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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft neue Polypeptide, die durch eine
humane Pro-B-Zelllinie produziert werden und diese codierende DNAs.
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Die
EP-A-0 607 054, die ein Dokument des Standes der Technik unter Artikel
54(3) und (4) EPÜ ist, offenbart
ein Verfahren zur Konstruktion einer cDNA-Bibliothek, die Selektivität für Signalpeptide
aufweist, das die effiziente Identifizierung eines unbekannten und
verwendbaren Polypeptids, das ein Signalpeptid umfasst, ermöglicht.
Ein aus 89 Aminosäuren
bestehendes neues Polypeptid (das ein Signalpeptid umfasst), das
durch eine Stromazelllinie produziert wird, das als Mittel zur Prävention
oder Behandlung von beispielsweise Anämie, Leukopenie oder Infektionen
und dergleichen verwendbar ist, und für dieses Polypeptid codierende
DNAs wurden unter Verwendung des Verfahrens identifiziert.
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Science
261, S. 600 – 603
(1993) offenbart ein Verfahren zur Klonierung komplementärer DNAs
(cDNAs), die spezifische aminoterminale Signalsequenzen, beispielsweise
solche mit Codierung für
Moleküle
und Rezeptoren der interzellulären
Signalübermittlung,
tragen, ohne die Verwendung spezieller funktionaler Assays. Der
in diesem System verwendete Vektor dirigierte die Zelloberflächenexpression
von Interleukin-2-Rezeptor-Fusionsproteinen, wenn Inserts mit Signalsequenzen
in-frame mit der richtigen Orientierung kloniert wurden. Eine Expressions-cDNA-Bibliothek
wurde aus einer Knochenmarkstromazelllinie, die im 5'-Teil angerei cherte
cDNAs enthielt (die durchschnittliche Größe betrug 400 Basenpaare),
konstruiert. Zwei cDNAs, die für
vermutliche Cytokinmoleküle,
von Stromazellen abgeleiteter Faktor-1α (SDF-1α) und SDF-1β, die zu
der Entzündungsproteinsuperfamilie
interkriner Makrophagen gehören,
codierten, wurden kloniert.
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In
Proc. Natl. Acad. Sci., USA, Band 91, S. 2305 – 2309 (1994) wird gelehrt,
dass bekannt ist, dass die Erzeugung und Proliferation früher B-Zellen-Vorläuferzellen
von Stromazellen stammende Moleküle
erforderlich sind. Es wurde ermittelt, dass eine Stromazelllinie,
PA6, einen löslichen
Mediator produziert, der von Interleukin 7 (IL-7) und Stammzellenfaktor
verschieden war und die Proliferation eines stromazellabhängigen Pre-B-Zellklons,
DW34, unterstützte.
Ein cDNA-Klon mit Codierung für
diesen das Wachstum von DW34 stimulierenden Faktor wurde durch Expressionsklonierung
isoliert. Die Nucleotidsequenz enthielt ein einziges wesentliches
offenes Leseraster mit 267 Nucleotiden mit Codierung für ein Polypeptid
von 89 Aminosäuren. Die
Aminosäuresequenz
dieses Cytokins, das als Pre-B-Cell-Growth-Stimulating-Faktor (PBSF) bezeichnet wurde,
ergab, dass dies ein Mitglied der interkrinen α-Subfamilie ist. Rekombinanter
PBSF stimulierte die Proliferation von DW34-Zellen selbst und erhöhte ferner
synergistisch das Wachstum von DW34 sowie Knochenmark-B-Zellen-Vorläuferzellen
in Gegenwart von IL-7.
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Aufgabe der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft neue Polypeptide, die durch hämopoetische
Zellen produziert werden, und diese codierende DNAs. Es ist bekannt,
dass viele Arten von Wachstums- und Differenzierungsfaktoren, wie
Interleukin (IL), von hämopoetischen
Zellen produziert werden.
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Diese
Tatsache legt nahe, dass Faktoren mit ähnlichen oder neuen Funktionen
zusätzlich
zu den bereits ermittelten bekannten sezernierenden Faktoren sezerniert
werden könnten.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung schenkten diesem Punkt Aufmerksamkeit
und versuchten, neue Faktoren (Polypeptid) zu finden, die von hämopoetischen
Zellen pro duziert werden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung
führten
ein Screening durch Kreuzhybridisierung unter Verwendung von cDNA
von Maus-SDF-1 (Stromal Derived Factor 1; Beschreibung in der japanischen
Patentanmeldung Nr. 5-22098)
als Sonde durch und erhielten auf diese Weise humanen SDF-1 (2 Arten, α und β), der von
humanen Pro-B-Zellen produziert wurde, und gelangten dadurch zur
vorliegenden Erfindung.
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Bei
der Recherche nach Polypeptiden mit Sequenzen, die mit der des Polypeptids
der vorliegenden Erfindung identisch oder hoch homolog sind, und
DNAs mit Codierung für
dieselben mit einem Computer, wurden keine ermittelt. Dadurch wurde
nachgewiesen, dass das Polypeptid der vorliegenden Erfindung und
die für
dieses codierende DNA neu sind.
- (1) Ein Polypeptid
mit der in SEQ ID NO:1 gezeigten Aminosäuresequenz
- (2) DNA mit der in SEQ ID NO:2 gezeigten Nucleotidsequenz und
- (3) DNA mit der in SEQ ID NO:3 gezeigten Nucleotidsequenz
- (4) ein Polypeptid mit der in SEQ ID No. 5 gezeigten Aminosäuresequenz
- (5) DNA mit der in SEQ ID NO:6 gezeigten Nucleotidsequenz und
- (6) DNA mit der in SEQ ID NO:7 gezeigten Nucleotidsequenz.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung sind Polypeptide mit der in SEQ ID NO:1
oder 5 gezeigten Aminosäure
und DNA mit Codierung für
ein derartiges Polypeptid. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung DNA mit der in SEQ ID NO: 2 oder 3 und 6 oder 7 gezeigten
Nucleotidsequenz.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung stellt Replikations- und Expressionsvektoren bereit,
die DNA gemäß der Erfindung
umfassen. Die Vektoren können
beispielsweise Plasmid-, Virus- oder Phagenvektoren sein, die mit
einem Replikationsursprung, optional einem Promotor für die Expression
der DNA und optional einem Regulator des Promotors ausgestattet
sind. Der Vektor kann ein oder mehrere Gene eines selektierbaren
Markers, beispielsweise ein Ampicil linresistenzgen, enthalten. Der
Vektor kann in vitro, beispielsweise zur Produktion von der DNA
entsprechenden RNA, verwendet werden oder zur Transfektion oder
Transformation einer Wirtszelle verwendet werden.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung stellt Wirtszellen bereit, die mit den Vektoren für die Replikation
und Expression von DNA gemäß der Erfindung,
die die DNA von SEQ ID NO:2 oder 3 und 6 oder 7 oder das offene
Leseraster derselben umfasst, transformiert oder transfiziert sind.
Die Zellen werden derart gewählt,
dass sie mit dem Vektor kompatibel sind, und sie können beispielsweise
Bakterien-, Hefe-, Insekten- oder Säugerzellen sein.
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Ein
weiteres Verfahren der Erfindung stellt ein Verfahren zur Produktion
eines Polypeptids bereit, das die Kultivierung von Wirtszellen der
vorliegenden Erfindung unter zur Expression eines Polypeptids der
Erfindung wirksamen Bedingungen umfasst. Vorzugsweise wird ferner
ein derartiges Verfahren unter Bedingungen durchgeführt, wobei
das Polypeptid gemäß der Erfindung
exprimiert und dann von den Wirtszellen produziert wird.
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DNA
gemäß der Erfindung
kann auch in die oben beschriebenen Vektoren in Antisense-Orientierung insertiert
werden, um die Produktion von Antisense-RNA zu ergeben. Antisense-RNA
kann auch durch synthetische Mittel produziert werden. Derartige
Antisense-RNA kann in einem Verfahren zur Steuerung der Mengen eines
Polypeptids gemäß der Erfindung
in einer Zelle verwendet werden.
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Monoklonale
oder polyklonale Antikörper
gegen ein Polypeptid gemäß der Erfindung
werden beschrieben. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung von
monoklonalen oder polyklonalen Antikörpern gegen die Polypeptide
der Erfindung beschrieben. Monoklonale Antikörper können durch herkömmliche
Hybridomtechnologien unter Verwendung eines Polypeptids der Erfindung
oder eines Fragments derselben als Immunogen hergestellt werden.
Polyklonale Antikörper
können
auch durch herkömmliche
Mittel, die die Impfung eines Wirttiers, beispielsweise einer Ratte
oder eines Kaninchens, mit einem Polypeptid der Erfindung und die
Gewinnung des Immunserums umfassen, hergestellt werden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ferner pharmazeutische Zusammensetzungen,
die ein Polypeptid der Erfindung in Verbindung mit einem pharmazeutisch
akzeptablen Verdünnungsmittel
und/oder Träger
enthalten, bereit.
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Das
Polypeptid der vorliegenden Erfindung umfasst eines, bei dem ein
Teil von dessen Aminosäuresequenz
fehlt (beispielsweise ein Polypeptid, das nur aus der zum Zeigen
einer biologischen Aktivität
essentiellen Sequenz in der in SEQ ID NO:1 oder 5 gezeigten Aminosäuresequenz
besteht), eines, bei dem ein Teil von dessen Aminosäuresequenz
durch andere Aminosäuren
ersetzt ist (beispielsweise durch eine Aminosäure mit einer ähnlichen
Eigenschaft ersetzt ist), und eines, bei dem andere Aminosäuren an
einen oder in einen Teil von dessen Aminosäuresequenz addiert oder insertiert
sind, sowie diejenigen mit der in SEQ ID NO:1 oder 5 gezeigten Aminosäuresequenz.
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Wie
bekannt ist, gibt es eine bis sechs Codonarten, die für eine Aminosäure codieren
(beispielsweise sind eine Codonart für Met und sechs Codonarten
für Leucin
(Leu) bekannt). Daher kann die Nucleotidsequenz von DNA verändert werden,
um für
ein Polypeptid mit der gleichen Aminosäuresequenz zu codieren.
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Die
in (2) und (5) spezifizierte DNA ist die Sequenz in der natürlichen
Form.
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Die
in (3) und (6) gezeigte DNA gibt die in (2) und (5) spezifizierte
DNA mit einer nicht-translatierten Region an.
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Ein
Signalpeptid ist eine hydrophobe Region, die unmittelbar strangabwärts der
Translationsinitiationsaminosäure
Met lokalisiert ist. Es wird angenommen, dass das Signalpeptid im
Polypeptid der vorliegenden Erfindung in einer Region im Bereich
von Met an der 1-Position bis Gly an der 21-Position in der durch
SEQ ID NO:1 oder 5 dargestellten Aminosäuresequenz sitzt. Die für die Expression
der biologischen Aktivität
essentiell verantwortliche Region entspricht dem Teil der Aminosäuresequenzen
der SEQ ID NO:1 und 5 ohne die Signalpeptide, d.h. dem reifen Proteinteil.
Daher betreffen die Signalpeptide niemals die Aktivität.
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Die
DNA mit einer in SEQ ID NO:3 oder 7 gezeigten Nucleotidsequenz kann
nach den folgenden Verfahren hergestellt werden, d.h.:
- (i) durch Isolieren von mRNA aus einer Zelle, die das Polypeptid
der vorliegenden Erfindung produziert (beispielsweise eine humane
Pro-B-Zelllinie),
- (ii) durch Herstellen eines ersten Strangs (Einzelstrang-cDNA) aus der auf
diese Weise erhaltenen mRNA, anschließende Herstellung eines zweiten
Strangs (Doppelstrang-cDNA) (Synthese von cDNA),
- (iii) durch Insertion der auf diese Weise erhaltenen cDNA in
einen geeigneten Phagenvektor,
- (iv) durch Transfektion von rekominantem Phagen in Wirtszellen
(Konstruktion einer cDNA-Bibliothek),
- (v) durch Screening einer cDNA-Bibliothek mit Plaquehybridisierung
unter Verwendung von Maus-SDF-1-cDNA als Sonde,
- (vi) durch Herstellen von Phagen-DNA, die den erhaltenen positiven
Klon enthält,
anschließende
Subklonierung von ausgeschnittener cDNA in einen Plasmidvektor und
anschließende
Herstellung der Restriktionsenzymkarte,
- (vii) durch Bestimmen der Nucleotidsequenz der einzelnen mit
Restriktionsenzym geschnittenen Fragmente und anschließenden Zusammenbau
der Sequenz voller Länge.
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Genauer
erklärt,
kann die Stufe (i) gemäß dem Verfahren
von H. Okayama et al. (Beschreibung in Method in Enzymology, Band
154, S. 3, 1987) nach der Stimulation einer humanen Pro-B-Zelllinie
mit einem geeigneten Stimulanz (beispielsweise IL-1 und dergleichen)
oder ohne Stimulation durchgeführt
werden.
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Beispiele
für die
Zellen, die die Polypeptide der vorliegenden Erfindung sezernieren,
sind vorzugsweise die humane Pro-B-Zelllinie FLEB14. Diese humane
Zelllinie FLEB14 kann von 1st Lecture, Medicinal Chemistry, School
of Medicine, Kyoto University, geliefert werden.
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Die
Stufen (ii), (iii) und (iv) sind eine Reihe von Stufen zur Herstellung
einer cDNA-Bibliothek und können
gemäß dem Verfahren
von Glubler & Hoffman
(Gene, Band 25, S. 263, 1983) mit einer leichten Modifikation durchgeführt werden.
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Als
Beispiele für
den in der Stufe (iii) verwendeten Vektor sind viele Plasmidvektoren
(beispielsweise pB322, pBluescript und dergleichen), Phagenvektoren
(beispielsweise λgt10, λDASH II und
dergleichen) bekannt, wobei ein Phagenvektor λgt10 (43,3 kbp, Stratagene)
bevorzugt ist.
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Die
in Stufe (iv) verwendete Wirtszelle ist vorzugsweise E. coli NM514
(Stratagene).
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Die
Stufen (v) und (vi) können
gemäß dem in
Molecular Cloning (Verfasser Sam Brook, E.F. Fritsh und T. Maniatis,
Verlag Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989) beschriebenen
Verfahren durchgeführt
werden.
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Die
Sequenzierung in der Stufe (vii) kann nach dem Maxam-Gilbert-Verfahren
oder dem Didesoxyterminationsverfahren durchgeführt werden.
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Es
ist notwendig, zu bestätigen,
dass die erhaltene cDNA die vollständige oder nahezu vollständige Länge intakter
mRNA umfasst. Diese Bestätigung
kann durch Northern-Analyse
unter Verwendung der cDNA als Sonde durchgeführt werden (s. Molecular Cloning).
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Wenn
die Größe von aus
der hybridisierten Bande erhaltener mRNA und die Größe der cDNA
nahezu gleich sind, wird angenommen, dass die cDNA nahezu die volle
Länge aufweist.
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Sobald
die in SEQ ID NO:2, 3, 6, 7 gezeigten Nucleotidsequenzen bestimmt
sind, kann DNA der vorliegenden Erfindung durch chemische Synthese,
durch PCR-Verfahren oder durch Hybridisierung unter Verwendung eines
Fragments von DNA der vorliegenden Erfindung als Sonde erhalten
werden. Ferner kann DNA der vorliegenden Erfindung in einer gewünschten
Menge durch Transformation mit einer Vektor-DNA, in die eine DNA
der vorliegenden Erfindung insertiert ist, in einem geeigneten Wirt
und anschließendes
Kultivieren der Transformanten erhalten werden.
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Die
Polypeptide der vorliegenden Erfindung (die in SEQ ID NO:1 oder
5 gezeigt sind) können
durch:
- (1) Isolieren und Reinigen aus einem
Organismus oder einer kultivierten Zelle,
- (2) chemische Synthese oder
- (3) unter Verwendung biotechnologischer Verfahren,
vorzugsweise
durch das in (3) beschriebene Verfahren, hergestellt werden.
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Beispiele
für ein
Expressionssystem bei der Herstellung eines Polypeptids unter Verwendung
biotechnologischer Verfahren sind beispielsweise das Expressionssystem
von Bakterien, Hefe, Insektenzellen und Säugerzellen.
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Beispielsweise
kann die Expression in E. coli durch Addition des Initiationscodons
(ATG) an das 5'-Ende
einer DNA mit Codierung für
das reife Protein, Verbinden der auf diese Weise erhaltenen DNA
mit der strangabwärtigen
Seite eines geeigneten Promotors (beispielsweise trp-Promotor, lac-Promotor,
IPL-Promotor, T7-Promotor und dergleichen) und anschließendes Insertieren
derselben in einen Vektor (beispielsweise pBR322, pUC18, pUC19 und
dergleichen), der in einem E. coli-Stamm funktioniert, wobei ein
Expressionsvektor hergestellt wird, durchgeführt werden.
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Wenn
ein Signalpeptid von Bakterien (beispielsweise das Signalpeptid
pel B) verwendet wird, kann das gewünschte Polypeptid auch im Periplasma
produziert werden. Ferner kann ein Fusionsprotein mit einem andern
Polypeptid ebenfalls ohne weiteres produziert werden.
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Ferner
kann die Expression in einer Säugerzelle
beispielsweise durch Insertion der in SEQ ID NO:3 oder 6 gezeigten
DNA in die strangabwärtige
Seite eines geeigneten Protomors (beispielsweise SV40-Promotor,
LTR-Promotor, Metallothioneinpromotor und dergleichen) in einem
geeigneten Vektor (beispielsweise Retrovirusvektor, Papillomavirusvektor,
Vacciniavirusvektor, SV40-Vektor und dergleichen) unter Bildung
eines Expressionsvektors und Transfektion einer geeigneten Säugerzelle
(beispielsweise Affen-COS-7-Zelle, Chinese-Hamster-CHO-Zelle, Maus-L-Zelle
und dergleichen) mit dem auf diese Weise erhaltenen Expressionsvektor
und anschließendes
Kultivieren der Transformante in einem geeigneten Medium durchgeführt werden,
wobei ein gewünschtes
Polypeptid in dem Kulturmedium erhalten wird. Das auf diese Weise
erhaltene Polypeptid kann durch herkömmliche biochemische Verfahren
isoliert und gereinigt werden.
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Wirkungen der Erfindung
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Die
Polypeptide der vorliegenden Erfindung werden in Pro-B-Zellen produziert
und sezerniert, weshalb sie für
Erkrankungen, die mit mangelnder oder anomaler Proliferation von
hämopoetischen
Zellen, neuronaler Verstärkung
oder Depression, immunologischer Verstärkung und Depression in Verbindung
stehen, beispielsweise entzündliche
Erkrankungen (rheumatoide Arthritis, ulzeröse Colitis und dergleichen),
hämopoetische Stammcytopenie
nach einer Knochenmarktransplantation, Leukocytopenie, Thrombocytopenie,
B-Lymphopenie und T-Lymphopenie nach einer Chemotherapie, Anämie, infektiöse Krankheiten,
Krebs, Leukocytose, AIDS, neurodegenerative Erkrankungen (Alzheimer,
Multiple Sklerose und dergleichen), Prävention oder Behandlung neuronaler
Läsionen,
Prävention
oder Behandlung einer Störung
des Knochenstoffwechsels (Osteoporose und dergleichen) oder Gewebereparatur
verwendet werden können.
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Bei
den obigen Aktivitäten
wurde bestätigt,
dass der Maus-SDF-1α die
Proliferation der Maus-Knochenmark-Vorläuferzelllinie
DA1G im Labortest stimulierte. Es wurde nahegelegt, dass der humane
SDF-1α ebenfalls
die gleiche Aktivität
aufweist.
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Ferner
können
polyklonale oder monoklonale Antikörper gegen das Polypeptid der
vorliegenden Erfindung bei der Bestimmung der Mengen des Polypeptids
im Organismus verwendet werden und dadurch zum Zwecke der Untersuchung
der Beziehung zwischen dem Polypeptid und Erkrankungen oder zum
Zweck der Diagnose von Erkrankungen und dergleichen verwendet werden.
Polyklonale und monoklonale Antikörper desselben können durch
herkömmliche
Verfahren unter Verwendung des Polypeptids oder Fragments desselben
als Antigen hergestellt werden.
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Die
DNA der vorliegenden Erfindung kann als wichtiges und essentielles
Templat bei der Herstellung des Polypeptids der vorliegenden Erfindung
verwendet werden, wobei erwartet wird, dass es verschiedene Verwendungsmöglichkeiten
für die
Diagnose und bei der Behandlung von Genkrankheiten (die Behandlung
einer Gendefektkrankheit und die Behandlung durch Hemmung der Expression
des Polypeptids durch Antisense-DNA (RNA) und dergleichen) besitzt.
Ferner kann genomische DNA durch Verwendung der DNA der vorliegenden
Erfindung als Sonde isoliert werden. In ähnlicher Weise ist es möglich, Gene
mit hoher Homologie zu der DNA der vorliegen den Erfindung bei Menschen
oder der anderer Arten zu isolieren.
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Anwendung
für Arzneimittel
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Die
Polypeptide der vorliegenden Erfindung werden in Pro-B-Zellen produziert
und sezerniert, weshalb sie für
Erkrankungen, die mit mangelnder oder anomaler Proliferation von
hämopoetischen
Zellen, neuronaler Verstärkung
oder Depression, immunologischer Verstärkung und Depression in Verbindung
stehen, beispielsweise entzündliche
Erkrankungen (rheumatoide Arthritis, ulzeröse Colitis und dergleichen),
hämopoetische Stammcytopenie
nach einer Knochenmarktransplantation, Leukocytopenie, Thrombocytopenie,
B-Lymphopenie und T-Lymphopenie nach einer Chemotherapie, Anämie, infektiöse Krankheiten,
Krebs, Leukocytose, AIDS, neurodegenerative Erkrankungen (Alzheimer,
Multiple Sklerose und dergleichen), Prävention oder Behandlung neuronaler
Läsionen,
Prävention
oder Behandlung einer Störung
des Knochenstoffwechsels (Osteoporose und dergleichen) oder Gewebereparatur
verwendet werden können.
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Die
Polypeptide der vorliegenden Erfindung können normalerweise systemisch
oder partiell, üblicherweise
durch orale oder parenterale Verabreichung, vorzugsweise oral, intravenös oder intraventrikulär verabreicht
werden.
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Die
zu verabreichenden Dosen werden in Abhängigkeit von dem Alter, Körpergewicht,
Symptom, der gewünschten
therapeutischen Wirkung, dem Verabreichungsweg und der Dauer der
Behandlung und dergleichen bestimmt. Bei dem erwachsenen Menschen
betragen die Dosen pro Person pro Dosis allgemein zwischen 100 μg und 100
mg bei oraler Verabreichung bis zu mehrere Male pro Tag und zwischen
10 μg und
100 mg bei parenteraler Verabreichung bis zu mehrere Male pro Tag.
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Wie
im Vorhergehenden angegeben, hängen
die zu verwendenden Dosen von verschiedenen Bedingungen ab. Daher
gibt es Fälle,
in denen geringere oder größere Dosen
als die oben angegebenen Bereiche verwendet werden können.
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Die
Verabreichung der Verbindungen der vorliegenden Erfindung kann als
feste Zusammensetzungen, flüssige
Zusammensetzungen oder andere Zusammensetzungen zur oralen Ver abreichung,
als Injektionen, Liniments oder Suppositorien und dergleichen zur
parenteralen Verabreichung erfolgen.
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Feste
Zusammensetzungen zur oralen Verabreichung umfassen Presstabletten,
Pillen, Kapseln, dispergierbare Pulver, Granulate. Kapseln umfassen
Weichkapseln und Hartkapseln.
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In
derartigen Zusammensetzungen sind eine oder mehrere der aktiven
Verbindung(en) mit mindestens einem inerten Verdünnungsmittel (wie Lactose,
Mannit, Glucose, Hydroxypropylcellulose, mikrokristalline Cellulose,
Stärke,
Polyvinylpyrrolidon, Magnesiummetasilicataluminat und dergleichen)
gemischt. Die Zusammensetzungen können auch, wie es normale Praxis
ist, weitere Substanzen außer
inerten Verdünnungsmitteln:
beispielsweise Gleitmittel (wie Magnesiumstearat und dergleichen),
den Zerfall fördernde
Mittel (wie Cellulosecalciumglykolat und dergleichen), Stabilisierungsmittel
(wie humanes Serumalbumin, Lactose und dergleichen) und Lösungshilfsstoffe
(wie Arginin, Asparaginsäure
und dergleichen) umfassen.
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Die
Tabletten oder Pillen können,
falls gewünscht,
mit einem Film aus gastrischem oder enterischem Material (wie Zucker,
Gelatine, Hydroxypropylcellulose oder Hydroxypropylmethylcellulosephthalat
und dergleichen) beschichtet oder mit mehr als zwei Filmen beschichtet
sein. Und ferner kann eine Beschichtung das Enthaltensein in Kapseln
aus absorbierbaren Materialien, wie Gelatine, umfassen.
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Andere
Zusammensetzungen zur oralen Verabreichung umfassen Sprayzusammensetzungen,
die durch bekannte Verfahren hergestellt werden können und
die eine oder mehrere aktive Verbindungen umfassen. Sprayzusammensetzungen
können
weitere Substanzen außer
inerten Verdünnungsmitteln
umfassen:
beispielsweise Stabilisierungsmittel (Natriumsulfit
und dergleichen), isotonischen Puffer (Natriumchlorid, Natriumcitrat,
Citronensäure
und dergleichen). Zur Herstellung derartiger Sprayzusammensetzungen
kann beispielsweise das Verfahren gemäß der Beschreibung in dem US-Patent
Nr. 2 868 691 oder 3 095 355 (hier in ihrer Gesamtheit als Bezug
aufgenommen) verwendet werden.
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Injektionen
können
außer
inerten Verdünnungsmitteln
weitere Mittel enthalten: beispielsweise Konservierungsmit tel, Befeuchtungsmittel,
Emulgatoren, Dispergiermittel, Stabilisierungsmittel (wie humanes
Serumalbumin, Lactose und dergleichen) und Hilfsmittel, wie Lösungshilfsstoffe
(Arginin, Asparginsäure
und dergleichen), umfassen.
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Diese
können
beispielsweise durch Filtration über
ein Bakterienrückhaltefilter,
durch Einarbeiten von Sterilisierungsmitteln in den Zusammensetzungen
oder durch Bestrahlung sterilisiert werden. Sie können auch in
der Form steriler fester Zusammensetzungen, beispielsweise durch
Gefriertrocknen, die in sterilem Wasser oder einem anderen sterilen
Verdünnungsmittel
zu Injektionszwecken unmittelbar vor der Verwendung gelöst werden
können,
hergestellt werden.
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Andere
Zusammensetzungen zur parenteralen Verabreichung umfassen Flüssigkeiten
zur äußerlichen
Verwendung und endermische Liniments (Salbe und dergleichen), Suppositorien
zur rektalen Verabreichung und Zäpfchen,
die eine oder mehrere der aktiven Verbindung en) umfassen und nach
bekannten Verfahren hergestellt werden können.
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Beispiele
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Die
folgenden Beispiele erläutern
die vorliegende Erfindung, ohne diese zu beschränken.
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Beispiel 1
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Northern-Analysis der
humanen Zelllinie FLEB14
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Zellen
der humanen Pro-8-Zelllinie FLEB14 (siehe S. Katamine et al., Nature,
309, 369 (1984)) wurden homogenisiert. Das Homogenat wurde mit oligo-dT-Cellulose
inkubiert. Poly(A)-RNA wurde nach Auswaschen eluiert (B. Vennstorm
et al., Cell, 28, 135 (1982)). 1 μg
Poly(A)-RNA wurde
in einem 1,0 % Agarosegel einer Elektrophorese unterzogen und dann
auf eine Nitrocellulosemembran geblottet.
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Die
Membran wurde mit 32P-markierter cDNA von Maus-SDF-1 (Beschreibung als SEQ ID NO:3
in der japanischen Patentanmeldung Nr. 5-22098; die Sequenz ist
in SEQ ID NO:9 gezeigt; der Faktor wird nun als SDF-1α bezeichnet,
da ein weiterer SDF-1 von Maus ermittelt wurde.) mit 50 % Forma mid,
5 X SSC, 0,1 % SDC, 0,1 % SDS, 5 X Denhardt's, 0,1 mg/ml Lachssperma-DNA bei 39 °C hybridisiert
und mit 0,3 M NaCl, 30 mM Na-Citrat, 0,1 % SDS bei 50 °C gewaschen
und dann wurde ein Autoradiogramm erstellt. 3,5-kb- und 1,9-kb-mRNA waren hybridisiert.
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Beispiel 2
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Herstellung von cDNA aus
mRNA von humaner Pro-B-Zelllinie
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Eine
cDNA-Bibliothek wurde aus Zellen der humanen Pro-B-Zelllinie FLEB14 durch herkömmliche Verfahren
konstruiert (siehe Molecular Cloning; J. Sambrook, E.F. Fritsh & T. Maniatis,
Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)). cDNA wurde unter Verwendung
des Time Saver cDNA Synthesis Kit (Pharmacia) synthetisiert.
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Der
erste Strang wurde ausgehend von FLEB14-Poly(A)-RNA (5 μg) unter Verwendung einer reversen Transkriptase
und eines oligo-dT-Primers synthetisiert. Und unter Verwendung eines
DNA-Polymerase I wurde Doppelstrang-cDNA synthetisiert.
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cDNA
wurde an einen EcoRI-NotI-Adapter:
AATTCGCGGCCGCT (SEQ ID NO:10)
GCGCCGGCGAp
(SEQ ID NO:11)
ligiert und dann phosphoryliert, wobei cDNA,
die mehr als 800 bp aufwies, von einem 0,8 % Agarosegel mit einem
Glaspulver gewonnen wurde (Geneclean II DNA Purification Kit, erhältlich von
Bio101).
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Beispiel 3
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Herstellung einer cDNA-Bibliothek
und Kreuzhybridisierung
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Die
erhaltene cDNA wurde mit einem λgt10-Phagenvektor
(erhältlich
von Stratagene) ligiert, wobei ein EcoRI-Arm mit Phosphatase behandelt
wurde.
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Zur
In-vitro-Packung wurde dem Protokoll des In-vitro-Packungskits LAMDA
INN (erhältlich
von Nihon gene) gefolgt. Der Wirt E. coli NM514 (erhältlich von
Stratagene) wurde mit den rekombinanten Phagen transfiziert. Eine
cDNA- Bibliothek,
die 1 × 106 Plaques enthielt, wurde erhalten. 1 × 106 λgt10-Phagenplaques
der cDNA-Bibliothek wurden auf Nitrocellulosemembranen transfiziert.
Die Membranen wurden mit der 32P-markierten cDNA von Maus-SDF-1α (in SEQ
ID NO:9 gezeigt, die in Beispiel 1 verwendete cDNA) in 50 Formamid, 5
X SSD, 0,1 % SDS, 5 X Denhardt's,
0,1 mg/ml Lachssperma-DNA bei 39 °C
hybridisiert und in 0,3 M NaCl, 30 mM Na-Citrat, 0,1 % SDS bei 50 °C gewaschen
und es wurde ein Autoradiogramm erstellt. 40 positive Klone wurden
erhalten.
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Beispiel 4
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Isolierung
positiver Klone
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Phagen-DNA
wurde ausgehend von 9 positiven Klonen durch das herkömmliche
Verfahren hergestellt (siehe Cell Technology Experimental Protocol,
S. 8, veröffentlicht
bei Shuujun-sha) hergestellt. Phagen-DNA wurde an Not I verdaut.
Die Länge
der Insert-cDNA wurde durch Agarosegelelektrophorese ermittelt.
Die Länge
von 8 Klonen betrug 1,9 kb und die Länge von einem Klon betrug 3,5
kb. Es wurde angenommen, dass diese zwei Arten von Klonen aufgrund
des Ergebnisses einer Northern-Analyse fast die volle Länge von
humaner SDF-1α-
und SDF-β-cDNA
darstellten.
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cDNA
von einem Klon wurde von 8 Klonen einer Länge von 1,9 kb aufgenommen
und ein Klon einer Länge
von 3,5 kb wurden an Not I verdaut, einer Agaroseelektrophorese
unterzogen und die Fragmente wurden ausgeschnitten und an der Not
I-Stelle des Plasmids pBluescript subkloniert.
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Beispiel 5
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Herstellung einer Restriktionsenzymkarte
und Sequenzierung
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Eine
Restriktionsenzymkarte von humanem SDF-1 (1,9 kb) wurde hergestellt
(in 1 gezeigt). Die einzelnen Restriktionsenzymfragmente
wurden als cDNA in pBluescript subkloniert und anschließend wurden Nucleotidsequenzen
von etwa 300 bp von beiden Enden jedes Inserts bestimmt. Unter Zusammenbau
dieser Sequenzen wurden Nucleotidsequenzen voller Länge bestimmt
(in SEQ ID NO:3 gezeigt).
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Ein
offenes Leseraster und eine Aminosäuresequenz wurden ausgehend
von der Nucleotidsequenz der cDNA voller Länge bestimmt, wobei die Ergebnisse
in SEQ ID NO:1 gezeigt sind. Unter Vergleich mit bekannten Signalpeptiden
wurden 30 – 40
Aminosäuren
der erhaltenen N-Termini mit einem bekannten Signalpeptid verglichen,
ein Signalpeptid der Polypeptide der vorliegenden Erfindung angenommen
und die erhaltene Sequenz in SEQ ID NO:4 gezeigt (s. G. Von Heuane,
Nucleic Acids Res. 14, 4683 (1986)).
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Durch
das gleiche Verfahren wie oben beschrieben wurden eine Restriktionsenzymkarte
(in 2 gezeigt), Nucleotidsequenzen voller Länge (in
SEQ ID NO:7 gezeigt), ein offenes Leseraster (in SEQ ID NO:6 gezeigt),
eine Aminosäuresequenz
(in SEQ ID NO:5 gezeigt) und eine Sequenz, die mit Signalpeptid
gezeigt ist, (in SEQ ID NO:8 gezeigt) des 3,5 kb-Klons erhalten.
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Die
abgeleiteten Aminosäuresequenzen
des 3,5 kb-Klons und 1,9 kb-Klons waren einander sehr ähnlich,
weshalb der 1,9 kb-Klon als SDF-1α und
der 3,5 kb-Klon als SDF-1β bezeichnet
wurden.
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Die
Nucleotidsequenzen wurden durch ein Cyclussequenzverfahren unter
Verwendung einer Fluoreszenzbestimmungsvorrichtung (von Applied
Biosystem Inc. geliefert) bestimmt. Das Lesen von Nucleotidsequenzen
wurde durch einen DNA Sequencer (Modell 373, von Applied Biosystem
Inc. geliefert) durchgeführt.
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Nucleotidsequenzen
und abgeleitete Aminosäuresequenzen
von SDF-1α und
-1β wurden
einer Homologierecherche durch einen Computer in einer Datenbank
(GENBANK und EMBL für
DNA, NBRF und SWISSPROT für
Aminosäuresequenz)
unterzogen. Es wurde bestätigt,
dass cDNAs der vorliegenden Erfindung neue Peptide codieren.
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Beispiel 6
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Konstruktion von Plasmidvektor
zur Verwendung bei der Herstellung eines Expressionsvektors
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Als
Expressionsvektor wurde ein Derivat von pUC-SRαML-1 (Dieser Vektor selbst und die Herstellung desselben
sind in der europäischen
Patentveröffentlichung
Nr. 559428 of fenbart) verwendet. Dieses Derivat wurde unter Insertion
von zwei Arten von Fragmenten, die im folgenden angegeben sind:
Fragment
T7 5' GTAATACGACTCACTATAGGGGAGAGCT
3' (SEQ ID NO:12)
3' ACGTCATTATGCTGAGTGATATCCCCTC
5' (SEQ ID NO:13)
zwischen
PstI und SacI bzw.
Fragment SP6 5' CTAGTCTATAGTGTCACCTAAATCGTGGGTAC 3' (SEQ ID NO:14)
3' AGATATCACAGTGGATTTAGCAC
5' (SEQ ID NO:15)
zwischen
der SpeI- und KpnI-Stelle in der Multiklonierungsstelle konstruiert.
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Der
pUC-SRαML1-Vektor
wurde mit PstI und SacI verdaut und der gebildete Verdau wurde Agarosegelelektrophorese
unterzogen, wobei ein Fragment von etwa 4,1 kbp hergestellt und
gewonnen wurde und danach die Phosphorsäuregruppe des 5'-Endes durch BAP
(Bacterial Alkaline Phosphatase)-Behandlung entfernt wurde. Das
phosphorylierte DNA-Fragment T7 wurde mit dem auf diese Weise hergestellten
Fragment von etwa 4,1 kbp aus pUC-SRαML1 ligiert, wobei es in eine
Ringform gebracht wurden. Der gebildete Vektor wurde darüber hinaus
mit SpeI und KpnI verdaut und der gebildete Verdau wurde Agarosegelelektrophorese unterzogen,
wobei ein Fragment von etwa 4,1 kbp hergestellt und gewonnen wurde
und danach wurde die Phosphorsäuregruppe
des 5'-Endes durch
BAP (Bacterial Alkaline Phosphatase)-Behandlung entfernt. Das phosphorylierte
DNA-Fragment SP6 wurde mit dem auf diese Weise hergestellten Fragment
von etwa 4,1 kbp ligiert, wobei es in Ringform gebracht wurden.
Der auf diese Weise konstruierte Plasmidvektor wurde als pUC-SRαML2 bezeichnet
(siehe 3).
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Beispiel 7
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Konstruktion
eines Expressionsvektors
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Im
Hinblick auf hSDF-1α wurden
die Primer X, Y und YH synthetisiert. Die Sequenzen der Primer X, Y
und YH sind die folgenden:
Primer X
5'- A ATA TAG TCG ACC ACC ATG AAC GCC
AAG GTC GTG GTC GTG CTG G-3' (SEQ
ID NO:16)
Primer Y
5'-CGG
CGG ACT AGT TTA CTT GTT TAA AGC TTT CTC GAG G-3' (SEQ ID NO:17)
Primer YH
5'-GCC GCC ACT AGT
TTA GTG GTG GTG GTG GTG GTG CTT GTT TAA AGC TTT CTC CAG G-3' (SEQ ID NO : 18
)
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Das
hSDF-1α-Plasmid
wurde unter Verwendung der auf diese Weise synthetisierten Oligonucleotide X
und Y als Primer PCR unterzogen. Das auf diese Weise erhaltene PCR-Fragment enthält eine
Sequenz, die 5' angrenzend
an den Initiationscodon plaziert ist, d.h. entsprechend einer Kozac-Sequenz,
die dem Fachmann bekannt ist, und cDNA, die für ein aus dem hSDF-1α-Protein
bestehendes Proteinmolekül
codiert. Das PCR-Fragment wurde mit SalI und SpeI verdaut und der
gebildete Verdau wurde abgetrennt und gereinigt und dann an der
SalI-SpeI-Stelle des in Beispiel 6 hergestellten pUC-SRαML2 insertiert,
wobei ein Expressionsvektor pUC-SRαML2-hSDF-1αA erhalten wurde.
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Darüber hinaus
wurde das hSDF-1α-Plasmid
unter Verwendung der auf diese Weise synthetisierten Oligonucleotide
X und YH als Primer PCR unterzogen. Das auf diese Weise erhaltene
PCR-Fragment enthält eine
Sequenz, die 5' angrenzend
an den Initiationscodon plaziert ist, d.h. entsprechend einer Kozac-Sequenz, die
dem Fachmann bekannt ist, und cDNA, die für ein aus dem hSDF-1α-Protein
und sechs zusätzlichen
Histidin (His)-Resten, die an dessen C-ter minalem Ende gebunden
sind, bestehendes Proteinmolekül
codiert. Das PCR-Fragment wurde mit SalI und SpeI verdaut und der
gebildete Verdau wurde abgetrennt und gereinigt und dann an der
SalI-SpeI-Stelle des in Beispiel 6 hergestellten pUC-SRαML2 insertiert,
wobei ein Expressionsvektor pUC-SRαML2-hSDF-1αB erhalten wurde.
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Im
Hinblick auf hSDF-1β wurden
die Primer Z und ZH synthetisiert. Die Sequenzen der Primer Z und ZH
sind die folgenden:
Primer Z
5'-CGG CGG ACT AGT TCA CAT CTT GAA CCT
CTT GTT TAA AGC -3' (SEQ
ID NO:19)
Primer ZH
5'-
GCC GCC ACT AGT TCA GTG GTG GTG GTG GTG GTG CAT CTT GAA CCT CTT
GTT TAA AGC -3' (SEQ
ID NO: 20)
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Das
hSDF-1β-Plasmid
wurde unter Verwendung der auf diese Weise synthetisierten Oligonucleotide X
und Z als Primer PCR unterzogen. Das auf diese Weise erhaltene PCR-Fragment enthält eine
Sequenz, die 5' angrenzend
an den Initiationscodon plaziert ist, d.h. entsprechend einer Kozac-Sequenz,
die dem Fachmann bekannt ist, und cDNA, die für ein aus dem hSDF-1β-Protein
bestehendes Proteinmolekül
codiert. Das PCR-Fragment wurde mit SalI und SpeI verdaut und der
gebildete Verdau wurde abgetrennt und gereinigt und dann an der
SalI-SpeI-Stelle des in Beispiel 6 hergestellten pUC-SRαML2 insertiert,
wobei ein Expressionsvektor pUC-SRαML2-hSDF-1βA erhalten wurde.
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Darüber hinaus
wurde das hSDF-1β-Plasmid
unter Verwendung der auf diese Weise synthetisierten Oligonucleotide
X und ZH als Primer PCR unterzogen. Das auf diese Weise erhaltene
PCR-Fragment enthält eine
Sequenz, die 5' angrenzend
an den Initiationscodon plaziert ist, d.h. entsprechend einer Kozac-Sequenz, die
dem Fachmann bekannt ist, und cDNA, die für ein aus dem hSDF-1β-Protein
und sechs zusätzlichen
Histidin (His)-Resten, die an dessen C-ter minalem Ende gebunden
sind, bestehendes Proteinmolekül
codiert. Das PCR-Fragment wurde mit SalI und SpeI verdaut und der
gebildete Verdau wurde abgetrennt und gereinigt und dann an der
SalI-SpeI-Stelle des in Beispiel 6 hergestellten pUC-SRαML2 insertiert,
wobei ein Expressionsvektor pUC-SRαML2-hSDF-1βB erhalten wurde.
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Jedes
der auf diese Weise konstruierten pUC-SRαML2-hSDF-1αA-, pUC-SRαML2-hSDF-1αB-, pUC-SRαML2-hSDF-1βA- und pUC-SRαML2-hSDF-1β-Plasmide
wurde in einen E. coli-Stamm DH5 transfiziert, aus einer 100-ml-Kultur
der gebildeten Transformante gewonnen und dann durch zweimalige
CsCl-Dichtegradientenzentrifugation
gereinigt.
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Beispiel 8
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Expression
in COS-Zellen
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Jedes
der Plasmid-DNA-Präparate
pUC-SRαML2,
pUC-SRαML2-hSDF-1αA, pUC-SRαML2-hSDF-1αB, pUC-SRαML2-hSDF-1βA und pUC-SRαML2-hSDF-1βB wurde in
COS-7-Zellen (Cell, Band 23, S. 175, 1981) mittels des Diethylaminoethyl
(DEAE)-Dextranverfahrens
eingeführt
(J. Immunology, Band 136, S. 4291, 1986).
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Das
heißt,
etwa 1,8 × 106 COS-7-Zellen wurden in einen Kolben eines
Fassungsvermögens
von 225 cm2 (hergestellt von Corning) zusammen
mit 50 ml eines flüssigen
Kulturmediums (Dulbecco's
modified MEM-Medium, das mit 10 % dekomplementiertem fötalem Rinderserum
ergänzt
war) inokuliert. Nach Inkubation über Nacht in einem Kohlendioxidinkubator
(37 °C,
5 % CO2) und anschließender Entfernung des Kulturüberstands
wurden 12 ml eines DNA-Cocktails (Dulbecco's modified MEM-Medium, ergänzt mit
15 μg der
jeweiligen Plasmid-DNA,
50 mM Tris-HCl-Puffer (pH-Wert 7,4) und 400 μg/ml DEAE-Dextran) zu jedem
Kolben gegeben und eine Kultur 3 h bei 37 °C in einer Atmosphäre von 5
% CO2 durchgeführt. Danach wurde der DNA-Cocktail
durch 15 ml einer Chloroquinlösung
(Dulbecco's modified
MEM-Medium, ergänzt
mit 150 μM Chloroquin
und 7 % dekomplementiertem fötalem
Rinderserum) ersetzt und weitere 3 h eine Kultur durchgeführt.
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Nach
dem Entfernen der Chloroquinlösung
wurde das im Vorhergehenden genannte flüssige Kulturmedium (50 ml)
zu jedem der erhaltenen Kolben gegeben, die dann bei 37 °C in einer
Atmosphäre
von 5 % CO2 72 h inkubiert wurden, wobei
ein Wachstum der Zellen in jedem Kolben in nahezu Monoschichtform
ermittelt wurde. Nach dem Entfernen des Kulturüberstands wurden die Zellen
in jedem Kolben mit einem serumfreien flüssigen Kulturmedium (Handelsbezeichnung
SFM-101, erhältlich von
Nissui Pharmaceutical Co., Ltd.) gewaschen und dann mit 75 ml des
gleichen serumfreien flüssigen
Kulturmediums versetzt und die Kultur weitere 72 h fortgesetzt.
Danach wurde der erhaltene Kulturüberstand gewonnen und über ein
Membranfilter (Handelsbezeichnung STERIVEX-GS; erhältlich von
Millipore Corp.) zur Entfernung von Zellen und Zellresten filtriert.
Die auf diese Weise erhaltenen Kulturüberstandproben wurden zur weiteren
Verwendung bei 4 °C
aufbewahrt. Es wird angenommen, dass ein Kulturüberstand von COS-Zellen, die
mit Plasmid, das die hSDF-1α- und -β-cDNA-Inserts
enthält,
transformiert wurden, exprimierte und sezernierte reife Proteineinheiten
von Polypeptiden, die hSDF-1α und
-β entsprechen,
enthält.
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Beispiel 9
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Bestätigung der
Expression
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Eine
2-ml-Portion von jedem der Kulturüberstände transformierter COS-Zellen,
die in Beispiel 8 erhalten wurde, wurde unter Verwendung eines Zentrifugenkonzentrationsfilters
(Handelsbezeichnung Centricon-10; erhältlich von Millipore Corp.)
auf ein Volumen von 100 ml eingeengt. Eine 1-μl-Portion von jeder der auf
diese Weise konzentrierten Proben wurde mit dem gleichen Volumen
eines Beladungspuffers (0,125 M Tris-HCl-Puffer (pH-Wert 6,8), 4
% Natriumdodecylsulfat und 30 % Glycerin) zur Verwendung für SDS-PAGE (Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamidgelelektrophorese)
gemischt und das Gemisch wurde bei 90 °C 3 min lang behandelt und dann
SDS-PAGE unterzogen.
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Im
Falle der hSDF-1αB-
und -βB-Proteine
mit am C-Terminus der Proteine eingeführtem His-Hexamer wurden nicht
nur deren entsprechender COS-Zellkulturüberstand, sondern auch deren
gereinigte Produkte der SDS-PAGE-Analyse unterzogen.
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Die
Reinigung des Proteins wurde mittels einer Metallchelataffinitätschromatographie
(Biotechnology, Band 9, 5. 273, 1991), wobei die Funktion von His
zur Bildung von Komplexverbindungen mit verschiedenen Übergangsmetallionen
genutzt wurde, durchgeführt.
Das heißt,
ein von COS-Zellen erhaltener Kulturüberstand (350 ml) wurde mit
einer wässrigen
Natriumchloridlösung
in einer derartigen Menge gemischt, dass die Endkonzentration des
Salzes 1 M wurde, und das gebildete Gemisch wurde auf eine Säule appliziert,
die mit 4 ml einer mit Zink verknüpften chelatbildenden Sepharose
(Handelsbezeichnung Chelating Sepharose Fast-Flow; erhältioch von
Pharmacia) gepackt war, um das Protein am Harz zu adsorbieren. Die
Säule wurde mit
50 mM Phosphatpuffer (pH-Wert 7,0), der eine wässrige 1 M Natriumchloridlösung enthielt
(40 ml) gewaschen, und das in der Säule verbliebene Protein wurde
mit 50 mM Phosphatpuffer (pH-Wert 7,0), der wässrige 1 M Natriumchloridlösung und
0,4 M Imidazol enthielt, eluiert. Danach wurde das gebildete Eluat
auf ein Volumen von 100 μl
eingeengt und ein Teil der konzentrierten Probe wurde SDS-PAGE-Analyse
unterzogen. Die SDS-PAGE-Analyse
wurde unter Verwendung eines SEDS-10/20-Gradientengels durchgeführt, und
ein Produkt, das dem Molekulargewicht von hSDF-1α und SDF-1β entspricht, wurde jeweils detektiert.
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