JP2000333671A - クローン化グルタミン酸デカルボキシラーゼ - Google Patents

クローン化グルタミン酸デカルボキシラーゼ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 組換えグルタミン酸デカルボキシラーゼ65
(GAD65)ポリペプチド、及びGAD65ポリペプ
チドを、自己免疫疾患において診断的及び治療的に使用
する方法を提供する。 【解決手段】 以下の(a)−(c)から選択される組
換えGAD65ポリペプチド: (a)図2−図4に示すアミノ酸配列をもつタンパク
質; (b)図5−図8に示すアミノ酸配列をもつタンパク
質; (c)図2−図4又は図5−図8に示すアミノ酸配列に
おいて1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは
付加されたアミノ酸配列からなる(a)もしくは(b)
由来のタンパク質であって、かつグルタミン酸デカルボ
キシラーゼ活性を有するタンパク質。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明はグルタミン酸デカル
ボキシラーゼ65(GAD65)ポリペプチドの発現の
ために、GAD65で宿主生物を形質転換する組換えD
NA手法の使用に関する。また、GAD65ポリペプチ
ドを、自己免疫疾患において診断的及び治療的に使用す
る方法をも包含する。
【0002】
【従来の技術】インシュリン−依存性真性糖尿病(in
sulin−dependent diabetes
mellitus:IDDM;I型糖尿病)は、最も普
遍的な代謝性疾患の一つである。アメリカ合衆国では、
IDDMはおよそ300から400人に1人の割合で見
られ、免疫的研究によると、この疾患は増加しているこ
とを示唆している。この疾患は膵臓のインシュリン生産
性β−細胞の自己免疫破壊の結果生じる。更に特定すれ
ば、この疾患の始まる前段階は、リンパ球が膵臓の(ラ
ンゲルハンス)島細胞に浸潤し、β−細胞を選択的に破
壊する、“インスリティス”という状態を特徴とする。
典型的なIDDMの過血糖症は、インシュリン−生産性
β−細胞の少なくとも80%が失われた後に、初めて現
れる。残りのβ−細胞は引きつづく数年間に破壊され
る。
【0003】インシュリン治療によって大半のIDDM
患者は普通の生活を送ることができるが、この補充は不
完全なものであって、代謝恒常性を完全に元に戻すもの
ではない。従って、目、腎臓、心臓、及びその他の器官
の機能低下に至る深刻な合併症が、インシュリン治療を
受けているIDDM患者には多い。このために、β−細
胞破壊の開始時と、実際にインシュリン補充が必要とな
る時(即ち、β−細胞の80%が破壊されたとき)との
間の潜伏期間を伸ばすこと(例えば、免疫抑制剤の投与
によって)が極めて望ましい。従って、β−細胞破壊の
開始を決定する診断テストがあれば、医者が潜伏期間を
伸ばすための免疫抑制剤を投与することができ(Silver
stein et al., New England Journal of Medicine, 31
9:599-604, 1988)、それによってインシュリン補充に
よる副作用の開始を遅らせることができる。
【0004】IDDM患者の多くは、64kD分子(Ba
ekkeskov et al., J. Clin. Invest. 79:926-934, 198
7; Atkinson et al., Lancet, 335:1357-1360, 199
0)、島細胞細胞質(ICA)分子又は島細胞表面(I
CSA)分子(Bottazzo et al., Lancet, 1:668-672,
1980)、或いはインシュリン(Palmer et al., Scienc
e, 222:1137-1139, 1983; Atkinson et al., Diabetes,
35:894-898, 1986)に対する抗体を含む血清を有して
いる。Atkinsonとその共同研究者ら(Atkinson
et al., Lancet, 335:1357-1360, 1990)は、ヒト血清
中における64kD分子に対する抗体の存在が、IDD
M症状が実際に起きる始まりについての、最も初期でか
つ最も信頼できる指標であることを示した。
【0005】
【発明が解決するための課題】最近になって、Baek
keskovとその共同研究者らは、64kD分子と、
グルタミン酸デカルボキシラーゼ(GAD)とは幾つか
の共通の抗原エピトープを有しており、従ってこれらは
同じものであるか、或いは非常によく似た分子である、
ということを確立した。この同定は重要な発見ではある
が、GADの分子生物学に関する知識が未知である限り
は、この情報をIDDM予知の診断法として用いること
は極めて厄介であり、かつ限定されている。結果とし
て、大量の64kD分子、又は64kD分子と抗原的に
実質的に同一なGAD分子をクローニングし、次いで量
産することができれば、IDDM予知のための診断キッ
トの開発が可能となろう。本発明は、かかる結果を達成
するための手段を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、組換えDNA
手法を用いて真核性GAD65ポリペプチドの生産が可
能であり、かつGAD65ポリペプチドを自己免疫疾患
の患者の診断及び治療に用い得るという知見に基づいて
なされた。特定すれば、クローン化真核性GAD65
リペプチドを、インシュリン依存性真性糖尿病(IDD
M)を有する患者、或いは有する危険性のある患者の診
断に用いることに関する。
【0007】本発明の主な利点は、天然の真核性GAD
65ポリペプチドをその他の真核性非−GAD65ポリ
ペプチドから分離する際に、その単離に関して生じる問
題を回避しつつ、天然源から精製したものに対応する真
核性GAD65ポリペプチドの容易な生産源を当業界に
提供することである。その他の真核性非−GAD65
リペプチドが存在しないことは、GAD65ポリペプチ
ドと特異的に反応する抗体のみを検出する試験システム
の開発が可能となるので、重要である。
【0008】宿主細胞中にある真核性GAD65ポリペ
プチドを提供する他の利点は、そうすることによって天
然源から現在実際に得られているよりも、はるかに大量
のポリペプチドを得ることが可能となることである。そ
の結果、本発明のポリペプチドを用いてIDDMのよう
な自己免疫疾患を有する患者をより正確に分類すること
が可能となるばかりでなく、診断システムに使用するた
めの商業的に使用可能な量のGAD65ポリペプチドを
提供することも可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、グルタミン酸デカルボ
キシラーゼ65(GAD65)に対する自己抗体と結合
するための、1又はそれ以上のエピトープ(抗原決定
基)の1次構造コンホメーションの一部又は全てを有す
るポリペプチドの生産を可能にする組換え手法によっ
て、遺伝的物質を操作することに関する。これらのポリ
ペプチドは、これと反応する自己抗体を免疫学的に検出
するのに極めて有用である。なぜなら、このような自己
抗体は、インシュリン依存性真性糖尿病や“スティッフ
マン(stiff man)”症候群のような自己免疫
疾患の指標となるからである。これらのポリペプチド
は、GAD機能を変えるようなスクリーニング医薬とし
て、また、GAD65を診断的に検出するために用いる
ポリクローナル及びモノクローナル抗体の製造用として
も使用できる。
【0010】DNAベクター中にスプライシングするた
めの真核性GAD65ポリペプチドをコードする特異的
DNA配列の作製は各種の方法を用いて実施できる。例
えば、(1)真核生物のゲノムDNAから二本鎖DNA
配列を単離する;(2)興味のあるポリペプチドにとっ
て必要なコドンを提供するためのDNA配列を化学的に
製造する;及び(3)真核生物ドナー細胞から単離した
mRNAの逆転写によってin vivoで二本鎖DN
A配列を合成する、といった方法を含む各種の方法を用
いることができる。後者の場合、実際には、cDNAと
一般に呼ばれる、mRNAと相補的な二本鎖DNAが形
成される。
【0011】所望のポリペプチド産物のアミノ酸残基の
全配列が公知の場合には、DNA配列の製造方法はしば
しば選択の問題である。所望のポリペプチドのアミノ酸
残基の全配列が公知でない場合には、DNA配列の直接
製造は不可能で、選択しうる方法はcDNA配列の形成
である。興味のあるcDNA配列を単離するための標準
的方法には、高レベルでの遺伝子発現を有するドナー細
胞中に豊富にあるmRNAの逆転写に由来する、プラス
ミド運搬性のcDNAライブラリーを形成することがあ
る。ポリメラーゼ鎖反応法と組み合わせて用いると、ま
れな発現産物でもクローニングすることができる。ポリ
メラーゼのアミノ酸配列の重要な部分が公知の場合に
は、ターゲットのcDNA中に存在すると推定される配
列と二重になるような、ラベルした一本鎖又は二本鎖D
NA又はRNAプローブ配列を作成して、あらかじめ一
本鎖形に変性しておいたcDNAのクローン化コピー上
で行うDNA/DNAハイブリダイゼーション法に用い
ることができる(Jay et al., Nucleic Acid Research,
11:2325, 1983)。
【0012】ラベルした混合合成オリゴヌクレオチドプ
ローブを用いることによって(ここで各プローブは、変
性化二本鎖DNAの異種混合物を含むハイブリダイゼー
ションサンプル中において、特定のDNA配列の完全な
相補体である可能性がある)、ハイブリタイゼーション
法は組換え体クローンをスクリーニングするのに有用で
ある。このようなスクリーニングのためには、ハイブリ
ダイゼーションは、一本鎖DNAか、或いは変性化二本
鎖DNAのいずれかで実施するのが好ましい。このよう
な方法は、興味のあるポリペプチドと関連するmRNA
配列の量が極めて少ししか存在しない材料に由来するc
DNAクローンを検出する際には特に有用である。言い
換えると、非特異的な結合を避けるためのストリンジェ
ントなハイブリダイゼーション条件を用いることによっ
て、例えば、ターゲットDNAがその完全な相補体であ
る、混合物中の1個のプローブとハイブリダイゼーショ
ンすることによって、特定のcDNAクローンをオート
ラジオグラフで可視化することができるようになる(Wa
llace et al., Nucleic Acid Research, 9:879, 198
1)。
【0013】更に、各種cDNAをオーサイト(ooc
ytes)に注入して、cDNA遺伝子産物の発現が起
きるのに十分な時間をおき、そして所望のcDNA発現
産物の存在を、例えばGAD65ポリペプチドに特異的
な抗体を用いるか、或いはGAD65酵素活性の機能ア
ッセイを用いることによって試験することにより、GA
D cDNAライブラリーをスクリーニングすることが
できる。
【0014】若しくは、GAD65に対する抗体を用い
て、少なくとも1個のエピトープを有するGAD65
プチドに対して、cDNAライブラリーを間接的にスク
リーニングすることができる(Chang and Gottlieb, J.
Neurosci., 8:2123, 1988)。このような抗体は、ポリ
クローナル又はモノクローナル由来であり、GAD
cDNAの存在を示す発現産物を検出するのに使用する
ことができる。GAD 65のN−末端部分の最初の10
0アミノ酸にみられるエピトープに対する抗体が好まし
い。
【0015】遺伝子組換えにおいて使用できる、特定の
DNA配列作製のための上記3つの方法のうちでは、ゲ
ノムDNA単離を用いる方法が最も一般的でない。これ
は、哺乳動物ポリペプチドを微生物の発現で得たいとい
う場合には、イントロンの存在のために、特にそうであ
る。
【0016】本発明は、GAD65に対する抗体への少
なくとも1個のスピトープを有する1次構造コンホメー
ション、即ち、アミノ酸残基の連続的配列の一部又は全
てを有する、GAD65の新規ポリペプチドを提供す
る。
【0017】GAD65に対する自己抗体を検出するた
めには、完全なGAD65よりもむしろ本発明のポリペ
プチド断片を用いることができる。GAD65ポリペプ
チドに用いる場合の“ポリペプチド”の語は、GAD
65に対する自己抗体へのエピトープを有するいかなる
アミノ酸配列をも示すが、ここで該アミノ酸配列は、本
発明のcDNA配列の一部又は全てによってコードされ
る。
【0018】本発明のDNA配列の微生物発現から得ら
れるポリペプチドは、他の真核性ポリペプチド、或いは
天然の細胞環境中で、又は血漿(Plasma)や尿の
ような細胞外液体中で、GAD65と関連している他の
汚染物を含まない、という特徴を更に有している。
【0019】本発明者による研究により、GAD65
GAD67とは別々の遺伝子でコードされ、例えば、共
通のゲノム性配列が転写後、又は翻訳後に修飾されるこ
とによって生産されるのではないことが明白に確立され
た。GAD65とGAD67とが別々の遺伝子によって
コードされることを示す証拠には以下のものが含まれ
る:(a)GAD65及びGAD67cDNAの間の正
確に一致する部分の最大の連続した配列は、たった17
ヌクレオチドの長さである、(b)GAD65及びGA
67からのcDNAは、低ストリンジェントな条件下
で(2.0×SSC,0.01%SDS,23℃)お互
いにクロスハイブリダイゼーションしないし、またお互
いのmRNAともクロスハイブリダイゼーションしな
い、そして(c)GAD65及びGAD67cDNA
は、それぞれGAD67及びGAD65をコードする単
離したゲノム性クローンとクロスハイブリダイゼーショ
ンしない。
【0020】“宿主”の語は、原核生物のみでなく、酵
母菌、糸状菌のような真核生物、また植物及び動物細胞
のように、複製可能で、かつ真核性GAD65のイント
ロンを含まないDNA配列を発現することのできるもの
を意味する。しかしながら、宿主生物としては原核生物
が好ましい。
【0021】“原核生物”の語は、GAD65の発現の
ための遺伝子で形質転換又はトランスフェクションされ
る全てのバクテリアを含む。原形生物宿主は、グラム陰
性菌や、例えばE.colli,S.typhimur
ium,Serratiamarcescens及びB
acillus subtilisなどのグラム陽性菌
を含む。
【0022】GAD65ポリペプチドをコードする組換
えDNA分子によって、当業者に公知の方法を用いて、
宿主を形質転換又はトランスフェクションすることがで
きる。特に好ましいのは、GAD65コーディング配列
を含むプラスミド又はウィルスを、それぞれ原形生物の
形質転換又はトランスフェクションのために用いること
である。
【0023】融合し、作動するように連結した遺伝子を
調製し、またそれらをバクテリア中で発現させる方法は
当業者に公知である(Maniatis et. al., Molecular Cl
oning: A Laboratory Manual, Cold Spring Habor Labo
ratory, Cold Spring Habor,NY, 1989)。ここで記載す
る遺伝的構築物及び方法は、原核生物宿主中でのGAD
65の発現に用いることができる。
【0024】一般に、挿入された真核生物性遺伝子配列
の効率よい転写を容易にするプロモーター配列を含む発
現ベクターを、宿主との関連で使用する。発現ベクター
は典型的には複製起点、プロモーター、及びターミネー
ター、並びに形質転換細胞の表現型(phenotyp
ic)選択を与えることのできる特定遺伝子を含む。形
質転換された原核生物宿主は、発酵槽中で成長させて、
当業者に公知の方法によって最適成長条件で培養するこ
とができる。次いで本発明のポリペプチドを成育培地、
細胞分解物、又は細胞膜分画から単離することができ
る。
【0025】微生物で発現された本発明のポリペプチド
の単離及び精製は、例えば、プレパラティブクロマトグ
ラフ分離や、モノクローナル又はポリクローナル抗体の
使用を含む免疫学的分離のようないかなる慣用的方法に
よってもよい。
【0026】GAD65のアミノ酸残基の配列を提供し
たことによって、本発明は、1又はそれ以上のアミノ酸
残基の種類又は位置において天然型と異なっており、か
つ天然型ポリペプチドの幾つかの又は全てのエピトープ
を共有する、GAD65のポリペプチド類似体又は誘導
体の宿主発現をコードするDNA配列の製造を提供す
る。
【0027】本発明の新規なDNA配列は、GAD65
に対する自己抗体と反応することができる1又はそれ以
上のエピトープのための1次構造コンホメーションの少
なくとも一部を有するポリペプチドを、原核生物又は真
核生物宿主細胞中で発現させるのに有用な全ての配列を
含み、該GAD65は以下のものと理解される:(a)
図2−図4又は図5−図8に示されるDNA配列、又は
その相補的鎖;(b)(a)で定義したDNA配列又は
この断片とハイブリダイズするDNA配列;及び(c)
遺伝暗号の縮重のために、(a)及び(b)で定義した
DNA配列とハイブリダイズするDNA配列。特に
(b)で定義したものは、GAD65の対立遺伝子変異
型をコードするゲノムDNA配列と理解される。(c)
では特に、そのDNA配列が、無脊椎動物宿主中でのm
RNAの翻訳を容易にするコドンを導入するような、G
AD65、GAD65断片、及びGAD65類似体をコ
ードするDNA配列を製造するものと理解される。
【0028】本発明のcDNA配列は本質的にヒト又は
ラットGAD65分子をコードするものであるので、こ
れからcDNAの小さいポリペプチド断片、又はヒト又
はラットGAD65に対する自己抗体のための少なくと
も1個のエピトープをコードする対応するcDNA配列
を調製し、サブクローニングし、そして発現させること
は今や日常的なことである。次いでクローン化ポリペプ
チド上にこのようなエピトープが存在することを、例え
ばGAD65に対する自己抗体を有する患者からの血清
を用いて確認できる。このような小さいペプチドの例と
しては、GAD 65のN−末端からの最初の約100ア
ミノ酸がある(図11に示す)。このアミノ酸配列には
本質的にGAD67が欠けている。
【0029】本発明のGAD65はイムノアッセイに用
いるのに特に適しており、液相又は固相担体に結合して
使用できる。更に、これらのアッセイに用いるGAD
65は各種の方法で検出できるように標識することがで
きる。
【0030】本発明のGAD65を用いるイムノアッセ
イの例としては、直接又は間接法における、競合的又は
比競合的イムノアッセイがある。このようなイムノアッ
セイの例としては、ラジオイムノアッセイ(RIA)、
サンドイッチイムノアッセイ及びウェスタンブロットア
ッセイがある。本発明のGAD65と結合する抗体の検
出は、生理学的サンプルでの免疫組織化学的アッセイを
含む、順相、逆相、又は同時モードのいずれかで行うイ
ムノアッセイを用いて実施することができる。用いるG
AD65の濃度は、イムノアッセイのタイプ及び使用す
る検出可能な標識の性質に依って変化する。しかしなが
ら、どのようなタイプのイムノアッセイを用いるにせ
よ、使用するGAD65の濃度は定法を用いて、当業者
には容易に決定できる。
【0031】本発明のGAD65は多くの種類の担体と
結合させて、このポリペプチドと特異的に反応する抗体
の存在を検出することができる。よく知られた担体の例
としては、ガラス、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポ
リプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、デキ
ストラン、ナイロン、アミロース、天然及び修飾セルロ
ース、ポリアクリルアミド、アガロース、及びマグネタ
イトがある。担体の性質は本発明の目的のためには可溶
性又は不溶性のいずれであってもよい。当業者はGAD
65と結合するためのその他の適当な担体を知ることが
できるし、また定法によってこれを確認することができ
る。
【0032】多くの異なる標識及び標識法が当業者には
公知である。本発明に使用できる標識のタイプの例とし
ては、酵素、放射性同位体、コロイド金属、蛍光化合
物、化学発光化合物、及び生物的発光化合物がある。
【0033】更に、本発明のポリペプチドはGAD酵素
活性を測定することによって、GAD65に対する抗体
を検出することができる。例えば、GAD65と、GA
に対する抗体を有している疑いのある標本とを、
一定期間、GAD65と抗体との間に結合を起こさせる
に十分な条件下にインキュベーションする。反応生成物
を沈殿化して、このGAD酵素活性を試験する。
【0034】本発明の目的のためには、本発明のGAD
65と結合する抗体は、各種の生物的液体及び組織中に
存在する。検出可能な量のGAD65に対する抗体を含
むいかなるサンプルも用いることができる。普通、サン
プルは尿、唾液、脳脊髄液、血液、血清などの液体であ
るか、或いは組織、糞などの固体又は半固体である。
【0035】本発明のアッセイに用いる物質は、そのま
まキットの製造にも適している。このようなキットは、
バイアル、チューブなどの1又はそれ以上の容器手段を
密に閉じ込めるために仕切られた担体手段を含み、該容
器手段の各々はこの方法で使用する別々の要素のうちの
1つを含む。例えば、容器手段のうちの1つは担体と結
合したGAD65を含む。第2の容器は可溶性の検出可
能な第2の抗体を凍結乾燥又は溶液の形で含む。
【0036】更に、担体手段はまた複数の容器を含み、
各容器は異なる、あらかじめ定められた量のGAD65
を含む。次いでこの後者の容器を用いて標準曲線を描
き、これに未知の量のGAD65に対する自己抗体を含
むサンプルから得られた結果を挿入する。
【0037】キットを使用するに当たって使用者がしな
ければならないことは、測定可能であるが、未知の量の
検出されるべきGAD65に対する自己抗体を含む、あ
らかじめ測定した量の検出用サンプルと、第1の容器中
に存在するあらかじめ測定した量の担体結合したGAD
65と、第2の容器中に存在するあらかじめ測定した量
の検出可能な標識化第2抗体とを容器に加えることであ
る。若しくは、検出不能な標識化GAD65を容器に付
けて提供し、これにサンプルと、検出可能な標識化第2
抗体とを加えることもできる。適当な時間インキュベー
ションした後、免疫複合体が形成され、これを上澄み液
から分離し、免疫複合体又は上澄み液を、放射能カウン
トするか、又は酵素基質を加えて発色させるなどによっ
て検出する。
【0038】“改善する(ameliorate)”の
語は、患者が受け取る治療において自己免疫応答の有害
な効果を減少することを意味する。“治療的に有効な”
の語は、使用するGAD65ポリペプチドの量が自己免
疫応答による疾患誘発を改善するのに十分な量であるこ
とを意味する。
【0039】本発明の組換えGAD65ポリペプチド
は、GAD65に対する自己免疫応答を有する患者の治
療に用いることもできる。このような治療は、例えば、
組換えGAD65ポリペプチドを投与することによって
実施できる。このような投与には非標識化又は標識化G
AD65ポリペプチドを用いることができる。非標識化
GAD65ポリペプチドを用いるのが有利な場合には、
例えば、免疫応答を刺激するには小さすぎるが、自己免
疫応答の継続を束縛したりブロックしたりするには十分
大きい断片の形でGAD65ポリペプチドを投与する。
例えば、GAD をエピトープーサイズのペプチド
(典型的には5−12アミノ酸の長さ)に酵素的に消化
して、自己免疫疾患を有する患者の体液中、又は免疫細
胞の表面上に存在するFab結合部分に結合させる。
【0040】或いは、本発明の組換えGAD65ポリペ
プチドは、治療剤で標識して投与することができる。こ
れらの治療剤は本発明のGAD65ポリペプチドと直接
又は間接にカップリングさせることができる。間接的カ
ップリングの一例はスペーサー部分を用いることであ
る。このスペーサー部分は可溶性又は不溶性であること
ができ(Diener et al., Science, 231:148, 1986)、
ターゲット部分でGAD 65ポリペプチドから医薬の放
出をできるように選択される。免疫治療用に本発明のG
AD65ポリペプチドとカップリングすることができる
治療剤の例としては、医薬、放射性同位体、レクチン、
及び毒素がある。
【0041】本発明のGAD65ポリペプチドと結合す
ることができる医薬には、マイトマイシンC、ダウノル
ビシン、及びビンブラスチンのような古典的に医薬と呼
ばれていたものを含む。
【0042】免疫治療用に放射性同位体と結合した本発
明のGAD65ポリペプチドを使用する際には、白血球
の分布、安定性及び放射のような要因に依って、一定の
同位体が他の同位体よりも好ましいことがある。自己免
疫応答に依って、一定の放射体が他のものよりも好まし
いことがある。一般に、免疫治療ではα及びβ粒子放射
性の放射性同位体が好ましい。212Biのような近距
離、高エネルギーのα放射体が好ましい。治療の目的の
ために本発明のGAD65ポリペプチドと結合すること
ができる放射性同位体の例としては、125I,131
I,90Y, Cu,212Bi,211At,
212Pb,47Sc,109Pd及び18 Reがあ
る。
【0043】レクチンは通常植物から単離されるタンパ
ク質であって、特定の糖部分と結合する。多くのレクチ
ンが細胞を凝集させ、リンパ球を刺激することができ
る。しかし、リシン(ricin)は免疫治療に用いら
れてきた毒性レクチンである。これは、毒性の原因であ
るリシンのα−ペプチド鎖を、抗体分子と結合させて、
毒性効果を特異的に配給することによって達成できる。
【0044】毒素は植物、動物、又は微生物によって産
出される毒性物質であって、十分な投与量でしばしば死
に至る。ジフテリア毒素は治療的に用い得るCoryn
ebacterium diphtheriaによって
産出される物質である。この毒素はα及びβサブユニッ
トからなっており、一定条件下に分離できる。
【0045】毒素A部分は、GAD65ポリペプチドと
結合させて、GAD65ポリペプチドに対するリセプタ
ーを発現する白血球への部分特異的な配給に用いられ
る。
【0046】本発明のGAD65ポリペプチドとカップ
リングすることができるその他の治療剤は、ex vi
vo及びin vivoの治療法共に、公知であり、又
は当業者によって容易に確認できる。
【0047】本発明のGAD65ポリペプチドの投与量
は、自己免疫応答の症状又は細胞破壊が改善されるよう
な所望の効果を生じるのに十分な量である。投与量は、
好ましくない交差反応や、アナフィラキシー反応(過敏
症)などの副作用を引き起こす程大きいものであっては
ならない。一般に、投与量は年齢、症状、性別、及び患
者の病気の重症度によって変化し、当業者によって決定
される。万一何か好ましくない症状があった場合には、
投与量は個々の医師によって調節される。投与量は、一
回の投与当たり、約0.1mg/mから約2000m
g/mまで、好ましくは約0.1mg/mから約5
00mg/mまでで、1日に1回又は数回、1日又は
数日間投与する。
【0048】本発明のGAD65ポリペプチドは、注射
又は時間をかけた勾配還流によって非経口的に投与され
る。本発明のGAD65ポリペプチドは、静脈内、腹腔
内、筋肉内、皮下、空洞内、又は経皮的に投与される。
【0049】非経口的投与のための製剤は、滅菌水性、
又は非水性溶液、懸濁液、及びエマルジョンを含む。非
水性溶媒の例としては、プロピレングリコール、ポリエ
チレングリコール、オリーブ油のような植物油、及びエ
チルオレエートのような注射可能な有機エステルがあ
る。水性担体は、食塩水及び緩衝液を含む、水、アルコ
ール/水性溶液、エマルジョン、又は懸濁液を含む。非
経口的担体は、塩化ナトリウム溶液、リンガーのデキス
トロース、デキストロース及び塩化ナトリウム、乳酸化
リンガー液、又は不揮発性油を含む。
【0050】静脈内担体は、液体及び栄養補充物、電解
補充物(リンガーのデキストロースに基づくようなも
の)などを含む。保存料、及びその他の添加物、例えば
抗微生物剤、抗酸化剤、キレート剤、及び不活性ガスな
ども存在する。
【0051】本発明はまた、本発明のGAD65ポリペ
プチドを含む医薬、又は医薬組成物の製造法にも関し、
該医薬はGAD65に対する自己免疫応答の治療に使用
する。
【0052】上記の記載は本発明を一般的に述べたもの
である。以下の特定の実施例を参照することによって、
より完全な理解が得られるが、ここで述べる実施例は説
明のためのみになされるものであり、本発明の範囲を限
定するものではない。
【0053】
【実施例】実施例1:GAD65のクローニング及び発
現 A.組換えDNA手法 GAD65及びGAD67に特異的なcDNAプローブ
を得るために、Chirgwin et al., Biochemistry, 18:52
94, 1979の方法を用いて、成熟ラットの脳から、グアニ
ジンイソチオシアネート−セシウムグラジエントによっ
て、全RNAを抽出した。Bethesda Rese
arch Laboratories(BRL)による
実験書を用いて、ポリ(A)RNAをオリゴdTセルロ
ース上で精製した。ポリd(N)−mers(Pha
rmacia)プライマーとして用いた以外は、指示さ
れた条件を用いて、MMLV−逆転写酵素(BRL)を
用いて一本鎖合成を行った。このcDNA−RNA混合
物を65℃で15分間加熱して不活性化して、−20℃
に貯蔵した。PCRのためには、サンプルの1/50を
反応物100μlに加えた。ネコ(cDNAから)(Ko
bayashi et al., J.Neurosci., 7:2768, 1987)及びラ
ット(ペプチドから)(Chang and Gottlieb, J. Neuro
sci. 8:2123, 1988)GAD(図1)の下線を施した共
通のアミノ酸配列をコードするために変性(degen
erate)オリゴヌクレオチドを合成した(Appl
ied Biosystems)。各変性オリゴヌクレ
オチドの5′末端配列は、SstI及びHindIII
(5′末端オリゴ)又はSstI及びSstII(3′
末端オリゴ)のいずれかによって認識されるDNA配列
の1本鎖を含む。これらのプライマーを用いて、Gould
et al, Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 86:1934, 1989
に記載されたように、生じたcDNA鋳型のポリメラー
ゼ鎖反応によって選択的増幅を行った。PCR産物をH
indIII/SstIで二重消化されたBluesc
ript SKベクター(Stratagene)にサ
ブクローニングし、DH5(BRL)に形質転換して、
標準法(Maniatis et al., Molecular Cloning: A Labo
ratory Manual, Cold Spring HaborLaboratory, Cold S
pring Habor, NY, 1989)によってプレートした。
【0054】ネコGAD67に特異的な5′−32P末
端標識化オリゴヌクレオチドでコロニーハイブリダイゼ
ーションを行った(Kobayashi et al., J. Neurosci.,
7:2768, 1987)。ニトロセルロースフィルターを50℃
で15分間洗浄した以外は、文献(Wallace et al., in
Guide to Molecular Cloning Techniques; Berger et
al., Eds. in Methods of Enzymology; Abelson et a
l., Eds. Academic Press, Inc. San Diego, 432-442,
1987)記載のようにして、オリゴヌクレオチドの末端標
識、ハイブリダイゼーション条件、及び洗浄条件を実施
した。ハイブリダイゼーションで陽性及び陰性であった
コロニーを個々に取り上げて、Terrific液体培
地中で一夜成長させた(Tartof et al., Focus, 9:12,
1987)。煮沸法(Maniatis et al., Molecular Clonin
g: A Laboratory Manual, Cold Spring Habor Laborato
ry, Cold Spring Habor, NY, 1989)を用いてDNAを
単離し、0.2N NaOHで鋳型を変性し、Seph
acry1 S400スパンカラム(Pharmaci
a)で精製した。変性された二本鎖鋳型の配列決定は、
T7−シークエンスキット(Pharmacia)を用
いて、鎖−末端法(Sanger et al., Proc. Natl. Acad.
Sci. USA, 74:5463, 1977)によって行った。
【0055】図1に示すように、PCRで生じたラット
GAD65及びGAD67cDNAをプローブとして用
いて、標準的手法(Maniatis et al., Molecular Cloni
ng:A Laboratory Manual, Cold Spring Habor Laborato
ry, Cold Spring Habor, NY, 1989)によって、S.H
einemann(Salk Institute)か
ら供与されたラムダZAP(Stratagene)ラ
ット海馬ライブラリーをスクリーニングした。2400
ヌクレオチドのGAD65cDNA(最大クローン)を
単離して、Stratageneに記載するように“ザ
ッピング(zapping)”によってサブクローニン
グした。手元に既にあった3.2kbのラットGAD
67cDNAクローンよりも小さいラットGAD67
DNAを得たら、より大きなcDNAの配列決定を行っ
た。GAD65及びGAD67について両方の方向にE
xo III削除(Henikoff, Gene, 28:351, 1984)を
行って、鋳型を調製し、上記のようにして配列決定を行
った。ライブラリースクリーニングにおいて単離された
元のcDNAクローン中には現れていなかったGAD
65及びGAD67mRNAの残りの5′末端をクロー
ニングするために、アンカーPCRを行った(Frohman
et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85:8998,198
8)。これらのクローンの配列決定を行ったところ、G
AD65又はGAD 67mRNAのいずれも、フレーム
中に元のcDNAクローンの開始コドンであると以前に
同定されたものと共に、更に別の開始コドン(AUG)
をなんら含んでいないことが明らかとなった。
【0056】実施例2:クローン化GAD65の特徴 A.ノーザンブロットハイブリダイゼーション GAD67及びGAD65cDNAは2個の異なるmR
NAに由来するのかどうかを決定するために、2個のP
CR−由来のcDNAプローブを、ラットの脳RNAを
含むノーザンブロットにハイブリダイゼーションした。
RNAは実施例1に記載したように抽出した。ホルムア
ルデヒド中の電気泳動によってポリ(A)RNAを分離
し、Biotrans(ICN)膜上に移して、100
μm/mlのポリ(A)を加えた以外は、Well et al.,
J.Neurosci., 16:311, 1986に記載の方法によってハイ
ブリダイゼーションを行った。Feinberg and Vogelstei
n,Anal. Biochem., 132:6, 1983に記載のオリゴラベリ
ング法によって、プローブを約10dpm/μgまで
標識した。次いでGAD65及びGAD67cDNAの
全長クローンで同じ結果が得られた。
【0057】図11に示すように、レーン1及び2は、
ラット小脳から抽出したポリ(A)選択RNA1μgを
含む。レーン1はネコGAD67(Kobayashi et al.,
J. Neurosci., 7:2768, 1987)のラット起源のcDNA
プローブとハイブリダイゼーションさせたものであり、
レーン2はラットペプチド配列(GAD65と対応す
る)のcDNAプローブとハイブリダイゼーションさせ
たものである。
【0058】ラットペプチド配列のcDNAプローブは
5.7kbのRNAとハイブリダイゼーションし、一方
ネコcDNAのラット起源のcDNAプローブは3.7
kbのRNAとハイブリダイゼーションした。これは、
GAD65とGAD67が同じmRNAに由来するもの
ではないことを示している。
【0059】B.GAD67及びGAD65のゲノム性
ハイブリダイゼーション GAD67及びGAD65が別々の遺伝子に由来する可
能性を調べるために、GAD67及びGAD65の両方
のcDNAを、ゲノム性DNAを含むDNAブロットと
ハイブリダイゼーションした。
【0060】サザンブロットのために、ゲノム性DNA
はKaiser et al., in DNA Cloning,vol.1, A Practical
Approach, D.M.Glover ed., IRL Press, Oxford, 38-4
0,1985 に記載に従って、ラット肝臓から抽出した。製
造者(BRL,Gaithersburg,MD)の指
示する条件を用いて、DNA(10μg/サンプル)を
EcoRI及びHindIIIで完全に消化した。0.
8%アガロース中、1.5v/cmで16時間、電気泳
動を行ったDNA断片を分離した。次いで、Denha
rdt溶液の代わりに5μg/mlのCarnatio
nドライミルクを用いた以外は、Gatti et al., Biotec
hniques, 2:148, 1984の記載に従って、DNAをZet
a−Probe膜(Bio−Rad)に移して、ハイブ
リダイゼーションし、洗浄した。サザンブロットのため
のプローブは、上記実施例1に記載したように標識し
た。
【0061】図12に示すように、HindIII及び
EcoRIで消化したゲノム性DNAは、それぞれレー
ン1、3とレーン2、4にある。GAD67cDNAは
レーン1及び2とハイブリダイゼーションさせ、一方G
AD65cDNAはレーン3及び4とハイブリダイゼー
ションさせた。ゲル横にある数字はキロベースで表した
DNA断片サイズである。
【0062】このデータは、2個のcDNAは、異なる
サイズのゲノム断片とハイブリダイズすることを示して
いる。更に、GAD65とGAD67cDNAとの同一
のヌクレオチド配列のうち最大の連続した配列は、たっ
た17ヌクレオチド塩基の長さである。従って、GAD
67とGAD65とは2個の異なる遺伝子によってコー
ドされている。
【0063】C.GAD67及びGAD65の酵素的比
GAD67及びGAD65の活性におけるPLPの効果
を比較する研究を行った。そのために、両方のcDNA
をバクテリア中でその発現がてきるようなベクター中に
サブクローニングした(Studier et al., J. Mol. Bio
l., 189:113, 1986)。GAD65cDNAをpET−
8cベクターのNcoI部位にサブクローニングし、か
つGAD67cDNAをpET−5cベクターのNhe
I部位にサブクローニングすることによって、“融合し
ない(fusionless)”GAD65及びGAD
67の過発現(overexpression)を実施
した(Studier et al., J. Mol. Biol., 189:113, 198
6)。
【0064】両方のcDNAを正しいフレーム内でサブ
クローニングするための両立性の付着末端を得るため
に、United States Biochemic
al(USB)の指示する条件を用いて、混合物中にお
ける200μM dNTPsと1.5mM MgCl
で、PCRによる選択的増幅を行い、AmpliTAQ
(USB)の不確実さを減少するために55℃、20サ
イクルでアニーリングした。GAD65及びGAD67
に特異的なプライマーは、それぞれNcoI及びSpe
I認識部位の1本のDNA鎖を含んでいた。GAD67
のコーディング領域にはNheI制限部位があるので、
SpeI(NheIと両立性)を用いた。
【0065】PCR産物をそれぞれのpETベクターに
サブクローニングし、DH5に形質転換して、上記のよ
うにプレートした(Maniatis et al., Molecular Cloni
ng:A Laboratory Manual, Cold Spring Habor Laborato
ry, Cold Spring Habor, NY, 1989)。コロニーを取り
出して、アンピシリン50μg/mlを含むLB液体培
地中で一夜成育させた。正しい方向性を有するサブクロ
ーンを過発現のためにBL21(DE3)株(Studier
et al., J.Mol.Biol. 189:113, 1986)に形質転換し
た。ネガティブコントロールとして、挿入物をもたない
pET−8cベクターを形質転換して、誘導した。1個
のコロニーを取り出して、成育し、1mMのイソプロピ
ル−B−D−チオガラクト−ピラノシド(IPTG)で
誘導して、文献(Sambrook et al., Molecular Cloning
a Laboratory Manual, Cold Spring Habor Laboratory
Press, Cold Spring Habor, 17. 15-17. 16, 1989)記
載のようにSDS−PAGEゲル上で分析した。
【0066】GAD活性を測定するために、OD600
−0.5のバクテリア培養物10mlを1mMのIPT
Gで誘導した。誘導後2時間で、バクテリアを遠心し
て、ホモジェナイズ用バッファー(1mMフッ化フェニ
ルメチルスルホニル(PMSF)、1mM 臭化2−ア
ミノエチルイソチオウロニウム(AET)、及び60m
Mリン酸カリウム、pH7.1)1ml中に再懸濁し
て、超音波処理した。超音波処理後、細胞カスを遠心で
除去し、上澄み(少量の上澄みを−70℃で貯蔵した)
中のタンパク質濃度を測定した(Bradford, Anal. Bioc
hem., 72:248, 1986)。文献(Legay et al., J.Neuroc
hem., 46:1478, 1986)記載のように脳のホモジェネー
トを調製した。Krieger et al., J.Neurochem., 33:29
9, 1984の記載に従って、0.2mM PLPの存在
下、又は不存在下に、インキュベーション混合物中に脳
ホモジェネート又はバクテリア溶菌物20μlを入れ
て、GAD活性を測定した。バクテリア溶菌物中の14
COの生産量は、インキュベーション時間及びタンパ
ク質濃度に比例していた。
【0067】
【表1】
【0068】表1に示すように、GAD65又はGAD
67を含むバクテリア溶菌物は[1−14C]−グルタ
ミン酸と、GABA及び14COとの変換を触媒す
る。PLPは、GAD67よりもGAD65の酵素活性
を刺激する。このより大きな刺激は多分、Martin
及びその共同研究者(Martin, Cell. Mol. Neurobiol.,
7:237, 1987)が提唱した不活化サイクルを通して、G
AD65がより速く循環することを示している。このよ
り速い循環は、in vivoで存在するapo−GA
Dのプールに、GAD65がより貢献していることを示
している(Miller et al., Brain Res. Bull., 5(Supp
l. 2):89, 1980)。従って、in vivoではPLP
は、GAD67活性よりもGAD65活性をより制御し
ていると考えられる。
【0069】バクテリア溶菌物中のGAD65活性は、
ラット黒質から調製したシナプトソーム中に見られるG
AD活性の5倍のPLP刺激にほぼ等しい(Miller et
al.,J. Neurochem., 33:533, 1979)。いずれのGAD
も、粗ラット脳ホモジェネート中のGAD活性よりもバ
クテリア中に加えたPLPにより依存するので、バクテ
リア溶菌物の内在PLPの濃度は、ラット脳ホモジェネ
ートよりも少ないかも知れない。
【0070】D.GAD65及びGAD67の免疫学的
同定 上記のようにしてラット脳ホモジェネートとバクテリア
溶菌物を抽出した。Harlow et al., Antibodies, A Lab
oratory Manual, Cold Spring Habor Laboratory, Cold
Spring Habor, NY, 1988に記載されたように、各サン
プルに等量の電気泳動用バッファーを加えた。SDS中
の10%アクリルアミドゲルで電気泳動を行って、タン
パク質を分離し、電気泳動的にニトロセルロースに移し
た(Harlow et al., Antibodies, A Labratory Manual,
Cold Spring Habor Laboratory,Cold Spring Habor, N
Y, 1988)。未反応部位を、2%ウシ血清アルブミン
(フラクションV)、1%ゼラチン、及び1%トリトン
−X−100を含むリン酸緩衝生理食塩水溶液(PB
S)を用いて、42℃で、1時間ブロックした。洗浄
後、ニトロセルロースフィルターを3つの部分に切断
し、以下の一次抗体と共にインキュベーションした:レ
ーン1から4は、GAD67及びGAD65の両方を認
識するOertel et al., Neuroscience, 6:2689, 1981 の
抗血清の1/2000希釈液と共に;レーン5から8
は、GAD65のみを認識するK−2抗血清の1/20
00希釈液と共に;レーン9から12は、GAD65
特異的なGAD−6モノクローナル抗体(Chang et a
l., J. Neurosci., 8:2123, 1988)の1/2000希釈
液と共にインキュベーションした。全てのフィルターを
よく洗浄して、適当な二次抗体をインキュベーションし
て、洗浄した。結合した抗体を125I−標識蛋白質A
及びオートラジオグラフィーにより検出した。各レーン
は以下のものを含んでいた:レーン1、5及び9は、B
L21(DE3)+pET−GAD67;レーン2、6
及び10は、BL21(DE3)+pET−GA
65;レーン3、7及び11は、ラット脳ホモジェネ
ート;そしてレーン4、8及び12は、BL21(DE
3)+pET−8c。
【0071】バクテリア産出性のGAD65及びGAD
67のイムノブロットは、GAD が脳抽出物中の小
さいGADとよく対応し、そしてGAD67は大きい形
とよく対応することを示している(図13)。これまで
の研究は、GAD67がネコGAD67及びマウスGA
67にとっての大きいGADと対応することを示して
いる(Katarova et al., Eur. J.Neurosci., 2:190, 19
90; 235, 1987)。バクテリア産出性のGAD65及び
GAD67の可動性(Oertel et al., Neuroscience,
6:2689, 1981の抗血清で検出した場合)は、ラット脳ホ
モジェネートに見られる免疫反応ダブレットと同じであ
る。
【0072】ラット脳中のGADの低分子量及び高分子
量形は、それぞれGAD65及びGAD67cDNAの
産物と、抗原的にまた大きさ的に同じものである。その
結果、ラット脳中の2つのGADは、GAD65とGA
67である。このデータから、既に報告されているタ
ピア(Tapia)によるPLP−依存性GADと、P
LP−非依存性GAD(Bayon et al., J.Neurochem.,
29:519, 1977)は、それぞれGAD65及びGAD67
と分子的に同じものである、と結論付けることができ
る。Martin及びその共同研究者(Spink et al.,
Brain Res., 421:235, 1987)は、ラット脳GADには
4つの運動力学的に異なる形が存在することを報告して
いる。しかしながら、これらの形のイムノブロッティン
グ試験(ここで用いたような抗血清を用いる)について
は報告されていない。
【0073】E.脳組織中のRNAにおけるGAD65
及びGAD67の分布 インサイチュ(in situ)ハイブリダイゼーショ
ンを用いて、小脳のRNAにおけるGAD65及びGA
67の分布を決定するための実験を行った。GAD
65及びGAD67cDNAからの、それぞれ3.2k
b及び2.3kbの転写物を、Wuenschell et al., Pro
c. Natl. Acad. Sci., USA, 83:6193, 1986 の方法に従
って、35Sで放射性標識した。200bpの加水分解
断片を、ラット小脳の冠状セクションとハイブリダイズ
させた。動物はハロタンで麻酔して断首した。脳をドラ
イアイス中で急速に冷凍して、冠状凍結セクション(1
2μm)を、新たに調製したリン酸緩衝液(PBS;1
30mM NaCl,10mM リン酸ナトリウム、p
H7.0)中の4%ホルムアルデヒド中で、30分間固
定した。組織を勾配化エタノール溶液中で脱水し、−7
0℃で貯蔵した。
【0074】組織の透過性を増加するために、セクショ
ンを以下の前処理に付した:勾配化エタノール溶液(9
5%、85%、70%、50%及び30%エタノール中
に各5分)中での再水和;PBS(5分);0.02N
HCl(10分);PBS(5分);PBS中の0.
01%トリトンN−101(1分);PBS(2×5
分);1μg/mlプロテイナーゼK(7.5分);及
びPBS中のグリシン(プロテイナーゼKを阻害するた
め)(3×5分)。プロテイナーゼKは使用前に37℃
で30分間消化した。次いでセクションを37℃、50
%ホルムアミド、750mM NaCl、25mM E
DTA,0.2% SDS,0.02%BSA、0.0
02% フィコル、0.02% ポリビニルピロリド
ン、250μg/ml イーストtRNA、250μg
/ml ポリA、及び25mM PPES(pH6.
8)中でインキュベーションした。
【0075】ハイブリダイゼーションのためには、10
0mM DTT、10% 硫酸デキストラン、及びセン
ス又はアンチセンスの35S−RNAを、プレハイブリ
ダイゼーション溶液に加えた。プローブ(センス又はア
ンチセンス)約3ng(10 cpm)を含むハイブリ
ダイゼーション溶液の少量(50μl)をスライド上に
加えた。各スライドはカバーをして、50℃で16時間
インキュベーションし、次いでシリコン処理したカバー
を4×SSC(1×SSC−150mM NaCl、6
0mM クエン酸ナトリウム、pH7.0)で短時間洗
浄することによって除去した。
【0076】次いでセクションをリボヌクレアーゼA
(0.5M NaCl、10mM チオ硫酸ナトリウ
ム、1mM EDTA、10mM TrisHCl、p
H8.0中、50μg/ml)で、37℃、20分間処
理して、2×SSC中、室温で2時間リンスし、10m
M チオ硫酸ナトリウム中、55℃で30分間リンスし
た。セクションをエタノール中で脱水し、キシレン中で
脱脂して、Kodak NTB2エマルジョンでコーテ
ィングし、4℃で10日間露光した。エマルジョンをK
odak D19で現像して、組織をクレシルバイオレ
ットで対比染色した。
【0077】反射偏光を用いてオートラジオグラフ粒子
を検出し、粒子数、密度、nd細胞領域をAnalyt
ic Imaging Conceptsイメジアナラ
イザーシステムで測定した。バックグラウンドレベルが
低いために、細胞が“標識された”と定義するための基
準を、5以上の集団化した粒子の存在においた。GAD
標識された細胞が脳中に分散して見受けられ、個々の細
胞上の粒子数の測定を可能とした。細胞と、粒子によっ
て覆われた領域との境界によって、1細胞当たりの領域
数の計算が可能となった。染色された細胞と、上におか
れた粒子とを同時に見ることができるように、反射偏光
と透過光との両方を用いて、高倍率(800×)で分析
を行った。数は、“n”細胞の平均±S.E.M.であ
る。
【0078】
【表2】
【0079】全ての神経性細胞タイプにおいて、GAD
67mRNAレベルの方が大きい。in situでの
ハイブリダイゼーションにおける観察は、小脳中の非依
存性GAD活性に対するPLPの依存率は、試験した脳
領域中で最も低いものの一つである、という従来の知見
(Nitsch, J. Neurochem., 34:822, 1980; Denner eta
l., J. Neurochem., 44:957, 1985; Itoh et al, Neuro
chem. Res. 6:1283, 1981)と一致している。更に、表
2に示すように、GAD67mRNAに対する量は、プ
ルキニエ>ゴルジII>籠>星細胞の順であり、一方G
AD65に対する量は、ゴルジII>プルキニエ>籠>
星細胞の順である。
【0080】このようにGAD65及びGAD67mR
NAの発現はニューロンのクラスによって異なる。つま
り、全GAD活性に対するそれぞれの貢献度が、いかに
GABA生産が制御されているかに影響している。例え
ば、黒質は、PLP−非依存性GAD活性に対して、最
も高いPLP−依存率の一つを含む(Nitsch, J. Neuro
chem., 34:822, 1980)。GABA異化作用の阻害剤を
局部的に注射することによって、黒質におけるGABA
濃度を増加させることは、発作感受性(seizure
susceptibility)の減少に特に有効で
ある(Gale, Fed. Proc., 44:2414, 1985)。従って、
PLP−アンタゴニストによって誘導される発作を受け
る実験動物は、特に黒質内の神経末端におけるGAD
65の阻害のために、発作の伝達を阻害することができ
ない。
【0081】F.GAD65及びGAD67の無細胞系
配置 GAD65及びGAD67の分布をS及びシナプトソ
ーム無細胞分画において評価した。Sは、脳中の全細
胞の細胞質ゾルからなる高速上澄みであり、一方シナプ
トソーム分画は、主として神経終末からなる(Gray et
al., J.Anat.,Lond, 96:79, 1962)。これらの研究のた
めには、全ラット脳分画を、Booth andClark(Booth, e
t al.)Biochem.J., 176:365, 1978に記載するように行
った。タンパク質濃度をSchaffner and Weissman (Scha
ffner et al., Anal. Biochem.56:502, 1973)の方法に
よって測定した。Kaise et al., DNA Cloning, Vol. 1,
A Practical Approach, D. M. Glover ed., IRL Pres
s, Oxford, 1985, pp. 38-40 に記載の方法でサンプル
を調製し、GAD−6モノクローナル抗体及びK−2抗
血清を用いて上記のようにしてイムノブロッティングを
行った。等量のタンパク質(16μg)を各レーンに加
えた。オートラジオグラフィーは、1、3、10、3
0、100μgのタンパク質濃度で、K−2抗血清及び
GAD−6モノクローナル抗体の両方と抗体結合した
125I−タンパク質Aの量が線状に増加する応答を示
している(データ示さず)。
【0082】この結果は、どちらの分画にも等量のGA
67が存在することを示している。S分画は神経膠
(及びその他の非ニューロン性)の細胞質ゾルタンパク
質と、ニューロン細胞とを含んでいるので、GAD67
の濃度は、神経末端よりもニューロン細胞体部における
方が大きいに違いない。これとは対照的に、GAD
の濃度はSよりもシナプトソームにおける方が大き
い。これらの無細胞分画実験は、GAD65とは対照的
に、神経末端よりもニューロンの細胞体部において、は
るかに大きいGAD67分画が存在することを示唆して
いる。従って、免疫組織化学的研究におけるのと同様
に、無細胞分画化は、GAD65及びGAD 67が異な
る無細胞分布を有していることを示している。
【0083】GABAの合成及び分解阻害剤を用いるi
n vivoの実験において、ニューロン細胞体部にお
けるGABAプールは、神経末端におけるGABAブー
ルとは異なることを示唆している(Iadarola et al., M
ol. Cell. Biochem., 39:305, 1981)。GAD67によ
って生産されるGABAは細胞代謝において(例えばG
ABAシャントにおいて)、そして神経細胞樹状突起シ
ナプスにおいて、より係わっている。僧帽樹状突起と共
に神経細胞樹状突起シナプスを形成し(Shepard, Physi
ol.Rev., 52:864, 1972)、そして多分GABAを放出
している(McLennan, Brain Res., 29:177-184, 1971)
嗅神経球にある顆粒細胞の樹状突起は、K−2抗血清で
強く標識する。ここに示してはいないが、嗅神経球にお
いてはGAD65よりもGAD67mRNAレベルの方
が大きい(2−3倍)ことが見いだされている。この分
布は、嗅神経球におけるGAD活性のほとんどがシナプ
トソームにではなく、S及びP(粗核ペレット)に
存在する、という知見(Quinn et al., Neurochem., 3
5:583, 1980)と一致している。
【0084】GAD65とGAD67の無細胞分布の相
違は、細胞体質の係留性(cytoskeletal
anchoring) 又は未知のタンパク質標的機構に
よるものかも知れない。いくつかの細胞体質タンパク質
では、GAD65とGAD で似た分布を有してい
る。例えば、培養交感神経細胞において、Peng et al.,
J. Cell. Biol., 102:252, 1986は、タウの84%は軸
索に存在するが、一方MAP−2の100%が細胞体及
び樹状突起に存在することを示した。更に、細胞体質タ
ンパク質である、43kdのタンパク質が、アセチルコ
リンレセプターをその下にある膜細胞体質に係留するた
めのものである、と考えられている(Flucher et al.,
Neuron, 3:163, 1989)。
【0085】実施例3:臨床標本中のGAD自己抗体の
検出 A.材料及び方法 1.患者標本: Atkinson及びその共同研究者
(Atkinson et al., Lancet, 335:1357-1360, 1990)の
以前の研究から、4グループの患者の血清を選択した。
このグループは以下のものからなる:グループ(1)以
前にはUniversity of Florida,
Diabetes Clinicsと呼ばれていた権威
あるNational Diabetes Data
Group(NDDG)の基準(Gleichman et al., Di
abetes, 36:578-584, 1987)に従って診断された、1人
の新規発病IDD患者;グループ(2)家族に自己免疫
疾患の病歴をなんら持たない、5人の無作為に選択され
た小島細胞細胞質抗体(islet cell cyt
oplasmic antibody:ICA)ネガテ
ィブの非−糖尿病性コントロール;グループ(3)ID
Dの発病が記録される前の3から66カ月間、血清が収
集されてきた13人;グループ(4)非−糖尿病性コン
トロール及び親族、及びIDD発病前に研究された人
達;及びグループ(5)IDDMの危険があるが、まだ
発病には至っていない3人の患者。この後者のグループ
は、IDD発端者の第1級親族5000人以上、及び一
般人8200人(このうち4813人が学童である)の
継続的ICAスクリーニングによって確認した。
【0086】2.小島細胞自己抗体: 血液型Oのクリ
オカット(cryocut)膵炎を間接免疫蛍光法でI
CAアッセイした(Atkinson et al., Lancet, 335:135
7-1360, 1990)。全ての結果をコードしたサンプルで、
各バッチにおけるネガティブ及びポジティブコントロー
ル血清と比較しつつ解釈した。ICAポジティブの程度
はICA標準化(Gleichman et al., Diabetes, 36:578
-584, 1987)のためのImmunology Diab
etes Workshop(IDW)によって確立さ
れたガイドラインに沿って分析した。全てのポジティブ
な血清を端点(end point)希釈によって滴定
し、あらかじめ80ユニットの国際若年層糖尿病協会
(Juvenile Diabetes Founda
tion:JDF)標準に調製しておいた標準血清との
比較によって、JDFユニットを測定した。ここで報告
する研究においては、ポジティブなICA結果とは10
JDFユニット又はそれ以上の応答力価で定義される。
【0087】3.HLA DRタイピング: DRトレ
イ(One Lamda Laboratories,
Los Angeles,CA)を用いて、Van Rood
and Van Leuwen (Nature, 262:795-797, 1976 )に記
載の方法でHLA DRタイピングを実施した。
【0088】4.ヒトの小島細胞: ヒト膵臓小島をカ
ダベリン性(cadaveric)膵炎から単離し、上
記したように(Ricoedi et al., Diabetes, 37:413-42
0, 1988)in vitroで維持した。小島細胞をi
n vitroで(95%空気/5%CO35Sメ
チオニン(Amersham, Arlington
Heights,IL)で代謝的に標識した。
【0089】5.小島細胞の抽出及び免疫沈降: Atki
nson et al., (Lancet, 335:1357-1360, 1990)に記載
の方法で、以下の修飾を用いて小島細胞を抽出した。免
疫沈降の研究のためには、小島細胞溶解物を、各100
0小島細胞毎にコントロール、IDD血清(100μ
l)、又はGAD−6(Chang et al., J. Neuro., 8:2
123-2130, 1988)(トリスバッファー99μl中に1μ
l)(Atkinson et al., Lancet, 335:1357-1360, 199
0)のいずれかと共にインキュベーションする(2時
間、4℃)ことによって、2度前処理した。次いで免疫
複合体を、過剰のタンパク質AセファロースCL−4B
(Pharmacia,NJ)に吸着させた。次いで、
非結合性(前処理した)溶解物を含む1000個の小島
細胞を含む少量を、IDD又はコントロール血清(25
μl)、又はGAD−6(Chang et al.,J.Neuro., 8:2
123-2130, 1988 )(トリスバッファー25μl中に1
μl)でインキュベーションした。タンパク質Aセファ
ロースCL−4Bでもう一度インキュベーションした
(1時間、4℃)後、複合体を0.1% SDS、1.
0%トリトンX−114、及び2mM EDTAを含む
50mM トリス塩酸(pH7.4)で5回洗浄し、次
いで二重蒸留水で1回洗浄した。タンパク質Aセファロ
ースCL−4Bを次いでLaemmliサンプルバッフ
ァー(Laemmli, Nature, 227:680-685, 1970)中で煮沸
し、そのサンプルをSDS−PAGE及びEnhanc
e(New England Nuclear)を用い
る蛍光ラジオグラフィー(Kodak,X−omat
AR5)に付した。或いは、オートラジオグラフをBE
TAGEN(Boston,MA)アナライザーによっ
て分析した。64KAのポジティブ又はネガティブの血
清を各アッセイで用いて、アッセイ内コントロールとし
た。全ての蛍光ラジオグラフィーを分析して、既知のア
ッセイ内コントロールと比較してポジティブ又はネガテ
ィブと区分けした。ポジティブな血清サンプルは、もし
もサンプルが64,000Mバンドの低い強度の免疫
沈降であったなら、これを1とし、もしも中程度の強度
のバンドが観察されたら2とし、そしてもしも免疫沈降
タンパク質の強度が大きいときは、これを3とした。免
疫沈降した35S−GAD65及び35S−GAD67
に対応するバンドの強度についても同様の区分けを用い
た。
【0090】6.免疫沈降35S−GAD65又は
35S−GAD67、及びヒト脳ホモジェネートからの
GADを含むバクテリア溶解物の免疫沈降を、上記のヒ
ト小島細胞抽出物の免疫沈降研究で記載したのと同様に
行った。
【0091】7.GADアッセイ: ヒト脳ホモジェネ
ートを、上記のヒト小島細胞で記載したように、患者血
清と共にインキュベーションした。吸着及び洗浄後、タ
ンパク質Aアガローススラリーの少量を3回、等量で採
取し、GAD活性をKrieger etal., Neurochem. 33:29
9, 1984に記載のように測定した。簡単に言うと、タン
パク質Aアガロースビーズを(1−14C)−グルタミ
ン酸(Amersham)と共に、指定のインキュベー
ション混合物(Krieger et al., Neurochem., 33:299,
1984)中でインキュベーションし、液体シンチレーショ
ンカウンターで COの生産を定量した。
【0092】8. 35S−GAD65及び35S−GA
67の生産: ラットGAD65及びGAD67cD
NAを上記したようにバクテリア発現系にサブクローン
した。 35S−GADの標識は、IPTG誘導化バクテ
リア(最小培地で成育)をTRAN35S−ラベル(I
CN)15分間パルスすることによって行った。次いで
培養物を遠心して、ホモジェナイズバッファー[1mM
フェニルメチルスルホニルフロリド(PMSF),1
mM 2−アミノエチルイソチオウロニウムブロミド
(AET)及び60mM リン酸カリウム、ph7.
1]中に再懸濁して、超音波処理した。超音波処理の
後、遠心によって細胞カスを除去し、上澄み(上澄みは
−70℃で少量貯蔵した)中のタンパク質濃度を測定し
た(Bradford, Anal. Biochem., 72:248, 1986)。
【0093】B.IDDM標本の免疫反応性 IDDMを有する患者からの血清を用いて、ヒト脳ホモ
ジェネートからのGADを沈降させる能力を試験した。
【0094】
【表3】
【0095】表3に示すように、IDDMの危険がある
か、或いはIDDM患者の(5例のうち)4例の血清
は、コントロール患者の血清よりも、有意に大量のヒト
脳抽出物の酵素的に活性がGADと結合している。更
に、患者のうちの1人からの血清は前−IDDM時期に
採取されており、従ってGADに対する自己抗体はID
DM症状の発病前に存在していたことになる(下のC参
照)。
【0096】更に別の実験(結果を示さず)では、ID
DMの危険がある患者2人(DA,DC)からの血清
は、組換え法で生産された35S−GAD65を免疫沈
降させるが、一方組換え法で生産された35S−GAD
67は、患者DAの血清のみによって認識された(そし
てこれは35S−GAD65よりも弱い)ことを示し
た。またそれ以降の研究で、神経病の合併症を有するI
DDM患者の血清中には、GAD65よりもGAD67
自己抗体の力価が大きいことが見いだされた(ここでは
示さず)。
【0097】患者DAの血清を用いる別の研究におい
て、ヒト膵臓小島細胞で生産される特異的ポリペプチド
を認識する抗体の存在が示された。結合ポリペプチドの
電気泳動分析によって、他の研究者によって以前にヒト
IDDM(Baekkeskov et al.,Nature, 298:167-169, 1
982)及び動物モデル(Baekkeskov et al., Science,22
4:1348-1350, 1984; Atkinson et al., Diabetes, 37:1
587-1590, 1988)で示されたような、64kDの成分に
対する自己抗体の存在が明らかとなった。GAD65
認識するが、GAD67は認識しない、GAD−6モノ
クローナルで、或いはバクテリアで生産されるGAD
65でこれらの血清をあらかじめ吸着させると、64k
Dの膵臓ポリペプチドを血清が認識する能力が失われ
る。従って64kDの自己抗原に対する自己抗体によっ
て認識されるエピトープがGAD65中に存在し、この
ことは該自己抗原がGAD65であることを示唆してい
る。GAD65の予測される値を調査するために、ID
DMの臨床的発現の発病前の患者から血清を採取して、
このGAD65に対する自己抗体を調べた。
【0098】
【表4】
【0099】表4に示すように、12標本中の9標本
(75%)は35S−GAD65と免疫反応性であっ
た。更に、2人の患者(JA及びVC)はこの条件下で
GAD と免疫反応性であったが、GAD65とは免
疫反応性でなかった。従って、組み合わせると、これら
の患者の血清の12例中、11例(91%)にGAD
65及びGAD67に対する自己抗体が存在した。この
ことは、GAD65に対する自己抗体はGAD67に対
する自己抗体よりも一般的であるが、アッセイにおいて
両方の組換えGAD(GAD65及びGAD67)を用
いると、IDDMをより広く予測できるようになること
を示唆している。これらの血清についての以前の試験
(Atkinson et al., Langet, 335:1357-1360, 1990)
は、12例のうちの11例、又は92%がヒト膵臓小島
細胞からの35S−64kD分子と免疫反応性であるこ
とを示している。64kD分子に対する検出可能な自己
抗体を含むが、GAD65に対する自己抗体は含んでい
ない血清は、64kD分子にとって最低の力価(又は
“1”)を含む血清であった。従って、ここで得られた
誤りのネガティブはこのアッセイの感度が低いために起
きたことである。更に、このアッセイは、64Kに対し
てネガティブな1人の患者(BR)においてIDDMを
予測している。
【0100】これらの結果は、ヒト膵臓のβ−細胞中に
同定された64kD分子は、ラットGAD65とサイズ
及び抗原性が同一であることを示している。更に、ID
DM発病前の患者から採取した血清は、GAD65に対
する自己抗体を含んでいる。結論として、GAD65
換え分子は、IDDM予測の診断手段として非常に有用
である。実際に症状がでる前に医師がIDDMを診断で
きるということは、疑いもなくインシュリン治療が必要
となるまでの時間がおおいに伸びる結果となる。このよ
うな免疫アッセイの感度は、膵臓のβ−細胞に存在する
GAD形を表すヒト由来の組換えGAD65を用いて改
良されるであろう。
【0101】ここに本発明を十分に開示したので、本発
明の範囲を逸脱することなく、多くの変更並びに修飾が
可能なことが当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 GAD65及びGAD67特異的cDNAプ
ローブを得るためのクローニング手順を示す。
【図2】 ラットGAD65のDNA配列及び対応する
アミノ酸配列を示す(その1)。図2−図4が連続して
ラットGAD65のDNA配列及び対応するアミノ酸配
列を示すものである。
【図3】 ラットGAD65のDNA配列及び対応する
アミノ酸配列を示す(その2)。
【図4】 ラットGAD65のDNA配列及び対応する
アミノ酸配列を示す(その3)。
【図5】 ヒトGAD65のDNA配列及び対応するア
ミノ酸配列を示す(その1)。図5〜図8が連続してヒ
トGAD65のDNA配列及び対応するアミノ酸配列を
示すものである。
【図6】 ヒトGAD65のDNA配列及び対応するア
ミノ酸配列を示す(その2)。
【図7】 ヒトGAD65のDNA配列及び対応する
アミノ酸配列を示す(その3)。
【図8】 ヒトGAD65のDNA配列及び対応する
アミノ酸配列を示す(その4)。
【図9】 ラットGAD65とヒトGAD65のアミノ
酸配列の比較を示す(その1)。
【図10】 ラットGAD65とヒトGAD65のアミ
ノ酸配列の比較を示す(その2)。
【図11】 GAD65及びGAD67cDNAの異な
るサイズのRNAへのハイブリダイズを示す。
【図12】 GAD65及びGAD67に特異的なcD
NAプローブでハイブリダイスしたサザンブロットを示
す。
【図13】 GAD65及びGAD67の免疫学的同定
を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) A61P 37/02 C12Q 1/527 C12N 11/00 1/68 A C12Q 1/527 G01N 33/564 Z 1/68 33/573 A G01N 33/564 C12N 1/21 33/573 A61K 37/56 // C12N 1/21 43/00 15/09 ZNA C12N 15/00 ZNAA (C12N 9/88 C12R 1:01) (72)発明者 マーク ジー アーランダー アメリカ合衆国、カリフォルニア州、 91356、タルザナ、エーピーティー.204番 レセダ ボールブワード 5830 (72)発明者 ダニエル エル カーフマン アメリカ合衆国、カリフォルニア州、 90404、サンタモニカ、エーピーティー. C センティネラ 1453

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の(a)−(c)から選択される組
    換えGAD65ポリペプチド: (a)図2−図4に示すアミノ酸配列をもつタンパク
    質; (b)図5−図8に示すアミノ酸配列をもつタンパク
    質; (c)図2−図4又は図5−図8に示すアミノ酸配列に
    おいて1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは
    付加されたアミノ酸配列からなる(a)もしくは(b)
    由来のタンパク質であって、かつグルタミン酸デカルボ
    キシラーゼ活性を有するタンパク質。
  2. 【請求項2】 (a)サンプルをGADポリペプチドと
    接触させ、ここで該ポリペプチドは非−GAD真核生物
    性ポリペプチドを実質的に含まないものであり; (b)工程(a)の成分を、自己抗体がポリペプチドと
    結合するのに十分な条件下で、一定時間インキュベーシ
    ョンし; (c)ポリペプチドと結合した自己抗体をサンプルから
    分離し;そして (d)ポリペプチドと結合した自己抗体の存在を検出す
    る、ことからなる、GADに対する自己抗体の検出方
    法。
  3. 【請求項3】 GADがGAD65である、請求の範囲
    第2項に記載の方法。
  4. 【請求項4】 GAD65が以下の(a)−(c)から
    選択されるタンパク質をコードするcDNAでコードさ
    れるものである請求項3記載の方法: (a)図2−図4に示すアミノ酸配列をもつタンパク
    質; (b)図5−図8に示すアミノ酸配列をもつタンパク
    質; (c)図2−図4又は図5−図8に示すアミノ酸配列に
    おいて1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは
    付加されたアミノ酸配列からなる(a)もしくは(b)
    由来のタンパク質であって、かつグルタミン酸デカルボ
    キシラーゼ活性を有するタンパク質。
  5. 【請求項5】 GAD65がヒトGAD65である、請
    求項3記載の方法。
  6. 【請求項6】 GADがGAD67である、請求項2記
    載の方法。
  7. 【請求項7】 GAD67がヒトGAD67である、請
    求項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 GADがGAD65とGAD67との混
    合物である、請求項2記載の方法。
  9. 【請求項9】 サンプルがヒト由来のものである、請求
    項2記載の方法。
  10. 【請求項10】 自己抗体と結合することのできる検出
    可能な標識タンパク質を用いて検出を行う、請求項2記
    載の方法。
  11. 【請求項11】 結合タンパク質が検出可能な標識され
    た第2抗体である、請求項10記載の方法。
  12. 【請求項12】 検出可能な標識が、放射性同位体、蛍
    光化合物、コロイド金属、化学発光化合物、生物発光化
    合物、及び酵素からなる群から選択される、請求項11
    記載の方法。
  13. 【請求項13】 治療的に有効量のGADポリペプチド
    を含み、ここで該GADポリペプチドはリセプターと結
    合するものである、自己免疫応答を改善するための医薬
    組成物。
  14. 【請求項14】 GADがGAD65である、請求項1
    3記載の医薬組成物。
  15. 【請求項15】 GADがGAD67である、請求項1
    3記載の医薬組成物。
  16. 【請求項16】 GADがGAD65とGAD67との
    混合物である、請求項13記載の医薬組成物。
  17. 【請求項17】 GADがヒトGADである、請求項1
    3記載の医薬組成物。
  18. 【請求項18】 リセプターが、抗体及びT−ヘルパー
    細胞からなる群から選択される、請求項13記載の医薬
    組成物。
  19. 【請求項19】 自己免疫疾患が、IDDM及びスティ
    ッフマン病からなる群から選択される、請求項13記載
    の医薬組成物。
  20. 【請求項20】 非経口的に投与される、請求項13記
    載の医薬組成物。
  21. 【請求項21】 非経口的投与を、皮下、筋肉内、腹腔
    内、空洞内、経皮、又は静脈内注射によって行う、請求
    項20記載の医薬組成物。
  22. 【請求項22】 投与を、約0.01mg/kg/回か
    ら約2000mg/kg/回までの投与量で行う、請求
    項13記載の医薬組成物。
  23. 【請求項23】 組換えGAD65ポリペプチドを治療
    的に標識する、請求項13記載の医薬組成物。
  24. 【請求項24】 治療的標識が、放射性同位体、医薬、
    レクチン、及び毒素からなる群から選択される、請求項
    23記載の医薬組成物。
  25. 【請求項25】 1又はそれ以上の容器を密に封じ込め
    るために仕切られた担体からなり、ここで、 (a)第1の容器はGAD65を含み;そして (b)第2の容器は検出可能な標識された第2抗体を含
    み、ここで該第2抗体は自己抗体上に存在するエピトー
    プ性決定基と結合する、GAD65に対する自己抗体の
    検出に使用するキット。
  26. 【請求項26】 GAD65が担体と結合する、請求項
    25記載のキット。
  27. 【請求項27】 担体が不溶性である、請求項26記載
    のキット。
  28. 【請求項28】 第1の容器が更にGAD67を含む、
    請求項25記載のキット。
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