[論文レビュー] Search for direct [Formula Presented] violation in [Formula Presented] decays

K. Abe, R. Abe+203 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、遺伝子治療における長期的遺伝子発現の主要な障壁である、レトロウイルスベクターにおける転写的サイレンシングを、特にマウス白血病ウイルス（MLV）をベースとするシステムで調査している。サイレンシングに影響を与える要因として、ベクター構造、統合部位、細胞タイプを特定し、ウイルス増幅因子、tRNAプライマー結合部位、ヒューマン・ハウスキーピング遺伝子プロモーターの使用を含む改良策を提案することで、サイレンシングを低減し、ベクターの安定性を向上させることを目的としている。

ABSTRACT

Although retroviral vector systems have been found to efficiently transduce a variety of cell types in vitro, the use of vectors based on murine leukemia virus in preclinical models of somatic gene therapy has led to the identification of transcriptional silencing in vivo as an important problem. Extinction of long-term vector expression has been observed after implantation of transduced hematopoietic cells as well as fibroblasts, myoblasts and hepatocytes. Here we review the influence of vector structure, integration site and cell type on transcriptional silencing. While down-regulation of proviral transcription is known from a number of cellular and animal models, major insight has been gained from studies in the germ line and embryonal cells of the mouse. Key elements for the transfer and expression of retroviral vectors, such as the viral transcriptional enhancer and the binding site for the tRNA primer for reverse transcription may have a major influence on transcriptional silencing. Alterations of these elements of the vector backbone as well as the use of internal promoter elements from housekeeping genes may contribute to reduce transcriptional silencing. The use of cell culture and animal models in the testing and improvement of vector design is discussed. Copyright 1996 S. Karger AG, Basel

研究の動機と目的

• ソーマティック遺伝子治療に用いられるレトロウイルスベクターにおける転写的サイレンシングの原因を理解すること。
• ベクター構造、統合部位、細胞タイプが転写遺伝子発現のサイレンシングにどのように寄与するかを特定すること。
• 増幅因子やtRNAプライマー結合部位などのウイルス的要素がサイレンシング機構に果たす役割を評価すること。
• ベクターバックボーンの成分を変更し、ヒューマン・ハウスキーピング遺伝子プロモーターを用いることで、サイレンシングを低減する可能性を検討すること。
• 胚細胞および胚性マウスモデルからの知見をもとに、今後のベクター設計を支援すること。

提案手法

• 特にマウス胚細胞および胚性細胞において得られた、細胞および動物モデルからの既存データのレビュー。
• マウス白血病ウイルス（MLV）ベースのベクターに焦点を当てた、レトロウイルスベクターシステムの分析。
• ウイルス的転写増幅因子およびtRNAプライマー結合部位が転写調節に与える影響の検討。
• ヒューマン・ハウスキーピング遺伝子由来の内部プロモーター要素を、ウイルス的プロモーターの代替として評価。
• in vitroおよびin vivoモデルの使用、特にヘマトポietック細胞、線維芽細胞、筋芽細胞、および肝細胞のトランスダクションを含む。
• 異なる細胞タイプおよび統合部位におけるベクターの性能を評価し、サイレンシングのパターンを特定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 レトロウイルスベクターにおける転写的サイレンシングの原因は何か、in vivo でどのように寄与しているか？
• RQ2 レトロウイルスベクターバックボーンの構造が、転写遺伝子発現のサイレンシングにどのように影響するか？
• RQ3 統合部位および細胞タイプが、ベクター発現の安定性に及ぼす影響はどの程度か？
• RQ4 ウイルス増幅因子やtRNAプライマー結合部位の改変により、転写的サイレンシングを低減できるか？
• RQ5 ヒューマン・ハウスキーピング遺伝子プロモーターの使用により、レトロウイルスベクターにおける長期的遺伝子発現を向上させられるか？

主な発見

• 転写的サイレンシングは、トランスダクションされたヘマトポエティック細胞、線維芽細胞、筋芽細胞、および肝細胞において、長期的ベクター発現の消失を引き起こす。
• ベクター構造、特にウイルス増幅因子およびtRNAプライマー結合部位が、転写的サイレンシングの程度に顕著な影響を与える。
• 統合部位および細胞タイプは、サイレンシングの主要な決定要因であり、異なる細胞系において変動する影響が観察された。
• ウイルス増幅因子の交換やヒューマン・ハウスキーピング遺伝子プロモーターの使用を含む、ベクターバックボーンの改変により、サイレンシングを低減できる。
• マウス胚細胞および胚性細胞モデルからの知見が、サイレンシング機構の理解に重要な貢献をした。
• 細胞培養および動物モデルは、サイレンシングを克服するためのレトロウイルスベクター設計のテストと改善に不可欠である。