JP2000506014A - 蛋白質間の相互作用に影響を及ぼすためのコンジュゲート - Google Patents

蛋白質間の相互作用に影響を及ぼすためのコンジュゲート

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、相互にアフィニティーを有し、リンカーを介して結合している2つのポリペプチドを含有するコンジュゲートに関する。また、本発明は、蛋白質間の相互作用に影響を及ぼすためのかかるコンジュゲートの使用に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 蛋白質間の相互作用に影響を及ぼすためのコンジュゲート 本発明は、蛋白質間の相互作用に影響を及ぼすのに適するコンジュゲート、か かるコンジュゲートをコードするDNAおよびかかるコンジュゲートの使用に関 する。 生物で起こる多くのプロセスは、蛋白質間の相互作用に基づいている。かかる 相互作用の例は、レセプターとそれに結合するリガンドにおいて見出される。し かしながら、蛋白質の相互作用は不均衡であることが多い。これは、相互作用に 関与する個々の蛋白質が修飾され、同様に関与する他の蛋白質に対するアフィニ ティーが変化するという事実による。相互作用に関与する個々の蛋白質が欠けて もよい。これは、例えば、インターロイキン−6(IL−6)に応答しない細胞 の場合において見出される。かかる細胞は、不完全なインターロイキン−6レセ プター(IL−6R)を有する、即ち、このレセプターは、単に細胞内シグナル 誘因サブユニットgp130のみを包含するが細胞外IL−6結合サブユニット を包含しない。 蛋白質間の不均衡な相互作用を改善するために多くの試みがなされてきた。例 えば、これは、IL−6(50ng/ml)と可溶性IL−6R(sIL−6R )(1280ng/ml)の投与による不完全なインターロイキン−6レセプタ ーの場合に試みられる。しかしながら、sIL−6Rは、真核細胞に由来する場 合のみ生物学的に活性であり、それから得られる収量は、1〜6mg sIL− 6R/lの範囲であるので、sIL−6Rの提供は高価で時間がかかる。したが って、前記投与は、不完全なインターロイキン−6レセプターの場合における不 均衡な相互作用を持続的に改善するには好適な手段ではない。 したがって、本発明の目的は、特に、不完全なインターロイキン−6レセプタ ーの場合において、蛋白質間の不均衡な相互作用が改善されうる製品を提供する ことにある。 本発明によれば、これは、請求の範囲に規定された主題により達成される。 したがって、本発明の主題は、相互にアフィニティーを有するポリペプチドで あって、リンカーを介して互いに結合している2つのポリペプチドを含有するコ ンジュゲートに関する。 「相互にアフィニティーを有するポリペプチド」という用語は、互いにアフィ ニティーを有するいかなる種類、起源および長さのポリペプチドにも関する。2 つのかかるポリペプチドが本発明のコンジュゲートに存在する。これらのポリペ プチドの一方はレセプターであってもよく、他方は該レセプターに結合するリガ ンドであってもよい。該レセプターは、該リガンドに結合可能なそのサブユニッ トおよびそれの機能的部分それぞれの型で存在してもよい。同様に、該リガンド は、該レセプターに結合可能なそのサブユニットおよびそれの機能的部分それぞ れの型で存在してもよい。該レセプターは、サイトカインレセプター、具体的に は、リンホカイン、モノカイン、インターフェロン、コロニー刺激因子またはイ ンターロイキンに対するレセプターであることが好ましい。レセプターは、イン ターロイキン−6レセプターまたはCNTFレセプターであることが特に好まし い。同様のことは、リガンドにも相応じて適用される。該リガンドは、サイトカ イン、具体的には、リンホカイン、モノカイン、インターフェロン、コロニー刺 激因子またはインターロイキンであることが好ましい。リガンドは、インターロ イキン−6ファミリーのメンバー、具体的には、IL−6、IL−11、CNT F、OSM、LIFまたはCT−1であることが特に好ましい。レセプターとリ ガンドは、野生型の配列または1個もしくは数個のヌクレオチドがそれとは異な る配列からなってもよい。結論として、レセプターとリガンドは、改良されたお よび/または新規な性質を有してもよい。例えば、改良された性質は、レセプタ ーとリガンド間の結合が改良されるという事実により表わされてもよい。例えば 、新規な性質は、リガンドがレセプターに結合した後に反応する蛋白質に関して 、改変された挙動を示すという事実により表されてもよい。例えば、IL−6は 、IL−6レセプターとより強固に結合するがgp130蛋白質をもはや活性化 できないという効果に合わせて改変されてもよい。かかる場合において、IL− 6は、図3の配列またはその断片からなることが好ましい。野生型のレセプター とリガンドの配列のそれぞれの改変においてなされた前述のことは、相互の結合 に関与する他のサブユニットおよびその機能的部分に相応じて適用する。 「リンカー」という用語は、ポリペプチドを結合するのに適するいかなる種類 のリンカーにも当てはまる。かかるリンカーの例としては、DPDPB等の二官 能性の化学架橋剤である。さらに、該リンカーは、両ポリペプチドにより形成さ れたジスルフィドブリッジであってもよい。また、該リンカーは、ポリペプチド であってもよい。 好ましい態様において、前記コンジュゲートは、融合ポリペプチドである。そ れは、相互にアフィニティーを有し、互いに融合している2つのポリペプチドを 含有してもよく、リンカーは、2つのポリペプチドにより形成されたジスルフィ ドブリッジに相当してもよい。該リンカーは、2つの他のポリペプチドを互いに 結合するポリペプチドであることが好ましい。後者の融合ポリペプチドの例を図 1および2に示す。これらの融合ポリペプチドは、ヒトsIL−6Rポリペプチ ド、即ち、インターロイキン−6レセプターの細胞外サブユニットとヒトIL− 6ポリペプチドとを含有し、該ポリペプチドは、異なるポリペプチドリンカーを 介して互いに結合している。これらの融合ポリペプチドを、H−IL−6と称す る。また、sIL−6RポリペプチドのPro114からAla323までのア ミノ酸のみを含有するH−IL−6の改変体も提供される。さらに、sIL−6 Rポリペプチドの113位から323位までのアミノ酸とIL−6ポリペプチド の29位から212位のアミノ酸とを含有するH−IL−6の改変体が提供され る。また、IL−6ポリペプチドが図3の配列からなる融合ポリペプチドH−I L−6が提供される。この融合ポリペプチドのsIL−6Rポリペプチドは、s IL−6Rポリペプチドの全長の配列およびアミノ酸113(114)位から3 23位の間の配列をそれぞれ含有する。その他にも、両ポリペプチドがポリペプ チドリンカーを介して互いに結合しているヒトCNTFレセプターの細胞外サブ ユニットとヒトCNTFとを含有する融合ポリペプチドが提供される。 本発明のさらなる主題は、前記融合ポリペプチドをコードするDNAに関する 。該DNAは、相互にアフィニティーを有する両ポリペプチドがポリペプチドリ ンカーを介して互いに結合している融合ポリペプチドをコードすることが好まし い。後者のDNAの例を図1に示す。このDNAは、1996年2月27日にD SM 10549のもとに、DSM(Deutsche Sammlungvon Mikroorganismenun d Zellkulturen)[ドイツタイプ コレクション オブ マイクロオーガニズム アンド セル カルチャーズ]にCDM8−H−IL−6として寄託された。 本発明のDNAは、ベクターおよび発現ベクター中にそれぞれ存在することが できる。当業者は、その例に精通している。大腸菌の発現ベクターの場合、これ らは、例えば、pGEMEX、pUC誘導体、pGEX−2T、pET3bおよ びpQE−8である。酵母における発現に対しては、例えば、pY100、Yc pad1およびピヒア パストリス(Pichia pastoris)用のベクターが挙げられ 、後者が好ましく、一方、必要に応じて生体内または生体外に存在する動物細胞 における発現に対しては、例えば、pKCR、pEFBOS、pCEV4および pCDM8が示され、後者が好ましい。昆虫細胞における発現に対しては、バキ ュロウイルス発現ベクターpAcSGHisNT−Aが特に好ましい。当業者で あれば、sIL−6R配列を含む本発明のDNAの発現に関して、真核細胞にお ける発現を可能にするベクターを使用することが有利であるということを斟酌す るであろう。 しかしながら、当業者は、発現ベクターに存在する前記DNAを発現させるた めに適する細胞に精通している。かかる細胞の例としては、大腸菌株HB101 、DH1、x1776、JM101、JM109、BL21およびSG1300 9、酵母株サッカロミセス セレビシエおよびピヒア パストリスを含み、後者 が好ましく、動物細胞L、3T3、FM3A、CHO、Vero、HeLaおよ びCOSを含み、後者が好ましく、ならびに昆虫細胞sf9が含まれる。 当業者は、本発明のDNAを発現ベクターに挿入する方法を知っている。また 、当業者は、細胞の形質転換および細胞のトランスフェクションのそれぞれ、次 いで、それらを培養する条件を知っている。当業者は、本発明のDNAにより発 現される融合ポリペプチドを単離および精製する方法にも精通している。 本発明のさらなる主題は、前記融合ポリペプチドに対する抗体に関する。かか る抗体は、常法により調製することができる。該抗体は、ポリクローナルおよび モノクローナルそれぞれであってもよい。該抗体の調製のためには動物、具体的 には、ポリクローナル抗体のためにはウサギまたはニワトリ、モノクローナル抗 体のためにはマウスを前記融合ポリペプチドで免疫することが好ましい。動物の さらなる「ブースター」は、同じ融合ポリペプチドで行なうことができる。次い で、ポリクローナル抗体が動物の血清および卵黄それぞれから得られる。モノク ローナル抗体の調製のためには、動物の脾臓細胞をミエローマ細胞と融合させる 。 本発明により、蛋白質間の相互作用に影響を及ほすことが可能である。これは 、本発明のコンジュゲートを投与したり、本発明のDNAを遺伝子治療に使用す ることによりなされうる。特に、不完全なインターロイキン−6レセプターの場 合において、不均衡な相互作用を改善することができる。本発明は、経費上有効 な様式で使用できるという点が顕著である。これは、特に、不完全なインターロ イキン−6レセプターの場合において不均衡な相互作用に影響を及ぼすために本 発明のコンジュゲートを投与する際に証明される。 さらに、本発明は、幹細胞、特にヒト幹細胞のエクス・ビボでの拡張に適する 。これに関して、軟寒天中の幹細胞のコロニーをより多く得ることは、個々のI L−6およびsIL−6R成分での能力よりも本発明のコンジュゲートH−IL −6により可能であることが特に注目に値する。したがって、本発明は、血液細 胞の形成の十分計算された影響力に重要な貢献もする。 また、IL−6ポリペプチドとして図3の配列を含有する融合ポリペプチドH −IL−6により、本発明はIL−6レセプターアンタゴニストとして好適な生 成物も提供する。かかる生成物は、治療上非常に重要である。 本発明の実施は、本発明の抗体により制御することができる。図面の簡単な説明 図1は、本発明の融合ポリペプチドH−IL−6のアミノ酸(DNA)配列を 示す。制限酵素SalI(GTCGAC)、シグナルペプチド(MLAVGCA LLAALLAAPGAA)およびリンカー(RGGGGSGGGGSGGGG SVE)に関する配列を示す。該リンカーは、ヒトsIL−6RのCCOOH末 端をヒトIL−6のNH2末端と連結する。 図2は、本発明の融合ポリペプチドH−IL−6のアミノ酸(DNA)配列を 示す。制限酵素SalI(GTCGAC)、シグナルペプチド(MLAVGCA LLAALLAAPGAA)およびリンカー(RGGGGSGGGGSVE)に 関する配列を示す。該リンカーは、ヒトsIL−6RのCOOH末端をヒトIL −6のNH2末端と連結する。 図3は、本発明の融合ポリペプチドH−IL−6に存在するIL−6ポリペプ チドのアミノ酸配列を示す。 図4は、本発明の融合ポリペプチドH−IL−6の拡張とコロニー形成能を示 す。 以下の実施例により本発明を説明する。実施例1:本発明のDNAの調製 図1のDNAを調製した。この目的のために、ヒトIL−6R cDNA(ス クールティンク(Schooltink)ら、Biochem.J.(1991)277,659-664)を使用し た。このcDNAを、制限部位XhoIを介して発現プラスミドpCDM8にク ローニングした(ミュルベルク(Mullberg)ら、Eur.J.Immunol.(1993)23,47 3-480)。プライマー(1)(pCDM8 5’プライマー:5’TAATACG ACTCACTATAGGG3’)およびプライマー(2)(sIL−6R 3 ’プライマー:5’CCGCTCGAGCTGGAGGACTCCTGGA3’ )を用いて通常の条件下でポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により、sIL−6 R断片を生成した。制限酵素HindIIIとXhoIでの切断後、この断片を開 裂させたプラスミドpCDM8にクローニングした。プラスミドpCDM8−s IL−6Rが生成した。その後、また、XhoIを用いて発現プラスミドpCD M8にクローニングされたIL−6 cDNAで、第2のPCR反応を行なった 。プライマー(3)(IL−6−5’プライマー:5’CGGCTCGAGCC AGTACCCCCAGGAGAA3’)およびプライマー(4)(pCDM8 3’プライマー:5’CCACAGAAGTAAGGTTCCTT3’)を使用 した。PCR産物を制限酵素XhoIとNotIで切断し、プラスミドpCDM 8−sIL−6Rにクローニングした。プラスミドpCDM8−sIL−6R− IL−6が生成した。その後、2つのオリゴヌクレオチド:プライマー(5)( 5’TCGAGGAGGTGGAGGTTCTGGAGGTGGAGGTTCT GGAGGTGGAGGTTCTG3’)およびプライマー(6)(5’TCG ACAGAACCTCCACCTCCAGAACCTCCACCTCCAGAA CCTCCACCTCC3’)からなる合成リンカーを調製した。標準的方法に 従って、オリゴヌクレオチド(5)および(6)を組み合わせて二本鎖にした後 、制限酵素XhoIにより消化したプラスミドpCDM8−sIL−R−IL− 6にクローニングした。プラスミドpCDM8−H−IL−6が生成した。実施例2:本発明のDNAの調製 図2のDNAを調製した。この目的のために、実施例1に記載の工程を行なっ た。しかしながら、以下のプライマー:プライマー(5)(5’TCGAGGA GGTGGAGGTTCTGGAGGTGGAGGTTCTG3’)およびプラ イマー(6)(5’TCGACAGAACCTCCACCTCCAGAACCT CCACCTCC3’)をプライマー(5)および(6)として使用した。プラ スミドpCDM8−H−IL−6−(2)が得られた。実施例3:本発明の融合ポリペプチドの発現 COS−7細胞を、実施例1のpCDM8−H−IL−6および実施例2のp CDM8−H−IL−6(2)それぞれでエレクトロポレーションによりトラン スフェクトした。107個のCOS−7細胞を、960μFおよび230Vでジ ーンパルサー(Bio-Rad)により20μgのプラスミドでエレクトロポレーション した。トランスフェクション後48時間で、該細胞を[35S]システイン/メチオ ニンを用いて4時間、代謝的に放射性標識し、放射性標識されていないアミノ酸 で2時間インキュベートした。細胞溶解液由来の上清と細胞上清を、抗IL−6 抗体を用いて標準法(ミュルベルクら、Eur.J.Immunol.(1993)23,473-480) に従って免疫沈降させ、SDSゲル電気泳動後のオートラジオグラフィーにより 可視化した。トランスフェクトしたCOS−7細胞は、抗IL−6抗体により認 識され、トランスフェクトしない細胞により生成されない70〜75kDaの蛋 白質を分泌した。 トランスフェクトしたCOS−7細胞の上清を、SDSゲル電気泳動により分 離し、ニトロセルロースに転写して抗IL−6抗体で検出した。また、トランス フェクトしたCOS−7細胞は、抗IL−6抗体により認識される70〜75k Daの蛋白質を発現した。 トランスフェクトしたCOS−7細胞の上清を、IL−6用の市販のELIS A(CLB、アムステルダム、オランダ)およひsIL−6R用の市販のELI SA(Seromed、ギーセン、独国)により調べた。H−IL−6は、両ELIS Aにより検出された。細胞上清中のH−IL−6の濃度は、約1μg/mlであ った。実施例4:本発明の融合ポリペプチドによるハプトグロビン発現の刺激 ヒト肝かん細胞株HepG2、HepG2−IL−6およびHepG2−PD Iを使用した。 HepG2細胞(ATCC HB 8065)は、IL−6により刺激されて ハプトグロビンを発現するが、sIL−6Rでは発現しない。 HepG2−IL−6細胞は、HepG2細胞のヒトIL−6発現プラスミド での安定なトランスフェクションにより得られた。IL−6の発現のため、これ らの細胞は、内在性のIL−6Rをダウンレギュレートし、よってIL−6Rを 発現しない。HepG2−IL−6細胞は、IL−6により刺激されてハプトグ ロビンを発現しないが、sIL−6Rでは発現する。 HepG2−PDI細胞は、HepG2細胞のヒトIL−6発現プラスミドで の安定なトランスフェクションにより得られた。この目的のために、発現したI L−6蛋白質は、小胞体(ER)に対するCOOH末端保持シグナルを含むよう に、IL−6cDNAを含んでいた。結論として、これらの細胞は、ER中で、 発現したIL−6のみならず、IL−6Rも保持した。HepG2−IL−6細 胞に比べて、HepG2−PDI細胞は、IL−6を分泌せず、IL−6とsI L−6Rとの組合せにより刺激されてハプトグロビンを発現できるのみである。 前記肝がん細胞株を、96ウエルの細胞培養プレート中で標準条件下で培養し た(ローズ−ジョン(Rose-John)ら、J.Biol.Chem.268(1993),22084-22091) 。該細胞を、IL−6、sIL−6R、IL−6+sIL−6R、ならびにp CDM8−H−IL−6、pCDM8−H−IL−6(2)およびpCDM8そ れぞれで18時間トランスフェクトした実施例3のCOS−7細胞に由来する細 胞上清それぞれで刺激した。細胞上清を回収し、該上清中のハプトグロビン濃度 をELISAにより決定した(表1を参照のこと)。 表1 ハプトグロビン発現の刺激 IL-6 sIL-6R IL-6+sIL-6R H−IL-6 対照 HepG2 + − ++ +++ − HepG2-IL-6 − ++ ++ +++ − HepG2-PDI − − ++ +++ − 本発明の融合ポリペプチドH−IL−6は、細胞におけるハプトグロビンの発現 を刺激すること、即ち、蛋白質間の相互作用に影響を及ほすことが可能であるこ とが示された。実施例5:本発明の融合ポリペプチドによるヒトCD34+細胞の拡張とコロニ ーの形成 ヒト骨髄および幹細胞がG−CSFの注射により動員された患者の血液それぞ れから、表面マーカーCD34を発現する細胞を単離した。これらの細胞の60 00個を細胞培養容器中の3mlの培地に播種した。2週間後、サイトカインS CF、IL−3およびH−IL−6(本発明の融合ポリペプチド)ならびにSC F、IL−3およびIL−6との該細胞のインキュベーションが強い増殖を引き 起こすことがわかった。得られた細胞の1000個を新しい細胞培養容器に播種 した。標準化されたコロニー誘導実験において2週間後、SCF、IL−3およ びH−IL−6で処理した細胞は、SCF、IL−3およびIL−6で処理した 細胞よりも約3倍多いコロニーを形成可能であった。 この結果は、本発明の融合ポリペプチドH−IL−6により刺激された細胞は 、IL−6により刺激された細胞よりも高いコロニー形成能を有することを示す (図4)。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1998年5月28日(1998.5.28) 【補正内容】 請求の範囲 1. 相互にアフィニティーを有する2つのポリペプチドを含有してなるコンジ ュゲートであって、一方のポリペプチドがサイトカインレセプターであり、他方 のポリペプチドがリガンドとしてのサイトカインであり、該ポリペプチドはリン カーを介して互いに結合しており、該リンカーは2つのポリペプチドまたは1つ のポリペプチドにより形成されたジスルフィドブリッジであることを特徴とする コンジュゲート。 2. 該レセプターがリガンドに結合するサブユニットの型で存在することを特 徴とする、請求項1記載のコンジュゲート。 3. 該リガンドがレセプターに結合するサブユニットの型で存在することを特 徴とする、請求項lまたは1記載のコンジュゲート。 4. 該サイトカインレセプターがIL−6レセプターであり、該サイトカイン がIL−6であることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のコンジュゲート 。 5. 該サイトカインレセプターがCNTFレセプターであり、該サイトカイン がCNTFであることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のコンジュゲート 。 6. 該コンジュゲートが融合ポリペプチドであることを特徴とする、請求項1 〜5いずれか記載のコンジュゲート。 7. 請求項6記載のコンジュゲートをコードするDNA。 8. 請求項7記載のDNAを含有してなる発現プラスミド。 9. 請求項8記載の発現プラスミドを含む形質転換体。 10. 蛋白質間の相互作用に影響を及ぼすための、請求項1〜6いずれか記載 のコンジュゲートおよび請求項7記載のDNAの使用。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローゼ−ジョン,シュテファン ドイツ連邦共和国 マインツ デー― 55101 オーベレ ツァールバッヒェルシ ュトラーセ 63,フェルフューグンクスゲ ボイデ ヒュール フォルシュンク ウン ト エントヴィクルンク,ジョハネス グ ーテンベルク―ウニヴェルジテート マイ ンツ,イー.メディツィニッシェ クリー ニク―アプタイルン パトフィジオロギー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. リンカーを介して互いに結合している、相互にアフィニティーを有する2 つのポリペプチドを含有してなるコンジュゲート。 2. 一方のポリペプチドがレセプターであり、他方のポリペプチドが該レセプ ターに結合するリガンドであることを特徴とする請求項1記載のコンジュゲート 。 3. 該レセプターがリガンドに結合するサブユニットの型で存在することを特 徴とする、請求項2記載のコンジュゲート。 4. 該リガンドがレセプターに結合するサブユニットの型で存在することを特 徴とする、請求項2または3記載のコンジュゲート。 5. 該レセプターがサイトカインレセプターであり、該リガンドがサイトカイ ンであることを特徴とする請求項2〜4いずれか記載のコンジュゲート。 6. 該サイトカインレセプターがIL−6レセプターであり、該サイトカイン がIL−6であることを特徴とする請求項5記載のコンジュゲート。 7. 該サイトカインレセプターがCNTFレセプターであり、該サイトカイン がCNTFであることを特徴とする請求項5記載のコンジュゲート。 8. 該リンカーが2つのポリペプチドにより形成されたジスルフィドブリッジ であることを特徴とする、請求項1〜7いずれか記載のコンジュゲート。 9. 該リンカーが二官能性化学架橋剤であることを特徴とする、請求項1〜7 いずれか記載のコンジュゲート。 10. 該コンジュゲートが融合ポリペプチドであることを特徴とする、請求項 1〜7いずれか記載のコンジュゲート。 11. 該リンカーが2つの他のポリペプチドを互いに結合させるポリペプチド であることを特徴とする、請求項10記載のコンジュゲート。 12. 請求項10または11記載のコンジュゲートをコードするDNA。 13. 請求項12記載のDNAを含有してなる発現プラスミド。 14. 請求項13記載の発現プラスミドを含む形質転換体。 15. 蛋白質間の相互作用に影響を及ぼすための、請求項1〜11いずれか記 載のコンジュゲートおよび請求項12記載のDNAの使用。
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