明細書 Specification
胚性幹細胞の自己複製決定因子 技術分野 Determinants of self-renewal of embryonic stem cells
本発明は、 E CAT 4が強制発現された哺乳動物細胞、 E CAT 4ェンハンサー 、 E CAT 4が認識するコンセンサス配列およびそれらの用途に関する。 背景技術 The present invention relates to a mammalian cell in which ECAT4 is forcibly expressed, an ECAT4 enhancer, a consensus sequence recognized by ECAT4, and uses thereof. Background art
哺乳類胞胚の内部細胞集団に由来する胚性幹細胞 (ES細胞) は急速かつ無期限 に成長し、 同時に多能性、 つまり多種類の型の細胞に分化する能力を保持する。 E S細胞のこのような性質は対称的自己複製により維持されており、 これによつて細 胞分裂時には 2個の同一な幹細胞の娘細胞が生じる。 この 2種類の性質から、 ES 細胞を用いて組織や細胞を作り出して治療に用いようとする、 新たな再生医療の可 能性が注目されている。 しかしながらヒト ES細胞は、 ES細胞の産生のためにヒ ト胚を破壊しなければならないため、 倫理問題も孕んでいる。 Embryonic stem cells (ES cells), derived from the inner cell population of the mammalian blastula, grow rapidly and indefinitely, while retaining the pluripotency, or the ability to differentiate into many types of cells. This property of ES cells is maintained by symmetric self-renewal, which results in two identical stem cell daughter cells during cell division. From these two properties, the potential of a new regenerative medicine that uses ES cells to create tissues and cells and use them for treatment is attracting attention. However, human ES cells also have ethical issues because human embryos must be destroyed for the production of ES cells.
このような倫理問題を避ける解決法の一つは、 多能性細胞を体細胞や他の細胞か ら直接産生することである。 この目標に到る最初のステップは、 多能性細胞におい て特異的に機能し、 細胞の特性を決定するマスター遺伝子の同定である。 One solution to avoid such ethical issues is to produce pluripotent cells directly from somatic cells and other cells. The first step toward this goal is the identification of a master gene that functions specifically in pluripotent cells and determines the characteristics of the cells.
これまでに STAT 3および Oc t 3/4の 2種類の転写因子が、 マウス ES細胞 が自己複製をおこなうために重要であることが判明しているが (Burdon et al. , (1999). Cells Tissues Organs 165, 131-43.、 Niwa, (2001). Cell Struct Funct 26, 137-48.) 、 マス夕一遺伝子の要件を満たすものは見出されていない。 To date, two transcription factors, STAT 3 and Oct 3/4, have been shown to be important for the self-renewal of mouse ES cells (Burdon et al., (1999). Tissues Organs 165, 131-43., Niwa, (2001). Cell Struct Funct 26, 137-48.
STAT 3は白血病抑制因子 (L I F) により活性化されるが、 この L I Fは多 能性維持に不可欠なサイトカインの一種である (Smith et al. , (1988). Nature 336, 688-90.、 Williams et al. , (1988). Nature 336, 684-7. ) 。 活性化された STAT 3は、 L I F非存在下でも単独で自己複製を支持する (Matsuda et al. , (1999). Embo J 18, 4261-9.) 。 遺伝子夕一ゲッティング実験によっても、 ES 細胞の自己複製に対する STAT 3の重要性が示されている (Raz et al. , (1999 ).Proc Natl Acad Sci USA 96, 2846-51.) 。 しかしながら S TAT 3の発現は広
範囲の細胞型に認められ、 一部の細胞では逆に分化を誘導する (Nakajima et al. , (1996). Embo J 15, 3651-8.) 。 STAT 3 is activated by leukemia inhibitory factor (LIF), a type of cytokine essential for maintaining pluripotency (Smith et al., (1988). Nature 336, 688-90., Williams et al., (1988). Nature 336, 684-7.). Activated STAT 3 alone supports self-renewal in the absence of LIF (Matsuda et al., (1999). Embo J 18, 4261-9.). Even overnight gene-getting experiments have shown the importance of STAT 3 for self-renewal of ES cells (Raz et al., (1999). Proc Natl Acad Sci USA 96, 2846-51.). However, STAT3 expression is widespread. It is found in a range of cell types and induces differentiation in some cells (Nakajima et al., (1996). Embo J 15, 3651-8.).
ES細胞の自己複製に対する鍵と考えられているもう一つの転写因子 Oc t 3/4 は POUファミリーの転写因子であり、 ES細胞、 外胚葉ゃ原始的胚細胞などの多 能性細胞中で発現する。 マウス Oc t 3/4遺伝子を破壊すると、 初期胚が着床後 まもなく死亡する結果が得られ、 Oc t 3/4を欠く胞胚の内部細胞塊は多能性を 持たず、 トロフオブラスト系統にのみ分化する。 N iwa e t a 1. はこれを ES細胞において確認し、 Oc t 3/4を抑制することでトロフォブラストへの自 立的分化が生じることを示した (Niwa et al. , (2000). Nat Genet 24, 372-6.) 。 これらのデータをその特異的な発現パターンと併せると、 Oc t 3/4が多能性 細胞に対するマスタ一遺伝子である可能性が考えられる。 Another transcription factor, Oct 3/4, considered to be the key to ES cell self-renewal, is a POU family transcription factor that is expressed in pluripotent cells such as ES cells, ectoderm and primitive embryonic cells I do. Disruption of the mouse Oct 3/4 gene resulted in death of the early embryo shortly after implantation, and the inner cell mass of the blastula lacking Oct 3/4 was not pluripotent and became trophoblast lines. Only differentiate. Niwa eta1 confirmed this in ES cells and showed that suppressing Oct 3/4 resulted in autonomous differentiation into trophoblasts (Niwa et al., (2000). Genet 24, 372-6.). Combining these data with its specific expression pattern suggests that Oct 3/4 may be the master gene for pluripotent cells.
しかしながら、 外因性プロモーターより恒常的に Oc t 3/4を発現している E S細胞は、 それでも自己複製のために L I Fを必要としており、 適切量の〇c t 3 / 4発現が見られる場合ですら、 L I Fの除去の結果として原始内胚葉への分化が 生じる (Niwa et al. , (2000). Nat Genet 24, 372-6.) 。 発明の開示 However, ES cells that constitutively express Oct 3/4 from an exogenous promoter still require LIF for self-renewal, even when the appropriate amount of 〇ct 3/4 is expressed. Removal of LIF results in differentiation to primitive endoderm (Niwa et al., (2000). Nat Genet 24, 372-6.). Disclosure of the invention
本発明は、 E CAT 4を強制発現させた細胞、 EC AT 4ェンハンサー、 ECA T 4が認識するコンセンサス配列、 およびこれらの用途を提供することを目的とす る。 An object of the present invention is to provide a cell in which ECAT4 is forcibly expressed, an ECAT4 enhancer, a consensus sequence recognized by ECAT4, and uses thereof.
E S細胞にとって主要な自己複製決定因子の転写または機能を活性化することで , ES細胞培養の効率性と経済性の向上が期待できる。 また、 該因子の転写または 機能を抑制することにより E S細胞を特定の機能細胞へ分化誘導する際に未分化 細胞を確実になくすことが期待できるため、 臨床応用する際、 懸念されている未分 化細胞由来の腫瘍細胞 (テラトーマ) 出現の危険性を回避することができる。 従って E S細胞にとつて主要な自己複製決定因子を見出し、 該因子の転写あるい は機能を調節するェンハンサーなどは、 E S細胞の分化誘導能または分化抑制能を 有する物質の探索や、 E S細胞の研究 ·開発に極めて有用である。 Activating the transcription or function of key self-renewal determinants for ES cells can be expected to improve the efficiency and economy of ES cell culture. In addition, it can be expected that undifferentiated cells can be reliably eliminated when ES cells are induced to differentiate into specific functional cells by suppressing the transcription or function of the factor. The risk of appearance of tumor cells (teratomas) derived from keratinocytes can be avoided. Therefore, a major self-renewal determinant is found for ES cells, and an enhancer that regulates the transcription or function of the factor is used to search for a substance capable of inducing or inhibiting the differentiation of ES cells, Very useful for research and development.
本発明者は、 既に、 ES細胞の特異的発現遺伝子として ECAT4遺伝子を見出
している。 そして、 鋭意 EC AT 4遺伝子を検討した結果、 ES細胞のマウス EC AT 4遺伝子を標的破壊すると、 自然な分化を起こして高レベルの内胚葉マーカ一 を発現する胚体外内胚葉系列となることを確認した。 E CAT 4欠損胚盤胞は着床 後まもなく死亡し、 E CAT 4欠損胚盤胞の内部細胞塊は i n v i t r oで、 ほ とんど増殖しなかった。 また、 ES細胞に EC AT 4遺伝子を強制発現させた ES 細胞は、 L I F非存在下で培養を行っても未分化状態が維持されるという知見を得 たため、 E C A T 4が E S細胞にとつて主要な自己複製決定因子であることを見出 した。 The present inventors have already found the ECAT4 gene as a gene specifically expressed in ES cells. are doing. Intensive studies of the ECAT4 gene show that targeted disruption of the mouse ECAT4 gene in ES cells results in a spontaneous differentiation that results in an extraembryonic endoderm lineage that expresses high levels of endodermal markers. confirmed. The ECAT4-deficient blastocysts died shortly after implantation, and the inner cell mass of the ECAT4-deficient blastocysts was in vitro and hardly proliferated. We also found that ES cells in which ES cells had the ECAT4 gene forcibly expressed maintain undifferentiated state even when cultured in the absence of LIF, so ECAT4 is a major ES cell. It was found to be an important self-replicating determinant.
更に本発明者は、 E C A Tェンハンサ一および E CAT4が結合するコンセンサ ス配列を同定した。 また、 EC AT 4タンパクが結合する EC AT 4コンセンサス 配列がマウスの GAT A 6遺伝子の 5' —フランキング領域の転写開始サイトの 4k b上流に存在していること、 マウスおよびヒトの G AT A 6遺伝子の遺伝子配列に おいてこの領域が良く保存されていることを確認した。 In addition, the inventors have identified a consensus sequence to which ECAT enhancer and ECAT4 bind. In addition, the EC AT 4 consensus sequence to which the EC AT 4 protein binds is located 4 kb upstream of the transcription initiation site of the 5′-flanking region of the mouse GAT A 6 gene. It was confirmed that this region was well conserved in the gene sequences of the six genes.
本発明は、 これらの知見に基づき完成するに至ったものである。 The present invention has been completed based on these findings.
即ち本発明の要旨は以下のとおりである。 That is, the gist of the present invention is as follows.
項 1. ECAT4からなる胚性幹 (ES) 細胞の自己複製決定因子、 Item 1. Self-renewal determinant of embryonic stem (ES) cells consisting of ECAT4,
項 2. ECAT4がマウス ECAT4、 ヒト E CAT 4またはサル E CAT 4であ る項 1記載の E S細胞の自己複製決定因子、 Item 2. The ES cell self-renewal determinant according to Item 1, wherein ECAT4 is mouse ECAT4, human ECAT4 or monkey ECAT4,
項 3. 以下の(a)または (b) に記載される DNAを含むサル EC AT 4遺伝子: (a) 配列番号 10で示される塩基配列からなる DNA、 Item 3. A monkey EC AT4 gene containing a DNA described in the following (a) or (b): (a) a DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 10,
(b) 配列番号 10で示される塩基配列からなる DNAとストリンジェントな条件 下にハイブリダィズし、 且つ E S細胞の自己複製決定因子としての能力を有する D (b) a DNA that hybridizes with a DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 10 under stringent conditions and has an ability as a self-renewal determinant of ES cells
NA、 NA,
項 4. ECAT4が強制発現された哺乳動物幹細胞、 Item 4. A mammalian stem cell in which ECAT4 is forcibly expressed,
項 5. 幹細胞が ES細胞である、 項 4記載の哺乳動物幹細胞、 Item 5. The mammalian stem cell according to Item 4, wherein the stem cell is an ES cell,
項 6. ECAT4がマウス ECAT4、 ヒト E CAT 4またはサル E CAT 4であ る、 項 4または項 5記載の細胞、 Item 6. The cell according to Item 4 or 5, wherein ECAT4 is mouse ECAT4, human ECAT4 or monkey ECAT4.
項 7. 配列番号 8、 配列番号 9または配列番号 10で示されるポリヌクレオチドの 塩基配列に相補的または実質的に相補的な塩基配列またはその一部を含有するアン
チセンスポリヌクレオチド、 Item 7. An amplifier containing a nucleotide sequence complementary to or substantially complementary to the nucleotide sequence of the polynucleotide represented by SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, or SEQ ID NO: 10 or a part thereof Chisense polynucleotide,
項 8. 項 7記載のアンチセンスポリヌクレオチドを含有してなる細胞分化促進剤、 項 9. ECAT4ェンハンサー、 Item 8. A cell differentiation promoting agent comprising the antisense polynucleotide according to Item 7, Item 9. ECAT4 enhancer,
項 10. 配列番号 7で示される塩基配列の一部または全部を含むことを特徴とする 項 9記載の ECAT4ェンハンサ一、 Item 10. The ECAT4 enhancer according to Item 9, comprising a part or all of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 7.
項 11. 配列番号 17、 配列番号 18または配列番号 19で示される塩基配列を含 有する項 9記載の E C AT 4ェンハンサ一、 Item 11. The ECAT4 enhancer according to Item 9, which has the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, or SEQ ID NO: 19.
項 12. 配列番号 15で示される塩基配列の一部であり、 且つ配列番号 17、 配列 番号; 8または配列番号 19で示される塩基配列を含有する項 11記載の ECAT 4ェンハンサ一、 Item 12. The ECAT 4 enhancer according to Item 11, which is a part of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 15, and comprises the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 19,
項 13. 配列番号 15で示される塩基配列を含有する項 9記載の ECAT4ェンハ ンサ一、 Item 13. The ECAT4 enhancer according to Item 9, which contains the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 15.
項 14. 配列番号 14で示される塩基配列の一部であり、 且つ配列番号 15で示され る塩基配列を含有する項 13記載の EC AT 4ェンハンサ一、 Item 14. The ECAT4 enhancer according to Item 13, which is a part of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 14, and contains the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 15.
項 15. 項 10〜項 14のいずれか記載の EC AT 4ェンハンサ一の塩基配列にお いて 1個もしくは複数個の塩基が欠失、 置換もしくは付加された塩基配列を含み、 且つ EC AT 4遺伝子の転写を促進する能力を有することを特徴とする項 9記載の ECAT4ェン Λンサ一、 Item 15. The base sequence of ECAT4 enhancer according to any one of Items 10 to 14, which comprises a base sequence in which one or more bases have been deleted, substituted or added, and the ECAT4 gene ECAT4 sensor according to item 9, which has an ability to promote transcription of
項 16. 項 10〜項 14のいずれか記載の EC AT 4ェンハンサ一の塩基配列から なる: DNAとストリンジェントな条件下にハイブリダィズし、 且つ EC AT 4遺伝 子の転写を促進する能力を有することを特徴とする項 9記載の EC AT 4ェンハン サ一、 Item 16. Consisting of the nucleotide sequence of ECAT4 enhancer according to any one of Items 10 to 14: hybridizes with DNA under stringent conditions and has an ability to promote transcription of ECAT4 gene EC AT 4 Enhancer according to item 9, which is characterized in that:
項 17. 項 9〜項 16いずれか記載の EC AT 4ェンハンサーを含有することを特 徵とする EC A丁 4プロモーター領域.. Item 17. An EC A4 promoter region comprising the EC AT 4 enhancer according to any one of Items 9 to 16.
項 18. ECAT4が認識するコンセンサス配列、 Item 18. Consensus sequence recognized by ECAT4,
項 19. 以下の (a) 〜 (c) のいずれかに記載される DNAを含むことを特徴と する項 18記載のコンセンサス配列: Item 19. The consensus sequence according to Item 18, wherein the consensus sequence comprises a DNA described in any of the following (a) to (c):
(a) 配列番号 4で示される塩基配列からなる DNA、 (a) a DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 4,
(b) 配列番号 4で示される塩基配列において 1個もしくは複数個の塩基が欠失、
置換もしくは付加された塩基配列からなり、 且つ ECAT4と結合する能力を有す る DNA、 (b) one or more bases are deleted in the base sequence represented by SEQ ID NO: 4, A DNA consisting of a substituted or added base sequence and capable of binding to ECAT4;
( c ) 配列番号 4で示される塩基配列からなる DNAとストリンジェントな条件下 にハイブリダィズし、 且つ EC AT 4と結合する能力を有する DNA、 (c) a DNA having the ability to hybridize with a DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 under stringent conditions and bind to ECAT4;
項 20. 以下の (a) 〜 (c) のいずれかに記載される DNAを含むことを特徴と する項 18記載のコンセンサス配列: Item 20. The consensus sequence according to Item 18, comprising a DNA described in any of the following (a) to (c):
( a ) 配列番号 5、 配列番号 6または配列番号 16で示される塩基配列からなる D NA、 (a) a DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, or SEQ ID NO: 16,
(b) 配列番号 5、 配列番号 6または配列番号 16で示される塩基配列において 1 個もしくは複数個の塩基が欠失、 置換もしくは付加された塩基配列からなり、 且つ (b) consisting of a nucleotide sequence in which one or more nucleotides have been deleted, substituted or added in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, or SEQ ID NO: 16, and
E CAT 4と結合する能力を有する DNA、 DNA having the ability to bind to E CAT 4,
(c) 配列番号 5、 配列番号 6または配列番号 16で示される塩基配列からなる D N Aとストリンジェントな条件下に Λィブリダイズし、 且つ EC AT 4と結合する 能力を有する DNA、 (c) a DNA having the ability to hybridize with DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, or SEQ ID NO: 16 under stringent conditions, and to bind to ECAT4;
項 21. 項 9〜項 16のいずれか記載のェンハンサー、 項 17記載のプロモーター 領域または項 18〜項 20のいずれか記載のコンセンサス配列を含有することを特 徴とする組換えベクター、 Item 21. A recombinant vector characterized by containing the enhancer according to any one of Items 9 to 16, the promoter region according to Item 17, or the consensus sequence according to any one of Items 18 to 20,
項 22. 項 21記載の組換えべクタ一で形質転換された形質転換細胞、 Item 22. A transformed cell transformed with the recombinant vector according to Item 21,
項 23. 下記の工程 (a) 、 (b) 及び (c) を含む、 ECAT4ェンハンサーま たは EC AT 4プロモーター領域の活性を制御する作用を有する物質のスクリー二 ング方法: Item 23. A method for screening a substance having an activity of controlling the activity of an ECAT4 enhancer or ECAT4 promoter region, comprising the following steps (a), (b) and (c):
( )項9〜項16のいずれか記載の EC AT 4ェンハンサ一または項 17記載の E CAT 4プロモーター領域をレポーター遺伝子に連結させた DNAで形質転換した 細胞と被験物質とを接触させる工程、 () A step of contacting a test substance with a cell transformed with a DNA obtained by linking the ECAT4 promoter region according to any one of Items 9 to 16 or the ECAT4 promoter region according to Item 17 to a reporter gene,
(b)被験物質を接触させた細胞におけるレポ一夕一遺伝子の活性を測定し、 該発現 量を被験物質を接触させない対照細胞における活性と比較する工程、 (b) measuring the activity of the repo overnight gene in cells contacted with the test substance, and comparing the expression level with the activity in control cells not contacted with the test substance;
(c)上記 (b) の比較結果に基づいて、 E CAT 4ェンハンサ一または EC AT 4 プロモーター領域の活性を制御する被験物質を選択する工程、 (c) selecting a test substance that controls the activity of the ECAT4 enhancer or ECAT4 promoter region based on the comparison result of the above (b),
項 24. ECAT4遺伝子を挿入した p CAG- I Pベクターを導入した E S細胞
項 25. 項 24記載の ES細胞を注入して得られた遺伝子改変動物。 図面の簡単な説明 Item 24. ES cells transfected with p CAG-IP vector into which ECAT4 gene has been inserted Item 25. A genetically modified animal obtained by injecting the ES cell according to Item 24. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 E CAT 4の同定を示すものである。 FIG. 1 shows the identification of ECAT4.
(A) マウス Nkx2. 3、 マウス ECAT4およびそのヒト相同蛋白と考えられ る FL J 12581の比較。 (B) マウス ECAT4、 Oc t 3/4および NAT 1の発現プロファイルを示す RT— PC R分析。 1. 未分化 MG1. 19 ES細 胞; 2. 分化した MG1. 19 ES細胞; 3. 未分化 RF8 ES細胞 (RT_ マイナス対照) ; 4. 未分化 RF 8 ES細胞; 5. 分化した MG1. 19 ES 細胞; 6. 脳; 7. 心臓; 8. 腎臓; 9. 精巣; 10. 脾臓; 11. 筋肉; 12. 肺; 13. 胃; 14. 卵巣; 15. 胸腺; 16. 肝臓; 17. 皮膚。 (C) RF8 、 J l、 00 8ぉょび]\401. 19 ES細胞系列での EC AT 4発現を示すゥ エスタンプロット分析。 未分化状態に保った (U) 、 あるいは 5日間にわたり RA を用いて処理した (D) ES細胞からの抽出液を解析した。 ウェスタンプロットの 実施は抗 EC AT 4血清または抗 CD K 4抗体を用いて行った。 (A) Comparison of mouse Nkx2.3, mouse ECAT4 and its homologous protein FL J12581. (B) RT—PCR analysis showing expression profiles of mouse ECAT4, Oct 3/4 and NAT1. 1. Undifferentiated MG1. 19 ES cells; 2. Differentiated MG1. 19 ES cells; 3. Undifferentiated RF8 ES cells (RT_ minus control); 4. Undifferentiated RF8 ES cells; 5. Differentiated MG1. 19 7. Heart; 8. Kidney; 9. Testis; 10. Spleen; 11. Muscle; 12. Lung; 13. Stomach; 14. Ovary; 15. Thymus; 16. Liver; . (C) RF8, Jl, 008] \\ 401. Estamplot analysis showing ECAT4 expression in the 19 ES cell line. Extracts from ES cells kept in the undifferentiated state (U) or treated with RA for 5 days (D) were analyzed. Western plots were performed using anti-ECAT4 serum or anti-CDK4 antibody.
図 2は、 マウス ECAT4遺伝子の標的破壊を示すものである。 FIG. 2 shows the targeted disruption of the mouse ECAT4 gene.
(A) マウス ECAT4遺伝子、 夕一ゲティングベクタ一、 および相同組換え後の 遺伝子構造。 サザンブロットに用いたプローブと制限酵素の位置を示す。 矢印は P CR分析用のプライマーを示す。 (B) 3 ' 一プローブを用いたサザンブロットに より、 野生型遺伝子座から 11 kbのバンド、 ]3— g e o標的遺伝子座から 15. 4 k bのバンド、 そして】 . g r標的遺伝子座から 7. 3 kbのバンドが生じた。 (C) PCRにより、 野生型遺伝子座から 3. 2 kbのバンド、 /3— g e o標的遺 伝子座から 8. 5 k bのバンド、 そして h y g r標的遺伝子座から 4. 2 k bのバ ンドが生じた。 (D) ノーザンブロットによりノックアウト細胞には EC AT 4の 転写物が存在しないことが確認された。 (A) Mouse ECAT4 gene, evening targeting vector, and gene structure after homologous recombination. The position of the probe and restriction enzyme used for Southern blot is shown. Arrows indicate primers for PCR analysis. (B) Southern blot using 3 'single probe shows 11 kb band from wild type locus, 15.4 kb band from 3-geo target locus, and A 3 kb band resulted. (C) PCR yields a 3.2 kb band from the wild-type locus, an 8.5 kb band from the / 3—geo target locus, and a 4.2 kb band from the hygr target locus. Was. (D) Northern blot confirmed that no transcript of ECAT4 was present in the knockout cells.
図 3は、 E C A T 4欠損 E S細胞の分析を示すものである。 FIG. 3 shows an analysis of ECAT4 deficient ES cells.
(A) STO支持細胞上で育成した野生型 RF 8細胞の形態 (上) 。 STO支持細 胞上で育成した EC AT 4細胞 (中央) 、 および支持細胞なしで育成した EC AT
4欠損細胞 (下) 。 (B) 生育曲線。 (C) マーカー遺伝子に対するノーザンプロ ット分析。 (D) マーカ一遺伝子に対する RT— PC R分析。 (A) Morphology of wild-type RF 8 cells grown on STO feeder cells (top). EC AT 4 cells (middle) grown on STO support cells and EC AT grown without support cells 4 Deficient cells (bottom). (B) Growth curve. (C) Northern plot analysis for marker genes. (D) RT-PCR analysis of the marker gene.
図 4は、 着床前胚の分析を示すものである。 Figure 4 shows the analysis of pre-implantation embryos.
(A) 野生型メスとヘテロ接合ォスから得た 8細胞期の胚と胚盤胞を、 X— ga l を用いて染色した。 (B) ヘテロ接合交雑により得た胚盤胞を、 ES細胞培地を用 いてゼラチンコートしたシャーレ上で育成した。 10日後に形態を記録し、 PCR により遺伝子型を決定した。 (A) Eight-cell embryos and blastocysts obtained from wild-type females and heterozygotes were stained with X-gal. (B) Blastocysts obtained by heterozygous crossing were grown on gelatin-coated dishes using ES cell culture media. Morphology was recorded 10 days later and genotype was determined by PCR.
図 5は、 構成プロモータ一からの E CAT 4の強制発現を示すものである。 (A) 親プラスミドまたは C AG— EC AT 4を形質転換させた MG1. 19細胞 における ECAT4、 Oc t 3Z4および NAT 1の発現レベルを示す PCR— R T分析。 細胞は L I F存在下または非存在下で育成した。 (B) ウエスタンプロッ トにより外因性 ECAT4の構成的発現が確認された。 (C) L I F存在下 (上) または非存在下 (下) 条件で生育した対照 (左) および C AG— EC AT 4発現細 胞 (右) の形態。 (D) 細胞の増殖速度 FIG. 5 shows the forced expression of ECAT4 from the constituent promoters. (A) PCR-RT analysis showing expression levels of ECAT4, Oct 3Z4 and NAT1 in MG1.19 cells transformed with parental plasmid or CAG-ECAT4. Cells were grown in the presence or absence of LIF. (B) Western plot confirmed constitutive expression of exogenous ECAT4. (C) Morphology of control (left) and CAG-ECAT4 expressing cells (right) grown in the presence (top) or absence (bottom) of LIF. (D) Cell growth rate
図 6は、 E CAT 4の転写調節を示すものである。 FIG. 6 shows the transcriptional regulation of ECAT4.
SELEXにより得られた ECAT4結合に対するコンセンサスシーケンスを示す シーケンスロゴ (S c h n e i d e r and S t e phen s, 1990) 。 シーケンスロゴの生成は We b L o g o (www. b i o. c am. a c . u k /c g i— b i n/s e q l o go/l o go. c g i) を用いて if了った。 (B) マウスおよびヒト GATA— 6の 5 ' 調節領域に見られる E CAT 4コンセンサス シーケンス。 この領域を含むルシフェラーゼレポ一夕一遗伝子を構築した。 Sequence logo showing consensus sequence for ECAT4 binding obtained by SELEX (Schneider and Stephens, 1990). The generation of the sequence logo was completed using WebLogo (www.bio.cam.ac.uk/cgi—bin/seqlogo/logo.cgi). (B) ECAT4 consensus sequence found in the 5 'regulatory region of mouse and human GATA-6. A luciferase repo overnight gene containing this region was constructed.
図 7は、 マウス ECAT4遺伝子のェンハンサ一領域解析に関する。 FIG. 7 relates to the Enhansa single region analysis of the mouse ECAT4 gene.
(A) マウス ECAT4遺伝子構造と、 ェンハンサー解析に用いた DNA断片。 (B) ェンハンサー解析に用いたレポ一夕一遺伝子構造。 チミジンキナーゼ遺伝子のプロ モータ一、 ルシフェラーゼ cDNA、 ポリ A付加配列からなるレボー夕一遺伝子の 3, 端に図 7 Aの各遺伝子断片を挿入した。 (A) Mouse ECAT4 gene structure and DNA fragment used for enhancer analysis. (B) Repo overnight gene structure used for Enhancer analysis. The gene fragments shown in Fig. 7A were inserted into the three ends of the Levo Yuichi gene consisting of the promoter of the thymidine kinase gene, luciferase cDNA and poly-A addition sequence.
図 8は、 マウス ECAT4遺伝子のェンハンサ一領域解析に関する。 FIG. 8 relates to the Enhansa single region analysis of the mouse ECAT4 gene.
(A) ェンハンサー解析に用いた断片の領域 (左)と、 その断片の活性を示した (右 (A) The region of the fragment used for the Enhancer analysis (left) and the activity of the fragment (right)
) o
(B) マウス ECAT4遺伝子のェンハンサ一領域 (一 4737/— 4387の領域) を示す。 発明を実施するための最良の形態 ) o (B) Enhansa region (region of 4737 / —4387) of the mouse ECAT4 gene. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本明細書において、 アミノ酸、 (ポリ)ペプチド、 (ポリ)ヌクレオチドなど の略号による表示は、 IUPAC- IUBの規定 CIUPAC-IUB Co匪 unication on Biological Nomenclature, Eur. J. Biochem., 138: 9 (1984)] 、 「塩基配列又はアミノ酸配 列を含む明細書等の作成のためのガイドライン」 (日本国特許庁編)および当該分野 における慣用記号に従う。 Hereinafter, in the present specification, the abbreviations of amino acids, (poly) peptides, (poly) nucleotides and the like are referred to by the rules of IUPAC-IUB. CIUPAC-IUB Coanda union on Biological Nomenclature, Eur. (1984)], "Guidelines for Preparation of Specifications Containing Base Sequences or Amino Acid Sequences" (edited by the Japan Patent Office) and conventional symbols in the art.
本発明の 「ES細胞の自己複製決定因子」 とは、 胚性幹細胞 (ES細胞) 等が分 化せずに同一細胞を複製するという自己複製能に関与するマスター遺伝子のことで ある。 この E S細胞の自己複製決定因子は E S細胞等の自己複製能を有する細胞の マーカーとして利用することができ、 この因子の発現を調べることにより、 調べた 細胞が自己複製能を有しているか、 あるいは ES細胞であるかどうかの検査をする ことができる。 この因子を強制発現させることにより、 フィーダ一細胞非存在下で かっ I Fなどのサイトカイン非存在下で ES細胞の持つ全能性を維持したまま安 全に細胞の増殖性を保つことができる。 これにより、 ES細胞培養の効率性と経済 性の向上が期待できる。 また臨床応用する際に懸念されているフィーダ一細胞由来 の内在性ウィルス等、 感染性物質混入のリスクがなくなるため、 安全性向上が期待 できる。 The term "ES cell self-renewal determinant" of the present invention refers to a master gene involved in the self-renewal ability of embryonic stem cells (ES cells) and the like to replicate the same cell without differentiation. The determinant of self-renewal of ES cells can be used as a marker for cells having self-renewal ability such as ES cells. By examining the expression of this factor, it is determined whether the examined cell has self-renewal ability. Alternatively, it can be tested for ES cells. By forcibly expressing this factor, cell proliferation can be safely maintained in the absence of feeder cells and in the absence of cytokines such as IF, while maintaining the totipotency of ES cells. This can be expected to improve the efficiency and economics of ES cell culture. In addition, since there is no risk of contamination with infectious substances such as endogenous virus derived from feeder cells, which is a concern when clinically applied, improved safety can be expected.
また、 ES細胞を特定の機能細胞へ分化誘導する際には、 相同組換え、 アンチセ ンスゃ RNAi (RNAインヒビター) 等の既知の方法 (多比良和誠編 遺伝子の 機能阻害実験法 羊土社、 2001) を用いてこの ES細胞の自己複製決定因子の 発現を抑制することにより、 未分化細胞を従来より確実になくすことが期待できる 。 これにより、 臨床応用する際、 懸念されている未分化細胞由来の腫瘍細胞 (テラ トーマ) 出現の危険性を回避することで更に安全性向上が期待できる。 When ES cells are induced to differentiate into specific functional cells, known methods such as homologous recombination and antisense RNAi (RNA inhibitors) (Experimental method for gene function inhibition by Kazu Makoto Tahira, Yodosha, 2001) By suppressing the expression of the self-renewal determinant of ES cells using), undifferentiated cells can be expected to be eliminated more reliably than before. As a result, in clinical applications, safety can be expected to be further improved by avoiding the danger of the emergence of undifferentiated cell-derived tumor cells (teratoma), which is a concern.
本発明の 「ECAT4」 とは、 天然型 EC AT 4または遺伝子組換型 EC AT 4 であり、 哺乳動物由来のものであればよい。 例えば、 マウス ECAT4、 ラット E CAT 4、 サル EC AT4ゃヒト EC AT 4などを挙げることができる。 The “ECAT4” of the present invention is a natural ECAT4 or a recombinant ECAT4, and may be of mammalian origin. For example, mouse ECAT4, rat ECAT4, monkey ECAT4 ゃ human ECAT4 and the like can be mentioned.
また当該 「遺伝子」 または 「DNA」 には、 特定の塩基配列 (配列番号: 4〜: L 0
14 19) で示される 「遺伝子」 または 「MA」 だけでなく、 機能 (活性)が同 等であることを限度として、 あるいはタンパク質をコードする遺伝子の場合には生 物学的機能が同等であることを限度として、 その同族体 (ホモログ)、 誘導体および 変異体をコードする 「遺伝子」 または 「DNA」 が包含される。 これら同族体 (ホモ口 グ)、 誘導体および変異体をコードする 「遺伝子」 または 「DNA」 とは、 具体的には 、 ストリンジェントな条件下で、 前記の配列番号: 4 10のいずれかで示される 特定塩基配列とハイブリダィズする塩基配列を有する 「遺伝子」 または 「DNA」 を 挙げることができる。 The “gene” or “DNA” has a specific nucleotide sequence (SEQ ID NO: 4 to: L 0 14 Not only the `` gene '' or `` MA '' shown in 19), but the biological function is equivalent as long as the function (activity) is the same, or in the case of a gene encoding a protein To the extent possible, it includes “genes” or “DNAs” that encode the congeners (homologs), derivatives and variants thereof. The “gene” or “DNA” encoding these homologs (homologs), derivatives and mutants is specifically shown under any of stringent conditions under any of the aforementioned SEQ ID NOs: 410. "Gene" or "DNA" having a base sequence that hybridizes with a specific base sequence.
なお、 ストリンジェントな条件は、 Berger and Kimmel (1987, Guide to Molecu lar Cloning Techniques Methods in Enzymology, Vol. 152, Academic Press, Sa n Diego CA) に示されるように、 複合体或いはプローブと結合する核酸の融解温度 (Tm)に基づいて決定することができる。 例えば、 八ィブリダイズ後の洗浄条件とし て、 通常 「1XSSC 0.1%SDS 37°C」 程度の条件を挙げることができる。 相補鎖は かかる条件で洗浄しても対象とする正鎖とハイブリダィズ状態を維持するものであ ることが好ましい。 特に制限されないが、 より厳しいハイブリダィズ条件としては 「0.5XSSC 0.1%SDS 42°C」 程度、 さらに厳しいハイブリダィズ条件としては 「0 .1XSSC, 0.1¾SDS, 65° (」 程度の洗浄条件を挙げることができる。 具体的には、 こ のような相補鎖として、 対象の正鎖の塩基配列と完全に相補的な関係にある塩基配 列からなる鎖並びに該鎖と 70%以上、 好ましくは 80%以上、 より好ましくは 90%以 上、 更に好ましくは 95 %以上の相同性を有する塩基配列からなる鎖を例示すること ができる。 Stringent conditions include nucleic acid binding to a complex or probe, as described in Berger and Kimmel (1987, Guide to Molecular Cloning Techniques Methods in Enzymology, Vol. 152, Academic Press, San Diego CA). Can be determined based on the melting temperature (Tm). For example, as washing conditions after the hybridization, conditions of about “1XSSC 0.1% SDS 37 ° C.” can be usually mentioned. The complementary strand is preferably one that maintains a hybridized state with the target positive strand even when washed under such conditions. Although not particularly limited, more severe hybridization conditions can be about 0.5XSSC 0.1% SDS 42 ° C, and more severe hybridization conditions can be about 0.1XSSC, 0.1% SDS, 65 ° (). Specifically, as such a complementary strand, a strand consisting of a base sequence completely complementary to the base sequence of the target positive strand, and 70% or more, preferably 80% or more, More preferably, a chain consisting of a base sequence having homology of 90% or more, more preferably 95% or more can be exemplified.
また、 前記の特定塩基配列 (配列番号: 4 10 14 L 9) の同族体(ホモ ログ)をコードする遺伝子, 例えばヒト遺伝子に対応する他生物種の遺伝子は、 Horn oloGene (http: , ncbi.nlm. nih. gov/HomoloGene/) により同定することができ る。 具体的には、 特定ヒト塩基配列を BLAST (Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 90: 5873-5877, 1993 http://ww . ncbi.nlm. nih. gov/BLAST/)にかけて一致する (Score が最も高く、 E-valueが 0でかつ Identityが 100%を示す)配列のァクセッション番号 を取得し、 そのァクセッション番号を Homo loGeneに入力して得られた他生物種遺伝 子とヒト遺伝子との遺伝子ホモログの相関を示したリストから、 選抜することがで
きる。 なお、 上記遺伝子または DNAは機能領域の別を問うものではなく、 例えば発 現制御領域、 コード領域、 ェキソンまたはイントロンを含むことができる。 In addition, a gene encoding a homologue (homolog) of the specific base sequence (SEQ ID NO: 4 10 14 L9), for example, a gene of another species corresponding to a human gene is Horn oloGene (http :, ncbi. It can be identified by nlm. nih. gov / HomoloGene /). Specifically, the specific human nucleotide sequence is subjected to BLAST (Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 90: 5873-5877, 1993 http://ww.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/) to be matched. (Score is highest, E-value is 0 and Identity shows 100%) Acquisition number of sequence and other species gene obtained by inputting the accession number to Homo loGene Can be selected from a list showing the correlation of gene homologues with human genes. Wear. The gene or DNA does not matter whether it is a functional region, and may include, for example, an expression control region, a coding region, an exon or an intron.
本明細書において 「E CAT 4遺伝子」 または 「£〇八丁4の1) 」 といった用 語を用いる場合、 特に言及しない限り、 特定塩基配列で示される EC AT 4遺伝子 (DNA) (配列番号: 8〜10) 、 それらの同族体、 変異体及び誘導体などをコ一 ドする遺伝子 (DNA) を包含する趣旨で用いられる。 具体的には、 配列番号: 9に記 載のヒト ECAT4遺伝子 (GenBank Accession NO.AB093576) 、 配列番号: 8に記 載のマウス EC AT 4遺伝子 (GenBank Accession NO.AB093574) 、 配列番号: 10 に記載のサル EC AT 4遺伝子、 およびラットホモログなどが包含される。 In the present specification, when a term such as “E CAT 4 gene” or “£ 〇8 cho 4 1)” is used, unless otherwise specified, the EC AT 4 gene (DNA) represented by the specific nucleotide sequence (SEQ ID NO: 8-10) are used for the purpose of including genes (DNA) encoding their homologs, mutants and derivatives. Specifically, the human ECAT4 gene described in SEQ ID NO: 9 (GenBank Accession NO. AB093576), the mouse ECAT4 gene described in SEQ ID NO: 8 (GenBank Accession NO. AB093574), and the SEQ ID NO: 10 The described monkey EC AT4 gene and a rat homolog are included.
本明細書において 「ポリヌクレオチド」 とは、 RNAおよび DNAのいずれをも包含す る趣旨で用いられる。 なお、 上記 DMには、 cDNA、 ゲノム DNAおよび合成 DNAのいず れもが含まれる。 また上記 RNAには、 total 脆、 mRNAおよび合成の RNAのいずれも が含まれる。 As used herein, the term “polynucleotide” is used to include both RNA and DNA. The DM includes any of cDNA, genomic DNA and synthetic DNA. The above-mentioned RNA includes total fragile, mRNA and synthetic RNA.
本明細書において 「タンパク質」 または 「(ポリ)ペプチド」 には、 特定のァミノ 酸配列 (配列番号: 1〜3) で示される 「タンパク質」 または 「(ポリ)ペプチド」 だけでなく、 これらと生物学的機能が同等であることを限度として、 その断片、 同 族体 (ホモログゃスプライスバリアント)、 変異体、 誘導体およびアミノ酸修飾体な どが包含される。 ここでホモログとしては、 ヒトのタンパク質に対応するマウスや ラットなど他生物種のタンパク質が例示でき、 これらは11011101(^611601 0:〃 ^.1^ bi.nlm.nih. gov/HomoloGene/)により同定された遺伝子の塩基配列から演繹的に同 定することができる。 また変異体には、 天然に存在するアレル変異体、 天然に存在 しない変異体、 および人為的に欠失、 置換、 付加および挿入されることによって改 変されたアミノ酸配列を有する変異体が包含される。 なお、 上記変異体としては、 変異のないタンパク質または(ボリ)ペプチドと、 少なくとも 70%、 好ましくは 80% 、 より好ましくは 95%、 さらにより好ましくは 97%相同なものを挙げることができ る。 またアミノ酸修飾体には、 天然に存在するアミノ酸修飾体、 天然に存在しない アミノ酸修飾体が包含され、 具体的にはアミノ酸のリン酸化体が挙げられる。 従って本明細書において 「E CAT 4タンパク質」 または単に 「ECAT4」 と いった用語を用いる場合、 特に言及しない限り、 特定アミノ酸配列 (配列番号: 1
〜3) で示される ECAT4およびそれらの同族体、 変異体、 誘導体及びアミノ酸 修飾体などを包含する趣旨で用いられる。 具体的には、 配列番号: 2に記載のアミ ノ酸配列を有するヒト E C A T 4、 配列番号: 1に記載のァミノ酸配列を有するマ ウス EC AT 4、 配列番号: 3に記載のアミノ酸配列を有するサル EC AT 4、 お よびそれらのラットホモ口グなどが包含される。 In the present specification, “protein” or “(poly) peptide” includes not only “protein” or “(poly) peptide” represented by a specific amino acid sequence (SEQ ID NOs: 1 to 3), but also Fragments, homologs (homologous splice variants), variants, derivatives, amino acid modifications, etc., are included as long as their biological functions are equivalent. Here, examples of homologues include proteins of other species such as mouse and rat corresponding to human proteins, and these are obtained by 11011101 (^ 611601 0: 〃 ^ .1 ^ bi.nlm.nih.gov/HomoloGene/). It can be determined a priori from the nucleotide sequence of the identified gene. Variants also include naturally occurring allelic variants, non-naturally occurring variants, and variants having an amino acid sequence altered by artificial deletion, substitution, addition and insertion. You. In addition, examples of the mutant include those that are at least 70%, preferably 80%, more preferably 95%, and even more preferably 97% homologous to the protein or (poly) peptide having no mutation. Amino acid modifications include naturally occurring amino acids and non-naturally occurring amino acids, and specifically include phosphorylated amino acids. Therefore, when the term “ECAT4 protein” or simply “ECAT4” is used herein, unless otherwise specified, the specific amino acid sequence (SEQ ID NO: 1) To 3), and their congeners, variants, derivatives, amino acid modifications and the like. Specifically, human ECAT 4 having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, mouse ECAT 4 having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, and amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 Monkey ECAT4, and their rat homologs.
以下、 本発明の具体的な内容を説明する。 Hereinafter, the specific contents of the present invention will be described.
(1) EC AT 4が強制発現された哺乳動物幹細胞 (1) Mammalian stem cells in which EC AT 4 is forcibly expressed
本発明の 「E CAT 4が強制発現された哺乳動物幹細胞」 とは、 哺乳動物細胞に ECAT4を強制発現させることによって得られる細胞のことである。 哺乳動物細 胞とは、 ヒト、 サル、 マウスやラット等の哺乳動物の組織 ·臓器等由来の細胞であ つて、 個体から取り出した初代細胞であっても、 または培養細胞であっても、 哺乳 動物由来の細胞であればよい。 哺乳動物細胞とは、 例えば、 市販の培養細胞 (AT CC社など) やマウス ES細胞、 サル ES細胞ゃヒト ES細胞であり、 より好まし くは I F非存在下では分化するマウス E S細胞、 サル E S細胞ゃヒト E S細胞等 の胚性幹細胞であるが、 これらに限定されるものではない。 The “mammalian stem cell in which ECAT4 is forcibly expressed” of the present invention is a cell obtained by forcibly expressing ECAT4 in a mammalian cell. Mammalian cells are cells derived from tissues, organs, etc. of mammals such as humans, monkeys, mice, rats, etc., and may be primary cells taken from individuals, cultured cells, or mammalian cells. Any animal-derived cells may be used. Mammalian cells include, for example, commercially available cultured cells (such as ATCC), mouse ES cells, monkey ES cells ゃ human ES cells, and more preferably, mouse ES cells, monkeys that differentiate in the absence of IF. ES cells ゃ embryonic stem cells such as human ES cells, but are not limited thereto.
E CAT 4を強制発現させるには、 例えば、 EC AT 4遺伝子を含む発現べクタ 一を細胞に導入すれば良く、 発現ベクターの導入方法としては、 具体的にはリン酸 カルシウム法、 DEAE-デキストラン法、 エレクトロポレーシヨン法、 遺伝子導入用 リピッド (Lipofectamine、 Lipofectin; Gibco- BRL社) を用いる方法、 マイクロイ ンジェクション法等の公知の方法が挙げられる。 For forced expression of ECAT4, for example, an expression vector containing the ECAT4 gene may be introduced into cells. Specific methods for introducing an expression vector include the calcium phosphate method, DEAE-dextran, and the like. And known methods such as electroporation, a method using a lipid for transfection (Lipofectamine, Lipofectin; Gibco-BRL), and a microinjection method.
E CAT 4遺伝子を含む発現ベクターは、 通常の遺伝子工学的手法に基づいて作 製することができる。 ここで用いる発現ベクターとしては、 用いる宿主や目的等に 応じて適宜選択することができ、 プラスミド、 ファージベクタ一、 ウィルスベクタ —等が挙げられる。 An expression vector containing the ECAT4 gene can be produced based on ordinary genetic engineering techniques. The expression vector used here can be appropriately selected depending on the host used, the purpose, and the like, and examples thereof include a plasmid, a phage vector, and a virus vector.
例えば、 pCEP4、 pKCR、 pCDM8、 pGL2、 pcDNA3. K pRc/RSV、 pRc/CMVなどのプラス ミドベクターや、 レトロウイルスベクター、 アデノウイルスベクター、 アデノ関連 ウィルスベクターなどのウィルスベクターが挙げられる。 For example, plasmid vectors such as pCEP4, pKCR, pCDM8, pGL2, pcDNA3.K pRc / RSV and pRc / CMV, and viral vectors such as retrovirus vectors, adenovirus vectors, and adeno-associated virus vectors.
前記べクタ一は、 発現誘導可能なプロモーター、 シグナル配列をコードする遺伝 子、 選択用マ一カー遺伝子、 ターミネータ一などの因子を適宜有していても良い。
また、 マーカ一夕ンパクと E CAT 4の融合タンパクをコ一ドする遺伝子を有して いるものであってもよい。 The vector may optionally have factors such as a promoter capable of inducing expression, a gene encoding a signal sequence, a marker gene for selection, and a terminator. Further, it may have a gene encoding a fusion protein of the marker overnight protein and ECAT4.
ここで 「マ一力一遺伝子」 とは、 遺伝子学的解析に役立つ表現型のはっきりした 遺伝子のことであり、 遺伝子導入すると発現を直接観察できるものである。 例えば 、 GFPゃGFPの変異体でぁるCFPゃYFPなどの蛍光タンパク質の遺伝子を 挙げることができるが、 これに限らず、 細胞内に遺伝子導入して発現させることに より、 生きた細胞のままで遺伝子が導入されたことが確認できるものであれば全て 、 本発明のマーカ一遺伝子の範疇に含まれる。 なお、 マ一力一タンパクとはマーカ —遺伝子にコードされるタンパクである。 Here, the “ma-chi-ichi-gene” refers to a gene whose phenotype is clear and is useful for genetic analysis, and the expression of which can be directly observed when the gene is introduced. Examples include fluorescent protein genes such as CFP and YFP, which are mutants of GFP and GFP, but are not limited thereto. All that can confirm that the gene has been introduced in the above are included in the category of the marker-gene of the present invention. In addition, a protein is a protein encoded by a marker gene.
このようなマーカー遺伝子を付加したベクターを導入することにより、 ECAT 4を発現する細胞を簡便に検出することができる。 更に、 このような遺伝子を導入 した E S細胞を使用することにより、 ECAT4を発現する幹細胞のみを選別でき るため、 E S細胞を機能細胞に分ィ匕させる際に未分化の細胞と分化した細胞とを選 別できるマ一カーとしても利用することができる。 これにより、 テラト一マ形成の 危険が懸念される未分化な細胞を生体に移植する危険を回避することができる。 更に、 E C A T 4遺伝子を含む発現べクターをコンディショナルな遺伝子発現制 御システムを利用して作製することもできる。 例えばテトラサイクリンの共存下で は導入した目的遺伝子が発現し、 非共存下では発現しない強制発現システムを挙げ ることができる (Niwa et al. , (2000). Nat Genet 24, 372-6.) 。 これらのべク 夕一を導入した細胞は培養条件によって EC AT 4発現細胞をスィッチオン Zオフ できるため、 ES細胞の間は EC AT 4を安定に強制発現させ、 分化誘導する際に は発現をシャツト ·オフすることで、 分化を効率よく誘導することができると考え られ、 様々な用途に利用することができる。 By introducing a vector to which such a marker gene is added, cells expressing ECAT 4 can be easily detected. Furthermore, by using ES cells into which such a gene has been introduced, only stem cells that express ECAT4 can be selected. Thus, when ES cells are divided into functional cells, undifferentiated cells and differentiated cells can be selected. It can also be used as a marker that can select This can avoid the danger of transplanting undifferentiated cells into a living body, which may be at risk of teratoma formation. Furthermore, an expression vector containing the ECAT4 gene can also be produced using a conditional gene expression control system. For example, a forced expression system in which the introduced gene of interest is expressed in the presence of tetracycline but not in the absence of tetracycline can be mentioned (Niwa et al., (2000). Nat Genet 24, 372-6.). Cells into which these vectors have been introduced can switch on and off ECAT4 expressing cells depending on the culture conditions, so that ECAT4 is stably forcibly expressed between ES cells, and expression is induced when differentiation is induced. It is thought that differentiation can be efficiently induced by shutting off, and can be used for various purposes.
なお、 ECAT4遺伝子を含む発現べクタ一は、 一定条件下で消失する性質を有 するベクターであってもよい。 具体的には、 例えば、 pCAG-IPベクターなどを挙げ ることができる。 このような性質を有する EC AT 4発現ベクターを導入した ES 細胞は、 トランスジエニックマウスなどの遺伝子改変動物を作製するのに非常に有 用である。 当該ベクターを導入した ES細胞は、 一定条件下でベクター自体が細胞 から消失するため、 regulated promoterなど細胞内にベクターが残る方法を用いて
E C AT 4の発現量を制御するよりも、 簡便かつ確実に遺伝子改変動物を作製する ことができる。 The expression vector containing the ECAT4 gene may be a vector having the property of disappearing under certain conditions. Specifically, for example, a pCAG-IP vector and the like can be mentioned. ES cells into which the ECAT4 expression vector having such properties has been introduced are very useful for producing genetically modified animals such as transgenic mice. In the ES cells into which the vector has been introduced, the vector itself disappears from the cell under certain conditions. Genetically modified animals can be prepared more simply and reliably than controlling the expression level of ECAT4.
例えば、 E C A T 4遺伝子を含む pCAG-IPベクターを用いて作製した C A G— E C AT 細胞は、 L IFゃフィーダ一細胞の非存在下で培養することが可能であるた め、 C A G— E C AT 4細胞に所望の標的遺伝子を発現、 ノックアウト、 ノックダ ゥンまたはノックインさせるための他のベクターを導入する操作は非常に容易であ る。 For example, CAG-EC AT cells produced using a pCAG-IP vector containing the ECAT 4 gene can be cultured in the absence of LIF ゃ feeder cells. The operation of introducing another vector for expressing, knocking out, knocking down or knocking in the desired target gene into the target gene is very easy.
ここで遺伝子改変動物とは、 標定遺伝子を過剰発現、 ノックアウト、 ノックダウ ンまたはノックインさせた動物のことである。 遺伝子改変動物は公知の方法で作製 することができ、 動物は哺乳動物であればよく、 例えばマウス、 ラットなどを挙げ ることができる。 , Here, the genetically modified animal is an animal in which the standard gene is overexpressed, knocked out, knocked down or knocked in. The genetically modified animal can be prepared by a known method, and the animal may be a mammal, and examples thereof include a mouse and a rat. ,
( 2 ) 本発明のァンチセンスポリヌクレオチド (2) Antisense polynucleotide of the present invention
本発明のアンチセンスポリヌクレオチドは、 E C AT 4遺伝子の塩基配列に相補 的な、 または実質的に相補的な塩基配列またはその一部を有するものであり、 E C AT 4遺伝子の発現を抑制し得る作用を有するものであればよく、 アンチセンス R NA、 アンチセンス D N Aなどが含まれる。 The antisense polynucleotide of the present invention has a nucleotide sequence complementary to or substantially complementary to the nucleotide sequence of the ECAT4 gene or a part thereof, and can suppress the expression of the ECAT4 gene. Any substance having an action may be used, and examples thereof include antisense RNA and antisense DNA.
ここで、 実質的に相補的な塩基配列とは、 例えば、 E C AT 4遺伝子の塩基配列 に相補的な塩基配列と約 7 0 %以上、 好ましくは約 8 0 %以上、 より好ましくは約 9 0 %以上、 最も好ましくは約 9 5 %以上の相同性を有する塩基配列などが挙げら れる。 特に、 E C AT 4遺伝子の塩基配列の N末端部位をコードする部分の塩基配 列 (例えば、 開始コドン付近の塩基配列など) の相補鎖と約 7 0 %以上、 好ましく は約 8 0 %以上、 より好ましくは約 9 0 %以上、 最も好ましくは約 9 5 %以上の相 同性を有するアンチセンスポリヌクレオチドが好適である。 具体的には、 配列番号 : 8〜1 0のいずれかに記載の塩基配列に相補的な、 もしくは実質的に相補的な配 列、 またはその一部分を有するアンチセンスボリヌクレオチドなどが挙げられる。 相補的な塩基配列を有するポリヌクレオチド湘補鎖、 逆鎖)とは、 上記各配列番 号に示される塩基配列からなるポリヌクレオチドの全長配列、 または該塩基配列に おいて少なくとも連続した 15塩基長の塩基配列を有するその部分配列(ここでは便 宜上、 これらを 「正鎖」 ともいう)に対して、 A : Tおよび G : Cといった塩基対関
1. 4 係に基づき、 塩基的に相補的な関係にあるポリヌクレオチドを意味するものである 。 ただし、 かかる相補鎖は、 対象とする正鎖の塩基配列と完全に相補配列を形成す る場合に限らず、 対象とする正鎖とストリンジェントな条件でハイブリダイスする ことができる程度の相補関係を有するものであってもよい。 Here, the substantially complementary nucleotide sequence is, for example, about 70% or more, preferably about 80% or more, more preferably about 90% or more of the nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of the ECAT4 gene. % Or more, most preferably about 95% or more homology. In particular, about 70% or more, preferably about 80% or more, of the complementary sequence of the base sequence (for example, the base sequence near the start codon) of the portion encoding the N-terminal portion of the base sequence of the ECAT4 gene More preferably, an antisense polynucleotide having about 90% or more, most preferably about 95% or more homology is suitable. Specific examples include a sequence complementary to or substantially complementary to the base sequence described in any of SEQ ID NOs: 8 to 10, or an antisense polynucleotide having a part thereof. A polynucleotide having a complementary base sequence (complementary chain, reverse chain) refers to the full-length sequence of a polynucleotide consisting of the base sequence shown in each of the above-mentioned sequence numbers, or at least 15 continuous bases in the base sequence. For the partial sequence having the base sequence (for convenience, these are also referred to as “positive chains”), base pairing such as A: T and G: C 1.4 means polynucleotides that are in a complementary relationship with each other. However, such a complementary strand is not limited to the case where it forms a completely complementary sequence with the base sequence of the target positive strand, but has a complementary relationship sufficient to hybridize with the target positive strand under stringent conditions. May be provided.
また、 正鎖側のポリヌクレオチドには、 E C AT 4遺伝子の塩基配列、 またはそ の部分配列を有するものだけでなく、 上記相補鎖の塩基配列に対してさらに相補的 な関係にある塩基配列からなる鎖を含めることができる。 In addition, the polynucleotides on the positive chain side include not only those having the base sequence of the ECAT4 gene or a partial sequence thereof, but also those having a more complementary relationship to the base sequence of the complementary chain. Chains can be included.
アンチセンスポリヌクレオチドは通常、 10〜1000個程度、 好ましくは 15〜500個 程度、 更に好ましくは 16〜30個程度の塩基から構成される。 ヌクレア一ゼなどの加 水分解酵素による分解を防ぐために、 アンチセンス D N Aを構成する各ヌクレオチ ドのリン酸残基 (ホスフェート) は、 例えば、 ホスホロチォエー卜、 メチルホスホ ネート、 ホスホロジチォネートなどの化学修飾りん酸残基に置換されていてもよい 。 これらのアンチセンスポリヌクレオチドは、 公知の D NA合成装置などを用いて 製造することができる。 The antisense polynucleotide is usually composed of about 10 to 1000 bases, preferably about 15 to 500 bases, and more preferably about 16 to 30 bases. To prevent degradation by hydrolytic enzymes such as nucleases, the phosphate residues (phosphates) of each nucleotide constituting antisense DNA are chemically modified with, for example, phosphorothioate, methylphosphonate, phosphorodithionate, etc. It may be substituted with a phosphate residue. These antisense polynucleotides can be produced using a known DNA synthesizer or the like.
かかるアンチセンスポリヌクレオチドは、 E C AT 4遺伝子の R NAとハイプリ ダイズすることができ、 該 R N Aの合成または機能を阻害することができるか、 あ るいは該 R NAとの相互作用を介して E C AT 4遺伝子の発現を調節 ·制御するこ とができる。 Such antisense polynucleotides can hybridize to the RNA of the EC AT4 gene and can inhibit the synthesis or function of the RNA, or can interact with the RNA via the RNA. It can regulate and control the expression of AT4 gene.
本発明のアンチセンスポリヌクレオチドは、 生体内および生体外で E C AT 4の 発現を調節 ·制御するのに有用であり、 前述のように未分化細胞を従来より確実に なくしたりするうえで有用である。 タンパク質遺伝子の 5 ' 端ヘアピンループ、 5 ' 端 6—ベースペア · リピート、 5 ' 端非翻訳領域、 ポリペプチド翻訳開始コドン 、 タンパク質コード領域、 O R F翻訳終止コドン、 3 ' 端非翻訳領域、 3 ' 端パリ ンドローム領域または 3 ' 端ヘアピンループなどは、 好ましい対象領域として選択 しうるが、 タンパク質遺伝子内の如何なる領域も対象として選択しうる。 目的核酸 と、 対象領域の少なくとも一部に相補的なポリヌクレオチドとの関係については、 目的核酸が対象領域とハイプリダイズすることができる場合は、 その目的核酸は、 当該対象領域のポリヌクレオチドに対して 「アンチセンス」 であるということがで さる。
ァンチセンスポリヌクレオチドは、 2一デォキシ一 D—リポースを含有している ポリヌクレオチド、 D—リポースを含有しているポリヌクレオチド、 プリンまたは ピリミジン塩基の N—グリコシドであるその他のタイプのポリヌクレオチド、 非ヌ クレオチド骨格を有するその他のポリマ一 (例えば、 市販のタンパク質核酸および 合成配列特異的な核酸ポリマー) または特殊な結合を含有するその他のポリマー ( 但し、 該ポリマーは D NAや R NA中に見出されるような塩基のペアリングや塩基 の付着を許容する配置をもつヌクレオチドを含有する) などが挙げられる。 それら は、 2本鎖 D NA、 1本鎖 D NA、 2本鎖 RNA、 1本鎖 R NA、 D NA: R NA ハイブリッドであってもよく、 さらに非修飾ポリヌクレオチド (または非修飾オリ ゴヌクレオチド) 、 公知の修飾の付加されたもの、 例えば当該分野で知られた標識 のあるもの、 キャップの付いたもの、 メチル化されたもの、 1個以上の天然のヌク レオチドを類縁物で置換したもの、 分子内ヌクレオチド修飾のされたもの、 例えば 非荷電結合 (例えば、 メチルホスホネート、 ホスホトリエステル、 ホスホルアミデ —ト、 力ルバメートなど) を持つもの、 電荷を有する結合または硫黄含有結合 (例 、 ホスホロチォェ一ト、 ホスホロジチォェ一トなど) を持つもの、 例えばタンパク 質 (例、 ヌクレアーゼ、 ヌクレアーゼ ·インヒビター、 卜キシン、 抗体、 シグナル ペプチド、 ポリ— L一リジンなど) や糖 (例、 モノサッカライドなど) などの側鎖 基を有しているもの、 インタ一カレント化合物 (例、 ァクリジン、 ソラレンなど) を持つもの、 キレート化合物 (例えば、 金属、 放射活性をもつ金属、 ホウ素、 酸化 性の金属など) を含有するもの、 アルキル化剤を含有するもの、 修飾された結合を 持つもの (例えば、 αァノマー型の核酸など) であってもよい。 ここで 「ヌクレオ シド」 、 「ヌクレオチド」 および 「核酸」 とは-. プリンおよびピリミジン塩基を含 有するのみでなく、 修飾されたその他の複素環型塩基をもつようなものを含んでい て良い。 このような修飾物は、 メチル化されたプリンおよびピリミジン、 ァシル化 されたプリンおよびピリミジン、 あるいはその他の複素環を含むものであってよい 。 修飾されたヌクレオチドおよび修飾されたヌクレオチドはまた糖部分が修飾され ていてよく、 例えば、 1個以上の水酸基が八ロゲンと力 脂肪族基などで置換され ていたり、 またはエーテル、 ァミンなどの官能基に変換されていてよい。 本発明の アンチセンスポリヌクレオチドは、 R NA、 D NAまたは修飾された核酸 (R NA
、 D NA) である。 修飾された核酸の具体例としては、 核酸の硫黄誘導体、 チォホ スフェート誘導体、 ポリヌクレオシドアミドゃオリゴヌクレオシドアミドの分解に 抵抗性のものなどが挙げられる。 The antisense polynucleotide of the present invention is useful for regulating and controlling the expression of ECAT4 in vivo and in vitro, and is useful for reliably eliminating undifferentiated cells as described above. is there. 5 'end hairpin loop of protein gene, 5' end 6—base pair repeat, 5 'end untranslated region, polypeptide translation initiation codon, protein coding region, ORF translation stop codon, 3' end untranslated region, 3 ' The terminal palindrome region or the 3 ′ terminal hairpin loop can be selected as a preferable target region, but any region in the protein gene can be selected as the target. Regarding the relationship between the target nucleic acid and a polynucleotide complementary to at least a part of the target region, if the target nucleic acid can hybridize with the target region, the target nucleic acid is It means that it is “antisense”. Antisense polynucleotides can be polynucleotides containing D-reports, polynucleotides containing D-reports, N-glycosides of purine or pyrimidine bases, or other types of polynucleotides. Other polymers having a nucleotide backbone (eg, commercially available protein nucleic acids and synthetic sequence-specific nucleic acid polymers) or other polymers containing special bonds (however, such polymers are found in DNA and RNA) Such as nucleotides having a configuration that allows base pairing and base attachment). They may be double-stranded DNA, single-stranded DNA, double-stranded RNA, single-stranded RNA, DNA: RNA hybrids, and may further comprise unmodified polynucleotides (or unmodified oligonucleotides). ), With known modifications, e.g., labeled, capped, methylated, or substituted with one or more natural nucleotides, as known in the art. Modified with an intramolecular nucleotide, for example, having an uncharged bond (eg, methylphosphonate, phosphotriester, phosphoramide, oleambamate, etc.), a charged bond or a sulfur-containing bond (eg, phosphorothioate) , Such as proteins (eg, nucleases, nuclease inhibitors, toxins, antibodies, Compounds having side-chain groups such as guanyl peptides, poly-L-lysine, etc., sugars (eg, monosaccharides), compounds having interactive compounds (eg, acridine, psoralen, etc.), chelating compounds ( For example, those containing metals, radioactive metals, boron, oxidizing metals, etc., those containing alkylating agents, and those with modified bonds (eg, alpha-anomeric nucleic acids, etc.). May be. Here, “nucleoside”, “nucleotide”, and “nucleic acid” may include not only those containing purine and pyrimidine bases but also those having other modified heterocyclic bases. Such modifications may include methylated purines and pyrimidines, acylated purines and pyrimidines, or other heterocycles. Modified nucleotides and modified nucleotides may also be modified at the sugar moiety, e.g., where one or more hydroxyl groups have been replaced with octalogens and aliphatic groups, or functional groups such as ethers, amines, etc. May be converted to The antisense polynucleotide of the present invention may comprise RNA, DNA or modified nucleic acid (RNA , DNA). Specific examples of the modified nucleic acid include a sulfur derivative of a nucleic acid, a thiophosphate derivative, a polynucleoside amide / a nucleic acid that is resistant to degradation of oligonucleoside amide, and the like.
本発明のアンチセンスポリヌクレオチドは、 例えば、 以下のように設計されうる 。 すなわち、 細胞内でのアンチセンスポリヌクレオチドをより安定なものにする、 アンチセンスポリヌクレオチドの細胞透過性をより高める、 目標とするセンス鎖に 対する親和性をより大きなものにする、 また、 もし毒性があるような場合はアンチ センスポリヌクレオチドの毒性をより小さなものにする。 このような修飾は、 例え ば Pharm Tech Japan, 8卷, 247頁または 395頁, 1992年、 Ant i sense Research and Appl icat i ons, CRC Press, 1993年などで数多く報告されている。 The antisense polynucleotide of the present invention can be designed, for example, as follows. In other words, it makes the antisense polynucleotide more stable in the cell, enhances the cell permeability of the antisense polynucleotide, increases the affinity for the target sense strand, and In some cases, the toxicity of the antisense polynucleotide is reduced. Many such modifications have been reported, for example, in Pharm Tech Japan, vol. 8, p. 247 or p. 395, 1992, Antisense Research and Appli- cations, CRC Press, 1993.
本発明のアンチセンスポリヌクレオチドは、 リボゾーム、 ミクロスフエアのよう な特殊な形態で供与されたり、 遺伝子治療により適合した付加された形態で供与さ れてもよい。 こうして付加形態で用いられるものとしては、 リン酸基骨格の電荷を 中和するように働くポリリジンのようなポリカチオン体、 細胞膜との相互作用を高 めたり、 核酸の取込みを増大せしめるような脂質 (例、 ホスホリピド、 コレステロ —ルなど) などの疎水性のものが挙げられる。 付加するに好ましい脂質としては、 コレステロールやその誘導体 (例、 コレステリルクロ口ホルメート、 コール酸など ) が挙げられる。 こうしたものは、 核酸の 3 ' 端または 5 ' 端に付着させることが でき、 塩基、 糖、 分子内ヌクレオシド結合を介して付着させることができうる。 そ の他の基としては、 核酸の 3 ' 端または 5 ' 端に特異的に配置されたキャップ用の 基で、 ェキソヌクレアーゼ、 R N a s eなどのヌクレア一ゼによる分解を阻止する ためのものが挙げられる。 こうしたキャップ用の基としては. ポリエチレングリコ —ル、 テトラエチレングリコ一ルなどのグリコールをはじめとした当該分野で知ら れた水酸基の保護基が挙げられるが、 それに限定されるものではない。 アンチセン スボリヌクレオチドの阻害活性は、 本発明のスクリーニング方法を用いて調べるこ とができる。 The antisense polynucleotide of the present invention may be provided in a special form such as ribosome or microsphere, or may be provided in an added form more suitable for gene therapy. Examples of such additional forms include polycations, such as polylysine, which act to neutralize the charge of the phosphate backbone, and lipids, which increase the interaction with cell membranes and increase the uptake of nucleic acids. (Eg, phospholipids, cholesterol, etc.). Preferred lipids for addition include cholesterol and its derivatives (eg, cholesteryl chromate formate, cholic acid, etc.). These can be attached to the 3 'or 5' end of the nucleic acid and can be attached via a base, sugar, or intramolecular nucleoside linkage. Other groups include capping groups specifically located at the 3 'or 5' end of nucleic acids that prevent degradation by nucleases such as exonucleases and RNases. No. Such capping groups include, but are not limited to, hydroxyl-protecting groups known in the art, including glycols such as polyethylene glycol and tetraethylene glycol. The inhibitory activity of an antisense polynucleotide can be examined using the screening method of the present invention.
本発明のァンチセンスポリヌクレオチドは、 前述のように 2本鎖であってもよく 、 E C AT 4をコードする R N Aに結合し、 該 R N Aを破壊またはその機能を抑制 するものである。 すなわち、 E C AT 4をコードする R N Aの一部とそれに相補的
な R NAを含有する 2本鎖 R NA等も本発明のアンチセンスポリヌクレオチドに含 まれる。 As described above, the antisense polynucleotide of the present invention may be double-stranded, and binds to RNA encoding ECAT4 and destroys the RNA or suppresses its function. That is, a part of the RNA encoding ECAT4 and its complementary Double-stranded RNAs containing various RNAs are also included in the antisense polynucleotide of the present invention.
上記アンチセンスポリヌクレオチドの利用にっき詳述すれば、 通常のこの種の遺 伝子治療と同様にして、 例えばアンチセンスオリゴヌクレオチドまたはその化学的 修飾体を直接標的の培養細胞あるいは組織などに投与することにより目的遺伝子の 発現を制御する方法により実施できる。 本発明のアンチセンスポリヌクレオチドは 、 そのままもしくは遺伝子治療用べクタ一にこれを組込むことにより、 細胞に投与 することもできる。 これらの場合も、 投与量、 投与方法は細胞の種類、 細胞数など により変動し、 当業者であれば適宜選択することが可能である。 In more detail, the use of the antisense polynucleotide is similar to that of ordinary gene therapy. For example, an antisense oligonucleotide or a chemically modified product thereof is directly administered to a target cultured cell or tissue. This can be performed by a method for controlling the expression of the target gene. The antisense polynucleotide of the present invention can be administered to cells as it is or by incorporating it into a vector for gene therapy. Also in these cases, the dose and the administration method vary depending on the type of cells, the number of cells, and the like, and those skilled in the art can appropriately select them.
ァンチセンスポリヌクレオチドまたはその化学的修飾体は、 細胞内でセンス鎖 mR NAに結合して、 目的遺伝子の発現、 即ち E C A T 4の発現を制御することができ、 かくして E C A T 4の機能 (活性)を制御することができる。 The antisense polynucleotide or a chemically modified product thereof can bind to the sense strand mRNA in cells and regulate the expression of the target gene, that is, the expression of ECAT4, and thus the function (activity) of ECAT4. Can be controlled.
アンチセンスポリヌクレオチドまたはその化学的修飾体を直接培養細胞に投与す る方法において、 用いられるアンチセンスポリヌクレオチドまたはその化学修飾体 は、 好ましくは 10〜1000塩基、 さらに好ましくは 15〜500塩基、 最も好ましくは 16 〜30塩基の長さを有するものとすればよい。 その投与に当たり、 アンチセンスオリ ゴヌクレオチドまたはその化学的修飾体は、 通常慣用される安定化剤、 緩衝液、 溶 媒などを用いて製剤化 (試薬化) され得る。 In the method of directly administering an antisense polynucleotide or a chemically modified product thereof to cultured cells, the antisense polynucleotide or the chemically modified product used is preferably 10 to 1000 bases, more preferably 15 to 500 bases, and most preferably Preferably, it should have a length of 16 to 30 bases. Upon administration, the antisense oligonucleotide or a chemically modified product thereof can be formulated (reagentized) using a commonly used stabilizer, buffer, solvent or the like.
上記組換えウィルスを用いる方法としては、 例えばレトロウイルス、 レンチウイ ルス、 アデノウイルス、 アデノ関連ウィルス、 ヘルぺスウィルス、 センダイウィル ス、 ワクシニアウィルス、 ポリオウイルス、 シンビスウィルスなどのウィルスゲノ ムに本発明のアンチセンスポリヌクレオチドを組込んで生体内に導入する方法が挙 げられる。 この中では、 レトロウイルス、 アデノウイルス、 アデノ関連ウィルスな どを用いる方法が特に好ましい。 非ウィルス的導入法としては、 リボソーム法、 リ ポフエクチン法などが挙げられ、 特にリポソ一ム法が好ましい。 他の非ウィルス的 導入法としては、 例えばマイクロインジェクション法、 リン酸カルシウム法、 エレ クトロポレーシヨン法なども挙げられる。 The method using the above-mentioned recombinant virus includes, for example, the virus genome of the present invention such as retrovirus, lentivirus, adenovirus, adeno-associated virus, herpes virus, Sendai virus, vaccinia virus, polio virus, and symbis virus. There is a method of incorporating an antisense polynucleotide into a living body and introducing it into a living body. Among them, a method using a retrovirus, an adenovirus, an adeno-associated virus or the like is particularly preferable. Examples of the non-viral introduction method include a ribosome method and a lipofectin method, and a liposome method is particularly preferable. Other non-viral introduction methods include, for example, a microinjection method, a calcium phosphate method, and an electroporation method.
本発明の細胞分化促進剤は、 上述したアンチセンスポリヌクレオチドまたはその 化学修飾体、 これらを含む組換えウィルスおよびこれらウィルスが導入された感染
細胞などを有効成分とするものである。 本発明の細胞分化促進剤は、 試薬または医 薬として用いることができる。 該組成物の投与形態などは、 標的細胞または組織に 応じて適宜決定できる。 本発明の医薬または試薬は、 例えば本発明のアンチセンス ポリヌクレオチドを含有するウィルスベクタ一をリボソームまたは膜融合リポソ一 ムに包埋した形態(センダイウイルス(HV J) -リボソームなど)とすることができる。 これらのリボソーム製剤形態には、 懸濁剤、 凍結剤、 遠心分離濃縮凍結剤などが含 まれる。 また、 上記本発明のアンチセンスポリヌクレオチドを含有するべクタ一を 導入されたウィルスで感染された細胞培養液の形態とすることもできる。 これら各 種形態の製剤中の有効成分の投与量は、 目的により適宜調節することができる。 通 常、 ECAT4遺伝子に対するアンチセンスポリヌクレオチドの場合は、 約 0.001 x -lOOmg, 好ましくは約 0.001 g-lOmgを数日ないし数力月に 1回添加/投与され る量とすればよい。 例えば 10 cmシャーレの場合は、 本発明アンチセンスヌクレ ォチドを 0.0001 a g〜 1 OOfflg, 好ましくは 0.001 a g〜 1 Omgを数日ないし数力月に 1回 添加すればよい。 The cell differentiation promoting agent of the present invention includes the above-mentioned antisense polynucleotide or a chemically modified product thereof, a recombinant virus containing the same, and an infection into which these viruses have been introduced. A cell or the like is used as an active ingredient. The agent for promoting cell differentiation of the present invention can be used as a reagent or a medicine. The administration form and the like of the composition can be appropriately determined depending on the target cell or tissue. The medicament or reagent of the present invention may be, for example, a form in which a virus vector containing the antisense polynucleotide of the present invention is embedded in ribosomes or membrane fusion liposomes (eg, Sendai virus (HVJ) -ribosome). it can. These ribosome formulations include suspensions, cryogens, and centrifuged concentrated cryogens. Further, the vector containing the antisense polynucleotide of the present invention may be in the form of a cell culture solution infected with the introduced virus. The dosage of the active ingredient in these various forms of preparation can be appropriately adjusted depending on the purpose. Usually, in the case of an antisense polynucleotide against the ECAT4 gene, about 0.001 x -lOOmg, preferably about 0.001 g-lOmg may be added / administered once every several days to several months. For example, in the case of a 10 cm Petri dish, 0.0001 ag to 1 OOfflg, preferably 0.001 ag to 1 Omg of the antisense nucleotide of the present invention may be added once every few days to several months.
さらに、 本発明は、 (i) ECAT4をコードする RNAの一部とそれに相補的 な RNAを含有する二重鎖 RNA、 (ii) 前記二重鎖 RNAを含有してなる医薬、 (iii) EC AT4をコードする RNAの一部を含有するリポザィム、 (iv) 前記 リポザィムを含有してなる医薬、 (V) 前記リポザィムをコードする遺伝子 (DN A) を含有する発現ベクターなども提供する。 上記アンチセンスポリヌクレオチド と同様に、 二重鎖 RNA、 リポザィムなども、 本発明の DNAから転写される RN Aを破壌またはその機能を抑制することができる。 E C A T 4またはそれをコード する D N Aの機能を抑制することができる二重鎖 R N A、 リポザィムなど試薬また は治療剤などとして使用することができる。 Furthermore, the present invention provides (i) a double-stranded RNA containing a part of the RNA encoding ECAT4 and its complementary RNA, (ii) a medicine containing the double-stranded RNA, (iii) an EC A lipozyme containing a part of RNA encoding AT4, (iv) a medicine containing the lipozyme, (V) an expression vector containing a gene (DNA) encoding the lipozyme, and the like are also provided. Similarly to the above-mentioned antisense polynucleotide, double-stranded RNA, lipozyme and the like can also break down RNAs transcribed from the DNA of the present invention or inhibit its function. It can be used as a reagent or therapeutic agent such as double-stranded RNA, lipozyme which can suppress the function of ECAT4 or the DNA encoding it.
二重鎖 RNAは 公知の方法 (例、 Nature, 411巻, 494頁, 2001年) に準じて、 ECAT4をコードするポリヌクレオチド配列を基に設計して製造することができ る。 リポザィムは、 公知の方法 (例、 TRENDS in Molecular Medicine, 7巻, 221頁 , 2001年) に準じて、 ECAT4をコードするポリヌクレオチドの配列を基に設計 して製造することができる。 例えば、 公知のリポザィムの配列の一部を ECAT4 をコードする RNAの一部に置換することによって製造することができる。 ECA
T 4をコードする RN Aの一部としては、 公知のリポザィムによって切断され得る コンセンサス配列 NUX (式中、 Nはすべての塩基を、 Xは G以外の塩基を示す) の近傍の配列などが挙げられる。 上記の二重鎖 R N Aまたはリポザィムを上記の試 薬または医薬として使用する場合、 ァンチセンスポリヌクレオチドと同様にして製 剤化し、 投与することができる。 また、 前記の発現ベクターは、 公知の遺伝子治療 法などと同様に用い、 上記試薬または医薬として使用する。 Double-stranded RNA can be designed and manufactured based on a polynucleotide sequence encoding ECAT4 according to a known method (eg, Nature, 411, 494, 2001). The lipozyme can be designed and manufactured based on the sequence of the polynucleotide encoding ECAT4 according to a known method (eg, TRENDS in Molecular Medicine, Vol. 7, pp. 221, 2001). For example, it can be produced by substituting a part of a known lipozyme sequence with a part of RNA encoding ECAT4. ECA As a part of the RNA encoding T4, a sequence near a consensus sequence NUX (where N indicates all bases and X indicates a base other than G) which can be cleaved by a known lipozyme, and the like can be mentioned. Can be When the above-mentioned double-stranded RNA or lipozyme is used as the above-mentioned reagent or medicine, it can be prepared and administered in the same manner as the antisense polynucleotide. In addition, the above-mentioned expression vector is used in the same manner as a known gene therapy method and the like, and is used as the above reagent or medicine.
(3) 本発明の ECAT4ェンハンサ一、 ECAT4プロモータ一領域、 ECAT 4が認識するコンセンサス配列、 組換えべク夕一および形質転換細胞 (3) ECAT4 enhancer, ECAT4 promoter region, consensus sequence recognized by ECAT4, recombinant vector and transformed cell of the present invention
本発明の 「E CAT 4ェンハンサ一」 とは、 EC AT 4の転写を促進する塩基配 列のことである。 本発明の ECAT4ェンハンサ一を含む ECAT4プロモータ一 領域を用いれば、 E CAT 4遺伝子の転写などを効率的に行うことができる。 The “ECAT4 enhancer” of the present invention refers to a base sequence that promotes the transcription of ECAT4. Use of the ECAT4 promoter region including the ECAT4 enhancer of the present invention enables efficient transcription of the ECAT4 gene and the like.
本発明の E CAT 4ェンハンサ一は、 (i)配列番号 7で示される塩基配列の一部 または全部を含むことを特徴とする EC AT 4ェンハンサー、 (ii)配列番号 17、 配列番号 18または配列番号 19で示される塩基配列を含有する EC AT 4ェンハ ンサ一、 (iii) 配列番号 15で示される塩基配列の一部であり、 且つ配列番号 1 7、 配列番号 18または配列番号 19で示される塩基配列を含有する ECAT4ェ ンハンサ一 (iv) 配列番号 15で示される塩基配列を含有する EC AT 4ェンハン サー、 (V)配列番号 14で示される塩基配列の一部であり、 配列番号 15で示される 塩基配列を含有する E CAT 4ェンハンサ一、 (vi)前記(i)〜 (V)のいずれか記載の EC AT 4ェンハンサ一の塩基配列において 1個もしくは複数個の塩基が欠失、 置 換もしくは付加された塩基配列を含み、 且つ E CAT 4遺伝子の転写を促進する能 力を有することを特徴とする ECAT4ェンハンサ一、 (vi i)前記 ( 〜 (v)のいず れか記載の E CAT 4ェンハンサ一の塩基配列からなる DNAとストリンジェント な条件下にハイブリダィズし、 且つ E C A T 4遺伝子の転写を促進する能力を有す ることを特徴とする EC AT 4ェンハンサ一である。 The ECAT4 enhancer of the present invention comprises (i) an ECAT4 enhancer comprising a part or all of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 7, (ii) SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 or a sequence thereof. An EC AT4 gene containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 19, (iii) a part of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 15, and represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, or SEQ ID NO: 19 ECAT4 enhancer containing the nucleotide sequence (iv) ECAT4 enhancer containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 15, (V) a part of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 14, (Vi) one or more bases are deleted or replaced in the base sequence of the ECAT4 enhancer according to any one of the above (i) to (V). ECAT 4 (Vii) a DNA comprising the nucleotide sequence of ECAT4 enhancer described in any one of the above (to (v) and a stringent, which has the ability to promote transcription of offspring. An EC AT4 enhancer characterized in that it hybridizes under various conditions and has the ability to promote the transcription of the ECAT4 gene.
なお、 (i)の具体例としては、 例えば、 図 8 (Β) で示される塩基配列の- 4737位 から- 4611位の領域 (配列番号 15において第 1位から第 127位の領域) の DN Αを含有する ECAT4ェンハンサー、 および図 8 (B) で示される塩基配列の- 4 497位から - 4387位の領域 (配列番号 15において第 241位から第 351位の領域
) の DNAを含有する EC AT 4ェンハンサーを挙げることができる。 As a specific example of (i), for example, the DN of the region from position -4737 to position -4611 of the nucleotide sequence shown in FIG. 8 (Β) (the region from position 1 to position 127 in SEQ ID NO: 15) ECAT4 enhancer containing ン, and the region from position -4497 to position -4387 of the nucleotide sequence shown in FIG. 8 (B) (the region from position 241 to position 351 in SEQ ID NO: 15) ) DNA-containing EC AT4 enhancer.
本発明において 「プロモーター領域」 とは、 調節遺伝子の一種で、 遺伝子の転写 の開始部位を決定し、 またその頻度を直接的に調節する DNA上の領域である。 細 胞型特異的もしくは組織特異的な制御を受けるプロモーター要素、 または外来性の シグナルもしくは因子 (例えば、 転写活性化夕ンパク質)によつて誘導されるプロモ 一ター依存的遺伝子発現を引き起こすために十分なプロモー夕一要素を含んでいて もよい。 In the present invention, the “promoter region” is a type of regulatory gene and is a region on DNA that determines the transcription initiation site of a gene and directly regulates its frequency. To induce promoter elements under cell-type or tissue-specific regulation, or promoter-dependent gene expression induced by exogenous signals or factors (eg, transcriptionally activated proteins) It may contain sufficient promotion elements.
本発明の 「E CAT 4プロモーター領域」 は、 前述の本発明 EC AT 4ェンハン サ一を含んでいるものであり、 ECAT4のプロモータ一活性を有する DN Aであ ればいかなるものであってもよい。 具体的には、 例えば、 配列番号 14に示される 塩基配列の一部または全部からなる D N Aなどを挙げることができる。 The “ECAT4 promoter region” of the present invention contains the aforementioned ECAT4 enhancer of the present invention, and may be any DNA as long as it is a DNA having the promoter activity of ECAT4. . Specifically, for example, DNA consisting of a part or all of the base sequence shown in SEQ ID NO: 14 and the like can be mentioned.
本発明の 「 E C A T 4が認識するコンセンサス配列」 とは、 ECAT4が遺伝子 に結合して転写制御作用を示す際に、 E C A T 4が認識する部位の遺伝子配列であ る。 The “consensus sequence recognized by ECAT4” of the present invention is a gene sequence of a site recognized by ECAT4 when ECAT4 binds to a gene and exhibits a transcription control action.
本発明の E CAT4が認識するコンセンサス配列としては、 The consensus sequence recognized by ECAT4 of the present invention includes:
(i) 以下の (a) 〜 (c) のいずれかに記載される DNAを含むことを特徴とす る E C A T 4が認識するコンセンサス配列: (i) a consensus sequence recognized by ECAT4, comprising a DNA described in any of (a) to (c) below:
( a ) 配列番号 4で示される塩基配列を含有する配列からなる D N A、 (a) a DNA comprising a sequence containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 4,
( b) 配列番号 4で示される塩基配列において 1個もしくは複数個の塩基が欠失、 置換もしくは付加された塩基配列からなり、 且つ E C AT 4と結合する能力を有す る DNA、 (b) a DNA consisting of a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted or added in the base sequence represented by SEQ ID NO: 4, and which has an ability to bind to ECAT4;
( c ) 配列番号 4で示される塩基配列からなる D N Aとストリンジェントな条件下 にハイブリダイズし、 且つ ECAT4と結合する能力を有する D N A , (c) a DNA which hybridizes with DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 4 under stringent conditions, and has an ability to bind to ECAT4,
(ii) 以下の (a) 〜 (c) のいずれかに記載される DNAを含むことを特徴とす る ECAT4が認識するコンセンサス配列: (ii) a consensus sequence recognized by ECAT4, comprising a DNA described in any of (a) to (c) below:
(a) 配列番号 5、 配列番号 6または配列番号 16で示される塩基配列からなる DN A、 (a) a DNA comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, or SEQ ID NO: 16,
(b) 配列番号 5、 配列番号 6または配列番号 16で示される塩基配列において 1個 もしくは複数個の塩基が欠失、 置換もしくは付加された塩基配列からなり、 且つ E
CAT4と結合する能力を有する DNA、 (b) a base sequence represented by SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 16 wherein one or more bases are deleted, substituted or added, and DNA capable of binding CAT4,
(c) 配列番号 5、 配列番号 6または配列番号 16で示される塩基配列からなる DN Aとストリンジエンドな条件下にハイブリダィズし、 且つ EC AT 4と結合する能 力を有する DNA、 (c) a DNA having the ability to hybridize with DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 16 under stringent end conditions, and to bind to ECAT4;
(iii)前述(0または(ii)記載の配列の一部を含有することを特徴とする EC AT 4 が認識するコンセンサス配列、 (iii) a consensus sequence recognized by ECAT4, which comprises a part of the sequence described in (0 or (ii),
を挙げることができる。 ここで、 「1個もしくは複数個の塩基」 とは、 好ましくは 1〜 3個の塩基であり、 更に好ましくは 1〜 2個の塩基である。 また(iii)におけ る 「配列の一部」 とは、 例えば、 配列番号 5、 配列番号 6または配列番号 16で示さ れる塩基配列の 5, 側末端から数塩基〜 10塩基の DNA、 あるいは 3' 側末端から 数塩基〜 10塩基の D N Aを挙げることができるが、 これに限定されない。 Can be mentioned. Here, “one or more bases” is preferably one to three bases, and more preferably one to two bases. The “part of the sequence” in (iii) may be, for example, the DNA of 5 to 10 nucleotides from the side end of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 16, or 3 'DNA from several bases to 10 bases from the side end can be mentioned, but is not limited thereto.
本発明の E C A T 4ェンハンサ一、 E C A T 4が認識するコンセンサス配列およ び EC AT 4プロモーター領域は、 ヒトまたは他の哺乳動物の細胞 (例えば、 ヒト リンパ球細胞、 マウス線維芽細胞、 マウス ES細胞、 ラット ES細胞、 ヒト ES細 胞) もしくはそれらの細胞が存在するあらゆる組織等に由来のゲノム DNA、 cD NA、 合成 DNAのいずれでもよい。 The ECAT4 enhancer of the present invention, the consensus sequence recognized by ECAT4, and the ECAT4 promoter region are human or other mammalian cells (for example, human lymphocyte cells, mouse fibroblasts, mouse ES cells, It may be any of genomic DNA, cDNA and synthetic DNA derived from rat ES cells, human ES cells) or any tissue where such cells exist.
本発明の E C A T 4ェンハンサ一、 E C AT 4が認識するコンセンサス配列およ び ECAT4プロモータ一領域の調製方法としては、 例えば、 化学合成法、 PCR あるいはハイブリダイゼーション法などが挙げられる。 Examples of the method for preparing the ECAT4 enhancer, the consensus sequence recognized by ECAT4, and the ECAT4 promoter region of the present invention include chemical synthesis, PCR, and hybridization.
化学合成法を用いて調製する場合、 DNA自動合成機、 例えば DNA合成機モデ ル 38 OA (AB I社製) 等を用いることができる。 When preparing using a chemical synthesis method, an automatic DNA synthesizer, for example, a DNA synthesizer model 38OA (manufactured by ABI) can be used.
次に、 P C Rを用いて本発明の E CAT 4ェンハンサ一または E CAT 4プロモ 一夕一領域を調製する方法について説明する。 铸型とするゲノムライブラリ一は、 例えは、 「Mo l e c u l a r C 1 o n i n g : A L abo r a t o ry M a n u a 1 2nd e d i t i on」 (1989) 、 Co l d Sp r i ng Ha r bo r Labo r a t o r y P r e s s等に記載されている方法に準じ てヒト、 マウス等の哺乳動物の組織から調製することができる。 また、 ヒトゲノム DNA (クローンテック製) 等の市販のゲノム DNAや、 ヒトゲノムウォーカーキ ット (クローンテック製) 等の市販ゲノムライブラリーを用いることができる。 次
いで、 増幅させるプロモータ一に対応したプライマーを用いて PC Rを行う。 尚、 前記プライマーは、 配列番号 7、 配列番号 14または配列番号 15で示される塩基配列 に基づいて適宜設計することができ、 また、 その 5' 末端側に、 制限酵素認識配列 等を付加してもよい。 前記のようにして増幅された DNAは、 「Mo 1 e c u 1 a r C 1 o n i n g : A L abo r a t o ry Manu a l 2nd e d i t i on」 (1989) , Co l d Sp r i ng Ha r bo r Labo r a t o r y P r e s s、 「 Cu r r en t P r o t o c o l s I n Mo 1 e c u 1 a r B i o l ogy」 (1987) , J ohn Wi l ey & S on s, I n c. I S B N 0— 471— 50338— X等に記載される通常の方法 に準じてベクターにクローニングすることができる。 具体的には例えば I n V i t r o g e n製の TAクローニングキットに含まれるプラスミドベクターや S t r a t a g e n e製の p B 1 u e s c r i p t I Iなどのプラスミドベクターを用いて クローニングすることができる。 クローニングされた DNAの塩基配列は、 F. S ange r, S . N i c k l en, A. R. Cou l s on著、 P r o c e e d i n g s o f Na t i on a l Ac ad emy o f S c i enc e U. S. A. (1977) , 74, 5463 _ 5467等に記載されるダイデォキシタ —ミネ一ティング法などにより分析することができる。 Next, a method for preparing the ECAT4 enhancer or ECAT4 promoter overnight region of the present invention using PCR will be described. A genomic library of type と す る is described, for example, in "Mocular C 1 oning: AL abo rato ry Manua 1 2nd edition" (1989), Cold Spring Harbor Labo ratory Press, etc. It can be prepared from tissues of mammals such as humans and mice according to the methods described. In addition, commercially available genomic DNA such as human genomic DNA (manufactured by Clonetech) and commercially available genomic libraries such as human genome walker kit (manufactured by Clonetech) can be used. Next Then, perform PCR using primers corresponding to the promoter to be amplified. The primer can be appropriately designed based on the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, and a restriction enzyme recognition sequence or the like is added to the 5 ′ end thereof. Is also good. The DNA amplified as described above is described in `` Mo ecu 1 ar C 1 oning: AL abo rato ry Manu al 2nd edition '' (1989), Cold Spring Har Harbor rboratory Press, Cu rr ent Protocols In Mo 1 ecu 1 ar Biol ogy ”(1987), John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0—471—50338—X It can be cloned into a vector according to the method. Specifically, for example, cloning can be performed using a plasmid vector included in a TA cloning kit manufactured by Invitrogen or a plasmid vector such as pB1uescript II manufactured by Stratagene. The nucleotide sequence of the cloned DNA is described in F. Sanger, S. Nickl en, AR Cou ls on, Proceedings of Na ti on al Ac ad emy of S ci ence USA (1977), 74, 5463_ The analysis can be carried out by the didoxita-mining method described in 5467 and the like.
次に、 ハイブリダィゼーション法を用いて調製する方法について説明する。 まず、 プローブに用いる DNAを標識する。 プローブに用いる DNAとしては、 調製しょうとするェンハンサー、 プロモーター領域等の塩基配列の少なくとも一部 を有する D N A、 例えば、 配列番号 4〜 7、 および配列番号 14〜 19のいずれか で示される塩基配列もしくはその連続した一部の塩基配列からなる D N Aであって その鎖長が 16塩基以上 160塩基以下である DNA、 前記 DNAの塩基配列にお いて 1個もしくは複数個の塩基が欠失、 置換もしくは付加された塩基配列からなる DNA、 前記 DNAとストリンジェントな条件下にハイブリダィズする DNA等を 挙げることができる。 Next, a method of preparing using a hybridization method will be described. First, the DNA used for the probe is labeled. The DNA used for the probe may be a DNA having at least a part of a base sequence such as an enhancer to be prepared or a promoter region, for example, a base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 4 to 7 and 14 to 19 or DNA comprising a continuous partial base sequence and having a chain length of 16 bases or more and 160 bases or less, wherein one or more bases are deleted, substituted or added in the base sequence of the DNA And DNA that hybridizes with the DNA under stringent conditions.
プローブに用いる前記 DNAは、 例えば、 化学合成法、 PCR、 ハイブリダィゼ ーシヨン法等、 前述した通常の DNAの調製方法によって得ることができる。 なお 、 プローブに用いる前記 DNAは、 それ自身が EC AT 4をコ一ドする遺伝子の転
写を制御する能力を有していても良い。 The DNA used for the probe can be obtained, for example, by the above-mentioned usual DNA preparation method such as a chemical synthesis method, a PCR, and a hybridization method. In addition, the DNA used for the probe is a gene that encodes ECAT4 by itself. It may have the ability to control the photo.
プローブに用いる前記 DNAを放射性同位元素により標識するには、 例えば、 ベ —リンガ一製、 宝酒造製の Random Lab e l l i ng K i t等を用いる ことができ、 通常の PCR反応組成中の dCTPを [a—32 P] dCTPに替えて 、 プローブに用いる前記 DN Aを鍀型にして PC R反応を行うことにより、 標識を 行うこともできる。 また、 プローブに用いる DNAを蛍光色素で標識する場合には 例えば、 ECL D i r e c t Nu c l e i c Ac i d L ab e l l i ng and D i t e c t i on Sy s t em me r s h am P h a r m a c i a B i o t e c h製) 等を用いることができる。 プローブをハイブリダィズ させる DNAライブラリ一としては、 例えば、 マウスなどのげつ歯類等の動物由来 のゲノム DN Aライブラリ一等を使用することができる。 当該 DN Aライブラリ一 には、 市販のゲノム DNAライブラリーを用いることもできるし、 また 「Mo 1 e c u l a r C 1 o n i n g: A L abo r a t o r y Manu a l 2nd e d i t i on」 (1989) , Co l d S p r i ng Ha r bo r L a bo r a t o r y P r e s sや 「 Cu r r en t P r o t o c o l s I n Mo l e c u l a r B i o l o gyJ (1987) , J ohn Wi l ey & S on s, I n c. I S BN 0— 471— 50338 _X等に記載される通常の ライブラリ一作製法に従い、 例えば、 S t r a t agen e製の λ F I X I I 、 λ EMBL 3、 λ EMBL4、 λ DASH I I等の λベクタ一を用い、 G i g ap a c k p a c k ag i n g Ex t r a c t s (S t r a t a gen e製) 等を i n v i t r oパッケージングに用いてゲノム DNAライブラリーを 作製し、 これを用いることもできる。 In order to label the DNA used for the probe with a radioisotope, for example, Random Lab elling Kit manufactured by Ba Ringer and Takara Shuzo can be used, and dCTP in the ordinary PCR reaction composition can be used as [a - 32 P] instead of dCTP, by performing to PC R reacting the DN a to鍀型used to probe, it is also possible to perform labeling. When the DNA used for the probe is labeled with a fluorescent dye, for example, ECL Direct Nucleic Acid Label and D itection on Syst em mersh am Pharmacia Biotech) can be used. . As a DNA library for hybridizing probes, for example, a genomic DNA library derived from animals such as rodents such as mice can be used. As the DNA library, a commercially available genomic DNA library can be used, and “Moecular C 1 oning: AL aboratory Manu al 2nd edition” (1989), Cold Spring Harr Borr Laboratory Press, "CurrentProtocols In Molecular BiologyJ (1987), John Wiley & Sons, Inc. IS BN 0—471—50338_X, etc. According to the usual method for preparing a library described in (1), for example, using a λ vector such as λ FIXII, λ EMBL 3, λ EMBL4, λ DASH II manufactured by Stratage, Gig ap ackpack A genomic DNA library can be prepared using in vitro packaging (Stratagene) or the like and used.
ハイブリダィゼーション方法としては、 コロニーハイプリダイゼ一シヨンゃプラ ークハイプリダイゼ一シヨンをあげることができ、 ライブラリ一の作製に用いられ たベクターの種類に応じて方法を選択するとよい。 例えば、 使用されるライブラリ 一がプラスミドべク夕一で構築されたライブラリーである場合には、 コロニーハイ ブリダィゼーションを行うことができる。 具体的にはまず、 ライブラリーの DNA を宿主微生物に導入して形質転換細胞を取得し、 得られた形質転換細胞を希釈して 寒天培地にまき、 コロニーが現れるまで 37 で培養を行う。 また、 使用されるラ
イブラリーがファ一ジベクターで構築されたライブラリーである場合には、 ブラ一 クハイブリダィゼーシヨンを行うことができる。 具体的にはまず、 宿主微生物とラ ィブラリ一のファ一ジを感染可能な条件下で混合した後さらに軟寒天培地と混合し 、 これを寒天培地上にまく。 その後プラークが現れるまで 37 °Cで培養を行う。 よ り具体的には、 例えば、 Mo 1 e c u 1 a r C l on i ng 2nd e d i t i on (J. S amb r o ok, E. F. F r i s c h, T. M a n i a t i s著、 Co l d Sp r i ng Ha r bo r L abo r a t o ry P r e s s 1989年) 2. 60から 2. 65等に記載されている方法に準じて、 NZY 寒天培地に寒天培地 lmm2当り 0. 1〜1. O p f uの密度で、 約 9. 0 X 105 p f uのファ一ジライブラリーを広げ、 37°Cで 6〜10時間培養する。 Examples of the hybridization method include colony hybridization and plaque hybridization, and it is preferable to select a method according to the type of the vector used for preparing the library. For example, if the library used is a library constructed with a plasmid vector, colony hybridization can be performed. Specifically, first, transformants are obtained by introducing the library DNA into a host microorganism, and the obtained transformants are diluted, plated on an agar medium, and cultured at 37 until colonies appear. Also used la If the library is a library constructed with a phage vector, black hybridization can be performed. Specifically, first, the host microorganism and the phage of the library are mixed under conditions that allow infection, and then mixed with a soft agar medium, which is then spread on an agar medium. Incubate at 37 ° C until plaques appear. More specifically, for example, Mo 1 ecu 1 ar Cl on i ng 2 nd edit on (J. Sam Rok, EF Frisch, T. Maniatis, Cold Spring Har bor L abo rato ry P ress 1989 years) 2. according to the method described in 2.65, etc. 60, a density of 0. 1 to 1. O pfu agar lmm 2 per a NZY agar medium, about 9. 0 X 10 5 pfu file spread one di libraries, cultured 6-10 hours at 37 ° C.
次いで、 前記のいずれのハイブリダィゼーシヨン法を用いた場合も、 前述の培養 を行つた寒天培地の表面にメンブレンフィルタ一をのせ、 プラスミドを保有する形 質転換細胞やファ一ジを当該メンプレンフィルターに転写する。 このメンブレンフ ィルターをアルカリ処理した後、 中和処理し、 次いで、 DNAを当該フィルタ一に 固定する処理を行う。 より具体的には例えば、 プラークハイプリダイゼーシヨンの 場合には、 クローニングとシークェンス:植物バイオテクノロジー実験マニュアル (渡辺、 杉浦編集、 農村文化社 1989年) 等に記載の通常の方法に準じて、 前記 寒天培地の上に二トロセルロースフィルター又はナイロンフィルター等、 例えば、 Hybond— Ν' (Am e r s h am Ph a rma c i a B i o t e c h ) を置き、 約 1分間静置してファージ粒子をメンブレンフィルタ一に吸着させる。 次に、 当該フィルターをアルカリ溶液 (1. 5 M塩ィ匕ナトリウム、 0. 5N水酸化 ナトリウム) に約 3分間浸してファージ粒子を溶解させてファージ DNAをフィル 夕一上に溶出させた後、 中和溶液 (1. 5 M塩化ナトリウム 0. 5Mトリス塩酸 、 H7. 5) に約 5分間浸す処理を行う。 当該フィルターを洗浄溶液 (300m M塩ィ匕ナトリウム、 3 OmMクェン酸ナトリウム、 200 ηιΜ卜リス塩酸) で約 5 分間洗った後、 例えば、 約 80°Cで約 90分間べ一キングすることによりファージ DNAをフィルターに固定する。 このように調製されたフィルターと、 前記プロ一 ブとを用いてハイプリダイゼーシヨンを行う。 ハイブリダイゼ一ションを行う際の 試薬及び温度条件は、 例えば、 D. M. G 1 o V e r編 「DNA c l on i n
, a r ac t i c a l a p p r o a c h」 I RL PRESS (198 5) I SBN 0— 947946— 18— 7、 クローニングとシークェンス:植 物バイオテクノロジー実験マニュアル (渡辺、 杉浦編集、 農村文化社 1989年) 、 または、 Mo l e c u l a r C l on i ng 2nd e d i t i on (J. S amb r o ok, E. F. F r i s c h, T. Man i a t i s著、 Co l d S p r i ng Ha r bo r L ab o r a t o r y P r e s s、 1989年) 等の記載の方法に準じて行うことができる。 例えば、 450〜90 OmMの塩化ナ トリウム、 45〜 9 OmMのクェン酸ナトリウムを含み、 ドデシル硫酸ナトリウム (SDS) を 0. 1〜1. 0% (W/V) の濃度で含み、 変性した非特異的 DN A を 0〜200 gZmLの濃度で含み、 場合によってはアルブミン、 フイコール、 ポリビニルピロリドン等をそれぞれ 0〜 0. 2% (W/V) の濃度で含んでいても よいプレハイブリダィゼーシヨン溶液、 好ましくは、 90 OmMの塩ィ匕ナトリウム 、 9 OmMのクェン酸ナトリウム、 1 % (W/V) の SDSおよび 100 gZm Lの変性 Ca 1 f - t hymu s D N Aを含むプレハイブリダィゼーシヨン溶液 を、 前記のようにして作製したフィルタ一 1 cm2当り 50〜200 Lの割合で 準備し、 当該溶液に前記フィルタ一を浸して 42〜68°Cで 1〜4時間、 好ましく は、 45 °Cで 2時間保温する。 次いで、 例えば、 450〜90 OmMの塩化ナトリ ゥム、 45〜9 OmMのクェン酸ナトリウムを含み、 SDSを 0. 1〜1. 0% ( W/V) の濃度で含み、 変性した非特異的 DNAを 0〜200 g/mLの濃度で 含み、 場合によってはアルブミン、 フイコール、 ポリビニルピロリドン等をそれぞ れ 0〜 0 · 2 % (W V) の濃度で含んでいてもよいハイプリダイゼーシヨン溶液 、 好ましくは、 90 OmMの塩化ナトリウム、 9 OmMのクェン酸ナトリウム、 1 % (W./V) の SDSおよび 100.". gZmLの変性 C a l f — t hymu s D N Aを含むハイブリダィゼ一ション溶液と、 前述の方法で調製して得られたプロ一 ブ (フィルター 1 cm2当り 1. 0X 104〜2. 0 X 106 c pm相当量) とを混 合した溶液をフィルター 1じ012当り 50〜200 Lの割合で準備し、 当該溶液 にフィル夕一を浸し 42〜68°〇で4〜20時間、 好ましくは、 45 °Cで 16時間 保温しハイブリダィゼーシヨン反応を行う。 当該ハイブリダィゼーション反応後、 フィルタ一を取り出し、 15〜30 OmMの塩化ナトリウム、 1. 5〜30mMの
クェン酸ナトリウム、 および 0. 1〜1. 0% (W/V) の SDS等を含む 42〜 68 °Cの洗浄溶液等、 好ましくは、 30 OmMの塩ィ匕ナトリウム、 3 OmMのクェ ン酸ナトリウム、 および 1% (W/V) の SDSを含む 55°Cの洗浄溶液で、 10 〜60分間のフィルタ一洗浄を 1〜4回、 好ましくは 15分間の洗浄を 2回行う。 さらに、 フィルタ一を 2XSSC溶液 (30 OmM塩化ナトリウム、 および 3 Om Mクェン酸ナトリウムを含む。 ) で軽くすすいだのち乾燥させる。 このフィルター を、 例えば、 オートラジオグラフィ一などに供してフィルタ一上のプロ一ブの位置 を検出することにより、 用いたプローブとハイプリダイズする DNAのフィルター 上の位置を検出する。 検出された DNAのフィルタ一上の位置に相当するクローン をもとの寒天培地上で特定しこれを釣菌することにより、 当該 DNAを有するクロ 一ンを単離することができる。 具体的には例えば、 フィルターをィメ一ジングプレ ート (富士フィルム) に 4時間露光させ、 次いで当該プレートを B AS 2000 ( 富士フィルム) を用いて解析し、 シグナルを検出する。 フィル夕一の作製に用いた 寒天培地のうち、 シグナルが検出された位置に相当する部分を約 5mm角にくり抜 き、 これを約 500 Lの SMバッファー (5 OmMトリス—塩酸 pH7. 5、 0 . 1M塩化ナトリウム、 7mM硫酸マグネシウム、 および 0. 01% (W/V) ゼ ラチンを含む。 ) に 2〜16時間、 好ましくは 3時間浸してファージ粒子を溶出さ せる。 得られたファージ粒子溶出液を Mo l e c u l a r C l on i ng 2 n d e d i t i on (J. S amb r o ok, E. F. F r i s c h, T. Man i a t i s著、 Co l d Sp r i ng Ha r bo r L abo r a t o ryNext, in any of the above-mentioned hybridization methods, a membrane filter is placed on the surface of the agar medium on which the above-mentioned culture has been carried out, and the transformed cells or phage carrying the plasmid are placed in the membrane. Transfer to a plain filter. This membrane filter is subjected to an alkali treatment, a neutralization treatment, and a treatment for fixing DNA to the filter. More specifically, for example, in the case of plaque hybridization, the cloning and sequence are carried out according to the usual method described in a manual for plant biotechnology experiments (edited by Watanabe and Sugiura, Rural Bunkasha 1989) and the like. Place a dinitrocellulose filter or a nylon filter, such as Hybond-Ν '(Amersham Pharmacia Biotech), on the agar medium and let it stand for about 1 minute to allow the phage particles to adsorb to the membrane filter. . Next, the filter was immersed in an alkaline solution (1.5 M sodium chloride, 0.5 N sodium hydroxide) for about 3 minutes to dissolve the phage particles and elute the phage DNA over the filter. Perform a treatment of immersion in a neutralization solution (1.5 M sodium chloride 0.5 M Tris-HCl, H7.5) for about 5 minutes. After washing the filter with a washing solution (300 mM sodium salt, 3 OmM sodium citrate, 200 ηιΜtris-hydrochloric acid) for about 5 minutes, for example, by baking at about 80 ° C for about 90 minutes, the phage is removed. Immobilize the DNA on the filter. Hybridization is performed using the filter thus prepared and the probe. Reagents and temperature conditions for performing hybridization are described in, for example, “DNA cl on in DMG 1 o Ver”. , Ar ac ticalapproach ”I RL PRESS (198 5) I SBN 0—947946—18—7, Cloning and Sequence: Plant Biotechnology Experiment Manual (edited by Watanabe, Sugiura, Rural Culture Co., 1989), or Mo lecular C l on i ng 2nd editi on (J. S amb ro ok, EF Frisch, T. Man iatis, Cold S pri ng Har bor lab ab oratory Press, 1989) Can be done. For example, it contains 450-90 OmM sodium chloride, 45-9 OmM sodium citrate, contains sodium dodecyl sulfate (SDS) at a concentration of 0.1-1.0% (W / V), Prehybridization containing specific DNA at a concentration of 0 to 200 gZmL and optionally containing albumin, ficoll, polyvinylpyrrolidone, etc. at a concentration of 0 to 0.2% (W / V). Chillon solution, preferably prehybridization containing 90 OmM sodium chloride, 9 OmM sodium citrate, 1% (W / V) SDS and 100 gZmL denatured Ca1f-thymus DNA the Zeshiyon solution, prepared in the ratio of the filter one 1 cm 2 per 50 to 200 were prepared as L, 1 to 4 hours at 42 to 68 ° C by immersing the filter one to the solution, preferably Incubate at 45 ° C for 2 hours. Then, for example, containing 450-90 OmM sodium chloride, 45-9 OmM sodium citrate, containing SDS at a concentration of 0.1-1.0% (W / V), denatured non-specific A hybridization solution containing DNA at a concentration of 0 to 200 g / mL and optionally containing albumin, ficoll, polyvinylpyrrolidone, etc. at a concentration of 0 to 0.2% (WV), Preferably, a hybridization solution comprising 90 OmM sodium chloride, 9 OmM sodium citrate, 1% (W./V) SDS and 100. ". GZmL of denatured Calf-thymus DNA, methods in the preparation obtained was pro one Bed (filter 1 cm 2 per 1. 0X 10 4 ~2. 0 X 10 6 c pm equivalent) and the solution from 50 to 01 2 per Ji filter 1 which combined mixed with Prepare the solution at a rate of 200 L, immerse the fill in the solution, and keep at 42-68 ° C for 4-20 hours, preferably at 45 ° C for 16 hours. After the hybridization reaction, remove the filter, and remove 15-30 OmM sodium chloride, 1.5-30 mM. Sodium citrate, and a washing solution at 42 to 68 ° C. containing 0.1 to 1.0% (W / V) SDS, etc., preferably 30 OmM sodium chloride, 3 OmM citrate Perform 1 to 4 filter washes for 10 to 60 minutes with a wash solution containing sodium and 1% (W / V) SDS at 55 ° C, preferably 2 washes for 15 minutes. Furthermore, the filter is lightly rinsed with 2XSSC solution (containing 30 OmM sodium chloride and 3 OmM sodium citrate) and then dried. This filter is subjected to, for example, autoradiography to detect the position of the probe on the filter, thereby detecting the position of the DNA that hybridizes with the used probe on the filter. By identifying a clone corresponding to the position of the detected DNA on the filter on the original agar medium and picking it, a clone having the DNA can be isolated. Specifically, for example, the filter is exposed to an imaging plate (Fuji Film) for 4 hours, and then the plate is analyzed using BAS 2000 (Fuji Film) to detect a signal. A portion of the agar medium used for the preparation of the film, which corresponds to the position where the signal was detected, was cut out into a square of about 5 mm, and this was cut into about 500 L of SM buffer (5 OmM Tris-HCl pH 7.5, Elute phage particles by soaking in 0.1M sodium chloride, 7mM magnesium sulfate, and 0.01% (W / V) gelatin for 2-16 hours, preferably 3 hours. The obtained phage particle eluate was subjected to Molecular Cloning 2ndedition (J. Sam Rook, EF Frisch, T. Maniatis, Cold Sp rig Har Har bo r Labo rato ry
P r e s s, 1989年) 2. 60から 2. 65に記載の方法に準じて寒天培地に 広げ、 37でで 6〜10時間培養する。 この寒天培地を用いて前述の方法と同様の 方法でファージ DN Aをフィル夕一に固定し、 このフィルターと前述のプローブを 用いてハイブリダイゼーションを行う。 フィルターの作製に用いた寒天培地のうち の、 シグナルが検出された位置に相当する部分からファージ粒子を溶出し、 これを 寒天培地に広げ、 前述の方法と同様にフィル夕一を作製し、 ハイブリダィゼーショ ンを行う。 このようなファージクローンの特定と純化を繰り返すことにより、 用い たプローブとハイブリダィズする塩基配列からなる DNAを含むファージクローン が得られる。 前述のようなハイブリダィゼ一シヨンによるスクリーニングを行うこ
とにより得られたクローンの保有する DNAは、 DNA調製や解析が容易なプラス ミドベクタ一、 例えば市販の pUC 18、 pUC 19、 pBLUESCR I PT KS+、 pBLUESCR I PT KS— 等にサブクローニングして、 プラスミ ド DNAを調製し、 F. S ange r, S. N i c k l en, A. R. C o u 1 s on著、 P r o c e e d i ng s o f Na t i on a l Ac ademy o f S c i enc e U. S. A. (1977) , 74, 5463— 5467等に 記載されるダイデォキシタ一ミネ一ティング法を用いてその塩基配列を決定するこ とができる。 塩基配列分析に用いる試料の調製は、 例えば、 Mo l e c u l a r C l on i ng 2nd e d i t i on (J. S amb r o ok, E. F. F r i s c h, T. Man i a t i s著、 Co l d Sp r i ng Ha r bo r L abo r a t o r y P r e s s、 1989年) 13. 15等に記載されているプ ライマーエクステンション法に準じて行うことができる。 また、 ファージクローン を Mo l e c u l a r C l on i ng 2nd e d i t i on (J. S amb r ook, E. F. F r i s ch, T. Man i a t i s著、 Co l d Sp r i n g Ha r bo r Lab o r a t o ry P r e s s、 1989年) 2. 60 から 2. 65等に記載の方法に準じて NZYM液体培地で増幅し、 ファ一ジ液を調 製して、 これから例えば、 L amb d a_TRAPPLUS DNA I s o l a t i o n K i t (C 1 o n t e c h製) 等を用いてファージクローン DNAを抽 出し、 当該 DNAを铸型として、 例えば、 前述のプライマ一ェクステンション法に より塩基配列分析用の試料を調製し、 塩基配列を分析することもできる。 このよう にして得られる DN Aの EC AT 4遗伝子の転写を制御する能力を後述のようにし て確認することもできる。 尚、 本願において 「転写を制御する能力」 とは、 例えば 、 プロモータ—領域の下流に位置する遺伝子の転写を開始および/または促進させ る活性等を意味する (以下、 プロモーター活性と記すこともある。 ) 。 Press, 1989) 2. Spread on an agar medium according to the method described in 60 to 2.65, and culture at 37 for 6 to 10 hours. Using this agar medium, phage DNA is immobilized on the filter in the same manner as described above, and hybridization is performed using this filter and the above-mentioned probe. Phage particles were eluted from the portion of the agar medium used to prepare the filter, which corresponded to the position where the signal was detected, spread on the agar medium, and a filter was prepared in the same manner as described above, and hybridized. Perform the dimensioning. By repeatedly specifying and purifying such a phage clone, a phage clone containing a DNA consisting of a base sequence that hybridizes with the probe used can be obtained. Screening by hybridization as described above The DNA contained in the clone obtained as described above is subcloned into a plasmid vector, which is easy to prepare and analyze, such as commercially available pUC18, pUC19, pBLUESCR I PT KS +, pBLUESCR I PT KS-, etc. DNA was prepared and prepared by F. Sanger, S. Nickl en, AR Cou 1 s on, Proceeding ng sof Na ti al al Academy of Sci ence USA (1977), 74, 5463—5467. The nucleotide sequence can be determined using the didoxinating method described in, for example. The preparation of the sample used for the nucleotide sequence analysis is performed, for example, by Molecular Cloning 2nd edition (J. Sam Rook, EF Frisch, T. Maniatis, Cold Spring Harbor L aboratory Press, 1989) 13. It can be carried out according to the primer extension method described in 15 and the like. In addition, the phage clone was prepared using the Molecular Cloning 2nd edition (J. Sambrook, EF Frisch, T. Maniatis, Cold Spring Laboratory Press, 1989). 2.Amplify in NZYM liquid medium according to the method described in 2.60 to 2.65, etc., and prepare a phage solution.From this, for example, Lambda_TRAPPLUS DNA Isolation Kit (C1ontech) The phage clone DNA can be extracted by using, etc., and the DNA can be used as a type II, for example, by preparing a sample for base sequence analysis by the above-mentioned primer extension method and analyzing the base sequence. The ability of the DNA thus obtained to control the transcription of the ECAT4 gene can also be confirmed as described below. In the present application, “the ability to control transcription” means, for example, an activity of initiating and / or promoting transcription of a gene located downstream of a promoter region (hereinafter, also referred to as promoter activity). ).
本発明の E CAT4ェンハンサ一、 ECAT4が認識するコンセンサス配列およ び ECAT4プロモー夕一領域は、 配列番号 4〜7および配列番号 14〜19のい ずれかで示される塩基配列を含む配列に変異を導入することによって作製しても良 い。 具体的には、 例えば、 A. Gr e ene r, M. Ca l l ahan, S t r a t e g i e s (1994) 7, 32— 34等に記載される方法を用いてランダムに
変異を導入することによって取得することができ、 W. Kr ame r, e t a 1 . 、 Nuc l e i c Ac i d s Re s e a r c h (1984) 12, 9441 もしくは W. Kr ame r, H. J. F r i t s, Me t hod s i n En z ymo l ogy (1987) 154, 350等に記載のギャップド ·デュープレツ クス (g app e d d u p 1 e x) 法、 または T. A. Ku n k e P r o c . o f Na t l. Ac ad. S c i. U. S. A. (1985) 82, 488もしくは T. A. Kun k e 1 , e t a 1. , Me t od s i n E n z ymo l ogy (1987) 154, 367等に記載のクンケル (Kun k e 1) 法を用いて部位特異的に変異を導入することによって取得することができる。 あるいは、 配列番号 15で示される塩基配列を含む EC AT 4プロモータ一領域等 のうち 1ケ所ないし数力所の部分塩基配列を、 他のプロモーターの DN Aの一部と 入れ換えたキメラ D N Aを作製することによつて取得することができ、 例えば、 S . Hen i ko f f, e t a 1. 、 Gen e (1984) 28, 351、 C. Y an i s c h— Pe r r on, e t a 1. 、 Ge ne (1985) 33, 10 3等に記載された方法を用いることができる。 The ECAT4 enhancer of the present invention, the consensus sequence recognized by ECAT4, and the ECAT4 promoter region have mutations in the sequence containing the base sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 4 to 7 and 14 to 19. It may be made by introducing. Specifically, for example, the method described in A. Greener, M. Callahan, Strategies (1994) 7, 32-34, etc. is used at random. Can be obtained by introducing a mutation, such as W. Kramer, eta 1., Nucleic Acids Research (1984) 12, 9441, or W. Kramer, HJ Frits, Method sin En. z ymo l ogy (1987) 154, 350, etc., gapped duplex method (g app eddup 1 ex) method, or TA Knoke Proc. of Natl. Ac ad. Sci. USA (1985) 82, 488 or TA Kun ke 1, eta 1., Method sin Enzymolgy (1987) 154, 367, etc. The site-specific mutation is introduced using the Kunke 1 method. Can be obtained by: Alternatively, a chimeric DNA is prepared in which one or several partial nucleotide sequences of the EC AT4 promoter region including the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 15 are replaced with a part of the DNA of another promoter. For example, S. Hen i ko ff, eta 1., Gene (1984) 28, 351, C. Yan isch—Pe rr on, eta 1., Gene (1985) ) The method described in 33, 103 etc. can be used.
前記の種々の方法で調製される本発明プロモーター領域を、 通常の方法、 例えば 、 「田村隆明著 (羊土社刊) 、 新転写制御のメカニズム (2000年) 」 33〜4 0頁、 「野村慎太郎、 渡辺俊樹監修著 (秀潤社刊) 、 脱アイソトープ実験プロトコ —ル (1998年) 」 等に記載された方法に準じて、 プロモータ一活性を維持したまま 、 その一部分の塩基を欠失させて得られる (即ち、 適当な制限酵素を用いて切り出 すことにより調製される) DN Aも本発明プロモーター領域として使用することが できる。 得られた D N Aの E C AT 4遺伝子の転写を制御する能力は後述する方法 により確認することができる。 The promoter region of the present invention prepared by the above-described various methods can be prepared by a conventional method, for example, “Tamura Takaaki (published by Yodosha), New Transcription Control Mechanism (2000)”, pp. 33-40, “Nomura According to the method described in Shintaro and Toshiki Watanabe supervised by Shujunsha (published by Shujunsha Publishing Co., Ltd., Deisotope Experiment Protocol (1998)), a part of the base is deleted while maintaining the promoter activity. (That is, prepared by excising with an appropriate restriction enzyme) can also be used as the promoter region of the present invention. The ability of the obtained DNA to regulate the transcription of the ECAT4 gene can be confirmed by the method described below.
本発明組換えべク夕一の調製において、 本発明 E C A T 4ェンハンサ一または E CAT 4プロモータ一領域 (以下、 本明細書において 「E CAT 4ェンハンサー/ プロモ一夕一領域」 という) を挿入するための組換えべクタ一としては、 所望の細 胞内で機能可能な組換えべクタ一であれば良い。 本発明の EC ATェンハンサーを 用いる場合は、 公知の適切なプロモータ一を機能可能な形に連結することができる 。 なお、 本発明組換えベクターは、 当該組換えベクターが導入された細胞を選択す
るためのマーカ一遺伝子 (例えば、 カナマイシン耐性遺伝子、 八イダロマイシン耐 性遺伝子、 ネオマイシン耐性遺伝子等) を含んでいてもよい。 また、 前記組換えべ クタ一において、 本発明ェンハンサ一ノプロモータ一領域および所望の遺伝子が組 換えベクター上で機能可能な形で連結されるような位置、 例えば当該ェン八ンサ一 Zプロモーター領域を挿入する部位の下流に遺伝子挿入部位がさらに有ると、 所望 の遺伝子を細胞内で発現させるための組換えベクターの構築等に好ましく利用でき る。 ここで遺伝子挿入部位とは、 例えば、 遺伝子工学的手法で通常用いられる制限 酵素が特異的に認識切断可能な塩基配列であり、 本発明ェンハンサ一/プロモータ 一領域を有する組換えベクター上に唯一存在する種類の制限酵素認識配列が好まし い。 当該組換えベクターとして具体的には、 例えば、 pUC系プラスミド [pUC 118, pUC 119 (宝酒造製) など] 、 p S C 101系プラスミド、 pBR 3 22プラスミド (Bo e h r i nge r Mannh e i m製) 等が挙げられる。 また、 本発明組換えベクターの調製において、 本発明の EC AT 4が認識するコ ンセンサス配列を挿入するための組換えベクターとしては、 所望の細胞内で機能可 能な組換えベクターであれば良く、 当該組換えベクターが導入された細胞を選択す るためのマーカ一遺伝子 (例えば、 カナマイシン耐性遺伝子、 ハイグロマイシン耐 性遺伝子、 ネオマイシン耐性遺伝子等) を含んでいてもよい。 また、 前記組換えべ クタ一において、 本発明のコンセンサス配列および所望の遺伝子が組換えべクタ一 上で機能可能な形で連結されるような位置、 例えば当該コンセンサス配列を挿入す る部位の下流に適切なプロモーターおよび遺伝子揷入部位がさらに有ると、 所望の 遺伝子を細胞内で発現させるための組換えべクタ一の構築等に好ましく利用できる 。 ここで遺伝子挿入部位とは、 例えば、 遺伝子工学的手法で通常用いられる制限酵 素が特異的に認識切断可能な塩基配列であり、 本発明の E C AT 4が認識するコン センサス配列を有する組換えべクタ一上に唯一存在する種類の制限酵素認識配列が 好ましい。 当該組換えべクタ一として具体的には、 例えば、 pUC系プラスミド [ pUC 118, pUC 119 (宝酒造製) など] 、 p S C 101系プラスミド、 p BR322プラスミド (Bo e h r i ng e r Mannhe i m製) 等が挙げら れる In preparing the recombinant vector of the present invention, the ECAT 4 enhancer or ECAT 4 promoter region of the present invention (hereinafter, referred to as “E CAT 4 enhancer / promo overnight region” in the present specification) is inserted. The recombination vector may be any recombination vector that can function in a desired cell. When using the EC AT enhancer of the present invention, a known suitable promoter can be operably linked. The recombinant vector of the present invention selects cells into which the recombinant vector has been introduced. For example, a kanamycin resistance gene, an octaidaromycin resistance gene, a neomycin resistance gene, and the like. Further, in the recombination vector, a position where the enhancer-promoter region of the present invention and a desired gene are operably linked on a recombinant vector, for example, the enhancer-Z promoter region. When a gene insertion site is further provided downstream of the site into which the gene is inserted, it can be preferably used for construction of a recombinant vector for expressing a desired gene in cells. Here, the gene insertion site is, for example, a nucleotide sequence that can be specifically recognized and cleaved by a restriction enzyme usually used in genetic engineering techniques, and is present only on a recombinant vector having a region of the enhancer / promoter of the present invention. Preferred types of restriction enzyme recognition sequences are preferred. Specific examples of the recombinant vector include a pUC plasmid (pUC118, pUC119 (manufactured by Takara Shuzo) and the like), a pSC101 plasmid, and a pBR322 plasmid (manufactured by Boehringer Mannheim). Can be In the preparation of the recombinant vector of the present invention, the recombinant vector for inserting the consensus sequence recognized by the ECAT 4 of the present invention may be any recombinant vector that can function in a desired cell. It may also contain a marker gene for selecting cells into which the recombinant vector has been introduced (for example, a kanamycin resistance gene, a hygromycin resistance gene, a neomycin resistance gene, etc.). In the recombination vector, a position where the consensus sequence of the present invention and a desired gene are operably linked on the recombination vector, for example, downstream of a site where the consensus sequence is inserted. If a suitable promoter and gene insertion site are further provided, it can be preferably used for construction of a recombinant vector for expressing a desired gene in cells. Here, the gene insertion site is, for example, a nucleotide sequence that can be specifically recognized and cleaved by a restriction enzyme usually used in genetic engineering techniques, and is a recombinant having a consensus sequence recognized by ECAT4 of the present invention. Restriction enzyme recognition sequences of the type present solely on the vector are preferred. Specific examples of the recombinant vector include a pUC plasmid (pUC118, pUC119 (Takara Shuzo) etc.), a pSC101 plasmid, and a pBR322 plasmid (Boehringer Mannheim). Be mentioned
さらに E CAT 4ェンハンサー /プロモータ.一領域の活性、 または E CAT 4と
ECAT4が認識するコンセンサス配列の結合を調べるためには、 E C A T 4ェン ハンサ一 /プロモーター領域または E CAT 4が認識するコンセンサス配列の下流 に検出可能な構造遺伝子を連結すればよい。 ェンハンサ一/プロモーター領域また はコンセンサス配列の下流に連結される構造遺伝子としては、 種々のレポ一夕一遺 伝子が用いられる。 レポ一夕一遺伝子としては、 ルシフェラ一ゼ遺伝子、 CAT (クロ ラムフエニコ一ルァセチル転移酵素(Chloramphenicol acetyl transferase)遺伝子 、 アルカリフォスファタ一ゼ遺伝子の他に、 ]3-ガラクトシダーゼ遺伝子が汎用さ れているが、 他のいかなる構造遺伝子であっても、 その遺伝子産物の検出法があれ ば使用され得る。 上記構造遺伝子をベクターに組み込むには、 E CAT 4ェンハン サ一/プロモーター領域または EC AT 4が認識するコンセンサス配列の下流に存 在する適当な制限酵素切断部位に、 上記構造遺伝子が正しく転写される方向に連結 すればよい。 例えば、 pGL3 Basic, pGL3 promoter (プロメガ社) などの市販のベ クタ一を用いることもできる。 In addition, E CAT 4 enhancer / promoter. In order to examine the binding of the consensus sequence recognized by ECAT4, a detectable structural gene may be ligated downstream of the ECAT4 enhancer / promoter region or the consensus sequence recognized by ECAT4. Various repo overnight genes are used as structural genes linked downstream of the enhancer / promoter region or consensus sequence. As the repo overnight gene, luciferase gene, CAT (Chloramphenicol acetyl transferase) gene, alkaline phosphatase gene, and] -galactosidase gene are widely used. Any other structural gene can be used as long as there is a method for detecting its gene product.The above-mentioned structural gene can be incorporated into a vector by recognizing the ECAT4 enhancer / promoter region or ECAT4. The above-mentioned structural gene may be ligated to an appropriate restriction enzyme cleavage site located downstream of the consensus sequence, for example, a commercially available vector such as pGL3 Basic, pGL3 promoter (Promega). It can also be used.
上記組換えベクターにより形質転換する宿主としては、 例えば、 ェシエリヒア属 菌、 バチルス属菌、 酵母、 昆虫細胞、 動物細胞などが用いられる。 動物細胞として は、 例えば、 サル細胞 COS— 7, Vero, チャイニーズハムス夕一細胞 CHO ( 以下、 CHO細胞と略記) , dh f r遺伝子欠損チャイニーズハムスター細胞 CH O (以下、 CH〇 (dh f r_) 細胞と略記) , マウス L細胞, マウス At T— 2 0, マウスミエ口一マ細胞, ラット GH3, マウス繊維芽細胞 3 T 3— L 1, ヒト 肝臓ガン細胞 He pG 2 (以下、 He pG 2細胞と略記) 、 ヒト骨肉腫細胞 MG— 63 (以下、 MG— 63細胞と略記) 、 ヒト FL細胞、 白色脂肪細胞、 卵細胞、 E S細胞 ( Evans, M. J.と Kaufman, . Η. ( 1981 )Nature, 292, 154 )などが用い られる。 好ましくは哺乳動物由来の組織幹細胞または ES細胞であり、 特に好まし くは、 マウス ES細胞、 ラット E S細胞およびヒト ES細胞などを挙げることがで きる。 As a host transformed with the above-described recombinant vector, for example, Escherichia bacteria, Bacillus bacteria, yeast, insect cells, animal cells, and the like are used. Examples of animal cells include monkey cell COS-7, Vero, Chinese Hams Yuichi cell CHO (hereinafter abbreviated as CHO cell), dh fr gene-deficient Chinese hamster cell CH O (hereinafter CH〇 (dhfr_) cell) ), Mouse L cells, mouse AtT—20, mouse myeloid cells, rat GH3, mouse fibroblasts 3T3—L1, human liver cancer cells HepG2 (hereinafter referred to as HepG2 cells). Abbreviations), human osteosarcoma cells MG-63 (hereinafter abbreviated as MG-63 cells), human FL cells, white adipocytes, egg cells, ES cells (Evans, MJ and Kaufman, Η. (1981) Nature, 292, 154). Preferred are mammalian stem cells or ES cells derived from mammals, and particularly preferred are mouse ES cells, rat ES cells and human ES cells.
これらの細胞への形質転換の方法としては、 リン酸カルシウム法( Grahamら (19 73)Virology, 52,456 エレクト口ポレーシヨン法(石崎ら ( 1986 ) 細胞工学, 5, 577 )、 マイクロインジェクション法、 遺伝子導入用リピッド (Lipofectamine 、 Lipofectin; Gibco- BRL社) を用いる方法などが用いられる。 より具体的には、
動物細胞を形質転換するには、 例えば、 細胞工学別冊 8新細胞工学実験プロトコ一 ル. 263- 267 (1995) (秀潤社発行) 、 ヴイロロジー (Virology) , 5 2巻, 456 (1973)に記載の方法に従って行なうことができる。 上記形質転換 体は、 特定の化合物の存在下に培養し、 培養物中の遺伝子産物の量を測定し比較す ることにより、 該化合物のプロモーター活性のコントロール能を知ることができる 。 該形質転換体の培養はそれ自体公知の方法で行なう。 培地の pHは約 5〜8に調 整するのが好ましい。 Methods for transforming these cells include the calcium phosphate method (Graham et al. (1973) Virology, 52,456 Elect-mouth poration method (Ishizaki et al. (1986) Cell Engineering, 5, 577), microinjection method, lipid for gene transfer. (Lipofectamine, Lipofectin; Gibco-BRL), etc. More specifically, To transform animal cells, see, for example, Cell Engineering Separate Volume 8 New Cell Engineering Experiment Protocol. 263-267 (1995) (published by Shujunsha), Virology, 52, 456 (1973). It can be performed according to the method described. The transformant is cultured in the presence of a specific compound, and the ability to control the promoter activity of the compound can be known by measuring and comparing the amount of the gene product in the culture. The transformant is cultured by a method known per se. The pH of the medium is preferably adjusted to about 5-8.
本発明の組換えベクターが E CAT 4ェンハンサーまたは E CAT 4のプロモ一 夕一領域を含有する DN Aであれば、 上記の形質転換体を用いることによって、 E CAT 4ェンハンサーまたは E CAT 4プロモータ一領域の活性を制御 (活性化/ 抑制) する化合物をスクリーニングすることが可能である。 また、 本発明の組換え ベクタ一が E CAT4が認識するコンセンサス配列を含有する DNAであれば、 上 記の形質転換体を用いることによって、 ECAT4と該コンセンサス配列の結合を 制御 (活性化 Z抑制) する化合物のスクリーニングに用いることが可能である。 If the recombinant vector of the present invention is a DNA containing the ECAT4 enhancer or the promoter region of ECAT4, the above transformant can be used to obtain the ECAT4 enhancer or ECAT4 promoter. Compounds that regulate (activate / suppress) the activity of the region can be screened. In addition, if the recombinant vector of the present invention is a DNA containing a consensus sequence recognized by ECAT4, the use of the above transformant controls the binding of ECAT4 to the consensus sequence (activation Z suppression). ) Can be used for screening compounds.
(4) E CAT 4ェンハンサ一または EC AT 4プロモーター領域の活性を制御 ( 活性化/抑制) する物質をスクリーニングする方法、 および EC AT 4が認識する コンセンサス配列を用いたスクリ一二ング方法 (4) A method for screening a substance that regulates (activates / suppresses) the activity of the ECAT4 enhancer or ECAT4 promoter region, and a screening method using a consensus sequence recognized by ECAT4.
本発明の EC AT 4遺伝子、 E CAT 4ェンハンサ一、 E CAT 4プロモーター 領域、 または ECAT4が認識するコンセンサス配列を利用することにより、 EC AT 4の発現を制御 (活性化/抑制) する物質、 あるいは EC AT 4の機能を制御 (活性化 Z抑制) する物質をスクリ一二ングすることができる。 A substance that controls (activates / suppresses) the expression of ECAT4 by using the ECAT4 gene, ECAT4 enhancer, ECAT4 promoter region, or a consensus sequence recognized by ECAT4 of the present invention, or It can screen substances that control the function of ECAT4 (suppress activation Z).
例えば、 E CAT 4ェンハンサ一 /プロモ一ター領域の塩基配列にルシフェラー ゼ遺伝子を結合したキメラ遺伝子を細胞 (例えば、 ES細胞など) に導入すること で、 ECAT4の発現を活性化または抑制する物質をスクリ一ニングすることがで きる。 また同様に、 ECAT4が認識するコンセンサス配列を含むプロモーター遺 伝子とレポ一夕一遺伝子とのキメラ遺伝子を細胞 (例えば、 ES細胞など) に導入 することで、 E CAT 4による転写活性化または転写抑制に影響を及ぼす物質、 あ るいは ECAT4と同様の活性を有する物質をスクリ一ニングすることができる。 更に、 公知の Bindingアツセィ、 例えば SPA法 (アマシャムフアルマシア社) を
用いた Bindingアツセィなどで、 E C AT 4と本発明のコンセンサス配列の結合を 阻害する物質を探索することも可能である。 For example, a substance that activates or suppresses ECAT4 expression can be obtained by introducing a chimeric gene in which a luciferase gene is linked to the base sequence of the ECAT4 enhancer / promoter region into cells (for example, ES cells). You can screen. Similarly, by introducing a chimeric gene of a promoter gene containing a consensus sequence recognized by ECAT4 and a repo overnight gene into cells (for example, ES cells, etc.), transcriptional activation or transcription by ECAT4 is performed. Substances that affect suppression or have the same activity as ECAT4 can be screened. In addition, a well-known Binding Attach, for example, SPA method (Amersham Armasia) It is also possible to search for a substance that inhibits the binding between ECAT4 and the consensus sequence of the present invention using the binding assay or the like used.
本発明の E C A T 4ェンハンサ一または E C A T 4プロモータ一領域の活性を制 御する物質のスクリーニング方法は、 次の工程 (a ) 、 (b ) 及び (c ) を含むも のが例示される: The method of screening for a substance that controls the activity of the ECAT4 enhancer or ECAT4 promoter region of the present invention includes the following steps (a), (b) and (c):
( a ) E C AT 4ェンハンサーまたは E C AT 4プロモーター領域をレポ一夕一遺伝 子に連結させた D N Aで形質転換した細胞と被験物質とを接触させる工程、 (a) contacting a test substance with a cell transformed with DNA in which an ECAT4 enhancer or an ECAT4 promoter region is linked to a repo overnight gene;
(b)被験物質を接触させた細胞におけるレポーター遺伝子の活性を測定し、 該発現 量を被験物質を接触させない対照細胞における活性と比較する工程、 (b) measuring the activity of the reporter gene in the cells contacted with the test substance, and comparing the expression level with the activity in control cells not contacted with the test substance;
( c )上記 (b ) の比較結果に基づいて、 E C A T 4ェンハンサーまたは E C AT 4 プロモーター領域の活性を制御する被験物質を選択する工程。 (c) a step of selecting a test substance that controls the activity of the ECAT4 enhancer or ECAT4 promoter region based on the comparison result of (b) above.
かかるスクリーニングに用いられる細胞としては、 前述 (3 ) に記載の本発明の 形質転換体が、 有用である。 As the cells used for such screening, the transformant of the present invention described in the above (3) is useful.
本発明スクリ一二ング方法によってスクリ一ニングされる被験物質 (候補物質) は、 制限されないが、 核酸 (本発明のアンチセンスヌクレオチドを含む) 、 ぺプチ ド、 タンパク質、 有機化合物、 無機化合物などであり、 本発明スクリーニングは、 具体的にはこれらの被験物質またはこれらを含む試料 (被験試料) を上記細胞と接 触させることにより行われる。 かかる被験試料としては、 被験物質を含む細胞抽出 液、 遺伝子ライブラリ一の発現産物、 合成低分子化合物、 合成ペプチド、 天然化合 物などが挙げられるが、 これらに制限されない。 The test substance (candidate substance) to be screened by the screening method of the present invention is not limited, but may be a nucleic acid (including the antisense nucleotide of the present invention), a peptide, a protein, an organic compound, an inorganic compound, or the like. Yes, the screening of the present invention is specifically carried out by bringing these test substances or a sample containing them (test sample) into contact with the cells. Examples of such test samples include, but are not limited to, a cell extract containing a test substance, an expression product of a gene library, a synthetic low-molecular compound, a synthetic peptide, a natural compound, and the like.
また本発明スクリーニングに際して、 被験物質と細胞とを接触させる条件は、 特 に制限されないが、 該細胞が死滅しない培養条件 (温度., P H、 培地組成など) を 選択するのが好ましい。 In the screening of the present invention, the conditions under which the test substance is brought into contact with the cells are not particularly limited, but it is preferable to select culture conditions (temperature, pH, medium composition, etc.) that do not kill the cells.
実施例に示すように、 E C AT 4を強制発現させた細胞は、 L I Fやファーダ一 細胞非存在下でも E S細胞の持つ全能性を維持するため、 E S細胞の自己複製能に 関与するマスター遺伝子であると考えられる。 よって本発明のスクリーニング方法 には、 この E C AT 4ェンハンサ一 プロモーター領域の転写能を指標として、 そ の活性を制御 (活性化 Z抑制) する物質を探索する方法が包含される。 このスクリ —ニング方法によって、 E S細胞の培養維持に有効な候補物質、 または E S細胞を
分化させるのに有効な候補物質を提供することができる。 E CAT 4ェンハンサ一 ノプロモータ一領域の転写能を活性ィヒする候補物質は ES細胞の培養維持に有用で あり、 抑制する物質は ES細胞を分化させるのに有用であると考えられる。 As shown in the Examples, cells in which ECAT4 was forcibly expressed maintain the totipotency of ES cells even in the absence of LIF and Fada-single cells, and are therefore master genes involved in the self-renewal ability of ES cells. It is believed that there is. Therefore, the screening method of the present invention includes a method of searching for a substance that controls the activity (suppression of activation Z) using the transcription ability of the ECAT4 enhancer promoter region as an index. By this screening method, candidate substances or ES cells that are effective for maintaining ES cells in culture can be identified. Candidate substances effective for differentiation can be provided. It is considered that a candidate substance that activates the transcription ability of the ECAT4 enhancer region is useful for maintaining ES cells in culture, and a suppressor substance is useful for differentiating ES cells.
より具体的には、 被験物質 (候補物質) を添加した細胞における ECAT4ェン ハンサ一 /プロモーター領域の活性が、 被験物質 (候補物質) を添加しない細胞の そのレベルに比して変動 (高くなる/低くなる) 場合に、 選択することができる。 More specifically, the activity of the ECAT4 enhancer / promoter region in cells to which the test substance (candidate substance) is added fluctuates (increases) compared to the level of cells in which the test substance (candidate substance) is not added. / Lower) can be selected.
EC AT 4ェンハンサ一 /プロモ一ター領域の活性の定量は、 前述のように、 E CAT 4遺伝子の発現を制御する遺伝子領域 (発現制御領域) に、 例えばルシフエ ラーゼ遺伝子などのマーカ一遺伝子をつないだ融合遺伝子を導入した細胞株を用い て、 マーカ一遺伝子由来のタンパク質の活性を測定することによって実施できる。 測定方法としては、 例えば、 Brasier, A.R.ら (1989) Biotec niques vol.7, 111 6-1122の記載に準じた方法により、 ルシフエラ一ゼ活性を測定することなどがあげ られる。 As described above, the activity of the EC AT4 enhancer / promoter region is determined by connecting a marker gene such as a luciferase gene to a gene region (expression control region) that regulates the expression of the ECAT4 gene. It can be carried out by measuring the activity of a protein derived from the marker gene using a cell line into which the fusion gene has been introduced. Examples of the measuring method include, for example, measuring luciferase activity by a method according to the description of Brasier, A.R., et al. (1989) Biotecniques vol.7, 1116-1122.
なお、 上記マーカ一遺伝子としては、 発光反応や呈色反応を触媒する酵素の構造 遺伝子が好ましい。 具体的には、 前述 (3) に記載のように、 ルシフェラーゼ遺伝 子のほか、 分泌型アルカリフォスファターゼ遺伝子、 クロラムフエニコ一ル ·ァセ チルトランスフエラ一ゼ遺伝子、 βダルク口ニダ一ゼ遺伝子、 /3ガラクトシダ一ゼ 遺伝子、 及びェクオリン遺伝子などのレポ一ター遺伝子を例示できる。 実施例 The marker gene is preferably a structural gene of an enzyme that catalyzes a luminescence reaction or a color reaction. Specifically, as described in the above (3), in addition to the luciferase gene, a secreted alkaline phosphatase gene, a chloramphenicol-acetyltransferase gene, a β-dalc-mouth nidase gene, Reporter genes such as the galactosidase gene and the aequorin gene can be exemplified. Example
以下、 実施例により本発明を具体的に説明するが、 本発明はこれらの実施例によ りなんら限定されるものではなく、 本発明の技術分野における通常の変更ができる ことは言うまでもない。 Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples, and it goes without saying that ordinary changes in the technical field of the present invention can be made.
実施例 1 Example 1
ECAT4の同定 ECAT4 identification
多能性細胞の主要な転写因子の候補を同定するために、 ここでは Na t i on a 1 Cen t e r f o r B i o l og i c a l I n f o rm a t i onによ り開発されたデジタルディフエレンシャルディスプレイを実施した。 この方法によ り、 各種細胞および組織に由来する発現シーケンスタグ (EST) ライブラリ中に
おけるそれぞれの遺伝子の発現頻度を比較することが可能である。 今回比較したの は、 マウス ES細胞に由来する ESTライブラリ (27705クローン) と各種体 細胞組織および器官に由来する ESTライブラリ (1328835クローン) であ つた In order to identify major transcription factor candidates of pluripotent cells, a digital differential display developed by Nation a 1 Center for Biologic Informaton was performed here. This method enables expression sequence tag (EST) libraries derived from various cells and tissues to be stored in libraries. It is possible to compare the expression frequency of each gene in the present invention. This time, we compared an EST library derived from mouse ES cells (clone 27705) and an EST library derived from various somatic tissues and organs (clone 1328835).
(1) デジタルディフエレンシャルディスプレイ (1) Digital differential display
本発明では D i g i t a l D i f f e r e n t i a l D i s p l ayプログ ラム (h t t p : / /www, n c b i . n lm. n i h . go v/Un i g e n e/d d d/c g i ) を用いて、 E S細胞および他の組織に由来する c DNAライ ブラリー中の遺伝子発現を分析した。 ES細胞由来の ESTライブラリ一は # 27 4および 220であった (合計 27705エントリー) 。 各種体細胞組織を代表し て用いたライブラリ一は #467、 318、 198、 408、 239、 400、 4 53、 109、 16、 523、 161、 483、 258、 264、 419、 529 、 327、 41 1、 417、 418、 399、 196、 271、 255、 495、 101、 98、 351、 416、 321、 251、 412、 379、 549、 32 9、 265、 449、 328、 516、 320、 436、 427、 297、 366 、 390、 315、 228、 277、 292、 284、 285および 30であった (合計 1328835エントリ一) 。 In the present invention, using the Digital D ifferential D isplay program (http: // www, ncbi.nlm.nih.gov/Unigene/ddd/cgi), it is possible to obtain c cells derived from ES cells and other tissues. Gene expression in the DNA library was analyzed. The ES cell-derived EST libraries were # 274 and 220 (total 27705 entries). The libraries used as representatives of various somatic cell tissues are # 467, 318, 198, 408, 239, 400, 453, 109, 16, 523, 161, 483, 258, 264, 419, 529, 327, 41 1, 417, 418, 399, 196, 271, 255, 495, 101, 98, 351, 416, 321, 251, 412, 379, 549, 329, 265, 449, 328, 516, 320, 436, 427 , 297, 366, 390, 315, 228, 277, 292, 284, 285 and 30 (total of 1328835 entries).
同プログラムによる解析の結果、 20遺伝子が ES細胞においては、 体細胞組織 と比較して少なくとも 20倍以上の高頻度で発見された。 これらの中には、 例えば Oc t 3/4, UTF 1 (Okud a e t a 1. , 1998) 、 および Re 1 (Ro e r s e t a 1. , 1991 ) などの実験的に同定された E S 細胞特異的マーカ一遺伝子が存在しており、 この技術の有用性を示している。 ノー ザンブロッ卜分析により、 特徴が知られていない少なくとも 9個の遺伝子について E S細胞に特異的な発現が確認されたが、 ここではその中の 1個でホメォボックス ドメインを有しているものを ECAT4と命名した (図 1 (A)) 。 As a result of analysis by the program, 20 genes were found at least 20 times higher in ES cells than in somatic tissues. These include experimentally identified ES cell-specific marker genes such as Oct 3/4, UTF 1 (Okud aeta 1., 1998), and Re 1 (Roerseta 1., 1991). Exist, demonstrating the usefulness of this technology. Northern blot analysis confirmed ES cell-specific expression of at least nine genes whose characteristics were not known.Here, one of them, which has a homeobox domain, is called ECAT4. (Fig. 1 (A)).
£〇八丁4の転写は未分化1 8 (1\[6 1116 e t a 1. , 1996) および MG1. 19 (G a s sma n n e t a 1. , 1995) ES細胞に おいて認められ (図 1 (B)) 、 レチノイン酸により誘導された分化で減少した。 成 体マウスの 12臓器において、 ECAT4転写物は検出できなかった。 さらに抗 E
CAT 4ポリクローナル抗体を作成し、 £〇八丁4が 8、 MG1. 19、 J 1 (L i e t a 1. , 1992) 、 および CGR 8 (N i c ho l s e t a 1. , 1 990) の 4種類の ES細胞ラインにおいて発現していることを確認 した (図 1 (C)) 。 レチノイン酸処理を行うと、 4種類の系列全てにおいて EC A T4の発現が抑制された。 これらのデータによって、 新しいホメォボックス遺伝子 である ECAT4の特異的な発現が、 E S細胞に共通に見られる特性であることが 示された。 Transcription of £ 〇haccho 4 was observed in undifferentiated 18 (1 \ [6 1116 eta 1., 1996) and MG 1.19 (Gs sma nneta 1., 1995) ES cells (Fig. )), Decreased by differentiation induced by retinoic acid. No ECAT4 transcript was detectable in 12 adult mouse organs. Further anti-E CAT 4 polyclonal antibodies were generated, and the four ESs were £ 8, 8, MG1.19, J1 (Lieta 1., 1992), and CGR 8 (Nicholseta 1., 1 990). Expression was confirmed in the cell line (Fig. 1 (C)). Treatment with retinoic acid suppressed the expression of EC A T4 in all four lines. These data indicate that the specific expression of a new homeobox gene, ECAT4, is a property commonly found in ES cells.
実施例 2 Example 2
E CAT 4タンパク質と新規なホメォボックス E CAT 4 protein and a new home box
5 ' RACE法により、 2184塩基からなる ECAT4の全長 cDNAを単離 した (図 1 (A)) 。 そして 305個のアミノ酸ポリペプチドをコードする単一のォ The 2184 base full-length cDNA of ECAT4 was isolated by the 5 'RACE method (Fig. 1 (A)). And a single gene encoding a 305 amino acid polypeptide.
—プンリーディングフレームが同定された。 —Pun reading frame identified.
この EC AT 4 cDNAには比較的長い 1077塩基の 3' 非翻訳領域がある ホモロジ一検索により、 E CAT 4タンパク質はホメォボックスドメインを含む ことが明らかになった。 系統分析によれば、 この ECAT4ホメォボックスは Nk A homology search of this ECAT4 cDNA with a relatively long 377 untranslated region of 1077 bases revealed that the ECAT4 protein contains a homeobox domain. According to phylogenetic analysis, this ECAT4 home box is Nk
—2遺伝子ファミリー (Ha r v e y, 1996) に最も近いことが示された ( 図 2 (B)) 。 しかしながら、 アミノ酸の同一性は 40%未満である。 さらに EC A-2 gene family (Harveye, 1996) (Fig. 2 (B)). However, amino acid identity is less than 40%. Further EC A
T 4では、 NK— 2ファミリ一では厳密に保存されているチロシンに対応する位置 にバリンが存在する。 NK— 2ファミリーでは保存されている TNドメインおよび NK— 2特異的ドメインは、 E CAT 4には存在しない。 これらのデータから ECIn T4, valine is present at a position corresponding to tyrosine, which is strictly conserved in the NK-2 family. The TN-2 and NK-2 specific domains that are conserved in the NK-2 family are absent from ECAT4. From these data EC
AT4は NK— 2ファミリーではないことが示唆される。 ECAT4は、 Oc t 3It is suggested that AT4 is not a NK-2 family. ECAT4 is Oct 3
Z 4., P ern (F an e t a 1. , 1 999) や Eh ox (J a c k s on e t a 1. , 2002) などといった、 E S細胞内で発現する他のホメオボ ックス遺伝子におけるホメォボックスドメインに対して、 低い相同性しか持ってい ない。 ホメォボックス以外には EC AT 4蛋白質に既知のドメインは存在しない。 したがって EC AT 4は、 既知のサブファミリーのいずれにも属さない、 新しいホ メォボックス転写因子であると考えられる。 For homeobox domains in other homeobox genes expressed in ES cells, such as Z 4., Pern (Fan eta 1., 1999) and Ehox (Jacks on eta 1., 2002) Have low homology. There is no known domain of the EC AT4 protein other than the home box. Thus, ECAT4 is considered to be a new homebox transcription factor that does not belong to any of the known subfamilies.
実施例 3 Example 3
マウス ES細胞中のマウス ECAT4遺伝子の標的破壊
(1) マウス ECAT4遺伝子の標的破壊 Target disruption of mouse ECAT4 gene in mouse ES cells (1) Target disruption of mouse ECAT4 gene
ホメォボックスドメインを持つマウス ECAT4遺伝子のェクソン 2を、 I RE S (内部リボソーム結合部位) 一 β— g e o (j3ガラクトシダーゼとネオマイシン 抵抗性遺伝子の融合体) カセット (Mound t f o r d e t a 1. , 1 9 94) またはハイグロマイシン抵抗性遺伝子置換するためのターゲティングベクタ —を作製した。 イントロン 1を含む 4 kb断片とェクソン 3からェクソン 4までの 1. 5 kbp断片を B ACクローンから増幅し、 タ一ゲティングベクタ一の 5 ' お よび 3' 相同領域として用いた (図 2 (A)) 。 得られた夕ーゲティングベクターを 、 エレクトロボレーシヨンにより RF 8 ES細胞内に導入した (Me i n e r e t a 1. , 1 996) 。 G418—抵抗性コロニーからの相同組み替えに関 するゲノム DNAのスクリーニングを、 サザンブロットにより行った。 Exon 2 of the mouse ECAT4 gene having a homeobox domain was replaced with IRES (internal ribosome binding site) -β-geo (fusion of j3 galactosidase and neomycin resistance gene) Cassette (Mound tfordeta 1., 19994) Alternatively, a targeting vector for replacing the hygromycin resistance gene was prepared. A 4 kb fragment containing intron 1 and a 1.5 kbp fragment from exon 3 to exon 4 were amplified from the BAC clone and used as the 5 'and 3' homology regions of the targeting vector (Fig. 2 (A )). The obtained evening targeting vector was introduced into RF8 ES cells by electroporation (Meinereta 1., 1996). Screening of genomic DNA for homologous recombination from G418-resistant colonies was performed by Southern blot.
β -g e o標的べクタ一を用いた場合、 スクリーニングされた 96個のコロニー 中 27個が陽性であることが判明した。 hy g rベクターを用いた場合には、 27 個中 8個が陽性であった。 相同組み替えの確認はサザンプロットを用いて行った ( 図 2 (B)) 。 Using the β-geo target vector, 27 of the 96 colonies screened were found to be positive. When the hygr vector was used, 8 out of 27 cells were positive. Confirmation of homologous recombination was performed using a Southern plot (Figure 2 (B)).
ホモ接合 ES細胞を得るために、 本研究では /3— g e oベクタ一を用いて確立さ れたヘテロ変異細胞に、 hy g rベクターを導入した。 細胞の選別は L I Fを用い た ME F細胞上でハイグロマイシンを用いて行った。 スクリーニングされた 83個 のうち 34個中に、 hy g rベクターの相同組み替えが確認された。 これらの中で 、 1 1個のクローンが ECAT4変異に対してホモ接合であることが、 サザンブロ ット (図 2 (B)) および PC R (図 2 (C)) の両方により判明した。 ノーザンプロ ット (図 2 (D)) 分析により.. ホモ接合細胞内における EC AT 4発現の欠如が確 認された。 他の 23個のクロ一ンでは、 h y g rベクターが ]3— g e oカセットを 置換していた。 In order to obtain homozygous ES cells, in this study the hygr vector was introduced into heterozygous mutant cells established using the / 3-geo vector. Cells were sorted on MEF cells using LIF using hygromycin. In 34 of the 83 screened, homologous recombination of the hygr vector was confirmed. Of these, 11 clones were found to be homozygous for the ECAT4 mutation, both by Southern blot (FIG. 2 (B)) and PCR (FIG. 2 (C)). Northern plot (Figure 2 (D)) analysis confirmed the lack of ECAT4 expression in homozygous cells. In the other 23 clones, the hygr vector replaced the] 3-geo cassette.
次に、 反対のアプローチでホモ接合細胞を作成することを試みた。 すなわちハイ グロマイシンべクタ一により確立されたへテロ変異細胞に iS— g e oベクタ一を導 入した。 細胞の選別は L I Fを発現する SNL支持細胞上で G418を用いて行つ た。 スクリーニングされた 397個のうち 1 14個において、 i3— g e oベクタ一 の相同組み替えが確認された。 これらの中で、 6個のクローンがホモ接合であるこ
とが判明した。 両方の組み合わせによって得られた ECAT4欠損細胞は、 以下の 実施例 4および実施例 5に示されるような挙動を示した。 Next, we attempted to create homozygous cells using the opposite approach. That is, the iS-geo vector was introduced into the heterozygous mutant cells established by the hygromycin vector. Cells were sorted using G418 on SIF feeders expressing LIF. Of the 397 screened, 114 homologous recombination of the i3-geo vector was confirmed. Of these, six clones are homozygous. It turned out. ECAT4-deficient cells obtained by both combinations exhibited the behavior as shown in Examples 4 and 5 below.
(2) 相同組み替えに関する PCRスクリーニング (2) PCR screening for homologous recombination
相同組み替えに対する初期スクリーニングは ExT a Qポリメラ一ゼを用いた P CRにより行った。 6047— i n s S l. 2および 6047— i n t A S 1プラ イマ一を用いた特異的増幅により、 野生型遺伝子座からは 3. 2— kbバンドが、 /3— g e 0ベクターの標的遺伝子座からは 8. 5— kbバンドが、 そして hyg r ベクタ一の標的遺伝子座からは 4. 2— k bバンドが得られた。 Initial screening for homologous recombination was performed by PCR using ExTaQ polymerase. By specific amplification using the 6047—ins Sl. 2 and 6047—int AS 1 primers, a 3.2-kb band from the wild-type locus and a target locus from the / 3—ge0 vector An 8.5-kb band was obtained, and a 4.2-kb band was obtained from the target locus of the hygr vector.
(3) 相同組み替えのスクリーニングに関するサザンブロット分析 (3) Southern blot analysis for screening of homologous recombination
相同組み替えの確認はサザンプロット分析を用いて行った。 5' サザンプロット 分析のためにはゲノム DNAを B amH Iで消化し、 0. 8%ァガロースゲル上で 分離し、 既出の方法でナイロン膜に転写した (Yaman ak a e t a 1. , Confirmation of homologous recombination was performed using Southern plot analysis. 5 'Southern plot For analysis, genomic DNA was digested with BamHI, separated on a 0.8% agarose gel, and transferred to a nylon membrane as previously described (Yaman ak ata 1.
2000 ; Yaman ak a e t a 1. , 1998) 。 5' フランキン グ領域由来の 470 b pプロ一ブを用いたハイブリダィゼ一シヨンにより、 野生型 遺伝子座から 8. 8 k bのバンドが、 β g e o標的べクタ一を用いた標的遺伝子座 から 1 1. 4kbのバンドが、 ハイグロマイシンべクタ一を用いた標的遺伝子座か ら 9. 8 kbのバンドが生じた。 3 ' サザンプロット分析のために S c a 1を用い て消化を行った。 3' フランキング領域由来の 1 kbプロ一ブを用いたハイブリダ ィゼーシヨンにより、 野生型遺伝子座から 1 1 k bのバンドが、 )3 g e o標的べク ターを用いた標的遺伝子座から 1 5. 4kbのバンドが、 ハイグロマイシンべクタ 一を用いた標的遺伝子座から 7. 3 kbのバンドが生じた。 2000; Yamanaketa 1., 1998). Hybridization using a 470 bp probe from the 5 'flanking region resulted in an 8.8 kb band from the wild-type locus, 11.4 kb from the target locus using the β geo target vector. A 9.8 kb band was generated from the target locus using the hygromycin vector. Digestion was performed using Sca1 for 3 'Southern plot analysis. Hybridization using a 1 kb probe from the 3 'flanking region resulted in an 11 kb band from the wild-type locus, and 1) a 15.4-kb band from the target locus using the 3 geo target vector. A 7.3 kb band was generated from the target locus using the hygromycin vector.
(4) マウス遺伝子型の特定 (4) Identification of mouse genotype
正しく標的された ES細胞クローンの同定後、 3プライマー PC Rを用いてマウ スの遣伝子型を決定した。 一つ目のセンスプライマ 6047 -S 5は野生型遗伝子 座を増幅するため、 ェクソン 2をもとに設計した。 2つ目のセンスプライマ ]3— g e o s c r e e n i ng 1は標的化遺伝子座を増幅するため、 j8 g e oカセッ トをもとに設計した。 共通のアンチセンスプライマ 6047- i n t AS 3は野生 型および標的化遺伝子座の両方を増幅するため、 イントロン 2をもとに設計した。 これらのプライマ一を用いた PC Rにより野生型遺伝子座から 850 b pの断片が
、 標的化遺伝子座から 600 bpの断片が生じた。 PCRの実施は ExTa q (T ak a r a) を用い、 製造元のプロトコルに従い行った。 PCRプログラムは、 初 期変性 (94° (:、 2分) 、 35サイクル (94°C 30秒、 53°C 30秒、 68 X: 1分) および最終伸張 (68°C 7分) であった。 After identification of correctly targeted ES cell clones, the gene type of the mouse was determined using the three primers PCR. The first sense primer, 6047-S5, was designed based on exon 2 to amplify the wild-type loci. The second sense primer] 3—geoscreening 1 was designed based on the j8 geo cassette to amplify the targeted locus. The common antisense primer 6047-int AS3 was designed based on intron 2 to amplify both wild-type and targeted loci. PCR using these primers resulted in an 850 bp fragment from the wild-type locus. A 600 bp fragment was generated from the targeted locus. PCR was performed using ExTaq (Takara) according to the manufacturer's protocol. The PCR program included initial denaturation (94 ° (: 2 minutes), 35 cycles (94 ° C 30 seconds, 53 ° C 30 seconds, 68X: 1 minute) and final extension (68 ° C 7 minutes). Was.
実施例 4 Example 4
ECAT4ホモ変異 E S細胞の胚体外内胚葉への分化 Differentiation of ECAT4 homozygous mutant ES cells into extraembryonic endoderm
薬剤選別終了時における E C A T 4欠損細胞のコロニーは、 形態学的に野生型お よびへテロ接合 ES細胞の場合と異なっていた。 中心の細胞は未分化のようであつ たが、 周辺の細胞は分化していた。 SNL支持細胞上で組み替え L I Fの添加によ り維持した場合、 ほぼ全ての細胞が急速かつ自然に分化し、 巨大な円形の細胞にな つた (図 3 (A)) 。 支持細胞の存在しない状態で培養を行った場合には、 ECAT 4欠損細胞はさらに平坦になり、 壁側内胚葉に類似した形態を示した。 ECAT4 欠損細胞の成長速度は非常に阻害されていた (図 3 (B)) 。 The colonies of ECAT4 deficient cells at the end of drug selection were morphologically different from those of wild-type and heterozygous ES cells. The central cell appeared undifferentiated, while the surrounding cells were differentiated. When maintained on SNL feeder cells by the addition of recombinant LIF, almost all cells differentiated rapidly and spontaneously into giant round cells (Figure 3 (A)). When cultured in the absence of feeder cells, ECAT4-deficient cells became even flatter and showed a morphology similar to the parietal endoderm. The growth rate of ECAT4-deficient cells was greatly inhibited (Fig. 3 (B)).
ノーザンプロット (図 3 (C)) および RT— PCR (図 3 (D)) 分析によれば、 ECAT4細胞は GATA4、 GATA6、 H i n f 1 /3、 H i n f 4 «、 C o u p— t f l、 Coup- t f I I等の原始内胚葉転写因子、 ラミニン B 1、 d i s ab l e d homo l og 2 (Dab 2) , Sp a r c, 組織プラスミノ一ゲ ン活性化因子 (t PA) 、 トロンポモジュリン (TM) 等の壁側内胚葉マーカー、 そして α—フエトプロテイン (AFP) 、 骨形成タンパク質 2 (BMP 2) 、 I n d i an h e d g e h o g ( I h h) 、 トランスサイレチン (T t r ) 等の臓側 内胚葉マーカーを発現していた。 しかし、 中胚葉マーカ一 T.. トロフォブラストマ —力一 Cdx 2、 原始外胚葉マ一力一線維芽細胞成長因子 (Fg f) — 5、 あるい は神経外胚葉マ一カー i s l e t— 1 ( I s 1 1) は増加しなかった。 According to Northern plot (Fig. 3 (C)) and RT-PCR (Fig. 3 (D)) analysis, ECAT4 cells showed GATA4, GATA6, H inf 1/3, H inf 4 «, Coup—tfl, Coup- Primitive endoderm transcription factors such as tf II, laminin B1, dis ablled homolog 2 (Dab 2), Sp arc, tissue plasminogen activator (tPA), thrompomodulin (TM), etc. Expresses parietal endoderm markers and visceral endoderm markers such as α-fetoprotein (AFP), bone morphogenetic protein 2 (BMP 2), India an hedgehog (I hh), and transthyretin (T tr) Was. However, the mesodermal marker T. trophoblastoma — force Cdx 2, the primitive ectodermal force fibroblast growth factor (Fg f) — 5, or the neuroectodermal marker islet — 1 (I s 1 1) did not increase.
E CAT 4欠損細胞が分化多能性を喪失したことを確認するため、 これらの細胞 を C 57 BL/6マウスの胚盤胞に注入した。 ヘテロ変異細胞を注射した場合には 、 毛皮の色から判断して ES細胞が大きく寄与する複数のキメラマウスが得られた 。 対照的に E C A T 4ホモ変異細胞を注射した場合にはキメラマウスは得られず、 これらの細胞の多能性が消失したことが確認された。 To confirm that ECAT4-deficient cells had lost pluripotency, these cells were injected into blastocysts of C57BL / 6 mice. When the heterozygous mutant cells were injected, a plurality of chimeric mice to which ES cells greatly contributed, as judged from the color of the fur, were obtained. In contrast, chimera mice were not obtained when ECAT4 homozygous mutant cells were injected, confirming that the pluripotency of these cells was lost.
実施例 5
E C A T 4欠損マウスにおける初期胚性致死 Example 5 Early embryonic lethality in ECAT 4-deficient mice
EC AT 4の i n v i v o機能を調べるために、 j3— g e oベクターを用いて 得た ECAT4ヘテロ接合 ES細胞を、 C 57BLZ6胚盤胞に注入した。 生殖細 胞系の伝搬が、 3種類の独立した ESクローンより得られた。 ECAT4ヘテロ接 合マウスは予想されるメンデル比で得られ、 全体的な外見は正常であり、 繁殖可能 であった。 着床前の胚を X— g a 1染色すると、 胚盤胞の内部細胞塊に限定して、 ;8— ge o発現が検出された (図 4(A)) 。 ヘテロ接合性の交雑はホモ接合性の子 孫を全く産生せず、 胚性致死であることが示された。 To examine the invivo function of ECAT4, ECAT4 heterozygous ES cells obtained using the j3-geo vector were injected into C57BLZ6 blastocysts. Germline transmission was obtained from three independent ES clones. ECAT4 heterozygous mice were obtained at the expected Mendelian ratio, overall appearance was normal and reproductive. When the embryo before implantation was stained with X-ga1, expression of; 8-geo was detected only in the inner cell mass of the blastocyst (FIG. 4 (A)). Heterozygous crosses did not produce any homozygous offspring, indicating embryonic lethality.
胚が致死となる時期を決定するために、 ここでは各種段階におけるヘテロ接合交 雑の胚を分析した。 7. 5 dp cおよびその後では、 ホモ接合胚はなかった。 およ そ 1 Z 3の脱落膜が空であつたことから、 ECAT4欠損胚は着床後すぐに死亡す ることが示された。 対照的に、 ホモ接合およびへテロ接合の胚盤胞はメンデル比に より存在することが判明した。 しかしながらゼラチンコートしたプレート上で培養 した場合には、 ECAT4欠損胚盤胞の内部細胞塊は増殖しなかった (図 4(B)) 。 これらのデータから、 ECAT4は原始外胚葉 (ェピブラスト) の自己複製に必 須であることが示された。 To determine when embryos would die, we analyzed embryos of heterozygous crosses at various stages. At 7.5 dpc and thereafter, there were no homozygous embryos. The empty decidua of approximately 1Z3 indicated that ECAT4-deficient embryos died shortly after implantation. In contrast, homozygous and heterozygous blastocysts were found to be present by Mendelian ratio. However, when cultured on gelatin-coated plates, the inner cell mass of ECAT4-deficient blastocysts did not proliferate (Fig. 4 (B)). These data indicate that ECAT4 is essential for self-renewal of primitive ectoderm (epiblast).
実施例 6 Example 6
ECAT4を強制発現した E S細胞の効率的な樹立 Efficient establishment of ES cells overexpressing ECAT4
(1) E CAT 4を強制発現した ES細胞の作製 (1) Preparation of ES cells overexpressing ECAT4
スーパ一トランスフエクシヨンシステムを用いて、 ECAT4のコード領域を p CAG— I Pベクターに導入し、 遺伝子ベクターを構築した。 この導入遺伝子べク 夕一を MG 1 · 19 E S細胞内に L i po f e c t ami n 2000 (I nv i t r og en社) を用いて 製造元が提供する E S細胞用プロトコルに従って行つ た。 具体的には、 MG1. 19細胞を 6ゥエルプレート中に播種し (1. 2 x 10 5 c e l l sZwe l l) 、 24時間培養後、 8 gの導入遺伝子を 4 1の L i p o f e c t ami n 2000と複合体を形成させた後に培地に添加した。 翌 日、 細胞を 100mmシャーレに播種し、 2 /2 g/m 1のピューロマイシンを用い て選別した。 選別は実験を通して継続した。 Using the supertransfection system, the coding region of ECAT4 was introduced into the pCAG-IP vector to construct a gene vector. The transgene vector was introduced into MG1 • 19 ES cells using Lip efo ctami n 2000 (Invitrogen) according to the protocol for ES cells provided by the manufacturer. Specifically, MG1.19 cells were seeded in a 6-well plate (1.2 x 10 5 cells swell), cultured for 24 hours, and 8 g of the transgene was transformed with 41 Lipofect ami n 2000. After forming the complex, it was added to the medium. The next day, the cells were seeded on a 100 mm Petri dish and selected using 2/2 g / ml puromycin. Sorting continued throughout the experiment.
この導入遺伝子ベクターにおいては単一の CAGプロモーターの下流に目的遺伝子
とピュ一口マイシン耐性遺伝子が連続して存在しており、 2つの遺伝子を含んだ mR NAが転写される。 両者の間に Internal ribosome entry siteが存在しており、 ここ からピューロマイシン耐性遺伝子の翻訳が行われる。 したがって、 ピューロマイシ ン耐性となった細胞はすべてが目的遺伝子も発現することとなる。 実際、 この方法 を用いて、 MG1. 19細! ¾内に ECAT4を導入し、 ピューロマイシン選別した 結果、 90%以上の細胞で EC AT 4の発現が認められた。 得られた CAG— EC AT4細胞は、 親ベクターをトランスフエクトした対照細胞と比較して、 著しく多 くの EC AT 4転写物 (図 5 (A)) およびタンパク質 (図 5 (B)) を発現した。In this transgene vector, the target gene is located downstream of a single CAG promoter. And the bite-mycin resistance gene are continuously present, and mRNA containing the two genes is transcribed. There is an internal ribosome entry site between the two, from which the puromycin resistance gene is translated. Therefore, all the cells that have become puromycin resistant will also express the target gene. In fact, using this method, ECAT4 was introduced into MG1.19 cells, and puromycin was selected. As a result, 90% or more of the cells showed ECAT4 expression. The resulting CAG-EC AT4 cells express significantly more EC AT4 transcripts (Fig. 5 (A)) and proteins (Fig. 5 (B)) compared to control cells transfected with the parental vector. did.
(2) 強制発現した ES細胞の L I F非依存的な自己複製 (2) LIF-independent self-renewal of forcedly expressed ES cells
L I Fの除去後には対照細胞での EC AT 4レベルは減少したが、 CAG— EC ECAT4 levels in control cells decreased after removal of LIF, but CAG—EC
AT 4細胞ではむしろ増加した。 L I Fの非存在下で対照細胞は徐々に分化し、 平 坦化し (図 5 (C)) 、 Oc t 3/4の発現は抑制された (図 5 (A)) 、 細胞の成長 速度も L I Fの除去により低下した (図 5 (D)) 。 一方、 C AG— EC AT 4細胞 は、 L I F除去後においても未分化状態を維持しており (図 5 (C)) 、 Oc t 3/ 4の発現も持続し (図 5 (A)) 、 L I F除去により生じる成長抑制に対しても抵抗 性を示した (図 5 (D)) 。 これらのデータより、 E CAT 4の恒常的発現により、 L I F非存在下においても ES細胞の未分ィヒ状態が十分に維持されることが示され た。 It was rather increased in AT4 cells. In the absence of LIF, control cells gradually differentiated and flattened (Fig. 5 (C)), expression of Oct 3/4 was suppressed (Fig. 5 (A)), and the growth rate of the cells was reduced by LIF. It was reduced by the removal of (Fig. 5 (D)). On the other hand, CAG-ECAT4 cells remain undifferentiated even after LIF removal (Fig. 5 (C)), and expression of Oct 3/4 continues (Fig. 5 (A)). It also showed resistance to growth suppression caused by LIF removal (Fig. 5 (D)). These data indicated that the constitutive expression of ECAT4 sufficiently maintained the undivided state of ES cells even in the absence of LIF.
(3) ECAT4発現ベクターの除去と分化全能性の回復 (3) Removal of ECAT4 expression vector and restoration of differentiation totipotency
pCAG-I Pベクターは染色体外で維持される発現べクタ一であり、 ピュー口 マイシンの非存在下で培養を続けると消失することが知られている。 これを利用し て CAG— ECAT4細胞を 1ヶ月間ピュー口マイシン非存在下、 L IF存在下で培 養したところ、 外来遺伝子の発現の消失をウエスタンプロットにより確認した。 こ の細胞は LIFを除去すると正常細胞と同様に分化した。 また、 CAG-ECAT4 細胞をブラストシス卜にマイクロインジェクションしたところキメラマウスができ た。 したがって EC AT 4過剰発現細胞は LIF非存在下で培養しても、 ECAT4 を除去すれば分化全能性を再獲得できることが確認できた。 じ八0— £〇八丁4細 胞は L I F非存在下においても ES細胞の未分化状態が十分に維持されるため、 こ の CAG— ECAT4細胞を遺伝子改変動物の作製に供することにより、 遺伝子改
変動物の作製がより容易となる。 The pCAG-IP vector is an expression vector that is maintained extrachromosomally, and is known to disappear when culture is continued in the absence of Pyuguchimycin. Using this, CAG-ECAT4 cells were cultured for 1 month in the absence of pure mouth mycin and in the presence of LIF. The disappearance of foreign gene expression was confirmed by Western plot. These cells differentiated like normal cells after removal of LIF. When CAG-ECAT4 cells were microinjected into blast cells, chimeric mice were formed. Therefore, it was confirmed that even if the cells overexpressing ECAT4 were cultured in the absence of LIF, removal of ECAT4 could regain the totipotency. Since the undifferentiated state of ES cells is sufficiently maintained even in the absence of LIF, the CAG-ECAT4 cells can be used to produce genetically modified animals. Break Variations are easier to make.
実施例 7 Example 7
E CAT 4をもちいた DN A認識配列の同定 Identification of DNA recognition sequence using ECAT4
ECAT4による転写調節について最初の手がかりを得るため、 ここでは試験管 内人工進化法 (SELEX) によるその DNA認識配列の決定を目指した。 In order to obtain the first clues on the transcriptional regulation by ECAT4, we aimed to determine its DNA recognition sequence by in vitro artificial evolution (SELEX).
(1) SELEXの実施 (1) SELEX implementation
マルトース結合タンパク質と EC AT 4からなる融合タンパク質を作製するため 、 マウス EC AT遺伝子のコーディング領域を p I H 1119 (New Eng l and B i o 1 a b sから提供) 中に導入し、 導入遺伝子ベクター (p I H 11 19— ECAT4) を構築した。 このプラスミド p I H 11 19— ECAT4を E . c o l i株 BL21AI (I nv i t r oge n社) に導入して MBP— ECA T 4を発現する形質転換体を得た。 To prepare a fusion protein consisting of a maltose binding protein and ECAT4, the coding region of the mouse ECAT gene was introduced into pIH1119 (provided from New England and Bio1 abs), and a transgene vector (pIH 11 19—ECAT4) was constructed. This plasmid pIH1119-ECAT4 was introduced into E.coli strain BL21AI (Invitrogen) to obtain a transformant expressing MBP-ECAT4.
37 条件で 500m 1の LB培地中で培養し、 培地の〇. D. が 0. 3に達し た時点で I PTG (最終濃度 50 M) を添加後、 30 で 4時間培養してタンパ ク質誘導を行った。 細胞抽出物は、 プロテアーゼ阻害剤カクテル (ナカライテスク 社) および 0. 5mg/m 1の 1 y s 0 z ymeを含有する 5m 1の溶解緩衝液 ( 2 OmM Tr i s—HC l (pH7. 4) 、 20 OmM NaC 1、 ImM E DTA) 中で集めた。 Cultivate in 500 ml LB medium under 37 conditions, add I PTG (final concentration 50 M) when the 〇.D. Of the medium reaches 0.3, and incubate for 4 hours at 30 for protein Induction was performed. The cell extract was made up of a protease inhibitor cocktail (Nacalai Tesque) and 5 ml of a lysis buffer (2 OmM Tris-HCl (pH 7.4) containing 0.5 mg / ml of 1 ys0zyme, 20 OmM NaCl, ImM EDTA).
次にこの抽出物を 250 X 1のアミロースビ一ズ (New Eng l and B i o 1 a b s) に供し、 製品.のプロトコルに従って洗浄した。 SELEXは以下の ように実施した。 二重鎖ォリゴヌクレオチドの合成を、 l gの SELEX— N2 0 -01 i g o (配列番号 11) 、 1 xgの SELEX— N20 RVプライマー ( 配列番号 12) 、 2. 5 1の 10 x K l e no w緩衝液、 4 1の 10 mM dNTPおよび 14. 7 β 1の精製水を含む反応液中で行つた。 混合液の変性を 9 5 °Cで 5分間行い、 ァニーリングを 54 °Cで 5分間行つた。 This extract was then subjected to 250 × 1 amylose beads (New Engl and Bio 1 abs) and washed according to the protocol of the product. SELEX was implemented as follows. For the synthesis of double-stranded oligonucleotides, lg SELEX—N2O-01 igo (SEQ ID NO: 11), 1 xg SELEX—N20 RV primer (SEQ ID NO: 12), 2.5 1 10 x Kle no w The reaction was performed in a reaction solution containing buffer, 41 10 mM dNTPs, and 14.7 β1 purified water. Denaturation of the mixture was performed at 95 ° C for 5 minutes, and annealing was performed at 54 ° C for 5 minutes.
K 1 e n owフラグメント (3. 6 1 1 x K 1 e n ow緩衝液中に 0.225U ) を混合液に添加し、 これを次に 25°Cで 40分間インキュベートした。 二重鎖 D NAの精製はフエノール Zクロ口ホルム抽出およびエタノール沈殿により行い、 2 0 n 1の精製水中に再懸濁した。 DNA—タンパク質結合の実施は、 20 1の D
NA、 30 1の MB P— EC AT 4—結合ビーズ、 20 1 sの 5 x結合緩衝液 (l O OmM HEPES— K〇H、 pH 7. 9、 lmM . EDTA、 1M K C 1、 および 50 %グリセロール) および 30 1の水から成る反応混合液中で、 4 °Cで 30分間行った。 ビーズの洗浄は、 ImM 0丁丁ぉょび0. 2mM PM S Fを添加した 100 1の溶解緩衝液を用いて 6回行つた。 A K1 enow fragment (3.611 x 0.225 U in K1enow buffer) was added to the mixture, which was then incubated at 25 ° C for 40 minutes. The double-stranded DNA was purified by phenol Z-cloth form extraction and ethanol precipitation and resuspended in 20 n1 purified water. Performing DNA-protein binding requires 201 D NA, 301 MB P—EC AT 4—binding beads, 201 s 5 × binding buffer (l O OmM HEPES—K〇H, pH 7.9, lmM. EDTA, 1M KC 1, and 50% (Glycerol) and 301 water at 4 ° C. for 30 minutes. Washing of the beads was performed 6 times using 100 1 lysis buffer supplemented with ImM 0 and 0.2 mM PMSF.
D N Aの精製はフエノ一ル /ク口口ホルム抽出およびエタノ一ル沈殿により行い、 20 1の精製水中に再懸濁した。 この 5 1を用いて P CR増幅を行ったが、 こ の時の反応液には 5 1の 1 O xExTaq緩衝液、 4 /1 1の 2. 5mM dNT P、 1 1の30 1^ SELEX— N20 FWプライマ一 (配列番号 13) 、 1 a 1の 30 M S ELEX-N 20 RVプライマー、 0. の ExTad ポリメラ一ゼおよび 33. 75 Lの水が含まれていた。 増幅産物の精製は M i c r o-b i oスピンカラム (B i oRad) により行い、 エタノ一ル沈殿により 2 0 1に濃縮し、 そのうち半分を次ラウンドに進めた。 この手順を 5回繰り返して 濃縮を行った。 DNA was purified by phenol / mouth opening form extraction and ethanol precipitation and resuspended in 201 purified water. PCR amplification was performed using this 51, and the reaction solution at this time was 51 1 OxExTaq buffer, 4/1 1 2.5 mM dNT P, 1 1 30 1 ^ SELEX— It contained N20 FW primer (SEQ ID NO: 13), 1 a1 of 30 MS ELEX-N20 RV primer, 0 of ExTad polymerase and 33.75 L of water. The amplification product was purified using a Micro-bio spin column (BioRad), concentrated to 201 by ethanol precipitation, and half of it was advanced to the next round. This procedure was repeated five times for concentration.
このようにして得られた M BP-ECAT4融合蛋白質に特異的に結合するォリ ゴヌクレオチドの最終溶出液中の増幅産物を PCR 2. 1ベクタ一 (I nv i t r o g e n) 中に連結させた。 40個のクローンをランダムに選別し、 シーケンス分 析を行った。 The amplification product in the final eluate of the oligonucleotide that specifically binds to the MBP-ECAT4 fusion protein thus obtained was ligated into a PCR2.1 vector (Invitrogen). Forty clones were randomly selected and sequenced.
(2) シーケンス分析 (2) Sequence analysis
上記のように、 本発明者らは E. c o 1 iでマルトース結合タンパク質 (MB P ) 一 ECAT4融合タンパク質を発現させ、 それらをアミロース樹脂に結合させた 。 両端にアダプタ一シーケンスを持つ 20量体のランダムォリゴヌクレオチドを M BP— EC AT 4結合樹脂に適用し、 十分に洗浄した。 次に樹脂に結合した DN A を、 アダプタ一シーケンスに対応するプライマ一を用いて、 PCRにより増幅した 。 増幅産物を新しい MBP— ECAT4カラムに適用した。 この手順を 5回繰り返 し、 M B P— E C A T 4融合タンパク質に特異的に結合するォリゴヌクレオチドを 濃縮した。 最終反応から得た増幅産物を pCR 2. 1ベクター中にサブクロ一ニン グしてシーケンス分析を行った。 As described above, we expressed maltose binding protein (MBP) -ECAT4 fusion protein in E.coli and bound them to amylose resin. A 20-mer random oligonucleotide with an adapter sequence at each end was applied to the MBP-ECAT4 binding resin and washed thoroughly. Next, the DNA bound to the resin was amplified by PCR using a primer corresponding to the adapter sequence. The amplification product was applied to a new MBP-ECAT4 column. This procedure was repeated five times to enrich for oligonucleotides that specifically bind to the MBP-ECAT4 fusion protein. The amplification product obtained from the final reaction was subcloned into the pCR2.1 vector for sequence analysis.
そして、 ランダムに取り上げた 37個のクローンに対するシーケンス分析により
、 コンセンサスシーケンスである (G/C) (A/G) (G/C) C (GZC) A TTAN (GZC) が同定された (図 6 (A;)、 配列番号 4) 。 And by sequence analysis of 37 randomly picked clones The consensus sequence (G / C) (A / G) (G / C) C (GZC) A TTAN (GZC) was identified (FIG. 6 (A;), SEQ ID NO: 4).
本研究で用いたマーカー遺伝子のフランキングシーケンスを検索することにより 、 マウス GATA6遺伝子の 5' —フランキング領域中、 転写開始部位のおよそ 4 kb上流に、 E CAT 4コンセンサスシーケンスが同定された (図 6 (B)、 配列番 号 5) 。 この領域は心臓における GAT A 6の発現に必須であることが知られてい る (Mo l ke n t i n e t a 1. , 2000 ; Sun-Wad a e t a 1. , 2000) 。 マウスとヒトの GATA6遺伝子のゲノムシーケンスを 比較すると、 この領域が高度に保存されていることが判明した。 ヒトのシーケンス にも ECAT4コンセンサスが含まれていた (図 6 (B)、 配列番号 6) 。 By searching for the flanking sequence of the marker gene used in this study, an ECAT4 consensus sequence was identified approximately 4 kb upstream of the transcription start site in the 5'-flanking region of the mouse GATA6 gene (Fig. 6 (B), sequence number 5). This region is known to be essential for the expression of GAT A6 in the heart (Molkintineta 1., 2000; Sun-Wadaeta 1., 2000). Comparing the genomic sequences of the mouse and human GATA6 genes, this region was found to be highly conserved. The human sequence also contained the ECAT4 consensus (Figure 6 (B), SEQ ID NO: 6).
実施例 8 Example 8
E CAT 4ェンハンサ一の同定 Identification of E CAT 4 Enhancer
マウス EC AT 4遺伝子が ES細胞で特異的に発現する分子メカニズムを明らか とするために、 ルシフェラ一ゼレポ一ター遣伝子を用いたェンハンサ一解析を行つ た。 マウス EC AT 4遺伝子を含む約 35 kbのゲノム領域を図 7 (A)に示す 8断片 に分け増幅した。 これを図 7 (B)に示すレポ一夕一遺伝子に挿入した。 このレポ一 夕一遺伝子を ES細胞に導入し、 24時間後にルシフェラ一ゼ活性を測定した。 そ の結果断片 D (配列番号 7) のみが ES細胞で転写活性を示した。 一方分化細胞で ある NIH3T3細胞においてはどの断片も転写活性を示さなかった。 したがって断片 D は ES細胞特異的なェンハンサ一と考えられた。 In order to elucidate the molecular mechanism by which the mouse ECAT4 gene is specifically expressed in ES cells, an Enhansa analysis using a Lucifera gene receptor gene was performed. A genomic region of about 35 kb containing the mouse ECAT4 gene was divided into eight fragments shown in FIG. 7 (A) and amplified. This was inserted into the repo overnight gene shown in FIG. 7 (B). The repo overnight gene was introduced into ES cells, and luciferase activity was measured 24 hours later. As a result, only fragment D (SEQ ID NO: 7) showed transcriptional activity in ES cells. On the other hand, none of the fragments showed transcriptional activity in the differentiated cells, NIH3T3 cells. Therefore, fragment D was considered to be an ES cell-specific enhancer.
E CAT 4ェンハンサ一領域の解析の結果、 - 6086/-2292の領域 (断片 D、 配列 番号 7) に ES細胞特異的に活性の高い領域が存在したため、 この領域をさらに短 くし、 当該領域のうちどの部分が活性化に関わっているのかを調べたところ、 図 8 (A) に示すように、 -4886/- 3444の領域で活性を持ち、 その中でも- 4737/- 4387の 領域で ES細胞特異的に最も活性が高いことがわかった。 - 4737/_4387の領域には 、 図 8 (B) に示すように、 -4710/-4703には WNTシグナルの下流である転写因子 LE F/TCF1の結合配列が存在しており、 これを含む- 4737/-4611の領域を欠失させると 活性が低下することから、 ECAT4の転写活性化にはこの領域が重要であると考 えられた。 また- 4524/-4516には LIFシグナルの下流である STAT3の結合配列が存在
し、 点変異を入れると活性が低下したことから、 やはり EC AT 4の転写活性に重 要であると考えられた。 その直後の- 4515/-4508にも LEF/TCF1の結合配列が存在し ており、 E CAT 4の転写調節への関与が示唆された。 また- 4497/-4387の領域を 欠失させても活性が低下することから、 E C AT 4の転写活性化にはこの領域も重 要であると考えられた。 産業上の利用可能性 As a result of analysis of the ECAT4 enhancer region, a region having high ES cell-specific activity was found in the region of -6066 / -2292 (fragment D, SEQ ID NO: 7). As a result of examining which part was involved in activation, as shown in Fig. 8 (A), it was active in the region of -4886 / -3444, and among them, the ES cell was in the region of -4737 / -4387. The specific activity was found to be the highest. -In the region of 4737 / _4387, as shown in Fig. 8 (B), -4710 / -4703 contains the binding sequence of the transcription factor LE F / TCF1, which is downstream of the WNT signal. -Deletion of the 4737 / -4611 region reduced its activity, suggesting that this region is important for ECAT4 transcriptional activation. -4524 / -4516 has a STAT3 binding sequence downstream of the LIF signal However, the addition of point mutations reduced the activity, which was again considered to be important for the transcriptional activity of ECAT4. Immediately thereafter, -4515 / -4508 also contained a LEF / TCF1 binding sequence, suggesting that ECAT4 is involved in transcriptional regulation. In addition, since the activity is reduced even when the region of -4497 / -4387 is deleted, this region was considered to be important for the transcriptional activation of ECAT4. Industrial applicability
本発明により、 E CAT 4が強制発現された ES細胞が提供される。 さらに、 本 発明は ECAT4のコンセンサス配列、 E C A T 4ェンハンサ一およびそれらの用 途も提供する。 ECAT4の ES細胞の自己複製促進転写因子としての機能が明確 に示されたため、 これらは E S細胞の研究および開発において極めて有用である。 配列表フリーテキスト According to the present invention, an ES cell in which ECAT4 is forcibly expressed is provided. Furthermore, the present invention also provides a consensus sequence for ECAT4, an ECAT4 enhancer, and uses thereof. Since the function of ECAT4 as a transcription factor promoting self-renewal of ES cells has been clearly demonstrated, they are extremely useful in the research and development of ES cells. Sequence listing free text
配列番号: 4に記載の塩基配列は ECAT4が認識するコンセンサス配列である。 配列番号: 11に記載の塩基配列は SELEX— N20— O 1 i goである。 配列番号: 12に記載の塩基配列は SE LEX— N20RVプライマーである。 配列番号: 13に記載の塩基配列は SELEX— N20 FWプライマーである。
The base sequence described in SEQ ID NO: 4 is a consensus sequence recognized by ECAT4. The base sequence described in SEQ ID NO: 11 is SELEX-N20-Oiigo. The base sequence described in SEQ ID NO: 12 is a SE LEX-N20RV primer. The base sequence described in SEQ ID NO: 13 is a SELEX-N20 FW primer.