a confocal laser scanning microscope (LSM GB200, Olympus, Japan) using a wavelength of 488 nm. The results thus obtained are shown in FIGS.

【0019】図から明らかなように、テストステロン‐
ヒストンH1-pDNAを注入して144時間(6日間)後に屠殺
したラット3匹について、精細管の細胞、精巣の間細
胞、精嚢の上皮細胞、心筋細胞においてGFPを発現する
ことが証明された。これらの細胞にはアンドロゲン受容
体が核内にあると報告されている。発明者らはラットに
静脈注射したコロイド金標識テストステロン・牛血清ア
ルブミン結合物がこれらの細胞核に移行すると報告して
きた(Nishimura, T. and Ichikawa, I. 1997 Nuclear c
oncentration of gold labeled-testosterone-bovine s
erum albumin conjugate injected intravenously in t
he hormone-targetcells of rat. Cell Struct. Funct.
22: 433-442.)。更に、骨格筋細胞ではGFPが高レベル
で発現したことも本発明により証明されたが、この細胞
でもアンドロゲン受容体が核内にあると報告されてい
る。一方、肝臓、脾臓、胸腺ではGFPが発現しなかった
ことが証明された。
As is clear from the figure, testosterone-
Three rats sacrificed 144 hours (6 days) after injection of histone H1-pDNA proved to express GFP in seminiferous tubule cells, intertesticular cells, epithelial cells of seminal vesicles, and cardiomyocytes . These cells are reported to have androgen receptors in the nucleus. The inventors have reported that the colloidal gold-labeled testosterone-bovine serum albumin conjugate intravenously injected into rats translocates to these cell nuclei (Nishimura, T. and Ichikawa, I. 1997 Nuclear c
oncentration of gold labeled-testosterone-bovine s
erum albumin conjugate injected intravenously in t
he hormone-target cells of rat. Cell Struct. Funct.
22: 433-442.). Furthermore, it was demonstrated by the present invention that GFP was expressed at a high level in skeletal muscle cells, and it is reported that the androgen receptor is located in the nucleus in these cells as well. On the other hand, it was proved that GFP was not expressed in the liver, spleen and thymus.

【0020】[0020]

【発明の効果】これらの結果は、本発明の遺伝子導入用
複合体を用いることにより、インビボにおいて、標的細
胞へ目的とする遺伝子を導入し、それを発現されること
ができることが判明した。
From the above results, it was revealed that the target gene can be introduced into a target cell and expressed in vivo by using the gene transfer complex of the present invention.

【0021】これまでに、GFPをコードするpDNAを精管
に注入されたマウスが、正常な発情メスと交尾すると、
GFPを持つトランスジェニックマウスが誕生することが
確認されている(Huguet, E. & Esponda, P. Generati
on of genetically modifiedmice by spermatozoa tran
sfection in vivo : preliminary results. Mol. Repro
d. Dev. 56, 243-247 (2000))。更に、pTracer-SV40
(Invitrogen)は哺乳動物培養細胞に導入された場合、
遺伝子を発現し、その数世代後の細胞にも遺伝子発現が
認められる、即ち、pTracer-SV40遺伝子が子孫に継承さ
れることが判っている(Bennett, R.P., Cox, C.A.& Ho
effler, J.P. Fusion of green fluorescent protein
with the Zeocin -resistance marker allows visual s
creening and drug selection of transfected eukaryo
tic cells. Biotechniques. 24, 478-482 (1998))。従
って、本発明の複合体を利用することによって、生殖細
胞核内に目的とする遺伝子を導入することができるの
で、その後に、正常雌と交尾させることによって、子孫
に導入遺伝子が継承されることが期待される。よって、
本発明は血友病のような次世代に影響を及ぼす遺伝病の
子孫への伝播を防止する方法の開発に有用である。
[0021] So far, when a mouse into which the GFP-encoding pDNA is injected into the vas deferens mates with a normal estrus female,
It has been confirmed that transgenic mice carrying GFP are born (Huguet, E. & Esponda, P. Generati
on of genetically modified mice by spermatozoa tran
sfection in vivo: preliminary results. Mol. Repro
d. Dev. 56, 243-247 (2000)). Furthermore, pTracer-SV40
(Invitrogen), when introduced into cultured mammalian cells,
It is known that the gene is expressed and the gene expression is observed in the cells after several generations, that is, the pTracer-SV40 gene is inherited by the offspring (Bennett, RP, Cox, CA & Ho.
effler, JP Fusion of green fluorescent protein
with the Zeocin -resistance marker allows visual s
creening and drug selection of transfected eukaryo
tic cells. Biotechniques. 24, 478-482 (1998)). Therefore, since the target gene can be introduced into the germ cell nucleus by utilizing the complex of the present invention, the transgene may be inherited to the offspring by mating with a normal female thereafter. Be expected. Therefore,
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for developing a method for preventing the transmission of a genetic disease affecting the next generation such as hemophilia to the offspring.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、テストステロン‐ヒストンH1-pDNAを
注入して48時間(2日間)後に屠殺したラットについ
て、精巣の間細胞を共焦点レーザー顕微鏡で観察した結
果を示す写真である。
FIG. 1 is a photograph showing the results of observing cells during testis with a confocal laser scanning microscope in rats sacrificed 48 hours (2 days) after injection of testosterone-histone H1-pDNA.

【図2】図2は、テストステロン‐ヒストンH1-pDNAを
注入して48時間(2日間)後(左)、及び144時間
(6日間)後(右)に屠殺したラットについて、精巣の
間細胞を共焦点レーザー顕微鏡で観察した結果を示す写
真である。
FIG. 2 shows intertesticular cells of rats sacrificed after 48 hours (2 days) (left) and 144 hours (6 days) (right) after injection of testosterone-histone H1-pDNA. 2 is a photograph showing the result of observation with a confocal laser microscope.

【図3】図3は、テストステロン‐ヒストンH1-pDNAを
注入して48時間(2日間)後に屠殺したラットについ
て、精嚢の上皮細胞を共焦点レーザー顕微鏡で観察した
結果を示す写真である。
FIG. 3 is a photograph showing the results of observing epithelial cells of seminal vesicles with a confocal laser scanning microscope for rats sacrificed 48 hours (2 days) after injecting testosterone-histone H1-pDNA.

【図4】図4は、テストステロン‐ヒストンH1-pDNAを
注入して48時間(2日間)後(左)、及び144時間
(6日間)後(右)に屠殺したラットについて、骨格筋
細胞を共焦点レーザー顕微鏡で観察した結果を示す写真
である。
FIG. 4 shows skeletal muscle cells of rats sacrificed 48 hours (2 days) (left) and 144 hours (6 days) (right) after injection of testosterone-histone H1-pDNA. It is a photograph which shows the result observed with the confocal laser scanning microscope.

【図5】図5は、テストステロン‐ヒストンH1-pDNAを
注入して48時間(2日間)後(上)、及び144時間
(6日間)後(下)に屠殺したラットについて、心筋細
胞を共焦点レーザー顕微鏡で観察した結果を示す写真で
ある。
FIG. 5 shows that cardiomyocytes were co-cultured in rats sacrificed 48 h (2 days) (top) and 144 h (6 days) (bottom) after injection of testosterone-histone H1-pDNA. It is a photograph which shows the result observed with the focus laser microscope.

【図6】図6は、テストステロン‐ヒストンH1-pDNAを
注入して48時間(2日間)後に屠殺したラットについ
て、脾臓(左)及び胸腺(右)を共焦点レーザー顕微鏡
で観察した結果を示す写真である。
FIG. 6 shows the results of observing the spleen (left) and thymus (right) with a confocal laser scanning microscope for rats sacrificed 48 hours (2 days) after injecting testosterone-histone H1-pDNA. It is a photograph.

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) A61P 19/00 C12N 15/00 A Fターム(参考) 4B024 AA20 CA02 CA09 DA02 EA04 FA10 GA11 HA17 4C084 AA01 AA02 AA07 AA13 BA01 BA08 BA22 BA36 CA17 DB10 MA65 NA13 ZA361 ZA96 ZC10 4C087 AA01 BB65 BC83 MA02 MA65 NA13 ZA36 ZA96 ZC10 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) A61P 19/00 C12N 15/00 AF term (reference) 4B024 AA20 CA02 CA09 DA02 EA04 FA10 GA11 HA17 4C084 AA01 AA02 AA07 AA13 BA01 BA08 BA22 BA36 CA17 DB10 MA65 NA13 ZA361 ZA96 ZC10 4C087 AA01 BB65 BC83 MA02 MA65 NA13 ZA36 ZA96 ZC10

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 標的細胞膜上の受容体に対するリガン
ド、ヒストン、及び遺伝物質から成る、遺伝子導入用複
合体。
1. A gene transfer complex comprising a ligand for a receptor on a target cell membrane, histone, and genetic material.
【請求項2】 標的細胞膜上の受容体に対するリガンド
とヒストンが互いに結合されている、請求項1記載の複
合体。
2. The complex according to claim 1, wherein a ligand for a receptor on a target cell membrane and a histone are bound to each other.
【請求項3】 標的細胞膜上の受容体に対するリガンド
とヒストンとの結合物、及び遺伝物質が混合されて成
る、請求項1又は2記載の複合体。
3. The complex according to claim 1, which is a mixture of a binding substance of a ligand for a receptor on a target cell membrane and histone, and a genetic material.
【請求項4】 標的細胞膜上の受容体に対するリガンド
とヒストンとの結合物、及び遺伝物質の混合比が1〜2
である、請求項2又は3に記載の複合体。
4. The mixture ratio of the binding substance of the ligand for the receptor on the target cell membrane and histone and the genetic material is 1 to 2.
The composite according to claim 2 or 3, which is
【請求項5】 遺伝物質がDNAベクターである、請求
項1ないし4のいずれか一項に記載の複合体。
5. The complex according to any one of claims 1 to 4, wherein the genetic material is a DNA vector.
【請求項6】 遺伝物質が遺伝子を含むプラスミドDN
Aである、請求項5記載の複合体。
6. A plasmid DN whose genetic material contains a gene.
The complex of claim 5, which is A.
【請求項7】 プラスミドDNAがSV40由来であ
る、請求項6記載の複合体。
7. The complex according to claim 6, wherein the plasmid DNA is derived from SV40.
【請求項8】 遺伝子が緑色蛍光蛋白質である、請求項
1ないし7のいずれか一項に記載の複合体。
8. The complex according to any one of claims 1 to 7, wherein the gene is green fluorescent protein.
【請求項9】 ヒストンがヒストンH1である、請求項
1ないし8のいずれか一項に記載の複合体。
9. The complex according to any one of claims 1 to 8, wherein the histone is histone H1.
【請求項10】 標的細胞受容体に対するリガンドがス
テロイドホルモンである、請求項1ないし9のいずれか
一項に記載の複合体。
10. The complex according to any one of claims 1 to 9, wherein the ligand for the target cell receptor is a steroid hormone.
【請求項11】 ステロイドホルモンがテストステロン
である、請求項10に記載の複合体。
11. The complex according to claim 10, wherein the steroid hormone is testosterone.
【請求項12】 ステロイドホルモンがハイドロコルチ
ゾンである、請求項10に記載の複合体。
12. The complex according to claim 10, wherein the steroid hormone is hydrocortisone.
【請求項13】 標的細胞膜上の受容体を介するエンド
サイトーシスによって、インビボで標的細胞核内へ遺伝
子を導入する方法。
13. A method for introducing a gene into a target cell nucleus in vivo by endocytosis via a receptor on a target cell membrane.
【請求項14】 請求項1ないし12のいずれか一項に
記載の遺伝子導入用複合体を生体内に投与することから
成る、標的細胞核内へ遺伝子を導入する方法。
14. A method for introducing a gene into a target cell nucleus, which comprises administering the complex for gene introduction according to any one of claims 1 to 12 into a living body.
【請求項15】 遺伝子導入用複合体及び緩衝液を含む
組成物を生体内に投与する、請求項14記載の方法。
15. The method according to claim 14, wherein a composition containing the gene transfer complex and a buffer solution is administered in vivo.
【請求項16】 遺伝子導入用複合体を血管内に注射す
ることによって生体内に注入する、請求項13ないし1
5のいずれか一項に記載の方法。
16. The method according to claim 13, wherein the gene transfer complex is injected into a living body by injecting it into a blood vessel.
5. The method according to any one of 5 above.
【請求項17】 標的細胞が哺乳動物細胞である、請求
項13ないし16のいずれか一項に記載の方法。
17. The method according to any one of claims 13 to 16, wherein the target cells are mammalian cells.
【請求項18】 標的細胞が、精細管の細胞、精巣の間
細胞、精嚢の上皮細胞、心筋細胞、又は骨格筋細胞であ
る、請求項17記載の方法。
18. The method according to claim 17, wherein the target cells are seminiferous tubule cells, intertesticular cells, epithelial cells of seminal vesicles, cardiomyocytes, or skeletal muscle cells.
【請求項19】 標的細胞膜上の受容体を介するエンド
サイトーシスによって、インビボで標的細胞核内へ遺伝
子を導入し、該標的細胞に該遺伝子を発現させる方法。
19. A method for introducing a gene into a target cell nucleus in vivo to express the gene in the target cell by endocytosis via a receptor on the target cell membrane.
【請求項20】 請求項1ないし12のいずれか一項に
記載の遺伝子導入用複合体を生体内に投与することから
成る、標的細胞において該遺伝子を発現させる方法。
20. A method for expressing a gene in a target cell, which comprises administering the complex for gene introduction according to any one of claims 1 to 12 to a living body.
【請求項21】 遺伝子導入用複合体及び緩衝液を含む
組成物を生体内に投与する、請求項20記載の方法。
21. The method according to claim 20, wherein a composition containing the gene transfer complex and a buffer solution is administered in vivo.
【請求項22】 遺伝子導入用複合体を血管内に注射す
ることによって生体内に注入する、請求項20又は21
記載の方法。
22. The method of claim 20 or 21, wherein the gene transfer complex is injected into a living body by injecting into the blood vessel.
The method described.
【請求項23】 標的細胞が哺乳動物細胞である、請求
項19ないし22のいずれか一項に記載の方法。
23. The method according to any one of claims 19 to 22, wherein the target cells are mammalian cells.
【請求項24】 標的細胞が、精細管の細胞、精巣の間
細胞、精嚢の上皮細胞、心筋細胞、又は骨格筋細胞であ
る、請求項23記載の方法。
24. The method of claim 23, wherein the target cells are seminiferous tubule cells, intertesticular cells, seminal vesicle epithelial cells, cardiomyocytes, or skeletal muscle cells.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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