JP2001354697A - 毛様体神経栄養因子 - Google Patents

毛様体神経栄養因子

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JP2001354697A JP2001128506A JP2001128506A JP2001354697A JP 2001354697 A JP2001354697 A JP 2001354697A JP 2001128506 A JP2001128506 A JP 2001128506A JP 2001128506 A JP2001128506 A JP 2001128506A JP 2001354697 A JP2001354697 A JP 2001354697A
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マシアコウスキー ピオトル
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ウォン ヴィヴィアン
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パナヨテイトス ニコス
Hans Friedrich Erwin Thoenen
フリードリッヒ エルヴィン テーネン ハンス
Kurt A Stockli-Rippstein
エー シュトックリ−リップシュタイン クルト
Michael Sendtner
ゼントナー ミヒャエル
Yoshihiro Arakawa
アラカワ ヨシヒロ
Patrick Desmond Carroll
デスモンド キャロル パトリック
Rudolf Georg Gotz
ゲオルグ ゴッツ ルドルフ
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ヴェー クロイツベルグ ゲオルグ
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ビー リンドホルム ダン
Friedrich Lottspeich
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 毛様体神経栄養因子(CNTF)をコードす
る核酸配列およびそれから生産されるタンパク質、なら
びにCNTFを含む医薬組成物を提供すること。本発明
はCNTFのクローニング、配列決定および発現に関す
るものでありそしてヒトCNTFをコードする核酸配列
を利用してヒトCNTFを生産する方法を初めて提供す
るものである。さらに本発明のCNTF核酸配列を用い
て種々の種および組織中におけるCNTFまたはCNT
F相同分子をコードする核酸配列を同定することができ
る。 【解決手段】 毛様体神経栄養因子(CNTF)をコー
ドする核酸配列、または少なくとも約10ヌクエオチド
を包含するそのサブ配列を含んでなる組換えDNA分
子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、毛様体神経栄養因
子(CNTF)をコードする組換えDNA分子、および
それに由来するペプチド及びタンパク質に関する。本発
明にしたがって生産されるCNTF及び関連分子は種々
の神経学的障害の治療に使用できる。
【0002】
【従来の技術】(1)神経栄養因子の生物学 神経系の成長および発達に影響を与える多数の因子が同
定されている。これらの因子は、未成熟な神経系のみな
らず成熟した神経系においても、ニューロン集団の生存
の維持に重要な役割を果たし得ると考えられている。
【0003】多くのニューロン集団の正常な発達期間中
には、もとからあったニューロン集団の多くが死滅する
明確な細胞死の期間が存在する(Hamburgerお
よびLevi−Montalcini,1949,J.
Exp.Zool.III:457−501;Hamb
urger,1958,Amer.J.Anat.10
2:365−410;Hamburger,1975,
J.Comp.Neurol.160:535−54
6;CowanおよびWenger,1968,J.E
xp.Zool.,168:105−124;Roge
rsおよびCowan1973,J.Comp.Neu
rol.147:291−320;Clarkeおよび
Cowan,1976,J.Comp.Neurol.
167:143−164;Clarkeら,1976,
J.Comp.Neurol.167:125−14
2;HollydayおよびHamburgre,19
76,J.Comp.Neurol.170:311−
320;VaronおよびBunge,1978,An
nu.Rev.Neurosci.1:327−36
2;Cowanら,1984,Science 22
5:1258−1265)。ニューロンの生存は、神経
に支配される領域の大きさに比例することが示されてい
る。すなわち、当該ニューロン集団の標的領域が小さけ
れば小さいほど、細胞死の期間を生き延びるニューロン
の数も少ない。標的領域中に存在する神経栄養因子の量
が、ニューロン生存に関係する可能性があることが示唆
されている。
【0004】神経成長因子(NGF)は、これらの神経
栄養性分子のうちで断然最もよく特性決定されており、
そしてインビトロおよびインビボの両方でニワトリおよ
びラット両方の初期発達期間中の交感神経ニューロンお
よび神経堤−由来感覚性ニューロンの生存に必須である
ことが示されている(Levi−Montalcini
およびAngeletti,1963,Develo
p.Biol.7:653−659;Levi−Mon
talciniら,1968,Physiol.Re
v.48:524−569)。発達中のニワトリ胚に精
製NGFを注入すると、脊髄感覚性ニューロンおよび交
感神経ニューロンの高度の過形成および肥大が起きるこ
とが明らかにされている(Levi−Montalci
niおよびBooker,1960,Proc.Nat
l.Acad.Sci.U.S.A.46:373−3
84;Hamburgerら,1981,J.Neur
osci.1:60−71)。逆に、新生児ラットに抗
−NGF抗体を毎日注射することによって内因性NGF
を除去または封鎖することは、交感神経系の事実上の破
壊に連がる(Levi−MontalciniおよびB
ooker,1960,Proc.Natl.Aca
d.Sci.U.S.A.46:384−391;Le
vi−MontalciniおよびAngelett
i,1966,Pharmacol.Rev.18:6
19−628)。子宮内抗体注射によって、または経胎
盤的に母体の抗体の受動転移を受けることにより発達の
さらに早期にNGF抗体に曝すことは、脊髄および背中
線の三叉神経感覚性ニューロンのような神経堤−由来感
覚性ニューロンの実質的な損失をもたらすことが示され
ている(Goedertら,1984,Proc.Na
tl.Acad.Sci.U.S.A.81:1580
−1584;GorinおよびJohnson,197
9,Proc.Natl,Acad.Sci.U.S.
A.76:5382−5386)。最近まで、NGF研
究のほとんどすべては末梢神経系におけるその役割に焦
点が合わされてきた。しかし現在では、NGFは中枢神
経系におけるニューロンの特定集団の発達および維持に
影響を与えることが明らかになっている(Thoene
nら,1987,Rev.Physiol.Bioch
em.Pharmacol.109:145−178;
WhittemoreおよびSeiger,1987,
BrainRes.Rev.12:439−464)。
【0005】NGFほどには性質が明らかになっていな
い神経 栄養因子には、脳由来神経栄養因子(BDN
F)および毛様体神経栄養因子(CNTF)が包含され
る。
【0006】(2)毛様体神経栄養因子 毛様体神経栄養因子(CNTF)はニワトリ胚毛様体神
経節ニューロンのインビトロでの生存の特異的に必要と
されるタンパク質である(Manthorpeら、19
80,J.Neurochem.34:69−75)。
毛様体神経節は解剖学的には眼窩腔内に位置し、側部と
直筋と視神経鞘の間にある。毛様体神経節は、毛様体筋
および瞳孔括約筋ならびにまた眼の脈絡膜層に存在する
平滑筋をも神経支配する動眼神経からの副交感神経線維
を受け入れる。
【0007】毛様体神経筋ニューロンは明瞭な細胞死の
期間を示すニューロン集団のひとつであることが判明し
ている。ニワトリ毛様体神経節においては、胚日令8日
(E8)で存在するニューロンの半分がE14までに死
滅することが観察されている(Landmesserお
よびPilar,1974,J.Physiol,24
1:737−749)。この同時期に、毛様体神経筋ニ
ューロンはその標的組織、すなわち眼の毛様体および脈
絡膜との結合を形成中である。Landmesserお
よびPilar(1974,J.Physiol,24
1:715−736)は、細胞死の期間に先立ち一方の
眼を除去すると、それと同じ側の神経節の毛様体神経節
ニューロンがほとんど失われることを観察した。逆に、
NarayananおよびNarayanan(198
7,J.Embryol.Ex.Morphol.4
4:53−70)は、付加的にもう一つ眼の原基を移植
し、それによって利用可能な標的組織を増やすと、毛様
体神経節ニューロンの細胞死を減少させることを観察し
た。これらの結果は、毛様体神経節ニューロンに作用す
る神経栄養因子の存在と符合する。
【0008】培養において、毛様体神経筋(OG)ニュ
ーロンが存在のために一つまたはそれ以上の因子を必要
とすることが判明している。毛様体神経栄養因子(CN
TF)活性は、ニワトリ筋肉細胞馴化培地(Benne
ttおよびNurcome,1979,Brain R
es.173:543−548;NishiおよびBe
rg,1979,Nature,277:232−23
4;Varonら,1979,Brain Res.1
73:29−45)、筋肉抽出物(McLennanお
よびHendry,1978,Neursci.Let
t.10:269−273;Bonhadyら,198
0,Neurosci. Lett.18:197−2
01)、ニワトリ胚抽出物(Varonら,1979,
Brain Res.173:29−45;Tuttl
eら、1980,Brain Res.183:161
−180)、および心臓細胞によって馴化された培地
(考察のために、Adlerら,1979,Scien
ce 204:1434−1436およびBarbin
ら,1984,J.Neurochem.43:146
8−1478も参照)において同定されている。
【0009】Adlerら(1979,Science
204:1434−1436)は、CGニューロンの
マイクロウェル培養に基づくアッセイ系を用いて、CG
ニューロンが神経支配する眼内の標的組織中にCNTF
の非常に豊富な供給源が存在することを証明した。12
日令胚に存在する8000栄養単位(TU)のうちで、
2500TUが眼の組織中に存在することが判明した。
活性は毛様体および脈絡膜を含有する部分に存在し全胚
抽出物中に存在するより比活性がおよそ20倍高いこと
が明らかとなった。
【0010】次に、Barbinら(1984,J.N
eurochem.43:1468−1478)はニワ
トリ胚の眼組織からCNTFを精製するための方法を報
告した。CNTF活性はラット座骨神経を含むCG以外
の組織とも関連することが見出された(William
sら,1984,Int.J.Develop.Neu
rosci.218:460−470)。Mantho
rpeら (1986,Brain Res.367:
282−286)は、ニワトリの眼からCNTF活性を
単離するのに用いたと同様の分画操作を用いる、成体ラ
ット座骨神経抽出物からの哺乳動物CNTF活性の精製
について報告した。さらに、WattersおよびHe
ndry(1987,J.Neurochem.49:
705−713)は、ヘパリン−アフィニティクロマト
グラフィーを用い非変性性条件下でCNTF活性をウシ
心臓組織から約20,000倍精製する方法について記
載した。CNTF活性はまた、損傷を受けた脳細胞から
も同定されている(Manthorpeら,1983,
BrainRes.267:47−56;Nieto−
Sampedroら,1983,J.Neurosc
i.3:2219−2229)。
【0011】Carnowら(1985,J.Neur
osci.5:1965−1971)およびRudge
ら(1987,Develop.Brain Res.
32:103−110)は、電気泳動により分離した細
胞抽出物をニトロセルロース紙にブロットし(ウェスタ
ンブロッティング)、ついでそのニトロセルロースにC
Gニューロンを接種し、生体染色を用いて生存する細胞
の領域を同定することによってCNTF活性を有するタ
ンパク質バンドを同定した後、細胞抽出物からCNTF
活性を同定する方法を記載している。このような方法は
粗製抽出物における活性ポリペプチドの見かけの分子量
を測定するために用いられた。この方法を用いて、Ca
rnowら(1985,J.Neurosci.5:1
965−1971)は、成体ラット座骨神経および脳由
来CNTF活性は明らかにニワトリCNTF(20.4
Kd)とは異なる分子量(24Kd)を示すことを観察
した。
【0012】(3)毛様体神経栄養因子の機能的性質 その活性の分子的性質はあまり充分かは理解されていな
いが、数多くの生物学的作用がCNTFによると考えら
れている。上記のように、CNTFはもともとE8ニワ
トリ毛様体神経節(副交感神経系の一部である)のニュ
ーロンの生存を支える活性として記述された。CNTF
活性を含有することが知られている調製物の他の生物学
的性質に関する記載は以下の通りである。
【0013】Saadatら(1989,J.Cell
Biol.108:1807−1816)は、ラット
座骨神経CNTFの最も高度に精製された調製物が培養
中の新生児ラットの上方頚部神経節ニューロンのコリン
作動性分化を誘導することを観察した。また、Hoff
man(1988,J.Neurochem.51:1
09−113)は、ニワトリ眼に由来するCNTF活性
が網膜単層培養物中におけるコリン−O−アセチルトラ
ンスフェラーゼ活性レベルを上昇させることを見いだし
た。
【0014】Hugherら(1988,Nature
335:70−73)は、周産期のラット視神経およ
び脳における二通りに発育する可能性のあるグリア前駆
細胞集団を研究した。この細胞集団は最初に希突起神経
膠細胞を生じ、次に、第二に、2型星状細胞を生じると
考えられる。研究によって、希突起神経膠細胞の分化は
特別な成長因子がまったく存在しない条件下で希突起神
経膠細胞−2型−星状細胞(0−2A)前駆細胞から起
こるが、他方2型星状細胞の分化は明らかに特異的な誘
導タンパク質の存在を必要とすることが示唆されてい
る。Hughesらは、2型星状細胞を誘導するタンパ
ク質がCNTFに類似するかまたはこれと同一であるこ
とを観察した(Anderson,1989,Tren
ds Neurosci.12:83−85も参照のこ
と)。
【0015】HeymannsおよびUnsicker
(1987,Proc.Natl.Acad.Sci.
U.S.A.84:7758−7762)は、神経芽細
胞腫細胞抽出物の高速遠心上清がニワトリ眼またはラッ
ト座骨神経由来のCNTF活性に関連した作用と同様の
効果を生じることを観察した。CNTFに類似している
が同一ではない(分子量によれば)タンパク質の存在が
示された。
【0016】Ebendal(1987,J.Neur
osci.Res.17:19−24)は、様々のラッ
トおよびニワトリ組織でCNTF活性を探した。ラット
組織では非常に広い範囲で毛様体ニューロン生存促進活
性が観察されたが、ニワトリでは観察されなかった。ラ
ット肝臓、脾臓T細胞、および顎下腺細胞が低いCG生
存促進活性と関連していることが判明したが、他方心
臓、脳、および骨格筋組織は、より高い生存促進活性と
結びついていた。調べた組織の中で、最も高いCNTF
活性はラット腎臓と関連することが観察された。
【0017】上記の研究は、多くの組織および細胞抽出
物がCNTFと同様の性質を有する活性を含有すること
を示しているが(すなわちそれらは組織培養アッセイに
於て、E8ニワトリ毛様体神経節ニューロンの生存を支
える)、単一の、または同一のタンパク質によってこれ
らの活性が生じると決めてかかることはできない。例え
ば、線維芽細胞成長因子(FGF)群について示されて
いるように、多数の異なるポリペプチドまたはタンパク
質が、単一のバイオアッセイに於て同一の生物学的活性
を有することがある。
【0018】ニワトリ眼およびラット座骨神経CNTF
のニューロン特異性は、NGFに応答するニューロン集
団と重なりあっていることが最初に明らかになった。し
かし発達中のニューロン集団におけるCNTFとNGF
の役割の研究において、CNTFとNGFを区別する著
しい特徴が最も明確になった。SkaperおよびVa
ron(1986,Brain Res.389:39
−46)は、胚日令6.5日(E6.5)からE15ま
でのニワトリ背根神経節(DRG)ニューロンの生存に
必要な要件を調べた。これらのDRGニューロンは、始
めはNGFにのみ応答したが、続いてCNTFにも同様
に応答性となることが観察され、そしてついには次第に
いずれの因子にも応答しなくなるように見えた。発達に
おける異なる役割に加え、CNTFは、分子量、等電
点、NGFに対する抗体によって不活性されないこと、
およびCNTFがCGニューロンのインビトロ生存を支
持する能力によってもNGFと区別できる(Barbi
nら,1984,J.Neurochem.43:14
68−1478)。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】本発明は毛様体神経栄
養因子(CNTF)をコードする核酸配列およびそれか
ら生産されるタンパク質、ペプチドおよび誘導体に関す
る。本発明の種々の実施態様に於て、本発明の核酸配
列、タンパク質およびペプチドをアルツハイマー病やパ
ーキンソン病を含有するがそれらに限定されない種々の
神経学的疾患および障害の治療に使用できる。
【0020】別の実施態様に於ては、本発明のCNTF
核酸配列、タンパク質およびペプチドを、筋萎縮性側索
硬化症(Lou Gehrig病)を包含するがそれに
限定されない運動ニューロン疾患の治療に使用できる。
本発明の詳細な実施態様に於ては、ベル麻痺に於ける顔
面神経機能の回復にCNTFを使用することができる。
本発明のさらに詳細な実施態様に於ては、脊髄ニューロ
ンの成長を支えるためにCNTFを用いることができ、
それによって外傷、梗塞、感染、栄養不全または有毒薬
剤によって引き起こされた脊髄損傷の治療法が提供され
る。
【0021】さらに、本発明は化学的に純粋なCNTF
の新規製法を提供するものである。
【0022】また本発明は種々の神経学的疾患および障
害の診断および治療に使用できる有効量のCNTF遺伝
子産物を含んでなる医薬組成物にも関する。
【0023】本発明はCNTFのクローニング、配列決
定および発現に関するものでありそしてヒトCNTFを
コードする核酸配列を利用してヒトCNTFを生産する
方法を初めて提供するものである。さらに本発明のCN
TF核酸配列を用いて種々の種および組織中におけるC
NTFまたはCNTF相同分子をコードする核酸配列を
同定することができる。本発明の別の詳細な実施態様に
於ては、CNTF活性を有するペプチドフラグメントを
同定しそしてCNTF活性を中和する、CNTFペプチ
ドに対する抗体を生産している。
【0024】
【課題を解決するための手段】本発明は、毛様体神経栄
養因子(CNTF)をコードする核酸配列、または少な
くとも約10ヌクレオチドを包含するそのサブ配列を含
んでなる組換えDNA分子に関する。
【0025】1つの実施形態においては、上記組換えD
NA分子は、毛様体神経栄養因子をコードする核酸配列
またはそのサブ配列が実質的に図1(b)に示されるも
のである。
【0026】1つの実施形態においては、上記組換えD
NA分子は、毛様体神経栄養因子をコードする核酸配列
またはそのサブ配列が実質的に図1(b)に示されるヌ
クレオチド約79から約581までである。
【0027】1つの実施形態においては、上記組換えD
NA分子は、毛様体神経栄養因子をコードする核酸配列
またはそのサブ配列が実質的に図8(a)に示される通
りであり、そしてヒト核酸配列である。
【0028】1つの実施形態においては、上記組換えD
NA分子は、毛様体神経栄養因子をコードする核酸配列
またはそのサブ配列が実質的に図8(a)に示されるヌ
クレオチド約126〜約724までであり、そしてヒト
核酸配列である。
【0029】1つの実施形態においては、上記組換えD
NA分子は、cDNA配列を含んでなる。
【0030】1つの実施形態においては、上記組換えD
NA分子は、ゲノムDNA配列を含んでなる。
【0031】1つの実施形態においては、上記組換えD
NA分子は、ATCCに寄託され、受託番号40656
を有するプラスミドpCMV−rCNTF−C−1に含
有される。
【0032】上記組換えDNA分子は、ATCCに寄託
され、受託番号40657を有するバクテリオファージ
λhCNTF−G−1に含有される。
【0033】本発明は、上記組換えDNA分子に相補的
な組換えリボ核酸分子に関する。
【0034】本発明は、図1(b)に示されるアミノ酸
配列と実質的に相同のタンパク質をコードする配列また
はその一部分を含んでなる核酸配列に関する。
【0035】本発明は、図8に示されるヒトアミノ酸配
列と実質的に相同のタンパク質をコードする配列または
その一部分を含んでなる核酸配列に関する。
【0036】本発明は、図1(b)に示される核酸配列
と実質的に相同の配列、またはそのハイブリッド形成可
能な部分を含んでなる核酸配列に関する。
【0037】本発明は、図8(a)に示される核酸配列
と実質的に相同の配列、またはそのハイブリッド形成可
能な部分を含んでなる核酸配列に関する。
【0038】1つの実施形態においては、上記組換えD
NA分子は、毛様体神経栄養因子タンパク質またはペプ
チドフラグメントをコードする核酸配列の発現が第二の
核酸配列によって調節され、その結果その組換えDNA
分子で形質転換された宿主に於て毛様体神経栄養因子タ
ンパク質またはペプチドが発現されるものである。
【0039】1つの実施形態においては、上記組換えD
NA分子は、pCMV−rCNTF−C−1に含有され
る。
【0040】本発明は、上記DNA分子を含んでなる核
酸ベクターに関する。
【0041】本発明は、上記DNA分子を含有する組換
え微生物に関する。
【0042】1つの実施形態においては、上記組換え微
生物は、細菌である。
【0043】1つの実施形態においては、上記組換え微
生物は、酵母である。
【0044】本発明は、上記組換えDNA分子を含有す
る細胞に関する。
【0045】本発明は、上記組換えDNA分子を含有す
る細胞に関する。
【0046】本発明は、実質的に図1(b)に示される
アミノ酸配列、または抗原決定基を含有するそのサブ配
列をコードする配列を含んでなる核酸配列に関する。
【0047】本発明は、実質的に図1(b)に示される
アミノ酸配列、または抗原決定基を含有するそのサブ配
列を含んでなる精製タンパク質に関する。
【0048】本発明は、実質的に図1(b)に示される
アミノ酸配列、または機能的に活性なペプチドを含有す
るそのサブ配列を含んでなる精製タンパク質に関する。
【0049】本発明は、実質的にMVLLEQKIPE
NEADGMPATVGDGGLFEKであるアミノ酸
配列、または機能的に活性なペプチドを含有するそのサ
ブ配列を含んでなる精製タンパク質に関する。
【0050】本発明は、ヒトアミノ酸配列として実質的
に図8(a)に示されるアミノ酸配列、または抗原決定
基を含有するそのサブ配列を含んでなる精製タンパク質
に関する。
【0051】本発明は、ヒト毛様体神経栄養因子として
実質的に図8(a)に示されるアミノ酸配列、または機
能的に活性なペプチドを含有するそのサブ配列を含んで
なる精製タンパク質に関する。
【0052】本発明は、上記DNA分子を含有する組換
え微生物を増殖させてそのDNA分子をその微生物に発
現させ、そして発現された毛様体神経栄養因子タンパク
質またはフラグメントを単離することを含んでなる、毛
様体神経栄養因子タンパク質またはそのフラグメントを
生産する方法に関する。
【0053】1つの実施形態においては、上記方法は、
微生物が細菌である。
【0054】本発明は、(a)上記DNA分子を含有す
る組換え微生物を、その微生物がそのDNA分子を発現
するような条件下で増殖させ、そして(b)発現された
毛様体神経栄養因子タンパク質またはフラグメントを単
離することを含んでなる、毛様体神経栄養因子タンパク
質またはそのフラグメントを生産する方法に関する。
【0055】本発明は、(a)上記DNA分子を含有す
る組換え宿主を、その宿主がそのDNA分子を発現する
ような条件下で増殖させ、そして(b)発現された毛様
体神経栄養因子タンパク質またはフラグメントを単離す
ることを含んでなる、毛様体神経栄養因子タンパク質ま
たはそのフラグメントを生産する方法に関する。
【0056】本発明は、(a)上記DNA分子を含有す
る組換え宿主を、その宿主がそのDNA分子を発現する
ような条件下で増殖させ、そして(b)発現された毛様
体神経栄養因子タンパク質またはフラグメントを単離す
ることを含んでなる、毛様体神経栄養因子タンパク質ま
たはそのフラグメントを生産する方法。
【0057】1つの実施形態においては、上記方法に使
用する宿主は真核生物細胞である。
【0058】1つの実施形態においては、上記方法に使
用する宿主はヒト以外のトランスジェニック動物であ
る。
【0059】本発明は、上記方法の産物に関する。
【0060】本発明は、界面活性剤を含有しない上記産
物に関する。
【0061】本発明は、グリコシル化されている上記産
物に関する。
【0062】本発明は、グリコシル化されていない上記
産物に関する。
【0063】本発明は、製剤上好適な担体中における実
質的に純粋な毛様体神経栄養因子タンパク質の有効量を
含んでなる医薬組成物に関する。
【0064】本発明は、製剤上好適な担体中における実
質的に純粋で、機能的に活性な毛様体神経栄養因子ペプ
チドフラグメントまたは誘導体の有効量を含んでなる医
薬組成物に関する。
【0065】本発明は、製剤上好適な担体中における抗
原決定基を担持する実質的に純粋な毛様体神経栄養因子
ペプチドフラグメントまたは誘導体の有効量を含んでな
る医薬組成物に関する。
【0066】1つの実施形態においては、上記医薬組成
物は、毛様体神経栄養因子ペプチドフラグメントまたは
誘導体が実質的に図1(b)に示されるアミノ酸配列の
少なくとも一部分を含有する。
【0067】1つの実施形態においては、上記医薬組成
物は、毛様体神経栄養因子ペプチドフラグメントまたは
誘導体が実質的にMVLLEQKIPENEADGMP
ATVGDGGLFEKであるアミノ酸配列の少なくと
も一部分を含有する。
【0068】1つの実施形態においては、上記医薬組成
物は、毛様体神経栄養因子ペプチドフラグメントまたは
誘導体がヒトアミノ酸配列として実質的に図8(a)に
示されるアミノ酸配列の一部分を含有する。
【0069】1つの実施形態においては、上記医薬組成
物は、毛様体神経栄養因子ペプチドフラグメントまたは
誘導体が実質的にMILLEYKIPRNEADGMP
INVGDGGLFEKであるアミノ酸配列の少なくと
も一部分を含有する。
【0070】1つの実施形態においては、上記医薬組成
物は、毛様体神経栄養因子タンパク質が実質的に図1
(b)に示されるアミノ酸配列を含有する。
【0071】1つの実施形態においては、上記医薬組成
物は、毛様体神経栄養因子タンパク質がヒトアミノ酸配
列として実質的に図8(a)に示されるアミノ酸配列を
含有する。
【0072】本発明は、製剤上好適な担体中における上
記産物の有効量を含んでなる医薬組成物に関する。
【0073】本発明は、ニューロン生存を増大させうる
上記医薬組成物に関する。
【0074】本発明は、分化した細胞機能を支持し得る
上記医薬組成物に関する。
【0075】1つの実施形態においては、上記医薬組成
物は、タンパク質、ペプチドまたは誘導体がグリコシル
化されている。
【0076】1つの実施形態においては、上記医薬組成
物は、タンパク質、ペプチドまたは誘導体がグリコシル
化されていない。
【0077】本発明は、製薬上好適な担体中における実
質的に純粋な毛様体神経栄養因子タンパク質またはその
ペプチドフラグメントまたは誘導体および第二の薬剤と
の組合せ物の有効量を含んでなる医薬組成物に関する。
【0078】1つの実施形態においては、上記医薬組成
物は、第二の薬剤が神経成長因子である。
【0079】1つの実施形態においては、上記医薬組成
物は、第二の薬剤が脳由来神経栄養因子である。
【0080】1つの実施形態においては、上記医薬組成
物は、第二の薬剤が塩基性線維芽細胞成長因子である。
【0081】本発明は、(a)ハイブリッド形成を起こ
させうる条件下で、実質的に図1(b)に示される少な
くとも10ヌクレオチドを含有する検出可能に標識され
た核酸分子と組織とを接触させ、そして(b)生じたあ
らゆるハイブリッド形成を検出する、ことを含有する神
経系の疾患または障害の診断法に関する。
【0082】本発明は、(a)ハイブリッド形成を起こ
させうる条件下で、ヒト毛様体神経栄養因子配列として
実質的に図8(a)に示される少なくとも10ヌクレオ
チドを含有する検出可能に標識された核酸分子と組織と
を接触させ、そして(b)生じたあらゆるハイブリッド
形成を検出することを包含する神経系の疾患または障害
の診断法に関する。
【0083】本発明は、(a)ハイブリッド形成を起こ
させうる条件下で、実質的に図1(b)に示される少な
くとも10ヌクレオチドを含有する検出可能に標識され
た核酸分子と組織から収集したRNAとを接触させ、そ
して(b)生じたあらゆるハイブリッド形成を検出する
ことを包含する神経系の疾患または障害の診断法に関す
る。
【0084】本発明は、(a)ハイブリッド形成を起こ
させうる条件下で、ヒト毛様体神経栄養因子配列として
実質的に図8(a)に示される少なくとも10ヌクレオ
チドを含有する検出可能に標識された核酸分子と組織か
ら収集したRNAとを接触させ、そして(b)生じたあ
らゆるハイブリッド形成を検出することを包含する神経
系の疾患または障害の診断法に関する。
【0085】本発明は、(a)ハイブリッド形成を起こ
させうる条件下で、実質的に図1(b)に示される少な
くとも10ヌクレオチドを含有する検出可能に標識され
た核酸分子と組織から収集したRNAから生産されるc
DNAとを接触させ、そして(b)生じたあらゆるハイ
ブリッド形成を検出することを包含する神経系の疾患ま
たは障害の診断法に関する。
【0086】本発明は、(a)ハイブリッド形成を起こ
させうる条件下で、ヒト毛様体神経栄養因子配列として
実質的に図8(a)に示される少なくとも10ヌクレオ
チドを含有する検出可能に標識された核酸分子と組織か
ら収集したRNAから生産されるcDNAとを接触さ
せ、そして(b)生じたあらゆるハイブリッド形成を検
出することを包含する神経系の疾患または障害の診断法
に関する。
【0087】1つの実施形態においては、上記方法は、
神経系の疾患または障害が腫瘍および変性性疾患からな
る群から選択される。
【0088】本発明は、毛様体神経栄養因子タンパク質
またはその機能的に活性なペプチドフラグメントまたは
誘導体の有効量を患者に投与することからなる、神経系
の疾患または障害の治療法に関する。
【0089】1つの実施形態においては、上記方法は、
活性ペプチドフラグメントが実質的にMVLLEQKI
PENEADGMPATVGDGGLFEKであるアミ
ノ酸配列の少なくとも一部分を含有する。
【0090】1つの実施形態においては、上記方法は、
活性ペプチドフラグメントが実質的にMILLEYKI
PRNEADGMPINVGDGGLFEKであるアミ
ノ酸配列の少なくとも一部分を含有する。
【0091】1つの実施形態においては、上記方法は、
神経系の疾患または障害が変性性疾患である。
【0092】1つの実施形態においては、上記方法は、
神経系の疾患または障害が脊髄に関する変性性疾患であ
る。
【0093】1つの実施形態においては、上記方法は、
神経系の疾患または障害が運動ニューロンに関する変性
性疾患である。
【0094】1つの実施形態においては、上記方法は、
神経系の疾患または障害がベル麻痺のような顔面神経の
運動ニューロンに関する変性性疾患である。
【0095】1つの実施形態においては、上記方法は、
神経系の疾患または障害が筋萎縮性側索硬化症、原発性
側索硬化症、進行性延髄麻痺、脊髄筋萎縮症およびポリ
オ後症候群からなる群から選択される運動ニューロン疾
患または変性である。
【0096】1つの実施形態においては、上記方法は、
変性性疾患が末梢神経障害、パーキンソン病およびハン
チントン舞踏病からなる群から選択される。
【0097】1つの実施形態においては、上記方法は、
神経系の疾患または障害が神経系への損傷からなる。
【0098】1つの実施形態においては、上記方法は、
損傷が、外傷、手術、梗塞、感染および悪性腫瘍からな
る群から選択される事象によって引き起こされる。
【0099】1つの実施形態においては、上記方法は、
神経系の疾患または障害が有毒薬剤への露出によって引
き起こされる。
【0100】1つの実施形態においては、上記方法は、
神経系の疾患または障害が栄養不全によって引き起こさ
れる。
【0101】1つの実施形態においては、上記方法は、
神経系の疾患または障害が脊髄に関するものである。
【0102】1つの実施形態においては、上記方法は、
神経系の疾患または障害がコリン作動性ニューロンに関
するものである。
【0103】本発明は、毛様体神経栄養因子タンパク質
またはその機能的に活性なペプチドフラグメントまたは
誘導体と第二の薬剤との組み合わせ物の有効量を投与す
ることからなる、神経系の疾患または障害の治療法に関
する。
【0104】1つの実施形態においては、上記方法は、
第二の薬剤が神経成長因子である。
【0105】1つの実施形態においては、上記方法は、
第二の薬剤が脳由来神経栄養因子である。
【0106】1つの実施形態においては、上記方法は、
神経系の疾患または障害が変性性疾患である。
【0107】1つの実施形態においては、上記方法は、
変性性疾患が運動ニューロン病、アルツハイマー病およ
びハンチントン舞踏病からなる群から選択される。
【0108】1つの実施形態においては、上記方法は、
神経系の疾患または障害が神経系への損傷からなる。
【0109】1つの実施形態においては、上記方法は、
障害が外傷、手術、梗塞、感染および悪性腫瘍からなる
群から選択される事象によって引き起こされる損傷であ
る。
【0110】本発明は、(a)毛様体神経栄養因子を含
有することが知られているかまたは推定される組織の抽
出物を調製し、(b)イオン交換クロマトグラフィーに
よって毛様体神経栄養因子活性を分画し、(c)調製用
SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動から毛様体神
経栄養因子活性を収集し、(d)生物学的に不活性な逆
相HPLCまたはFPLCカラムを用いて毛様体神経栄
養因子を精製し、そして(e)不活性雰囲気下で毛様体
神経栄養因子を濃縮する、ことを包含する、実質的に純
粋な毛様体神経栄養因子(CNTF)を単離する方法に
関する。
【0111】1つの実施形態においては、上記方法は、
組織がニワトリ胚眼組織である。
【0112】1つの実施形態においては、上記方法は、
組織が座骨神経である。
【0113】1つの実施形態においては、上記方法は、
不活性逆相HPLCまたはFPLCカラムを不活性金属
で内張りする。
【0114】1つの実施形態においては、上記方法は、
不活性金属が金である。
【0115】1つの実施形態においては、上記方法は、
不活性逆相カラムがBakerbond Gold C
4 Wide poerカラムである。
【0116】1つの実施形態においては、上記方法は、
毛様体神経栄養因子をアルゴン雰囲気下で濃縮する。
【0117】本発明は、毛様体神経栄養因子を含有する
ことが知られているかまたは推定される組織の抽出物を
調製し、イオン交換クロマトグラフィーによって毛様体
神経栄養因子活性を分画し、そして調製用SDS−ポリ
アクリルアミドゲル電気泳動から毛様体神経栄養因子活
性を収集することを包含する毛様体神経栄養因子の精製
方法において、生物 学的に不活性なHPLCまたはF
PLCカラムを用いるクロマトグラフィーによって毛様
体神経栄養因子をさらに精製することを包含する方法に
関する。
【0118】本発明は、毛様体神経栄養因子を含有する
ことが知られているかまたは推定される組織の抽出物を
調製し、イオン交換クロマトグラフィーによって毛様体
神経栄養因子活性を分画し、そして調製用SDS−ポリ
アクリルアミドゲル電気泳動から毛様体神経栄養因子活
性を収集することを包含する毛様体神経栄養因子の精製
方法において、Bakerbond Gold C4
Wideporeカラムを用いるクロマトグラフィーに
よって毛様体神経栄養因子をさらに精製することを包含
する方法に関する。
【0119】本発明は、NRRLに寄託され、受託番号
B−18700を有する組換えベクターpRPN38、
またはその機能的に等価なベクターに関する。
【0120】本発明は、NRRLに寄託され、受託番号
B−18701を有する組換えベクターpRPN40、
またはその機能的に等価なベクターに関する。
【0121】本発明は、海馬細胞を有効濃度のCNTF
に暴露することを含んでなる、海馬細胞中のGABAと
り込みを増大させる方法に関する。
【0122】本発明は、海馬細胞を有効濃度のCNTF
に暴露することを含んでなる、海馬細胞中のニューロフ
ィラメントタンパク質の発現を増大させる方法に関す
る。
【0123】本発明は、海馬細胞を有効濃度のCNTF
に暴露することを含んでなる、海馬細胞の生存を増大さ
せる方法に関する。
【0124】本発明は、海馬星状細胞を有効濃度のCN
TFに暴露することを含んでなる、海馬星状細胞の生存
を増大させる方法に関する。
【0125】本発明は、運動ニューロンを有効濃度のC
NTFに暴露することを含んでなる、運動ニューロンの
生存を増大させる方法に関する。
【0126】本発明は、腹側脊髄ニューロンを有効濃度
のCNTFに暴露することを含んでなる、腹側脊髄ニュ
ーロンの生存を増大させる方法に関する。
【0127】本発明は、腹側脊髄ニューロンを有効濃度
のCNTFに暴露することを含んでなる、腹側脊髄ニュ
ーロンのコリンアセチルトランスフェラーゼの発現を促
進する方法に関する。
【0128】本発明は、アルツハイマー病の治療の必要
な患者に有効量のCNTFを投与することを含んでな
る、アルツハイマー病の治療法に関する。
【0129】本発明は、筋萎縮性側索硬化症の治療の必
要な患者に有効量のCNTFを投与することを含んでな
る筋萎縮性側索硬化症の治療法に関する。
【0130】本発明は、(i)第一の抗−CNTF抗体
を固形支持体に結合させ、(ii)工程(i)の固定化
第一抗体を、第一抗体へのCNTFの結合を可能にする
条件下で、CNTFを含有する溶液に暴露させ、(ii
i)第一の抗−CNTF抗体に結合されたCNTFを、
CNTFへの第二の抗−CNTF抗体の結合を可能にす
る条件下で第二の抗−CNTF抗体に暴露させ、そして
(iv)CNTFへの第二の抗−CNTF抗体の結合を
検出する、ことを包含し、該第一の抗体がATCCに寄
託され、受託番号CRL10531を有するモノクロー
ナル抗体RP3−12である、試料中のCNTF量の測
定法に関する。
【0131】本発明は、(i)第一の抗−CNTF抗体
を固形支持体に結合させ、(ii)工程(i)の固定化
第一抗体を、第一抗体へのCNTFの結合を可能にする
条件下で、CNTFを含有する溶液に暴露させ、(ii
i)第一の抗−CNTF抗体に結合されたCNTFを、
CNTFへの第二の抗−CNTF抗体の結合を可能にす
る条件下で第二の抗−CNTF抗体に暴露させ、そして
(iv)CNTFへの第二の抗−CNTF抗体の結合を
検出する、ことを包含し、該第一抗体がATCCに寄託
され、受託番号HB−10532を有するモノクローナ
ル抗体RP12−2である、試料中のCNTF量の測定
法に関する。
【0132】本発明は、(i)第一の抗−CNTF抗体
を固形支持体に結合させ、(ii)工程(i)の固定化
第一抗体を、第一抗体へのCNTFの結合を可能にする
条件下で、CNTFを含有する溶液に暴露させ、(ii
i)第一の抗−CNTF抗体に結合されたCNTFを、
CNTFへの第二の抗−CNTF抗体の結合を可能にす
る条件下で第二の抗−CNTF抗体に暴露させ、そして
(iv)CNTFへの第二の抗−CNTF抗体の結合を
検出する、ことを包含し、該第二抗体がATCCに寄託
され、受託番号CRL10531を有するモノクローナ
ル抗体RP3−12である、試料中のCNTF量の測定
法に関する。
【0133】本発明は、(i)第一の抗−CNTF抗体
を固形支持体に結合させ、(ii)工程(i)の固定化
第一抗体を、第一抗体へ のCNTFの結合を可能にす
る条件下で、CNTFを含有する溶液に暴露させ、(i
ii)第一の抗−CNTF抗体に結合されたCNTF
を、CNTFへの第二の抗−CNTF抗体の結合を可能
にする条件下で第二の抗−CNTF抗体に暴露させ、そ
して(iv)CNTFへの第二の抗−CNTF抗体の結
合を検出する、ことを包含し、該第二抗体がATCCに
寄託され、受託番号HB−10532を有するモノクロ
ーナル抗体RP12−2である、試料中のCNTF量の
測定法に関する。
【0134】本発明は、(i)第一の抗−CNTF抗体
を固形支持体に結合させ、(ii)工程(i)の固定化
第一抗体を、第一抗体へ のCNTFの結合を可能にす
る条件下で、CNTFを含有する溶液に暴露させ、(i
ii)第一の抗−CNTF抗体に結合されたCNTF
を、CNTFへの第二の抗−CNTF抗体の結合を可能
に する条件下で第二の抗−CNTF抗体に暴露させ、
そして(iv)CNTFへの第二の抗−CNTF抗体の
結合を検出する、ことを包含し、該第一抗体がRR3−
12であり、そして該第二抗体がRP12−2であり、
夫々がATCCに寄託され、夫々受託番号CRL105
31およびHB−10532を有する、試料中のCNT
F量の測定法に関する。
【0135】本発明は、(i)第一の抗−CNTF抗体
を固形支持体に結合させ、(ii)工程(i)の固定化
第一抗体を、第一抗体へのCNTFの結合を可能にする
条件下で、CNTFを含有する溶液に暴露させ、(ii
i)第一の抗−CNTF抗体に結合されたCNTFを、
CNTFへの第二の抗−CNTF抗体の結合を可能にす
る条件下で第二の抗−CNTF抗体に暴露させ、そして
(iv)CNTFへの第二の抗−CNTF抗体の結合
を検出する、ことを包含し、該第一抗体がRP12−2
であり、そして該第二抗体がRP3−12であり、夫々
がATCCに寄託され、夫々、受託番号HB−1053
2およびCRL10531を有する、試料中のCNTF
量の測定法に関する。
【0136】本発明は、ATCCに寄託され、受託番号
CRL10531を有するハイブリドーマRP3−12
により生産されたモノクローナル抗体RP3−12、ま
たはそのフラグメントまたは誘導体に関する。
【0137】本発明は、ATCCに寄託され、受託番号
HB−10532を有するハイブリドーマRP12−2
により生産されたモノクローナル抗体RP12−2、ま
たはそのフラグメントまたは誘導体に関する。
【0138】本発明は、上記モノクローナル抗体の結合
を競合的に阻害するモノクローナル抗体、またはそのフ
ラグメントまたは誘導体に関する。
【0139】1つの実施形態においては、上記方法は、
顔面神経の運動ニューロンに関わる変性性疾患がベル麻
痺である。
【0140】1つの実施形態においては、上記方法は、
運動ニューロンを有効濃度の塩基性繊維芽細胞成長因子
に暴露することを更に含有する。
【0141】1つの実施形態においては、上記方法は、
運動ニューロンを有効濃度の塩基性繊維芽細胞成長因子
に暴露することを更に包含する。
【0142】
【発明の実施の形態】
(略号) BRCN 臭化シアン CG 毛様体神経節 CNTF 毛様体神経栄養因子 DRG 脊根神経節 E8, E9など 胚日令8日、9日など GFAP グリア原線維酸性タンパク質 NGF 神経成長因子 TU 栄養単位。1ml当り栄養単位1は、培地1ml
当り最大ニューロン生存の半分を支持するCNTF活性
量に等しい。
【0143】図面について説明する。
【0144】図1は、ラットCNTFのcDNAクロー
ニング(a)、ヌクレオチドおよび推定アミノ酸配列
(b)を示す。プライマーとして用いたオリゴヌクレオ
チドを(c)に、またそれらの対応する位置を(b)に
示す。(b)の下線を付したアミノ酸はCNTFのトリ
プシンフラグメント(T1−T8)およびBRCNフラ
グメント(CB1−4)に対応するペプチド配列であ
る。ヌクレオチドレベルでは、コード領域に対応する配
列を肉太活字とし、ポリアデニル化シグナル配列に下線
を付す。CNTFのアミノ酸組成は精製CNTFから得
られ、そしてCNTF cDNAから推定された
(d)。
【0145】図2は、以下の二通りの精製法を用いて得
られたCNTFの二次元ゲル電気泳動、すなわち(a)
DEAEイオン交換クロマトグラフィーおよび調製用S
DS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動;および(b)
DEAEイオン交換クロマトグラフィー、調製用SDS
−ポリアクリルアミドゲル電気泳動、およびBaker
bondGold C4 Wideporeカラムを用
いるクロマトグラフィーによるさらなる精製を示す。
【0146】図3は、トランスフェクションされたHe
La細胞の上清および抽出物の存在下における培養E8
ニワトリ毛様体ニューロンの生存を示す。胚日令8日の
毛様体ニューロンを、挿入物を含有しないプラスミド
(△)、およびセンス(○)およびアンチセンス(■)
方向にラットCNTF cDNAクローン7を含有する
プラスミドでトランスフェクションしたHeLa細胞の
上清(a)および抽出(b)存在下で成長させた。
【0147】図4は、(a)成体ラット組織(使用した
略号は:BR、脳;LIV、肝臓;KID、腎臓;M
C、筋肉;SK、皮膚;SCI、座骨神経;SP、脊
髄)中のCNTF−mRNAのノーザンブロット分析を
示す。(b)RNAは新生(PO)、4日令(P4)、
および13日令の子ラットの座骨神経から得た。
【0148】図5は、3種の異なるエシェリヒア・コリ
(E.coli)株における組換えrCNTFを示す。
レーンMは標準タンパク質マーカーであり、3種のタン
パク質の分子量を示す。レーン1−3は、それぞれpC
P−rCNTF−C−1の宿主であるエシェリヒア・コ
リW3110qF−、エシェリヒア・コリHB101、
およびエシェリヒア・コリMC1061から抽出された
全タンパク質である。抽出物を調製しそして既に(Pa
nayotatos,N.およびFontaine,
A.,1988,J.Biol.Chem.260:3
173−3177)記載のようにして8−25%ポリア
クリルアミド濃度勾配ゲル上で分析した。
【0149】図6は、a)ヒトおよびラットゲノムDN
AのEcoRI消化物に対するサザンブロットハイブリ
ッド形成におけるPCR生成ヒトCNTFプローブ、な
らびに、b)ヒトおよびラットゲノムDNAのEcoR
I消化物に対するサザンブロットハイブリッド形成に於
ける放射性ラットCNTFプローブを示す。
【0150】図7は、PCRによって増幅されたヒトゲ
ノムDNA由来CNTFコード配列の一部を既知ラット
CNTFコード配列との比較を示す。推定アミノ酸配列
におけるヒトとラットの相違を星印(*)で示す。DN
A配列の相違をノットイコール信号(≠)で示す。
【0151】図8は、ヒトCNTFの配列。(a)ヒト
核酸およびアミノ酸配列;(b)ヒトおよびラットアミ
ノ酸配列の比較;(c)ヒトおよびラットヌクレオチド
配列の比較;および(d)ヒトゲノムCNTF配列の完
全な制限地図を示す。
【0152】図9は、CNTF配列(C−末端領域)に
基づく合成ペプチド(14アミノ酸−ISALESHY
GAKDKQ)に対する抗体が免疫沈澱後の精製ラット
CNTFの生物学的活性を阻害しうることを示す。
【0153】図10は、28アミノ酸合成CNTFペプ
チドフラグメントの神経栄養活性を示す。
【0154】図11は、固定されたラット座骨神経切片
に結合され次にローダミン標識抗−ウサギIgGと反応
した、28アミノ酸CNTF生物活性ペプチドに対する
ウサギ抗体を用いた間接的な免疫蛍光反応研究を示す。
大きな矢印は軸索周囲の染色を示し、小さい矢印は標識
された軸索小胞を指す。
【0155】図12は、A.対照培地;B.マウス神経
成長因子(NGF)を添加した培地;C.エシェリヒア
・コリ(E.coli)中に生産された組換えラット毛
様体神経栄養因子(CNTF)を添加した培地の存在下
で、ポリオルニチン基質上72時間成長させたE14ラ
ット背中央脊髄細胞の解離培養物の位相差顕微鏡写真を
示す。CNTF存在下における広範なニューロン生存と
神経突起の伸びに注目すべきである。目盛りバー=10
0μm。
【0156】図13は、片側性顔面神経損傷を有する新
生ラットの顔面神経核に於ける運動ニューロンおよびグ
リア細胞変化を示す。BSA含有ゲルフォームインプラ
ントを担持する片側性神経損傷。(A)損傷側の顔面神
経核におけるニッスル染色した運動ニューロン;(B)
損傷のない側の顔面神経核におけるニッスル染色した運
動ニューロン(対照);(C)抗−GFAP抗体で染色
した損傷側の顔面神経核;および(D)抗−GFAP抗
体で染色した損傷のない側の顔面神経核。
【0157】図14は、片側性顔面神経損傷を有する新
生ラットの顔面神経核に於ける運動ニューロンおよびグ
リア細胞の変化を示す。CNTF含有ゲルフォームイン
プラントを担持する片側性神経損傷。(A)損傷側の顔
面神経核におけるニッスル染色した運動ニューロン;
(B)損傷のない側の顔面神経核におけるニッスル染色
した運動ニューロン(対照);(C)抗−GFAP抗体
で染色した損傷側の顔面神経核;および(D)抗−GF
AP抗体で染色した損傷のない側の顔面神経核。
【0158】図15は、コンピユーターで作成した
(a)ラットおよび(b)ヒトCNTFの親水性、表面
確率、可撓性、抗原指数、両親媒性らせん、両親媒性シ
ートおよび二次構造のプロットを示す。
【0159】図16は、発現プラスミドの主な特徴を示
す。プロモーター(lac UV5)、リボソーム結合
部位(rbs1)、CNTF、ampRおよびkanR
遺伝子、ならびにcop1(O)およびkan1(O)
突然変異を示す。本文中に記載されるように、制限部位
AseI、EagI、NdeIおよびPvuIがプラス
ミドの作製に用いられた。
【0160】図17は、ヒトCNTFの配列およびクロ
ーニングに用いられたPCRプライマーを示す。タンパ
ク質コード領域のDNA配列を上の推定タンパク質配列
と共に太く示す。黒い矢印はエキソン1の最後のヌクレ
オチドおよびエキソン2の最初のヌクレオチドを示す。
5’−および3’−末端イントロン配列を矢印の上にカ
ッコで示す。選択されたオリゴデオキシヌクレオチド、
プライマーの位置および5’から3’への対比は矢印で
示す。プライマーのオリゴデオキシヌクレオチド配列
(5’→3’)は以下のとおりである。 CNTF.23:GCTTTCACAGAGCATTC
ACCG; CNTF.21:AGGCCCTGATGCTTCAC
ATAGGATTCCGTAAGAG; CNTF.22:CTCTTACGGAATCCTAT
GTGAAGCATCAGGGCCT; CNTF.24:GAGACGGCCGTAACTGT
TACATTTTCTTGTTGTTAG; CNTF.10:CCAAGCTTCTAGAATTC
GCAGGCATCCCATCAGCCT; CNTF.11:GACTCGAGTCGACATCG
GAGATGACTGAGGCAGA。
【0161】図18は、種々のベクターを用いるヒトお
よびラットCNTF発現の比較を示す。指示される株か
らの総タンパク質を8−25%ポリアクリルアミドゲル
で分析しそしてクーマシーブルーで染色した。マーカー
の分子量(100単位)(M)ならびにヒトCNTF、
ラットCNTF、ampRおよびkanRタンパク質に
相当するバンドの位置を示す。
【0162】図19は、CNTFの精製を示す。
(A):ラットCNTF、(B):ヒトCNTF。溶解
物:総細胞タンパク質;8M GuHC1;透析した抽
出物;0.5、5、10および50:DEAE−セファ
セルまたはFast−S後に各レーンに負荷されたタン
パク質μg量。
【0163】図20は、天然のおよび組み換えラットC
NTFに対する毛様体ニューロンの用量応答を示す。漸
増量のラットCNTFの存在下における解離E8ニワト
リ毛様体ニューロンの生存を第12.7節記載のように
して測定した。
【0164】図21は、E10ニワトリ胚背根神経節
(DRG)の外植培養物およびE8ニワトリ胚毛様体神
経節(CG)の解離ニューロン富化培養物(C,D,
E)の顕微鏡写真を示す。ABは培養48時間後のDR
Gの対照(A)およびCNTF処理(B:5ng/m
l)外植片の暗視野顕微鏡写真。C,D,Eは毛様体神
経節ニューロンの対照(C)およびCNTF処理(D.
100pg/ml;E.5ng/ml)された解離培養
物の位相差顕微鏡写真。目盛りバー=400μm(A,
B)および50μm(C,D,E)。
【0165】図22は、CNTFタンパク質の整列させ
た配列を示す。ヒト(hu)、ラット(rt)およびウ
サギ(rb)CNTFのアミノ酸配列を示す。これら分
子それぞれをコードする発現ベクターを右側に示す。
(A)図において、ドットは野性型ヒトCNTF配列と
同じ残基を示す。(B)図ではドットは同じ種からの野
性型配列と同一の残基を示す。野性型と異なる残基は大
文字で示す。外来ペプチドの一部分として融合した余分
の残基を小さいイタリックで示す。
【0166】図23は、培養6日後の腹側脊髄細胞の位
相顕微鏡写真を示す。細胞を0.5×106/35mm
培養皿、で塗布してF12MEMHS5FCS520X中
で維持した。
【0167】図24は、腹側脊髄ニューロン培養物中の
ニューロフィラメント(NF)を示す。培養物を塗布当
日にCNTF(10ng/ml)またはNGF(50n
g/ml)で処理し、そして第7日目にNFレベルをア
ッセイした。NFタンパク質をNF−抗体(RT97)
で検出し、反応生成物は基質として0PDを用いて可視
化し、そして0D(平均±SEM)を490nmで測定
した(n=3)。
【0168】図25は、AchE含有ニューロンの生存
に及ぼすCNTFの作用。腹側脊髄ニューロンを7日間
培養液中で成長させ、次にAchE組織化学的処理を行
った。染色された細胞を32Xの下に計測して35mm
皿当りの総数として表わした(n=3)。
【0169】図26は、A:腹側脊髄培養物中のCAT
活性に及ぼす成長因子の作用を示す。培養物を塗布当日
FGF(50ng/ml)、CNTF(10ng/m
l)、NGF(50ng/ml)またはPBS/BSA
(0.5mg/ml)で処理した。次にこれらを第7日
目に収穫してCATレベルについてアッセイした。CA
TはCPM/35mm皿、で表わす(平均±SEM)。
n=3。B:CAT活性に及ぼす漸増量のCNTFの作
用。腹側角細胞を塗布当日に種々の量のCNTF(ng
/ml)で処理した。7日目に培養物を収穫してCAT
活性を測定した(pモル/時間/35mm皿、で表わ
す。平均±SEM)。1用量当りn=3。
【0170】図27は、遅らせて添加した場合のCAT
活性に及ぼすCNTFの作用を示す。CNTF(10n
g/ml)は第0,2または6日目のいずれかで培養物
に加えそしてそれぞれ第7,9および13日目に収穫し
てCAT活性を測定した。CATはCPM/μgタンパ
ク質33/mm皿で表わす(平均±SEM)。n=3。
【0171】図28は、グリア細胞を低下させた腹側脊
髄培養物中におけるCAT活性に及ぼすCNTF(10
ng/ml)の作用を示す。AraC(0.5μM)を
第2日目に培養物に加えた。7日目に細胞を収穫してC
AT活性をアッセイした(CPM/35mm皿で表わ
す;平均±SEM)。n=3。
【0172】図29は、メトリザミド(metriza
mide)グラジェント精製腹側脊髄ニューロンにおけ
るCAT活性に及ぼすCNTF(10ng/ml)およ
びNGF(50ng/ml)の作用を示す。CAT(平
均±SEM)はpモル/時間/16mmウェル、で表わ
す。n=3。
【0173】図30は、CNTF処理された海馬培養物
における高フィニティGABAとり込み増大の時間的経
過を示す。海馬ニューロンを培養物に付しそしてCNT
F(10ng/ml)存在下または非存在下に種々の期
間維持し、次にGABAとり込み(A)およびニューロ
フィラメントタンパク質レベル(B)を測定した。これ
らの結果は未処理対照培養物に比較した処理された培養
物の活性%を示す。
【0174】図31は、CNTFに対する海馬ニューロ
ンの用量応答曲線を示す。海馬ニューロンを種々の濃度
のCNTF(0.001〜10ng/ml)の存在下ま
たは非存在下に8日間培養した。培養期間の終りに、高
アフィニティGABAとり込み(A)、ニューロフィラ
メントタンパク質レベル(B)、およびGAD酵素活性
(C)を測定した。
【0175】図32は、NSE−、GAD−およびカル
ビンディン(calbindin)−陽性細胞の数に及
ぼすCNTFの作用を示す。海馬ニューロンをCNTF
(10ng/ml)の存在下または 非存在下に8日間
培養した。AおよびBに示されるようにNSE、GAD
およびカルビンディンに関する免疫染色を行った。
【0176】図33は、GABA−およびAchE−免
疫陽性ニューロンの数に及ぼすCNTFの用量依存性応
答を示す。海馬ニューロンを種々の濃度のCNTF
(0.001〜10ng/ml)の存在下に培養した。
AおよびBに示されるように、GABAおよびAchE
に関する免疫染色を行った。
【0177】図34は、CNTFにより誘導された、高
アフィニテイGABAとり込み増大に及ぼすCNTF遅
延添加の作用を示す。A:海馬細胞の培養開始後0,
1,2,3,または4日遅らせてCNTF(10ng/
ml)を加えた。培養第8日目に高アフィニテイGAB
Aとり込みを測定した。B:0または3日遅延してCN
TF(10ng/ml)を海馬細胞に加え、そして培養
11日目に高アフィニテイGABAとり込みを測定し
た。
【0178】図35は、CNTFにより誘導された、ニ
ューロフィラメントタンパク質レベルの増大に及ぼすC
NTFの添加遅延の作用を示す。A:海馬細胞を培養開
始後種々の時点(0,1,2,または3日目)にCNT
F(10ng /ml)を加えた。第8日目にニューロ
フィラメントタンパク質レベルを測定した。B:0また
は3日遅延して海馬細胞にCNTF(10ng/ml)
を加え、そして第11日目にニューロフィラメントタン
パク質レベルを測定した。
【0179】図36は、ニューロン富化培養物における
CNTFの作用を示す。海馬培養物を種々の濃度のCN
TF(0.001〜10ng/ml)の存在下または非
存在下に8日間維持した。グリア細胞を減少させるため
にシトシンアラビノシド(0.3μM)を海馬培養物に
24時間添加した。培養第8日目に高アフィニティGA
BAとり込みを測定した。
【0180】図37は、GABAとり込みおよびニュー
ロフィラメントタンパク質レベルの、CNTFにより誘
導された増大の密度依存性を示す。海馬細胞を密度7
1,400/cm2で塗布した。細胞をCNTF(10
ng/ml)の存在下または非存在下に8日間維持し、
次にGABAとり込み(A)およびニューロフィラメン
トタンパク質レベル(B)を測定した。
【0181】図38は、海馬培養物におけるグリタメー
ト誘導毒性に及ぼすCNTFの保護作用を示す。海馬ニ
ューロンをCNTF(10ng/ml)の存在下または
非存在下に7日間培養した。グルタメートを種々の濃度
(100−1000μM)で15分間添加し、次に細胞
をグルタメートまたはCNTFの非存在下に20時間培
養した。培養期間の終りに細胞の生存を、生存細胞によ
るMTT(3−(4,5−ジメチルチアゾール−2−イ
ル)−2,5−ジフェニルテトラゾリウムブロマイド)
の紫色生成物への変換に基づくMTTアッセイにより評
価した。MTT染料は最終濃度0.5mg/mlまで加
えた。生存細胞によりとり込まれた染料を5時間後イソ
プロパノール中の0.08N HClの添加により可溶
化させ、そしてO.D.(570−650nm)を測定
した。
【0182】図39は、ラット海馬星状細胞分裂指数に
及ぼす漸増濃度のラットCNTFの作用を示す。星状細
胞を指示される濃度のCNTFに24時間露出させ、イ
ンキュベーションの最後の2時間は3H−チミジン(1
mc/ウェル/150μl)で標識した。
【0183】図40は、CNTFに関する二抗体サンド
イッチアッセイを示す。ELISAプレート(Falc
on3915プロバインド)を4μg/mlヤギ抗−マ
ウスIgG 2b(GaMIgG 2b、Calta
g)の50μl/ウェルで被覆した。プレートを4℃で
一夜インキュベートし、洗浄しそして50mM重炭酸塩
緩衝液、pH9.6、中室温で2時間遮断した。洗浄
後、50μl/ウェルの捕捉抗体RP3−12(ハイブ
リドーマ培養上清の1:5希釈物)を加え、室温で1時
間インキュベートした。洗浄後、ヒトCNTF標準物の
連続希釈物(範囲10ng/ml〜7pg/ml)また
は試験試料の連続希釈物を加えた。室温で1時間、次に
洗浄、そして50μl/ウェルのレポーター抗体RP1
2−2(培養上清の1:5希釈物)を加え、室温で1時
間インキュベートした。洗浄後、アルカリホスファター
ゼ標識ヤギ抗−マウスIgG1(GaM IgGl、C
altag)試薬の1:1000希釈物 50μl/ウ
ェルを加えた。プレートを室温で1時間インキュベート
し、洗浄し、pNPPで発色させ、そしてELISA読
みとり器(Molecular Devices Th
ermoMax)中405nmで読みとった。
【0184】図41は、ヒトCNTFに関する二抗体サ
ンドイッチアッセイの結果を示す。漸増量の組み換えヒ
トCNTFを第40図記載の反応で、モノクローナル抗
体RP3−12およびRP12−2を用いてアッセイし
た。
【0185】図42は、ローダミンイソチオシアネート
で逆行的に標識したニワトリ胚脊髄運動ニューロンを示
す。細胞を培養5時間後4%ホルムアルデヒドで固定し
た。同じ視野の(A)位相差および(B)蛍光写真であ
る。目盛りバー=25μm。右の比較的小さい細胞は標
識されていないことに注目されたい。
【0186】図43は、組み換えラットCNTF 5n
g/mlの存在下(黒丸)または非存在下(白丸)にお
けるニワトリ胚脊髄運動ニューロンの生存の時間的経過
を示す。
【0187】図44は、組み換えラットCNTF 1n
g/mlの非存在下(A)または存在下(B)における
培養6日後のニワトリ胚脊髄運動ニューロン。目盛りバ
ー=100μm。
【0188】図45は、培養中のニワトリ胚脊髄運動ニ
ューロンに関する組み換えラットCNTFの生存活性
(A)およびCNTF(B)およびFGF(C)に関す
る濃度応答線を示す。生存活性は培養3日後にアッセイ
した。Bにおいては、ヘパリン(1μg/ml)は過剰
のヘパリンにより誘導される細胞の脱着を回避するため
に初めの24時間だけ培養物に加え、一方酸性FGFは
3日間存在した。
【0189】本発明は、毛様体神経栄養因子(CNT
F)をコードする核酸配列、並びにそれから大量に生産
されるCNTFタンパク質、ペプチドフラグメントおよ
び誘導体に関する。さらに、本発明は毛様体神経栄養因
子の医薬組成物および治療上および診断上の利用に関す
る。
【0190】限定するためではなく説明を明確にする目
的で、本発明を以下の部分に分けて説明することとす
る: i)CNTFの精製 ii)CNTFバイオアッセイ iii)CNTFの配列決定 iv)CNTFをコードするDNAのクローニング v)CNTF遺伝子の発現 vi)CNTF遺伝子およびタンパク質 vii)抗CNTF抗体の生成 viii)本発明の利用。
【0191】(1)毛様体神経栄養因子の精製 CNTFはニワトリ胚の眼、座骨神経および心筋を包含
するがそれらに限定されない利用可能なあらゆる起源か
ら、当業上知られた技法を用いて精製できる。
【0192】限定するためではなく例を挙げると、CN
TFはニワトリ胚の眼からBarbinら(1984,
J.Neurochem.43:1468−1478、
これは参照としてその全体がここにとり込まれる)に記
載される方法にしたがって調製できる。簡単に説明する
と、脈絡膜、虹彩−毛様体、および付着性色素上皮、こ
れらをまとめてCIPEと称するが、これらを15日令
ニワトリ胚の眼からManthorpe(1980,
J.Neurochem.34:69−75)の記載の
ように切開して取り出しそして平衡塩類溶液中に集め
る。抽出物は約300の胚の眼から得るのが好ましく、
約76mlの冷水中でテフロン(登録商標)ガラスホモ
ジナイザーを用いてホモジナイズし、約4℃で1時間1
05×gで遠心分離する。次に上清を集め、pH7のN
aH2PO4で0.01Mとなし、ついでイオン交換カラ
ム(すなわち、リン酸塩緩衝液で平衡化したWhatm
anDE52セルロース)にかける。次にこのカラム
を、約30ml/時間の流速で、リン酸塩緩衝液中の
0.07,0.02および0.5M NaCl各20m
lを用いて溶離できる。次に0.25M NaCl溶出
液を限外濾過(例えば、50mlアミコンセルおよびP
M10(10,000ダルトンカットオフ)限外濾過膜
を使用)により約2ml量まで濃縮できる。残った滞留
物を集め、0.25M NaCl緩衝液0.5mlずつ
で2回セルを洗浄した液を合わせて、さらに0.4ml
まで濃縮できる(例えば、3mlアルコンセルおよびP
M10フィルター使用)。精製された抽出物を次にスク
ロースグラジェントに重層し(例えば、4.6mlの5
−20%直線状スクロースグラジェント上に200ml
の抽出物)、ついで遠心分離することができる(例えば
SWローターを用いて4℃で15時間、65,000r
pmで)。4.8mlグラジェントを5個のフラクショ
ンに収集することができる;フラクションI(2m
l)、フラクションII(0.3ml)、フラクション
III(1.2ml)、フラクションIV(0.3m
l)、およびフラクションV(1.0ml)。フラクシ
ョンIIIをトリトンX−100中に0.1%とした
後、上記のように限外濾過を用いて0.2mlまで濃縮
することができる。
【0193】分析用ゲル電気泳動に関しては、精製CN
TFを、15%分離用および4.5%試料添加用スラブ
SDS−ポリアクリルアミドゲルを用いて分析できる。
精製CNTFまたは分子量標準物を電気泳動し、ゲルを
切断しそして以下のように処理する:ゲルを0.25M
KCl中でインキュベートする間にタンパク質関連SD
Sを沈澱させ、標準物とCNTFバンドの位置を記録す
ることによって、固定せずにポリペプチドを可視化する
ことができる。次にレーンを固定し、クマシーブルーで
染色することができる。他のレーンを薄く切断し、トリ
トンX−100とインキュベートして溶出し、その溶出
物をCNTF活性についてアッセイすることができる。
【0194】ニワトリ眼CNTFの精製(上記)で用い
たのと同じ工程(DEAEイオン交換クロマトグラフィ
ー、スクロースグラジェント遠心および調製用SDS−
PAGE)により座骨神経抽出物を分画できる。ただし
その操作に以下の3点の改変を行うことが望ましい:す
なわち(i)神経抽出物を負荷した後、(0.07MN
aClによる洗浄および0.25M NaClによる溶
出を行わずに)DEAEイオン−交換カラムを直接0.
15MNaClでバッチ溶出させることができる;(i
i)調製用SDSゲルの(20Kd領域の代わりに)2
4Kd領域から薄片を切り出す;そして(iii)(尿
素ゲルを用いて一晩電気泳動的に溶出するよりもむし
ろ)0.1%界面活性剤トリトンX−100中でホモジ
ナイズし、続いて4℃で一晩インキュベートすることに
よって、CNTF活性を個々のゲルスライスから溶出す
ることができる。つぎにその上清をExtractag
el(Poerce Chemicals,Rockf
ord,IL)ビーズの100μl懸濁液と4℃で2時
間インキュベートすることによって、界面活性剤トリト
ンX−100を除去できる。次に当業者に知られた任意
の方法に従ってタンパク質濃度を測定できる。
【0195】上記の方法をさらに以下のように改良する
ことが好ましい:調製用SDS−PAGEゲルから溶出
した後、CNTFを均質となるまで精製しそして不活性
カラムに含有される生体適合性液体システムを構成する
FPLCまたはHPLCカラムを用いる逆相クロマト
グラフィーによってCNTFからSDSを除去できる。
最も好ましい実施態様に於ては、FPLCカラムは、0
から60%アセトニトリルグラジェントで溶出が行われ
るBakerbond Gold C4 Widepo
reカラム(金で内張りした7.75mm×10cmカ
ラムで、水性移動相中200−250psiのバッグ圧
で1.0ml/分で操作しうる)である。CNTFは単
一のピークとして50−55%アセトニトリルで溶出す
ることが観察されている(下記実施例1参照)。CNT
Fを含有する単一ピークを、アルゴンのような不活性ガ
スで空気を流し出したSpeed Vac内で濃縮でき
る。不活性ガスはCNTF活性の損失を防ぐのに重要で
あると思われるが、この活性損失は一またはそれ以上の
メチオニン残基が酸化されることによって起こる。CN
TFは、それがもはや溶液中にない場合には、酸化に対
して最も弱いと思われる。
【0196】同様に、WattersおよびHendr
y(1987,J.Neuro−chem.49:70
5−713、その全体を参照としてここにとり込むもの
とする)に記載されるように、毛様 体ニューロン生存
促進活性を心臓組織からヘパリンアフィニティクロマト
グラフィーを用いて調製できる。
【0197】(2)毛様体神経栄養因子のバイオアッセ
イ 当業上知られた任意のインビボまたはインビトロのCN
TF感受性システムを用いて、毛様体神経栄養因子活性
を評価することができる。限定するためではなく例とし
て挙げると、単層培養物中の24時間生存した胚(E
8)ニワトリ毛様体神経節(CG)ニューロンを定量す
ることによってCNTF活性を測定するインビトロシス
テムが開発された。
【0198】例えば、Varonら(1979,Bra
in Res.173:29−45)の記載のように、
毛様体神経節をE8ニワトリ胚から集め、細胞に分離し
(神経節当り約20,000個の細胞を生じる)、次に
20%ウマ血清を含有するHEBM培地で希釈すること
ができる。1,000ニューロン(2,000細胞)を
含有する約50μlの細胞懸濁液をマイクロタイタープ
レート内に接種し、CNTF活性が予想されるものを添
加できる。次に培養プレートを5%CO2中で30℃で
4時間維持し、その後培養物を200μlの2%グルタ
ルアルデヒド/HEBM培地の添加によって固定し、そ
して生存するニューロン数を位相差顕微鏡下での直接計
数によって視覚的に測定できる。
【0199】(3)毛様体神経栄養因子タンパク質の配
列決定 CNTFタンパク質は直接配列決定することができるし
または最初に、スタフィロコッカス・アウレウス(St
aphylococcus aureus)V8、トリ
プシン、および臭化シアンを包含するがそれらに限定さ
れない当業者に知られた任意のプロテアーゼまたは他の
化合物によって切断することができる。Hewickら
(1981,J.Biol.Chem.256:799
0−7997)およびHunkapillarら(19
83,Methods Enzymol.91:399
−417)の方法にしたがって、気相微量シークエンサ
ーでの自動化エンドマン分解によってペプチドを配列決
定することができる。次にLottspeich(19
85,Chromatography 326:321
−327)にしたがって、フェニルチオヒダントインア
ミノ酸の検出を行うことができる。アミノ酸配列の重な
りあうフラグメントを決定し、それを用いてもっと長い
一続きの連続した配列を推定することができる。
【0200】(4)毛様体神経栄養因子をコードするD
NAのクローニング 微量配列決定を可能にするに好適な量のラット座骨神経
由来CNTFタンパク質の精製によって、CNTF c
DNAのクローニングが可能になった。かかるクローニ
ングの標準的な方法は、既知アミノ酸配列のセグメント
に基づいて相補的オリゴヌクレオチドプローブを生成さ
せ、そしてこのプローブを用いて、CNTFをコードす
るmRNAを合成すると予想される組織から作成したc
DNAライブラリーをスクリーニングすることであろ
う。しかしながら、この方法は、mRNAが比較すると
それほど多くないゆえに、および特定のアミノ酸残基に
対してありうるすべてのコドン選択に合わせるためには
微量配列決定(図1)によって決定されたCNTFペプ
チドの実際の配列が、オリゴヌクレオチドプローブにお
いて、不都合に高度な縮重をあらゆる場合に必要とする
であろうゆえに、問題であった。本発明は、cDNAの
合成による遺伝子のクローニング、CNTFペプチドの
微量配列決定に基づく、一対の縮重オリゴヌクレオチド
プライマーの誘導、CNTFコード配列のセグメントを
増幅するためにこれらプライマーの誘導、CNTFコー
ドの配列のセグメントを増幅するためのこれらプライマ
ーの使用、増幅されたセグメントの同定を確認するため
の第三の縮重オリゴヌクレオチドの使用、そのセグメン
トの正確なヌクレオチド配列の決定、および残りのCN
TF遺伝子を増幅するための正確なオリゴヌクレオチド
プライマーの合成および使用、を提供するものである。
本発明の本方法に於て、好ましい増幅操作は、ポリメラ
ーゼ連鎖反応(PCR)による組織核酸配列の増幅を利
用する(Saikiら、1985,Science 2
30:1350−1354)。好ましい方法の詳細な説
明は以下の通りである。
【0201】最初に、精製CNTFタンパク質から得ら
れたアミノ酸配列を用いて、PCRに使用するためのオ
リゴヌクレオチドプライマーを推定することができる。
遺伝暗号の縮重ゆえに、すなわちいくつかのトリプレッ
トが同じアミノ酸を指定することができるため、多数の
有効なヌクレオチド配列の組合せを提供するためには、
一つの特定のアミノ酸配列に対して数通りのオリゴヌク
レオチドを合成しなければならない。その結果生成する
オイゴヌクレオチドは縮重プライマーと称される。
【0202】PCRはセンス鎖並びにアンチセンス鎖プ
リイマーを必要とする。従って、CNTFアミノ酸配列
の一つのセグメントに対応する縮重オリゴヌクレオチド
プライマーを、一方のDNA鎖(例えばセンス)に対す
るプライマーとして用い、そしてCNTFアミノ酸配列
の第二のセグメントに相同なもう一つのオリゴヌクレオ
チドプライマーを、第二のDNA鎖に対するプライマー
として用いることができる(例えばアンチセンス)。好
ましくは、これらのプライマーは一続きの既知のアミノ
酸配列に基づいて選択されるべきで、それによってPC
Rでこれらのプライマーを使用して得られた当該のDN
A反応産物は予想可能な分子量を有することができる
(すなわち産物の長さは、塩基対の数で、二つのプライ
マーとその二つのプライマーに対応するセグメントによ
り結合されたタンパク質のセグメント中のアミノ酸残基
数の三倍とを加えた総計と等しくなるはずである)。こ
れらのプライマーを次に、ゲノムDNA、または好まし
くは、CNTFを合成すると予想される組織または細胞
から集められたmRNAから調製したcDNAのよう
な、CNTFコード配列を含有することが推定される核
酸鋳型を用いるPCRに使用できる。そのDNA反応産
物を次に、電気泳動によって分析し、そのDNA反応産
物が予想通りの分子量を有するかどうかを判定すること
ができる。そのDNA反応産物を、PCRに用いた二つ
のプライマーのセグメント間のアミノ酸配列に対応する
縮重オリゴヌクレオチドから調製した標識プローブとの
ハイブリッド形成によってさらに分析することができ
る。予想された分子量を有するDNA反応産物の配列分
析を確認されたアミノ酸配列と比較して、増幅された核
酸配列が実際にCNTFペプチドフラグメントをコード
することを確証することができる。当業上知られた任意
の核酸配列決定法を利用できるが、ジデオキシヌクレオ
チド チェインターミネーション法の使用が好ましい
(Sangerら,1979,Proc.Natl.A
cad.Sci.U.S.A.72:3918−392
1)。ゲルで精製されたかまたは好ましくはクローン化
されたDNA反応産物を用いて配列決定することができ
る。DNA反応産物のクローニングを促進するためには
選択された制限エンドヌクレアーゼに関する既知標識配
列を含有する「尾」を、PCRに利用される各オリゴヌ
クレオチドプライマーの5’末端に組み込むことができ
る。
【0203】次に、DNA反応産物の配列を利用して正
確なCNTFコード配列に対応するオリゴヌクレオチド
プライマーを設計することができる。次にこのプライマ
ーをPCRに於て第二のプライマーとともに使用してC
NTFコード配列の量を、最初に決定された正確な配列
のフラグメントの相当する量を越えて伸張させることが
できる。限定するためではなく例として挙げると、「c
DNA末端の迅速な増幅」(RACE)(M.A.Fr
ohman,M.K.Dush,G.R.Marti
n,1988,Proc.Natl.Acad.Sc
i.U.S.A.85:8998−9002)のための
プロトコールを用いて、それぞれ cDNA分子の5’
および3’末端に対する知られた正確な配列領域内から
セグメントをクローニングすることができる。3’末端
方向に伸長したクローンを得るためには、センス鎖プラ
イマーは正確なCNTFヌクレオチド配列に対応するこ
とができ、一方、アンセチンス鎖プライマーは配列決定
されたフラグメントの下流に容易に見いだされる可能性
のある既知配列、例えばcDNAに於て逆転写されるm
RNAの3’ポリアデノシン尾部のセグメントに相同で
あることができる。この場合プライマーは一続きのオリ
ゴ−dTを包含するであろう。次に、配列決定されたフ
ラグメントの上流の配列を回復するために同様の方法を
使用することが必要であろう。例えば、アンチセンス鎖
プライマーは正確なCNTFヌクレオチド配列に対応で
き、そして、センス鎖プライマーは配列決定されたフラ
グメント、例えば、ターミナルデオキシヌクレオチドト
ランスフェラーゼを用いてcDNAの5’末端に付加し
た5’ポリグアノシン尾部の上流領域と相同であること
ができる(この場合、プライマーはオリゴ−dC連鎖を
包含するであろう)。
【0204】増幅したフラグメントを次に配列決定する
ことができるし、また好ましくはクローン化した後配列
決定することができる。ひとたびcDNAの5’および
3′末端からの正確なオリゴヌクレオチド配列が決定さ
れると、その正確なヌクレオチドをPCR反応に使用し
て、間にある核酸配列を得ることができ、そのPCR反
応の産物を次にクローン化することができる。
【0205】当業者に知られた任意の方法を用いてDN
A反応産物をクローン化できる。当業者に知られた多数
の宿主ベクター系を用いることができる。使用可能なベ
クターにはコスミド、プラスミドまたは改変されたウイ
ルスが包含されるがそれらに限定されず、またそのベク
ター系は使用される宿主細胞と適合しなければならな
い。かかるベクターには、ラムダ誘導体のようなバクテ
リオファージ、またはpBR322、pUC、またはB
luescript(商標)(Stratagene)
プラスミド誘導体のようなプラスミドが包含されるがそ
れらに限定されない。形質転換、トランスフェクショ
ン、感染、エレクトロポレーション、などによって組換
え分子を宿主細胞内に導入することができる。
【0206】CNTF遺伝子を、その遺伝子配列の多コ
ピーが生成されるように、適当な宿主細胞の形質転換、
トランスフェクションまたは感染に使用できるクローニ
ングベクター内に挿入する。これは、相補的な付着末端
を有するクローニングベクターにそのDNAフラグメン
トを結合することにより行うことができる。しかしなが
ら、DNAを分解するために用いられる相補的な制限部
位がクローニングベクター中に存在しない場合は、その
DNA分子の末端を酵素的に修飾できる。ベクターへの
挿入を容易にするためにポリメラーゼ連鎖反応に用いら
れるオリゴヌクレオチドプライマーに制限エンドヌクレ
アーゼ切断部位を組み込むことが好都合と判明しよう。
あるいはまた、ヌクレオチド配列(リンカー)をDNA
端末に連結することによって、任意の所望の部位を生成
させることができる。これらの連結されたリンカーは制
限エンドヌクレアーゼ認識配列をコードする特異的な化
学合成オリゴヌクレオチドを含んでなることができる。
これに代わる方法に於ては、切断されたベクターおよび
CNTF遺伝子をホモポリマーを末端につなぐことによ
って修飾できる。
【0207】詳細な実施態様に於ては、単離されたCN
TF遺伝子、cDNAまたは合成DNA配列を組み込ん
だ組換えDNA分子による宿主細胞の形質転換によっ
て、その遺伝子の多コピーを生成させることができる。
従って、形質転換体を増殖させ、その形質転換体から組
換え、DNA分子を単離しそして必要ならば単離した組
換えDNAから挿入した遺伝子を回収することによって
その遺伝子を大量に得ることができる。
【0208】本発明の好ましい実施態様によれば、ひと
たびCNTFをコードするcDNA由来クローンが生成
されると、当業者に知られた標準的な技法を用いてCN
TFをコードするゲノムクローンを単離できる。たとえ
ば、標識した核酸プローブをCNTFクローンから誘導
でき、このプローブを用いて、核酸ハイブリッド形成に
よりゲノムDNAライブラリーをスクリーニングするこ
とができる。これに用いる方法は例えば、バクテリオフ
ァージライブラリーについてはBentonおよびDa
vis(1977,Science 196:180)
に、またプラスミドライブラリーについてはGruns
teinおよびHogness(1975,Proc.
Natl.Acad.Sci.U.S.A.72:39
61−3965)に記載されている。次に回収したクロ
ーンを当業者に周知の方法にしたがって制限フラグメン
トマッピングおよび配列決定法によって分析することが
できる。さらに、本発明にしたがって得られた配列を用
いてcDNAライブラリーから付加的なcDNAクロー
ンを同定できる。
【0209】(5)毛様体神経栄養因子遺伝子の発現 CNTFタンパク質またはその一部分をコードするヌク
レオチド配列を、適当な発現ベクター、すなわち挿入し
たタンパク質−コード配列の転写および翻訳に必要なエ
レメントを含有するベクターに挿入することができる。
必要な転写および翻訳シグナルは天然型CNTF遺伝子
および/またはその側面領域から供給されることもでき
る。タンパク質コード配列を発現させるのに種々の宿主
ベクター系を使用できる。これには、ウイルス(たとえ
ばワクシニアウイルス、アデノウイスル、など)に感染
した哺乳動物細胞系;ウイルス(たとえばバキュロウイ
ルス)に感染した昆虫細胞系;酵母ベクターを含有する
酵母、またはバクテリオファージDNA、プラスミドD
NA、またはコスミドDNAで形質転換された細菌のよ
うな微生物が包含されるがそれらに限定されない。これ
らのベクターの発現エレメントはその強さや特異性が異
なる。使用する宿主ベクター系に応じて、多くの好適な
転写および翻訳エレメントのうちいずれを使用してもよ
い。
【0210】DNAフラグメントのベクターへの挿入に
ついて既述の任意の方法を、適当な転写/翻訳制御シグ
ナルおよびタンパク質コード配列からなるキメラ遺伝子
を含有する発現ベクターの構築に用いることができる。
これらの方法には、インビトロ組換えDNAおよび合成
技法、およびインビボ組換え (遺伝子組換え)が包含
されうる。CNTFタンパク質またはペプチドが組換え
DNA分子で形質転換された宿主中で発現されるよう
に、CNTFタンパク質またはペプチドフラグメントを
コードする核酸配列の発現を第二の核酸配列によって調
節できる。例えば、CNTFの発現を、当業上知られた
任意のプロモーター/エンハンサーエレメントによって
制御することができる。CNTF発現を制御するのに使
用できるプロモーターには以下が包含されるがそれらに
限定されない。すなわちSV40初期プロモーター領域
(BernoistおよびChambon,1981,
Nature290:304−310)、ラウス肉腫ウ
イルスの3’長末端重複に含まれるプロモーター(Ya
mamotoら、1980,Cell 22:787−
797)、ヘルペスチミジンキナーゼプロモーター(W
agnerら、1981,Proc.Natl.Aca
d.Sci.U.S.A.78:144−1445)、
メタロチオネイン遺伝子の調節配列(Brinster
ら、1982,Nature296:39−42);β
−ラクタマーゼプロモーター(Villa−kamar
offら、1978,Proc.Natl.Acad.
Sci.U.S.A.75:3727−3731)、ま
たはtacプロモーター(DeBoer ら、198
3,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.
A.80:21−25)のような原核生物発現ベクタ
ー、ScientificAmerican,198
0,242:74−94における「組換え細菌からの有
用タンパク質」も参照;ノパリンシンセターゼプロモー
ター領域(Herrera−Estrellaら、Na
ture 303:209−213)またはカリフラワ
ーモザイクウイルス35S RNAプロモーター(Ga
rdnerら、1981,Nucl.Acids Re
s.9:2871)、および光合成酵素リブロースビス
ホスフェートカルボキシラーゼのためのプロモーター
(Herrera−Estrellaら,1984,N
ature 310:115−120)を包含する植物
発現ベクター;例えばGa14プロモーター、ADC
(アルコールデヒドロゲナーゼ)プロモーター、PGK
(ホスホグリセロールキナーゼ)プロモーター、アルカ
リフォスファターゼプロモーターのような酵母およびそ
の他の真菌由来のプロモーターエレメント、および組織
特異性を示し、トランスジェニック動物に於て利用され
ている以下の動物転写制限領域:膵臓腺房細胞に於て活
性なエラスターゼI遺伝子制御領域(Swiftら、1
984,Cell 38:639−646;Ornit
z ら、1986,Cold Springharbo
r.Symp.Quant.Biol.50:399−
409;MacDonald,1987,Hepeto
logy7:425−515);膵臓ベータ細胞に於て
活性なインスリン遺伝子制御領域(Hanahan,1
985,Nature 315:115−122)、リ
ンパ系細胞に於て活性な免疫グロブリン遺伝子制御領域
(Grosschedlら、1984,Cell38:
647−658;Adamesら、1985,Natu
re 318:533−538;Alexander
ら、1987,Mol.Cell.Biol.7:14
36−1444)、精巣、乳房、リンパ系およびマスト
細胞に於て活性なマウス乳房腫瘍ウイルス制御領域(L
ederら、1986,Cell 45:485−49
5)、肝臓に於て活性なアルブミン遺伝子制御領域(P
inkertら、1987,Genes and De
vel.1:268−276)、肝臓に於て活性なアル
ファーフェトプロテイン遺伝子制御領域(Krumla
ufら、1985,Mol.Cell.Biol.5:
1639−1648;Hammerら、1987,Sc
ience 235:53−58)、肝臓に於て活性な
アルファ1−アンチトリプシン遺伝子制御領域(Kel
seyら、1987,Genes and Deve
l.1:161−171)、骨髄細胞に於て活性なベー
ターグロビン遺伝子制御領域(Mogramら,198
5,Nature 315:338−340;Koll
iasら、1986,Cell 46:89−94);
脳の希突起神経膠細胞に於て活性なミエリン塩基性タン
パク質遺伝子制御領域(Readheadら、198
7,Cell 48:703−712);骨格筋に於て
活性なミオシン軽鎖−2遺伝子制御領域(Sani,1
985,Nature314:283−286)、およ
び視床下部に於て活性な性腺刺激ホルモン放出遺伝子制
御領域(Masonら、1986,Science 2
34:1372−1378)。
【0211】CNTF遺伝子挿入物を含有する発現ベク
ターは三種の一般的な方法により同定できる。すなわち
(a)DNA−DNAハイブリッド形成、(b)「マー
カー」遺伝子機能の有無、および(c)挿入配列の発
現。第一の方法に於ては、発現ベクターに挿入された外
来遺伝子の存在を、挿入されたCNTF遺伝子に相同な
配列を含んでなるプローブを用いるDNA−DNAハイ
ブリッド形成によって検出できる。第二の方法に於て
は、外来遺伝子のベクターへの挿入によって引き起こさ
れる特定の「マーカー」遺伝子機能(例えば、チミジン
キナーゼ活性、抗生物質耐性、形質転換表現型、バキュ
ロウイルスにおける閉塞体 形成、など)の有無に基づ
いて、組換えベクター/宿主系を同定および選択するこ
とができる。たとえば、もしCNTF遺伝子がベクター
のマーカー遺伝子配列内に挿入された場合、CNTF挿
入物を含有する組換え体はマーカー遺伝子機能が存在し
ないことによって同定できる。第三の方法に於ては、組
換え体によって発現される外来遺伝子産物をアッセイす
ることによって、組換え発現ベクターを同定できる。か
かるアッセイは、例えば上記(2)節記載のバイオアッ
セイ系に於けるCNTF遺伝子産物の物理的または機能
的性質に基づくことができる。
【0212】ひとたび特定の組換えDNA分子が同定お
よび単離されると、当業者に知られたいくつかの方法に
よりそれを増幅させることができる。ひとたび適当な宿
主系および増殖条件が確立されると、組換え発現ベクタ
ーを増幅して大量に調製することができる。既に説明し
たように、使用可能な発現ベクターには少数例をあげれ
ば以下のベクターまたはその誘導体が包含されるがそれ
に限定されない。すなわちワクシニアウイルスまたはア
デノウイル スのようなヒトまたは動物ウイルス;バキ
ュロウイルスのような昆虫ウイルス;酵母ベクター;バ
クテリオファージベクター(例えばラムダ)、およびプ
ラスミドおよびコスミドDNAベクターなど。
【0213】さらに、挿入された配列の発現を調節する
か、または特定の望ましい様式で遺伝子産物を修飾しプ
ロセシングするような宿主細胞系を選択することができ
る。特定のプロモーターからの発現を特定のインデュー
サーの存在によって高めることができ、このようにして
遺伝子工学的に作成されたCNTFタンパク質の発現を
制御することができる。さらに、それぞれ異なる宿主細
胞はタンパク質の翻訳時および翻訳後のプロセシングお
よび修飾(例えば、グリコシル化、切断)に関する特徴
的で特異的なメカニズムを有する。発現される外来タン
パク質の望ましい修飾およびプロセシングを確実にする
ために適当な細胞系または宿主系を選択できる。例え
ば、細胞系に於ける発現をグリコシル化されていないコ
アタンパク質産物の生産に用いることができる。酵母で
の発現はグリコシル化された産物を生じよう。非相同C
NTFタンパク質の天然型のグリコシル化を保証するた
めに、哺乳動物細胞に於ける発現を用いることができ
る。さらに、種々のベクター/宿主発現系が種々の程度
にタンパク分解的切断のようなプロセシング反応を行う
ことができる。
【0214】本発明の詳細な実施態様に於いては、CN
TFをコードするDNAをpCMVプラスミドにクロー
ン化し、増幅させ、そして次にDEAE−デキストラン
法によってHala細胞の形質転換に使用できる。次ぎ
にCNTF活性を細胞抽出物から収集することができる
(下記実施例1参照)。
【0215】本発明の他の詳細な実施態様に於ては、C
NTFをコードするDNAを適当な発現ベクターに組み
込みそしてエシェリヒア・コリの形質転換に使用でき、
その結果生物学的に活性なCNTFが生成される(下記
実施例2参照)。
【0216】本発明の特定の態様においては、E.co
li中におけるCNTFの発現は以下の1種を含有する
ベクターを用いて行われるのが好ましい。すなわち、ラ
クトースオペロンリプレッサーにより制御されうる1a
c UV5プロモーター;強力なリボソーム結合部位、
例えばバリテリオファージT7のリボソーム結合部位;
コピー数を増大させうるプラスミドの複製制御領域の突
然変異;または抗生物質抵抗性タンパク質の発現を限定
する突然変異。本発明の好ましい詳細な態様において
は、CNTFの発現はベクターpRPN12を用いて行
われ、それにより他のベクターに比較しCNTFの発現
が30〜50倍増大しうる(下記12節参照)。本発明
の他の好ましい態様においては、発現ベクターpRPN
38を用いてCNTFをE.coli中に生成させるこ
とができる。本発明の他の好ましい態様においては、ベ
クターpRPN40を用いてE.coli中にヒトCN
TFを発現させることができる。本発明はまた、匹敵し
うるレベルのCNTFの発現を生じる等価のエレメント
(プロモーター、リボソーム結合部位、その他)を含有
するプラスミドpRPN12、pRPN38、pRPN
39およびpRPN40と機能的に等しい分子も提供す
る。
【0217】(5.1)発現された遺伝子産物の同定お
よび精製 ひとたびCNTF遺伝子を発現する組換え体が同定され
ると、その遺伝子産物を分析しなければならない。産物
の物理的または機能的性質に基づくアッセイによってこ
の分析を行うことができる。
【0218】CNTFタンパク質が同定されると、クロ
マトグラフィー(例えば、イオン交換、アフィニティ、
およびサイジングカラムクロマトグラフィー)、遠心分
離、溶解度の差による分離を包含する標準的な方法、ま
たはタンパク質の精製に関する任意の他の標準的な技法
によってそのタンパク質を単離および精製できる。ニワ
トリ胚毛様体神経節ニューロンを包含するがそれに限定
されない任意の知られたCNTFアッセイを用いて機能
的性質を評価できる。
【0219】重要なことは、座骨神経組織からCNTF
を調製するために用いた方法が、最終段階として調製用
ゲル電気泳動を含むため、残存SDSのせいで完全には
活性でないCNTFを生じる可能性がある。対照的に、
本発明はFPLCカラムを用いて、最適の生物学的活性
を有しタンパク質の配列決定に適したCNTFを精製す
る方法を提供するものである。また本発明によって、組
換え核酸分子によって生成されたかまたは化学的に合成
された、したがってSDSを含まず完全に活性な組換え
CNTFを単離することができる。
【0220】(6)毛様体神経栄養因子遺伝子およびタ
ンパク質 上記で、および下記実施例1および3で詳述する方法を
用いて、以下の核酸配列を決定し、それに対応するアミ
ノ酸配列を推定した。ラットCNTFcDNA配列を決
定しこれを図1に示す。ヒトゲノムCNTF配列を決定
し、これを図8に示す。これらの配列またはこれらと機
能的に等価なものを、それぞれ本発明にしたがって使用
することができる。さらに本発明は、ブタ、ヒツジ、ウ
シ、ネコ、トリ、ウマまたはイヌ、並びに霊長類起源お
よびCNTF活性が存在する他の任意の種から単離され
たCNTF遺伝子およびタンパク質に関する。本発明は
さらに、少なくとも10個のヌクレオチドを含んでなる
CNTF核酸サブ配列に関する。このような配列 はC
NTFのハイブリッド形成可能な部分を含んでなり、そ
の用途としては、例えば、核酸ハイブリッド形成アッセ
イ、サザンおよびノーザンブロット分析などがある。ま
た本発明は、第1および8図に示したアミノ酸配列によ
るCNTFタンパク質、フラグメントおよびその誘導体
またはそれらと機能的等価物を提供する。本発明はま
た、抗原決定基を含んでなるかまたは機能的に活性であ
るCNTFタンパク質のフラグメントまたは誘導体も提
供する。ここで用いられる「機能的に活性」とは、例え
ばニワトリ胚毛様体神経節アッセイのような知られたC
NTF機能に関するアッセイに於て陽性の活性を有する
ことを意味することとする。
【0221】例えば、図1および図8に示した核酸配列
を機能的に等価な分子を生ずる置換、付加、または欠失
によって変化させることができる。ヌクレオチドコード
配列の縮重ゆえに、実質的に第1および8図に示すと同
一のアミノ酸配列をコードする異なったDNA配列を本
発明の実施に使用できる。これらは、配列内で機能的に
等価のアミノ酸残基をコードする異なるコドンによる置
換によって変化され従ってサイレントな変化を生ずる、
図1および図8に示されるCNTF遺伝子の全体または
一部を含んでなるヌクレオチド配列を包含するがそれに
限定されない。同様に、本発明のCNTFタンパク質ま
たはそのフラグメントまたは誘導体は、一次アミノ酸配
列として、機能的に等価のアミノ酸残基で配列内の残基
を置換し、その結果サイレントな変化を生じた。変化さ
れた配列を含めた実質的に第1および7図に示すアミノ
酸配列の全体または一部を含有するものを包含するがそ
れらに限定されない。例えば、配列内の一またはそれ以
上のアミノ酸残基を機能的に等価物として作用する同様
の極性を有する別のアミノ酸で置換してその結果サイレ
ントな変化を生成させることができる。配列内でのアミ
ノ酸の代替物は、そのアミノ酸が属するクラスの他のア
ミノ酸から選択できる。例えば無極性(疎水性)アミノ
酸にはアラニン、ロイシン、シソロイシン、バリン、プ
ロリン、フェニルアラニン、トリプトファンおよびメチ
オニンが包含される。極性中性アミノ酸にはグリシン、
セリン、トリオニン、システイン、チロシン、アスパラ
ギンおよびグルタミンが包含される。プラスに荷電した
(塩基性)アミノ酸にはアルギニン、リジンおよびヒス
チジンが包含される。マイナスに荷電した(酸性)アミ
ノ酸にはアスパラギン酸およびグルタミン酸が包含され
る。また、本発明の範囲内には、例えばグリコシル化、
タンパク分解的切断、抗体分子や他の細胞性リガンドへ
の連結などによって翻訳中または翻訳後に示差的に修飾
されたCNTFタンパク質またはそのフラグメントまた
は誘導体も含まれる。下記実施例2は、生物学的に活性
な組換えCNTFエシェリヒア・コリに於ける発現を例
示し、それによってグリコシル化されていないCNTF
が生物学的に活性であることが示される。
【0222】さらに、本発明の核酸配列をコードする組
換えCNTFを、CNTFのプロセシングまたは発現を
修飾するように、工学的に作成することができる。限定
するためではなく例を挙げると、シグナル配列をCNT
Fコード配列の上流に挿入してCNTFを分泌させ、そ
れによって収集または生物学的利用脳を促進することが
できる。
【0223】さらに、特定のCNTFをインビトロまた
はインビボで突然変異させて、翻訳、開始および/また
は終止配列を生成および/または破壊するか、またはコ
ード領域に変異を生成させそして/または新たな制限エ
ンドヌクレアーゼ部位を形成させるかまたは既にある部
位を破壊して、インビトロ修飾をさらに促進することが
できる。当業上に知られた突然変異誘発のための任意の
技法を使用することができ、それにはインビトロ特定部
位の突然変異誘発(Hutchinsonら、197
8,J.Biol.Chem.253:6551)、T
AB(商標)リンカー(Pharmacia)の使用な
どが包含されるがそれに限定されない。
【0224】(7)抗−毛様体神経栄養因子抗体の生成 本発明によれば、CNTFタンパク質またはそのフラグ
メントまたは誘導体を免疫原として使用して抗−CNT
F抗体を生成させることができる。タンパク質合成のた
めの組換え技法(本発明のCNTF核酸配列に基づく)
を用いる比較的大量のCNTFタンパク質の製法を提供
することによって、CNTFの量が限られているという
問題は取り除かれた。
【0225】抗−CNTF免疫応答を生成させる可能性
をさらに向上させるために、免疫原性の増加と結びつく
可能性のある分子の部分を同定することを目的として、
CNTFのアミノ酸配列を分析することができる。例え
ば、アミノ酸配列をコンピューター分析にかけて、第1
5(a)および(b)図に示される表面エピトープを同
定することができる。これらの図はコンピューターで作
成したそれぞれラットおよびヒトCNTFの親水性、表
面確率、可撓性、抗原指数、両親媒性らせん、両親媒性
シートおよび二次構造のプロットを示す。あるいはま
た、様々な種に由来するCNTFの推定アミノ酸配列を
比較し、そして比較的非相同な領域を同定することがで
きよう。これらの非相同領域は様々な種にわたって免疫
原性である可能性がより高いと思われる。
【0226】CNTFに対するモノクローナル抗体を調
製するには、培養中の連続細胞系による抗体分子の生産
を提供する任意の技法を使用できる。例えば、Kohl
erおよびMilstein(1975,Nature
256:495−497)によって本来開発されたハ
イブリドーマ法、ならびにトリオーマ法、ヒトB細胞ハ
イブリドーマ法(Kozborら、1983,Immu
nology Today 4:72)、およびヒトモ
ノクローナル抗体を生成させるためのEBV−ハイブリ
ドーマ法(Coleら、1985,in「Monocl
onal Antibodies and Cance
r Therapy」,Alan R.Liss,In
c.pp.77−96)などが本発明の範囲に包含され
る。
【0227】治療用モノクローナル抗体はヒトモノクロ
ーナル抗体またはキメラヒト−マウス(または他種)モ
ノクローナル抗体であることができる。当業上知られた
多数の技法のいずれによってもヒトモノクローナル抗体
を生成させることができる(例えばTengら、198
3,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.
A.80:7308−7312;Kozborら、19
83,ImmunologyToday4:72−7
9;Olssonら、1982,Meth.Enzym
ol.92:3−16)。マウス抗原−結合ドメインと
ヒト定常領域を含有するキメラ抗体分子を調製できる
(Morrisonら、1984,Proc.Nat
l.Acad.Sci.U.S.A.81:685−
1;Takedaら、1985,Nature 31
4:452)。
【0228】CNTFのエピトープに対するポリクロー
ナル抗体を生成させるには、当業上知られた種々の方法
を用いることができる。抗体の生成には、CNTFタン
パク質またはそのフラグメントまたは誘導体を注入する
ことによって種々の宿主動物を免疫することができる。
これらの動物にはウサギ、マウス、ラットなどが包含さ
れるがそれらに限定されない。免疫応答を高めるために
宿主の種に応じて種々のアジュバントを使用できる。こ
のようなアジュバントにはフロイント(完全および不完
全)、水酸化アルミニウムのような鉱物ゲル、リゾレシ
チンのような界面活性物質、プルロックポリオール、ポ
リアニオン、ペプチド、オイルエマルジョン、キーホー
ルリンペット、ヘモシアニン、ジチオスレイトールおよ
びBCG(Bacille Celmette−Gue
rin)やコリネバクテリウム・パルブム(Coryn
ebacteriumParvum)のような有用な可
能性のあるヒトアジュバントが包含されるがそれらに限
定されない。
【0229】CNTFエピトープに対する抗体の分子ク
ローンを既知技法によって調製できる。組換えDNA技
法(例えばManiatis,T.ら、1982,Mo
lecular Cloning,A Laborat
ory Manual,Cold Spring Ha
rborLaboratory,Cold Sprin
g Harbor,New York参照)を用いて、
モノクローナル抗体分子またはその抗原結合領域をコー
ドする核酸配列を構築することができる。
【0230】既知の技法、例えば免疫吸着クロマトグラ
フィーまたはイムノアフィニティクロマトグラフィー、
HPLC(高性能液体クロマトグラフィー)の様なクロ
マトグラフィー手法、またはそれらの組合せなどによっ
て抗体分子を精製することができる。
【0231】分子のイディオタイプを含有する抗体フラ
グメントを既知の技法により生成させることができる。
例えばかかるフラグメントには抗体分子のペプシン消化
によって生成させることができるF(ab’)2フラグ
メント、F(ab’)2フラグメントのジスルフィド橋
の還元によって生成できるFab’フラグメント、およ
び抗体分子をパパインと還元剤で処理することによって
生成できる2FabまたはFabフラグメントが包含さ
れるがそれらに限定されない。
【0232】実施例4では、CNTFタンパク質の14
個のアミノ酸からなるペプチドフラグメントに対するポ
リクローナル抗血清の調製について説明する。
【0233】実施例12は、本発明により提供される4
種の抗−CNTFモノクローナル抗体、すなわちRP3
−12、RP12−1、RP12−2、およびRP12
−9について記載する。
【0234】(8)本発明の利用 本発明はCNTFの核酸配列およびそれから生成された
実質的に純粋なタンパク質、ペプチドフラグメントまた
は誘導体に関する。CNTFタンパク質、ペプチドおよ
び誘導体、抗体−CNTF抗体、およびCNTF核酸プ
ローブを診断および治療上の応用に利用できる。たいて
いの目的には、同一種に由来するCNTF遺伝子または
遺伝子産物を診断上または治療上の目的に使用すること
が望ましいが、種を越えたCNTF利用も本発明の詳細
な実施態様に於いて有用でありうる。
【0235】(8.1)診断上の応用 本発明はCNTFをコードする核酸、およびそれらから
生成されるタンパク質、ペプチドフラグメントまたは誘
導体、並びにCNTFタンパク質、ペプチドまたは誘導
体に対に抗体に関するが、本発明をCNTFの発現パタ
ーンの変化と関連すると思われる神経系の疾患および障
害の診断に利用することができる。
【0236】本発明の種々の実施態様に於いては、CN
TF遺伝子および関連核酸配列およびサブ配列(相補的
配列を包含する)を診断用ハイブリッド形成アッセイに
使用できる。CNTF核酸配列または少なくともおよそ
10ヌクレオチドを含んでなるそのサブ配列をハイブリ
ッド形成用プローブとして使用できる。ハイブリッド形
成アッセイを用いて、特に、副交感神経ニューロン、コ
リン作動性ニューロン、脊髄ニューロン、神経芽細胞腫
細胞および副腎髄質細胞のような、CNTFに応答する
ことが知られているニューロンの損傷や変化を生ずる状
態を包含する、CNTFの発現の変化にともなう状態、
障害または疾病の状態を検出、予知、診断、または監視
することができる。このような疾病および状態には中枢
神経外傷、梗塞、感染、変性神経疾患、悪性腫瘍、また
は術後変化が包含されるがそれらに限定されない。ま
た、これらにはアルツハイマー病、パーキンソン病、ハ
ンチントン舞踏病および筋萎縮性側索硬化症が包含され
るがそれらに限定されない。例えば、患者の組織試料中
の全RNAを、CNTF mRNAの存在についてアッ
セイすることができ、ここにおいてCNTF mRNA
量の減少はニューロンの変性を示す。
【0237】本発明の別の実施態様に於いては、CNT
Fタンパク質、ペプチドフラグメントまたは誘導体に対
する抗体、特に上記に挙げたニューロン集団および臨床
疾患および障害を包含する神経系の疾患および障害を診
断するのに使用することができる。本発明のCNTFタ
ンパク質に対する抗体は、例えば、このような評価を必
要とする患者からの組織切片またはバイオプシーにおけ
るCNTF活性の免疫組織化学的同定に使用できる。さ
らに他の例に於いては、本発明の抗体をELISA法に
使用して、組織または液体試料中に存在するCNTF量
を検出および/または測定することができる。同様に、
本発明の抗体をウェスタンブロット分析に使用して組織
または液体試料中に存在するCNTFを検出および/ま
たは測定することができる。CNTFに結合しこれを免
疫沈澱させる本発明の抗体を下記実施例6で説明する。
【0238】本発明のさらに他の実施態様に於いては、
CNTFタンパク質、ペプチドフラグメントまたは誘導
体を神経系の疾患および障害を診断するのに使用でき
る。特別の実施態様に於いては、これは限定を意味する
のではないが、CNTFレセプター発現異常、従ってあ
りうる組織または細胞のCNTFに対する応答の異常を
同定するために、標識したCNTFタンパク質またはペ
プチドフラグメントを用いて、CNTFレセプターを発
現する組織または細胞を同定することができる。
【0239】本発明はまた、液体試料中におけるCNT
F量を測定するための免疫学的アッセイをも提供する。
この方法は、第1の抗−CNTF抗体を固形支持体に結
合させ、この結合された第1の抗体を、第1の抗体のC
NTFへの結合を可能にする条件下にCNTFを含有す
る溶液に露出させ、そして次に第1抗体に結合したCN
TFを、CNTFの第2抗体への結合が可能な条件下
に、好ましくは第1の抗−CNTF抗体以外のCNTF
エピトープに対する第2の抗−CNTF抗体に露出さ
せ、そして次に第2抗体のCNTFへの結合を蛍光化合
物、または放出性同位体、または酵素、または比色アッ
セイにおいてシグナルを生成しうる物質のような指示物
質に接合された抗−イムノグロブリン抗体への第2抗体
の結合を含むがそれに限定されない当業上知られた技法
を用いて検出することからなる抗体サンドイッチ法であ
る。
【0240】本発明の好ましい態様においては、モノク
ローナル抗体RP3−12およびRP12−2をヒトC
NTFのかかる二抗体サンドイッチアッセイに使用でき
る(下記実施例12参照)。かかる技法はCNTFレベ
ルを測定するための感度の良いアッセイとして使用で
き、そしてCNTF発現における異常と関連した神経学
的障害の診断に使用できる。
【0241】(8.2)治療上の応用 本発明はCNTFをコードする核酸、およびそれらから
生成されるタンパク質、ペプチドフラグメントまたは誘
導体、並びにCNTFタンパク質、ペプチドまたは誘導
体に対する抗体に関するが、本発明をCNTFの発現パ
ターンの変化と関連するかまたはCNTFまたは抗−C
NTF抗体への暴露から利益を得ることができる神経系
の疾患および障害の治療に利用することができる。
【0242】本発明の種々の実施態様に於いては、CN
TFタンパク質、ペプチドフラグメントまたは誘導体
を、神経系が外傷、手術、虚血、感染(例、ポリオまた
はエイズ)、代謝性疾患、栄養不足、悪性腫瘍、有毒薬
剤またはまだ知られていない原因による変性性疾患によ
って損傷を受けた患者に投与することができる。本発明
の種々な詳細な実施態様に於いては、例えば、外傷、梗
塞、感染、変性性疾患または外科的障害によって損傷を
受けた脊髄ニューロンにCNTFを投与することができ
る。実施例5は脊髄ニューロンの生存促進に於けるCN
TFの使用について説明する。
【0243】本発明のCNTF核酸、ペプチドおよび誘
導体は運動ニューロンの障害の治療に用いることができ
る。実施例6は切断された顔面神経の運動ニューロンの
生存促進におけるCNTFの著しい有効性を示す。従っ
て、本発明の特定の実施態様に於いては、CNTFまた
はそれに由来するペプチドまたは誘導体をベル麻痺(顔
面神経に関する麻痺)並びに他の運動系の疾患の治療に
用いることができる。ここで、このような疾患には筋萎
縮性側索硬化症、進行性脊髄性筋萎縮症、進行性球麻
痺、原発性側索硬化症、および幼児型筋萎縮症(ウェル
ドニッヒ・ホフマン病およびクーゲルバーグ−ウェラン
ダー(Kugelberg−Welander)病)、
およびポリオ後症候群が包含されるがそれらに限定され
ない。
【0244】脊髄の腹側角中における運動ニューロンの
変性および死が筋萎縮性側索硬化症(ALS;Lou
Gehrig病)、脊髄損傷および関連疾患における病
理生理学的過程の主要局面である。下記実施例5および
9の結果は、CNTFがこれら疾患の治療において脊髄
運動ニューロンの生存を高めそしてコリン作動性発現を
促進しうることを示している。
【0245】さらに、下記実施例13に示されるデータ
により支持されるように、塩基性線維芽細胞増殖因子ま
たは最も好ましくはCNTFおよび塩基性線維芽細胞増
殖因子を含有する医薬組成物を運動ニューロンの生存の
促進に使用でき、かつ前記運動ニューロン疾患の治療に
使用できる。
【0246】また、本発明を例えば、多発性単神経障害
やインポテンスのような糖尿病性神経障害を患う患者の
回復を促進するのに用いることができる。本発明の他の
実施態様に於いては、CNTFタンパク質またはそれに
由来するペプチドフラグメントまたは誘導体を用いて先
天性状態または神経変性性障害を治療することができ
る。これらには、アルツハイマー病、老化、末梢神経障
害、パーキンソン病、ハンチントン舞踏病および運動ニ
ューロンの疾患および障害が包含されるがそれらに限定
されない。本発明を用いて特に、コリン作動性ニューロ
ン機能障害に関連する先天性または神経変性障害を治療
することができる。アルツハイマー病は前脳基底部にお
けるコリン作動性ニューロンの選択的損失に関係がある
ことが示されており、パーキンソン病患者の約35パー
セントがアルツハイマー型痴呆を病むことが示されてい
る。本発明により生成されたCNTFがこの症候群に対
する有用な単一薬剤療法であることが判明しよう。同様
に、本発明により生成されたCNTFを治療に用いて、
ダウン症候群とともにアルツハイマー病を治療すること
ができる。本発明により生成されたCNTFは、様々な
痴呆並びに先天性学習障害の治療に使用できる。
【0247】下記実施例10および11に例示するよう
に、CNTFはGABAとり込み増大、ニューロンフィ
ラメントタンパク質およびGAD酵素の発現増大、GA
BA作動性ニューロンの生存増大、海馬ニューロンの生
存増大、および海馬星状細胞の生存増大を含む海馬細胞
に及ぼす多数の活性を示すことが観察されている。従っ
て、本発明の種々の態様においては、CNTFはこれら
の作用をインビトロまたはインビボで海馬細胞に及ぼす
のに使用でき、そしてアルツハイマー病、梗塞および毒
性障害を含むがそれらに限定されない、海馬が関与する
神経学的障害の治療に使用できる。
【0248】本発明のCNTF、CNTFペプチド、抗
体、または誘導体は、神経系組織から生じた腫瘍の治療
に使用することもできる。このような腫瘍には膠芽腫お
よびメラノーマが包含され、後者は神経堤由来メラノサ
イトから生ずる。
【0249】損傷を受けた神経の近傍に植え込むことが
できるシラスティック膜のような膜、ゲル、またはフォ
ームへの吸着によってCNTF−関連ペプチドまたはC
NTFタンパク質を投与するのが望ましいであろう。本
発明の詳細な実施態様に於いては、アルツハイマー病、
筋萎縮性側索硬化症および他の運動ニューロン疾患(例
えば、ウェルドニッヒ・ホフマン病を包含する)、およ
びパーキンソン病の治療に際してCNTFタンパク質、
ペプチドフラグメントまたは誘導体の投与を、組織、ま
たは他の徐放性組成物(極小球、マイクロカプセル、ま
たは合成インプラントを包含する)の外科的移植ととも
に用いることができる。
【0250】さらに別の実施態様に於いては、CNTF
タンパク質、フラグメントまたは誘導体を他のサイトカ
インと使用して、望ましい神経栄養効果を達成すること
ができる。限定するためではなく例を挙げると、本発明
にしたがって、CNTFをNGFとともに使用して、ニ
ューロンの成長および生存に刺激効果を与えることがで
きる。CNTFが、中枢および末梢神経系の広範なニュ
ーロンサブ集団の増殖、発達および生存に関してまだ十
分には性質が解明されていない他のCNS由来ペプチド
因子と相乗作用する可能性のあることが想像される。
【0251】さらに、CNTF分子の完全な性質解明に
基づいて、CNTFの生物学的機能の一部または全体の
アゴニストまたはアンタゴニストとして作用することが
できるCNTFの新規ペプチドフラグメント、誘導体ま
たは突然変異体を開発することができる。
【0252】本発明のさらに別の実施例に於ては、CN
TFタンパク質、またはそのペプチドフラグメントまた
は誘導体に対する抗体は種々の神経学的障害および疾病
に罹患してかかる治療を要する患者に投与することがで
きる。例えば、CNTFの過剰生産を病む患者はかかる
治療を必要とするであろう。抗−CNTF抗体は感覚性
ニューロンの異常再生(例えば、術後に)を防ぐため
に、または慢性痛症候群の治療に用いることができる。
【0253】(8.3)医薬組成物 本発明の活性組成物は、タンパク質、ペプチドフラグメ
ントまたはそれらから生成される誘導体を包含するCN
TF遺伝子産物の全体または一部分、またはCNTFタ
ンパク質、ペプチドフラグメントまたは誘導体に対する
抗体(または抗体フラグメント)、またはCNTFとN
GFのような第二の薬剤の組合せを包含でき、そして食
塩水、緩衝食塩水、デキストロースおよび水を包含する
がそれに限定されない任意の滅菌生体適合性薬剤担体中
で投与することができる。
【0254】CNTFタンパク質、ペプチドフラグメン
トまたは誘導体は実質的に図1(ラット)または図8
(ヒト配列)に示されるアミノ酸配列またはそのサブ配
列を含んでなることができる。CNTFは任意の好適な
種のCNTF遺伝子に相当する配列から誘導することが
でき、これらの種にはヒト、ブタ、ラット、ニワトリ、
ウシ、イヌ、ヒツジ、ヤギ、ネコ、ウサギなどが包含さ
れるがそれらに限定されない。
【0255】特定の疾患または状態の治療に有効であろ
うCNTFタンパク質、ペプチドフラグメント、誘導
体、または抗体の量は、その疾患や状態の性質による
が、標準的な臨床技法によってこれを決定することがで
きる。可能ならば、最初に、たとえば上記のCNTFバ
イオアッセイ系のようなインビトロで、そして次に有用
な動物モデル系で、さらにその後ヒトでテストして、用
量応答曲線および本発明の医薬組成物を決定するのが望
ましい。インビトロデータに基づけば、本発明の詳細な
実施態様に於ては、毛様体神経節ニューロンの生存を促
進するのに有効な医薬組成物は約2μg/mlの局所的
CNTFタンパク質濃度を付与できる。本発明の付加的
な詳細な実施態様に於ては、コリン作動性ニューロンの
成長および生存を促進するのに有効な医薬組成物は、ミ
リタッター当り約40栄養単位の局所的CNTFタンパ
ク質濃度を付与することができる。
【0256】導入方法は内皮、筋肉内、腹腔内、静脈
内、皮下、経口および鼻内を包含するがそれらに限定さ
れない。さらに、本発明の医薬組成物は、脳室内および
硬膜内注射を包含する任意の適当な経路で中枢神経系に
導入するのが望ましい。例えば、Ommaya貯留器の
ような貯留器に接続された脳室内カテーテルによって脳
室内注射を容易にすることができる。
【0257】さらに、本発明の医薬組成物を治療が必要
な領域に局所的に投与することが望ましい。限定するた
めでなく例として挙げると、手術中の局所注入により、
注射により、カテーテルを用いて、またインプラントを
用いてかかる投与を行うことができる。ここで該インプ
ラントはシアラスティック膜のような膜または繊維を包
含する多孔質、非多孔質、またはゼラチン状の物質から
なる。
【0258】本発明はまた、リポゾーム、微粒子または
マイクロカプセルを介して投与されるCNTFタンパク
質、ペプチドフラグメントまたは誘導体を含んでなる医
薬組成物も提供する。本発明の種々の実施態様に於て
は、かかる組成物をCNTFおよびCNTF−関連産物
の徐放を達成するために使用することは有用でありう
る。
【0259】CNTF、CNTF−関連物質、CNTF
−アンタゴニスト、またはCNTF−アゴニスト、抗−
CNTF抗体を活発に生産する細胞を、CNTF濃度の
増大または低下が必要な領域に導入することが可能であ
ろうと考えられる。
【0260】(8.4)本発明の分子プローブを新規C
NTF−相同分子の同定に使用することができる ニワトリ胚眼、ラット座骨神経、損傷を受けた脳組織、
心臓細胞、神経芽細胞腫細胞上清(Heymnnsおよ
びUnsicker,1987,Proc.Natl.
Acad.Sci.U.S.A.84:7758−77
62)および副腎髄質細胞(Unsickerら、19
85,Neurosci.Lett.60:127−1
32)を包含する種々の種および組織の中から、CNT
F様活性を示すが分子量の異なる分子が同定されてい
る。これらのうちの幾つかがここで記載するCNTFと
同一であるかまたは異なるのかはわからない。CNTF
の別の起源および種類が発見される可能性がある。本発
明の組換えDNA分子、または本発明のCNTFタンパ
ク質またはペプチドフラグメントに対する抗体を用い
て、新規CNTF−相同性分子を特性決定することがで
きる。
【0261】限定するためではなく例として挙げると、
CNTFをコードする組換えDNA分子をプローブとし
て用いて、第1および8図に示すCNTF分子と相同で
あるが同一では新規分子を同定できる。これらの相同分
子はCNTF活性を示すかも知れないかもしれないし示
さないかもしれない。そして第1および8図に示した分
子と比較して同一のまたは異なるゲノム配列から生じる
可能性がある。これらの新規分子は、第1または8図に
示すCNTFコード配列の一部分をオリゴヌクレオチド
プライマーとして用い、鋳型としてはCNTF相同物を
発現すると考えられる細胞由来のゲノムDNAまたはR
NAのいずれかを用いるPCR反応で同定できる。同様
に、CNTF相同タンパク質を合成するリポゾームを沈
澱させるのに、抗−CNTF抗体を使用できよう。次に
このようにして集められたRNAに、本発明のオリゴヌ
クレオチドプライマーを用いるPCR増幅にかけること
ができる。この方法を用いて、多数のCNTF−関連分
子を同定しクローン化できると考えられる。
【0262】
【実施例】(実施例1.ラット毛様体神経栄養因子(C
NTF)の分子クローニング、発現および領域分布) (1)材料および方法 (1.1 CNTFの精製およひ切断)CNTFは記載
(Saadatら、1989,J.Cell Bio
l.,108:1807−1816)のようにして精製
した。さらに調製用ポリアクリルアミドゲルから電気的
に溶出した後、CNTFを7.75×100mm Ba
kerbond Gold C4 Wideporeカ
ラムにかけ、0.1%トルフルオロ酢酸および0から6
0%グラジェントのアセトニトリルを用いて溶出した。
生物学的に活性なタンパク質はアセトニトリル50から
55%の単一ピークで溶出した。精製CNTF4μgの
2D−ゲル分析(一次元目はpH勾配3.5−10.0
の等電点電気泳動からなり、二次元目は12%SDSポ
リアクリルアミドゲル電気泳動からなる)において、こ
のタンパク質が単一スポットとして移動することが示さ
れた(Saadat,1989,J.Cell Bio
l.,108:1807−1816)(第2図)。Ba
kerbond Gold C4 Wideporeカ
ラム上での付加的な精製工程にかけなかったCNTFの
2D−ゲル分析を平行して行った。
【0263】CNTFを含有する単一ピークをアルゴン
で空気を追い出したSpeed Vacで濃縮した。C
NTF活性の損失を防ぐためにはアルゴンが重要である
ことが判明した。この活性損失は一またはそれ以上のメ
チオニン残基の酸化によって生じる。BRCNによる切
断には、ギ酸(最終濃度70%)およびBRCN(10
%)を30μgの精製CNTFに添加した。室温で3時
間後、500μlの水を添加して50μlまで濃縮し、
そしてただちにBakerbond GoldC4 W
ideporeカラムに添加した。トリプシン分解に
は、30μgのクロマトグラフィー精製CNTFを乾燥
し、10mM CaCl2および3μgTPK−処理ト
リプシン(Sigma)を含有する50μlの0.1M
TRIS/HCL(pH8.0)に再溶解しそして3
7℃で一夜インキュベートした。生成するフラグメント
をBakerbond Gold C4 Widepo
reカラムに負荷して同一条件で溶離した(流速1ml
/分、0−60%アセトニトリルグラジェント、60分
間、214nmで検査)。ピークを手作業で集めた。そ
のペプチドのアミノ酸配列は、自動化Applied
Biosystemsシークエンサーを用いて決定した
(Eckerskornら、1988,Electro
phoresis,9:830−838)。
【0264】精製CNTFのアミノ酸組成は5μgのC
NTFの加水分解およびニンヒドリンとの誘導体形成に
よって決定した(Tsugitaら、1987,Bio
lchem.,102:1593−1597)。
【0265】(1.2 cDNA CNTFクローンの
生成)cDNAは、オリゴプライマー5(オリゴヌクレ
オチドプライマーは第1C図に示す)および逆転写酵素
(Bethesda Research Labora
tories)を用いて培養ラット星状細胞の全RNA
から合成した(Okayamaら、1987,Meth
ods Enzymol,154:3−29)。cDN
Aの最初の鎖はPCRを用いるCNTFの特異的セグメ
ントを増幅させるための鋳型として用いられた(Sai
ki ら、1988,Scince,239:487−
491)。クローンAを縮重プライマー−オリゴ1およ
び2を用いて生成させ、そしてPCR産物をオリゴ11
で同定し、サブクローニングしそして配列決定した。こ
の部分的なクローンの配列を用いて、記載された方法
(Frohmannら、1988,Proc.Nat
l.Acad.Sci.U.S.A.85:8998−
9002)に従いcDNA末端増幅のためのプライマー
3および4を合成した。得られたcDNAをBlues
cript SK+ベクターにサブクローニングしそし
て配列決定した(クローンBおよびC)。オリゴヌクレ
オチド7はゲノムクローンの配列から誘導した(Car
rol,未発表結果)。このプライマーを用いて、クロ
ーンCと同じRACEプロトコールを用い、クローンD
を生成させた。真核生物細胞における発現のための完全
な長さのcDNAクローンは、プライマー9および10
をPCRに用いて得られた。
【0266】(1.3 ノーザンブロット分析)グアニ
ジニウムチオシアネート抽出法(Chomczysk
i,P.およびSacchi,N.,1987,Ana
l.Biolchem.,(162:156−159)
を用いて、RNAを種々のラット組織から抽出した。等
量の全RNA(筋肉由来のmRNAが50μgである以
外30μgRNA)をグリオキシル化しそして1.2%
アガロースゲルで電気泳動した(Lindholmら、
1988,Biol.Chem.263:16348−
16351)。ラットの座骨神経に於けるCNTF m
RNAの発達上の発現を評価するために、ラット座骨神
経由来の25μgの全RNAを上記のようにして電気泳
動した。第4(b)図のP0,P4およびP13は、そ
れぞれ新生、4日齢、および13日齢ラットの座骨神経
由来RNAを表す。予め量のわかっている847bp
CNTF転写物(リボプローブシステム、PROMEG
Aを用いてインビトロで合成)も同時に別のレーンで電
気泳動し、それによって試料中のCNTF−mRNAの
定量ができるようにした。電気泳動後、RNAをナイロ
ンフィルター(Hybond−N,Amersham)
にバキュームブロットし、そのフィルターをCNTFの
コード領域(600bp)に関する二本鎖32P−標識
cDNAプローブを用いて50%ホルムアミド中50℃
でハイブリッド形成させた(Lindholmら、上
記)。続いて、このフィルターを洗浄し、X線フィルム
に60時間暴露させそしてオートラジオグラムを撮影し
た。
【0267】(1.4 組換えCNTFの発現)サイト
メガロウイスルプロモーター(David RusSe
ll氏から贈与)を有する発現ベクターを、両方向での
完全長CNTFクローンのサブクローニングに使用し
た。HeLa細胞は、ニワトリ胚毛様体ニューロンの生
存促進活性の何ら基本的発現が検出できなかったので、
これをトランスフェクションに用いた。各培養皿(直径
100mm)をDEAEデキストラン法により10μg
のベクターでトランスフェクションした(Spandi
dos,D.A.およびWilhie,N.M.,19
84,Transcription and Tran
slation−−APractical Appro
ach,1−48)。48時間培養後、上清を除去し、
細胞を冷PBSで3回洗浄しそして30mMNaCl含
有5mMリン酸緩衝液(pH7.0)中に溶解させた。
溶解物は超遠心分離(100,000×g,30分)
後、タンパク質濃度を測定し、そして種々の濃度のその
上清を培養E8−毛様体ニューロンに加えた。既述(H
ughesら、1988,Nature,335:70
−73)のようにして24時間培養後、生存ニューロン
を計数した。第3図の各点は三回の測定の平均を示し、
棒線は標準誤差を示す。
【0268】(2 結果) (2.1 CNTFアミノ酸配列の決定)CNTFを上
記のようにしてラット座骨神経から精製した。アミノ酸
定量には、臭化シアン(BRCN)およびトリプシンフ
ラグメント(N末端がブロックされている)の生成、さ
らにBakerbond Gold精製工程が必要であ
った。気相微量配列決定によって決定された種々のフラ
グメントのアミノ酸配列は、全配列の50%以上に相当
し、cDNAから推定される配列と完全に一致する。こ
れらの配列をヌクレオチド配列とともに図1に示す。精
製CNTFのアミノ酸組成を第1(d)図に示す。
【0269】(2.2 CNTF cDNAクローンの
生成および配列分析)ラット脳星状膠細胞培養物を分子
クローニングのRNA源として用いた。これらの細胞は
以前に相当量のCNTFを生産することが明らかにされ
ている(Lillienら、1988,Neuron,
1:485−494)。種々のPCR工程(プライマー
として、上記(2.1)節に記載のようにして得られた
アミノ酸配列データから誘導した合成オリゴヌクレオチ
ドを使用)の後、 クローンA、B、Cのヌクレオチド
配列は、77bpの短い5’非翻訳領域および600b
pの解読枠を示し、このことはポリ(A)尾部で終わる
436bpの3′非翻訳領域を有する200アミノ酸か
らなるタンパク質を予測させた。解読枠が一致する翻訳
開始部位は一つのヌクレオチド配列の78−80位に存
在した。この開始部位の5’側の72−74位にある終
止コドンおよび75と81位のGは、Kozak,M.
J.(1989,CellBiol.108:229−
241)による好都合な翻訳開始部位の要件を満たして
いる。678−680位にある終止コドンはペプチドC
B2のコード配列の後にある。微量配列決定によって同
定された最後のアミノ酸はホモセリンであり、このこと
は、ヌクレオチド配列から予想されるメチオニンが翻訳
後に修飾されていたこと、そしてそれがC−末端である
ことを示している。
【0270】予想される配列の13および14位の二塩
基性(Arg−Arg)配列は翻訳後切断部位である可
能性を示すが、精製CNTFのアミノ酸組成(図1
(d)図)は、かかる切断を否定する。N−末端領域に
存在するア ミノ酸フェニルアラニン、アルギニンおよ
びアラニンは、この領域に存在しない他のアミノ酸
(例、イソロンシン)と比べて減少してはいない。さら
に、200アミノ酸配列の予想分子量(22.8KD)
はPAGE分析から算出した値(22.5KD)と完全
に一致する(Saadatら、上記)。従ってCNTF
のアミノ酸配列は、細胞質ゾルタンパク質の特徴を示
す、すなわちシグナルペプチドおよびグリコシル化のた
めのコンセンサス配列を何ら有せず、そして17位に唯
一のシステイン残基を有する。決定したCNTF配列と
FIRおよびEMBLデータベースの配列とを比較して
も、いかなる他の既知タンパク質とも有意な類似性を示
さなかった。特に、神経成長因子(NGF)、脳由来神
経栄養因子(BDNG)、または線維芽細胞増殖因子
(FGF)およびプリプリン(Purpurin)との
相同性は存在しなかった。これらはそれぞれCNTFと
類似した生存活性に関わる(Unsickerら、19
87,Proc.Natl.Acad.Sci.U.
S.A.84:5459−5463;Schubert
ら、1986,J.CellBiol.,102:22
95−2301)。
【0271】(2.3 組換えCNTF発現)完全な長
さのcDNAクローンがHeLa細胞内で発現された結
果、活性なCNTFが発現されたが、培地中には放出さ
れなかった(第3図)という観察によって、CNTFが
細胞質タンパク質であるという可能性が支持された。そ
れゆえ、CNTFは細胞上に深在性の影響を及ぼすが細
胞質ゾルタンパク質であるFGFおよびインターロイキ
ン−1(IL−1)に類似した分子であると思われる。
FGFに関しては、放出メカニズムは確立されていない
(Abrahamら、1986,Scince,23
3:545−548)。対照的にIL−1は、特異的酵
素(コンバーターゼ)による切断の後、通常とは異なる
メカニズムによって刺激を受けたマクロファージから放
出されることが示されている(Kosturaら、19
89,Proc.Natl.Acad.Sci.U.
S.A.86:5227−5231)。とりわけ興味深
いのは、巨大分子が哺乳動物細胞に於ける多剤耐性糖タ
ンパク質と構造的な相同性を示す担体によって酵母の細
胞質ゾルから運び出される可能性があるという最近の発
現である(McGrathおよびVarshaky,1
989,Nature 340:400−404)。こ
の糖タンパク質も哺乳動物細胞に於てタンパク質担体と
して作用しうるか否かはまだ確立されていない。
【0272】(2.4 ノーザンブロット分析)成体ラ
ットの組織に於けるCNTF−mRNA分布のノーザン
ブロット分析(第4図)では、分子量で約1.2kbの
単一バンドが示された。断然最強のシグナルが座骨神経
のノーザンブロット中に存在しそして脊髄抽出物には弱
いバンドが存在した。しかしながら、筋肉および皮膚に
は検出可能なシグナクは存在しなかった。すなわち50
μgの全RNA中にCNTF−mRNAは<2pgであ
った。筋肉および皮膚の低レベルのCNTF−mRNA
は、座骨神経に存在する大量のCNTFが、NGFの場
合におけるように末梢から逆行して選ばれたCNTFを
表わすものでなく、局所的に合成されたCNTFである
ことを示している。さらに、CNTF−mRNA発現の
発達上の時間的経過はNGFのそれと異なる(Thoe
nenら、1987,Biochem.Pharmac
ol.,109:145−178)。CNTF−mRN
Aは新生ラットの座骨神経中には検出されず、3日目で
はじめて現れてくる(第4図(b)図)。標的により調
節されたニューロン細胞死はCNTF合成の増加が始ま
る時までには既に終わっているので、CNTF−mRN
A発現の発達上の時間的経過ではCNTFが周産期にお
けるニューロン生存の調節に関与しないことを示唆して
いる(Oppenheim,1986,J.Comp.
Neurol.246:281−286;Johnso
nら、1980,Science 210:916−9
18)。
【0273】(3 考察)上記のCNTF精製法はアミ
ノ酸配列決定に適したCNTFを調製する手段を初めて
提供するものである。最終段階のBakerbond
Gold C4Wideporeカラムによる精製がな
いと、第2(a)図に示されるようにCNTF調製物中
に多くのペプチドの混入がある。しかしながら、Bak
erbond Gold C4 Widepore F
PLC/HPLCカラムでの精製後には、ただ一つのス
ポットが2Dゲル電気泳動により同定され(第2図
(b)図)、このことは事実上完全な精製であることを
示している。Bakerbond Gold C4 W
ideporeカラムが有効であることが判明する以前
は、CNTF精製のために 多数のHPLCカラムの使
用が試みられて不成功に終わったことは注目すべきであ
る。金被覆の不活性な性質がCNTF精製を容易にした
と仮定される。
【0274】CNTF活性はもともとインビトロのニワ
トリ毛様体ニューロンに関する生存因子として特徴付け
られたが(Adlerら、1979,Science,
204:1434−15362)、もっと最近になっ
て、ニワトリまたはラット組織のいずれに由来するCN
TFも、CNTFとして記載される活性は、種々の他の
種類のニューロン細胞の生存を促進することが示されて
おり(Barbinら、1984,J.Neuroch
em.,43:1468−1478;Manthorp
eら、1986,Brain Res.,367:28
2−286)、そしてラット座骨神経CNTFはその精
製を遮断することにより、およびバソインテスティナル
ペプチド(VIP)免疫反応性およびコリンアセチルト
ランスフェラーゼ(ChAT)活性を誘導することによ
って(Ernsbergerら、1989,Neuro
n 2:1275−1284)E7ニワトリ交感神経ニ
ューロンおよび新生ラット交感神経鎖神経節ニューロン
(Saadatら、1989,J.Cell Bio
l.108:1807−1816)の分化に影響を及ぼ
すことが示されている。さらに、精製ラット座骨神経C
NTFは、インビトロで、二つの可能性を持つ02A前
駆細胞の2型星状細胞への分化を促進した(Hughe
s,1988,Nature 335:70−73)。
CNTFが、インビボで、もしあるとすればこれらの機
能のうちどれを発揮するのかを確認するのを助けるため
に、その一次構造、細胞発現、発達調節および存在場所
を決定する必要がある。cDNAにより推定されるアミ
ノ酸配列、続いてHeLe細胞における完全な長さのc
DNAクローン発現により今やCNTFが細胞質ゾルタ
ンパク質であることが示される。このことは、CNTF
の領分的分布および発達上の発現と一緒になって、CN
TFが標的由来神経栄養因子ではないかもしれないこと
を示唆している。このように、CNTFは細胞の損傷ま
たは未知の放出メカニズムのいずれかによって利用可能
になった後に初めて神経栄養性質および分化性質を示す
と思われる。
【0275】要約すると、CNTFは既知の神経栄養因
子NGFおよびBDNFとは以下の点で異なる、すなわ
ち既知の構成的な放出機構がないこと、発達期間中の発
現の時間的経過、および領域分布の点である。CNTF
は分化因子として生理学的役割を有すると考えられ、そ
の神経栄養機能はおそらく胚発達の期間ではなくむしろ
病態生理学的状態のもとで発揮されるのであろう。
【0276】(実施例2:エシェリヒア・コリに於ける
CNTFの発現) (1 材料および方法) (1.1 CNTF発現ベクターの作製)ラットCNT
F(rCNTF)遺伝子の5’末端を包含する配列に相
補的な合成オリゴデオキシリボヌクレオチドプライマー
および反対側のDNA鎖で遺伝子の3’末端を包含する
配列に相補的な第二のプライマーを用いて、rCNTF
遺伝子を発現ベクターpCP93に挿入した。両方のプ
ライマーは制限酵素BspMIの認識配列を包含するよ
う設計され、それらの配列を以下に示す。 5’CAGTTACCTGCGGGGATGGCTTT
CGCAGAGCAAACAC 3’ 5′CAGAGGTATGAGCAGGTGGCTAC
ATCTGCTTATCTTTGG 3’。
【0277】これらのプライマーは、鋳型としてpCM
V−rCNTF −C−1 DNAを用い、市販のキッ
トを用いた標準的なポリメラーゼ連鎖反応(PCR)に
おいて、6%ポリアクリルアミドゲルでの電気泳動およ
びそれに続く電気的溶出によって精製された数マイクロ
グラムの637bpフラグメントを生成した。溶出され
たフラグメントを次にBpsMIで消化し、そして生成
する619bpフラグメントを同じ方法で再び精製し
た。突出したBpsMI末端をクレノウDNAポリメラ
ーゼを用いる標準的な反応でブラントとなした後そのフ
ラグメントを、標準的な反応でS1ヌクレアーゼ処理に
よってすでにブラントにしてあるpCP93ベクターの
特有のSaII制限部位に連結させた。
【0278】(1.2 CNTF発現ベクターを含有す
る細菌の同定)コンピテントなエシェリヒア・コリ
(E.coli)W3110iqF細胞を上記の連結さ
れたDNAによって形質転換し、プラスミドの大きさで
スクリーニングし、続いて制限分析および標準的方法を
用いるDNA配列決定によって特性決定した(Pana
yotatos,N.,1987,In Plasmi
ds:A Practical Approach,H
ardy,K.G.編、IRL Press,Oxfo
rd)。
【0279】(2 結果と考察)プラスミドの一つ(p
CP−rCNTF−C−1)は、正しい方向およびベク
ターのリポゾーム結合シグナルと同じ翻訳読み枠で融合
された完全なrCNTF遺伝子を担持することが判明し
た。このプラスミドのコピー数はベクターDNAの14
00bpの欠失ゆえに親プラスミドより3倍高かった。
【0280】E.coli W3110iqF−/rC
NTF−C−1細胞をラクトース存在下の液体培養で増
殖させ(rCNTF遺伝子によって活性な転写および翻
訳が生じるように)、このE.coliが有意な量(全
細胞タンパク質の2−5%)の生物活性rCNTFを含
有することを見いだした。このことは第4図に示される
ように、8−25%グラジェントポリアクリルアミドゲ
ルでの電気泳動とそれに続くクマシー染色によって示さ
れた。さらに、タンパク質抽出物を、リゾチーム処理に
続いて凍結融解を三回繰り返すことによって溶解して同
じ細胞から調製した。数マイクロリッターの培養物から
この方法によって抽出されたタンパク質は、インビトロ
で24および48時間後に、E10ラット毛様体神経節
ニューロンの50%まで、およびE8背根神経節ニュー
ロンの約30%の生存および神経突起の伸びを促進する
ことが判明した。最大活性は10ナノグラム以下のrC
NTFで観察された。rCNTF遺伝子を持たないプラ
スミドベクターを担持する同じ宿主細胞からの対照抽出
物ではこのような活性はまったく検出されなかった。イ
ントロン配列を工学的に欠失させたヒトCNTF配列を
pCP93ベクターに挿入しそしてコンピテントなE.
coliを形質転換するのに使用した。組換えヒトCN
TF配列を担持する形質転換細菌はヒトCNTFに適合
する分子量のタンパク質を発現することが判明した。こ
の培養物のタンパク質抽出物はDRGアッセイでCNT
F活性を有することが判明した。
【0281】(実施例3:ヒトCNTF遺伝子のクロー
ニング) (1 材料および方法) (1.1 DNAプラスミドおよびファージベクター)
ヒトゲノムDNAはヒト胎盤DNA(Clontec
h)から得た。pBLUESCRIPTプラスミドベク
ターはStratageneから入手した。バクテリオ
ファージベクターEMBL−3 SP6/T7はClo
ntechから入手した。
【0282】(1.2 ポリメラーゼ連鎖反応)PCR
は、試薬キット製造元の指示通りの標準条件で40サイ
クル行った。各サイクルは、94℃で1分、40℃か5
0℃のいずれかで2分、そして72℃で2分のインキュ
ベーションで構成される。
【0283】(2 結果および考察) (2.1 ヒトCNTF遺伝子の存在に関する証拠)E
coRI制限エンドヌクレアーゼで消化したヒトゲノム
DNAを厳格な条件下でサザンブロットハイブリッド形
成させると、約10kbの単一のDNAフラグメントが
ラットCNTFプローブと弱い相同性を示すことが示さ
れた(第6図、パネルB)。推定ヒトCNTF遺伝子を
分子クローニングするために、ラットCNTF遺伝子の
正確な配列に相当する、対をなすオリゴヌクレオチドプ
ライマーを用いてかかる遺伝子セグメントをポリメラー
ゼ連鎖反応(PCR)により増幅させる努力がなされ
た。この方法を成功させるためには、ラットおよびヒト
CNTF遺伝子の短いセグメントがDNA配列に関して
同一であるかまたはほとんど同一であることが必要であ
ろう。
【0284】全ヒトゲノムDNAを鋳型として用い、P
CRによりDNAフラグメント増幅合成を開始する能力
に関して、それぞれ17から21塩基までの長さの5対
のオリゴヌクレオチドを検査した。5対のオリゴヌクレ
オチドのすべてがラットCNTF遺伝子の第二のエキソ
ン内から選択された。ヒトCNTF遺伝子はラット遺伝
子と同様のイントロン−エキソン構造を有するであろう
と仮定された。CNTF.10およびCNTF.11で
示される一対のプライマーのみがラットDNA鋳型(2
70bp)を用いて同じプライマーで得られるとほぼ同
じ大きさのDNAフラグメントをヒトゲノムDNAから
増幅させた。より高い(もっと厳格な)温度(50℃)
でDNA合成が起こるPCRを行った場合は、増幅の程
度が増加しバックグラウンドが低下する現象がみられ
た。CNTF.10およびCNTF.11の配列は以下
の通りである。
【0285】CNTF.10(36−マー、アミノ酸E
ADGMPAに関しアンチセンス;末端アミノ酸に関し
それぞれ2塩基;多重クローニング部位を有する末
端)。 5’−CCAAGCTTCTAGAATTCGCAGG
CATCCCATCAGCCT−3’ CNTF.11(34−マー、アミノ酸EMTEATに
関しセンス;末端アミノ酸に関し2塩基;最後にA;オ
リゴヌクレオチドの5’末端に多重クローニング部
位)。 5’−GACTCGAGTCGACATCGGAGAT
GACTGAGGCAGA−3’ (ラットCNTFに相当する配列に下線を付す:付加的
なヌクレオチドを加えて、以後のクローニング工程のた
めの多重クローニング部位を付与した)。
【0286】PCR反応の産物を2%アガロースゲルで
の電気泳動によって(低い融解温度;Nusieve)
分解した。約270bpの陽性バンドを切り出しそして
同じプライマー対を用いる35サイクルのPCRによっ
て再増幅した(93℃で30秒、50℃で1分、72℃
で1分)。再増幅したDNAフラグメントを再び2%ア
ガロースゲルでの電気泳動によって精製し、市販のキッ
ト(IBIの「FASTaq」キット)を用いるジデオ
キシヌクレオチドチェインターミネーション法によるD
NA配列決定のための鋳型として用いた。配列決定のた
めのプライマーはCNTF.10およびCNTF.1
1、ならびに末端プライマーを用いて得られた最初の配
列データに基づいて選ばれた二つの内部プライマーであ
った。ヒトDNAの増幅されたセグメントの完全な配列
を第6図に示す。その配列は、ラットCNTFに非常に
よく似ているが同一ではないポリペプチドセグメントに
関する一つの解読枠を含有していた。
【0287】(2.2 PCRにより増幅されたヒトC
NTF遺伝子フラグメントのクローニング)増幅された
ヒトCNTF遺伝子フラグメントは、EcoRIおよび
XhoIによる切断および同じ2酵素で切断されたベク
ターDNAへの連結によって、pBLUESCRIPT
プラスミドベクター中にサブクローニングした。DNA
をE.coli株XLl−Biue(Stratage
ne)のコンピテントな細胞に導入し、そして形質転換
体をアンピシリン耐性で選択した。プラスミドDNAは
標準的な方法によって精製し、挿入されたヒトDNAフ
ラグメントをEcoRIおよびXhoIで切り出し、単
離し、そしてハイブリッド形成用プローブとして用いる
ために標識した。標識化は約20ngのDNAを鋳型と
して用い、またオリゴヌクレオチド CNTF.10お
よびCNTF.11をプライマーとして用い、Taq
DNAポリメラーゼ(Perkin−Elmer/Ce
tus)、dATP、dGTP、dTTP、および32
P−dCTPを含有する反応混合物中で、94℃で1
分、50℃で2分そして72℃で3分の6サイクルのP
CRを用いて実施した。標識されたフラグメントは標準
的なクロマトグラフィーの方法によって、取り込まれな
かったdCTPから分離した。
【0288】ラットCNTFプローブを用いてヒトゲノ
ムDNA中に検出されたDNAフラグメントが、プライ
マーCNTF.10およびCNTF.11を用いるPC
Rによって増幅されうる配列を含有するか否か判定する
ために、放射性標識ヒトフラグメントを、EcoRIで
消化したヒトおよびラットゲノムDNAに関するサザン
ブロットハイブリッド形成におけるプローブとして用い
た(第6図パネルa)。このプローブは約10kbバン
ドに強くハイブリッド形成し、ラットCNTFプローブ
と弱くハイブリッド形成したバンドと区別できなかっ
た。逆に、ヒトプローブはラットゲノムDNA中の約4
kbのバンドに弱くハイブリッド形成し、ラットCNT
Fプローブによって強くハイブリッド形成されたバンド
とは区別できなかった。配列データに加えて、これらの
結果は、ヒトDNAがラットCNTF遺伝子の相同物を
含有することを強く示唆している。
【0289】(2.3 ゲノムライブラリーからのヒト
CNTF遺伝子のクローニング)上記の放射性標識した
ヒトCNTFプローブを利用して、バクテリオファージ
ベクターEMBL−3 SP6/T7に於けるヒトDN
Aのゲノムライブラリーをスクリーニングした。そのラ
イブラリーは、制限エンドヌクレアーゼSau3aで部
分消化して得られたヒト胎盤DNAのフラグメントをそ
のベクターのBamHI部位に挿入されて含有してい
た。E.coli株LE392の上にバクテリオファー
ジを塗布し、そして本質的にBentonおよびDav
is(1977,Science 196:180−1
82)、およびMahmoudiおよびLin(Mah
moudi,M.およびLin,V.K.,1989,
Biotechniques 1:331−333)に
記載される条件下に約750,000個のプラークをそ
のプローブとハイブリッド形成させることによ って二
通りにスクリーニングした。一つの陽性のプラークを同
定し、そして陽性を同定するためにヒトCNTFプロー
ブとのハイブリッド形成を用いる単一プラーク単離を3
回繰り返すことによって組換えファージを精製した。ヒ
トCNTF遺伝子を担持する組換えバクテリオファージ
λhCNTF−G−1で表わした。さらに分析するため
に、宿主としてLE392菌を用いる液体培養で増殖さ
せることにより標準品を調製した。
【0290】λhCNTF−G−1に存在するヒトCN
TF配列をPCR増幅およびDNA配列決定によってさ
らに分析した。最初に配列決定された270bpヒトフ
ラグメント(上記参照)の内部の一対のプライマーを用
いる増幅を使用して、正確なフラグメントが精製ファー
ジクローン中に存在することを確認した。このオリゴヌ
クレオチドはCNTF.13およびCNTF.16(配
列は以下)で表わした。予想通り、鋳型としてλhCN
TF−G−1を用い、そしてこれらのプライマーを用い
たPCRに於て、約128bpの生成物バンドが増幅さ
れた。PCRは94℃で1分、50℃で2分、72℃で
2分からなる35インキュベーションサイクルとした
以外は前記と同様にして実施した。 CNTF.13:5’−GCAGCGACTTGGAG
AAG−3’[アンチセンス] CNTF.16:5’−TACCTTCCATGTTT
TGTTGG−3’[センス] (このプライマーも、多重クローン部位のための配列を
含有する5’「末端」を含有した。配列のCNTF部分
のみをここに示す)。
【0291】λhCNTF−G−1クローンがCNTF
コード配列の5’および3’末端を含有するか否かを判
定するために、ラットCNTFコード配列の末端に相当
する正確な配列(すなわち縮重なし)のプライマーを用
いてPCR反応を行った。ヒトゲノムクローン由来のD
NAを増幅する能力は、ヒト遺伝子の相当する領域の存
在を示すが、DNAを増幅できないのはそのクローン由
来のコード配列の末端がないことによるか、またはラッ
トとヒトとの間の配列の相違のいずれかによることに注
意すべきである。
【0292】ヒトCNTFコード配列の可能性のある
5’末端の存在を検査するのに用いられるプライマー
は、CNTF.13(上記)およびCNTF.14であ
った。後者のオリゴヌクレオチドは、ラットCNTFコ
ード配列の5’末端に相当する22塩基を含有し(セン
ス鎖)、そしてまた増幅されたフラグメントの可能なク
ローニングを容易にするために、多数の制限エンドヌク
レアーゼ認識部位を含有する無関係の付加的な配列を
5’−末端に有していた(示されず)。 CNTF.14 5’−ATGGCTTTCGCAGA
GCAAACAC−3’。
【0293】CNTF.13およびCNTF.14オリ
ゴヌクレオチド対を用いると、約1.4kbのフラグメ
ントがλhCNTF−G−1鋳型から増幅された。これ
は、もしヒトCNTF遺伝子がラットCNTF遺伝子で
見られるとだいたい同じ分子量(約1kb)のイントロ
ンを含有するならば、予想通りの分子量である。
【0294】ヒトCNTF遺伝子の既知の内部配列とコ
ード配列の3’末端の間の領域を同様にして増幅する試
みは成功しなかった。プライマーはCNTF.16(上
記)およびCNTF.15であり、後者はラットコード
配列の3’末端の配列を含有する(アンチセンス); CNTF.15 5’CTACATCTGCTTATC
TTTGG−3’。
【0295】クローニングしたヒトCNTF遺伝子の部
分について配列分析を行い、ラットCNTF遺伝子に対
する類似性を確認したが、コードされたタンパク質にお
ける多数のアミノ酸置換が明らかになった。ヒトCNT
Fコード領域内のDNA配列分析の結果およびラット配
列との比較を図8に示す。そのデータは、ラットCNT
F遺伝子と同じ位置で単一のイントロンを有するヒト遺
伝子と一致する。イントロン−エキソン結合部にまたが
る長い一続きのアミノ酸配列の一致(ESYVKHQG
LNKN)が存在する。イントロン内では、ヒト配列は
ラットとはかなり異なっており、コード配列が事実上保
存されていることと著しい対比を示した。6アミノ酸の
うち5個がヒトとラットCNTFの間で異なる一続きの
配列(ヒト:HVLLAR;ラット:QGMLTK)、
および4個のアミノ酸のうち3個が異なる別の二つの配
列(ヒト:TEHS;ラット:AEQT、4位から7位
まで;および196位から199位までのヒト:NNK
K;ラット:KQKQ;図8(b))が存在する。
【0296】(実施例4:CNTF−由来ペプチドフラ
グメントの利用) (1 材料および方法) (1.1 ペプチドの合成)Applied Bios
ystems固相ペプチドシンセサイザーでf−moc
法を用いてペプチドを合成した。
【0297】(1.2 細胞培養物)ニワトリ胚毛様体
神経節培養物は、記載(Hughesら、1988,N
ature 335:70−73)の方法にしたがって
生成および維持された。
【0298】(1.3 免疫化プロトコル)14アミノ
酸CNTFペプチド(SALESHYGAKDKQ)に
対する抗体を、KLH(キーホールリンペットヘモシア
ニン)に接合させたそのペプチドを用いてウサギを免疫
することにより調製した。KLHに結合させるために
は、14アミノ酸ペプチドをCys残基を用いてC−末
端側で延長した。KLHとペプチドの結合は100倍過
剰のペプチドおよび結合試薬としてのMBS(m−マレ
イミドベンゾイル−N−ヒドロキシスクシンイミジルエ
ステル)を用いて行われた。フロイント完全アジュバン
ト中の1mgの接合体(ペプチド−KLH)でウサギを
追加免疫した。3週間後、ウサギをさらにフロイント不
完全アジュバント中の接合体1mgで追加免疫した。2
週間後、動物を再び追加免疫した。さらに2週間後、動
物から採血しそして、血清を調製した。この血清は免疫
原および精製ラット座骨神経CNTFの両者と免疫沈降
することが判明した。
【0299】(2 結果および考察) (2.1 合成ペプチドに対する抗体のCNTF活性中
和能力)飽和量のCNTFを免疫前の血清または14ア
ミノ酸合成ペプチド(ISALESHYGAKDKQ)
で免疫したウサギ由来の免疫血清のいずれか一方から得
られ、プロテインA−セファロースに結合された抗体と
インキュベートした。インキュベーションおよび遠心
後、上清をE8ニワトリ毛様体神経節ニューロンの成長
を支持する能力に関してアッセイした。正常なCNTF
の用量応答が対照上清中で観察された。抗−CNTFペ
プチドフラグメント抗体とのインキュベーション後で
は、CNTF活性は実質的に検出されなかった(図
9)。
【0300】(2.2 合成CNTFペプチドフラグメ
ントの神経栄養活性)E8ニワトリ胚毛様体神経節ニュ
ーロンを、CNTF一次配列データから作成された一定
濃度範囲の28アミノ酸合成ペプチドフラグメントの存
在下に2日間培養し、そしてニューロンの生存を定量し
た。用量−応答関係が、ペプチド濃度と神経栄養活性と
の間で観察された(図10)。使用したペプチド配列
は、MVLLEQKIPENEADGMPATVGDG
GLFEKであった。
【0301】(2.3 合成ペプチドに対する抗体がC
NTF含有細胞を同定する能力)28アミノ酸ペプチド
に対する抗体を、ラット座骨神経組織の免疫蛍光反応調
査に使用した。この28アミノ酸ペプチドに対するウサ
ギ抗体をラット座骨神経の固定された切片とインキュベ
ートし次にその神経切片をローダミン標識抗−ウサギI
gG抗体と反応させた。図11に示されるとおり、軸索
周囲の染色が観察され、このことはCNTFがシュワン
細胞によって合成されうることを示唆している。さら
に、軸索細胞質に存在する構造物が可視化され(図1
1、小矢印)、このことはCNTFの軸索での合成また
はCNTFの軸索への輸送のいずれかと一致しよう。標
識化は過剰なCNTFペプチド(MVLLEQKIPE
NEADGMPATVGDGGLFEK)の添加によっ
て遮断できた。
【0302】(実施例5:毛様体神経栄養因子は脊髄ニ
ューロン の生存を促進する) (1 材料および方法) (1.1 実験動物)Sprague−Dawleyラ
ット(HSD)をすべての実験に用いた。妊娠ラットを
二酸化炭素窒息により屠殺しそして胚を速やかにとり出
して氷冷したPuck食塩水Gに入れ、さらに切開し
た。
【0303】(1.2 組織培養法)脊髄を妊娠14日
目のラット胚から無菌的に取り出した。脊髄を延髄に対
して尾側に切り放し、知覚神経節および髄膜を取り除い
た。次にその脊髄を別々に培養するために、腹側および
正中背側セグメントにさらに分割した。脊髄組織を細か
く刻み、そして下記の所定の培地中でバスツールピペッ
ト操作により粉砕して機械的に解離させた。該培地は、
グルコース(33mM)、グルタミン(2mM)、Na
HCO3(15mM)、HEPES(10mM)、イン
スリン(25μg/ml)、トランスフェリン(100
μg/ml)、プトレッシン(60μM)、プロゲステ
ロン(20nM)、亜セレン酸ナトリウム(30n
M)、ペニシリンG(0.5μg/ml)、ストレプト
マイシン(0.5μg/ml)、およびウシ血清アルブ
ミン(2.5μg/ml)を添加した50%イーグル基
礎培地(BME;Gibco)および50%ハム栄養混
合物F12(Gibco)から成っていた。粉砕を2回
繰り返し、上清をプールしそしてナイロン(Nite
x,Tetko)フィルター(40μm)を通して濾過
した。得られた全細胞数をトリパンブルーの存在下に血
球計数器により測定した。次に解離した腹側細胞をポリ
−D−リジン(10μg/ml)を被覆した35mm皿
1個当り0.5×106細胞の密度で塗布した。解離し
た正中背側の細胞はポリ−D−リジン(10μg/m
l)、ポリ−L−オルニチン(10μg/ml)、また
はラミニンを含有するポリ−L−オルニチン(5μg/
ml)で被覆した35mm皿1個当り1.5×10
胞の密度で塗布した。これらの培養物に対する処理は塗
布時に加えられた。37℃で95%空気/5%CO2
囲気下ほぼ100%の相対湿度で培養物を維持した。培
地は3〜4日毎に交換した。1週間で、これらの培養物
は主にニューロンを含有した(ニューロフィラメントモ
ノクローナル抗体RT97を用いて染色;Woodおよ
びAnderton,1981,Biosci.Re
p.1:263−268)、ほんの少し星状細胞がまじ
っている(グリア質線維酸性タンパク質抗体で染色;B
ignamiおよびDahl,1973,Brain
Res.49:393−402)ことが免疫細胞化学的
に示された。
【0304】(2 結果および考察) (2.1 正中背側(MD)脊髄ニューロンに及ぼす毛
様体神経栄養因子(CNTF)の作用)正中背側(M
D)培養物は所定の培地で最初の48−72時間後に生
存しなかった。細胞は凝集塊を形成し始め、結局基質か
ら脱着した。しかしながら、塗布時にCNTF(培養物
1ml当りE.coli抽出物2μl中の組み換えラッ
トCNTF 20ng)で1回処理後、 MDニューロ
ンは48時間まで生存の増加を示した。これらのニュー
ロンは基質によく付着しそして神経突起を広げた(図1
2)。対照培養物およびCNTF処理培養物のいずれに
おける細胞も塗布後3時間ではよく付着していたので、
この相違は細胞付着の程度に差があったせいではなさそ
うであった。さらに、異なる基質を用いても同様の結果
が生じた。このことからCNTFはこれらの培養物に於
てMDニューロンの生存を増加させうることが示唆され
る。タンパク質レベルも測定した。CNTF処理培養物
は非処理対照およびNGF処理(50ng/ml)培養
物より培養皿1個当り6倍のタンパク質を含有していた
(表1)。培養物は主にニューロンを含有していたの
で、タンパク質レベルの増大はニューロン生存の増大を
も示唆している。
【0305】(2.2 腹側脊髄ニューロンに及ぼすC
NTFの作用)腹側脊髄セグメントの培養物はコリンア
セチルトランスフェラーゼ(CAT)抗体を用いる免疫
細胞化学法によって示されるように、体細胞運動ニュー
ロンに富んでいる。所定の培地に於ては、腹側のニュー
ロンは非常によく生存したが、1週間後に結局劣化し
た。これはおそらくグリア細胞により分泌される因子の
欠如によると思われる(なぜならば、これらの培養物は
相対的に少数しかグリア細胞を含有していなかったから
である)。CNTF(2μl/ml)の存在下では腹側
ニューロンは1週間以上生存し、タンパク質およびCA
T酵素レベルも対照と比較して少し増加した(表2)。
【0306】表1 正中背側ニューロンを塗布時にCN
TF(2μl/ml)またはNGF(50ng/ml)
で処理し、または未処理とした。7日目に培養物を収集
してBradford法(Bradford,197
6,Anal.Biochem.72:248−25
4)を用いてタンパク質を測定した。
【0307】
【表1】
【0308】表2 腹側ニューロンを塗布時にCNTF
(2μl/ml)またはNGF(59ng/ml)で処
理し、または未処理とした。7日目に培養物を収集しC
AT酵素レベル測定(HaritkaおよびHeft
i,1988,J.Neurosci.8:2967−
2985)およびタンパク質を測定した。
【0309】
【表2】
【0310】(実施例6:精製ラット座骨神経CNTF
は新生ラットの顔面神経(第VII脳神経)における損
傷に起因する運動ニューロンの細胞死を防止する) (1 材料および方法)ラット新生仔の顔面神経の片側
だけを切開し、5μgウシ血清アルブミンまたは5μg
のCNTFのいずれか一方を含有する小さなゲルフォー
ムインプラントを損傷側に置いた。ゲルフォームインプ
ラントを受容しない損傷動物群を対照として用いた。一
週間後、動物を屠殺し、損傷を与えた神経と同じ側の
(損傷に対して同側の)顔面神経核および損傷に対して
反対側の(損傷に対して反対側の)顔面神経核を含有す
る脳幹の切片を作成した。対側顔面神経核は内部対照と
して用いられた。ニッスル染色(運動ニューロンを染色
するため)またはグリア原線維酸性タンパク質に対する
抗体(損傷に対するグリア細胞の応答を検出するため)
のいずれかを用いて、顔面神経核切片を染色した。
【0311】(2 結果および考察)図13(a)およ
び(b)に示すように、顔面神経の損傷およびBSA含
有ゲルフォームインプラントの設置では運動ニューロン
の数が減少した。さらに、残った運動ニューロンは凝縮
して縮んでいるように見えた。しかしながら、顔面神経
の損傷およびCNTF含有ゲルフォームインプラントの
設置では、実質的により多くの運動ニューロンの生存に
結びつくことが判明した(第14図(a)および
(b))。さらに第14図(a)の運動ニューロンは、
第13図(a)の縮んで変性した運動ニューロンよりも
非損傷側の健康な運動ニューロン(第14図(b))に
ずっと近接して似ているように見えた。さらに、CNT
Fの影響は、神経膠症を防ぐことよりむしろ運動ニュー
ロンの生存を増加させることに大きく関与していること
が観察された。BSA処理およびCNTF処理ラットに
於ては、同程度の神経膠症が、神経損傷に対して同側の
顔面神経核で観察された(第13図(c)および第14
図(c))。
【0312】未処理ラット、BSA−ゲルフォーム処理
ラットおよびCNTF−ゲルフォーム処理ラットの顔面
神経核における運動ニューロンの数を計測した。データ
は表10に示す。
【0313】未処理の、またはゲルフォーム+BSAで
処理した損傷を受けた動物に於ては、損傷に対して同側
の運動ニューロンの90%が失われることが観察され
た。CNTFを含浸させたゲルフォームインプラントで
処理した動物は、損傷と同側の運動ニューロンプールは
正常の70%であった(約30%減)。
【0314】結論として、新生ラットの顔面神経損傷
後、顔面神経核の運動ニューロンの90%が1週間以内
で変性することが判明した。新生ラット顔面神経断端へ
のCNTFの適用により、図14(a)および表3に示
すように、神経切断により細胞の損失が劇的に低下し
た。CNTFは通常であれば軸索切断後に死ぬであろう
顔面神経運動ニューロンの少なくとも60%を生存させ
ることが見出された。このように、CNTFはインビボ
における運動ニューロンの生存因子であることが例証さ
れる。
【0315】表3 CNTFは新生ラットにおいて軸索
切断によって引き起こされる細胞死から顔面神経運動ニ
ューロンを救う
【0316】
【表3】
【0317】(実施例7:組換えヒトおよびラット毛様
体神経栄養因子の大腸菌における高レベルでの発現およ
び精製) (1 材料および方法) (1.1 菌株およびプラスミド)E.coli W3
1101 aclqF−,ラクトースオペロンリプレッ
サー過剰生産株およびその親プラスミドベクターのpC
P93,pCP110,pb1K0およびpb1K1
は、従前の研究において使用されてきたPanayot
atos,N,1988,Gene 74:357−3
63;Panayotatosら、1989,J.Bi
ol.Chem.264:15066−15069)。
CNTFの発現を操作するベクターは次のようにして生
成され、その関連する特性は第IV表に要約されてい
る。
【0318】(1.1.1 ラットCNTFベクター) (1.1.1.1 pRPN11)完全なラットCNT
Fタンパクをコードする622bp DNA断片はポリ
メラーゼ連鎖反応(PCR)によりcDNAクローン
(Stockliら、Nature 342:920−
923)から得られた。この断片を得るために使用され
た 合成オリゴデオキシリボヌクレオチドプライマーは
タンパクのアミノ末端にアラニンをコードする5’末端
を産生し、そして3’末端においてTAG停止コードを
196bp越えて停止することが意図された。発現ベク
ターpCP93はSalIで線形化され、S1ヌクレア
ーゼ処理により平滑にされ、そして生成した3920b
p断片はアガロースゲル電気泳動法により精製した。こ
うして製造されたベクターおよびPCR断片はE.co
li W31101 acIqF−中で結合され、そし
て形質転換された。トランスフォーマントは大きさおよ
び所望のプラスミドに対する制限酵素地図(第16図)
によりスクリーンし、陽性の候補(pRPN 11)は
正しい読みとり枠中の翻訳開始シグナルに融合した所望
の全長の遺伝子を担持することが、DNA配列決定法に
より確認された。しかしながら、以下に記述するよう
に、元のラットcDNAに関して1個のbp突然変異が
pRPN11中のCNTF遺伝子中で見出され、これは
タンパクの配列において193位のチロシンの代わりに
アスパラギンが組み込まれていた。この突然変異はPC
R遺伝子増幅の間に生じたものに違いなく、これはラッ
トCNTF遺伝子を有する他のすべてのベクターに持ち
込まれた。
【0319】(1.1.1.2 pRPN12)このプ
ラスミドは宿主細胞においてコピー数を約5倍増加させ
るコピー調節領域(copl)における1個のbp突然
変異を除いて、pRPN11と同一である。これはEa
qIとPvuI部位の間のDNA(時計まわり)をpC
P110からの同一配列で置換することにより形成され
る(Panayotatosら、1989,J.Bio
l.Chem.264:15066−15069)。
【0320】(1.1.1.3 pRPN37)pRG
12においてb−ラクタマーゼ遺伝子の両端につながる
2個のAseI制限部位の間のDNA領域をカナマイシ
ン抵抗性を付与するDNAセグメント(KanR)で置
換した。このベクターにおいてKanR遺伝子はその固
有プロモーターの転写コントロールの下にある。
【0321】(1.1.1.4 pRPN38)このプ
ラスミドはKanRプロモーターの強さを最小にする4
塩基対の部位特異的突然変異を除き、pRPN37と同
一である(Panayotatos,N.,1988,
Gene 74:357−363)。
【0322】(1.1.2 ヒトCNTFベクター) (1.1.2.1 pRPN32)このプラスミドは、
それがラット遺伝子の代わりにヒト遺伝子を担持するこ
とを除いて、pRPN11と類似している。ヒトCNT
Fタンパクを細菌内で発現させるためには、タンパクコ
ード化配列を分離しているイントロンを除くことが必要
である。これは次のように、イントロンにフランキング
する領域を増幅させ、そして連結する(join)ため
に、PCRを使用することにより達成される。鋳型とし
てそれぞれ100ngのgenC.1 DNAを使う二
つの反応が行われた(図17):一方は1 M CNT
F.23プライマーと10nM CNTF.21プライ
マーを含んでおり、他方は1μM CNTF.24プラ
イマーと10nM CNTF.22プライマーを含んで
いた。10PCR周期(各周期は94℃における1分、
50℃における2分、72℃における2分の各インキュ
ベーションから成る)の後で、2個の試料を一緒にして
DNAサーマルサイクラー(DNA Thermal
Cycler)に、さらに25周期かけた。内部プライ
マーCNTF.21とCNTF.22は互いに完全に相
補的であるため、第一段のPCR反応の生成物はその後
アニールさせることができる。さらに、第二段の反応に
おいて、実質的により高い濃度の外部プライマーCNT
F.23およびCNTF.24の存在は、所望の全長さ
の目的物を大量に合成させる。内部プライマーはコード
領域の2個のセグメントを架橋するために選ばれ、これ
はイントロンの欠除につながった。最後のPCR反応の
生成物はアガロースゲル電気泳動により分析され、そし
て唯一の主バンドを臭化エチジウム染色により検出し
た。約600bpの大きさおよび一部分のヌクレオチド
配列は、このバンドがヒトCNTFの精密にスプライス
されたコード領域であることを示した。
【0323】5’外部プライマーCNTF.23(図1
7)はタンパクのアミノ末端においてアラニンをコード
する平滑末端を産生するように意図された。3’外部プ
ライマーCNTF.24(図17)は、CNTFコード
領域の末端を越えるEaqI制限部位12bpを提供し
た。このプライマーも、自然に生じるTAG停止コドン
をTAAに置換するために意図されたものであり、これ
はE.coliにおける翻訳読み過しを少なくする。P
CR断片はEagIで制限され、そして生成した612
bp断片はポリアクリルアミドゲル電気泳動により精製
した。ATG開始コドンを提供する発現ベクターpCP
93は、SalIで直鎖状にし、S1ヌクレアーゼ処理
により平滑にし、EagIで消化し、そして生成した
3,636bp断片をアガロースゲル電気泳動により精
製した。このようにして調製されたベクターとPCR断
片はつながれ、E.coli W31101 acIq
F−内で形質転換された。所望の分子を担持するトラン
スフォーマントは制限酵素地図により同定され、誘導の
際に予定した大きさのタンパクが存在するか否かを試験
した。
【0324】候補となるプラスミド(pRPN32)の
1つを担持するE.coli W31101 acIq
F−の誘導培養におけるゲル電気泳動によるタンパク合
成の分析では、pCP93プラスミドベクターを担持す
る細菌の誘導コントロール培養の際には欠除していた約
27,000MWのタンパクのバンドが存在することが
示された。これらの培地からの急速タンパク抽出は、生
物学的に活性なCNTFの存在を示した。
【0325】(1.1.2.2.pRPN33,pRP
N39およびpRPN40)ラットCNTF遺伝子の代
わりにヒトの遺伝子が存在することを除いて、これらの
プラスミドはpRPN12,pRPN37およびpRP
N38にそれぞれ類似しており、親プラスミドとしてp
RPN32を使用して同様に形成された。pRPN32
におけるEaqIとPvuI部位の間のコピー調節領域
(時計まわり)は、pRPN33を調製するためにpC
P110からの同一の配列で置換された。次いで、pR
PN33内のAseI制限部位の間のβ−ラクタマーゼ
コード領域は、pRPN40を調製するためにbp1K
1の突然変異KanR領域で置換された(Panayo
−tatos,N,1988,Gene 74:357
−363)。最後に、pRPN40およびpb1K0の
NdeIとBg1II制限部位の間の領域が(Pana
yotatos,N,1988,Gene 74:35
7−363)pRPN39を形成するために置換され、
この場合KanR遺伝子はその野性型プロモーターの下
に存在する。
【0326】(1.2 タンパク合成の誘導)細胞を0
590=1となる迄37℃にてLB培養液中で振とうさ
せた。ラクトースを加えて最終濃度を1%とし、インキ
ュベーションを16〜20時間続けた。
【0327】(1.3 「急速」タンパク抽出)ゲル電
気泳動のための試料は、0D590=2の培養物0.5m
lからの細胞ペレットを0.16mlの溶解緩衝液(1
00mMトリス−HC1,10%グリセロール,4%ド
デシル硫酸ナトリウム、1mMジチオトレイトール,
0.5mg/mlブロモフェノールブルー,pH6.
8)に再懸濁させ、5分間沸とうさせて製造した。
【0328】選択的抽出/可溶化−−組換えヒト白血球
インターフェロンα2に関して最初に記載された方法
(Thatcher,DおよびPanayotato
s,N,1986,Method Enzymol.1
19:166−177)を次のように変更して使用し
た。誘導培養からの細胞を再懸濁し、−20℃以下で保
存した。リゾチーム処理したのち、粘性の懸濁液をFr
ench Press(SLM−Aminco)に8,
000psiを通過させ、11,000×gで遠心分離
し、次いでペレットを処理した(Thatcher,
D.および Panayotatos,N,1986,
Methods Enzymol.119:166−1
77)。8Mグアニジニウムクロライドで可溶化した物
質を緩衝液D(10mMトリス−HC1,pH8.0,
5mM EDTA,0.1mMジチオトレイトール)に
対して徹底的に透析し、11,000×gで遠心分離し
た後、透明な上清をMillipore Sterif
il D−GVフィルターに無菌的に通過させた。
【0329】(1.4 クロマトグラフィー)濾液を2
5mM NaClとなるように調整し、これを0.5m
l/分の速度で、緩衝液E(20mMトリス−HC1,
pH8.0,0.1mM EDTA,0.1mMジチオ
トレイトール,25mM NaCl)にて平衡化した5
×10cmのDEAE Sehpacelカラム(Ph
armacia)に適用した。カラムを1ベッド容積の
同じ緩衝液で洗い、同じ緩衝液中の線形勾配の25−5
00mM NaCl 3ベッド容積にて溶出させた。組
換えラットCNTFは250−350mM NaClで
溶出したのに対し、ヒトCNTFは50−100mMで
溶出した。
【0330】ラットCNTFについては、プールしたピ
ーク分画を緩衝液Eに対して透析し、滅菌濾過し、−7
0℃て保存した。
【0331】ヒトCNTFについては、DEAE Se
phacelカラムからのプールしたピーク画分を40
mM MES(Boehringer)pH6.0,
0.1mM EDTA,0.1mMジチオトレイトール
(緩衝液G)となる様に調整し、0.22μm Mil
lexGFフィルターに通し、そして1.0ml/時で
5×10cm Fast−Sカラムに適用した。250
mM NaClを含有する2ベッド容積の緩衝液Gで洗
った後、緩衝液G中の勾配250−1000mMNaC
l3ベッド容積を適用した。ヒトCNTFは約600m
M NaClで溶出した。ピーク画分を緩衝液Eに対し
て透析し、滅菌濾過し、−70℃で保存した。
【0332】(1.5 ペプチド分析) (1.5.1 ラットCNTF)組換えラットCNTF
(50μg)を記載(Stockliら、Nature
342:920−923)されている様にして、BrC
Nで切断した。生成したペプチドをRR C4を使用し
て逆相HPLCで分離し、そのクロマトグラフィーパタ
ーンをBrCNで切断したラット坐骨神経CNTFのも
のと比較した。C−末端としてあらかじめ同定したペプ
チドをアミノ酸分析にかけた。加えて、N−末端を同定
し、アミノ酸分析を行った。
【0333】(1.5.2 ヒトCNTF)0.1%T
FA/50%アセトニトリルの1.5ml中の組換えヒ
トCNTF(400ピコモル)をSpeedvacで3
00μlの最終容積に濃縮した。試料をミニカラム(V
ydac C−4,214 TPB,300A,10μ
m)にかけ、 0.1% TFA/10%アセトニトリ
ルで2回洗い、0.1% TFA/70%アセトニトリ
ルで溶出した。この溶出物をSpeedvacで約10
μlに濃縮した。2%カルボキシペプチダーゼYおよび
P(Boehringer Mannheim,配列決
定品質)を用いて、クエン酸ナトリウムを添加して調整
されたpH3.79,5.0および6.12において全
容積20μl中で(最終濃度は0.025から0.05
M)33℃にてC−末端の切断を行った。10分および
65分のインキュベーション間隔で3μlの99%ギ酸
および200pmolのアミノエタノール(内部標準と
して使用)を添加し、試料を上述のようにしてミニカラ
ムに適用した。切断したアミノ酸を溶出し、カラムを
0.1% TFA/10%アセトニトリルで2回洗浄し
た。アミノ酸を乾燥し、o−フタル −ジアルデヒドに
て誘導体に変えた後で分析した。CNTFを0.1%T
FA/70%アセトニトリルでカラムから溶出させ、1
0μlに濃縮し、次いで切断を繰り返した。
【0334】(1.6 生物学的活性)ニワトリ胚の脊
髄神経節(DRG)の外植片および毛様体神経筋(C
G)ニューロンの解離した培養物において、Linds
ayおよびRohrerが記載したようにして(198
5,Devel.Biol 112:30−48)、組
換えCNTFの生物学的活性をアッセイした。簡単に述
べると、10日間インキュベーションしたニワトリ胚
(E10)からDRGを切りとり、そして5〜6個の神
経節を35mmの組織培養皿中の1mlのコラーゲンゲ
ルマトリックス中に移植した。ゲルが固定した後、5%
の加熱不活性したウマ血清(GIBCO)が補充された
1mlの組織培養成育培地F14(Imperial
Labs,U.K.)を、ヒトCNTF(1〜20l)
を添加する前に加えて最終濃度を100pqから100
ng/mlとした。E8ニワトリ胚からCGを切りと
り、カルシウム不含およびマグネシウム不含のリン酸緩
衝塩溶液中の0.25%トリプシン(Worthing
ton)中にて30分間インキュベートした。次いで神
経節を、パスツールピペットの内腔を通過させる摩砕に
より端離細胞浮遊液に解離させる前に、5%のウマ血清
含有F14培地中で3回洗浄した。CG神経節の富化は
60mm皿に細胞浮遊液を3.5時間置くことによりな
され、この間に非ニューロン性細胞(線維芽細胞および
シュワン細胞)はプラスチックに強固に付着したが、明
視野のニューロンは浮遊液中にとどまった。精製ニュー
ロンをポリオルニチン−ラミニンでコーティングされた
35mm培養皿上に8,000−10,000ニューロ
ン/皿の量で載置した。外植した培養物においてCNT
F活性を、処理培養物における繊維の伸びの程度を対照
のものに対して比較評価することにより決定した。繊維
の伸びは外植したDRGおよびNGFの用量−応答に関
する写真と培養物を比較することにより、0から5+の
スケールで評価した。解離したCGニューロン培養物に
おいて、CNTF活性は48時間の時点で対照およびC
NTF処理培養物における処理に耐えたニューロンのパ
ーセントを計算することにより決定した。すべての場合
において、結果は3通りの培養物から導かれた。 (1.7 他の方法)この研究において使用された酵素
反応、DNA電気泳動法および他の技術の条件は詳細に
記載されている(Panayotatos,N,198
7,In K.G.Hardy(編),Plasmid
s:A Practical Approach.IR
LPress,Oxford,U.K.,pp.63−
176)。DNAの配列決定は鋳型として4mgのスー
パーコイルプラスミドを使用して、Sequenasa
Version 2.0キット(USB Corpo
ration)で行った。
【0335】(2 結果および考察)E.coli中の
外来タンパク発現についての従来からの研究は、高レベ
ル発現に寄与することができ、そして生物学的に活性の
産生物の回収を容易にしうる幾つかのパラメーターを同
定した。我々は数個の重要な特性を用いる発現ベクター
を使用したが、これらの特性には次のものが包まれる;
ラクトースオペロンリプレッサーによる1acUV5プ
ロモーターの制御;バクテリオファージT7からの強力
なリボゾーム結合部位;コピー数を増加させるためのプ
ラスミドの複製制御領域における突然変異;および抗生
物質抵抗性タンパクの発現を制限するための突然変異。
我々はE.coliにおけるCNTFの産生についての
後から2つの特性の効果を詳細に探究した。
【0336】(2.1 ラットCNTFの発現) (2.1.1 コピー数の作用)ゲル電気泳動による
E.coli W31101 acIqF−/pRPN
11のラクトース誘導培養物におけるタンパク合成の分
析は、ラットCNTFについて予期された大きさである
約24,000KDaのポリペプチドの比較的に弱い発
現を明らかにし、これはpCP93ベクターを担持する
細菌の誘導コントロール培養物においては存在しなかっ
た(第18図)。pRPN11を担持する細胞の抽出物
も有意なレベルのCNTF活性を有していた。E.co
li W31101 acIqF−/RPN12の誘導
培養物において、これはコピー数突然変異coplの存
在によってのみpRPN11と異なるものであるが、C
NTF産生は全細胞タンパクの約30−50%に増加さ
れた(図18)。このようにpRPN11に対するpR
PN12のコピー数における5倍の増加は、組換えタン
パクのレベルにおいて30−50倍の増加を生じさせた
(表4)。copl突然変異のこの作用は他の組換えタ
ンパクに関しても報告されている(Buell,G.お
よびPanayotatos,N.1987,in「F
rom Geneto Protein;Steps
Dictating the Maximol Lev
elsof Gene Expression」,Rφ
znikoff,W.S.およびGold,L.編 B
utterworths,Stoneham,Mas
s)。
【0337】(2.1.2 抗生物質抵抗性の作用)
E.coliにおける組換えタンパクの発現に関する従
前の研究において、ベクターによりコードされた抗生物
質抵抗性タンパクの合成は至適組換えタンパクの産生を
干渉することが観察された。この干渉は、細胞の限定さ
れた合成機構に関する2個の遺伝子が競合することに帰
因していた(Panayo−tatos,N,198
8,Gene 74:357−363)。この仮説をさ
らに試験し、潜在的にCNTF産生レベルを改善するた
めに、pRPN12中のB−ラタクマーゼ遺伝子をその
天然プロモーターの転写調節の下(prpn37)又は
より弱い突然変異プロモーター(pRPN38)の下の
いずれかで、カナマイシン抵抗性(kanR)遺伝子で
置換した。
【0338】pRPN37の宿主である誘導細胞におけ
るタンパクレベルの分析は、ラットCNTFは全細胞タ
ンパクの10−20%を構成し、そしてkanRタンパ
クはそのレベルの約1/2で合成されたことを示した。
一方、突然変異体のkanRプロモーターを産生するp
RPN38の宿主細胞においては、CNTFは全細胞タ
ンパクの50−70%を構成するにもかかわらず、ka
nRタンパクは検出されなかった(図18および表
4)。pRPN38に関して観察されたCNTFの有意
に高い発現は、抗生物質抵抗性遺伝子の発現レベルの減
少から直接生ずるものであろう。これらのベクターにお
いて高レベルで発現される他の組換えタンパクに関して
観察され考察されたように(Panayotatos,
N.,1988,Gene 74:357−363)、
kanRプロモーターの強度を最小にすれば、明らかに
限定された細胞の合成能の競合が最小になる。
【0339】(2.2 ヒトCNTFの発現)数個のベ
クターを用いて得られたヒトCNTF発現の相対レベル
は図18に示されており、そして表4に要約されてい
る。各ベクターによる最大レベルはラット遺伝子を担持
する類似のベクターについて観察されるレベルよりは小
さかったが、全体のパターンは同一であった;より高い
コピー数の(copl)プラスミドに関し30−50倍
の増加が再度観察され、そしてここでも最大レベルは高
コピー数とカナマイシン抵抗性の低発現の組み合わせに
より得られた。ヒトCNTFの発現については、弱めら
れたkanRの作用(pRPN39対pRPN40)は
ラット CNTF発現における作用(pRPN37対p
RPN48)よりもいく分顕著ではなかった。細胞の合
成機構が制限されると、即ち、組換えタンパクの極めて
高いレベルでは、2個の転写単位の競合のみが明らかに
なるので、このことは予期されたことであった。
【0340】ここで報告されたE.coliにおけるラ
ットCNTF産生レベルは例外的に高い。これは、適度
に強いプロモーターの使用、強力なリボゾーム翻訳開始
シグナル、比較的高いコピー数に安定に維持されるベク
タープラスミド、および選択的な抗生物質抵抗性タンパ
クの最小の合成を含む幾つかの因子の好適な組みあわせ
から明らかに生じたものである。加えて、組換えタンパ
ク産生はタンパク自体の物理的性質および宿主内での安
定性により決定される。この点でラットCNTFはE.
coli内での発現に特になじみやすいものであると思
われる。ヒトCNTFも幾分低いレベルではあるが、極
めて効率的に発現される。
【0341】(2.3 ラットおよびヒトのCNTFの
精製)E.coli内で高レベルで発現される他の組換
えタンパクと同様に、CNTFは大部分が不溶性の封入
体中で見出された;ラットタンパクの85−90%およ
びヒトタンパクの60−70%は中性の緩衝液による抽
出に抵抗性であった。封入体中にとじこめられたCNT
Fおよび他の(大部分の疎水性)タンパクの抽出および
可溶化は8Mのグアニジニウムクロライドにより影響さ
れた。その後での透析によるグアニジニウムのゆっくり
とした除去は疎水性の宿主タンパクの沈澱を生じ、そし
て溶液中にラットCNTFを95%より高い純度で、ま
たヒトCNTFを90%より高い純度で残した(図1
9)。この時点において、意図的に過負荷をかけたポリ
アクリルアミドゲルの相対的強度およびHPLC分析に
より決定した場合、組換えラットCNTFを99%以上
に精製するのに一つのクロマトグラフィー工程(DEA
E Sephacel)で十分であった。一部にあって
は、ヒトタンパクのDEAE Sephacelに対す
る弱い親和性のために、99%以上の純度を達成させる
ためには第2のクロマトグラフィー工程(Fast
S)を付加することが必要であった(図19B)。
【0342】(2.3.1 収量)推定の発現レベルが
与えられ、そして湿潤細胞ペレットの全タンパク含量が
5−15重量%であると仮定すると、1gの湿潤細胞ペ
レット当りの理論的収量はラットCNTFについて30
−90mgで、ヒトCNTFでは15−45mgであろ
う。実際の収量はラットCNTFについては約20mg
で、ヒトCNTFについては約6mgであった。ヒトタ
ンパク質の場合における損失の大部分は、封入体を生成
する間に抽出されて捨てられた「可溶性」CNTFによ
る。
【0343】(2.3.2 特性決定)上記方法により
製造された組換えCNTFは、ラットおよびヒトの双方
で99%以上の純度であった。このタンパク質は、リム
ルス・アメボサイト(LimulusAmebcyt
e)溶解物試験(Associates of Cap
eCod)によれば、極めて低い発熱性(15ng/m
lタンパク質)を有した。さらに、以下で考察するよう
に、これらはピコモルレベルで生物学的に活性であるこ
とが見出された。
【0344】組換えラットおよびヒトCNTFタンパク
質をBrCNで処理し、N−末端およびC−末端ペプチ
ドを同定し、アミノ酸組成および/又は配列決定分析に
かけた。N−末端ペプチド分析はラットおよびヒトタン
パク質の両方においてN−末端アミノ酸がアラニンとし
て定量的に回収されたことを示した。このことは、2番
目の残基がかさ高くないアミノ酸アラニンである場合に
E.coli中で一般的であるように、最初のメチオニ
ンが定量的に除去されたことを意味する。これとは対照
的に、ラット坐骨神経から精製されたCNTFのN−末
端はブロックされ、そして恐らくは末端のメチオニン残
基を保持するであろう。
【0345】カルボキシル末端においては、末端BrC
Nペプチドの予想された配列が組換えヒトCNTFに対
して得られた。一方、ラットCNTFのC−末端ペプチ
ドのアミノ酸組成分析は、それが予想された組成は有す
るものの、予期されたチロシンが欠除し、余分のアスパ
ラギンを有することを示した。DNA配列決定法は、コ
ドン193におけるチロシンのアスパラギンへの置換と
いう点突然変異を示した;これは、オリジナルな発現ベ
クターpRPN11を作製するためにクローン化ラット
CNTF cDNAをPCRによってコピーする間に明
らかに生じた。我々はこの突然変異が生物学的活性にと
っては必須でないCNTF領域に存在することを確定し
た。
【0346】ラットおよびヒトCNTFは同数のアミノ
酸を有しており、(N−末端メチオニンを除去した後の
計算MWはそれぞれ22,780および22,70
0)、そしてその配列の広範囲の部分を共有する。しか
し還元および非還元のSDS−ポリアクリルアミドゲル
の両方において、ヒトCNTFはラットCNTFよりも
幾分ゆっくりと移動する(第19図)。構造が類似し長
さが同一の2個の分子間の移動のこの差異は、恐らくヒ
トタンパクにおける異常な構造上の制約を反映する。
【0347】(2.4 生物学的活性)上述の方法によ
り精製された組換えラットCNTFは完全に活性であっ
た。図20は、ラット坐骨神経から精製したCNTF
(Stockliら、Nature 342:920−
923)および組換えラットCNTFを用いて得られた
E8ニワトリ胚毛様体神経節の解離した富ニューロン培
養物の用量−応答曲線を示す。坐骨神経から精製したタ
ンパク質の活性は5pg/mlで検出され、そして最大
のニューロン生存は1〜2ng/mlでみられた(EC
50=80pg/ml)。同じアッセイにおいて、精製組
換えラットCNTFは2pg/mlで活性であることが
認められ、飽和は0.5−1.0ng/mlで観察され
た(EC50=35pg/ml又は1.5pM)。このよ
うに、精製組換えラットCNTFは坐骨神経から精製し
た天然のタンパクと少なくとも同程度に活性であった。
【0348】平行実験において、精製組換えヒトCNT
Fの生物学的活性をアッセイした。最初に、胚日数10
(E10)のニワトリDRGの外植片を、E.coli
の溶菌液中における急速かつ半定量的なCNTF活性検
出のために使用した。CNTFの存在時において繊維の
伸びが観察されたが、外来性の神経栄養因子が存在しな
い場合には対照の神経節からの伸びはほとんど又は全く
生じなかった。CNTFの飽和レベルにおける繊維の最
大の伸びは、NGFの飽和レベルで観察されるものの約
50−75%であった。
【0349】より特異的なアッセイにより、E8ニワト
リ毛様体神経節の解離した富ニューロン培養物において
測定がなされた。対照培養物において48時間後にはほ
とんどすべてのニューロンが変性したが(第21C
図)、CNTFが飽和レベルで存在する中に置かれたニ
ューロンは少なくともその60−70%が生存し、そし
て長い神経突起を発達させた(図21D,E)。毛様体
ニューロンに及ぼす特異的なこの作用は、ナノグラム以
下の量の細菌細胞の粗溶菌液および精製組換えタンパク
で観察された。漸増量の純粋なタンパクを用いて行われ
たこの様な実験から、組換えヒトCNTFはニワトリ毛
様体ニューロンに対してラットCNTFと同程度に活性
であることが見出された。
【0350】ここに記載したCNTFの発現および精製
は、医薬の製造のために容易に拡大しうるであろう。実
験動物においてCNTFが傷ついた運動性ニューロンの
生存を促進することができるという最近の発表に照らし
て、このことは意義があろう(Sendtnerら、1
990,Nature 345:440−441)。
【0351】
【表4】 *lac:lacUV5プロモーター;rbs1:リボ
ゾーム結合部位;ratCNTF,humCNTF:ラ
ット又はヒトCNTF遺伝子;amp:アンピシリン抵
抗性遺伝子;kan0,kan1:野性型又は突然変異
したkanR遺伝子;cop+,cop1:通常又は高
コピー数プラスミド。 **全細胞タンパクのパーセントとして。
【0352】(実施例8:生物学的活性に及ぼす修飾し
た、および、端部を切りとった毛様体神経栄養 因子の
作用) (1 材料および方法) (1.1 親の発現ベクターの形成)親のrCNTF発
現ベクターのpRPN11,pRPN37およびpRP
N40の遺伝子操作は、実施例7の(1.1.1.
1)、(1.1.1.3)および(1.1.2.2)に
記載されている。
【0353】(1.2 修飾したヒト毛様体神経栄養因
子ベクターの形成)プラスミドpRPN108はpRP
N33内のユニークなAaT IIとNhe1制限部位
の間のDNA配列を、Nhe1部位から15bp上流に
位置する2個の位置が修飾された全く同一の配列を担持
する断片で置換することにより産生された。これは、N
he1部位を包含しそしてTGTシステインのコドンを
アラニンに関するGCAコドンで置換した3個の残基を
含有する合成オリゴデオキシリボヌクレオチドである
「3’プライマー」で達成された。この3’プライマー
はポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によりpRPN33
から所望の 配列を得るために、Aat II部位を包
含する5’プライマーと組合わせて使用した。従って、
pRPN108はhCNTFのアミノ酸17に関するア
ラニンコドンを除いて、pRPN33と同一である(図
22)。
【0354】プラスミドpRPN109は、Nhe1部
位を包含する3’プライマーがTGTシステインコドン
とセリンに対するAGTコドンに変える2個の残基を含
んでいることを除いて、pRPN108と全く同様の手
段でpRPN33から産生された。従ってpRPN10
9は、hCNTFのアミノ酸17に対するセリンコドン
を除いて、pRPN108と同一である(第22図)。
【0355】プラスミドpRPN59は、pRPN33
中のユニークな制限部位はBamHIとNru1の間の
DNA配列を除去することにより産生された。pRPN
59において、hCNTF遺伝子配列は、185番目の
コドンの後で中断されており、それに続く配列はhCN
TFに対応しない10個の追加のアミノ酸および翻訳停
止コドンについてコードする(第22図)。
【0356】プラスミドpRPN112はAse1部位
の間のhCNTF遺伝子の一部を担持する制限フラグメ
ントの方向を逆転した場合に、pRPN33(MS2)
からのpRPN40の操作の過程で産生された。pRP
N112においてhCNTF遺伝子は145番目のコド
ンのすぐ後で中断されており、それに続く配列は2個の
コドンhCNTFに対応しないアミノ酸(ロイシン)に
対するものおよび翻訳停止コドンを導入する(第22
図)。
【0357】プラスミドpRPN82は、BstX1部
位で終了しhCNTF最後のアミノ酸133個をコード
するPCRフラグメントを、CNTFとは相同でないタ
ンパクをコードする遺伝子のBstX1部位に挿入する
ことにより産生された。pRPN82において、生成し
た融合タンパクは2個のグリシン基が続く外来タンパク
の初めの35個のアミノ酸およびhCNTFの133残
基から構成されている(第22図)。
【0358】(1.3 修飾されたラット毛様体神経栄
養因子ベクターの作製)プラスミドpRPN65は、p
RPN12のユニークな制限部位Sac1とNru1の
間に、rCNTFの165番目のコドンの直後に翻訳停
止コドンを導入するために意図されたPCRフラグメン
トを挿入することにより産生された。
【0359】プラスミドpRPN110は、pRPN1
2中のユニークなNhe1とEag1制限部位の間のD
NA配列を、TATチロジンコドンをアスパラギンに対
するAATコドンに変える1個のヌクレオチドにおいて
修飾された全く同じ配列を担持するフラグメントで置換
することにより産生された。これは突然変異させようと
する位置からrCNTF遺伝子の3’末端にEaq1に
より認識される配列が後に続く3’プライマーにて達成
された。この3’プライマーは、pRPN12からPC
Rにより所望の配列を得るために、Nhe1部位を包含
する5’プライマーと組みあわせて使用された。pRP
N110において、rCNTF遺伝子はラットDNAに
よりコードされるものと同一のタンパクをコードする
(第22図)。
【0360】(1.4 毛様体神経栄養因子活性の生物
学的アッセイ)背根神経節において生物学的活性をアッ
セイし、および/又は解離した毛様体ニューロンを実施
例7(1.6)に記載したようにして測定した。可溶性
タンパク質は実施例7(1.3)に記載された「急速」
タンパク質抽出法により、各プラスミドの宿主である誘
導細菌から抽出した。
【0361】(2 結果および考察)生物学的活性のた
めのアッセイの結果は、pRPN108およびpRPN
109内にコード化された修飾hCNTFタンパク質な
らびにpRPN59内にコード化された端部を切りとっ
たタンパク質が、親のプラスミドpRPN33内でコー
ド化された完全な長さのタンパク質と同程度に活性であ
ることを示した。一方、pRPN112内でコード化さ
れた端部の切りとられたタンパク質は不活性であった。
【0362】この結果は、ヒト、ラットおよびウサギC
NTF配列の第17位において共通に保持されているユ
ニークなシステイン残基を活性の明白な損失をもたらす
ことなく修飾できることを示している。同様にhCNT
Fの最後に15個のアミノ酸も活性のためには必要でな
い。対照的にhCNTFのカルボキシル末端から最後の
55個のアミノ酸を除去すると活性が失なわれる。それ
ゆえ、活性なhCNTFのための決定的な領域はアミノ
酸146ないし186の間の領域に存在する。
【0363】端を切りとった、および修飾したラットC
NTFタンパク質に関する結果はこの解釈と一致し、さ
らに、CNTF活性に決定的な領域を狭める。pRPN
65によりコード化されたタンパク質における最後の3
5アミノ酸を除去するとタンパク質は不活性となった
が、193位のチロシンをアスパラギン残基で置換して
も活性に何らの影響も有しなかった。これらの結果はさ
らに、CNTF活性に決定的な領域の限界をアミノ酸1
66と186の間の配列に定義する。
【0364】(実施例9:腹側脊髄ニューロンに及ぼす
CNTFの付加的な作用) (1 材料および方法) (1.1 実験動物)Sprague−Dawleyラ
ット(HSD又はZivic−Miller)をすべて
の実験で使用した。妊娠したラット(E14)を実施例
5(1.1)の記載のようにして殺した。
【0365】(1.2 組織培養法)脊髄を実施例5
(1.2)に記載のようにしてラッ ト胚から無菌的に
とり出した。脊髄組織を小片に細断し、0.1%トリプ
シン(GIBC0)および0.01%デオキシリボヌク
レアーゼタイプ1(Sigma)中で37℃で20分間
インキュベートした。次いでトリプシン溶液を除去し、
45%イーグル最少必須培地(MEM)、45%ハム
(Ham’s)栄養混合物F12(F12)、5%ウシ
胎児血清(GIBC0)、5%ウマ血清(GIBC
0)、グルタミン(2mM)、ペニシリンG(0.5単
位/ml)およびストレプトマイシン(0.5μg/m
l)から成る培地でリンスし、置換した。
【0366】これをパスツールピペットを通して緩やか
に粉砕することにより同じ培地中で2回機械的に解離さ
せ、上清をプールし、そしてナイロンフィルター(Ni
tex Tetko;40μm)を通して濾過した。得
られた全細胞数をトリパンブルーの存在下で計測する血
球計数器により決定した。解離した腹側細胞を約50,
000細胞個/cm2の密度でポリ−L−オルニチン
(10μg/ml)およびラミニン(5μg/ml)で
被覆された皿上に載置した。載置したその日に処理を行
い、ただし遅れた添加実験では2日又は6日目に処理を
行った。培養物をほぼ100%の相対湿度において95
%空気/5%CO2中で37℃にて保持した。培養培地
を3日又は4日毎に交換した。分裂阻止剤シトシンアラ
ビノシド(Ara C;0.5μM)を、非ニューロン
性細胞の数を減らすために2日目に加えた。7日目に細
胞を収集してコリンアセチルトランスフェラーゼレベル
(CAT;Fonnum,1975,J.Neuroc
hem.24:407−409)およびタンパク質レベ
ル(Bradford,1976,Annal.Bio
chem.72:248−254)を測定し、または4
%パラホルムアルデヒド中に固定してNFアッセイ(D
oherty et al,1984,J.Neuro
chem.42:1116−1122)を行い、免疫細
胞化学的に調べた。幾つかの培養物を、50%F12お
よび50% MEM、グルタミン(2mM)、インスリ
ン(5μg/ml)、トランスフェリン(100μg/
ml)、プロゲステロン(20nM)、プトレッシン
(100μM)および亜セレン酸ナトリウム(30n
M)から成る特定の培地中で成長させた(Botten
steinおよびSato,1979,PNAS,7
6:514−517)。これらの培養物において、血清
含有培地は第1日目に特定の媒地で置換された。
【0367】(1.3 ニューロフィラメント(NF)
アッセイ)4%パラホルムアルデヒド中に4℃で2時間
細胞を固定した後、培養物をDohertyらにより記
載された方法(1984,J.Neurochem.4
2:1116−1122)にしたがって透過性となし、
ブロックした。ニューロフィラメントタンパクは1:1
000に希釈したモノクローナル抗体RT97(Woo
dおよびAndrton,1981,Biosci R
ep.1:263−268)を使用して検出した。反応
生成物は基質としてo−フェニレンジアミン(OPD)
を用いて可視化し、光学濃度を490nmで測定した。
【0368】(1.4 コリンアセチルトランスフェラ
ーゼ(CAT)アッセイ)0.1% Triton X
−100を含有する20mMトリス−HCL(pH8.
6)溶液中で細胞を溶解することにより培養物を収集し
た。2マイクロリットルの細胞溶解物を取り出し、マイ
クロ−フォナム法(micro−Fonnum)にした
がってCATをアッセイした(Fonnum,197
5,J.Neurochem.24−407−40
9)。最終的な基質組成物は、50mMのNaH2PO4
(pH7.4)緩衝液中の 0.2mM[1−14C]ア
セチル−CoA(NEN,54.4mCi/mmo
l),300mM NaCl,8mMコリンブロミド,
20mM EDTAおよび0.1mMネオスチグミンか
ら構成された。これらの酵素および基質濃度において、
酵素反応は90−120分の間線状であった。CATに
対する誘導の特異性は、アッセイ中にCAT活性の特異
的阻害剤であるN−ヒドロキシエチル−4−(1−ナフ
チルビニル)ピリジウム(HNP)を添加することによ
り試験した(WhiteおよびCava llito,
1970,J.Neurochem.17:1579−
1589)。
【0369】(1.5 アセチルコリンエステラーゼ
(AchE)の組織化学的染色)コリン作動性細胞は、
Geneser−JensenおよびBlacksta
dtの染色方法(1971,Z.Zellforsc
h.114:460−481)を改変したものにより、
AchEを組織化学的に染色することにより同定した。
4%パラホルムアルデヒド中に培養物を固定した後、細
胞を次の成分から成るAchE基質の存在下に4℃で5
〜6日間インキュベートした:50mMアセテート緩衝
液(pH5.0)中の4mMアセチルチオコリンヨーダ
イド、2mM硫酸銅、10mMグリシンおよび10μg
/mlゼラチン。反応生成物の可視化は既述のように実
施した(HartikkaおよびHefti,198
8,J.Neurosci.8:2967−298
5)。
【0370】(1.6 腹側角細胞のメトリザミド密度
勾配による分画)分画方法(Dohrmanら、198
6,Dev.Biol.118:209−221)はS
chnaarおよびSchaffnerにより記載され
た方法(1981,J.Neurosci.1:204
−207)を改変したものであった。メトリザミドをF
12:MEM(1.1)培地中に溶解し、3mlの17
%メトリザミド、3mlの12%メトリザミドおよび3
mlの8%メトリザミドから成るステップ勾配を製造し
た。以下の工程はすべて4℃で実施した。前記のように
して得られた腹側角細胞(ventral horn
cell)浮遊液(2.5ml)をステップ勾配上に層
状に置き、この管をスウィング−アウトローターを使用
して20分間2500×gで遠心分離した。遠心は0−
8%(分画▲)、8−12%(分割▲▲)および12−
17%(分画▲▲▲)の界面で3層の細胞を生じた。各
界面から得られた細胞を少量ずつ(約1ml)集め、プ
レートにおき、処理し、そして既述のようにアッセイし
た。分画▲からニューロンは培養した脊髄細胞に由来す
るコンディション化された培地中に保持した。
【0371】(2 結果および考察) (2.2 培養物の一般的形態学)血清含有媒地中で成
長させた腹側角細胞は、混合ニューロン−グリア細胞培
養物を生じた。24時間後にグリアは平らになり増殖し
始めたが、わずかに2〜3のニューロンが神経突起を広
げ始めただけであつた。しかしながら、48時間後には
多くのニューロンが神経突起を形成し、そして、特徴的
な明視野細胞体を示した(第23図)。2日目にAra
Cを添加した後で、非ニューロン性細胞は死に初め、
そして浮き上がり、約5%のグリアを含有するニューロ
ンに富んだ培養物を残した。所定の培地において、培養
物はAra C処理によつてさらに減少させることがで
きる約5%グリアを含んでいた。メトリザミド勾配で精
製した運動性ニューロン角培養物において(分画▲)、
グリアは実際上に存在せず、90%以上のニューロンは
大きなコリン作動性ニューロンであった。
【0372】(2.2 ニューロフィラメント(NF)
レベルに及ぼすCNTFの作用)ニューロンに及ぼすC
NTFの作用を評価する為に、NFレベルを測定した。
CNTFで処理(10ng/ml)した腹側角培養物で
は未処理のコントロールに比較して、NF含量が2倍増
加することが見出された。NFGは有意な作用を生じな
かった(第24図)。これは、CNTFが培養腹側ニュ
ーロンにおいて、生存および/又は神経突起の伸びを促
進することを示唆している。
【0373】(2.3 AchE含有ニューロンの生存
におよぼすCNTFの作用)NFレベルの増大がニュー
ロンの生存又は神経突起の伸びの増大を反映するか否か
を決定するために、AchEに対する組織化学的染色を
実施した。なぜならば、腹側角培養物中の大多数のニュ
ーロンはコリン作動性の運動性ニューロンであるからで
ある。CNTF処理(10ng/ml)培養物におい
て、未処理のコントロールに比較してAchE−陽性の
ニューロンが2.5倍増加することが見出された。NG
Fはわずかな作用を持つようにみえた。これらの結果は
CNTFがニューロンの生存を高めることを示唆してお
り、この理由はNFレベルの増大のためであろう。
【0374】(2.4 CAT活性におけるCNTFの
作用)トランスミッター表現型発現に対するCNTFの
影響を評価するために、CAT活性のレベルを測定し
た。CATはAch合成のための律速酵素である。第2
6図に示すように、CNTF(10ng/ml)の添加
は培養7日後においてCAT活性を平均4.0倍増加し
たが、NGF(50ng/ml)およびFGF(50n
g/ml)のような他の成長因子の添加は作用を生じな
かった。コリン作動性活性のこの増加は、用量に依存し
ており、そして1ng/mlのCNTF濃度で最大応答
に達した(第26B図)。この増加は処理後3日の速さ
で明らかであり、培養物の密度により影響を受けないよ
うに見えた。これらの結果はCNTFもコリン作動性ト
ランスミッターの発現を刺激することを示唆している。
なぜならばCAT活性の増加はコリン作動性ニューロン
数の増加の1.6倍であり;すなわち生存したコリン作
動性ニューロンはAch/ニューロンをより多く発現し
ているからである。
【0375】(2.5 遅れて添加する実験)腹側角細
胞を第27図に示すように3グループに分けた。第27
A図において、CNTF(10ng/ml)をプレート
時に細胞に添加し、細胞をCNTFの存在下に7日間保
存した。第27B図およびC図では、培養物をCNTF
なしに2日または6日間保存し、次いでCNTF(10
ng/ml)でさらに7日間処理した。2日目にCNT
Fを遅れて添加すると、CAT活性の増加は1.2倍に
減少した。しかしながら6日の遅れでは、CNTFはも
はやCAT活性に影響を与えることができない(第27
図)。このことは、CNTFの非存在下では塗布してか
ら2〜3日以内に通常死ぬCNTF−感受性ニューロン
の集団が存在することを示唆している。CNTFの存在
時には、これらの細胞は生存し、増加した量のAchを
発現する。
【0376】(2.6 グリアの非存在下での腹側角培
養物に及ぼすCNTFの作用)腹側角培養物におけるグ
リア細胞の存在は2つの方法で減少された。すなわち
a)抗分裂剤(AraC;0.5μM)での処理、およ
びb)無血清増殖培地の使用。どちらの場合において
も、グリア集団は全細胞の約5%まで低下したが、CN
TFのCAT活性に及ぼす作用は不変であった(図2
8)。これらの結果は、CAT活性に及ぼすCNTFの
作用はグリアを介して仲介されるのではなく、ニューロ
ンからの直接応答であることを示している。
【0377】(2.7 メトリザミドグラジェント精製
運動ニューロンにおよぼすCNTFの作用)腹側角培養
物はすでにコリン作動性ニューロンで富化されていた。
培養物の均一性を確保するために、運動ニューロンをさ
らに密度勾配により腹側脊髄培養物から精製した。段階
的メトリザミドグラジェントに上り、より軽い浮揚性密
度に基づいて運動ニューロンの選択ができる。生成する
培養物はSchnaarおよびSchaffnerによ
り以前示されたように、90%以上の運動ニューロンを
含有していた(1981,J.Neurosci,1:
204−207)。精製した運動ニューロン培養物にお
いては、CNTF(10ng/ml)は未処理のものに
比べてCAT活性の10倍上昇を刺激した(図29)。
メトリザミドグラジェントは、多量の運動ニューロンか
ら少量のコリン作動性神経節前交換神経ニューロンのあ
りうる夾雑プールを分離しうる。この結果はCNTFが
運動ニューロンの生存を促進しそしてコリン作動性の発
現を刺激することを示している。
【0378】(実施例10:海馬培養物におよぼす毛様
体神経栄養因子の作用) (1 材料および方法) (1.1 海馬細胞培養物)Sprangue−Daw
ley系ラットのE18−19ラット胚から海馬を切り
出し、F10培地中に集めた。組織を細断し、F10培
地(Gibco)で2回すすぎ、そして37℃で0.2
5%トリプシン(Gibco)を用いて20分間トリプ
シン処理した。トリプシンは、ウシ胎児血清(FCS,
10%)、グルタミン(2mM)、ペニシリン(25単
位/ml)およびストレプトマイシン(25μg/m
l)を補添した最小必須培地(MEM)とから成る血清
含有の培地を添加して不活化した。おだやかに粉砕して
得られる解離細胞を集め、低速(500rpm)で30
秒間遠心分離した。遠心分離を2回反復し、細胞ペレッ
トを血清含有培地に再懸濁させた。次いで、細胞をポリ
オルニチン(10μg/ml)およびラミニン(10μ
g/ml)を被覆した6mmのウェル又は35mmの皿
上に塗布した。実験の大部分において、細胞は約71,
000細胞/cm2の低密度で塗布した。細胞を塗布し
て5−6時間後に培地を1%N3およびペニシリン−ス
トレプトマイシン(それぞれ、25単位/mlおよび2
5μg/ml)を含有する無血清培地と交換し、その時
点でCNTFを添加した。培地は3〜4日毎に交換し、
因子を再添加した。ニューロン富化された培養物を得る
ためには、シトシンアラビノシド(Ara−C,0.3
μM)を24時間添加した。この条件下で海馬培養物は
GFAP免疫組織化学法によりアッセイして約5〜10
%のグリア細胞を含有していた。
【0379】(1.2 GAD酵素活性のためのアッセ
イ)GAD酵素活性はKimuraおよびkuriya
maの方法(1975,Jpn J.Pharma,2
5:189−195)に従いL−[1−14C]グルタミ
ン酸からの14CO2の放出を計測することにより測定し
た。35mm皿上の細胞を50mMKH2PO4(pH
7.2)および0.25%トリトン X−100を含有
する30μlの溶液を用いて溶解させ、こすりおとしそ
して集めた。細胞溶解物5mlをGAD酵素活性に関し
てアッセイした。代表的なアッセイにおいては、反応混
合物は0.57mMのL−[1−14C]グルタミン酸
(NEN,NEC−715,52.6m Ci/ミリモ
ル)、グルタミン酸(3mM)、ピリドキサールリン酸
(0.2mM)およびAET(1mM)をKH2PO4
衝液(50mM,pH7.2)中に含有していた。これ
ら反応条件下において、酵素反応は2.5時間まで直線
状であることが判明した。インキュベーションは37℃
で2時間行ない、反応混合物に25μlの8N H2
4を注入することにより終了させた。次にインキュベ
ーションをさらに60分間続けた。放出された14CO
2はハイアミン(Hyamine)塩基溶液中に補集し
そして計測した。
【0380】(1.3 ニューロフィラメントタンパク
質の測定)ニューロフィラメントタンパク質は実施例9
記載のようにしてDohertyらの方法(1984,
J.Neurochem,42:1115−1122)
に従って定量した。
【0381】(1.4 高アフィニティGABAとり込
みの測定)高アフィニティGABAとり込みは、Tom
ozawaおよびAppelの改変方法(1986,B
rain Res.399:111−124)を用いて
測定した。細胞を、140mM NaCl,2.6mM
KCl,1mM KH2PO4,1mM Na2HP
4,6mg/mlのグルコース、1mM MgCl2
1mM CaCl2, 0.1% BSAを含有するG
ABAとり込み用緩衝液中で洗浄した。洗浄後、細胞を
GABAとり込み用緩衝液と共に37℃で5分間インキ
ュベートした。次に3H−Gaba(NEN,NEX−
191X,111.4Ci/ミリモル)を12nMの最
終濃度で添加し、インキュベーションを37℃で10分
間行った。その後、細胞を氷上に持し、とり込み用緩衝
液で3回洗浄した。細胞を0.14N NaOHと室温
で2時間インキュベートし、抽出物中の3H−GABA
を計数した。3H−GABAとり込みは、少なくとも3
0分間にわたって直線状であることがわかった。非ニュ
ーロン中へのGABAのとり込みは、2mM B−アラ
ニンの添加により阻害され、一方、ニューロンに特異的
なとり込みは1mMのニペコチン酸(nipecoti
c acid)による阻害により証明された。
【0382】(1.5 GADまたはGABAに関する
免疫組織化学的染色)細胞を4%パラホルムアルデヒド
を用い室温で30分間固定し、PBSで洗浄した。GA
D染色に関しては、細胞を50%、70%および50%
のエタノールで逐次すすぐことにより透過性とした。培
養物は、5%の正常ウサギ血清を含有するPBSで1時
間にわたって連続的にすすぐことにより遮断し、ヒツジ
抗−GAD抗体1440(1:6000に希釈)と4℃
で一夜インキュベートした。PBSで3回すすいだ後、
細胞を1:400の希釈度のビオチニル化ウサギ抗−ヒ
ツジ抗体と室温で少なくとも90分間インキュベートし
た。GABA染色に関しは、細胞をトリス−HCl
(0.1M,pH7.3)中のトリトンX−100
(0.25%)で透過性とし、10%正常ヤギ血清で9
0分間遮断し、次にウサギ抗−GABA抗体(1:50
00)と4℃で一夜 インキュベートした。PBSで3
回すすいだ後、細胞を1:200の希釈度のビオチニル
化ヤギ抗−ウサギ抗体と室温で少なくとも90分間イン
キュベートした。GAGまたはGABA免疫反応性細胞
を、Vectastain ABCキット(Vecto
r Labs)を用いることにより可視化した。
【0383】(1.6 ニューロン特異的エノラーゼ
(NSE)に関する免疫組織化学的染色)4%パラホル
ムアルデヒドによる固定後に、細胞を、0.1%のトリ
トンX−100を含有するPBS中の10%正常ヤギ血
清(NGS)で遮断した。次に細胞を一次抗体(ウサギ
抗NSE、1:5000)と4℃で一夜インキュベート
した。次に、細胞を二次抗体(ヤギ抗−ウサギ、1:2
00希釈)と室温で少なくとも90分間インキュベート
した。NSE−免疫陽性細胞を、Vectastain
ABCキット(Vector Labs)を用いて可
視化した。
【0384】(1.7 カルビンジンに関する組織化学
的染色)細胞をPBSで2回すすぎ、4%パラホルムア
ルデヒドを用いて室温で30分間固定した。1%正常
ウマ血清(NHS)で洗浄し、PBS中の5%NHSを
用いて室温で1時間遮断した後、細胞を1%NHS中の
マウス抗−カルビンジン抗体(1:1000希釈)と4
℃で一夜インキュベートした。次に細胞を1%NHSで
3回すすぎ、二次抗体(ウマ抗−マウス、1:400希
釈)と室温で90分間インキュベートした。カルビンジ
ンに関する免疫反応性細胞を、Vectastain
ABCキット(Vector Labs)を使用するこ
とにより可視化した。
【0385】(1.8 アセチルコリンエステラーゼに
関する組織化学的染色)アセチルコリンエステラーゼに
関する組織化学的染色を、Geneser−Jense
nおよびBlackstadtの方法(1971,Z.
Zell−forsch 114:460−481)に
従って行った。細胞をPBSで3回洗浄し、4%パラホ
ルムアルデヒドを用いて室温で30分間固定した。固定
された細胞を、次に50mM酢酸塩緩衝液(pH5.
0)、4mMアセチルチオコリンヨーダイド、2mM硫
酸銅、10mMグリシン、および10μg/mlゼラチ
ンを含有する反応混合物と共にインキュベートした。非
特異 的コリンエステラーゼはインキュベーション培地
中に0.2mMエトプロパジンを含めることにより阻害
した。コリンエステラーゼの染色の特異性は、ネオスチ
グミン5μMを添加することにより確かめた。7日間の
インキュベーションの終了後に、ゼラチンを37℃で短
時間インキュベーションすることにより溶解させた。細
胞を水洗し、1.25%Na2Sで1分間処理し、再度
水洗した。次にそれらを1%AgNO3で1分間処理
し、水およびPBSで洗浄した。
【0386】(1.9 毛様体神経栄養因子)全ての分
析に使用されたCNTFは、上記の実施例7に記載され
るようにして発現され精製された組換えラットCNTF
であった。
【0387】(2 結果)海馬をE18の発育齢で採取
して培養した場合、ニューロン集団の大部分は分裂終了
錐体ニューロンからなっていた。塗布5〜6時間後、ニ
ューロンは既に神経突起を伸ばしておりそして培養1日
後に細胞間の接触の形跡があった。長い突起を有する明
視野(phase−bright)細胞が明らかであっ
た。
【0388】海馬ニューロンを、種々の期間にわたって
CNTFの存在下、または不在下で低密度(約71,0
00細胞/cm2)で培養した。CNTF(10ng/
ml)による海馬培養物の連続処理により、細胞が3H
−GABAを摂取する能力が高まった(図30)。詳細
なニューロンGABAとり込みの、CNTFにより誘導
された増大の時間的経過は、図30Aに示されるように
遅かった。CNTF(10ng/ml)処理は、培養6
日目まではGABAとり込みをわずかに増大させ、未処
理の対照に較べて約4倍の最大増加は、CNTF添加8
日後に観察された。11日までの比較的長い培養期間で
それ以上大きな増大を生じなかった。培養中の海馬ニュ
ーロンに及ぼすCNTFの作用を更に評価するために、
ニューロフィラメントタンパク質を、ニューロフィラメ
ントタンパク質に対する抗体(RT97)に続いてEL
ISAアッセイを使用することにより定量した。ニュー
ロフィラメントは培養6日目まではごくわずか増大し、
8日目に最高約5倍まで増大することが測定された(第
30B図)。また、GABAとり込みおよびニューロフ
ィラメントタンパク質の両方に関する同様の時間経過が
1ng/mlのCNTFで観察された。
【0389】CNTFの作用は、図31に示されるよう
に、用量依存型であることが明らかとなった。詳細なニ
ューロンGABAとり込みは、0.01ng/mlで増
大しそして0.1ng/mlのCNTFで8日間処理し
た細胞に於いて最高約3倍まで増大した(第31A
図)。50g/mlまでの比較的高濃度のCNTFを用
いてもGABAとり込みをそれ以上増大させなかった。
また、同様に、CNTF処理培養物中のニューロフィラ
メントタンパク質は、用量依存性様式で増大し、0.1
ng/ml CNTFでプラトーに達した(第31B
図)。50ng/mlまでの比較的高濃度のCNTFを
用いてもニューロフィラメントタンパク質の量をそれ以
上増大させなかった。
【0390】GABA作動性ニューロンに及ぼすCNT
Fの作用を調べる別法として、GAD酵素活性を、CN
TFの存在下で8日間インキュベートされた培養物中で
測定した。CNTFは海馬ニューロン中のGAD酵素活
性を用量依存様式で増大させることがわかった(図31
C)。得られた用量−応答曲線の形状は、GABAとり
込みおよびニューロンフィラメントタンパク質に関して
観察されたものと同様であった。GAD酵素活性の3.
8倍の最大増大が、0.1ng/mlのCNTFで観察
された。
【0391】GAD酵素活性に及ぼすCNTFの作用が
酵素活性の誘導によるものであるか、またはGABA作
動性ニューロンに及ぼす生存作用によるものであるかを
調べるため、GAD−免疫反応性ニューロンの数を、C
NTFの存在下または非存在下に成長させた細胞で測定
した。10ng/mlの濃度で、CNTFは、NSEお
よびGAD陽性ニューロンの数をそれぞれ2.2倍およ
び2.3倍に増大させた。GABAに対する抗体を用い
る免疫組織化学的染色では、同様の結果を生じた(図3
3A)。カルビンジンは、歯状回、CA1錐体ニューロ
ンおよびいくつかの介在ニューロンを含む海馬ニューロ
ンのサブ集団に局在した(Balmbri−dgeおよ
びMiller,1982,Brain Res,24
5:223−229)。低密度の海馬培養物をCNTF
(10ng/ml)処理すると、カルビンジン免疫陽性
細胞が3倍増大した(図32B)。培養8日後に、アセ
チルコリンエステラーゼ陽性細胞の数も対照と較べてC
NTF処理培養物中では約17倍増大した(図33
B)。
【0392】CNTFはGABA作動性表現型形質を誘
導する作用をするよりもむしろ培養中のGABA作動性
ニューロンを救うための生存因子として作用していたこ
とを更に証明するために、遅延添加実験を行った。CN
TF(10ng/ml)を塗布後種々の時点で添加しそ
してGABAとり込みまたはニューロフィラメントタン
パク質の量を培養8日目に測定した。第34A図に示さ
れるようにCNTFの添加を1日遅延させた場合、7日
後にアッセイした場合の、CNTFにより誘導されたG
ABAとり込みの増大は低下した。CNTFの添加を塗
布後3日間に行った場合、CNTFはもはやGABAと
り込みを増大させなかった。ニューロフィラメントタン
パク質のCNTF誘導による増加は、CNTFの添加を
3日遅延した場合に同様に減少した(図35A)。この
観察は、その因子にさらす時間が不充分なためという可
能性を除外するために、以下の実験を行った。CNTF
(10ng/ml)を培養3日目に添加し、細胞を、G
abaとり込みおよびニューロフィラメントタンパク質
の測定に先立ち8日間その因子で処理した。かかる条件
下で、CNTF因子はGabaとり込みの増大を誘導し
得ず、ニューロフィラメントタンパク質に及ぼす作用
は、大幅に減少した(図34B、図35B)。
【0393】星状細胞は、NGFを含む多くの神経栄性
因子の豊富な起源であることが示されている。CNTF
の作用がニューロンに直接作用することよりむしろグリ
ア細胞からのかかる因子の放出を媒介するものであった
という可能性を調べるために、CNTF誘導によるGA
BAとり込みの増大をニューロン富化培養物中で調べ
た。図36に示されるように、AraC処理培養物中に
おいてCNTFは未処理対照に較べて、2.4倍のGa
baとり込み増大を生じた。GABAとり込みの刺激
は、ニューロン−グリア混合培養物(−Arac)中、
またはニューロン富化培養物(+Arac)中で同様で
あった。加えて、AraC処理培養物中のCNTFに関
する用量応答曲線は、最大応答に必要なCNTFの濃度
がさらに低い(0.1ng/mlに較べて0.03 n
g/ml)という点で左側にわずかにシフトした。
【0394】GABA作動性ニューロンに及ぼすCNT
Fの作用は細胞が塗布される密度に依存していた。7
1,000細胞/cm2の低い塗布密度で、CNTF
(10ng/ml)は Gabaとり込みの約2.6倍
の増加を生じた(図37A)。比較的高い塗布密度(1
43,000細胞/cm2)では、CNTFは飽和濃度
(10ng/ml)でGabaとり込みの有意な増大を
誘導し得なかった。ニューロフィラメントタンパク質の
レベルに及ぼすCNTFの作用は、同様に細胞密度に依
存していた(図37B)。これは、高密度の培養物中に
おける神経栄養因子のレベル上昇によるのかも知れな
い。培養中の海馬ニューロンは、既にグルタメート神経
毒性を受け易いことが以前に示されている(Matts
on,M.P.ら、(1988)J.Nrurosc
i.8:2087−2100)。我々は図38に示すよ
うに、比色MTTアッセイにより、種々の濃度(10〜
1000μM)のグルタメートの神経毒性作用を評価し
た。1mMの濃度のグルタメートは細胞生存率を約10
%まで減少させた。CNTF(10ng/ml)の存在
下では、グルタメートにさらした後の細胞生存率が高ま
った。
【0395】(3 考察)CNTFは培養中の幾つかの
異なったニューロン集団の生存および成長を増進するこ
とが示されている。加えて、CNTF様活性は、培養中
のグリア前駆細胞から2型星状細胞の分化を誘導するこ
とが示されている(Hughesら、1988,Nat
ure 355:70−73;Lillienら、19
88,Neuron 1:485−494)。本発明者
らは、CNS中のCNTFの新規な作用に関する事実を
提供した。即ち、CNTFはインビトロでE18海馬か
ら単離したニューロンの生存を支持する。CNTFで海
馬ニューロンを処理すると、GAD酵素活性の増大に伴
うGaba摂取の増大がもたらされる。海馬培養物のニ
ューロフィラメントタンパク質レベルは、CNTFの存
在下で同様に増加した。用量応答の研究では、これらの
種々のマーカー間の相関関係および0.1ng/mlの
CNTFで得られるCNTFの最大効果を示す。比較的
高濃度のCNTFではより大きな効果を生じないことが
明らかであった。
【0396】CNTFの作用は、CNTF作動表現型マ
ーカーの選択 的誘導により説明できよう。しかしなが
ら、遅延添加の結果は、GABAの生存作用を強く支持
するものである。本発明者らは、CNTFの添加を3日
遅延させた場合、最早GABA作動性細胞にその作用を
及ぼせないことがわかった。ニューロフィラメントタン
パク質の量は依然として有意に増加したが、その作用は
CNTFが0日目に添加された場合に観察された作用よ
りも大幅に小さかった。
【0397】CNTFの密度依存性作用では、高濃度で
は細胞が生存にCNTFをを必要とするとは思わないこ
とが示される。これは、ニューロンまたは星状細胞から
の内在性の神経栄養因子の局所的放出によるか、または
細胞間の相互作用によるものであり得よう。海馬ニュー
ロンの生存は星状細胞の存在下で増進されることが示さ
れている(BankreおよびCowan,1977,
Brain Res.126:397−425)。関与
する因子は、CNTFまたはニューロトロフィン群の一
員である可能性がある。ニューロン富化培養物中では、
GABAとり込みおよびニューロフィラメントタンパク
質に及ぼすCNTFの作用は影響されなかった。そのデ
ータは、CNTFの作用に於ける星状細胞の役割に強く
反対するものであり、そしてその作用がニューロンに対
する直接の作用により媒介されることを示唆している。
myc−標識CNTFリガンドおよびmycに対する抗
体を用いて、我々はニューロンにCNTFのレセプター
が存在する証拠を有する。
【0398】海馬ニューロンに対するCNTFの存在促
進活性はGABA作動性ニューロンに限定されないと思
われた。本発明者らは、アセチルコリンエステラーゼ免
疫陽性細胞の数もCNTFの存在下で増大する証拠を有
する。AchE−組織化学的染色の強さは、CNTF処
理培養物中でははるかに顕著であった。これは、内側隔
膜中のコリン作動性ニューロンに関する逆行性の生存因
子および分化因子としてのCNTFのありうる役割に重
要な意味をもち得よう。
【0399】神経表現型の二つの一般的なマーカー、即
ちNSEおよびNFの発現はCNTFの存在下で増大し
た。NFタンパク質蓄積の測定は酵素結合免疫吸着アッ
セイを用いて行った。使用したモノクローナル抗体(R
T97)は、NFタンパク質トリプレットの主に 20
0KDa形態、そしてわずかに150KDaサブユニッ
トを認識した。RT97の結合レベルは、培養に関して
は神経突起の伸び、特に、軸索の伸びの自由裁量による
指数として役立ちうることが既に示されている(Doh
ertyら、1984,Neurosci.Lett.
51:55−60)。CNTFで維持された8日令海馬
培養物は、一層緻密で複雑な突起のネットワークを示し
た。NFタンパク質の相対量のこの増加は単に改良され
たニューロン生存に対する二次的であり得よう。また、
CNTFは神経突起の伸びの誘導に選択的な作用を有し
よう。
【0400】CNTFの生存促進活性の特異性は、海馬
中に存在することが知られているその他の神経栄養因子
の作用を調べることにより提示されていた(Maiso
n−pierreら、1990,Science 24
7:1446−1451)。NGFが海馬ニューロンの
生存因子ではないという以前の観察と合致して、我々は
GABA作動性ニューロンに及ぼすNGFのいかなる作
用も検出できなかった。また、ニューロトロフィン群の
もうひとつの一員であるBDNFも培養中のGABA作
動性ニューロンの生存を促進しないようである。一方、
bFGFは、海馬中の重要な生存因子であることが示さ
れており(Wallickeら、1986,PNAS
USA 83:3012−3016)、CNS中の神経
栄養因子として作用することが示されていた(Morr
isonら、1986,PNASUSA 83:753
7−7541;Andersonら、1988,Nat
ure 332:360−361)。bFGFと同様
に、CNTFは非常に低濃度で活性である。
【0401】海馬は、アルツハイマー病を含む幾つかの
神経変性性疾患で冒されることが示されている。海馬様
体の選択的変性をもたらす原因をなすメカニズムは理解
されていない。興奮性アミノ酸神経伝達物質グルタメー
トが疾患過程にある役割を果たし得ることが仮定されて
いる。CNTFがインビトロで海馬ニューロン生存を支
持し得るという実証は、神経変性性疾患の治療的な手段
を設計するのに重要な意味をもち得る。FGFに関して
観察されているように(Mattsonら、1986,
PNAS 83:7537−7541)、CNTFがグ
ルタメート神経毒性に対して海馬ニューロンを保護し得
るか否かを決定することは重要である。CNTFに関す
るメッセンジャーRNAが、ノーザンブロット分析(M
asiakowski,個人的通信)により海馬で最近
検出されている。インビボでのCNTF合成の細胞型特
異性はまだ決定されていない。インビボ発達中の海馬に
おけるCNTFの生理学的役割は不明なままであるが、
本発明での所見に鑑みて、CNTFは海馬中のニューロ
ン生存を調節する役割を有する可能性のある内在性の神
経栄養因子であり得る。
【0402】(実施例11:ラットCNTFは培養中の
ラット海馬星状細胞の成長速度を増大させる) (1 材料および方法) (1.1 ラット海馬星状細胞の調製)海馬をE18ラ
ット胚から切り出し、24mM HEPESを含有する
F10培地(Gibco)中に収集した。組織を小さな
かたまりに細断し、そして0.25%トリプシン(13
海馬/5mlの0.25%トリプシン)で37℃で20
分間トリプシン処理した。DNAアーゼを0.2mg/
mlの最終濃度となるまで添加し更に10分間おいた。
反応は、10%のウシ胎児血清を補添した同量のDME
用いて停止させそして組織を2回洗浄した。穏やかに砕
いて得られた解離細胞をDME/FCS中に収集し、こ
の懸濁液を20mm Nitexスクリーン(Tetk
o)に通してかたまり物を除去した。細胞生存度を、ト
リパンブルー排除法を用いて測定した。次に細胞を組織
培養プラスチックT75フラスコに4.82×106
胞/フラスコで塗布した。塗布後1日目、3日目、5日
目、7日目および9日目に培地をDME−FCS(10
ml)と交換した。7日目および9日目に、フラスコを
手で振って希突起膠細胞および生存するニューロンを除
去した。10日目に、星状細胞を0.25%のトリプシ
ンを用いて除去しそして96ウェルプレートに塗布して
アッセイした。
【0403】(1.2 ラット海馬星状細胞に関するC
NTF分裂アッセイ)分裂アッセイを行うには、星状細
胞を10%ウシ胎児血清を含有する培地(DMEM)中
に16,000細胞/ウェルの密度で塗布して4時間付
着させた。次に、細胞をすすぎ、150μlの特定培地
(DMEM、0.5%BSA)を添加した。上記の実施
例2記載のようにして調製された組換えラットCNTF
を添加し24時 間おいた。細胞の標識化は、1μC/
ウェルの3H−チミジン(NEN,20Ci/mM)を
用いて24時間のインキュベーション時間の最後の2時
間で行った。インキュベーション後、細胞を以下のよう
に処理した。ウェルをPBSで2回洗浄し、10%トリ
クロロ酢酸(TCA)50ml中4℃で一夜インキュベ
ートした。TCAを除去後、細胞を冷水中で洗浄し、1
N NaOH100μlに可溶化させそして10mlの
アクアゾル(aquasol)中で液体シンチレーショ
ン計数器で計数した。
【0404】(1.3 (125I)CNTF結合アッセ
イ)海馬星状細胞を37mm2の皿中で約80〜90%
集密となるまで成長させた。星状細胞単層を、まず、H
amのF−12培地中で2回(2ml)すすいだ。次
に、F−12(1ml)を添加し、細胞を氷上で15分
間インキュベートした。次に培地を同量の冷Ham培地
と交換した。非競合的結合測定に用いられる予定のウェ
ルに未標識CNTF(非標識CNTFの100倍過剰)
を添加しそして培養物を更に60分間4℃でインキュベ
ートした。125I−CNTF(1ナノモノ当り112μ
Ciで約280,000dpmを含有する10μl、B
olton−Hunter試薬を用いて調製)を各培養
物に添加し、そして60分までの種々の時間にわたって
4℃でインキュベーションを続けた。非結合CNTF
は、細胞を10mg/mlのBSAを含有する冷PBS
(2mlずつ)を用いて3回洗浄することにより除去し
た。次に0.5mlの20mMトリス−HCl,pH
7.2,0.15M NaCl,1%トリトン、0.1
%SDS、1%デオキシコレート中で室温で少なくとも
20分間培養物をインキュベートすることにより、細胞
を可溶化させた。細胞溶解物を除去し、培養物を10μ
l/mlのBSA含有PBSで2回(250μlずつ)
すすいだ。洗液を細胞溶解物と一緒に集め、ガンマー計
数器で計測した。
【0405】(2 結果)図39に示される増殖アッセ
イの結果は、ラット海馬星状細胞に関する漸増濃度のC
NTFを用いた場合の二相性用量応答曲線を示す。CN
TFは0.01ng/mlの用量までは3H−チミジン
とり込みの増加を生じる。0.1ng/mlより高い濃
度では、CNTFは細胞増殖を刺激する能力を失なう。
【0406】CNTFに対する星状細胞の生物学的応答
では、これらの細胞が機能性CNTFレセプターを有す
ることが示される。更に二つの実証資料では、1型の星
状細胞がそれらの細胞表面でCNTFレセプターを発現
するという初期の知見が支持される。単層培養物に関す
る(125I)CNTFとの結合実験では、競合しうるリ
ガンド−レセプター部位が例証された。すなわち観察さ
れた125I−CNTFの最大の特異的結合は、各培養
物に添加された全CNTFの約1%に相当した。更に、
ノーザンブロット分析では、CNTFが極初期遺伝子c
−fosの発現を強く誘導することが示された。最大の
mRNA誘導が1時間まで観察され、そして2時間まで
に正常な基準量に戻った。
【0407】(実施例12:毛様体神経栄養因子に対す
る新規なモノクローナル抗体およびヒト毛様体神経栄養
因子に関する二抗体サンドイッチアッセイ) (1)材料および方法 (1.1 毛様体神経栄養因子に対するモノクローナル
抗体の生成) (1.1.1 免疫化プロトコル)CB6F1/J雌マ
ウスに、完全にフロイントアジュバント中の10〜40
μgの組換えヒトCNTF(実施例7記載のようにして
調製)を接種し、次に約6ケ月まで3週間毎に完全フロ
イントアジュバント中のrCNTFを再接種した。
【0408】(1.1.2 ハイブリドーマ形成)免疫
化マウスからの脾臓細胞を、PEG 4000を用いS
P2/0ミエローマ細胞と2:1の比率(リンパ球:ミ
エローマ細胞)で融合させ、次に2%HAT(ヒポキサ
ンチン、アミノプテリン、およびチミジン)を含有する
完全RPMI中で1ウェル当り約105リンパ球の細胞
密度で培養してハイブリドーマを選択した。
【0409】(1.1.3 CNTF反応性に関してハ
イブリドーマのスクリーニング)ヒトCNTF(hCN
TF)と反応性の抗体を、初めにプラスチックアッセイ
皿に結合された組換えhCNTFを用いる酵素結合免疫
吸着分析(ELISA)により同定した。抗体は組換え
hCNTF、組換えラットCNTF(rCNTF)、お
よび下記のhCNTFの変化形態と反応する能力に関す
るELISAおよびウェスタンイムノブロッティングに
より更に特性決定した。
【0410】(1.2 ヒトCNTFの変異体の調製)
ヒトCNTFの変異体形態の実施例8の(1.2)に記
載されるベクターの発現および精製により生成させた。
簡単に云えば、ヒトCNTF変異体タンパク質▲12
は、ベクターpRPN112の発現により得られ、ヒト
CNTFのカルボキシル末端の55アミノ酸残基を欠い
ている。タンパク質▲49は、pRPN59を用いて生
成され、hCNTFのカルボキシル末端の15アミノ酸
を欠いている。タンパク質▲82は融合タンパク質であ
り、ここではヒトCNTFの最初の66アミノ酸が欠失
され、残りの分子は未確認ヒトタンパク質に融合してい
る(図22)。
【0411】(1.3 二分位イムノアッセイのための
方法)生物学的物質の試料中のCNTF量を測定するた
めには、タンパク質に関するイムノアッセイを開発する
ことは有益であろう。一つの高感度で便利なイムノアッ
セイは、二抗体サンドイッチ法である(例えば、E.H
arlowおよびD.Lane,Antibodie
s:A Laboratory Manual,198
8,Cold Spring HarborLabor
atory,Cold Spring Harbor,
NY.578−583頁)。この方法に於いては、一次
抗体を固形支持体に結合させ、目的の抗原を含有する溶
液と反応せしめる。次に、通常その抗原の異なるエピト
ープに対する第二の抗体を、一次抗体に結合した抗原と
反応させ、結合した第二抗体の量(これは結合された抗
原量に正比例すべきである)を定量する。この方法の一
つの実施態様に於いては、一次抗体および二次抗体はモ
ノクローナル抗体である。
【0412】ヒトCNTFに関して開発された二部位ア
ッセイを図40に示す。実質的には、マウス免疫グロブ
リンGの一つのサブクラス(図示される場合では、Ig
G2b)に特異的なアフィニティ精製二次抗体をアッセ
イレートに吸着させ、そしてハイブリドーマ細胞の使用
済の培養上清から第一のモノクローナル抗体(RP3−
12、マウスIgG2b)を捕捉するのに使用した。次
にヒトCNTFを添加して第一のモノクローナル抗体に
結合させた。次に、第一抗体とは異なるサブクラスの、
これも未分画ハイブリドーマ細胞上清由来の第二の抗C
NTFモノクローナル抗体(RP12−2、マウスIg
G1)を添加し、そして第一のモノクローナル抗体によ
り捕捉されたCNTFに結合させた。次に、結合された
RP12−2分子を、アルカリホスファターゼに接合さ
れたマウスIgGに特異的なアフィニティ精製第二抗体
を用いて、ホスファターゼ基質パラ・ニトロフェニルホ
スフェート(その開裂は着色反応生成物を生ずる)との
インキュベーション後に検出した(405nmでの吸光
度により測定)。
【0413】(2 結果および考察)RP3−12およ
びRP3−17により代表されるクラスのモノクローナ
ル抗体を、単一の免疫化マウスからの脾臓細胞を使用し
て同じ融合実験により生成させた。RP3−12および
RP3−17の両方とも試験したhCNTFの二つのカ
ルボキシ末端欠失のいずれとも反応できず、また表5に
示されるラットCNTFを結合しない。しかしながら、
それらはhCNTFカルボキシル末端が保持された融合
タンパク質▲82とは反応する。したがって、これらの
抗体は、hCNTFタンパク質▲59中の欠失した15
カルボシル−末端アミノ酸残基のセグメント内、または
そのセグメントと重なるhCNTFのカルボキシル末端
近くに位置するエピトープ(または近くに隔置されたエ
ピトープ)を認識する。それとは対照的に、モノクロー
ナル抗体RP12−2およびRP12−9は、融合タン
パク質▲82のみならずhCNTFタンパク質▲59お
よびhCNTFタンパク質の▲112の両方と反応す
る。したがってこれら抗体の両方共hCNTFのアミノ
酸のおよそ66と145との間に位置するエピトープを
認識する筈である。したがって、遺伝子地図データで
は、RP12−2およびRP12−9により認識される
エピトープがRP3−12またはRP3−17により認
識されるエピトープの少なくとも約40アミノ酸残基上
流にあるに違いないことが示される(図22)。RP1
2−2およびRP12−9抗体はラットCNTF(表
5)を認識する能力が異なっており、このことはそれら
が別個のエピトープを認識することを意味しており、一
方(RP12−9により認識される)はげっ歯類および
霊長類の間で良く保存されている確率が高い。全てのこ
れらのモノクローナル抗体がウェスタンイムノブロッテ
ィングアッセイにおいて変性CNTFに結合しうること
は、それらが、配座エピトープよりむしろ、連続するか
または非常に近くに隔置されたアミノ酸残基を含んでな
る単純なエピトープを認識することを示唆している。
【0414】hCNTFに対するモノクローナル抗体の
対がこのリガンドに関する二抗体サンドイッチの開発に
適するか否かを判定するために、最初の実験を行った。
試薬の大規模な生産または精製に先立ち抗体を早い段階
で評価するために、サブクラス特異的な抗−マウス免疫
グロブリン試薬を利用して一つのモノクローナル抗体を
固形支持体に固定させ、そして第2の「レポーター」モ
ノクローナル抗体を示差的に検出するアッセイを設計し
た。二つのモノクローナル抗体が異なるサブクラスのも
のである必要があるために、モノクローナル抗体の或
種の対のみをこの方法で評価できた。ここに記載の二部
位イムノアッセイにおいては、RP3−12およびRP
12−2の対を用いて優れた結果が得られた。第41図
は、1アッセイ当り7.8ピコグラム(0.156ng
/mlで50μl)から1アッセイ500ピコグラム
(10.0ng/mlで50μl)までの漸増量(2の
因子による)組換えヒトCNTFを用いる滴定における
二抗体サンドイッチアッセイの結果を示す。バックグラ
ウンドをこえると確信できるシグナル(0.044±
0.010吸光度単位)が15.6ピコグラムのヒトC
NTFで検出可能であり、そしてアッセイは試験した最
高値まで直線状であった。モノクローナル抗体のいずれ
かを適当なサブクラスの関連のないマウスミエローマタ
ンパク質で置換すること(RP3−12に代えてMOP
C−141,IgG2bの1種;またはRP12−2に
代えてMOPC−21,IgG1の1種)は、信号をバ
ックグラウンドレベルまでシグナルを低下させた。
【0415】したがって、未精製培養上清を使用してさ
え、ひとCNTFに関する優れた二抗体サンドイッチア
ッセイが、モノクローナル抗体RP3−12およびRP
12−2を用いて例証できた。これらのモノクローナル
抗体は無血清培地中で増殖されたハイブリドーマ細胞の
上清から慣用の方法により精製できる。一方のモノクロ
ーナル抗体を固形支持体に直接結合でき、第二のモノク
ローナル抗体はレポーター(例えば、125Iのような放
射性同位元素;またはアルカリホスファターゼ、セイヨ
ウワサビペルオキシダーゼ、もしくはβ−ガラクトシダ
ーゼのような酵素;または標識されたアビジンもしくは
ストレプトアビジンを用いて検出できるビオチンのよう
なハプテンに直接接合でき、こうして種特異的二次抗体
の必要をなくすという一層簡単なサンドイッチアッセイ
を開発することは全く容易なことが予想される。
【0416】ここに記載された高度に特異的な高感度の
抗体サンドイッチアッセイは、ヒトCNTFの存在を定
量的に測定することが所望される多くの状況に有用であ
ろう。例えば、それは精製操作中のヒトCNTFを監視
するのに使用し得る。同様に、このアッセイは、実験動
物に注射後にCNTFを監視しそれが局 在する組織を
判定するのに使用できる。最後に、このアッセイは、健
康な個体および疾患のある個体におけるヒト組織および
/または体液(例えば血清または脳脊髄液)中のCNT
Fレベルを測定するのに使用できる。CNTFは神経中
の細胞内に見出されそして神経栄養活性を有するので、
このタンパク質が種々の種類のニューロン損傷または疾
患に応答して放出される可能性が示唆されている。した
がって、適当な細胞外液体中のCNTFのレベルは、神
経障害およびニューロン変性のような状態の定量的な診
断手段を提供できよう。
【0417】
【表5】
【0418】(実施例13:毛様体神経栄養因子は培養
中の脊髄運動ニューロンの生存を促進する) (1 物質および方法) (1.1 組織培養技術)運動ニューロン柱を、胚発生
6日目のニワトリ胚の脊髄の腰部から立体顕微鏡下に切
り出し、そしてグルコース(4g/l)を補添した低温
のカルシウムおよびマグネシウムを含まないハンクス平
衡塩類溶液(HBSS)中に貯蔵した。組織をHBSS
を洗浄しそして穏やかに振とうしながらHBSS中の
0.03%トリプシンで37℃で20分間処理し、冷H
BSSですすぎ、そしてHBSS中の低温の0.1%大
豆トリプシンインヒビター(Sigma)1ml中で火
炎磨きシリコーン処理パスツールピペットに8回通過攪
拌させる操作を3回行って穏やかにすりくだいた。上清
の細胞懸濁液それぞれを50μmナイロンメッシュで濾
過し、プールしそして12mlのシリコーン処理円錐形
ガラス管中でHBSS−25mM HEPES(pH
7.4)中の低温の6.8%のメトリサミド(metr
izamide)(Fluka)4mlに重層させた。
管を400gで4℃で15分間遠心分離し、中間層
(0.5ml)を、低温培地(グルコース(4g/l)
補添LeibovitzL−15培地(Gibco)、
0.15M重炭酸ナトリウム、熱失活し濾過したウマ血
清およびペニシリンG(105単位/ml)の75:1
5:10:0.1の比の混合物であって、新しく調製さ
れ5%CO 2で緩衝された混合物)6.5mlを有する
別のシリーコン処理管中に回収した。100gで4℃で
7分間遠心分離した後、上清を除去し、細胞を培地に穏
やかに再懸濁しそしてGreiner4−ウェル培養皿
(ウェル直径10mm;C.A.(Greiner u
nd Sohne GmbH,NuTringen,西
ドイツ)中で1000〜2000細胞/ウェルで塗布し
た。培養皿は、ポリ−DL−オルニチン(Sigma,
0.15Mホウ酸胞ナトリウム緩衝液(pH8.3)中
0.5mg)で4℃で一夜下塗りし、リン酸緩衝食塩水
(PBS)で2回すすぎ、続いてラミニン(Gibc
o;血清を含まない培地中10μg/ml)で被覆しそ
して細胞塗布まで5%CO2インキュベーター中に置い
た。細胞を湿度調節した5%CO2−95%空気インキ
ュベーター中37℃でインキュベートした。試料を塗布
1時間後に添加し、培地は24時間後および72時間後
に交換した。当初の細胞数を塗布3時間後に数えた。
【0419】(1.2 運動ニューロンの逆行性標識化
および運動ニューロンの培養物の純度の概算)幾つかの
実験に於いて、運動ニューロンを細胞調製(U.Doh
rmanら、1986,Dev.Biol.118:2
09−221)に先立ちインビボで蛍光染料で逆行的に
標識し、運動ニューロン細胞集団を同定した。5日間イ
ンキュベートした卵の殻に小さな穴をあけた。ローダミ
ンイソチオシアネート結晶(Sigma)の小片を、後
脚の腿部に2箇所または3箇所で挿入しそして卵の穴を
セロハンテープで封じた。卵を更に24時間インキュベ
ートした。その後、手術した胚の幾つかをホルムアミド
固定後に凍結切片となした。脊髄中で、外側の運動ニュ
ーロン柱のみが標識されたことがわかった。その他の胚
は上記の方法(1.1)を用いる細胞調製に使用した。
【0420】培養5時間後に、細胞を温かいHBSSで
すすぎ、PBS中の4%ホルムアルデヒドを用い室温で
20分間固定し、PBSですすぎ、次にカバーグラスを
用いてグリセロール−PBS(1:1)中に据えた。全
細胞のうち、約83%が標識されそして運動ニューロン
として同定された(第42図)。これらの標識された運
動ニューロンの殆どは大きな細胞であり、残りは中間寸
法の細胞であった。小さな細胞は標識されなかった。一
方、細胞を蛍光染料で標識しなかった実験に於いては、
全細胞のうちの約70%が丸い細胞体を有する大きな明
視野細胞であり、約20%が中間の大きさのニューロン
(それらの殆ど が運動ニューロンであり得る)であ
り、そして約10%が小さな未成熟ニューロン(それら
は成長円錐を伴なうニューロン様の過程を有するが、暗
視野半フラット細胞体を有する)であった。非ニューロ
ン細胞は存在しないか、あるいは2%未満であった。併
せて考えると、細胞の少なくとも83%が運動ニューロ
ンであり、一方、残りは標識されない運動ニューロン
で、少数の未同定の中間サイズのニューロンおよび約1
0%の未成熟な小さいニューロンからなると結論し得
る。また、本発明者らは、標識された細胞をニワトリ胚
筋肉抽出物(U.Dohrmanら、1986,De
v.Biol,118:209−211)で培養した場
合、蛍光陽性細胞数が数日中に減少することを見い出し
た。全細胞または大きな細胞の数はずっとゆっくり減少
したことから、これは細胞の死よりむしろ蛍光の損失お
よび/または退失である。それ故、ルーチン実験で試料
の生存活性を概算するためには、蛍光陽性細胞よりむし
ろ、大きな明視野細胞を運動ニューロンとして計数し
た。
【0421】(2 結果および考察) (2.1 培養中のニワトリ胚脊髄運動ニューロンに及
ぼす毛様体神経栄養因子CNTFの作用)運動ニューロ
ンの大部分はブランク対照に於いて培養3日以内に死滅
した。組換えラットCNTFの存在下では、約70%は
培養3日後に生存しそして約60%は培養6日後に生存
していた(第43図および第44図)。大部分の運動ニ
ューロンはブランク対照では3日以内に死滅したことか
ら、生存活性を3日目に概算した。CNTFの濃度応答
曲線(第45図)では、CNTFのEC50(50%生
存に必要な濃度)が約20pg/ml(1pM)程度の
低さであり、これは毛様体ニューロンのそれとほぼ同じ
であることが示された。非常にEC50が低いCNTF
の相当な生存活性は、CNTFが示されているように
(上記の実施例6;Sendtnerら、1990,N
ature 345:440−441)、インビボにお
ける運動ニューロン生存に決定的に重要な役割を果たし
ている可能性を強く示唆している。
【0422】(2.2 特異的な神経栄養性分子および
サイトカインの生存効果)試験した全ての分子の中で、
CNTFおよび塩基性線維芽細胞増殖因子(FGF)が
最も有効な分子であることが判明した(第VI表)。培
養液にヘパリン(これは酸性FGFのタンパク分解的壊
変を妨害する)を補添した場合には、酸性FGFの生存
活性が増大し得た。インスリン様増殖因子(IGF)I
およびII、並びにインスリンはマイナーな効果しか示
さなかった。これらの活性分子に関する濃度−応答曲線
(第46図)は、最高の生存効果が、下記の(a)〜
(g)により得られうることを示した。すなわち(a)
CNTF=1ng/mlで64%生存;(b)塩基性
FGF=30ng/mlで51%;(c)酸性FGF=
300ng/mlで 18%;(d)1μg/mlのヘ
パリンの存在下の酸性FGF=100ng/mlで35
%;(e)IGF−I=100ng/mlで15%;
(f)IFG−II=300ng/mlで15%;
(g)インスリン=25μg/mlで16%。EC50
は、CNTFに関して0.023ng/mlでありそし
て塩基性FGFに関して0.26ng/mlであった。
IGF−IおよびII並びにインスリンに関しては、最
大の効果が対照に較べて非常に小さかったので、信頼
できるEC50値は測定できなかった。
【0423】ヘパリンの濃度は、酸性FGFの活性の増
強にとって決定的に重要であった。これらの実験で用い
られた濃度(1μg/ml)は、酸性FGFの生存活性
の増強にとって最大であるとは思われなかった。しかし
ながら、比較的高濃度のヘパリンは培養皿からのニュー
ロンの脱着を生じた。1μg/mlのヘパリンでさえ
も、ニューロンの脱離がインキュベーション3日後には
始まった。βNGF,BDNF,PDGF,EGF,T
GF α,TFGβ1,IL−1β,1L−3もしくは
1L−6またはIFNcは、最高濃度(その他の種類の
細胞におよぼす生物学的作用に関して)以上を使用した
場合でさえも、何ら認められうる作用を有しなかった。
また、NG−3、即ちNGF−BDNF遺伝子群の新し
い神経栄養性分子もこれらの実験に使用した。トランス
フェクションされたCOS細胞(これは培養中の胚結節
性神経節ニューロンの生存を支持した)により生産され
たNT−3タンパク質の幾通りかの濃度のものは運動ニ
ューロンに対し生存作用を有するとは思われなかった。
【0424】(2.3 CNTF、塩基性FGFおよび
IGF−Iの組合せ)最適濃度のCNTFと塩基性FG
Fとの組合せ物は、1週間の期間にわたって運動ニュー
ロンを100%生存させた(表7)。同じことが、CN
TF、塩基性FGFおよびIGF−Iの組合せに関して
も当てはまった。IGF−Iの作用はそれのみでは小さ
い(表6)が、それをCNTFおよび/または塩基性F
GFと組合せた場合には、ずっと明確となった(表
7)。
【0425】
【表6】 a:生存活性は、培養中3日後に測定し、−〜+++で
評価した。−、対照からの有意差なし(生存率:8.3
±3.8%、平均±SD、n=18);±、約15〜2
0%(それぞれのプランク対照か ら統計上有意差あ
り、p<0.01);++、約35 〜55;+++、
約55〜75%。結果を異なる実験から組合せた。re
c.は組換え体を表わす。
【0426】
【表7】 a:運動ニューロン生存率は、各ウェル底部の23%に
相当する領域中の細胞を計数することにより、培養3日
後に測定した。平均±SEM(n=4)。 *,p<0.05;**,p<0.01;NS,有意差
なし。 IGF−Iの効果は比較的小さいので、t−試験の結果
はIGF−Iの有無の場合の値間の比較に関してのみ示
した。その他の意味のある比較の差違は有意である(p
<0.01)。
【0427】(微生物の寄託)下記の組換えバクテリオ
ファージおよび組換えプラスミドDNAは米国、メリー
ランド州20852、ロックビル、Parklawn
Drive12301にあるAmerican Typ
e Culture Collectionに寄託し
た。
【0428】
【表8】 下記の組換えプラスミドDNAは、イリノイ州6160
4,Peoria,North University
Street 1815にあるNorthern R
egional Research Center内の
Agricultural Resaerch Cul
ture Collecton)(NRRL)に寄託し
た。
【0429】
【表9】 本発明はここに記載した詳細な実施態様によって範囲を
限定されない。事実、ここに記載した本発明の実施態様
に加え他の種々の変更態様が上述の説明および添付の図
面から当業者には明白であろう。このような変更態様は
添付の特許請求の範囲に包含されるものとする。
【0430】種々の刊行物をここに引用しているが、そ
の開示は参照としてその全体がとり込まれるものとす
る。
【0431】
【発明の効果】本発明によれば、毛様体神経栄養因子
(CNTF)をコードする核酸配列およびそれから生産
されるタンパク質、ペプチドおよび誘導体が提供され
る。さらに、本発明の核酸配列、タンパク質およびペプ
チドを、アルツハイマー病やパーキンソン病を含有する
がそれらに限定されない種々の神経学的疾患および障害
の治療に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1A】図1は、ラットCNTFのcDNAクローニ
ング(A)、ヌクレオチドおよび推定アミノ酸配列
(B)、プライマーとして用いたオリゴヌクレオチド
(C)、アミノ酸組成(D)を示す。
【図1B】図1は、ラットCNTFのcDNAクローニ
ング(A)、ヌクレオチドおよび推定アミノ酸配列
(B)、プライマーとして用いたオリゴヌクレオチド
(C)、アミノ酸組成(D)を示す。
【図1C】図1は、ラットCNTFのcDNAクローニ
ング(A)、ヌクレオチドおよび推定アミノ酸配列
(B)、プライマーとして用いたオリゴヌクレオチド
(C)、アミノ酸組成(D)を示す。
【図1D】図1は、ラットCNTFのcDNAクローニ
ング(A)、ヌクレオチドおよび推定アミノ酸配列
(B)、プライマーとして用いたオリゴヌクレオチド
(C)、アミノ酸組成(D)を示す。
【図2A】図2は、特定の精製法を用いて得られたCN
TFの二次元ゲル電気泳動を示す。
【図2B】図2は、特定の精製法を用いて得られたCN
TFの二次元ゲル電気泳動を示す。
【図3A】図3は、トランスフェクションされたHeL
a細胞の上清および抽出物の存在下における培養E8ニ
ワトリ毛様体ニューロンの生存を示す。
【図3B】図3は、トランスフェクションされたHeL
a細胞の上清および抽出物の存在下における培養E8ニ
ワトリ毛様体ニューロンの生存を示す。
【図4A】図4は、成体ラット組織中のCNTF−mR
NAのノーザンブロット分析を示す。
【図4B】図4は、成体ラット組織中のCNTF−mR
NAのノーザンブロット分析を示す。
【図5】図5は、3種の異なるエシェリヒア・コリ(E
coRI)における組換えrCNTFを示す。
【図6】図6は、ヒトおよびラットゲノムDNAのEc
oRI消化物に対するサザンブロットハイブリッド形成
におけるPCR生成ヒトCNTFプローブ、(b)はヒ
トおよびラットゲノムDNAのEcoRI消化物に対す
るサザンブロットハイブリッド形成に於ける放射性ラッ
トCNTFプローブを示す。
【図7】図7は、PCRによって増幅されたヒトゲノム
DNA由来CNTFコード配列の一部を既知ラットCN
TFコード配列との比較を示す。
【図8A】図8は、ヒトCNTFの配列を示す。
【図8B】図8は、ヒトCNTFの配列を示す。
【図8C】図8は、ヒトCNTFの配列を示す。
【図8D】図8は、ヒトCNTFの配列を示す。
【図9】図9は、CNTF配列に基づく合成ペプチドに
対する抗体の生物学的活性を示す。
【図10】図10は、28アミノ酸合成CNTFペプチ
ドフラグメントの神経栄養活性を示す。
【図11】図11は、28アミノ酸CNTF生物活性ペ
プチドに対するウサギ抗体を用いた間接的な免疫蛍光反
応を示す。
【図12】図12は、E14ラット背中央脊髄細胞の解
離培養物の位相差顕微鏡写真である。
【図13】図13は、片側性顔面神経損傷を有する新生
ラットの顔面神経核に於ける運動ニューロンおよびグリ
ア細胞変化を示す。
【図14】図14は、片側性顔面神経損傷を有する新生
ラットの顔面神経核に於ける運動ニューロンおよびグリ
ア細胞変化を示す。
【図15A】図15は、(A)ラットおよび(B)ヒト
CNTFの親水性、表面確率、可撓性、抗原指数、両親
媒性らせん、両親媒性シートおよび二次構造のプロット
図を示す。
【図15B】図15は、(A)ラットおよび(B)ヒト
CNTFの親水性、表面確率、可撓性、抗原指数、両親
媒性らせん、両親媒性シートおよび二次構造のプロット
図を示す。
【図16】図16は、発現プラスミドの主な特徴を示
す。
【図17】図17は、ヒトCNTFの配列およびクロー
ニングに用いられたPCRプライマーを示す。
【図18】図18は、種々のベクターを用いるヒトおよ
びラットCNTF発現の比較を示す。
【図19】図19は、CNTFの精製の程度を示す。
【図20】図20は、天然のおよび組み換えラットCN
TFに対する毛様体ニューロンの用量応答を示す。
【図21】図21は、E10ニワトリ胚背根神経節(D
RG)の外植培養物およびE8ニワトリ胚毛様体神経節
(CG)の解離ニューロン富化培養物(C,D,E)の
顕微鏡写真である。
【図22】図22は、CNTFタンパク質の整列させた
配列を示す。
【図23】図23は、培養6日後の腹側脊髄細胞の位相
顕微鏡写真である。
【図24】図24は、腹側脊髄ニューロン培養物中のニ
ューロフィラメント(NF)を示す。
【図25】図25は、AchE含有ニューロンの生存に
及ぼすCNTFの作用を示す。
【図26】図26Aは、腹側脊髄培養物中のCAT活性
に及ぼす成長因子の作用を示す。図26Bは、CAT活
性に及ぼす漸増量のCNTFの作用を示す。
【図27】図27は、遅らせて添加した場合のCAT活
性に及ぼすCNTFの作用を示す。
【図28】図28は、グリア細胞を低下させた腹側脊髄
培養物中におけるCAT活性に及ぼすCNTFの作用を
示す。
【図29】図29は、メトリザミド(metrizam
ide)グラジェント精製腹側脊髄ニューロンにおける
CAT活性に及ぼすCNTFおよびNGFの作用を示
す。
【図30A】図30は、CNTF処理された海馬培養物
における高アフィニティGABAとり込み増大の時間的
経過を示す。
【図30B】図30は、CNTF処理された海馬培養物
における高アフィニティGABAとり込み増大の時間的
経過を示す。
【図31A】図31は、CNTFに対する海馬ニューロ
ンの用量応答曲線を示す。
【図31B】図31は、CNTFに対する海馬ニューロ
ンの用量応答曲線を示す。
【図31C】図31は、CNTFに対する海馬ニューロ
ンの用量応答曲線を示す。
【図32】図32は、NSE−、GAD−およびカルビ
ンディン(calbindin)−陽性細胞の数に及ぼ
すCNTFの作用を示す。
【図33】図33は、GABA−およびAchE−免疫
陽性ニューロンの数に及ぼすCNTFの用量依存性応答
を示す。
【図34】図34は、CNTFにより誘導された、高ア
フィニティGABAとり込み増大に及ぼすCNTF遅延
添加の作用を示す。
【図35】図35は、CNTFにより誘導された、ニュ
ーロフィラメントタンパク質レベルの増大に及ぼすCN
TFの添加遅延の作用を示す。
【図36】図36は、ニューロン富化培養物におけるC
NTFの作用を示す。
【図37】図37は、GABAとり込みおよびニューロ
フィラメントタンパク質レベルの、CNTFにより誘導
された増大の密度依存性を示す。
【図38】図38は、海馬培養物におけるグルタメート
誘導毒性に及ぼすCNTFの保護作用を示す。
【図39】図39は、ラット海馬星状細胞分裂指数に及
ぼす漸増濃度のラットCNTFの作用を示す。
【図40】図40は、CNTFに関する二抗体サンドイ
ッチアッセイを示す
【図41】図41は、ヒトCNTFに関する二抗体サン
ドイッチアッセイの結果を示す。
【図42】図42は、ローダミンイソチオシアネートで
逆行的に標識したニワトリ胚脊髄運動ニューロンを示
す。
【図43】図43は、組み換えラットCNTF5ng/
mlの存在下または非存在下におけるニワトリ胚脊髄運
動ニューロンの生存の時間的経過を示す。
【図44】図44は、組み換えラットCNTF1ng/
mlの非存在下または存在下における培養6日後のニワ
トリ胚脊髄運動ニューロンを示す。
【図45A】図45は、培養中のニワトリ胚脊髄運動ニ
ューロンに関する組み換えラットCNTFの生存活性
(A)およびCNTF(B)およびFGF(C)に関す
る濃度応答線を示す。
【図45B】図45は、培養中のニワトリ胚脊髄運動ニ
ューロンに関する組み換えラットCNTFの生存活性
(A)およびCNTF(B)およびFGF(C)に関す
る濃度応答線を示す。
【図45C】図45は、培養中のニワトリ胚脊髄運動ニ
ューロンに関する組み換えラットCNTFの生存活性
(A)およびCNTF(B)およびFGF(C)に関す
る濃度応答線を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成13年6月27日(2001.6.2
7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1A】
【図1D】
【図2A】
【図3A】
【図3B】
【図1B】
【図1C】
【図2B】
【図4A】
【図5】
【図9】
【図25】
【図4B】
【図6】
【図10】
【図20】
【図24】
【図7】
【図16】
【図40】
【図8A】
【図28】
【図30A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図11】
【図27】
【図29】
【図31A】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図17】
【図31B】
【図45B】
【図18】
【図19】
【図21】
【図26】
【図30B】
【図22】
【図23】
【図31C】
【図35】
【図45A】
【図32】
【図33】
【図36】
【図34】
【図37】
【図38】
【図39】
【図41】
【図45C】
【図42】
【図43】
【図44】
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 25/16 A61K 37/02 // C12N 15/09 ZNA C12N 15/00 ZNAA (71)出願人 597160510 リジェネロン・ファーマシューティカル ズ・インコーポレイテッド REGENERON PHARMACEU TICALS, INC. アメリカ合衆国10591−6707ニューヨーク 州タリータウン、オールド・ソー・ミル・ リバー・ロード777番 (72)発明者 ピオトル マシアコウスキー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 01591, タリイタウン,チャーチストリート 13 (72)発明者 ヴィヴィアン ウォン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 10502, アーズレー,ウッド アベニュー 55 (72)発明者 ニコス パナヨテイトス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 10962, オレンジバーグ, モンマウス コート 95 (72)発明者 ハンス フリードリッヒ エルヴィン テ ーネン ドイツ連邦共和国 8000 ミュンヘン 40,クレーペリンシュトラーセ 4A (72)発明者 クルト エー シュトックリ−リップシュ タイン ドイツ連邦共和国 8000 ミュンヘン 70, シュティフツボーゲン 106 (72)発明者 ミヒャエル ゼントナー ドイツ連邦共和国 8000 ミュンヘン 21,キルヒマイヤシュトラーセ 37 (72)発明者 ヨシヒロ アラカワ ドイツ連邦共和国 8000 ミュンヘン 71,アイデンバッハシュトラーセ 213 (72)発明者 パトリック デスモンド キャロル ドイツ連邦共和国 8000 ミュンヘン 2,マティールデンシュトラーセ 5 (72)発明者 ルドルフ ゲオルグ ゴッツ ドイツ連邦共和国 8000 ミュンヘン 60,ゲルナーシュトラーセ 20 (72)発明者 ゲオルグ ヴェー クロイツベルグ ドイツ連邦共和国 8000 ミュンヘン 60,シュテルフーベンヴェーク 11 (72)発明者 ダン ビー リンドホルム ドイツ連邦共和国 8000 ミュンヘン 60,オットー ディシュナー ヴェーク 13 (72)発明者 フリードリッヒ ロットシュパイヒ ドイツ連邦共和国 8021 ノイリート,ド ロッセルヴェーグ 1 Fターム(参考) 4B024 AA01 BA80 CA04 HA19 4C084 AA07 BA01 BA08 BA22 BA23 CA53 ZA02 ZA16 ZA22 ZA81 ZB21 4H045 AA10 BA10 CA45 DA21 EA21 FA74 GA01 GA10 GA15 GA22

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的に以下の配列: 【化1】 で示されるヒト毛様体神経栄養因子のアミノ酸配列、ま
    たは機能的に活性なペプチドを含有するそのサブ配列を
    含む、精製タンパク質。
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