JP2001526036A - サイクリックgmpホスホジエステラーゼ - Google Patents

サイクリックgmpホスホジエステラーゼ

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JP2001526036A JP2000524444A JP2000524444A JP2001526036A JP 2001526036 A JP2001526036 A JP 2001526036A JP 2000524444 A JP2000524444 A JP 2000524444A JP 2000524444 A JP2000524444 A JP 2000524444A JP 2001526036 A JP2001526036 A JP 2001526036A
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グッディング、ダグラス・エイチ
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、ヒトサイクリックGMPホスホジエステラーゼ(PDE9A)及びPDE9Aを同定及びコードするポリヌクレオチドを提供する。本発明はまた、発現ベクター、宿主細胞、アゴニスト、抗体、及びアンタゴニストを提供する。さらに本発明は、HUCE−1の発現に関連した疾患の予防方法及び治療方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 発明の技術分野 本発明は、サイクリックGMPホスホジエステラーゼの核酸配列及びアミノ酸
配列、並びにこれらの配列を癌及び免疫疾患の診断及び予防、治療に関連する。
【0002】 発明の背景 サイクリックヌクレオチド(cAMP及びcGMP)は、細胞内セカンドメッ
センジャーとして、ホルモン及び光、神経刺激伝達物質をはじめとする種々の細
胞外信号を伝達する。サイクリックヌクレオチドホスホジエステラーゼ(PDE
)がサイクリックヌクレオチドを対応する一リン酸に分解して、サイクリックヌ
クレオチドの細胞内濃度及び信号伝達の効果を調節する。少なくとも哺乳動物P
DEの7つのファミリーが、基質特異性及び親和性、補助因子に対する感度、抑
制薬剤に対する感度に基づいて同定された(Beavo, J.A.(1995) Physiological
Reviews 75: 725-48)。これらのファミリーの内の幾つかには、多くがスプライ
シング変異配列として様々な組織に発現する性質の異なる遺伝子が含まれる。こ
れらのファミリーには、多数のアイソザイム及びこれらのアイソザイムの多数の
スプライシング変異配列が含まれる。多数のPDEファミリー、アイソザイム、
スプライシング変異配列の存在は、サイクリックヌクレオチドのレベル及びその
機能の調節の可能性を示している。
【0003】 1型のPDE(PDE1)はカルシウム/カルモジュリン依存性であり3つの
異なる遺伝子が含まれ、それぞれが少なくとも2つの異なるスプライシング変異
配列をもつ。PDE1は、肺及び心臓、脳で発見されている。幾つかのカルモジ
ュリン依存性PDE1は、リン酸エステル化/脱リン酸化によってin vitroで調
整される。PDE1のリン酸エステル化により、PDE活性をはじめカルモジュ
リンに対する酵素の親和性が低下する一方、cAMPの安定状態が高まる。PD
E2は脳に局在するcGMP刺激PDEsであり、カテコールアミン分泌物のc
AMPの効果を仲介すると考えられている。PED3は、PDEの主用ファミリ
ーの1つであって血管平滑筋に存在する。PDE3はcGMPによって抑制され
、基質としてのcAMPに対して高い特異性を有し、心機能において役割を果た
す。PDE3のアイソザイムの1つは、1つ或いはそれ以上のインスリン依存性
キナーゼによって調節される。PDE4は殆どの炎症細胞における主なアイソザ
イムであり、cAMP依存性リン酸エステル化によって活性化されるものもある
。PDE5sはcGMP特異であると考えられているが、cAMP機能にも影響
を及ぼすとも考えられ得る。高レベルのPDE5が血小板及び腎臓の平滑筋製剤
の殆どに含まれている。PDE6は視覚において役割を果たし、光及びcGMP
によって調節される。たった1つの知られているメンバーからなるPDE7クラ
スはcAMP特異であり、PDE4に最も深く関係している。PDE7はPDE
4特異インヒビターであるロリプラムに抑制されない(上記Beavo参照)。PD E8はcAMP特異であるPDEの新しいファミリーを表し、PDE4に最も深
く関与し、ロリプラムに反応せず、ジピリダモールに反応する。
【0004】 PDEには、270個までのアミノ酸からなる触媒領域、及び補助因子結合を
行うN末端調節領域が含まれ、場合よっては機能が不明のC末端領域も含まれる
。保存型、HDXXHXGXXNは、全てのPDEの触媒領域で確認されている
。PDEファミリーは触媒領域内において概ね30%のアミノ酸配列同一性を有
するが、同じファミリー内のアイソザイム(例えば、PDE4AとPDE4B)は
この領域において通常約85〜95%の配列同一性を有する。さらに、ファミリ
ー内の触媒領域の外側では相当の類似性(60%を越える)をもつが、各ファミ
リー間では殆ど配列同一性が存在しない。
【0005】 免疫反応及び炎症反応の機能の多くは、細胞内のcAMPレベルを低下させる
薬剤によって抑制される(Verghese, M. W.他による(1995) Mol. Pharmacol)。
様々な疾患はPDE活性の増大によって起こり、サイクリックヌクレオチドのレ
ベルの低下に関連する。マウスにおけるある種の尿崩症はPDE活性の増加に関
連し、アトピー患者の白血球には低Km値cAMP PDE活性の増加が見られ
る。また、PDEの欠陥は網膜疾患と関連する。rdマウス(rd mouse)におけ
る網膜変性、及びヒトにおける常染色体劣勢色素性網膜炎、アイリッシュセッタ
ー犬における棒状/錐体状異形成症1は、PDE6B遺伝子の突然変異による。
PDE3は心臓病に関与する。
【0006】 PDEのインヒビターが多数同定され臨床評価中である。PDE3インヒビタ
ーは、血小板凝集阻止薬及び抗高血圧薬、うっ血性心不全の治療に有用な強心薬
として開発された。ロリプラムであるPDE4インヒビターは鬱病の治療に使用
されてきた。また、別のPDE4インヒビターは抗炎症薬として評価中である。
ロリプラムは、in vitroでのHIV−1の複製を促進するリポ多糖体誘発腫瘍壊
死因子−α(lipopolysaccharide(LPS) induced TNF-alpha)を抑制する。従っ て、ロリプラムがHIV−1の複製を抑制する可能性がある(Angel, J. B.他(1
995) AIDS 9:1137-44)。更に、腫瘍壊死因子−α及び腫瘍壊死因子−β、γイ ンターフェロンなどのサイトカインの生成を抑制する能力から、ロリプラムが脳
脊髄炎の治療に効果的であることが判明している。また、ロリプラムは晩期の運
動障害の治療及び動物実験モデルの多発性硬化症の治療にも硬化があるであろう
(Sommer,N.他(1995) Nat. Med. 1:244-248; Sasaki, H.他(1995) Eur. J. Phar
mol 282:71-76)。
【0007】 テオフィリンは、気管支喘息及び呼吸器疾患の治療に用いられる非特異性PD
Eインヒビターである。またテオフィリンは、呼吸器疾患の治療において気道平
滑筋機能及び抗炎症または免疫調節能力にも作用すると考えられている(Banner
, K. H. 及びPage. C. P. (1995) Eur. Respir. J. 8:996-1000)。ペントキシ リフィンは、間欠跛行及び糖尿病性末梢血管疾患の治療に用いられる別の非特異
性PDEインヒビターである。ペントキシリフィンはまた、腫瘍壊死因子−αの
生成を阻止することが知られ、HIV−1の複製を阻止する可能性もある(上記
したAngel他)。
【0008】 PDEはまた、様々なタイプの細胞の細胞増殖に影響を及ぼすことが報告され
、様々な癌にも関係している。前立腺癌細胞株DU145及びLNCaPの成長
は、cAMP誘導体及びホスホジエステラーゼインヒビターの送達によって抑制
されるとBang氏他によって報告されている(1994; Proc Natl Acad Sci USA 91:
5330-5334)。これらの細胞はまた、上皮性からニューロン形態に表現型が永久 転換したことを示した。PDEインヒビターがメサンギウムの細胞増殖及びリン
パ球増殖を調節する可能性があると主張する者もいる(Matousovic, K.他 (1195
)J. Clin. Invest. 96:401-410; Joulain, C.他(1995)J. Lipid Mediat. Cell S
ignal. 11:63-79)。最後に、Deonarain氏他は、細胞の死につながる腫瘍の特定
の細胞区画へのホスホジエステラーゼの細胞内送達を含む癌治療を記載している
(1994; Br. J. Cancer 70:786-94)。
【0009】 新規のサイクリックヌクレオチドホスホジエステラーゼ及びそれをコードする
ポリヌクレオチドの発見により、癌及び免疫疾患の診断及び予防、治療に役立つ
新規の組成物を提供することで当分野のニーズに答えることができる。
【0010】 発明の要約 本発明は、SEQ ID NO:1のアミノ酸配列或いはSEQ ID NO:1
の断片のアミノ酸配列を含む実質的に精製されたポリペプチド、サイクリックG
MPホスホジエステラーゼ(PDE9A)を提供する。
【0011】 更に本発明は、SEQ ID NO:1のアミノ酸配列またはSEQ ID NO
:1の断片のアミノ酸配列と少なくとも90%のアミノ酸同一性を有する実質的
に精製されたPDE9Aの変異体を提供する。また本発明は、SEQ ID NO
:1のアミノ酸配列またはSEQ ID NO:1の断片のアミノ酸配列を含むポ
リペプチドをコードする単離され精製されたポリヌクレオチド配列を提供する。
また本発明は、SEQ ID NO:1のアミノ酸配列またはSEQ ID NO:
1の断片のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列
と少なくとも90%のポリヌクレオチド同一性を有する単離され精製されたポリ
ヌクレオチド変異配列を提供する。
【0012】 更に本発明は、SEQ ID NO:1のアミノ酸配列またはSEQ ID NO
:1の断片のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配
列を含む組成物を提供する。また本発明は、SEQ ID NO:1のアミノ酸配
列またはSEQ ID NO:1の断片のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコー
ドするポリヌクレオチド配列と厳密な条件の下でハイブリダイズする単離され精
製されたポリヌクレオチド配列を提供する。また、SEQ ID NO:1のアミ
ノ酸配列またはSEQ ID NO:1の断片のアミノ酸配列を含むポリペプチド
をコードするポリヌクレオチド配列と相補的な単離され精製されたポリヌクレオ
チド配列も提供する。
【0013】 また本発明は、SEQ ID NO:2またはSEQ ID NO:2の断片を含
む単離され精製されたポリヌクレオチド配列と、SEQ ID NO:2またはS
EQ ID NO:2の断片を含むポリヌクレオチド配列と少なくとも90%の同
一性を有するポリヌクレオチドを有する単離され精製されたポリヌクレオチド変
異配列とを提供する。また本発明は、SEQ ID NO:2またはSEQ ID
NO:2の断片を含むポリヌクレオチド配列と相補的な単離され精製されたポリ
ヌクレオチド配列を提供する。
【0014】 更に本発明は、SEQ ID NO:1のアミノ酸配列またはSEQ ID NO
:1の断片のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配
列の断片を少なくとも1つ含む発現ベクターを提供する。別の実施態様では、発
現ベクターが宿主細胞の中に含まれる。
【0015】 本発明はまた、SEQ ID NO:1のアミノ酸配列またはSEQ ID NO
:1の断片のアミノ酸配列を含むポリペプチドを製造する方法であって、(a)
ポリペプチドの発現に好適な条件の下、PDE9Aをコードするポリヌクレオチ
ド配列の少なくとも1つの断片を含む発現ベクターを含む宿主細胞を培養する過
程と、(b)宿主細胞の培地からポリペプチドを回収する過程とを含む製造方法
を提供する。
【0016】 本発明はまた、SEQ ID NO:1のアミノ酸配列またはSEQ ID NO
:1の断片のアミノ酸配列を有する実質的に精製されたPDE9Aを含む医薬組
成物を好適な医薬用担体と共に提供する。
【0017】 更に本発明は、SEQ ID NO:1のアミノ酸配列またはSEQ ID NO
:1の断片のアミノ酸配列を含むポリペプチドと結合する精製された抗体と、そ
のポリペプチドの精製されたアゴニスト及びアンタゴニストとを含む。
【0018】 本発明はまた、癌の治療が必要な患者にPDE9Aのアンタゴニストを効果的
な量投与することを含む、癌の治療または予防方法を提供する。
【0019】 本発明はまた、免疫不全の治療が必要な患者にPDE9Aのアンタゴニストを
効果的な量投与することを含む、免疫不全の治療または予防方法を提供する。
【0020】 本発明はまた、核酸を含む生物学的サンプルにおいてPDE9Aをコードする
ポリヌクレオチドを検出する方法であって、(a)SEQ ID NO:1または
その断片を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの相補配列と少なく
とも1つの生物学的サンプルの核酸とをハイブリダイズして、ハイブリダイゼイ
ション複合体を形成する過程と、(b)ハイブリダイゼーション複合体の存在と
生物学的サンプルにおけるPDE9Aをコードするポリヌクレオチドの存在とが
相関性を有するハイブリダイゼーション複合体を検出する過程とを含む方法を提
供する。本発明の一実施態様では、ハイブリダイゼイションの前に生物学的サン
プルの核酸がポリメラーゼ連鎖反応によって増幅される。
【0021】 本発明の記載について 本発明のタンパク質及び核酸配列、方法について説明する前に、本発明は、こ
こに開示した特定の方法論及びプロトコル、細胞系、ベクター、試薬に限定され
ず、その実施形態を変更できることに理解されたい。また、ここで用いられる用
語法は、特定の実施例のみを説明する目的で用いられたものであり、後述の請求
の範囲によってのみ限定され、本発明の範囲を限定することを意図したものでは
ないということも理解されたい。
【0022】 本明細書及び請求の範囲において単数形を表す「或る」、「その(この等)」
は、文脈で明確に示していない場合は複数形を含むことに注意されたい。従って
、例えば「或る宿主細胞」は複数の宿主細胞を含み、その「抗体」は複数の抗体
は含まれ、当業者には周知の等価物なども含まれる。
【0023】 本明細書で用いた全ての科学技術用語は、別の方法で定義されていない限り、
本発明の属する技術分野の一般的な技術者が普通に解釈する意味と同じである。
本明細書で記述したものと類似、或いは同等の全ての方法及び材料は、本発明の
実施及びテストに使用できるが、好適な方法、装置、及び材料をここに記す。本
明細書に記載の全ての文献は、本発明に関連して使用する可能性のある文献に記
載された細胞系、ベクター、及び方法論を記述し開示するため、参照することに
よって本明細書の一部とする。従来の発明を引用したからと言って、本発明の新
規性が損なわれると解釈されるものではない。
【0024】 定義 本明細書においてのPDE9Aとは、天然、合成、半合成或いは組換え体など
全ての種(特にウシ、ヒツジ、ブタ、マウス、ウマ及び好ましくはヒトを含む哺
乳動物)から得られる実質的に精製されたPDE9Aのアミノ酸配列のことであ
る。
【0025】 本明細書において、用語「アゴニスト」とは、PDE9Aと結合したとき、P
DE9Aの効果を増大する、或いはその持続時間を延長する分子のことである。
このアゴニストには、PDE9Aに結合してその効果を変調するタンパク質、核
酸、糖質、任意の他の分子を含み得る。
【0026】 本明細書において、「アレル」或いは「アレル配列」とは、PDE9Aをコー
ドする遺伝子の別の形である。アレルは、核酸配列における少なくとも1つの変
異によって生じ、変異mRNA若しくは変異ポリペプチドになり、これらの構造
や機能は変わる場合もあれば変わらない場合もある。天然或いは組換え体のすべ
ての遺伝子には、アレル形が存在しないもの、1つ或いは多数存在するものがあ
る。一般にアレルを生じる変異は、ヌクレオチドの自然な欠失、付加、或いは置
換による。これらの各変異は、単独或いは他の変異と同時に起こり、所定の配列
内で一回或いはそれ以上生じる。
【0027】 本明細書において、PDE9Aをコードする「変異」核酸配列とは、異なるヌ
クレオチドの欠失、挿入、或いは置換が起こっても、同じ或いは同等の機能を有
するPDE9Aをコードするポリヌクレオチドとなるものを指す。この定義には
、PDE9Aをコードするポリヌクレオチド配列の正常の染色体の遺伝子座では
ない位置でアレルと不適当或いは予期せずハイブリダイゼーション、及びPDE
9Aをコードするポリヌクレオチドの特定のオリゴヌクレオチドプローブを用い
て、容易に検出可能な或いは検出困難な多形性を含む。コードされたタンパク質
も変異され得り、サイレント変化を生じPDE9Aと機能的に等価となるアミノ
酸残基の欠失、挿入、或いは置換を含み得る。意図的なアミノ酸置換は、生物学
的或いは免疫学的にPDE9Aの活性が保持される範囲で、残基の極性、電荷、
溶解度、疎水性、親水性、及び/または両親媒性についての類似性に基づいて成
され得る。たとえば、負の電荷をもつアミノ酸は、アスパラギン酸及びグルタミ
ン酸を含み得り、正の電荷をもつアミノ酸は、リジン及びアルギニンを含み得り
、そして近い親水性値をもち非電荷極性頭基を有するアミノ酸は、ロイシン、イ
ソロイシン、バリン、グリシン、アラニン、アスパラギン、グルタミン、セリン
、トレオニン、フェニルアラニン及びチロシンを含みうる。
【0028】 本明細書において、「アミノ酸配列」とは、オリゴペプチド、ペプチド、ポリ
ペプチド、又はタンパク質配列及びその断片であり、天然の分子または合成の分
子である。PDE9Aの断片は、好ましくは約5〜約15個の長さのアミノ酸で
あり、PDE9Aの生物学的活性または免疫学的活性を保持する。ここでは、「
アミノ酸配列は自然発生タンパク質分子のアミノ酸配列であるが、アミノ酸配列
及び類似の用語は、列記したタンパク質分子に関連する完全で元のままのアミノ
酸配列に限定されるわけではない。
【0029】 本明細書において、「増幅」とは、核酸配列の付加的な複製を生成することで
あり、一般にはこの技術分野では公知のポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術を
用いて行われる(Dieffenbach, C.W.及びG.S. Dveksler (1995) PCR Primer. a Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Press, Plainview, NY)。
【0030】 本明細書において、「アンタゴニスト」とは、PDE9Aと結合したとき、P
DE9Aの生物学的または免疫学的活性の効果の程度を低下させたり、その持続
時間を短縮する分子である。アンタゴニストは、タンパク質、核酸、糖質、抗体
またはPDE9Aの効果を減少させるの他の分子である。
【0031】 本明細書において、「抗体」とは、Fa,F(ab')2、及びFvなどの抗原決定
基と結合可能な損なわれていない分子及びその断片のことである。PDE9Aポ
リペプチドと結合する抗体は、抗体を免疫する目的の小さなペプチドを含む無傷
の分子またはその断片を用いて調整可能である。動物を免疫化するのに使用され
るポリペプチド或いはオリゴペプチドは、RNAの翻訳から引き出されたり化学
的に合成され得り、必要に応じて担体プロテインと結合することも可能である。
ペプチドと化学的に結合した一般に用いられる担体は、ウシ血清アルブミン、チ
ログロビン、及びキーホールリンペットヘモニアンを含む。次ぎに、この結合し
たペプチドを用いて動物(例えば、マウス、ラット、若しくはウサギ)を免疫化
する。
【0032】 本明細書において、「抗原決定基」とは、特定の抗体と接触する分子のフラグ
メント(即ちエピトープ)である。タンパク質或いはタンパク質の断片が、宿主
動物を免疫化するのに用いられるとき、このタンパク質の種々の領域は、タンパ
ク質上の所定の領域或いは三次元構造体に特異的に結合する抗体の産出が誘発さ
れ得る。このような領域または構造体は抗原決定基と呼ばれる。抗原決定基は、
抗体と結合するために無傷の抗原(即ち、免疫応答を引き出すために用いられる
免疫原)と競合し得る。
【0033】 本明細書において、「アンチセンス」とは、特定のDNA或いはRNA配列と
相補的なヌクレオチド配列を含む全ての組成物である。用語「アンチセンス鎖」
は、「センス」鎖と相補的な核酸鎖のことであるアンチセンス分子は、ペプチド
核酸を含み、合成や転写を含む任意の方法で作ることができる。相補的ヌクレオ
チドは、一度細胞に導入されると、細胞によって作られた天然の配列と結合して
二重鎖を形成し、転写や翻訳を阻害する。「マイナス(−)」という表現は、時
としてアンチセンス鎖として使われ、「プラス(+)」という表現は、センス鎖
として時々使われる。
【0034】 本明細書において、用語「生物学的活性」とは、自然発生分子の構造的、調節
的、或いは生化学的機能を有するタンパク質のことである。同様に、「免疫学的
に活性」とは、天然の、組換え体の、合成のPDE9Aまたはその任意のオリゴ
ペプチドが、適当な動物或いは細胞の特定の免疫応答を誘発して特定の抗体と結
合する能力のことである。
【0035】 本明細書において、用語「相補的」若しくは「相補性の」とは、許容の塩と許
容の温度条件の下で、塩基対の形成によってポリヌクレオチドが自然に結合する
ことである。例えば、配列「A−G−T」と相補的な配列「T−C−A」と結合
する。2つの一本鎖分子間の相補性は、幾つかの核酸が結合するのみで部分的相
補性、或いは一本鎖間に完全な相補性が存在して完全な相補性となり得る。核酸
鎖間の相補性の程度は、核酸鎖間のハイブリダイゼーションの効率及び強度に大
きな影響を与える。このことは、核酸鎖間の結合に左右される増幅反応、並びに
PNA分子の設計若しくは使用において特に重要である。
【0036】 本明細書において、「所定のポリヌクレオチド配列を含む組成物」とは、概ね
所定のヌクレオチド配列を含む任意の組成物のことである。この組成物は、乾燥
した製剤或いは水溶液を含み得る。PDE9Aをコードするポリヌクレオチド配
列を含む組成物は、ハイブリダイゼーションプローブとして使用され得る。この
プローブは、凍結乾燥状態で保存可能であり、糖質などの安定化剤と結合可能で
ある。ハイブリダイゼーションにおいて、プローブは塩(例えば、NaCl)、
界面活性剤(例えば、SDS)、及びその他の物質(例えば、デンハート液、乾
燥ミルク、サケ精子DNA等)を含む水溶液に展開され得る。
【0037】 本明細書において、「コンセンサス配列」とは、不要な塩基を分離するために
再配列された核酸配列であって、XL−PCRTM(Perkinn Elmer, Norwalk, CT
)を用いて5'及び/または3'の方向に延長された核酸配列、或いはGELVIEWTM
Fragment Assembly system(GCG, Madison, WI)などのフラグメントの構築のた
めのコンピュータプログラムを用いて2つ以上のインサイトクローン社の重複配
列から構築された核酸配列のことである。延長及び構築の両方によってコンセン
サス配列に構築されるものもある。
【0038】 本明細書において、用語「ポリヌクレオチドの発現と相関性を有する」とは、
ノーザン分析によるPDE9Aをコードする核酸配列と同じ或いは関連する核酸
の存在の検出が、サンプル内のPDE9Aをコードする核酸の存在を示すことか
ら、PDE9Aをコードするポリヌクレオチドからの転写物の発現と相関性を有
することを意味する。
【0039】 本明細書において、「欠失」とは、1個以上のアミノ酸残基若しくは核酸残基
が欠如する、アミノ酸配列若しくは核酸配列の変化である。
【0040】 本明細書において、「誘導体」とは、PDE9Aをコードする、或いはそれと
相補的な核酸またはコードされたPDE9Aの化学修飾のことである。このよう
な修飾には、例えば、アルキル基、アシル基、或いはアミノ基による水素の置換
がある。核酸誘導体は、未修飾の分子の生物学的或いは免疫学的機能を保持する
ポリペプチドをコードする。誘導体ポリペプチドは、もとのポリペプチドの生物
学的機能、或いは免疫学的機能を保持する、グリコシル化、ポリエチレングリコ
ール化、或いは任意の同様のプロセスによって修飾されたものである。
【0041】 本明細書において、用語「相同性」とは、相補性の程度を表すものである。こ
れには、部分的相同性と完全な相同性とがあり得る。この「相同性」は用語「配
列同一性」と置き換え可能である。同一の配列が標的の核酸とハイブリダイズす
るのを少なくとも部分的に阻止する部分的に相補的な配列は、「実質的に相補的
な」と呼ばれる。完全に相補的な配列と標的の配列とのハイブリダイゼーション
の抑制は、厳密性を低下させた条件の下ハイブリダイゼーションアッセイ(サザ
ンブロッティング或いはノーザンブロッティング法、溶液ハイブリダイゼーショ
ン等)を用いて検査される。実質的に相同な配列或いはハイブリダイゼーション
プローブは、厳密性を低下させた条件の下、完全に相補的な配列と標的の配列と
の結合のため競合して抑制する。これは、厳密性を低下させた条件の下では非特
異的な結合が許容されるということではなく、厳密性を低下させた条件には、2
つの配列の互いへの結合が特異的(即ち、選択的)相互作用である必要がある。
部分的な相補性にもならない(例えば、30%未満の相同性即ち同一性)第2の
標的配列を用いて、非特異的結合の不在の検査が可能である。非特異的結合が存
在しないということは、実質的に相補的な配列或いはプローブが第2の非相補的
標的配列とハイブリダイズしない。
【0042】 ヒト人工染色体(HAC)は、10K〜10MのサイズのDNA配列を含み得
り、安定した分裂染色体の分離及び維持に必要な全ての要素を含む直鎖状の微小
染色体である(Harrington, J.J.等 (1997) Nat Genet. 15:345-355)。
【0043】 本明細書において、用語「ヒト化抗体」とは、もとの結合能力を保持しつつよ
りヒトの抗体に似せるために、アミノ酸が非抗原結合領域に置換された抗体分子
である。
【0044】 本明細書において、用語「ハイブリダイゼーション」とは、核酸の一本鎖が相
補的な一本鎖と塩基対を形成して結合する全てのプロセスである。
【0045】 本明細書において、用語「ハイブリダイゼーション複合体」とは、相補的なG
塩基とC塩基間、及びA塩基とT塩基間に水素結合が形成されることにより、2
つの核酸配列間に形成された複合体のことである。これらの水素結合は、スタッ
キング相互作用(stacking interaction)によってさらに安定し得る。この2つ
の相補的核酸配列の水素結合は、逆平行構造である。ハイブリダイゼーション複
合体は、溶液中(例えば、C0tまたはR0t分析)、または溶液中の1つの核酸
配列と固体の支持物(例えば、紙、膜、フィルター、チップ、ピン、或いはスラ
イドガラス、または細胞及びその核酸を固定する任意の適当な基板)に固定され
たもう一方の核酸配列との間で形成され得る。
【0046】 本明細書において、用語「挿入」或いは「付加」とは、自然発生の分子の配列
に対して、1個以上のアミノ酸残基或いはヌクレオチドがそれぞれ追加されるア
ミノ酸配列或いは核酸配列の変化のことである。
【0047】 本明細書において、「マイクロアレイ」とは、紙、ナイロンまたは別のタイプ
の膜、フィルター、チップ、スライドガラス、或いはその他の好適な固体の支持
物など基板上に配列されたポリヌクレオチド或いはオリゴヌクレオチドのそれぞ
れのアレイのことである。
【0048】 本明細書において、用語「変調」とは、PDE9Aの活性の変化のことである
。変調の例として、PDE9Aタンパク質における活性特性、若しくは結合特性
、またはその他の生物学的特性、機能的特性或いは免疫学的特性の変化がある。
【0049】 本明細書において、「核酸」或いは「核酸配列」とは、オリゴヌクレオチド、
ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、或いはそれらの断片と、また一本鎖若しくは
二本鎖のセンス鎖或いはアンチセンス鎖であるゲノム若しくは合成起源のDNA
或いはRNAと、またペプチド核酸(PNA)や任意のDNA様物質、RNA様物 質とを指す。「断片(またはフラグメント)」とは60ヌクレオチドより長い核
酸配列であり、最も好ましい断片の長さは、少なくとも約100ヌクレオチド以
上或いは約1000ヌクレオチド以上、または約10000ヌクレオチド以上で
ある。
【0050】 用語「オリゴヌクレオチド」とは、PCR増幅、ハイブリダイゼーション、或
いはマイクロアレイに使用可能な核酸配列のことであり、その長さは少なくとも
6ヌクレオチドから約60ヌクレオチドである。好ましくは約15から30ヌク
レオチド、最も好ましいのは約20から25のヌクレオチドである。本明細書に
おいて、オリゴヌクレオチドは、当技術分野で一般的な用語「アンプリマー」、
「プライマー」、「オリゴマー」、及び「プローブ」と実質的に同じである。
【0051】 本明細書において、「ペプチド核酸」(PNA)とは、末端がリジンであるア
ミノ酸残基のペプチドバックボーンに結合した、5ヌクレオチド以上の長さのオ
リゴヌクレオチドを含む、アンチセンス分子又は抗遺伝子剤のことである。この
末端のリジンにより、この組成物が溶解性を有する。PNAは、ポリエチレング
リコール化して、細胞におけるPNAの寿命を延ばすことができる。このような
細胞では、PNAが相補的な一本鎖DNAやRNAに優先的に結合して、転写物
の伸長を止める。(Nielsen, P.E.等(1993) Anticancer Drug Des. 8:53-63)。
【0052】 本明細書において、用語「サンプル」とは、その最も広い意味で用いられてい
る。生物学的サンプルは、PDE9A若しくはその断片を含むと推測される。ま
た生物学的サンプルには、体液、細胞からの抽出物、又は細胞から単離された染
色体、細胞小器官、膜、又は(溶液中の、又は固体の支持物に固定された)細胞
、ゲノムDNA,RNA,cDNA、又は組織、組織プリント等も含まれると推
測される。
【0053】 本明細書において、用語「特異的結合」または「特異的に結合する」とは、タ
ンパク質或いはペプチドとアゴニスト間、または抗体とアンタゴニストとの間の
相互作用のことである。この相互作用は、結合する分子によって認識されるタン
パク質の特定の構造(即ち、抗原決定基つまりエピトープ)の存在によって左右
される。例えば、抗体がエピトープ「A」に対して特異的である場合、標識した
「A」及びその抗体を含む反応において、エピトープA(即ち結合していない、
無標識のA)を含むタンパク質の存在により、抗体と結合する標識Aの量が減少
する。
【0054】 本明細書において、用語「厳密な条件」とは、ポリヌクレオチド配列と請求項
に記載されたポリヌクレオチド配列とのハイブリダイゼーションが可能な条件で
ある。好適である厳密な条件は、例えばプレハイブリダイゼーション溶液及びハ
イブリダイゼーション溶液における塩及び/またはホルムアミドの濃度、或いは
ハイブリダイゼーション温度によって定義され、当分野で公知である。詳細には
、塩の濃度を下げたり、ホルムアミドの濃度を上げたり、またハイブリダイゼー
ションの温度を上げることで厳密性を高めることができる。
【0055】 例えば、高度な厳密性条件の下でのハイブリダイゼーションは、ホルムアミド
の濃度が約50%、温度が約37℃〜42℃で起こり得る。厳密性条件を下げて
のハイブリダイゼーションは、ホルムアミドの濃度が約35%〜25%、温度が
約30℃〜25℃で起こり得る。詳細には、温度が45℃、濃度が50%のホル
ムアミド、5X SSPE、0,3%のドデシル硫酸ナトリウム、200μg/ mlのせん断されて変性されたサケ精子DNAの高い厳密性条件の下でハイブリ
ダイゼーションが起こり得る。上述したように、35%のホルムアミドまたは/
及び温度を35℃に下げて厳密性条件を下げてもハイブリダイゼーションは起こ
り得る。目的の核酸のプリンとピリミジンとの比率及び温度をしかるべく調節す
ることによって、特定のレベルの厳密性に対応する温度範囲をさらに狭めること
が可能である。上記の範囲及び条件の変更は当分野ではよく知られている。
【0056】 本明細書において、用語「実質的に精製された」とは、自然の環境から取り除
かれ、単離或いは分離された核酸配列或いはアミノ酸配列であって、自然に結合
している構成要素が少なくとも60%以上除去されたものであり、好ましくは7
5%以上の除去、最も好ましいのは90%以上除去されたものである。
【0057】 本明細書において、「置換」とは、一つ以上のアミノ酸またはヌクレオチドを
それぞれ別のアミノ酸またはヌクレオチドに置き換えることである。
【0058】 本明細書において、「形質転換」とは、外来DNAが入り込み受容体細胞を変
化させるプロセスのことである。このプロセスは、当分野で公知の種々の方法を
用いた自然或いは人工の条件の下で起こり得る。この形質転換は、原核宿主細胞
若しくは真核宿主細胞の中に外来核酸配列を挿入する任意の公知の方法によって
行うことができる。この方法は、形質転換される宿主細胞のタイプによって選択
される。この方法には、ウイルス感染、電気穿孔法(エレクトロポレーション)
、リポフェクション、及び微粒子照射が含まれるが、限定されるものではない。
このように「形質転換された」細胞には、導入されたDNAが自律的に複製する
プラスミドとして、または宿主染色体の一部として複製可能である安定的に形質
転換された細胞が含まれる。さらに、限られた時間に一時的に導入DNA若しく
は導入RNAを発現する細胞も含まれる。
【0059】 本命鎖書において、「変異体」とは、一つ以上のアミノ酸が変異したアミノ酸
配列である。この変異体には、例えばロイシンとイソロシンとの置換のような、
置換されたアミノ酸が類似の構造或いは類似の化学特性を有する「保存的」変異
が含まれる。稀ではあるが、変異体には、グリシンをトリプトファンで置換する
「非保存的」変異も含まれる。また、類似の小さな変異には、アミノ酸の欠失、
挿入、或いはその両方が含まれる。当分野で公知の例えばDNASTARソフト
ウエアを用いて、生物学的或いは免疫学的活性を損なうことなく、どのアミノ酸
残基を置換、挿入、或いは欠失させるかを決めることができるであろう。
【0060】 発明 本発明は、新規のヒトサイクリックGMP特異ホスホジエステラーゼ(PDE
9A)、PDE9Aをコードするポリヌクレオチドの発見、並びに癌及び免疫不
全の診断、予防、または治療におけるこれらの組成物の使用法に基づく。
【0061】 本発明のPDE9Aをコードする核酸が、前立腺組織cDNAライブラリ(PR
OSNOT06)を起源とするインサイト社クローン番号828228において、アミノ酸配 列アライメントのコンピュータ検索を用いて初めて同定された。SEQ ID N
O:2のコンセンサス配列は、このクローンの核酸配列が伸長されたものに由来
する。
【0062】 或る実施例において、本発明は、図1A及び図1B,図1C,図1D、図1E
、図1Fに示されているSEQ ID NO:1のアミノ酸配列を含むポリペプチ
ドを含む。PDE9Aはアミノ酸593個の長さを有し、H352DLDHPGY NNにおいてサイクリックヌクレオチドPDEに対するコンセンサスサイン配列
(consensus signature sequence)を有する。この配列は、PDEに保存された
2つの潜在二価の陽イオン部位の内の1つの一部であり、HXXXH(X6-24
Eの一般構造を有する。これらの部位の1番目は配列H312−H316−D341に見ら
れ、Eへの保存的アミノ酸置換としてD341を有する。この置換は、少なくとも 別のPDEであるPDE7に見られる。図2A及び図2B、図2C、図2Dに示
されているように、PDE9Aは、PDE8A(SEQ ID NO:3)及びキ
イロショウジョウバエ(GI 829179; SEQ ID NO:4)由来のcAMP特 異PDEと化学的相補性及び構造的相補性を有する。詳細には、PDE9AはP
DE8Aと24%の同一性を有し、キイロショウジョウバエcAMP PDEと
は20%の同一性を有する。全てのPDEに見られる270までのアミノ酸触媒
領域が、PDE9Aの残基F288と残基W544との間に概ね伸びていて、こ
の領域においてPDE8Aとは34%の同一性を有し、キイロショウジョウバエ
PDEとは30%の同一性を有する。この3つのタンパク質はそれぞれ、2つの
二価の陽イオン結合部位とコンセンサスサイン配列、HDXXHXGXXNとを
有する。データは示していないが、PDE9Aは触媒領域において、PDEの他
のファミリー1及び2,3,4,5,6,7とそれぞれ同程度の相補性(28%
〜32%)を有する。
【0063】 タンパク質の完全長をコードするPDE9Aの1.8kbの領域は、sf9細
胞及び酵素アッセイ用のこれらの細胞から準備された細胞可溶化物に発現したバ
キュロウイルス転移ベクターpFASTBACにクローン化される。図3は、c
GMPを基質とする組換え型の精製されたPDE9Aの酵素活性の反応特性を示
す。PDE9Aは、cGMPに対して強い親和性を有しそのKm値は170nM
(ナノモル)であり、データは示さないがcAMPに対しては非常に弱い親和性
(Km=230μM)をもつ。図4はPDE9Aの二価陽イオンへの依存性を示し、最 大活性のためにはMg++やCa++よりもMn++が好ましい。PDE9Aは、10
0μMまでのロリプラム(PDE4のインヒビター)またはジピリダモール(P
DE2及び4,5,6のインヒビター)、SKF94120(PDE3のインヒ
ビター)、ビンポセチン(PDE1のインヒビター)、IBMX(非特異性PD
Eインヒビター)には阻害されない。PDE9Aは、35μMのIC50をもつザ
プリナスト(PDE5及び6のインヒビター)によって阻害される。膜系のノー
ザン分析によって様々な組織にこの配列が発現するのが示され、特に精巣及び卵
巣、小腸、結腸で著しい。LIFESEQTMを用いたノーザン分析法により、様
々な組織にこの配列が発現し、その内の50%以上が癌性であり、25%以上が
炎症及び免疫反応に関係する。特に注目すべきは、クローン病にPDE9Aが発
現することである。
【0064】 PDE9AとPDEの他の8つのファミリーとの類似性の程度(28%〜30
%)は、他のPDEファミリー間の類似性(〜30%)と一致する。更にPDE
9Aは、cGMPに対する特異性及び既知のPDEインヒビターによる阻害パタ
ーンによって他のファミリーとは区別できる。したがって、PDE9Aは、PD
E9と名付けられたサイクリックヌクレオチドホスホジエステラーゼの新規のフ
ァミリーメンバーであることが明らかである。
【0065】 本発明はまた、PDE9Aの変異体を含む。PDE9Aの変異体は、好ましく
はPDE9Aのアミノ酸配列と80%以上の配列の同一性、更に好ましくは90
%以上の配列の同一性、最も好ましくは95%以上の配列の同一性を有し、PD
E9Aの機能的特性或いは化学的活性のうちの少なくとも1つを保持している。
【0066】 本発明はまた、PDE9Aをコードするポリヌクレオチドを含む。特定の実施
例において本発明は、PDE9AをコードするSEQ ID NO:2の配列を含
むポリヌクレオチド配列を含む。
【0067】 本発明はまた、PDE9Aをコードするポリヌクレオチド配列の変異体を含む
。詳細には、このポリヌクレオチド配列の変異体は、PDE9Aをコードするポ
リヌクレオチド配列と80%以上の配列の同一性を有し、更に好ましくは90%
以上の配列の同一性を有し、最も好ましくは95%以上の配列の同一性を有する
。また本発明の特定の形態は、SEQ ID NO:2と少なくとも80%の配列
同一性、好ましくは90%以上の配列同一性、最も好ましくは95%以上の配列
同一性を有するSEQ ID NO:2の変異体を含む。
【0068】 遺伝暗号の縮重の結果、作り出され得るPDE9Aをコードする種々のヌクレ
オチド配列には、既知の自然発生する任意の遺伝子のヌクレオチド配列と最小の
相同性しか有しないものも含まれることを、当業者は理解するであろう。したが
って本発明には、可能なコドン選択に基づいた組み合わせの選択によって作り出
され得る可能なヌクレオチド配列の変異の全てが含まれ得る。これらの組み合わ
せは、自然発生のPDE9Aのヌクレオチド配列に適用される標準的なトリプレ
ット遺伝暗号を基に作られ、全ての変異が明確に開示されていると考慮する。
【0069】 PDE9Aをコードするヌクレオチド配列及びその変異は、好適に選択された
厳密性の条件の下で、自然発生のPDE9Aのヌクレオチドとハイブリダイズ可
能なことが望ましいが、実質的に異なったコドンの使用法を備えるPDE9A又
はその誘導体をコードするヌクレオチド配列を作り出すことは有益となり得る。
特定のコドンが宿主によって利用される頻度に基づいてコドンを選択して、ペプ
チドの発現が特定の真核細胞又は原核宿主に発生する割合を高めることが可能で
ある。コードされたアミノ酸配列を変えないで、PDE9A及びその誘導体をコ
ードするヌクレオチド配列を実質的に変更する別の理由は、自然発生の配列から
作られる転写物より例えば長い半減期など好ましい特性を備えるRNA転写物を
作ることにある。
【0070】 本発明はまた、PDE9A及びその誘導体をコードするDNA配列又はその断
片を完全に合成化学によって作り出すことも含む。作製後にこの合成配列を、当
分野で良く知られた試薬を用いて、種々の入手可能な発現ベクター及び細胞系の
何れの中にも挿入可能である。更に、合成化学を用いて、PDE9Aまたはその
任意の断片をコードする配列の中に突然変異を導入することも可能である。
【0071】 更に本発明には、種々の厳密性条件の下で、請求項に記載されたヌクレオチド
配列とハイブリダイズ可能なポリヌクレオチド配列が含まれる。詳細には、SE
Q ID NO:2またはその断片に示されているヌクレオチド配列である。厳密
性条件については、Wahl, G.M. 及びS.L.Berger(1987; Methods Enzymol. 152:
399-407)及びKimmel, A.R.(1987; Methods in Enzymol. 152:507-511)に記載
されている。
【0072】 当分野で良く知られ一般的に入手可能なDNAのシークエンシング方法を用い
て、本発明の何れの実施例も実行可能である。この方法には酵素が用いられる、
例えばDNAポリメラーゼIのクレノウ断片であるSequenase(US Biochemical社
, Cleveland OH)、Taqポリメラーゼ(Perkin Elmer)、熱安定性T7ポリメラー ゼ(Amersham, Chicago IL)、或いはGibco BRL(Gaithersburg MD)Methods社 が販売するELONGASE増幅システムのような校正エキソヌクレアーゼとポリメラー
ゼとの組み合わせである。このプロセスは、以下の装置を用いて自動化するのが
好ましい。Hamilton Micro Lab2200(Hamilton, Reno, NV)、Peltier Thermal
Cycler(PTC200;MJ Reserch, Watertown MA)並びにABI Catalyst及び373及び3
77 DNAシーケンサ(Perkin Elmer)等。
【0073】 部分的なヌクレオチド配列を利用し、当分野で既知の種々の方法を用いてPD
E9Aをコードする核酸配列を伸長し、プロモーターや調節エレメントなどの上
流にある配列を検出する。例えば「制限部位」PCR法を利用する1つの方法で
は、一般的なプライマーを用いて既知の遺伝子座近傍の未知の配列を検索する(
Sarkar, G. (1993) PCR Methods Applic 2:318-322)。詳しくは、リンカー配列
に対するプライマー及び既知の領域に対して特異的なプライマーの存在の下、ゲ
ノムDNAを初めに増幅する。次ぎに、増幅された配列は、同じリンカープライ
マーと初めのプライマーの中に含まれる別の特異的プライマーを用いて、PCR
の2回目を行う。PCRによる各回の作製物を、好適なRNAを用いて転写し、
逆転写酵素を用いて配列決定する。
【0074】 既知の領域に基づく多岐にわたるプライマーを用いた配列の増幅或いは伸長は
、逆PCR法を用いて行うことが可能である(Triglia, T.等(1988)Nucleic A
cids Res 16:8186)。プライマーは、市販のOLIGO 4.06 Primer Analysis softw
are(National Biosciences社, Plymouth MN)或いは別の好適なプログラムなど
を用いて、長さが22〜30ヌクレオチド、GC含有率が50%以上、約68℃
〜72℃の温度で標的配列に対してアニールするよう設計される。この方法は幾
つかの制限酵素を用いて、遺伝子の既知の領域の好適な断片を作製する。次ぎに
この断片を分子内のライゲーションにより環状にし、PCRの鋳型として利用す
る。
【0075】 使用され得る別の方法にキャプチャPCR法がある。この方法には、ヒト及び
酵母菌人工染色体DNAの既知の配列に隣接するDNA断片のPCR増幅が含ま
れる(Lagerstrom, M.等(1991)PCR Methods Applic 1:111-119)。またこの方
法では、多数の制限酵素による消化及びライゲ−ションを用いて、PCRを行う
前にそのDNA分子の未知の断片の中に組換え二本鎖配列を配置することが可能
である。
【0076】 Parker, J.D.等の方法(1991; Nucleic Acids Res 19:3055-3060)は、未知の
配列を得るために用い得る別の方法である。更に、PCR、ネスト化プライマー
、PromoterFinderTMライブラリを用いれば、ゲノムDNA内の歩行が可能である
(Clontech, Palo Alto CA)。このプロセスはライブラリをスクリーニングする
必要がなく、イントロン/エクソン接合部を探すのに都合が良い。
【0077】 完全な長さのcDNAのスクリーニングの際は、サイズが選択された大きなc
DNAを含むライブラリを用いるのが好ましい。ランダムに初回抗原刺激を受け
たライブラリは、遺伝子の5'領域を含む配列をより多く含むという点で好適で ある。特にオリゴd(T)ライブラリが完全な長さのcDNAを産生できない場
合、ランダムに初回抗原刺激を受けたライブラリの使用が有用であろう。ゲノム
ライブラリは、5'非転写調節領域への配列の伸長に有用であろう。
【0078】 市販のキャピラリー電気泳動システムを用いて、シークエンシングまたはPC
R産物のヌクレオチド配列のサイズの分析、または確認が可能である。詳しくは
、キャピラリーシークエンシングは、電気泳動による分離のための流動性ポリマ
ー、及びレーザーで活性化される4つの異なった蛍光色素(各ヌクレオチドに1
つ)、CCDカメラによる放出された波長の検出に利用する。出力/光強度は、
適切なソフトウエア(例えばPerkin Elmer社のGenotyperTM及びSequence Naviga
torTM)を用いて電気信号に変換され、サンプルのローディングからコンピュー タ分析までのプロセス及び電子データ表示がコンピュータ制御可能である。キャ
ピラリー電気泳動法は、特定のサンプルに少量しか存在しないDNAの小片のシ
ークエンシングに特に適している。
【0079】 本発明の別の実施例では、PDE9Aをコードするポリヌクレオチド配列また
はその断片を組換えDNA分子に用いて、適切な宿主細胞内にPDE9A、その
断片または機能的等価物を発現させることが可能である。遺伝暗号固有の宿重に
より、実質的に同じ或いは機能的に等価のアミノ酸配列をコードする別のDNA
配列が作られ得り、これらの配列をPDE9Aのクローン化及び発現に利用可能
である。
【0080】 当業者が理解するように、非自然発生のコドンを有するPDE9Aをコードす
るヌクレオチド配列を作り出すことは有益となり得る。例えば、原核細胞または
真核細胞の宿主に好ましいコドンが選択されて、タンパク質の発現の比率を高め
たり、好ましい特性例えば自然発生の配列から生成される転写物より半減期の長
いRNA転写物を作り出すことが可能である。
【0081】 種々の目的でPDE9Aをコードする配列を変えるために、当分野で一般的に
知られている方法を用いて、本発明のヌクレオチド配列を組換え可能である。こ
の目的には、遺伝子産物のクローン化、プロセッシング及び/または発現を変え
る変更が含まれるが、これらに限定されるものではない。ランダムな断片による
DNAの混合や遺伝子断片と合成オリゴヌクレオチドのPCR再組み立てを用い
て、ヌクレオチド配列の組換えが可能である。例えば、部位特異的変異誘発によ
って、新しい制限部位の挿入、グリコシル化パターンの変更、コドン優先の変更
、スプライスバリアントの生成、突然変異の誘発等が可能である。
【0082】 本発明の別の実施例によれば、自然発生のPDE9Aをコードするの核酸配列
、変更されたPDE9Aをコードするの核酸配列、または組換えPDE9Aをコ
ードする核酸配列を異種の配列に結合して、融合タンパク質をコードする配列に
することが可能である。例えば、PDE9Aの活性のインヒビターをペプチドラ
イブラリからスクリーニングするとき、市販の抗体によって認識され得るキメラ
PDE9Aタンパク質をコードすることが役に立ち得る。融合タンパク質は、P
DE9Aをコードする配列と異種のタンパク質配列との間の位置する切断部位を
含むように設計可能であり、これによってPDE9Aを切断し、異種部分から離
れて精製される。
【0083】 別の実施例によれば、PDE9Aをコードする配列は、当分野で周知の化学的
方法を用いて、全体或いは一部が合成可能である(Caruthers. M.H.等(1980)N
uc Acids Res Symp Ser 7:215-223; Horn, T.等(1980)Nucl. Acids Res Symp.
Ser.225-232参照)。別法として、化学的方法を用いてタンパク質自体を作り出
して、PDE9Aのアミノ酸配列またはその一部を合成することが可能である。
例えば、ペプチド合成は種々の固相技術(Roberge, J.Y.等(1995) Science 269:
202-204)を用いて実行可能であり、合成の自動化は例えばABI 431Aペプチドシ ンセサイザ(Perkin Elmer)を用いて達成し得る。
【0084】 この新しく合成されたペプチドは、分離用高速液体クロマトグラフィー(例え
ばCreighton T.(1983)Proteins Structure And Molecular Principles, WH Fr
eeman and Co., NY参照)を用いて実質的に精製可能である。合成されたペプチ ドの組成は、アミノ酸分析或いはシークエンシングにより確認することができる
(例えばエドマン分解法;Creighton, 前出)。更にPDE9Aのアミノ酸配列 または任意のその一部は、直接的な合成の際の変更、及び/または化学的方法を
用いた他のタンパク質または任意のその一部からの配列との組み合わせにより、
変異体ポリペプチドを作ることが可能である。
【0085】 生物学的に活性のPDE9Aを発現するために、PDE9Aをコードするヌク
レオチド配列または機能的に等価なものが、好適な発現ベクター即ち挿入された
コーディング配列の転写及び翻訳に必要なエレメントを含むベクターに挿入する
【0086】 当業者に周知の方法を用いて、PDE9Aをコードする配列、好適な転写及び
翻訳調節エレメントを含む発現ベクターを作製することが可能である。これらの
方法には、in vitro組換えDNA技術、合成技術、及びin vivo遺伝子組換え技 術が含まれる。このような技術は、Sambrook, J.等(1989)Molecular Cloning, A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Press, Plainview NY及びAusubel,
F.M.等Current Protocol in Molecular Biology, John Wiley &Sons, New York
, NYに記載されている。
【0087】 種々の発現ベクター/宿主系を利用して、PDE9Aをコードする配列の保持
及び発現が可能である。これらには、限定するものではないが、組換えバクテリ
オファージ、プラスミド、またはコスミドDNA発現ベクターで形質転換された
細菌などの微生物や、酵母菌発現ベクターで形質転換された酵母菌や、ウイルス
発現ベクター(例えば、バキュロウイルス)に感染した昆虫細胞系や、ウイルス
発現ベクター(例えば、カリフラワーモザイクウイルス、CaMV;タバコモザ
イクウイルス、TMV)または細菌発現ベクター(例えば、TiまたはpBR3
22プラスミド)で形質転換された植物細胞系や、動物細胞系などが含まれる。
【0088】 「調節エレメント」或いは「調節配列」は、転写及び翻訳を実行するために宿
主細胞タンパク質と相互作用するベクターの非翻訳領域、即ちエンハンサー、プ
ロモーター、5'及び3'非翻訳領域である。このようなエレメントのその強さ及
び特異性は、様々である。使用するベクター系及び宿主によって、構成プロモー
ター及び誘導生プロモーターを含む好適な転写及び翻訳エレメントが任意の数利
用される。例えば、細菌系にクローニングする場合は、Bluescript ファージミ ド(Stratagene, LaJolla CA)またはpSportITMプラスミド(Gibco BRL)等のハ
イブリッドlacZプロモーターなどの誘導的プロモーターを用いることができる。
バキュロウイルスポリヘドリンプロモーターは、昆虫細胞に使用され得る。植物
細胞由来のプロモーター又はエンハンサー(例えば、熱ショック RUBISCO及び貯
蔵タンパク質遺伝子)又は植物ウイルス由来のプロモーター又はエンハンサー(
例えば、ウイルス性プロモータ或いはリーダー配列)は、ベクターの中にクロー
ニング可能である。哺乳動物細胞系においては、哺乳動物遺伝子或いは哺乳動物
ウイルス由来のプロモーターが好ましい。PDE9Aをコードする配列の多数の
複製を含む細胞系を作り出す必要がある場合は、SV40またはEBVベースのベクタ ーを好適な選択可能なマーカーと共に用いる。
【0089】 細菌系では、多数の発現ベクターがPDE9Aの使用目的に応じて選択可能で
ある。例えば、抗体の誘発に多量のPDE9Aが必要な場合には、精製が容易な
融合タンパク質のハイレベルな発現を誘導するベクターが使用される。このよう
なベクターには、Bluescript(Stratagene)(PDE9Aをコードする配列が、
アミノ末端メチオニン及び後続のβ−ガラクトシダーゼの7残基の配列を備えた
フレーム内のベクターに結合可能であり、ハイブリッドタンパク質が生成される
)などの多機能の大腸菌クローニング及び発現ベクターや、pINベクター(Van H
eeke, G.及びS.M. Schuster(1989)J. Biol. Chem. 264:5503-5509)等が含ま れるが、これらに限定されるものではない。またpGEXベクター(Promage、Madis
on WI)も、グルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)との融合タンパク質と して外来ポリペプチドを発現するために用いることができる。一般に、このよう
な融合タンパク質は可溶性であり、グルタチオンアガロースビーズへ吸着させた
後にフリーのグルタチオンの存在下で溶出させることによって溶解した細胞から
容易に精製できる。そのような系において生成されるタンパク質は、ヘパリン、
トロンビン或いはXA因子プロテアーゼ切断部位を含むように設計され、目的の
クローン化ポリペプチドがGST部分から自由に放出され得る。
【0090】 酵母菌サッカロミセス−セレビジエでは、α因子やアルコールオキシダーゼや
PGHなどの構成的或いは誘導的プロモーターを含む多種のベクターが使用可能
である。これについては、Ausubel等(前出)及びGrant等(1987)Methods Enzy
mol. 153:516-544を参照。
【0091】 植物発現ベクターが用いられる場合、PDE9Aをコードする配列の発現は、
多種のプロモーターの内の任意のプロモーターによって促進される得る。例えば
、CaMV由来の35S及び19Sプロモーターなどのウイルスプロモーターが
単独で、或いはTMV(Takamatsu, N.等(1987)EMBO J 6:307-311)由来のオ メガリーダー配列との組み合わせで用いられ得る。別法では、RUBISCOの
小さなサブユニットまたは熱ショックプロモーターなどの植物プロモーターが用
いられる(Coruzzi, G.等(1984)EMBO J 3:1671-1680); Broglie, R.等(1984
)Science 224:838-843; 及びWinter, J.等(1991)Results Probl. Cell Diffe
r. 17:85-105)。これらの作製物は、直接のDNA形質転換或いは病原体を介し
たトランスフェクションによって、植物細胞の中に導入可能である。このような
技術は、多数の一般に入手可能な文献に記載されている(例えば、Hobbs, S.又 はMurry, L.E. in McGraw Hill Yearbook of Science and Technology(1992)M
cGraw Hill NY, pp.191-196を参照)。
【0092】 昆虫系もPDE9Aの発現に用いられ得る。例えば、タンパク質の完全長をコ
ードするPDE9Aの1.8kbの領域がPCR増幅され、5‘FLAGタグを
含むように変更されたバキュロウイルス転移ベクターpFASTBAC(Life T
echnologiesm Inc., Gaithersburg, MD)にクローン化される。組換えウイルス の材料は、製造者の使用説明書に従って準備される。Sf9細胞は、27℃でS
f900II Sfm無血清培地(Life technology社)で培養される。発現のため
に、1×108のSf9細胞が、最終容量が50mlにおける多数の5'の感染で
感染される。感染の3日後に細胞を収集して酵素を含む可溶物を準備する。発現
を監視するために、模擬感染した細胞可溶物及びPDE9A感染した細胞可溶物
の1μlをそれぞれポリアクリルアミドゲルで電気泳動し、標準的な方法で銀染
色するかニトロセルロースに移して2mg/mlの濃度でアンチFLAG抗体(
M2, Scientific System, Eastman Kodak, New Haven, CT)でウエスタンブロッ トする。
【0093】 哺乳動物宿主細胞では、多種のウイルスベースの発現系が利用され得る。アデ
ノウイルスが発現ベクターとして用いられる場合、後発プロモーター及び3連リ
ーダー配列からなるアデノウイルス転写物/翻訳複合体にPDE9Aをコードす
る配列を結合し得る。ウイルスのゲノムの非必須のE1またはE3領域への挿入
により、感染した宿主細胞にPDE9Aを発現できる生ウイルスを得ることが可
能である(Logan, J.及びShenk, T.(1984)Proc. Natl. Acad. Sci. 81:3655-3
659)。さらに、ラウス肉腫ウイルス(RSV)エンハンサーなどの転写エンハンサ
ーを用いて、哺乳動物宿主細胞における発現を増大させることが可能である。
【0094】 ヒト人工染色体(HACs)を用いて、プラスミドで発現し含まれているものより
大きなDNAの断片を供給可能である。治療のために6〜10MのHACsを作
製し、従来の方法(リボソーム、ポリカチオンアミノポリマー、またはベシクル
)で供給する。
【0095】 PDE9Aをコードする配列のより効率的な翻訳を達成するために、特定の開
始シグナルが利用可能である。このようなシグナルには、開始コドン及び隣接す
る配列も含まれる。PDE9Aをコードする配列、その開始コドン、及び上流の
配列が好適な発現ベクターの中に挿入される場合、追加の転写または翻訳制御シ
グナルを必要としない。しかしながら、コーディング配列、またはその断片のみ
が挿入される場合は、ATG開始コドンを含む外来の翻訳制御シグナルを供給し
なければならない。さらに、全ての挿入の翻訳を確実にするために、開始コドン
が正しい読取り枠になければならない。外来の翻訳エレメント及び開始コドンに
は、天然及び合成の両方の起源をもつ様々なものが可能である。発現の効率は、
エンハンサーが含まれることによって高められる。このようなエンハンサーは、
文献(Scharf,D.等(1994)Results Probl. Cell Differ. 20:125-162)に記載 されているように、用いられる特定の細胞系に好適なものである。
【0096】 さらに、挿入した配列の調節能力または所望の形のタンパク質の発現をプロセ
シングする能力によって宿主細胞株が選択される。このようなポリペプチドの修
飾には、アセチル化、カルボキシル化、グリコシル化、リン酸化、脂質化(lipi
dation)、及びアシル化が含まれるが、これらに限定されるものではない。タン
パク質の「prepo」形を切断する翻訳後のプロセシングを、正しい挿入、折りた たみ及び/または機能を高めるために用いることが可能である。修飾語の活性の
ための特定の細胞装置及び特徴のある機構をもつ異なった宿主細胞(例えば、CH
O、HeLa、MDCK、MEK293、WI38)がAmerican Type Culture Collection(ATCC; B
ethesda, MD)より入手可能であり、外来のタンパク質の正しい修飾及びプロセ シングを確実にするために選択される。
【0097】 組換えタンパク質の長期にわたる高収率の産生のためには、安定した発現が望
ましい。例えば、安定してPDE9Aを発現する細胞系が、発現ベクターを用い
て形質転換が可能である。この発現ベクターは、ウイルス起源の複製及び/また
は内在性の発現エレメントや、同じ或いは別のベクターの上の選択マーカー遺伝
子を含む。ベクターの導入の後、細胞を選択培地に移す前に、強化培地で1〜2
日の間増殖させる。選択マーカーの目的は選択に対する抵抗性を与えるとともに
、その存在により導入された配列をうまく発現する細胞の増殖及び回収が可能と
なる。安定的に形質転換された細胞の耐性クローンは、その細胞型に好適な組織
培養技術を用いて増殖可能である。
【0098】 任意の数の選択系を用いて、形質転換された細胞系を回収することが可能であ
る。選択系には、以下のものに限定はしないが、単純ヘルペスウイルスチミジン
キナーゼ(tk)(Wigler, M.等(1977)Cell 11:223-32)及びアデニンホスホリ
ボシルトランスフェラーゼ(aprt)(Lowy, I.等(1980)Cell 22:817-23)遺伝
子が含まれ、それぞれtk-又はaprt-細胞において用いることが可能である。また
代謝拮抗物質、抗生物質或いは除草剤への耐性を選択のベースとして用いること
ができる。例えばdhfrはメトトレキセートに対する耐性を与え(Wigler, M.等(1
980)Natl Acad Sci 77:3567-70)、nptはアミノグリコシッドネオマイシン及びG
-418に対する耐性を与え(Colbere-Garapin, F.等(1981)J Mol Biol 150:1-14
)、als或いはpatはクロルスルフロン(chlorsulfuron)、ホスフィノトリシン アセチルトランスフェラーゼ(phosphinotricin acetyltransferase)に対する 耐性を与える(Murry, 前出)。さらに選択に利用できる遺伝子、例えば、細胞 がトリプトファンの代わりにインドールを利用できるtrpB、または細胞がヒスチ
ジンの代わりにヒスチノール(histinol)を利用できるhisDが文献に記載されて
いる(Hartman, S.C.及びR.C. Mulligan(1988)Proc. Natl. Acad. Sci. 85:80
47-51)。 アニトシアニン、βグルクロニダーゼ及びその基質GUS,ルシフェラーゼ及び
その基質ルシフェリンなどのマーカーは、トランスフォーマントを特定するだけ
でなく、特定のベクター系に起因する一過性或いは安定したタンパク質発現の定
量に用いることができるため、最近、可視マーカーの使用が一般的になってきた
(Rhodes, C.A.等(1995)Methods Mol. Biol. 55:121-131)。
【0099】 マーカーの遺伝子出現の存在/不在が目的の遺伝子が存在すると示していても
、その存在及び発現の確認が必要な場合もある。例えば、PDE9Aをコードす
る配列がマーカー遺伝子配列の中に挿入された場合、PDE9Aをコードする配
列を含む形質転換された細胞は、マーカー遺伝子機能の欠落により特定可能であ
る。または、1つのプロモーターの制御下でマーカー遺伝子がPDE9Aをコー
ドする配列と一列に配置することも可能である。誘導または選択に応答したマー
カー遺伝子の発現は、通常タンデム遺伝子の発現も示す。
【0100】 または、PDE9Aをコードする核酸配列を含むと共に、PDE9Aを発現す
る宿主細胞は、当業者に周知の種々の方法を用いて特定することが可能である。
これらの方法には、DNA−DNA或いはDNA−RNAや、核酸或いはタンパ
ク質の検出及び/または数量化のための膜系、溶液ベース、或いはチップベース
の技術を含むタンパク質生物学的試験法または免疫学的アッセイが含まれるが、
これらに限定されるものではない。
【0101】 PDE9Aをコードするポリヌクレオチド配列の存在は、PDE9Aをコード
するポリヌクレオチドのプローブや断片或いは一部を用いた、DNA−DNAま
たはDNA−RNAハイブリダイゼーションや増幅によって検出可能である。核
酸増幅に基づいたアッセイでは、PDE9AをコードするDNA或いはRNAを
含む形質転換体を検出するために、PDE9Aをコードする配列に基づいたオリ
ゴヌクレオチド或いはオリゴマーを使用する。
【0102】 PDE9Aの発現の検出及び計測のための種々のプロトコルには、当分野で周
知のこのタンパク質に特異的なポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体の
どちらかを用いる。例えば、酵素に結合したイムノソルベントアッセイ(ELISA )、ラジオイムノアッセイ(RIA)、蛍光標示式細胞分取器(FACS)などがある 。PDE9A上の2つの非干渉エピトープに反応するモノクローナル抗体を用い
た、2部位のモノクローナルベースイムノアッセイ(two-site, monoclonal-bas
ed immunoassay)が好ましいが、競合の結合アッセイも用いることもできる。こ
れらのアッセイ及びその他のアッセイは、Hampton, R.等(1990; Serological M ethods, a Laboratory Manual , APS Press, St. Paul MN)及びMaddox, D.E.等 (1983, J. Exp. Med. 158:1211-1216)及び他の文献に記載されている。
【0103】 種々の標識方法及び結合方法が当業者には周知であり、様々な核酸アッセイお
よびアミノ酸アッセイに用いられ得る。PDE9Aをコードするポリヌクレオチ
ドに関連する配列を検出するための、標識されたハイブリダイゼーションプロー
ブ或いはPCRプローブを生成する方法には、オリゴ標識化、ニックトランスレ
ーション、末端標識化、または標識されたヌクレオチドを用いるPCR増幅が含
まれる。別法として、PDE9Aをコードする配列、またはその任意の断片をm
RNAプローブを生成するためのベクターにクローニングすることも可能である
。当分野では周知であり市販されているこのようなベクターを、T7,T3,ま
たはSP6などの好適なRNAポリメラーゼ及び標識されたヌクレオチドの追加
によって、in vitroでのRNAプローブの合成に用いることができる。これらの
方法は、種々の市販のキット(Pharmacia Upjohn(Kalamazoo, MI);Promega(
Madison WI);及びU.S. Biochemical Corp., Cleveland OH)を用いて行うこと
ができる。容易な検出のために用い得る好適なレポーター分子或いは標識には、
基質、コファクター、インヒビター、磁気粒子、及び放射性核種、酵素、蛍光剤
、化学発光剤、色素産生剤などが含まれる。
【0104】 PDE9Aをコードするヌクレオチド配列で形質転換された宿主細胞は、細胞
培地でのこのタンパク質の出現及び回収に好適な条件の下で培養される。形質転
換された細胞で作製されたタンパク質が分泌されるか細胞内に留まるかは、使用
されるその配列及び/またはそのベクターによる。PDE9Aをコードするポリ
ヌクレオチドを含む発現ベクターは、原核細胞膜及び真核細胞膜を通ってPDE
9Aの分泌を誘導するシグナル配列を含むように設計できることは、当業者には
理解されよう。別の作製物を用いて、PDE9Aをコードする配列を、可溶性タ
ンパク質の精製を促すポリペプチドドメインをコードするヌクレオチド配列と結
合させることも可能である。このような精製を促すドメインには、固定された金
属上での精製を可能とするヒスチジントリプトファンモジュールなどの金属キレ
ートペプチド、固定された免疫グロブリンでの精製を可能とするタンパク質Aド
メイン、FLAGS伸長/アフィニティー精製システム(Immunex Corp., Seatt
le WA)に用いられるドメインが含まれるが、これらに限定されるものではない 。精製ドメインとPDE9Aとの間のXA因子或いはエンテロキナーゼに特異的な
ものなどの切断可能なリンカー配列を含むものを用いて、精製が促進され得る。
このような発現ベクターの1つは、PDE9Aと、チオレドキシン或いはエンテ
ロキナーゼ切断部位に先行する6ヒスチジン残基をコードする核酸とを含む融合
タンパク質を発現させる。ヒスチジン残基は、IMAC(Porath, J等(1992; Prote
in Exp. Purif. 3:263-281)に記載されているような固定された金属イオンアフ
ィニティクロマトグラフィー)での精製を促進し、一方エンテロキナーゼ切断部
位が融合タンパク質からPDE9Aを精製する手段を提供する。融合タンパク質
を含むベクターの議論は、Kroll, D.J.等(1993; DNA Cell Biol. 12:441-453)
に記載されている。
【0105】 組換え生成物に加えて、PDE9Aの断片が、固相技術(Merrifield J. (196
3) J. Am. Chem. Soc. 85:2149-2154参照)を用いて直接的なペプチド合成によ って作製され得る。タンパク質の合成は、手動或いは自動で行われ得る。自動合
成は、例えばApplied Biosystem 431Aペプチドシンセサイザ(Perkin Elmer)を
用いて行うことが可能である。PDE9Aの種々の断片は別々に化学的に合成さ
れ、化学的方法を用いて結合し完全長分子を生成する。
【0106】 治療 PDE9AとPDE8AとキイロショウジョウバエcAMP PDEとの間に
、化学的相同性及び構造的相同性が存在する。更に、PDE9Aは、炎症及び免
疫応答と関連する組織、癌において発現する。従って、PDE9Aは、癌及び免
疫疾患において一定の役割を果たしているものと考えられる。特に、PDEのイ
ンヒビターがこの種の疾患の治療に効果があることが示されている。
【0107】 従って、或る実施例によれば、癌の予防及び治療のため患者にPDE9Aのア
ンタゴニストを投与可能である。上記の癌には、腺癌、白血病、リンパ腫、黒色
腫、骨髄腫、肉腫、及び奇形癌、具体的には、副腎、膀胱、骨、骨髄、脳、乳房
、頚部、胆嚢、神経節、消化管、心臓、腎臓、肝臓、肺、筋肉、卵巣、膵臓、副
甲状腺、陰茎、前立腺、唾液腺、皮膚、脾臓、精巣、胸腺、子宮の癌が含まれ得
るが、これらに限定されるものではない。或る実施態様では、特異的にPDE9
Aと結合する抗体が、直接的にアンタゴニストとして、或いはPDE9Aを発現
する細胞または組織に薬物を運ぶための標的或いは運搬機構として間接的に使用
され得る。
【0108】 別の実施例では、限定するものではないが上に列記した種類の癌の治療または
予防のために、PDE9Aをコードするポリヌクレオチドの相補配列を発現する
ベクターを患者に投与することもできる。
【0109】 別の実施例では、PDE9Aのアンタゴニストを、免疫異常症の予防及び治療
のために患者に投与し得る。このような疾患には、AIDS,副腎機能不全、成
人呼吸窮迫症候群、アレルギー、貧血症、喘息、アテローム硬化症、気管支炎、
胆嚢炎、クローン病、潰瘍性大腸炎、アトピー性皮膚炎、皮膚筋炎、糖尿病、(
肺)気腫、結節性紅斑、萎縮性胃炎、腎炎、通風、グレーブス病、過好酸球増加
症、過敏性腸症候群、紅斑性狼瘡、多発性硬化症、重症筋無力症、心筋または心
膜の炎症、変形性関節症、骨粗しょう症、膵炎、多発性筋炎、リウマチ様関節炎
、強皮症、シェ−グレン症候群、及び自己免疫性甲状腺炎;血液透析、体外循環
、癌の合併症;ウィルス、細菌、真菌、寄生虫、原虫、蠕虫感染症及び外傷が含
まれ得るが、これらに限定されるものではない。
【0110】 別の実施例では、限定するものではないが上に列記した種類の免疫不全の治療
または予防のために、PDE9Aをコードするポリヌクレオチドの相補配列を発
現するベクターを患者に投与することもできる。
【0111】 別の実施例では、本発明の治療用タンパク質、アンタゴニスト、抗体、アゴニ
スト、相補的な配列、ベクターの何れかを別の好適な治療薬と組み合わせて投与
することもできる。当業者は、従来の医薬原理にしたがって併用療法で用いる好
適な治療薬を選択可能である。治療薬との組み合わせにより、上に列記した種々
の疾患の治療または予防に相乗効果をもたらし得る。この方法を用いて少ない量
の各薬剤で医薬効果をあげることが可能であり、広範囲な副作用の可能性を低減
し得る。
【0112】 PDE9Aのアンタゴニストは、当分野で一般的な方法を用いて製造すること
が可能である。詳しくは、精製されたPDE9Aを用いて抗体を作ったり、治療
薬のライブラリをスクリーニングしてPDE9Aと特異的に結合するものを同定
が可能である。
【0113】 PDE9Aの抗体も、当分野で一般的な方法を用いて製造することが可能であ
る。このような抗体には、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、キメラ抗
体、一本鎖、Fabフラグメント、及びFab発現ライブラリによって作られた
フラグメントが含まれる。但し、これらに限定されるものではない。治療用には
、中和抗体(即ち、二量体の形成を阻害するもの)が特に好ましい。
【0114】 抗体の作製のためには、ヤギ、ウサギ、ラット、マウス、ヒト及びその他のも
のを含む種々の宿主が、PDE9Aまたは任意の断片、または免疫原性の特性を
備えるそのオリゴペプチドの注入によって免疫化され得る。宿主の種に応じて、
種々のアジュバントを用いて免疫応答を高めることもできる。このようなアジュ
バントにはフロイントアジュバント、水酸化アルミニウムなどのミネラルゲルア
ジュバント、リゾレシチン、プルロニックポリオル、ポリアニオン、ペプチド、
油性乳剤、キーホールリンペットヘモシニアン、及びジニトロフェノールなどの
界面活性剤が含まれるが、これらに限定されるものではない。ヒトに用いられる
アジュバントの中では、BCG(bacilli Calmette-Guerin)及びCorynebacteri um parvum が特に好ましい。
【0115】 PDE9Aに対する抗体を誘発するために用いられるオリゴペプチド、ペプチ
ド、または断片は、5以上のアミノ酸からなるアミノ酸配列が望ましく、更に望
ましいのは10以上のアミノ酸からなるものである。それらは天然のタンパク質
のアミノ酸配列の一部と同一であることが望ましく、小さな自然発生の分子のア
ミノ酸配列全体を含むこともある。PDE9Aアミノ酸の短い伸展部は、キーホ
ールリンペットヘモシニアンなどの別のタンパク質の配列と融合し、キメラ分子
に対する抗体が産生され得る。
【0116】 PDE9Aに対するモノクローナル抗体は、培地内の連続した細胞株によって
、抗体分子を産生する任意の技術を用いて作製することが可能である。これらの
技術には、ハイブリドーマ技術、ヒトB細胞ハイブリドーマ技術、及びEBV−
ハイブリドーマ技術(Kohler, G. 等. (1975) Nature 256:495-497; Kozbor, D.
等. (1985) .J. Immunol. Methods 81.:31-42; Cote, R.J. 等. (1983) Proc.
Natl. Acad. Sci. 80:2026-2030; Cole, S.P. 等. (1984) Mol. Cell Biol. 62:
109-120)が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【0117】 更に、「キメラ抗体」の作製のために発達した技術、即ち好適な抗原特異性及
び生物学的活性を備える分子を得るためにヒト抗体遺伝子にマウス抗体遺伝子を
スプライシングする技術が用いられる(Morrison, S.L. 等. (1984) Proc. Natl
. Acad. Sci. 81:6851-6855; Neuberger, M.S. 等. (1984) Nature 312:604-608
; Takeda, S.等. (1985) Nature 314:452,454)。別法では、当分野で周知の方 法を用いて、一本鎖抗体の産生のための記載された技術を適用して、PDE9A
特異性一本鎖抗体を生成する。関連する特異性を備えるが別のイディオタイプの
組成の抗体は、ランダムな組み合わせの免疫グロブリンライブラリから鎖混合に
よって生成することもできる(Burton D.R. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. 88
:11120-3)。
【0118】 抗体は、in vivoでのリンパ球集団の中の生成を誘発することによって、また は免疫グロブリンライブラリのスクリーニング又は文献(Orlandi, R. 等. (198
9) Proc. Natl. Acad. Sci. 86: 3833-3837; Winter, G. 等. (1991) Nature 34
9:293-299)に示されているような、高度に特異的な結合試薬のパネルをスクリ ーニングすることによって、作製することもできる。
【0119】 PDE9Aに対する特異的な結合部位を含む抗体も作製することができる。例
えば、このような断片には、抗体分子のペプシン消化によって生成可能なF(a
b’)2断片と、F(ab’)2断片のジスルフィド架橋を減じることによって
、生成可能なFab断片が含まれるが、これらに限定されるものではない。別法
では、Fab発現ライブラリを作製することによって、所望の特異性(Huse, W.
D. 等. (1989) Science 254:1275-1281)とモノクローナルFab断片の迅速且 つ容易な同定が可能となる。
【0120】 種々のイムノアッセイを用いてスクリーニングし、所望の特異性を有する抗体
を同定する。隔離された特異性を有するポリクローナル抗体またはモノクローナ
ル抗体の何れかを用いる競合的な結合、または免疫放射線活性のための数々のプ
ロトコルが、当分野では周知である。通常このようなイムノアッセイには、PD
E9Aとその特異性抗体との間の複合体調整の計測が含まれる。二つの非干渉性
PDE9Aエピトープに対して反応性のモノクローナル抗体を用いる、2部位モ
ノクローナルベースのイムノアッセイが好ましいが、競合的結合アッセイも利用
することができる(Maddox, 前出)。
【0121】 本発明の別の実施例では、PDE9Aをコードするポリヌクレオチド、または
任意の断片またはその相補配列が、治療目的で使用することができる。ある実施
形態では、PDE9Aをコードするポリヌクレオチドの相補配列がmRNAの転
写を阻止するのに好適である場合、これを使用することができる。特に細胞は、
PDE9Aをコードするポリヌクレオチドと相補的な配列で形質転換することも
できる。したがって、相補的分子または断片は、PDE9Aの活性の調節、また
は遺伝子機能の調節のために使用することができる。このような技術は当分野で
は周知であり、センスまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドまたは大きな断片
が、PDE9Aをコードする配列の制御領域から、またはコード領域に沿ったさ
まざまな位置から設計可能である。
【0122】 レトロウイルス、アデノウイルス、ヘルペス又はワクシニア、又は様々な細菌
性プラスミド由来の発現ベクターを用いて、ヌクレオチド配列を標的の器官、組
織又は細胞集団に運ぶこともできる。当業者に周知の方法を用いてPDE9Aを
コードする遺伝子のポリヌクレオチドと相補的な核酸配列を発現するベクターを
作製することができる。これらの技術は、Sambrook 等. (supra)及びAusubel 等
. (前出)の両方に記載されている。
【0123】 PDE9Aをコードする遺伝子は、PDE9Aをコードするポリヌクレオチド
又はその断片を高いレベルで発現する発現ベクターで、細胞又は組織を形質転換
することによって止めることができる。このような作製物を用いて翻訳できない
センス又はアンチセンス配列を細胞の中に導入することができる。DNAの中に
組み入れられない場合でも、このようなベクターは内在性のヌクレアーゼによっ
て機能が損なわれるまでmRNA分子を転写し続ける。非複製ベクターでも一過
性の発現を一ヶ月以上に亘って続け、好適な複製エレメントがベクター系の一部
である場合はさらに長く持続する。
【0124】 上記した通り、遺伝子発現の調節は、PDE9Aをコードする遺伝子の制御5
’または調節領域(シグナル配列、プロモータ、エンハンサー、及びイントロン
)に対する相補的な配列またはアンチセンス分子を設計することによって得るこ
とができる。転写開始部位、即ち開始部位から−10と+10との間の領域に由
来するオリゴヌクレオチドが好適である場合と同様に、「三重らせん」と塩基対
合法を用いて阻止することができる。三重らせん構造は、二重らせんがポリメラ
ーゼ、転写因子、または調節分子の結合のために十分に広がるのを阻止するため
有益である。三重式DNAを用いる最近の治療の進歩は文献(Gee, J.E. 等. (1
994) In: Huber, B.E. 及び B.I. Carr, Molecular and Immunologic Approache s , Futura Publishing Co., Mt. Kisco, NY)に記載されている。相補的な配列 またはアンチセンス分子もまた、転写物がリボソームに結合するのを阻止するこ
とによってmRNAの翻訳を阻止するように設計できる。
【0125】 酵素性RNA分子であるリボザイムは、RNAの特異性切断を触媒するために
用いることができる。リボザイム作用の機構には相補的な標的RNAへのリボザ
イム分子の配列特異性ハイブリダイゼーションが含まれ、ヌクレオチド鎖切断が
続く。用いられる例には、PDE9Aをコードする配列のヌクレオチド鎖切断を
、特異的且つ効果的に触媒する組換え型のハンマーヘッド型リボザイム分子が含
まれる。
【0126】 任意の潜在的RNA標的の中の特異的なリボザイム切断部位が、後続の配列G
UA、GUU、及びGUCを含むリボザイム切断部位に対して、標的分子をスキ
ャニングすることによって初めに同定される。一度同定されると、切断部位を含
む標的遺伝子の領域に対応する15個から20個のリボヌクレオチドの短いRN
A配列が、オリゴヌクレオチドの機能を不全にする二次的な構造の特徴について
評価する。候補標的の適合性も、リボヌクレアーゼ保護活性を用いて、相補的な
オリゴヌクレオチドとのハイブリダイゼーションの容易性をテストすることによ
って評価することができる。
【0127】 本発明の相補的なリボ核酸分子及びリボザイムは、当分野で周知の方法を用い
て、核酸分子の合成のために作製することができる。これらの方法には、固相ホ
スホラミダイト化合物などのオリゴヌクレオチドを化学的に合成する方法が含ま
れる。別法では、RNA分子がin vitro及びin vivoでPDE9Aをコードする DNA配列の転写によって生成する、このようなDNA配列はT7またはSP6
等の好適なRNAポリメラーゼプロモータを用いて、種々のベクターの中に組み
入れることができる。別法では、相補的なRNAを構成的または誘導的に合成す
るこれらのcDNA作製物は、細胞株、細胞、または組織の中に導入することが
できる。
【0128】 RNA分子を修飾することによって、細胞内の安定性を高め、半減期を長くす
ることができる。可能な修飾には、分子の5’及び/または3’端部でのフラン
キング配列の追加、または分子のバックボーン内でのホスホジエステラーゼ結合
よりむしろホスホロチオネート又は2’Oメチルの使用が含まれる、がこれらに
限定されるものではない。PNAの生成に固有のこの概念は、内在性のエンドヌ
クレアーゼによって容易には認識されないアデニン、シチジン、グアニン、チミ
ン、及びウリジンのアセチル−、メチル−、チオ−、及び同様の修飾形態はもち
ろん、イノシン、キュエオシン(queosine)、及びワイブトシン(wybutosine)
などの従来のものでない塩基を含めるこによって、これらの分子の全体に拡大す
ることができる。
【0129】 ベクターを細胞又は組織に導入する多数の方法が利用でき、in vivoin vitr o 、及びex vivoでの使用に等しく適している。ex vivoでの治療の場合、患者か ら採取された肝細胞の中にベクターを導入して、自家移植で同じ患者に戻すため
にクローニング増殖される。トランスフェクション、リボソーム注入またはポリ
カチオンアミノポリマーによる送達(Goldman, C.K. 等. (1997) Nature Biotec
hnology 15:462-66:引用によって本明細書の一部とする)は、当分野で周知の方
法を用いて実行することができる。
【0130】 上記したいかなる治療方法も、例えばイヌ、ネコ、ウシ、ウマ、ウサギ、サル
、及び最も好ましいヒトなどの哺乳動物を含む、治療が必要な全ての被験者に適
用できる。
【0131】 本発明の別の実施例は、上記した全ての治療効果のために、医学上認められる
担体と共に医薬品組成物の投与に関連する。このような医薬品組成物は、PDE
9A、PDE9Aに対する抗体、擬態、アゴニスト、アンタゴニスト、又はPD
E9Aのインヒビターなどからなる。この組成物は、単体で、或いは安定剤など
の1種類以上の別の薬剤と共に、無菌の生体適合性医薬品担体に投与することが
できる。このような医薬品担体には、生理食塩水、緩衝食塩水、ブドウ糖、及び
水などが含まれるがこれらに限定されるものではない。この組成物は、単独或い
は薬物又はホルモンなどの別の薬剤と共に投与することができる。
【0132】 本発明に用いられる医薬品組成物は、任意の数の経路を用いて投与することも
できる。この経路には、経口、静脈内、筋肉内、動脈内、骨髄内、もく膜下腔内
、心室内、経皮性、皮下、腹腔内、鼻腔内、腸内、異所性、舌下、または直腸が
含まれるがこれらに限定されるものではない。
【0133】 活性処方成分に加えて、これらの医薬品組成物には、活性化合物を医薬的に使
用可能な薬剤にするのを容易にする、医薬品添加物及び補助剤を含む好適な薬学
的に認められる担体が含まれる。製剤及び投与についての詳しい技術については
、最新版のRemington's Pharmaceutical Sciences (Maack Publishing Co., Eas
ton, PA)に記載されている。
【0134】 経口投与用の医薬品組成物が、経口投与量に好適な投与量における当分野で周
知の薬学的に利用される担体を用いて、製剤することができる。このような担体
により、医薬品組成物が患者が摂取するために、錠剤、丸薬、糖衣剤、カプセル
、液体、ゲル状、シロップ剤、泥状物、懸濁液として製剤される。
【0135】 経口用に用いられる医薬品製剤は、活性化合物と固体の薬品添加物との混合に
よって得られ、所望に応じて得られた混合物をすりつぶし、顆粒の混合物を処理
して、好適な賦形剤を添加した後、必要に応じてタブレット或いは糖衣錠コア(
dragee cores)が得られる。好適な医薬品添加物とは、ラクトース、スクロース
、マンニトール、又はソルビトールを含む糖類、トウモロコシ、小麦、米、ジャ
ガイモ、又はその他の植物からのでんぷん、メチルセルロース、ヒドロキシプロ
ピルメチルセルロース、又はカルボキシメチルセルロースナトリウムなどのセル
ロース、アラビアゴム及びトラガカントゴムを含むゴム、ゼラチン及びコラーゲ
ンなどのタンパク質などの炭水化物又はタンパク質賦形剤である。必要に応じて
、例えば、架橋結合したポリビニルピロリドン、かんてん、アルギン酸、または
その塩であるアルギン酸ナトリウムなどの崩壊剤または可溶化剤が加えられる。
【0136】 糖衣錠コアは、濃縮糖溶剤などの好適なコーティングと共に用いられる。この
ような濃縮糖溶剤には、アラビアゴム、タルク、ポリビニルピロリドン、カーボ
ポルゲル(carbopol gel)、ポリエチレングリコール、及び/または二酸化チタ
ン、ラッカー溶剤、及び好適な有機溶媒または混合溶剤などが含まれ得る。染料
または色素が、製品の識別又は活性化合物の量を示すため、即ち薬用量を示すた
め、錠剤または糖衣錠に加えられる。
【0137】 経口用に用いられる医薬品製剤には、ゼラチンから作られたプッシュ−フィッ
ト型のカプセル、グリセロールまたはソルビトールなどのコーティングとゼラチ
ンからなる封入されたカプセルが含まれる。プッシュ−フィット型のカプセルに
は、ラクトース又はスターチなどの賦形剤や結合材、タルク又はステアリン酸マ
グネシウムなどの潤滑剤、所望に応じて安定剤と混合された活性処方成分が含ま
れる。ソフトカプセルでは、活性化合物が、安定剤と共に或いは安定剤なしで、
脂肪油、溶液、またはポリエチレングリコール溶液などの好適な溶液に溶解或い
は懸濁され得る。
【0138】 非経口投与用に好適な医薬品製剤が、水溶液で製剤されるが、好ましくはハン
クス液、リンガー液、生理緩衝食塩水などの生理学的に結合性のある緩衝剤であ
る。水性懸濁注射液は、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ソルビトール
、又はデキストランなどの懸濁液の粘性を高める物質を含み得る。更に、活性化
合物の懸濁液は、好適な油性注入懸濁液として製剤され得る。好適な親水性溶液
または媒体には、ごま油などの脂肪油、オレイン酸エチル、トリグリセリド又は
リボソームなどの合成脂肪酸が含まれる。非脂質ポリカチオンアミノポリマーが
、送達目的で使用される。随意選択により、懸濁液は高濃度の溶液が可能となる
よう化合物の溶解性を高める好適な安定剤または薬剤を含み得る。
【0139】 局部または鼻腔投与のため、特定の障壁に浸透する好適な浸透剤が製剤に用い
られる。このような浸透剤は当業者には周知である。
【0140】 本発明の医薬品組成物は、当分野で周知の方法、例えば従来の混合、溶解、顆
粒化、糖衣化、溶離(levigating)、乳化、カプセル化、封入、または凍結乾燥
処理を用いて製造され得る。
【0141】 医薬品組成物は塩類として製剤され、限定されないが、塩酸、硫酸、酢酸、乳
酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸等の多くの酸と共に形成することができる。塩
分は対応する遊離塩基系よりも、水溶剤または他のプロトン溶剤に溶けやすい。
別の場合の好ましい薬剤の形態には、1から50mMヒスチジン、0.1%〜2
%スクロース、及び2〜7%マンニトールの幾つか或いは全てを含み、pHの範
囲が4.5〜5.5であり、使用の前に緩衝剤と結合する凍結乾燥粉末を用いる
ことができる。
【0142】 医薬品組成物が調合された後、それらは適当な箱に詰められ、指定した症状の
薬としてラベルが貼られる。PDE9Aの投与のため、このようなラベルには、
量、頻度、及び投与の方法が含まれるであろう。
【0143】 本発明に用いる好適な医薬品組成物には、目的を達成するため、効果的な量の
活性処方成分が含まれる組成物が含まれる。当業者は、効果的な服用量を自分の
能力の範囲で十分に決めることができる。
【0144】 どのような組成物であっても、治療に効果的な薬用量は、初めは、例えば腫瘍
細胞の腫瘍細胞アッセイで、或いは動物モデルのどちらかで推定することができ
る。通常、動物モデルには、マウス、ウサギ、イヌ、又はブタなどが用いられる
。動物モデルはまた、好適な濃縮範囲及び投与の経路を決めるのに用いることが
できる。このような治療をもとに、ヒトへの有益な薬用量及び投与経路を決定す
ることができる。
【0145】 医学的に効果的な薬用量は、症状や容態を回復させる、たとえばPDE9A又
はその断片、PDE9Aの抗体、アゴニスト、PDE9Aのアンタゴニストまた
はインヒビターなどの活性処方成分の量に関連する。薬用有効度及び毒性は、細
胞培養または動物実験における標準的な薬剤実験によって決定することができる
。たとえば、ED50(服用に対して集団の50%が医薬的効果がある。)及び
LD50(服用に対して集団の50%が致命的である)。治療効果と毒性効果と
の用量比は治療指数であり、LD50/ED50の比率で示すことができる。高
い治療指数を示す医薬品組成物が望ましい。細胞培養アッセイ及び動物実験から
得られたデータが、ヒトへの適用のために、薬用量の範囲を調剤するのに用いら
れる。このような組成物が含まれる薬用量は、毒性を殆ど或いは全く含まず、E
D50を含む血中濃度の範囲であることが望ましい。薬用量はこの範囲内で幅広
く、用いられる投与形態、患者の感受性、及び投与の経路に左右される。
【0146】 正確な薬用量は、治療が必要な患者に関連する要素を考慮して、実務者によっ
て決められるであろう。薬用量及び投与は効果的なレベルの活性成分を与えるた
め或いは所望の効果を維持するために調節される。薬用量の要素として考慮され
るものには、疾患の状態の重症度、患者の一般的な健康状態、年齢、体重、及び
患者の性別、食事、投与の時間及び頻度、併用する薬剤、反応感受性、及び治療
に対する許容度/応答が含まれる。作用器官が長い医薬品組成物は、三日か四日
に一度、一週間に一度、二週間に一度、特定の製剤の半減期及びクリアランス率
によって左右され、投与され得る。
【0147】 通常の薬用量は0.1〜100,000μgであり、最大約1グラムまでであ
り、投与の経路による。特定の薬用量及び送達の方法に関するガイダンスは文献
に記載されており、一般に当分野の実務者は利用できる。当業者は、タンパク質
またはインヒビターとは異なったヌクレオチドの製剤を利用するであろう。同様
に、ポリヌクレオチド又はポリペプチドの送達は、特定の細胞、状態、位置など
に対して特異的であろう。
【0148】 診断 別の実施例では、特異的にPDE9Aと結合する抗体が、病状或いはPDE9
Aの発現による特徴をもつ病気の診断、或いはPDE9A、アゴニスト、インヒ
ビターで治療を受ける患者を監視するためのアッセイに用いられる。診断に有益
な抗体は、治療のところで記載した方法と同じ方法で製剤される。PDE9Aの
診断アッセイには、抗体及び標識を用いてヒトの体液或いは細胞や組織から採取
されたものにおけるPDE9Aを検出する方法が含まれる。この抗体は、修飾を
して或いはしないで使用され、共有結合か非共有結合でレポーター分子と抗体を
結合することによって標識化される。当分野で周知の幅広いレポーター分子が用
いられ、その内の幾つかは上記した。
【0149】 PDE9Aを測定するためのELISA,RIA,及びFACSを含む種々の
プロトコルは、当分野では周知であり、変わった或いは異常なレベルのPDE9
Aの発現を診断する元となるものを提供する。正常或いは標準的なPDE9Aの
発現の値は、複合体の形成に適した条件の下、正常な哺乳動物、好ましくはヒト
である被験者から採取した体液または細胞とPDE9Aに対する抗と結合させる
ことによって確定する。標準的な複合体形成の量は種々の方法で定量され得るが
、測光法(photometric)が好ましい。被験者のPDE9Aの発現の量、制御及 び疾患、生検組織からのサンプルが標準値と比較される。標準値と被験者との間
の偏差により疾患の診断のためのパラメーターが確率される。
【0150】 別の実施例によれば、PDE9Aをコードするポリヌクレオチドを診断のため
に用いることもできる。用いられるポリヌクレオチドには、オリゴヌクレオチド
配列、相補的なRNA及びDNA分子、及びPNAが含まれる。ポリヌクレオチ
ドを用いて、疾患と相関し得るPDE9Aを発現する生検組織における遺伝子の
発現を検出及び定量する。この診断アッセイを用いて、PDE9Aの不在、存在
、及び過度の発現を区別し、治療中のPDE9Aレベルの制御を監視する。
【0151】 ある実施形態では、PDE9Aまたは近く関連する分子をコードする遺伝子配
列を含むポリヌクレオチド配列を検出可能なPCRプローブとハイブリダイゼー
ションを用いて、PDE9Aをコードする核酸配列を同定することが可能である
。例えば5'調節領域の10個の特有のヌクレオチドである高度に特異的な領域 か、例えば特に3'コーディング領域のやや特異性の低い領域から作られている かのプローブの特異性、及びハイブリダイゼーション或いは増幅の厳密性(最大
、高い、中間、または低い)は、PDE9A、アレルをコードする自然界の配列
のみをプローブが同定するかどうか或いは関連配列を同定するかによって決まる
であろう。
【0152】 プローブはまた、関連する配列の検出に利用され、PDE9Aをコードする任
意の配列からのヌクレオチドを50%以上含むのが望ましい。目的の本発明のハ
イブリダイゼーションプローブは、DNAあるいはRNAであり得り、SEQ ID NO:2のヌクレオチド配列、或いはプロモーター、エンハンサーエレメ ント、自然発生のPDE9Aのイントロンを含むゲノム配列に由来する。
【0153】 PDE9AをコードするDNAのための特異的なハイブリダイゼーションプロ
ーブの作製には、PDE9A及びPDE9A誘導体をコードする核酸配列をmR
NAプローブの作製のためのベクターにクローニングする手段がある。このよう
なベクターは市販されており、当業者には周知であり、好適なRNAポリメラー
ゼ及び好適な標識されたヌクレオチドを加える方法により、RNAプローブを合
成するために用いられる。ハイブリダイゼーションプローブは、例えば32P或
いは35Sなどの放射性核種、アビジン/ビオチン(biotin)結合系によってプ
ローブに結合されたアルカリホスファターゼなどの酵素標識等の種々のレポータ
ーの集団によって標識され得る。
【0154】 PDE9Aをコードするポリヌクレオチド配列を用いて、PDE9Aの発現と
関連のある症状または疾患の診断が可能である。このような症状または疾患の例
には、癌としては腺癌、白血病、リンパ腫、黒色腫、骨髄腫、肉腫、及び奇形癌
、具体的には、副腎、膀胱、骨、骨髄、脳、乳房、頚部、胆嚢、神経節、消化管
、心臓、腎臓、肝臓、肺、筋肉、卵巣、膵臓、副甲状腺、陰茎、前立腺、唾液腺
、皮膚、脾臓、精巣、胸腺、子宮の癌が含まれ、免疫疾患には、AIDS,副腎
機能不全、成人呼吸窮迫症候群、アレルギー、貧血症、喘息、アテローム硬化症
、気管支炎、胆嚢炎、クローン病、潰瘍性大腸炎、アトピー性皮膚炎、皮膚筋炎
、糖尿病、(肺)気腫、結節性紅斑、萎縮性胃炎、腎炎、通風、グレーブス病、
過好酸球増加症、過敏性腸症候群、紅斑性狼瘡、多発性硬化症、重症筋無力症、
心筋または心膜の炎症、変形性関節症、骨粗しょう症、膵炎、多発性筋炎、リウ
マチ様関節炎、強皮症、シェ−グレン症候群、及び自己免疫性甲状腺炎;血液透
析、体外循環、癌の合併症;ウィルス、細菌、真菌、寄生虫、原虫、蠕虫感染症
及び外傷が含まれる。PDE9Aをコードするポリヌクレオチド配列は、サザー
ンブロット法やノーザンブロット法、或いはその他の膜系の技術、PCR法、デ
ィップスティック(dipstick)、ピン(pin)、ELISAアッセイ、またはマ イクロアレイにおいて患者の生体から採取した体液或いは組織を利用して変異P
DE9Aの発現を検出するに利用される。このような質的或いは量的方法は、当
分野では周知である。
【0155】 特定の形態において、PDE9Aをコードするヌクレオチド配列は、種々の癌
、特に上記したものの活性或いは誘発を検出するアッセイにおいて有益であろう
。PDE9Aをコードするヌクレオチド配列は、標準的な方法で標識化され、ハ
イブリダイゼーション複合体の形成に好適な条件の下、患者から採取した体液或
いは組織のサンプルに加えることができるであろう。好適な培養期間の後、サン
プルを洗浄し、シグナルを定量して標準値と比較する。生体或いは採取されたサ
ンプルのシグナルの量が、適合性のある制御サンプルのそれと著しく変わってい
る場合は、ヌクレオチド配列がサンプルのヌクレオチド配列とハイブリダイゼー
ションし、サンプル内のPDE9Aをコードするヌクレオチド配列の変異レベル
により、関連する疾患の存在が明らかになる。このようなアッセイを用いて、動
物実験、臨床試験、或いは個人の患者の治療を監視における、特定の治療効果を
推定することが可能である。
【0156】 PDE9Aの発現に関連する疾患の診断の元となるものを提供するために、正
常あるいは標準的な発現の概要が確立される。この確立は、ハイブリダイゼーシ
ョン或いは増幅に好適な条件の下、動物或いはヒトの何れかの正常な被験体から
採取された体液或いは細胞と、PDE9Aをコードする配列或いはその断片とを
結合させることにより達成され得る。標準的なハイブリダイゼーションは、正常
な被験体から得た値と周知の量の実質的に精製されたポリヌクレオチドが用いら
れる実験からの値とを比較することによって定量可能である。正常なサンプルか
ら得た標準的な値を、疾患の症状を示す被験体から得た値と比較可能である。標
準値と被験体の値との偏差を用いて疾患の存在を確定する。
【0157】 疾患の存在が確定され治療プロトコルが開始されると、ハイブリダイゼーショ
ンアッセイを通常ベースで繰り返して、被験体における発現のレベルが正常な患
者に示される値に近づき始めたかどうかを推定することが可能である。癌におい
て、個体からの生体組織における比較的多量の転写物は、疾患の発生の素因を示
し、また実際に臨床的症状が出る前に疾患を検出する方法を提供することが可能
である。この種のより明確な診断により、医療の専門家が予防方法或いは積極的
な治療法を早くから利用して、癌の発生または進行を防ぐことが可能となる。
【0158】 PDE9Aをコードする配列から設計されたオリゴヌクレオチドのさらなる診
断への利用は、PCRの利用を含む。このようなオリゴマーは、化学的な合成、
酵素を用いた生成、或いはin vitroで生成され得る。オリゴマーは、特定の遺伝
子を識別するための最良の条件の下で利用される、一方がセンス方向(5'−> 3')他方がアンチセンス方向(3'<−5')である2つのヌクレオチド配列か らなるのが望ましい。ネスト化されたオリゴマーのセット、或いは変性したオリ
ゴマーのプールでさえある2つの同じオリゴマーが、やや緩い厳密性条件の下、
近縁のDNA或いはRNA配列の検出及び/または定量のため用いることが可能
である。
【0159】 PDE9Aの発現を定量するために用いられ得る方法には、放射標識或いはビ
オチン標識、調節核酸の相互増幅(coamplification)、及び実験結果が加えら れた標準的な曲線が含まれる(Melby, P.C.等(1993) J. Immunol. Methods, 159
:235-44;Duplaa, C.等(1993) Anal. Biochem. 229-236)。多数のサンプルの定
量の速度が、目的のオリゴマーが種々の希釈液に含まれ、分光光度法或いは非色
応答により迅速に定量するELISA型のアッセイを用いることによって加速さ
れた。
【0160】 別の実施例では、本明細書で記載した任意のポリヌクレオチド配列由来のオリ
ゴヌクレオチドまたはそれより長い断片を、マイクロアレイにおける標的として
用いる。マイクロアレイを用いて、(転写のイメージを作成するため)同時に極
めて多くの遺伝子の発現レベルを監視し、遺伝子の変異、突然変異及び多形性を
識別する。この情報は、遺伝子機能の決定、疾患の遺伝的根拠の解釈、疾患の診
断、及び治療薬剤の開発及び監視に有用である。
【0161】 ある実施例では、マイクロアレイを用意して以下に記載の当業者にはよく知ら
れた方法に基づいて行う。PCT出願WO95/11995(Chee 等.)、Lockhart, D. J. 等. (1996; Nat. Biotech. 14: 1675-1680)及びSchena, M. 等. (1996; Proc
. Natl. Acad. Sci. 93: 10614-10619)。
【0162】 このマイクロアレイは、固体支持物に固定された通常は合成アンチセンスオリ
ゴヌクレオチド或いはcDNAの断片のどちらかである、極めて多数の独特の一
本鎖核酸配列からなるのが好ましい。オリゴヌクレオチドの長さは、好ましくは
6〜60ヌクレオチドであり、さらに好ましくは15〜30ヌクレオチドであり
、最も好ましいのは約20〜25ヌクレオチドである。ある種のマイクロアレイ
では、オリゴヌクレオチドの長さが僅か7〜10ヌクレオチドが好ましい。マイ
クロアレイには、5'(または3')として知られる配列を含むオリゴヌクレオチ
ド、完全長の配列を含む連続したオリゴヌクレオチド、或いは配列の長さに沿っ
た特定の領域から選択された独特のオリゴヌクレオチドを含み得る。マイクロア
レイに用いられるポリヌクレオチドは、少なくとも配列の一断片が既知である目
的の遺伝子或いは遺伝子に特異的であるか、或いは特定の細胞型や組織型または
通常状態や発生状態や疾患状態に一般的である1つ以上の同定されていないcD
NAに特異的である。或る場合は、マイクロアッセイ上のオリゴヌクレオチドの
対を用いることが好適である。これらのペアは、好ましくは配列の中心にあるヌ
クレオチド1つを除いて同一配列である。ペアの2番目のオリゴヌクレオチド(
1つが不一致)は調節として機能する。オリゴヌクレオチドのペアの数は2個か
ら100万個の範囲である。
【0163】 マイクロアレイの既知の配列にオリゴヌクレオチドを生成するために、目的の
遺伝子が、ヌクレオチド配列の5'またはより好ましい末端3'から開始するコン
ピュータアルゴリズムを用いて検査される。このアルゴリズムは遺伝子に特有の
決まった長さのオリゴマーを同定し、ハイブリダイゼーションに好適な範囲にG
Cを含み、ハイブリダイゼーションを阻害すると予想される二次構造を含まない
。或る実施態様によれば、オリゴマーは、光誘導化学処理(light-directed che
mical process)を用いて、基板上の指定した領域で合成される。基板は、紙、 ナイロン或いは他の種類の膜、フィルター、チップ、スライドガラス或いは他の
好適な固体支持物である。
【0164】 或る実施態様では、PCT出願WO95/251116(Baldeschweiler 他)で開示された ような化学的結合法及びインクジェット応用装置を用いて、オリゴヌクレオチド
を基板の表面で合成し得る。また、別の実施態様では、ドット或いはスロットブ
ロット(HYBRIDOTョ装置、GIBCO/BRL)と類似の「格子状の」アレイを用いて、真
空システム、熱及びUV機械式または化学結合方法を使用し、基板の表面にcD
NA断片或いはオリゴヌクレオチドを整列して結合させる。別の実施態様によれ
ば、アレイは手動で生産するか、利用可能な装置、材料、及び機械(Birnkmannョ
マルチチャンネルピペッター、またはロボット式の装置を含む)を用いて生産可
能であり、市販の器具を効果的に使用できるオリゴヌクレオチドの個数8,24
,96,384,1536,または6144か、或いは2〜100万の間の任意
の数を含む。
【0165】 マイクロアレイを用いてサンプル分析を行うため、生物学的サンプルからポリ
ヌクレオチドを得る。生物学的サンプルは、体液(血液、尿、唾液、粘液、胃液
など)、培養された細胞、生検材料、または他の組織標本の内の任意のものから
得ることが可能である。プローブを生成するためにサンプルから得たポリヌクレ
オチドを用いて、マイクロアレイ上の核酸と相補的な核酸配列を生成する。マイ
クロアレイがcDNAからなる場合は、アンチセンスRNA(aRNA)がプロ
ーブに好適である。従って或る実施態様によれば、mRNAを用いてcDNAを
生成し、この生成されたcDNAを蛍光性ヌクレオチドの存在の下、断片aRN
AプローブまたはオリゴヌクレオチドaRNAプローブの生成に用いる。これら
の蛍光標識したプローブをマイクロアレイで培養して、これらのプローブ配列を
マイクロアレイのcDNAオリゴヌクレオチドとハイブリダイゼーションする。
別の実施態様によれば、プローブとして用いられる核酸配列には、ハイブリダイ
ゼーション技術の分野ではよく知られている制限酵素やPCR法、オリゴラベリ
ング(Oligolabeling)、トランスプローブキット(TransProbe kits(Pharmacia
))を用いて生成したポリヌクレオチドや断片、及び相補配列やアンチセンス配 列が含まれ得る。
【0166】 培養条件を調節して、完全に相補的なハイブリダイゼーションまたはやや不完
全に相補的な種々のハイブリダイゼーションを行う。ハイブリダイゼーションし
なかったプローブを除去した後、スキャナーを用いて蛍光パターン及びそのレベ
ルを決定する。スキャンした画像を検査して、相補性の程度及びマイクロアレイ
上の各オリゴヌクレオチド配列の相対量を決定する。検出装置を用いて、種々の
配列の全てのハイブリダイゼーションの有無、及びその量を同時に測定すること
ができる。このデータを用いて、サンプル内の配列及び突然変異、変異体、多形
性の幅広い相関分析及び機能解析が可能である(Heller, R. A.他(1997) Pros.
Natl. Acad. Sci. 94:2150-55)。
【0167】 本発明の別の実施例ではまた、PDE9Aをコードする核酸配列を用いて、自
然発生のゲノム配列をマッピングするのに有用なハイブリダイゼーションプロー
ブが生成される。この配列は、以下のものに対してマッピングされる。特定の染
色体、染色体の特定領域または人工生成の染色体、ヒト人工染色体(HAC)、
酵母人工染色体(YAC)、細菌人工染色体(BAC)、細菌P1生成物或いは
単一染色体cDNAライブラリであり、詳しくはPrice, C.M. (1993) Blood Rev
. 7:127-134, 及びTrask, B.J. (1991) Trends Genet. 7:149-154に記載されて いる。
【0168】 In sit蛍光ハイブリダイゼーション(FISH、Verma等(1988)Human Chromosom es: A Manual of Basic Technique , Pergamon Press, New York, NY”に記載) は、他の物理的染色体マッピング技術及び遺伝マップデータと相関するであろう
。遺伝子マップデータの例は、種々の科学誌あるいはOnline Mendelian Inherit
ance in Man(OMIM)で見付けることができる。物理的な染色体マップ上のPD E9Aをコードする遺伝子の位置と特定の疾患との相関性、或いは特定の疾患に
対する素因が、このような遺伝的疾患と関係するDNAの領域の限界を決定する
のに役立つ。目的の本発明のヌクレオチド配列を用いて、正常者と、保有者、即
ち感染した者との遺伝子配列における違いを検出することもある。
【0169】 染色体標本のIn sitハイブリダイゼーション、及び確定した染色体マーカーを
用いた結合分析などの物理的マッピング技術を用いて、遺伝子マップを拡張する
こともできる。マウスなどの別の哺乳類の染色体上での遺伝子の配置により、た
とえ特定のヒト染色体の数或いはアームが分かっていなくても、関連するマーカ
ーが明らかになることが多い。新規の配列が、物理的なマッピングによって、染
色体アーム、或いはその一部に割り付けることもできる。このことは、位置クロ
ーニング或いは別の遺伝子発見技術を用いて遺伝的疾患の研究をしている研究者
にとって、価値ある情報である。疾患或いは症候群の位置が、例えばATは11q22-
23(Gatti, R.A.等(1988)Nature 336:577-580)という、特定の遺伝子領域に 遺伝子結合によって大まかに決定されると、その領域に対するどの配列マッピン
グも、さらなる調査のための関連する遺伝子或いは調節遺伝子を表す。また、目
的の本発明のヌクレオチド配列を用いて、正常者、保有者、即ち感染者の間の、
転位置、反転などによる染色体位置の違いを検出することもある。
【0170】 本発明の別の実施例では、PDE9A、その触媒作用断片或いは免疫原断片ま
たはそのオリゴペプチドを、種々の任意の薬剤スクリーニング技術における化合
物のライブラリのスクリーニングに用いることができる。このようなスクリーニ
ングに用いる断片は、溶液に遊離、固体支持物に固定、細胞の表面上に保持、或
いは細胞内に存在する。PDE9Aとテストされる薬剤との複合体を結合するこ
とによる形成は計測されることもある。
【0171】 薬剤スクリーニングに用いる別の方法は、公開されたPTC出願WO84/03564に
記載のタンパク質に対して、好適な結合親和性を有する化合物のスクリーニング
処理能力が高い。この方法では、PDE9Aに適用したように相当な数の異なる
小さな試験用化合物が、プラスチックピン或いは他の基板の上に合成される。試
験用化合物は、PDE9A、或いはその断片と反応してから洗浄される。次ぎに
、結合されたPDE9Aが、当分野で周知の方法で検出される。精製されたPD
E9Aはまた、前記した薬剤をスクリーニングする技術に用いられるプレート上
で直接被覆することもできる。別法では、非中和抗体を用いて、ペプチドを捕ら
え、固体支持物に固定することもできる。
【0172】 別の実施例では、PDE9Aと結合可能な中和抗体がPDE9Aと結合するた
め試験用化合物と特に競合する、競合的薬剤スクリーニングアッセイを用いるこ
とができる。この方法では、抗体が、PDE9Aと1つ以上の抗原決定因子を共
有するどのペプチドの存在も検出する。
【0173】 別の実施例では、発展途上の分子生物学技術にPDE9Aをコードするヌクレ
オチド配列を用いて、限定はされないが、現在知られているトリプレット暗号及
び特異的な塩基対相互作用などのヌクレオチド配列の特性に依存する新しい技術
を提供することができる。以下の実施例は、目的の発明を例示し、発明を限定す
る目的のものではない。
【0174】
【実施例】 PROSNOT06cDNAライブラリ作製 PROSNOT06cDNAライブラリは、57歳の白人男性から得た顕微鏡
的に正常な前立腺組織によって作製された。この組織は、同じ患者から採取した
前立腺腫瘍、cDNAライブラリPROSTUT04に関連する。この両方の組
織は、両方の精巣の除去及び局所リンパ節の摘出を含む根治的前立腺切除時に切
除された。病理学的には、前立腺周辺の左右両方における腺線錘筋腫性過形成及
び腺癌(Gleason grade 3+3)である。神経周囲への侵入及び莢膜を穿孔した腫 瘍もあった。また、患者の病歴には大腸に良性新生物もあった。患者は、1型糖
尿病用のインシュリンを服用していた。患者の家族の病歴は、父親に前立腺の悪
性新生物、母親には合併症を伴わない1型糖尿病があった。
【0175】 Brinkman Homogenizer Polytron-PT 3000 (Brinkman Instruments社, Westbur
y, NY)を用いて、グアニジニウムイソチオシアネート溶液にこの凍結組織をホモ
ジナイズし、溶解した。この溶解物に2Mの酢酸ナトリウム0.1mlを加え、
ストラジーン社のRNA分離プロトコルによって、pH5,5のフェノールクロ
ロホルムでこの溶解物を抽出し、さらにpH4.7の酸性フェノールでも抽出し
た。ストラジーン社のプロトコルに従って、このRNAを等量のイソプロパノー
ルで沈殿させた。RNAペレットをDEPC処理水で再懸濁し、35℃で50分
間デオキシリボヌクレアーゼで処理した。等量の酸性フェノールで反応を止め、
0.3Mの酢酸ナトリウム及び2.5倍量のエタノールでRNAを沈殿させ、D
EPC処理水に再懸濁した。Qiagen Oligotex キット(QIAGEN社, Chatsworth,
CA)でRNAを分離し、cDNAライブラリの作製に用いた。
【0176】 このmRNAは、cDNA合成及びプラスミドクローニング用のSuperScript
Plasmid System(Cat.#18248-013: Gibco/BRL)の推奨プロトコルに従って処理さ れた。cDNAはSepharose CL4B colmn(Cat. #275105-01, Pharmacia)に分画さ
れ、400bpを超えるそのcDNAはpSportIに結合された。その後、プラス ミドpSportIがDH5aTMコンピテント細胞(Cat. #18258-012 Gibco/ BRL)に転換さ れた。
【0177】 2 cDNAクローンの単離及び配列決定 プラスミドDNAは、REAL Prep 96 Plasmidキットを用いて細胞から遊離され
、精製された。このキットによって、マルチチャンネル試薬ディスペンサーを用
いた96−ウエルブロックにおける96サンプルの同時精製が可能になった。以
下の点を変更して推奨プロトコルを用いた。1)細菌は25mg/Lのカルベニ
シリン及び0.4%のグリセロールを有する1mlの滅菌のTerrific Broth(Ca
talog #22711, Gibco/BRL)内で培養された。2)接種後、その培養株を19時 間インキュベートし、インキュベーション終了時にその細胞を0.3mlの溶解
緩衝液で溶解した。3)イソプロパノール沈殿後、プラスミドDNAペレットを
0.1mlの蒸留水に再懸濁した。プロトコルの最終ステップを終了した後、サ
ンプルを4℃で保管するために96−ウエルブロックに移した。
【0178】 cDNAは、Peltier Thermal Cyclers (PTC200 from MJ Research, Watertow
n MA)及びApplied Biosystems 377 DNA Sequencing Systemsと共にHamilton Mic
ro Lab 2200 (Hamilton, Reno NV)を用いて、Sanger他(1975; J Mol Biol 94:44
1f)の方法により配列決定し、読み枠も決定した。
【0179】 3 cDNAクローン及び推定されたタンパク質の相同性検索 配列表のヌクレオチド配列及び/またはアミノ酸配列を、GenBank、SwissProt
, BLOCKS及びPima IIのデータベースにある配列と照合するために用いた。以前 に同定されて注釈が付けられた配列を含むそのデータベースを用いて、BLAS
Tで相同性(類似性)の領域の検索が行われた。このBLASTとは、Basic Lo
cal Alignment Search Tool(Altschul. S. F.(1993)J. Mol. Evol.36:290-300,
Altschul等(1990) J. Mol. Biol. 215:403-410)の頭字語である。
【0180】 BLASTは、配列類似性を決定するためにヌクレオチド配列及びアミノ酸配
列の両方のアライメントを生成する。このアライメントが局部的な性質を有する
ため、BLASTは厳密な一致を判定する際、或いは原核(細菌)又は真核(動
物、真菌或いは植物)起源からなる相同体を同定する際に特に有用である。参照
して本明細書の一部としているSmith T.他(1992, Protein Engineering 5:35-51
)に記載されるアルゴリズムなどの他のアルゴリズムを、主要配列パターン及び 副次的な構造の間隙の問題を取り扱う際に用いることが可能である。本明細書に
開示しているように、配列の長さは少なくとも49ヌクレオチドであり、Aまた
はC、G、TではなくNが記録される不要な塩基の上限は12%である。
【0181】 このBLAST法は、問合せ配列とデータベース配列との間の一致を検索し、
すべての見つかった一致配列の統計的有意性を評価し、ユーザが選択した有意性
の閾値を満足する一致のみを報告する。本明細書では、ヌクレオチドの閾値を1
-25、ペプチドの閾値を10-10に設定した。
【0182】 インサイト社ヌクレオチド配列が霊長類(pri)、齧歯類(rod)及び他
の哺乳動物(mam)配列の場合には、GenBankデータベースに対して検索され た。次ぎに、同じクローンに由来する推定されたアミノ酸配列の相同性が、GenB
ank機能タンパク質データベース及び哺乳動物(mamp)、脊椎動物(vrt p)、真核生物(eukp)に対して検索された。
【0183】 4 ノーザン分析 ノーザン分析は、遺伝子の転写物の存在を検出するために用いられる実験用技
術であり、膜に固定された特定の細胞種或いは組織からのRNAと標識されたヌ
クレオチド配列とのハイブリダイゼーションを伴う(Sambrook他、上記)。
【0184】 ヒト複数組織ノーザンブロット(Clontech, Palo Alto, CA)をクローン番号 828228の1090個からなるヌクレオチドの5'末端領域をプローブとし てハイブリダイゼーションした。プローブDNAは、「Ready-To-Go」ランダム プライム標識キット(Pharmacia Biotech社、Piscataway, NJ)を用いて32Pで 標識し、65℃、0.5×SSCの厳密性で洗浄した。最も高いレベルのPDE
9Aは脾臓及び小腸、脳に見られ、検出できるレベルのPDE9Aは検査した全
ての組織で確認された。
【0185】 BLAST(Altschul SF (1993)上記; Altschul, S.F (1990)上記)を用いて
、膜系ノーザン分析に類似のコンピュータ技術を実行した。検索の基準は、 (%配列同一性×%最大BLASTスコア)/100 として定義される積スコアである。積スコアは、2つの配列間の類似度及び配列
一致の長さの両方を考慮する。例えば、積スコア40の場合、その一致は1〜2
%の誤差範囲内で正確であり、70ではその一致は正確であろう。相同性分子は
通常、15〜40の間の積スコアを示す分子を選択することにより同定されるが
、それより低いスコアでも関連した分子が同定され得る。
【0186】 ノーザン分析の結果は、PDE9Aをコードする転写物が発生するライブラリ
のリストとして報告される。また存在量及び存在比も報告される。存在量は、特
定の転写物がcDNAライブラリ内に含まれる回数を直接表し、存在率は、存在
量をcDNAライブラリ内の検査した配列の全数で割った値である。
【0187】 5 PDE9Aをコードする配列の延長 cDNA配列を、ヒトλgt10精巣または胃cDNAライブラリ(Clontech Laboratories社、Palo Alto, CA)と、ネスト化プライマーを用いてPCR法に
よって延長した。各反応において、DNAを変性するために2.5×107pf u(プラーク形成単位)を5分間沸騰させた。1回目のPCR法(15サイクル
)は、PDE9A特異プライマー(9A specific-outer: 5'-GGGTGACAGGGTTGATGCT
-3'; SEQ ID NO: 5)と、λgt10順方向(forward)プライマー(5'-TCGCTTAGTTT
TACCGTTTTC-3'; SEQ ID NO: 6)或いはλgt10逆方向(reverse)プライマー(5'
-TATCGCCTCCATCAACAAACTT-3'; SEQ ID NO: 7)のどちらかを用いて行った。2回 目のPCR法(30サイクル)は、1/50の反応混合液のアリコットを鋳型と
して、PDE9A特異プライマー(9A specific-inner: 5'-GACACAGAACAGCCACCTC
-3'; SEQ ID NO: 8)と、ネスト化λgt10順方向(5'-AGCAAGTTCAGCCTGGTTAAG-
3'; SEQ ID NO: 9)或いはλgt10逆方向(5'-CTTATGAGTATTTCTTCCAGGGTA-3';
SEQ ID NO: 10)のどちらかを用いて行った。5'RACE増幅をヒト脳mRNA (Clontec)について実施して、配列を延長した。5'RACEは、製造者の使用
説明書に従って「5' Race System for Rapid Amplification of cDNA Ends」キ
ット(Life Technology社, Grand Island, NY)を用いて実施した。5'RACEに
用いたPDE9A特異プライマーには、逆転写酵素プライマー(5'-GCTCCTCCCTCA
TCTTCTTA-3'; SEQ ID NO:12)、アウタープライマー(5'-AGGACAGCCAAGTGATTT-3';
SEQ ID NO:13)、インナープライマー(5'-TGCGCTGGCCTTCCTGGTAG-3'; SEQ ID NO
:14)がある。明確なバンドはサブクローニングされ、配列決定された。結果とし
て延長されたPDE9A配列に組み入れられた全ての配列は、特定のプライマー
を用いたcDNAライブラリDNAからの配列決定複数独立(sequencing multip
le independent)PCR増幅、或いはmRNAからの独立増幅によって検証され た。
【0188】 6 個々のハイブリダイゼーションプローブの標識及び使用 本発明のポリヌクレオチド配列から導き出されたハイブリダイゼーションプロ
ーブを用いて、cDNA、mRNA、またはゲノムDNAをスクリーニングする
。約20塩基対からなるオリゴヌクレオチドの標識について特に記すが、より大
きなcDNAフラグメントの場合でも基本的に同じ手順を用いる。オリゴヌクレ
オチドを、OLIGO4.06(National Bioscience)のような最新式のソフトウェアを
用いてデザインし、50pmolの各オリゴマーと、250μCiの[γ‐32P]
アデノシン三リン酸(Amersham)及びT4ポリヌクレオチドキナーゼ(DuPont N
EN、Boston MA)とを組み合わせて用いることにより標識する。標識されたオリ ゴヌクレオチドを、Sephadex G-25超精細樹脂カラム(Pharmacia & Upjohn)を
用いて実質的に精製する。毎分107カウントの標識されたプローブを含むアリ コットを、次のエンドヌクレアーゼ、AseI,Bgl II,EcoRI,Pst I,Xba1或いは
PvuII(DuPont NEN)の1つを用いて切断したヒトゲノムDNAの典型的な膜ベ ースのハイブリダイゼーション解析において用いる。
【0189】 各切断物からのDNAを、0.7%アガロースゲル上で分画して、ナイロン製
メンブラン(Nytran Plus, Schleicher & Schuell, Durham NH)に転写する。ハ
イブリダイゼーションは40℃で16時間かけて行う。非特異的シグナルを取り
除くため、ブロットを、段階的に厳密性が増す条件で最大0.1xクエン酸ナト
リウム食塩水及び0.5%ドデシル硫酸ナトリウムまで順次室温にて洗浄する。
XOMAT ARTMフィルム(Kodak, Rochester, NY)を、Phosphoimager cassette(Mo
lecular Dynamics, Sunnyvale, CA)内のブロットに数時間露光した後、ハイブ リダイゼーションパターンを視覚的に比較する。
【0190】 7 マイクロアレイ マイクロアレイ用のオリゴヌクレオチドを作製するために、本発明のヌクレオ
チド配列の1つを、このヌクレオチド配列の3’末端からコンピュータアルゴリ
ズムを用いて調べる。このアルゴリズムによって、その遺伝子に独特で、GC含
量がハイブリダイゼーションに適した範囲内にあり、且つハイブリダイゼーショ
ンを妨げるような推定上の2次構造が存在しない、決まった長さのオリゴマー群
を同定する。このアルゴリズムは、それぞれ20ヌクレオチドからなる長さ(2
0量体)の約20種の配列特異的オリゴヌクレオチドを同定する。各配列の中央
の1個のヌクレオチドだけが変化している点を除いて一致しているオリゴヌクレ
オチドの組が作られる。このプロセスはマイクロアレイにおける各遺伝子につい
て反復され、上記したChee氏によるように光照射化学プロセスを用いて、2
0種の20量体の組が二組、シリコンチップの表面上で合成され並べられる。
【0191】 或いは、化学結合方法及びインクジェット装置を用いて、基板の表面上でオリ
ゴマーを合成する(上記したBaldeschweilerを参照)。更に別の形態では、ドッ
トブロット法(またはスロットブロット法)に類似した「格子型」アレイを利用
し、cDNA断片即ちオリゴヌクレオチドを、真空システム、熱、UV、機械的
または化学的結合方法を用いて基板の表面に配置し結合させる。典型的なアレイ
は、手作業で、または市販の材料及び機械を用いることによって作製することが
でき、8ドット、24ドット、94ドット、384ドット、1536ドット、又
は6144ドットの格子を含み得る。ハイブリダイゼーションの後、マイクロア
レイを洗浄してハイブリダイズしていないプローブを取り除き、スキャナーを用
いて蛍光のレベル及びパターンを決定する。スキャンした画像を調べて、マイク
ロアレイ上の各オリゴヌクレオチド配列の相補性の程度及び相対的な量/発現レ
ベルを決定する。
【0192】 8 相補的ポリヌクレオチド PDE9Aをコードする配列或いはその任意の一部に対して相補的な配列は、
自然発生のPDE9Aの発現の低下即ち阻害するために用られる。約15〜約3
0個の塩基対を含むオリゴヌクレオチドの使用について記すが、より小さな或い
はより大きな配列フラグメントの場合でも本質的に同じ方法を用いることができ
る。Oligo4.06ソフトウェア及びPDE9Aのコーディング配列を用いて、適切 なオリゴヌクレオチドを設計する。転写を阻害するためには、最も独特な5′配
列から相補的なオリゴヌクレオチドを設計し、これを用いてプロモーターがコー
ディング配列に結合するのを阻害する。翻訳を阻害するためには、相補的なオリ
ゴヌクレオチドを設計して、リボソームがPDE9Aをコードする転写物に結合
するのを阻害する。
【0193】 9 PDE9Aの発現 タンパク質の完全長をコードするPDE9Aの1.8kb領域(ヌクレオチド
61-1842)を増幅し、5'FLAGタグを含むように変更したバキュロウイルス転
移ベクターpFASTBAC(Life Technologies Inc., Gaithersburg, MD)に
クローン化する。組換えウイルスの材料は、製造者の使用説明書に従って準備す
る。Sf9細胞を、27℃でSf900II Sfm無血清培地(Life technology
社)で培養する。発現のために、1×108のSf9細胞が、最終容量が50m lにおける多数の5'の感染で感染させる。以下に記載するように、感染の3日 後に細胞を収集して酵素を含む可溶物を準備する。発現を監視するために模擬感
染した細胞可溶物及びPDE9A感染した細胞可溶物の1mlをそれぞれポリア
クリルアミドゲルで電気泳動し、標準的な方法で銀染色するか或いはニトロセル
ロースに移して、2mg/mlの濃度でアンチFLAG抗体(M2, Scientific S
ystem, Eastman Kodak, New Haven, CT)及びウエスタンブロットでアッセイす る。2次抗体は、アルカリホスファターゼ複合抗マウスIgG(Boehringer Mann
heim, Indianapolis, IN)であり、ブロットは、製造者の使用説明書に従って「 BCIP/NBTホスファターゼ基質システム」(Kirkegaard&Pery Laboratorie
s, Gaithersburg, MD)で映像化する。
【0194】 アッセイに用いるPDE9Aは、形質移入されたSf9細胞から準備する。細
胞は遠心分離によって採取し、1×107細胞/mlの均質化緩衝液(20 mM Tris
-HC2,2mMbenzamindine, 1mM EDTA, 0.25 M source, 100 uM PMSF, ph7.5)に再懸
濁し、Branson超音波処理プローブ(3×10秒パルス)を用いて分離する。 壊死組織片は、14,000×gで10分間遠心分離して除去する。この上澄み
を−70℃で保存する。
【0195】 10 PDE9A活性の実証 PDE活性は、PDE9A及び5'ヌクレオチダーゼの存在の下、3H−cGM
Pの3H−グアノシンへの転換を計測することによって測定できる。1ステップ のアッセイは、ph7.5の50mMのTris−HCLと、10mMのMgC
2と、(Crotlus atrox毒からの)0.1ユニットの5'ヌクレオチダーゼと、0 .0064−2.0uMの3H−cGMPを含む100uLのアッセイを用いて 行う。反応は、希釈された酵素上澄みを25μl加えると始まる。この反応は、
ミニPoly−Qシンチレーションバイアル(Beckman Instruments社, Fullerto
n CA)で直接行われる。生産阻害に関係する非直線性を避けるために、cGMP 加水分解が15%に至らないまでの期間アッセイを37℃でインキュベートする
。この反応は、Dowex AG1×8(Cl form)レジン(1:3 slurry)を1ml 加えると止まる。3mlのシンチレーション溶液を加え、バイアルを混ぜる。バ
イアル内のレジンを計数前に1時間沈静する。Betaシンチレーションカウン
ターを用いて、3Hグアノシンに関係する可溶性放射能を定量する。この回収し た放射能の量が反応におけるPDE9Aの活性に比例する。
【0196】 11 PDE9Aに特異的な抗体の産生 PAGE電気泳動法(Sambrook前出)または他の精製技術を用いて実質的に精
製されたPDE9Aを用いて、標準的なプロトコルによりウサギを免疫化し、抗
体を作り出す。SEQ ID NO:2から類推されるアミノ酸配列をDNASTARソ フトウエア(DNASTAR社)を用いて解析して免疫原性の高い領域を決定して対応 するオリゴペプチドを合成し、これを用いて当業者に周知の方法で抗体を産生さ
せる。C末端付近の、或いは隣接する親水性領域内のエピトープのような適切な
エピトープの選択については、Ausubel等(前出)及び他の文献に記載されてい る。
【0197】 通常、このオリゴペプチドは約15残基の長さを有するもので、Applied Bios
ystemsのペプチドシンセサイザModel 431Aを用いてfmoc法のケミストリによ
り合成し、N−マレイミドベンゾイル−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル
(MBS:Ausubel等、前出)を用いた反応によりキーホールリンペットヘモシ ニアン(KLH、Sigma, St. Louis, MO)に結合する。フロイントの完全アジュ
バントにおいてオリゴペプチド−KLH複合体を用いてウサギを免疫化する。得
られた抗血清の抗ペプチド活性を検査するには、例えばペプチドをプラスチック
に結合し、1%BSAを用いてブロックし、ウサギ抗血清と反応させて洗浄し、
さらに放射性ヨウ素標識されたヤギ抗ウサギIgGと反応させる。
【0198】 12 特異的抗体を用いる自然発生PDE9Aの精製 自然発生PDE9A或いは組換えPDE9Aを、PDE9Aに特異的な抗体を
用いるイムノアフィニティークロマトグラフィにより実質的に精製する。イムノ
アフィニティーカラムは、CnBr-活性化Sepharose(Pharmacia Biotech社)のよ うな活性化クロマトグラフィー用レジンとPDE9A抗体とを共有結合させるこ
とにより構築する。結合の後、そのレジンを製造者の使用説明書に従って、ブロ
ックし洗浄する。
【0199】 PDE9Aを含む培養液をイムノアフィニティーカラムに通し、そのカラムを
PDE9Aを優先的に吸着できる条件下で(例えば界面活性剤の存在下において
高イオン強度のバッファーで)洗浄する。このカラムを、抗体とPDE9Aとの
結合を切るような条件下で(例えばpH2−3のバッファー、或いは高濃度の尿
素またはチオシアン酸塩イオンのようなカオトロピックイオンで)溶出させ、P
DE9Aを回収する。
【0200】 13 PDE9Aと相互作用する分子の同定 PDE9A又は生物学的に活性なその断片を、125Iボルトンハンター試薬(B
olton他 (1973) Biochem. J. 133:529)で標識する。マルチウェルプレートに予
め配列しておいた候補の分子を、標識したPDE9Aとともにインキュベートし
、洗浄して、標識したPDE9A複合体を有する全てのウェルをアッセイする。
様々なPDE9A濃度で得られたデータを用いて、候補の分子とPDE9Aの関
係、親和性、数について数値を計算する。
【0201】 当業者は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく本発明の記載した方法
及びシステムの種々の改変を行うことができるであろう。特定の好適実施例に関
して本発明を説明したが、本発明の範囲が、そのような特定の実施例に不当に制
限されるべきではないことを理解されたい。実際に、分子生物学或いは関連する
分野の専門家には明らかな本明細書に記載の本発明の実施のための方法の様々な
改変は、特許請求の範囲に含まれることが意図されている。
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1A】 PDE9Aのアミノ酸配列(SEQ ID NO:1)及び核酸配列(SEQ I D NO:2)の一部を示す。この配列アライメントは、MacDNASISP ROTM(Hitachi Software Engineering Co., Ltd., San Bruno, CA)のソフト ウエアを用いて作成された。
【図1B】 PDE9Aのアミノ酸配列(SEQ ID NO:1)と核酸配列(SEQ ID
NO:2)の一部を示す。この配列アライメントは、MacDNASISTMソフ
トウエア(Hitachi Software Engineering Co., Ltd., San Bruno, CA)を用い て作成された。
【図1C】 PDE9Aのアミノ酸配列(SEQ ID NO:1)と核酸配列(SEQ ID
NO:2)の一部を示す。この配列アライメントは、MacDNASISTMソフ
トウエア(Hitachi Software Engineering Co., Ltd., San Bruno, CA)を用い て作成された。
【図1D】 PDE9Aのアミノ酸配列(SEQ ID NO:1)と核酸配列(SEQ ID
NO:2)の一部を示す。この配列アライメントは、MacDNASISTMソフ
トウエア(Hitachi Software Engineering Co., Ltd., San Bruno, CA)を用い て作成した。
【図1E】 PDE9Aのアミノ酸配列(SEQ ID NO:1)と核酸配列(SEQ ID
NO:2)の一部を示す。この配列アライメントは、MacDNASISTMソフ
トウエア(Hitachi Software Engineering Co., Ltd., San Bruno, CA)を用い て作成した。
【図1F】 PDE9Aのアミノ酸配列(SEQ ID NO:1)と核酸配列(SEQ ID
NO:2)の一部を示す。この配列アライメントは、MacDNASISTMソフ
トウエア(Hitachi Software Engineering Co., Ltd., San Bruno, CA)を用い て作成した。
【図2A】 DNASTARTMソフトウエア(DNASTAR Inc, Madison WI)を用いて作成した PDE9A(828228;SEQ ID NO:1)と、PDE8A(SEQ ID NO:3)と、キイロショウジョウバエ(GI829179;SEQ ID
NO:4)由来のcAMP特異PDEとの間のアミノ酸配列アライメントの一 部を示す。
【図2B】 DNASTARTMソフトウエア(DNASTAR Inc, Madison WI)を用いて作成した PDE9A(828228;SEQ ID NO:1)と、PDE8A(SEQ ID NO:3)と、キイロショウジョウバエ(GI829179;SEQ ID
NO:4)由来のcAMP特異PDEとの間のアミノ酸配列アライメントの一 部を示す。
【図2C】 DNASTARTMソフトウエア(DNASTAR Inc, Madison WI)を用いて作成した PDE9A(828228;SEQ ID NO:1)と、PDE8A(SEQ ID NO:3)と、キイロショウジョウバエ(GI829179;SEQ ID
NO:4)由来のcAMP特異PDEとの間のアミノ酸配列アライメントの一 部を示す。
【図2D】 DNASTARTMソフトウエア(DNASTAR Inc, Madison WI)を用いて作成した PDE9A(828228;SEQ ID NO:1)と、PDE8A(SEQ ID NO:3)と、キイロショウジョウバエ(GI829179;SEQ ID
NO:4)由来のcAMP特異PDEとの間のアミノ酸配列アライメントの一 部を示す。
【図3】 基質としてcGMPを用いたPDE9Aの活性の二重逆数プロット、即ちライン
ウイーバー−バークプロットを示す。正方向のX軸は基質(cGMP)濃度の逆
数(1/S)を表し、正方向のY軸は反応速度の逆数(1/V)を表す。インウ
イーバー−バーク解析は、Segal, I. H.(Enzyme Kinetics(1995)pp. 214-245,
John Wiley and Sons, New York, N. Y.)に基づいて実施された。
【図4】 PDE9A活性の2価の陽イオン濃度に対する依存性を示し、正方向のX軸は陽
イオン濃度(mM)を表し、正方向のY軸はcAMPの加水分解率を表す。実験
に用いた2価の陽イオンは、塩化カルシウム(CaCl2; squares)及び塩化マグネ
シウム(Mgcl2; open circles)、塩化マンガン(Mncl2; closed circles)であ
る。
【図5】 様々なPDEインヒビターのPDE9Aの活性への効果を示し、正方向のX軸は
インヒビターの濃度(M)を表し、正方向のY軸は無抑制調節インキュベーショ
ン(100%)に対するcGMPの加水分解率を表す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07K 16/40 C12N 1/19 4C084 C12N 1/15 1/21 4H045 1/19 9/16 C 1/21 C12P 21/02 C 5/10 C12Q 1/68 A 9/16 C12N 15/00 ZNAA C12P 21/02 A61K 37/54 C12Q 1/68 C12N 5/00 A (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR ,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U S,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 グッディング、ダグラス・エイチ アメリカ合衆国カリフォルニア州94061・ レッドウッドシティー・ジュニペロアベニ ュー 937 (72)発明者 ストリーター、デイビッド・グレイ アメリカ合衆国カリフォルニア州95006・ ボールダークリーク・パインクレストドラ イブ 1211 Fターム(参考) 4B024 AA01 AA12 BA11 CA04 DA02 EA02 GA11 HA01 HA12 HA15 4B050 CC03 DD07 LL01 LL03 4B063 QA01 QA19 QQ08 QQ44 QR08 QR32 QR36 QR42 QR56 QS25 QS34 QX02 4B064 AG26 AG27 CA10 CC24 DA05 DA14 4B065 AA90X AA93Y AB01 CA31 CA44 CA46 4C084 AA02 AA06 AA17 BA01 BA08 BA22 BA23 DC22 MA01 NA14 ZB072 ZB262 ZC192 ZC202 4H045 AA10 AA11 AA20 AA30 BA10 CA41 DA75 DA89 EA22 EA28 EA51 FA72 FA74 GA26

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SEQ ID NO:1のアミノ酸配列またはSEQ ID
    NO:1の断片のアミノ酸配列を含む実質的に精製されたサイクリックGMPホ
    スホジエステラーゼ(PDE9A)。
  2. 【請求項2】 請求項1のアミノ酸配列と90%以上のアミノ酸配列同一
    性を有する実質的に精製されたPDE9Aの変異体。
  3. 【請求項3】 請求項1のPDE9Aをコードする単離され精製されたポ
    リヌクレオチド配列。
  4. 【請求項4】 請求項3のポリヌクレオチド配列と90%以上のポリヌク
    レオチド同一性を有する単離され精製されたポリヌクレオチド変異配列。
  5. 【請求項5】 請求項3のポリヌクレオチド配列を含む組成物。
  6. 【請求項6】 厳密な条件の下で請求項3のポリヌクレオチド配列とハイ
    ブリダイズする単離され精製されたポリヌクレオチド配列。
  7. 【請求項7】 請求項3のポリヌクレオチド配列と相補的な単離され精製
    されたポリヌクレオチド配列。
  8. 【請求項8】 SEQ ID NO:2またはその断片を含む単離され精製
    されたポリヌクレオチド配列。
  9. 【請求項9】 請求項8のポリヌクレオチド配列と90%以上相補的な単
    離され精製されたポリヌクレオチド変異体。
  10. 【請求項10】 請求項8のポリヌクレオチド配列と相補的な単離され精
    製されたポリヌクレオチド配列。
  11. 【請求項11】 請求項3のポリヌクレオチド配列の少なくとも1つの断
    片を含む発現ベクター。
  12. 【請求項12】 請求項11の発現ベクターを含む宿主細胞。
  13. 【請求項13】 SEQ ID NO:1のアミノ酸配列またはSEQ I D NO:1の断片のアミノ酸配列を含むポリペプチドの製造方法であって、 (a)前記ポリペプチドの発現に好適な条件の下で、請求項12の宿主細胞を
    培養する過程と、 (b)前記宿主細胞の培地から前記ポリペプチドを回収する過程とを含むこと
    を特徴とする製造方法。
  14. 【請求項14】 好適な医薬用担体と共に請求項1のPDE9Aを含む医
    薬品組成物。
  15. 【請求項15】 請求項1のPDE9Aと特異的に結合する精製された抗
    体。
  16. 【請求項16】 請求項1のPDE9Aの精製されたアゴニスト。
  17. 【請求項17】 請求項1のPDE9Aの精製されたアンタゴニスト。
  18. 【請求項18】 癌の治療が必要な患者に、請求項17のアンタゴニスト
    を効果的な量投与する過程を含む、癌を予防及び治療する方法。
  19. 【請求項19】 免疫不全の治療が必要な患者に、請求項17のアンタゴ
    ニストを効果的な量投与する過程を含む、免疫不全を予防及び治療する方法。
  20. 【請求項20】 核酸を含む生物学的サンプルにおいてPDE9Aをコー
    ドするポリヌクレオチドを検出する方法であって、 (a)請求項7のポリヌクレオチドを少なくとも生物学的サンプルの核酸の1
    つとハイブリダイズさせて、ハイブリダイゼーション複合体を形成する過程と、 (b)前記ハイブリダイゼーション複合体を検出する過程であって、前記ハイ
    ブリダイゼーション複合体の存在が前記生物学的サンプルにおけるPDE9Aを
    コードするポリヌクレオチドの存在と相関性を有する、該過程とを含むことを特
    徴とする検出方法。
  21. 【請求項21】 前記生物学的サンプルの核酸が、ハイブリダイゼーショ
    ンの前にPCR法により増幅されることを特徴とする請求項20に記載の方法。
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