JP2002502250A - Osf2/cbfa1組成物および使用の方法 - Google Patents

Osf2/cbfa1組成物および使用の方法

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Abstract

(57)【要約】 Osf2/Cbfa1と命名される新規造骨細胞特異的転写因子を含む方法と組成物とを開示する。また、ヒト細胞系統から誘導される該ポリペプチドをコードする核酸部分と、種々の診断的応用および治療的応用におけるこれらのポリヌクレオチドの用途とについても開示する。造骨細胞分化阻止剤である化合物を同定するための方法と組成物とキットと装置と、試料中のOsf2/Cbfa1ポリヌクレオチドおよびポリペプチドを同定するための方法と組成物とキットと装置とをも提供する。また、Osf2プロモーターを含む核酸組成物と、異種および同種遺伝子転写並びにタンパク質産生における該プロモーターの用途とについても開示する。

Description

【発明の詳細な説明】 OSF2/CBFA1組成物および使用の方法 1.0 発明の背景 本出願は、1997年5月29日に提出された米国特許仮出願番号第60/0 48,430号の継続出願であった1998年3月24日に提出された米国特許 仮出願番号第60/080,189号の継続出願であり、その各々の全ての内容 は、特に、その全体がここに引用することにより組込まれる。米国政府は、国立 衛生研究所から交付番号DE11290号およびAR41059号によって本発 明に権利を有する。 1.1 発明の分野 本発明は、一般に、分子生物学、および特に骨格形成(skeletogen esis)の分野に関連する。さらに詳細には、特定の実施形態は、Osf2/ Cbfa1と称される新規骨芽細胞特異的転写因子をコードする遺伝子を含む核 酸セグメントに関する。特定の実施形態では、本発明は、骨芽細胞分化を調節し 、そして骨組織の形成、成長、修復および再生を刺激するこれらのポリヌクレオ チドおよびポリペプチド組成物の使用に関する。生物学的サンプルからOsf2 /Cbfa1およびOsf2/Cbfa1関連遺伝子およびポリペプチドを同定 する方法、およびOsf2/Cbfa1ポリペプチドまたはポリヌクレオチドと 相互作用する化合物、および生物中の骨細胞形成を改変または阻害する化合物を 同定する方法およびキットも提供される。 1.2 関連技術の説明 1.2.1 骨発達 骨修復に関与する調節因子は、全身性ホルモン、サイトカイン、成長因子、お よび成長および分化を調節する他の分子を含むことが知られている。様々な骨誘 導剤は、精製され、そしてポリペプチド成長因子様分子として示された。これら の刺激因子は、骨形態形成または形態形成タンパク質(BMP)と称され、そし て骨形成の骨誘導タンパク質または骨形成のタンパク質(OP)とも称される。 数種のBMP(またはOP)コーディング遺伝子を、ここでクローン化して特徴 づけた。これらは、共通名称のBMP−1からBMP−8と称された。BMPの 用語は、広範に使用されるが、個々の個体のBMPについてのOP等価語句があ る場合と確認できる(Alper、1994年)。同様に、OPおよびBMPをコ ードする別の遺伝子は、すでに同定されつつある。 BMP−1は、さらに一般化された形態形成である(Shimellら、19 91年)が、BMP2−8は、一般に、骨形成であると考えられる。BMP−3 は、オステオゲニンとも称され(Luytenら、1989年)、そしてBMP− 7は、OP−1とも称される(Ozkaynakら、1990年)。BMPは、形 質転換成長因子−β(TGF−β)スーパーファミリーに関連されるか、または その一部であり、そしてTGF−β1およびTGF−β2の両方とも、骨形成機 能を調節する(Seitzら、1992年)。数種のBMP(またはOP)ヌクレ オチド配列およびポリペプチドは、米国特許第4,795,804号、第4,8 77,864号、第4,968,590号、および第5,108,753号で記 述され、特に、米国特許第5,108,922号に開示されるBMP−1、米国 特許第5,166,058号および第5,013,649号に開示されるBMP −2A(最近BMP−2と称される)、米国特許第5,013,649号に開示さ れるBMP−2B(最近BMP−4と称される)、米国特許第5,116,738 号中のBMP−3、米国特許第5,106,748号中のBMP−5、米国特許 第5,187,076号中のBMP−6、米国特許第5,108,753号およ び第5,141,905号中のBMP−7、および米国特許第5,011,69 1号中のOP−1、COP−5およびCOP−7が挙げられる(その各々は、特 に、その全体がここに引用することにより組込まれる)。 新たな骨形成を刺激する許容性を示すことが報告された他の成長因子またはホ ルモンとしては、酸性繊維芽成長因子(Jingushiら、1990年)、エス トロゲン(Bodenら、1989年)、マクロファージコロニー刺激因子(Ho rowitzら、1989年)、および甲状腺ホルモン(PTH)のようなカル シウム調節剤(RaiszおよびKream、1983年)が挙げられる。骨格 発達は、多段階プロセスである。それは、骨格要素のパターン化、顆粒形成およ び骨形成系列への間葉細胞の委託(commitment)を含み、さらに3つ の特殊化細胞型:軟骨中の顆粒細胞、骨中の骨芽細胞および破骨細胞への前駆体 細胞の最終分化も含まれる。成長因子または転写因子をコードする多くの遺伝子 が、骨格要素のパターン化を制御するマウスにおける遺伝研究を通して示された (Luoら、1996年a、1996年b)。遺伝子分析は、これらの遺伝子での 突然変異が、骨格特異的細胞型の分化に深刻な影響を及ぼすことはないことも示 し、それにより骨格でのパターン化および細胞分化が、様々の遺伝経路を通して 達成されるが示唆される。この仮説と一致して、PTHrPおよびc−fosの ような遺伝子が、骨格パターン化に影響を及ぼすことなく、それぞれ顆粒細胞お よび破骨細胞分化を制御することが示された(Karaplisら、1994年 、Wangら、1992年、Johnsonら、1992年)。しかし、骨形成 、そして特に骨芽細胞分化を制御するのに特に要因である分子決定基については ほとんど知られていない。 OSE2に結合する骨芽細胞核活性ポリペプチドであるOsf2の分析は、そ れが免疫学的にCbfa転写因子に関連することを示す(Geoffroyら、 1995年、Merrimanら、1995年)。Cbfaタンパク質は、神経 形成および性分化に必要とされるドロソフィア対規則遺伝子産物である子牛(ル ント)のマウス相同物である(GergenおよびWieschaus、198 5年、Kaniaら、1990年)。子牛およびCbfaタンパク質は、それら のDNA結合ドメイン、子牛ドメインと称される128アミノ酸長のモチーフに 高度の相同性を示す(Kagoshimaら、1993年)。マウスゲノムは、十 分に特徴付けられた発現パターンを有する莫大なイソ形態をコードする3種の公 知子牛相同物を含む(Ogawaら、1993年a、Baeら、1992年、W ijmengaら、1995年、Simeoneら、1995年)。記述される Cbfa転写物の内、骨のみでまたは骨で優性に発現されるものはないことが示 され、それによりいまだ未知のCbfaファミリーの構成要素が、オステオカル シンの骨芽細胞特異的発現を制御することが示唆される。これは、このような新 規構成要素または構成要素群の研究を試した。 1.2.2 転写因子 すべての生物学上のプロセスの制御は、DNA調節要素との、そして互いに相 互作用する様々の正のそして負の作用因子の間の平衡から生じる。これらのタン パク質因子は、タンパク質の発現を調節する重要な役割を果たし、そしてそのた め、正常なそして病理学上のプロセスの両方に重要である。これらのタンパク質 因子を理解すること、そしてそれらがどのように遺伝子発現を調節するかは、疾 患発生および進行を制御する剤の開発のための戦略に対する鍵である。 遺伝子特異的転写因子は、以下の理由のため、これらのそして他のヒトの疾患 に指示される新規治療法の将来有望なクラスの標的を提供する。第1に、転写因 子は、実質的な多様性を提供する。300以上の遺伝子特異的転写因子が記述さ れ、そしてヒトゲノムは、3000と同じくらい多くをコードする可能性がある 。それで、それらは、細胞表面受容体としてたくさん標的源を提供する。第2に 、転写因子は、実質的な特異性を提供する。個々のそして全ての因子は、標的に 対して特徴的な分子表面を提供する。第3に、転写因子は、ヒトの疾患に関与す ることが知られる。例えば、多くの腫瘍は、特定の癌遺伝子の活性化に関連して いる。第3の公知プロト癌遺伝子および全ての抗癌遺伝子の内の四分の三は、転 写因子である。 転写因子は、遺伝子の一部すなわち遺伝子調節領域と配列特異的相互作用をす る能力がある。相互作用は、転写因子が直接接触するときに指示配列特異的結合 であるか、転写因子が核酸結合タンパク質によって核酸に繋ぎとめられる場合に は、他の補助タンパク質によって指向されるか、または促進される間接的配列特 異的結合である可能性がある。さらに、ある種の転写因子は、誘導または相乗作 用の結合を示す。広範な転写因子−核酸複合体は、有用な標的を提供する。遺伝 子および/または転写因子は、宿主から、または感染性または寄生性生物から誘 導されうる。例として、宿主は、免疫細胞の活性に関与した転写因子のDNA結 合を調節することによって(例えば、炎症または過敏症を制御することによって )免疫調節することができる。または生体の細菌性または他の微生物性疾患の進 行は、生体または他の微生物遺伝子転写に関与した宿主、生体または他の微生物 転写因子のDNA結合を中断させることによって阻害することができる。 1.3 先行技術での差異 中でも、先行技術に欠けているものは、骨芽細胞特異的転写因子活性を保有す るポリペプチドをコードするポリヌクレオチド組成物である。さらに、骨格形成 に関与した遺伝子の転写を調節する方法、そして特に骨芽細胞特異的遺伝子の発 現に関与したものに欠けている。 2.0 発明の概要 本発明は、最初に、骨芽細胞系列による分化を調節する骨芽細胞特異的転写因 子を提供することによって、先行技術によるこれらのそしてその他の制限を克服 する。本発明は、骨格形成で関連した遺伝子の転写を調節する先の制限を克服す る方法を提供する。 第1の実施形態では、本発明は、ここに開示されるOsf2/Cbfa1ポリ ペプチドである、同定された第1の骨芽細胞特異的転写因子をコードするOsf 2/Cbfa1遺伝子を含む新規ポリヌクレオチド組成物を提供する。さらに、 骨形成に関与するものを含めた特定の遺伝子の調節および発現に、この遺伝子お よびその調節配列(そのプロモーターおよびエンハンサー要素を含めた)を使用 する方法も提供される。本発明は、Osf2/Cbfa1と反応性のある抗体、 様々の関連の免疫学的方法、組成物およびデバイスをも提供する。Osf2/C bfa1およびOsf2/Cbfa由来の核酸配列の制御下で位置決めされた異 種遺伝子の調節で、Osf2/Cbfa1遺伝子およびOsf2/Cbfa1ポ リペプチド組成物を使用する本発明の方法も提供する。例示の実施形態では、O sf2/Cbfa1は、骨芽細胞の分化について必要とされる間葉細胞中での遺 伝子の発現を調節することが示され、そしてOsf2/Cbfa1ポリペプチド は、骨芽細胞特異的転写因子活性を保有することが示された。 第2の実施形態では、本発明は、遺伝子、そして特に骨芽細胞特異的遺伝子を 特異的に転写する方法を提供する。その方法は、一般に、細胞に、目的の遺伝子 を特異的に転写するのに有効な多量のOsf2/Cbfa1組成物を提供するこ とに関与する。このような遺伝子は、相同なまたは異種の遺伝子であってよく、 そして哺乳類源を含む、様々の源から誘導される遺伝子を含むことができる。例 示の実施形態では、本発明は、限定されないが、オステオカルシン、α1および α2、I型コラーゲン、オステオポンチン、および骨のシアロタンパク質のよう なポリペプチドを含めた開示された転写因子活性ポリペプチドによって制御しう る様々の骨芽細胞特異的遺伝子の発生を示した。 例示の実施形態では、発明者らは、限定されないが、Ros25、C3H10 T42、C2C12、NIH3T3、F9、MC3T3E1、一次繊維芽細胞、 筋芽細胞、顆粒細胞、脂肪細胞および骨髄基質細胞を含めた本発明の方法に適切 なセルラインおよび細胞型を同定した。 第3の実施形態では、本発明は、細胞内の骨芽細胞特異的遺伝子の発現を促進 する方法を提供する。これらの方法は、一般に、細胞に、その細胞中の骨芽細胞 特異的遺伝子の発現を促進するのに有効な多量のOsf2/Cbfa1組成物を 供給することに関連する。 本発明の第4の実施形態は、細胞中の選択遺伝子の発現を促進する方法に関す る。その方法は、一般に、細胞に、OSE2要素の転写制御下で位置決めされる 1つまたはそれ以上の目的の遺伝子を含む発現システムを供給すること、および さらに、細胞に遺伝子の発現を促進するのに有効な多量のOsf2/Cbfa1 組成物に供給することに関与する。 本発明の第5の実施形態は、少なくとも1種のOSE2要素を含む核酸セグメ ントを検出する方法に関する。この方法は、一般に、Osf2/Cbfa1組成 物(群)を、OSE2要素に結合すること、そしてそのように結合した複合体を 検出することを可能にするのに有効な条件下、そして時間で、少なくとも1種の Osf2/Cbfa1組成物を有する1種またはそれ以上のOSE2要素を含む ことが予測される核酸セグメントの集団と接触することに関する。 本発明の第6の実施形態は、OSE2要素を同定する方法に関する。この方法 は、一般に、Osf2/Cbfa1組成物をOSE2組成に結合させ、そして結 合複合体を検出するのに有効な条件下でOsf2/Cbfa1組成物を有するO SE2要素を含むことが予測されるサンプルを接触させることに関与する。 本発明は、骨芽細胞の分化を誘導する方法をも提供する。この方法は、骨芽細 胞の祖先細胞に、祖先細胞の分化を誘導するのに有効な多量のOsf2/Cbf a1組成物を供給することを含む。例示細胞としては、細胞としては、Ros2 5、C3H10T42、C2C12、NIH3T3、F9、MC3T3E1、一 次繊維芽細胞、筋芽細胞、顆粒細胞、脂肪細胞および骨髄基質細胞が挙げられる 。 また別の実施形態では、Osf2/Cbfa1ポリペプチドに、そして特に哺 乳類のOsf2/Cbfa1ポリペプチドに免疫学的に結合する抗体を産生させ る方法が提供される。この方法は、一般に、動物に、免疫学的に有効な量のOs f2/Cbfa1ポリペプチド組成物を投与することを包含する。このような方 法の1つで、動物へのアジュバントの同時投与は、動物での免疫応答、および特 定のOsf2/Cbfa1−またはOsf2/Cbfa1誘導ポリペプチド、ペ プチドまたはエピトープに特異的な抗体の形成を産生させるときに特に有用であ ると予測される。 本発明は、Osf2/Cbfa1ポリペプチドまたはポリヌクレオチドの活性 を調節、改変または調整する化合物を同定する方法も提供する。この方法は、一 般に、Osf2/Cbfa1ポリペプチドを、Osf2/Cbfa1ポリペプチ ドの活性を調整する能力が測定されると思われる少なくとも1つの化合物または シグナルに発現する細胞を露出させること、そしてその後それによりOsf2/ Cbfa1活性の調整の結果である変化についてその細胞を観察することを特徴 とする。そのようなアッセイは、特に、Osf2/Cbfa1の作動剤、拮抗剤 および/またはアロステリックモジュレーターの同定に有用であることが予測さ れる。例えば、組換えOsf2/Cbfa1−産生細胞は、1つまたはそれ以上 の試験化合物と接触させることができ、そしてその後それの調整効果は、試験化 合物の存在および不在下でOsf2/Cbfa1指向性応答を比較すること、ま たは試験細胞または対照細胞(すなわち、Osf2/Cbfa1を発現しない細 胞)のOsf2/Cbfa1指向性応答を化合物の存在に関連づけることによっ て評価することができる。 ここで使用される場合、Osf2/Cbfa1の活性を調整する化合物または シグナルは、Osf2/Cbfa1の活性が、化合物またはシグナル(上記化合 物またはシグナルの不在に比較したとき)の存在下で異なるような方法でOsf 2/Cbfa1の活性を改変する化合物と称される。 本発明の別の態様は、ポリヌクレオチドとのOsf2/Cbfa1ポリペプチ ドの結合を阻害または減少させる化合物(例えば、合成ペプチド、ペプチド類似 体、ペプチド模倣体、小型分子インヒビター等)をスクリーニングする方法を提 供する。プロモーター特異的転写因子であるので、Osf2/Cbfa1は、例 えばDNAに結合する因子の能力に影響を及ぼす化学的完全性の手段によって、 治療的介在のための重要な標的である。したがって、発明者らは、このような化 学的完全性についてスクリーニングすることは、例えば細胞基材のアッセイの手 段、Osf2/Cbfa1機能についてのin vitroアッセイおよび/ま たは合理的薬の設計によって行うことができることを予測する。スクリーンにつ いての細胞基材アッセイは、例えば、レポータータンパク質すなわち容易に分析 可能なタンパク質の発現が、Osf2/Cbfa1に依るセルラインを構築する ことによって設計することができる。このようなアッセイは、Osf2/Cbf a1を直接的に拮抗する化合物、またはOsf2/Cbfa1の活性について必 要とされる他の細胞機能を阻害する化合物の検出を可能にする。 さらに別の実施形態では、本発明は、単離Osf2/Cbfa1プロモーター 要素を提供する。好ましくは、プロモーター要素は、配列番号72から由来する 少なくとも17の核酸の近接の核酸を含む。このような場合、本発明の実施で有 用であることが予測されるプロモーター要素としては、配列番号72から得られ る少なくとも18、少なくとも19、少なくとも20、少なくとも21、少なく とも22、少なくとも23、少なくとも24、少なくとも25、そして少なくと も26の近接核酸を含む要素のものが挙げられる。さらに、配列番号72から得 られる少なくとも27、28、29、30、31、32、33、34、35、3 6、37、38、39、または40またはそれ以上の近接ヌクレオチドを含む配 列要素も、本発明の実施に有用であり、そして1つまたはそれ以上のこれらのプ ロモーター要素配列に操作可能に連結した遺伝子の発現を促進する上で有用であ ると予測される。このプロモーター要素は、遺伝子の細胞特異的発現を制御する のに関与しうるエンハンサー、インデューサーおよび/またはサイレンサー要素 を含む可能性がある。例示の実施形態では、操作可能に連結した遺伝子は、発現 かこのような遺伝子からポリペプチド産物を産生することが望まれるあらゆる遺 伝子でありうる。その遺伝子は、元来のものまたは突然変異した遺伝子であって よく、そして相同または異種であるかいずれかであってよい。特定の実施形態で は、Osf2/Cbfa1プロモーターから得られる異種遺伝子配列の発現は、 それ自身のプロモーターの制御下で遺伝子の発現が、有効でないが、または不可 能であるかいずれかである細胞で有用であることが予測される。 例示の実施形態では、Osf2/Cbfa1プロモーター要素は、配列番号7 2から得られる少なくとも約17またはそれ以上のヌクレオチドの近接核酸配列 と約60%から約65%まで、約70%まで、約75%まで、約80%まで、約 85%まで、約90%まで、約95%まで、そして約96%、約97%、約98 %、約99%またはそれ以上を含めたそれまでの配列同一性を示す核酸配列を包 含しうる。もちろん、配列番号72から得られる近接核酸配列に対する同一性率 は、付与される同定の含有率に限定る必要はないが、しかし、配列番号72から 得られる少なくとも約17またはそれ以上のヌクレオチドの接近核酸配列と約8 6%、87%、88%、および89%の同一性率、または約91%92%または 93%または94%等を示す同一性のような、約60%から約99%同一性との 間の全ての整数を含むことも意図される。実際、特定の配列が、Osf2/Cb fa1プロモーター要素を含むDNA配列に操作可能に連結された核酸セグメン トの転写を促進する能力を保持する限り、全てのそのような配列は、本発明の範 囲内に入ることが予測される。発明者らは、このようなOsf2/Cbfa1プ ロモーターポリヌクレオチドによって転写的に制御されるべきか(または促進さ れるべき)特定の核酸セグメントは、相同な遺伝子、異種遺伝子、リボザイム、 タンパク質核酸およびアンチセンス構築物から構成される群から選択される1つ またはそれ以上のポリヌクレオチドを包含できることを予測する。 本発明の別の実施形態は、配列番号1または配列番号72から得られる少なく とも約17またはそれ以上のヌクレオチドの近接ヌクレオチド配列に相同性であ るアンチセンス核酸セグメントである。消極的に望まれるか、または特定の細胞 中の特定の遺伝子または核酸セグメントの発現を「下方調節する」場合、発明者 らは、このようなアンチセンス構築物の作成が、細胞中のOsf2/Cbfa1 の活性を改変するのに有用であることを予測する。代わりに、Osf2/Cbf a1プロモーター配列(配列番号72)から得られる近接のヌクレオチド配列に 相同なアンチセンス構築物である場合は、このような構築物は、Osf2/Cb fa1プロモーターの下流に置かれ、そして操作可能に連結されたいずれかの異 種遺伝子の活性を調節するのに使用することもできる。 アンチセンス構築物は、当業界で十分に既知であり、そしてそれらの最も簡潔 な語句で、転写または翻訳を減少させるか、または小さくするか、さもなければ コードしたポリペプチドのネット生成に損傷を加えるアンチセンスmRNAの使 用に関連する。このようなアンチセンス構築物の作成および使用は、以下に詳細 に記述される。 本発明の別の実施形態は、配列番号72から選択される近接ヌクレオチド配列 を含むプロモーターを利用するリボザイムの作成に関する。リボザイム配列に操 作可能に連結される異種のプロモーターを用いてリボザイムを作成する手段は、 当業界で十分に知られてもおり、そして以下に詳細に記述される。 本発明の重要な態様では、1つまたはそれ以上の異種遺伝子に操作可能に廉潔 されるか、またはそれに関して操作可能に位置決めされた1つまたはそれ以上の Osf2プロモーターを含むDNA構築物が提供される。有用であると予測され る例示の異種遺伝子としては、限定されないが、GFP、GUS、lac、lu x、β−ラクタマーゼ、xylE、α−アミラーゼ、チロシナーゼ遺伝子、およ びエオクリンのようなレポーター遺伝子;Rb、p53、細胞サイクル依存性キ ナーゼ、CDKキナーゼまたはサイクリン遺伝子のような細胞サイクル制御遺伝 子が挙げられる。 本発明の別の態様は、細胞中の異種核酸セグメントを発現する方法を提供する 。その方法は、一般に、少なくとも1つのOsf2プロモーターに操作可能に連 結した異種核酸セグメントを含むベクターで上記細胞を形質転換すること、およ びプロモーターから異種核酸セグメントを発現するのに効果的な条件下で細胞を 培養することに関与する。好ましくは、Osf2プロモーターは、プロモーター に操作可能に連結される異種ポリヌクレオチドの転写を促進する能力を保持する 配 列番号72から得られる少なくとも約17の近接ヌクレオチドの実質的に近接の 核酸配列を含む。最も好ましいのは、Osf2/Cbfa1プロモーターの転写 活性を保持し、そしてこのような異種遺伝子の発現を促進する能力のある配列番 号72の最も小さな近接の領域である。好ましくは、細胞は、ヒト、サル、ハム スター、ヤギ、ネコ、イヌ、ブタ、ウマ、ルピナス、またはマウスから得られる もののような動物細胞である。もちろん、特定の実施形態では、特に組換えベク ターおよび同等物の作成で、E.coliまたはS.typhimurium細 胞を含めたサルモネラのような細菌細胞、または酵母に使用するための本発明の 構築物を作成することが望みうる。 別の実施形態では、本発明は、細胞の特徴を変える方法を提供する。特徴とし ては、限定されないが、分化状態、形質転換状態、色、蛍光、抗生物質耐性、代 謝活性またはRNA発現プロフィルが挙げられる。 例示の実施形態では、本発明は、配列番号72由来のOsf2プロモーター配 列、またはそのセグメントの発現を制御するような配向性で異種の核酸セグメン トに操作可能に連結されたOsf2プロモーターの転写活性を保持する実質的に 等価な配列を含む組換えベクターに関する。組換えベクターは、プラスミド、コ スミド、YAC、BAC、または生体のベクターでありうる。生体のベクターと しては、限定されないが、バクテリオファージベクター、ラウスの肉腫ウイルス ベクター、p21ウイルスベクター、アデノ関連ウイルスベクター、およびアデ ノイウルスベクターが挙げられる。アデノウイルスベクターは、複製コンビーテ ントの欠如した複製でありうる。特定の実施形態では、組換えベクターは、医療 的に許容しうる溶液に分散されうる。 2.1 細胞分化に関与した組成物を同定する方法 本発明のポリヌクレオチドおよびタンパク質は、骨芽細胞、顆粒細胞および繊 維芽細胞経路での細胞分化を制御する分子を同定するのに使用しうる。これは、 細胞培養研究で、そしてトランスジェニックマウスでの転位症の発現(すなわち 、 正常に発現されない場合の遺伝子の発現)によって達成することができる。さら に、その遺伝子は、Osf2と相互作用するか、またはOsf2発現または機能 を調節するタンパク質についてスクリーニング(酵母の2つのハイブリッドシス テム、タンパク質−タンパク質相互作用を用いて、または免疫アッセイによって )するのに使用することもできる。本発明の核酸組成物は、DNAトランスフェ クション研究によって骨芽細胞系列の細胞で、そしてトランスジェニックマウス 系列の世代でのOsf2/Cbfa1発現を制御する調節配列を同定するのにも 使用できる。新規タンパク質に対して産生される抗体は、タンパク質が、骨芽細 胞中で発現される他の遺伝子に結合するかどうかを決定するDNA結合アッセイ を行うのに使用することができる。 2.2 OSF2/CBFA1核酸組成物 本発明は、Osf2/Cbfa1ポリペプチドをコードする核酸配列を提供す る。ここで使用される場合、「Osf2/Cbfa1遺伝子」は、Osf2/C bfa1ポリペプチドをコードする核酸配列を意味する。好ましいOsf2/C bfa1遺伝子としては、哺乳類Osf2/Cbfa1遺伝子、そして特にヒト 由来のものが挙げられる。Osf2/Cbfa1遺伝子をコードする好ましい核 酸配列は、配列番号1のヌクレオチド配列、または実質的に同一な変異体、融合 タンパク質、またはその抗原的に活性なペプチドフラグメントである。さらに、 提供されるのは、Osf2/Cbfa1ポリペプチドの選択的に分断された変異 体をコードする核酸配列(配列番号70)、およびOsf2/Cbfa1プロモー ターを含む核酸配列(配列番号72)である。 Osf2/Cbfa1ポリペプチドをコードする遺伝子は、種から種まで、そ して1つの種の範囲内で株から株でさえ、またはセルラインからセルラインまで の核酸配列で変化することが予測されるが、しかし核酸配列中の変異が、温和か ら厳密なハイブリッド形成条件下での種々の種、セルライン、および株のOsf 2/Cbfa1ポリペプチドをコードする配列の間のハイブリッド形成を阻まな いことが予測される。様々の株由来のOsf2/Cbfa1ポリペプチドをコー ドする遺伝子が、核酸配列で変化する可能性があるが、しかしその変異は、温和 から緊縮のハイブリッド形成条件下で種々の種、セルラインおよび株由来のOs f2/Cbfa1ポリペプチドをコードする配列の間のハイブリッド形成を拒ま ないことも予測される。 ここに使用される場合、Osf2/Cbfa1ポリペプチドの変異体は、温和 から緊縮なハイブリッド形成条件下で配列番号1または配列番号70の核酸配列 にハイブリッド形成し、SaOSと称されるヒトの骨芽細胞セルラインから、そ して他のヒト骨肉腫セルラインから単離されたOsf2/Cbfa1ポリペプチ ドをコードする核酸配列によって、全体で、または部分的にコードされたあらゆ るポリペプチドを意味する。 当業者は、Osf2/Cbfa1ポリペプチドの変異体が、配列番号1または 配列番号70で開示される1つまたはそれ以上のOsf2/Cbfa1核酸配列 を用いて増幅されうる核酸配列によってコードされるタンパク質のものを含むこ とを理解する。 関連の実施形態では、本発明は、Osf2/Cbfa1ポリペプチドおよびO sf2/Cbfa1ポリペプチドをコードする核酸セグメントの株変異体、特に 、Osf2/Cbfa1ポリペプチドをコードするOsf2/Cbfa1遺伝子 をも含む。ここで請求されるOsf2/Cbfa1ポリペプチドのアミノ酸配列 は、配列番号2(生来のOsf2/Cbfa1)および配列番号71(Osf2 /Cbfa1の分断変異体)に開示される。 本発明の態様は、ここで記述される診断方法およびキットを用いたこのような タンパク質およびペプチド変異体の同定に関する。特に、ウエスタンブロットま たは関連の分析での核酸ハイブリッド形成プローブとしてOsf2/Cbfa1 遺伝子配列および/または抗−Osf2/Cbfa1抗体を利用する方法は、こ のような変異体を同定するのに有用である。Osf2/Cbfa1ポリペプチド の強力な変異体の同一性は、セクション5に記述されるとおり転写アッセイによ って確認することもできる。 ここに使用される場合、Osf2/Cbfa1ポリペプチドは、骨芽分化を調 整する能力を有する哺乳類種から由来する単離タンパク質(またはエピトープ、 変異体またはその活性フラグメント)を意味する。好ましくは、Osf2/Cb fa1ポリペプチドは、配列番号1または配列番号70の配列を有する核酸配列 、または配列番号1または配列番号70の配列にハイブリッド形成する配列によ ってコードされる。選択的に、Osf2/Cbfa1ポリペプチドは、配列番号 2または配列番号71由来の近接のアミノ酸配列を含むか、またはそのタンパク 質が、配列番号2または配列番号71の全アミノ酸配列を含むポリペプチドとし て定義することができる。 本発明では、Osf2/Cbfa1ポリペプチド組成物は、Osf2/Cbf a1ポリペプチドに対して産生される抗体と免疫学的に反応性のある1つまたは それ以上のポリペプチド、特に配列番号1または配列番号70で開示されるアミ ノ酸を有するタンパク質、または配列番号1または配列番号70に開示されるO sf2/Cbfa1核酸配列によってコードされるタンパク質を含むと、あるい は活性フラグメントと、またはその変異体とも理解される。 同様に、本発明のOsf2/Cbfa1ポリペプチド組成物は、配列番号1ま たは配列番号70に含まれる1つまたはそれ以上の近接Osf2/Cbfa1核 酸配列によってコードされる1つまたはそれ以上のOsf2/Cbfa1ポリペ プチドと免疫学的に反応性のある抗体を励起する能力のある1つまたはそれ以上 のポリペプチドを含むと、あるいは活性フラグメントと、またはその変異体と、 または温和から高度の緊縮までの条件下で1つまたはそれ以上のこれらの配列を ハイブリッド形成する1つまたはそれ以上の核酸配列と理解される。特に好まし いタンパク質としては、配列番号2または配列番号71に開示されるアミノ酸配 列が挙げられる。 ここに使用される場合、Osf2/Cbfa1ポリペプチドの活性フラグメン トとしては、従来の技術、例えば突然変異形成によって、または付加、欠失また は置換によって修飾されるが、活性フラグメントが、ここに記述されるとおり生 来のOsf2/Cbfa1ポリペプチドと同じ構造および機能を実質的に示すO sf2/Cbfa1ポリペプチドの全体または部分が挙げられる。 本発明の他の態様は、1つまたはそれ以上のOsf2/Cbfa1ポリペプチ ド、特に哺乳類由来の、そして好ましくはヒト源のOsf2/Cbfa1ポリペ プチドをコードする単離DNAセグメントおよび組換えベクターに、そして1つ またはそれ以上のOsf2/Cbfa1遺伝子産物を発現するDNA技術を適用 することを通して組換え宿主細胞を作成および使用することに関する。このよう に、本発明は、配列番号2または配列番号71由来の近接の配列によって説明さ れるとおり、基本的にアミノ酸を含めたOsf2/Cbfa1ポリペプチドをコ ードする単離遺伝子を含むDNAセグメントに関する。これらのDNAセグメン トは、それぞれ、配列番号1または配列番号70由来の近接の配列によって説明 されるとおり、基本的にOsf2/Cbfa1核酸配列を含めたものによって現 される。 配列番号2または配列番号71のアミノ酸配列によって説明されるとおり基本 的に近接のアミノ酸配列を有する精製Osf2/Cbfa1ポリペプチドを含め た組成物も、本発明に含まれる。 新規Osf2/Cbfa1ポリペプチドに関しては、本発明は、実質上あらゆ る源から単離することができ、総ゲノムDNAを含まず、そして骨芽細胞特異的 転写因子活性を示す1つまたはそれ以上のタンパク質をコードするDNAセグメ ントに関する。1つまたはそれ以上のOsf2/Cbfa1様種をコードするD NAセグメントが、タンパク質、ポリペプチド、サブユニット、機能性ドメイン 、抗原性エピトープ、結合ドメイン、および/または同等物をコードすることも できる。 ここで使用される場合、語句「DNAセグメント」は、特定の種の総ゲノムD NAを含まず単離されたDNA分子に該当する。したがって、Osf2/Cbf a1ポリペプチドをコードするDNAセグメントは、さらに、DNAセグメント が得られる種の総ゲノムDNAから単離、または含まず精製される1つまたはそ れ以上のOsf2/Cbfa1コーディング配列を含むDNAセグメントに該当 する。語句「DNAセグメント」の範囲内で含まれるのは、DNAセグメントお よびこのようなセグメントの小型フラグメント、およびさらに、例えばプラスミ ド、コスミド、ファージミド、ファージ、ウイルスおよび同等物を含めた組換え ベクターである。 同様に、単離または精製Osf2/Cbfa1遺伝子を含むDNAセグメント は、Osf2/Cbfa1コーディング配列、そしてある種の態様では、他の自 然に発生する遺伝子から実質的に単離される調節配列、またはタンパク質コーデ ィング配列を含めたDNAセグメントに該当する。好ましくは、配列は、Osf 2/Cbfa1ポリペプチドをコードし、そしてさらに好ましくは、Osf2/ Cbfa1遺伝子、特に、SaOSと称されるものを含めたヒトセルラインから 単離されるOsf2/Cbfa1遺伝子のような哺乳類セルラインから単離され るOsf2/Cbfa1遺伝子を含む。これに関して、語句「遺伝子」は、機能 性タンパク質、ポリペプチドまたはペプチドコーディングユニットに該当する特 異性について使用される。当業者によって十分に理解されるとおり、この機能性 の語句は、ゲノム配列、超ゲノムおよびプラスミドコード配列、並びにタンパク 質、ポリペプチドまたはペプチドを発現するか、または発現するのに適合してい る可能性がある小型遺伝子操作遺伝子セグメントが挙げられる。このようなセグ メントは、自然に単離されるか、手動によって合成的に修飾することができる。 「他のコーディング配列から実質的に単離された」は、この場合には、目的の 遺伝子、Osf2/Cbfa1ポリペプチドをコードする遺伝子が、DNAセグ メントのコーディング領域の相当の部分を形成すること、そしてDNAセグメン トは、大型染色体フラグメントまたは他の機能性遺伝子またはポリペプチドコー ディング領域を含めた、大部分の自然に発生するコーディングDNAを含まない ことを意味する。もちろん、これは、起源的に単離されたとおりのDNAセグメ ントに該当し、そして手動でセグメントに後に付加された遺伝子またはコーディ ング領域を排除しない。 特定の実施形態では、本発明は、単離DNAセグメント、および配列番号2ま たは配列番号71に規定されるとおり基本的にアミノ酸配列を含むOsf2/C bfa1ポリペプチド種をコードするDNA配列、または生物学的に機能性のあ るその等価物を組込む組換えベクターに関する。他の特定の実施形態では、配列 番号1または配列番号70によって規定されるとおり基本的に配列を含むDNA 配列を組込む単離DNAセグメントおよび組換えベクター、またはその株変異体 に関する。 語句「配列番号1または配列番号70に基本的に説明されるとおりの配列」は、 配列が、配列番号1または配列番号70に列記される実質的にDNA配列の一部 に対応し、そして配列番号1または配列番号70の核酸配列に一致しないか、ま たは生物学的機能の等価である比較的少数のヌクレオチドを有することを意味す る。このようなヌクレオチド配列は、それらが、開示されたものと同じアミノ酸 配列を基本的にコードする場合、ここに開示されるものとして基本的に考えられ もするか、またはそれらが、ここに開示されるものに生物学的機能の等価なアミ ノ酸をコードする。特に、好ましいヌクレオチド配列は、配列番号2または配列 番号71のアミノ酸をコードするものであるか、またはそれの生物学的機能等価 物である。 同様に、語句「配列番号70で基本的に説明されるとおりの配列」は、配列が 、配列番号70中に列記されたDNA配列の部分に実質的に対応すること、そし て配列番号の核酸配列に一致しないか、または生物学的に機能性の等価物である 比較的少数のヌクレオチドを有することを意味する。このようなヌクレオチド配 列 は、それらが、開示されるのと同じアミノ酸を基本的にコードする場合、または それらが、ここに開示されるとおりのものに等価な生物学的アミノ酸をコードす る場合、ここに基本的に、開示されるとおりのものとも考えられる。特に、好ま しいヌクレオチド配列は、配列番号71のアミノ酸配列をコードするものである か、その生物学的に機能性の等価物である。 語句「生物学的に機能性の等価物」は、当業界で十分に理解され、そしてさら に、詳細に規定される(例えば、例示の実施形態参照)。したがって、ここに開示 されるアミノ酸と同一であるか、または機能的に等価である、約70%と約80 %の間、またはさらに好ましくは約81%と約90%の間、またはいっそう好ま しくは約91%と約99%の間のアミノ酸を有する配列は、「配列番号2に基本 的に説明されるとおり」または「配列番号71に基本的に説明されるとおり」で ある配列である。 ある種の他の実施形態では、本発明は、配列番号1に基本的に説明されるとお りのそれらの配列の範囲内に、核酸配列を含む単離DNAセグメントおよび組換 えベクターに関する。語句「配列番号1に基本的に説明されるとおりの」は、上 述と同じ意味で使用され、そして核酸配列が、配列番号の一部に実質的に対応し 、そして配列番号1のヌクレオチド配列に同一性がないか、または機能的に等価 である比較的少数のヌクレオチド残基を有することを意味する。また、Osf2 /Cbfa1ポリペプチド様活性を示すタンパク質をコードするDNAセグメン トは、最も好ましい。 アミノ酸および核酸配列が、追加のN−またはC−末端アミノ酸または5’ま たは3’配列のような別の残基を包含し、そして配列が、タンパク質発現が考え られるところで生物学的タンパク質活性を維持することを含めて、上記説明され る条件に適合する限り、依然として、ここに開示される配列の内の1つで基本的 に説明されるとおりであることも理解される。末端配列の追加は、特に、例えば 、コーディング領域の5’または3’部分のいずれかに挟む種々の非コーディン グ 配列を含む可能性のあるか、または種々の上流または顆粒調節または構造遺伝子 を含む可能性のある核酸配列に適用する。それは、制限されるか、または生物学 上の活性がないが、Osf2/Cbfa1活性の自然発生の「優性陰性」レギュ レーターとして作用する可能性のあるOsf2/Cbfa1遺伝子の分断変異体 をも含む。 自然には、本発明は、配列番号1、配列番号70または配列番号72に説明さ れる配列に相補的、または基本的に相補的であるDNAセグメントをも包含する 。「相補的」である核酸配列は、標準ワトソン−クリック相補性規則による塩基 対の能力のあるものである。ここに使用される場合、語句「相補的配列」は、上 で説明されるのと同じヌクレオチド比較によって評価することができるとおり、 またはここに記述されるもののような比較的緊縮な条件の下で配列番号1、配列 番号70または配列番号72の核酸セグメントにハイブリッド形成する能力があ るものであると定義されるとおり、実質的に相補的である核酸配列である。 そのコーディング配列の長さを考慮しないで、本発明の核酸セグメントは、そ れらの全長が、相当変化しうるように、プロモーター、ポリアデニル化シグナル 、追加の制限酵素部位、多重クローニング部位、他のコーディングセグメント、 および同等物のようなDNA配列と組合せることができる。したがって、ほとん どあらゆる長さの核酸フラグメントが、意図される組換えDNAプロトコールで の作成および使用の容易さによって好ましくは制限されるべき全長で使用できる ことが予測される。例えば、約14ヌクレオチドのような配列番号1、配列番号 70または配列番号72に同一であるかまたは相補的である短い近接の伸縮を含 み、長さ約10,000または約5,000までの塩基対である核酸フラグメン トを、作成することができ、そしてそれと共に約3,000のセグメントが、特 定の場合に好まれる。長さ約2,000、約1,000、約500、約200、 約100および約50塩基対(全ての中間長を含めて)の全長を有するDNAセ グメントは、有用であるとの予測される。 これらの内容で「中間長」は、14、15、16、17、18、19、20等 ;21、22、23等;30、31、32等;50、51、52、53等;10 0、101、102、103等;150、151、152、153等;のような 、200−500;500−1,000;1,000−2,000;2,000 −3,000;3,000−5,000;5,000−10,000範囲を通し ての全ての整数を含め、約12,001、12,002、13,001、13, 002および同等物の配列まで、そして含めて、定義範囲の間のあらゆる長さを 意味することが容易に理解される。 本発明が、配列番号1、配列番号70、または配列番号72で開示される特定 の核酸配列に、または配列番号2または配列番号71に開示されるアミノ酸配列 に限定されないことも理解される。したがって、組換えベクターおよび単離DN Aセグメントは、Osf2/Cbfa1コーディング領域それら自身、塩基性コ ーディング領域での選択改変または修飾を担持するコーディング領域を様々に含 むことができるか、またはそれらは、Osf2/Cbfa1ポリペプチドコーデ ィング領域をそれにもかかわらず含む大型ポリペプチドをコードすることができ るか、または変異体アミノ酸配列を有する生物学的に機能の等価なポリペプチド をコードすることができる。 本発明のDNAセグメントは、生物学的に機能の等価なOsf2/Cbfa1 ポリペプチドおよびOsf2/Cbfa1誘導ペプチド、特に哺乳類、そして特 にヒトから単離されるOsf2/Cbfa1ポリペプチドのものを包含する。O sf2/Cbfa1コード化核酸配列に相同である哺乳類種から単離されるDN Aセグメントは、特に、ここに開示される方法で使用されることが好まれる。こ のような配列は、核酸配列およびそこでコードされるタンパク質の範囲内で自然 に生じることが知られるコドン縮重および機能的等価性の結果として生じうる。 選択的に、機能的に等価なポリペプチドは、タンパク質構造での変化が、操作さ れ、交換されるべきアミノ酸の特性を考慮することに基づいて、組換えDNA技 術の使用を介して作成することができる。ヒトによって設定される変化は、例え ば、分子レベルでの活性を試験するためにタンパク質の抗原性に、または試験変 異体に改善を導入するために、部位特異的突然変異技術の使用を通して導入する ことができる。 望まれる場合、例えば、Osf2/Cbfa1コーディング領域が、精製また は免疫検出目的(例えば、それぞれ、アフィニティークロマトグラフィーおよび 酵素標識コーディング領域によって精製できるタンパク質)のためのような、所 望の機能を有する他のポリペプチドを有する同じ発現単位内に配列される場合、 融合タンパク質およびペプチドを作成することもできる。 組換えベクターは、本発明の別の態様を形成する。特に、有用なベクターは、 全長タンパク質または小型ペプチドをコードするかいずれかであるDNAセグメ ントのコーディング部分が、プロモーターまたはエンハンサーの制御下で位置づ けられるベクターのものであると予測される。例えば、組換えクローニングおよ び/またはPCRTM技術を用い、ここに開示される組成物と関連して、コーディ ングセグメントの上流に配置される5’非コーディング配列を単離することによ って得ることができる場合、プロモーター(またはエンハンサー)は、Osf2 /Cbfa1ポリペプチド遺伝子(配列番号72)に自然に関連しているプロモ ーターまたはエンハンサーの形態である可能性がある。エンハンサーは、組換え クローニングおよび/またはPCRTM技術を用い、ここに開示される組成物と関 連して、コーディング配列の上流に配置される5’非コーディング配置を単離す ることによって、コーディング配列の上流に配置される3’非コーディング配置 を単離することによって、または1つまたはそれ以上のエンハンサー領域を含む 遺伝子内に配置される1つまたはそれ以上のイントロン性配列を単離することに よって、得ることができる。 他の実施形態では、ある種の利点は、組換え、または異種プロモーターの制御 下でコーディングDNAセグメントを位置づけることによって得ることが予測さ れる。ここに使用される場合、組換えまたは異種プロモーターは、自然環境下で Osf2/Cbfa1遺伝子と正常に関連しないプロモーターに該当することが 意図される。このようなプロモーターは、Osf2/Cbfa1プロモーターそ れら自身、または他の遺伝子に正常に関連したプロモーター、および特に他の転 写因子遺伝子、またはあらゆる細菌、生体、真核生物、または哺乳類細胞から単 離されるプロモーターを含むことができる。自然には、細胞型、生物で、または 発現について選択される動物でさえOsf2/Cbfa1コードDNAセグメン トの発現を効果的に向けるプロモーターを使用することが重要である。タンパク 質発現についてのプロモーターおよび細胞型組合せを使用することは、一般に、 分子生物学の分野で習熟者に既知であり、例えば、Sambrookら(198 9年)を参照する。使用されるプロモーターは、構築的であるか、または誘導的 であってよく、そして組換えポリペプチドの大規模生成での利点であるように、 導入されるDNAセグメントの高いレベルの発現を指示するのに適切な条件下で 使用することができる。 本発明の原核生物の核酸セグメントの発現は、当業者に既知の方法を用いて行 うことができ、そしてtac、arc、trp、lac、lacUV5またはT 7である場合のもののように、発現ベクターおよびプロモーター配列を含むよう である。組換えOsf2/Cbfa1ポリペプチドの発現は、真核生物で望まれ る場合、多数の発現系は、当業者に入手可能であり、そして公知である。高いレ ベルの発現で使用することが予測される例示の真核生物のプロモーターシステム は、Pharmacia LKB Biotechnologyから入手可能な ピキア(Pichia)の発現ベクター系である。 1つまたはそれ以上の組換えOsf2/Cbfa1ポリペプチドまたはOsf 2/Cbfa1由来のペプチドを作成する発現実施形態との関連で、長いDNA セグメントが、最もしばしば使用されることが予測され、したがって、それで、 全Osf2/Cbfa1ポリペプチドまたは1つまたはそれ以上の機能性ドメイ ン、エピトープ、リガンド結合ドメイン、サブユニット等をコードするDNAセ グメントが最も好まれる。しかし、抗−Osf2/Cbfa1抗体を発生するの に使用される可能性があるとき、Osf2/Cbfa1ポリペプチドまたはOs f2/Cbfa1由来のペプチドまたはエピトープ性コア領域の発現を指示する 短いDNAセグメントを使用することも、本発明の範囲内に入る。長さ約15か ら約100アミノ酸から、またはさらに好ましくは、長さ約15から約50アミ ノ酸からペプチド抗原をコードするDNAセグメントは、特に有用であると予測 される。 Osf2/Cbfa1遺伝子およびそれから誘導されたDNAセグメントは、 動物中の体細胞発現と関連して、またはトランスジェニック動物の作成に使用す ることができる。また、このような実施形態では、全長または活性Osf2/C bfa1ポリペプチドの発現を指示する組換えベクターを使用することは、特に 予測される。動物中のOsf2/Cbfa1移入遺伝子の発現は、特に、抗−O sf2/Cbfa1抗体の生成および骨芽細胞分化の調節または調整に有用であ ることが予測される。 2.3 OSF2/CBFA1遺伝子セグメントについてのプローブおよびプラ イマー Osf2/Cbfa1の発現を指示する上でのそれらの使用に加えて、ここで 開示される核酸配列は、様々な他の用途をも有する。例えば、それらは、核酸ハ イブリッド形成の実施形態でプローブまたはプライマーとして利用性をも有する 。このように、配列番号1、配列番号70、または配列番号72の14ヌクレオ チド長の近接の配列と同じか、または相補的である配列を有する少なくとも14 のヌクレオチド長の近接の配列から構成される配列領域を含む核酸セグメントが 、特に有用性を示す。長い近接の同一性または相補的配列、例えば約20、30 、40、50、100、200、500、1000(全ての中間長を含めて)お よび全長までの配列は、特定の実施形態で使用されるものでもある。 Osf2/Cbfa1コード化配列に特異的にハイブリッド形成するこのよう な核酸プローブの能力は、それらが、付与サンプルでの相補的配列の存在を検出 する上で使用されるものにすることを可能にする。しかし、他の遺伝的構築を作 成する上で使用するための変異体種のプライマー、またはプライマーの作成につ いて配列情報を使用することを含めた、他の使用法が予見される。 配列番号1、配列番号70、または配列番号72に同一であるか、または相同 な10−14、15−20、30、50、または100−200ヌクレオチドま たはそれ以上さえの近接のヌクレオチド収縮から構成される配列領域を有する核 酸分子は、特に、例えばサザンおよびノーザンブロッティングで使用するための ハイブリッド形成プローブとして予測される。これは、多様な細胞型で、そして 様々の細菌細胞で、Osf2/Cbfa1ポリペプチドまたは調節遺伝子産物を 分析させることを可能にする。フラグメントの総寸法、並びに、相補的伸縮の寸 法は、特定の核酸セグメントの意図される用途または使用に結局依存する。小型 フラグメントは、一般に、近接の相補的領域の長さか、約14と約100ヌクレ オチドの間のように変化しうる場合、ハイブリッド形成実施形態で使用すること が分かったが、大型の近接の相補的伸縮は、検出することを望む長い相補的配列 によって、使用することができる。 長さ約14−25ヌクレオチドのハイブリッド形成プローブを使用することは 、安定および選択性の両方である二重鎖分子の形成を可能にする。長さ14塩基 より大きな伸縮を越える近接の相補的配列を有する分子は、ハイブリッドの安定 性および選択性を増大させるために、そしてそれにより得られる特異的ハイブリ ッド分子の品質を改善するためではあるが、一般に、好ましい。一般に、15か ら25の近接のヌクレオチド、または所望の場合それ以上でさえの遺伝子相補的 収縮を有する核酸分子を設計することを好むという者がいる。 ハイブリッド形成プローブは、ここに開示される配列のうちのいずれかのあら ゆる部分から選択することができる。必要とされる全ては、配列番号1、配列番 号70または配列番号72に説明される配列を、またはプローブまたはプライマ ーとして利用することを望む約14−25ヌクレオチドから全長の配列まで、そ してそれを含む配列のいすれかの連続部分に対する配列を検討することである。 プローブおよびプライマー配列の選択は、総配列の末端に向かってからプライマ ーを使用したい唯一の例の方法によってのような、種々の因子によって制御する ことができる。 配列番号1、配列番号70または配列番号72の範囲内から隣接の配列を含め た核酸セグメントを選択および作成する方法は、核酸フラグメントを作成すると きに選択的に記述することができる。もちろん、フラグメントは、例えば、機械 的剪断によって、または制限酵素消化によって他の技術によって得ることもでき る。小型核酸セグメントまたはフラグメントは、自動オリゴヌクレオチド合成装 置を用いて一般に行われるとおり、例えば、フラグメントを化学的手段によって 直接的に合成することによって容易に作成することができる。さらに、フラグメ ントは、米国特許第4,683,202号(資料によってここに組込まれる)の PCRTM技術のような核酸再生技術の使用により、選択配列を、組換え産物のた めの組換えベクターに導入することによって、そして分子生物学の技術の習熟者 に一般に知られる他の組換えDNA技術によって得ることができる。 したがって、本発明のヌクレオチド配列は、Osf2/Cbfa1遺伝子また は遺伝子フラグメントのいずれかの相補的伸縮を有する二重鎖分子を選択的に形 成する能力のために使用することができる。予想される方法によって、標的配列 に向かうプローブの選択性の程度を変化させることを達成するために、可変のハ イブリッド形成の条件を使用することを望む者がいる。高い選択性を必要とする 使用法について、一般に、相対的に緊縮な条件を使用して、ハイブリッドを形成 したいという者がいるが、例えば、約50℃から約70℃の温度で、約0.02 Mから約0.15M塩の塩濃度の場合のように、低塩および/または高温条件を 選択する。このような選択条件は、あらゆる場合、プローブとテンプレート、ま たは標的株との間のミスマッチにほとんど耐えられず、そして関連Osf2/C bfa1遺伝子を単離するのに特に適している。 もちろん、ある種の使用については、例えば、基本的なテンプレートにハイブ リッド形成された変異体プライマー株を用いて、変異体を作成したい場合、また は関連種、機能的等価性、または同等物から1つまたはそれ以上のOsf2/C bfa1コード配列を単離することを求める場合、より低い緊縮(減少された緊 縮性)ハイブリッド形成条件は、一般に、異種二重鎖の形成をさせるために必要 とされる。これらの環境では、約20℃から約55℃の範囲にある温度で、約0 .15Mから約0.9M塩のもののような塩条件を使用することを望むこともで きる。それにより、交差ハイブリッド形成種は、ハイブリッド形成を制御するの に関して陽性にハイブリッド形成シグナルと容易に同定することができる。あら ゆる場合に、増大した温度と同じ手段でハイブリッド二重鎖を不安定化させる役 割を果たす、増加量のホルムアミドを添加することによって、条件を、さらに緊 縮にさせることができることは一般に評価される。したがって、ハイブリッド形 成条件は、容易に操作され、そしてそれにより、一般に、所望の結果による選択 の方法である。 2.4 OSF2/CBFA1およびOSF2/CBFA1誘導ポリヌクレオチ ドを比較および宿主細胞発現をするベクター Osf2/Cbfa1コード核酸セグメントを発現する組換えクローンは、相 当の量で精製ペプチド抗原並びに突然変異体または変異体タンパク質種を作成す るのに使用しうる。選択抗原およびその変異体は、骨芽細胞分化を調節、調整、 改変、変化、増加、および/または減少させる上で相当な利用性を示すことが提 案される。例えば、このような抗原に対するこれらの抗原、またはペプチド変異 体、または抗体は、Osf2/Cbfa1抗体を検出するために、または骨芽細 胞分化を調節するワクチンまたは免疫療法として免疫アッセイに使用することが できる。 さらに、DNA突然変異形成のような技術の使用によって、本発明は、修飾ま たは簡便化タンパク質構造を示すいわゆる「第二世代」分子の十分な作成を可能 にする。第二世代タンパク質は、一般に、特定の抗原性/免疫原性エピトープコ ア配列のような全長の抗原と1つまたはそれ以上の特性を共有する。エピトープ 配列は、ペプチドの知識から作成されるか、またはDNA配列情報をコードする 比較的短い分子で提供しうる。このような変異体分子は、タンパク質構造の選択 免疫原性/抗原性領域から誘導されるのみならず、さらに、または選択的に、自 然の配列に関して類似性または差異さえの基本のものに選択される1つまたはそ れ以上の機能的に等価なアミノ酸を含む可能性がある。 Osf2プライマーは、本発明のOsf2/Cbfa1コード核酸セグメント を発現するのに使用することができる。これは、これらのタンパク質の発現に、 外来遺伝子と同じ組織特異性および他の活性を示させる。同様に、1つまたはそ れ以上の異種遺伝子は、本発明のOsf2プライマーに操作的に連結させて、外 来Osf2遺伝子のものに類似する手段で1つまたはそれ以上の異種遺伝子の発 現させることができる。 本発明の特定の態様は、組換えペプチドのクローニングおよび発現のためのプ ラスミドベクター、そして元来の、または部位特異的突然変異Osf2/Cbf a1エピトープのいずれかを組込む特定のペプチドの使用に関する。組換えベク ターの世代、宿主細胞の形質転換、および組換えタンパク質の発現は、当業者に 既知である。原核細胞宿主は、本発明のペプチド組成物の発現として好ましい。 原核細胞宿主のある種の例は、E.coli株JM101、XLI−BlueTM 、RR1、LE392、B、χ1776(ATCC31537)、およびW3110( F-、λ-、原栄養性、ATCC273325)である。サルモネラ・チフィムリ ウム(Salmonella typhimurium)およびセラチア・マルセ センス(Serratia marcescens)のようなエンテロバクテリ アセア(Enterobacteriaceae)種、そして種々のシュ ードモナス(Pseudomonas)種のような他のグラム陰性宿主は、ここ に開示される遺伝的構築の組換え発現で利用性を示すことも可能である。 選択的に、エス.アウレウス(S.aureus)、エス.ピオゲネス(S.p yogenes)、エス.デイスガラクチアエ(S.dysgalactiae) 、エス.エピデルミディス(S.epidermidis)、エス.ズーエピデミ カス(S.zooepidemicus)、エス.キシローザス(S.xylos us)、およびエス.ホミヌス(S.hominus)のようなグラム陽性球菌 、およびバシルス・サブチリス(Bacillus subtilis)、ビー. セレウス(B.cereus)、ビー.スリンジェンシス(B.thuringi ensis)、およびビー.メガテリウム(B.megaterium)のよう なバシルスは、これらの構築物の発現および元来のまたはそれからの組換えペプ チドの単離に使用することもできる。 一般に、レプリコンを含むプラスミドベクター、および宿主細胞に適合する種 から誘導される対照配列は、これらの宿主に連結して使用される。ベクターは、 通常、複製部位、並びに形質転換細胞中の表現型セクションを提供する能力のあ るマーキング配列を担持する。例えば、E.coliは、一般に、pBR322 のようなベクター、またはその誘導体のいずれかを用いて形質転換することがで きる(Bolivarら、1977年)。pBR322は、アンピシリンおよびテ トラサイクリン耐性のための遺伝子を含み、したがって形質転換細胞を同定する のに容易な手段を提供する。pBR322、その誘導体、または他の微生物プラ スミドまたはバクテリオファージは、外来タンパク質の発現のための微生物によ って使用することができるプロモーターを含むか、または含むように修飾させる こともできる。 さらに、宿主微生物に適合性のあるレプリコンおよび対照配列を含むファージ ベクターは、これらの宿主に連結して形質転換ベクターとして使用することがで きる。例えば、λGEMTMのようなバクテリオファージは、E.coliLE 392のような感受性宿主細胞を形質転換させるの使用できる組換えベクターを 作成するのに利用できる。 組換えDNA構築で最も一般に使用されるプロモーターのものとしては、β− ラクタマーゼ(ペニシリナーゼ)およびラクトースプロモーター系(Chang ら、1978年;Ttakuraら、1977年;Goeddelら、1979 年)またはトリプトファン(trp)プロモーター系(Goeddelら、19 80年)が挙げられる。組換えおよび元来の微生物プロモーターの使用は、当業 者に既知であり、そして詳細は、それらのヌクレオチド配列に関し、そして特定 の方法論は、当業者が本発明の組成物を産生する目的のための特定の組換えベク ターおよび発現系を構築することを可能にする。 好ましい実施形態に加えて、酵母培養のような原核生物、真核生物の微生物で の発現は、ここに開示される方法との連結で使用することもできる。多数の他の 種が、このような真核生物の発現系に使用することができるが、サッカロミセス ・セレビシアエ(Saccharomyses cerevisiae)、または 一般のパン製造用酵母は、真核生物の中で最も一般に使用される。サッカロミセ スでの発現については、プラスミドYRp7が、例えば、一般に使用される(S tinchcombら、1979年;Kingsmanら、1979年;Tsc humperおよびCarbon、1980年)。このプラスミドは、すでに、 ATCC44076またはPEP4−1(Jones、1977年)のようなト リプトファン中で成長する能力を欠く酵母の突然変異体株のための選択マーカー を提供するtrpL遺伝子を含む。その後、酵母宿主細胞ゲノムの特徴としてt rpL病巣の存在は、トリプトファンの不在下での成長によって形質転換を検出 するのに有効な環境を提供する。 酵母ベクターでの適切な起動配列は、エノラーゼ、グリセルアルデヒド−3− ホスフェートデヒドロゲナーゼ、ヘキソキナーゼ、ピルベートデカルボキシラー ゼ、ホスホフルクトキナーゼ、グルコース−6−ホスフェートイソメラーゼ、3 −ホスホグリセレートムターゼ、ピルベートキナーゼ、トリオセホスフェートイ ソメラーゼ、ホスホグルコースイソメラーゼ、およびグルコキナーゼのような3 −ホスホグリセレートキナーゼ(Hitzemanら、1980年)または他の 解糖酵素(Hessら、1968年;Hollandら、1978年)用のプロ モーターを含む。適切な発現プラスミドを構築するときに、これらの遺伝子に関 連した終止配列を、mRNAおよび終止のポリデニル化を提供するために発現さ れることが望まれる配列の発現ベクター3Nにも連結させる。成長条件によって 制御される転写の別の利点を示す他のプロモーターは、アルコールデヒドロゲナ ーゼ2、イソチトクロムC、酸性ホスファターゼ、窒素代謝に関連した分解性酵 素、および前述のグリセルアルデヒド−3−ホスフェートデヒドロゲナーゼ、お よびマルトースおよびガラクトース活用の要因である酵素のためのプロモーター 領域である。酵母適合性プロモーターを含む任意のプラスミドベクター、複製の 起点、および終止配列が、適切である。 微生物に加えて、多細胞生物から誘導される細胞の培養物も、開示の方法の通 常の実施で宿主として使用することができる。原理では、任意のこのような細胞 培養物は、脊椎動物または無脊椎動物のいずれでも作用しうる。しかし、関心は 、脊椎動物の細胞で最大であり、そして培養物(組織培養物)中の脊椎動物細胞 の伝播は、近年通常の手段になってきた。このような有用な宿主セルラインの例 は、VEROおよびHeLa細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)セル ライン、およびW138、BHK、COS−7、293およびMDCKセルライ ンである。このような細胞用の発現ベクターは、通常には、(必要であれば)複 製の起点、任意の必要なリボソーム結合部位、RNAスプライス部位、ポリアデ ニル化部位および転写ターミネーター配列を伴った、発現されるべき遺伝子の正 面に配置されるプロモーターを含む。 哺乳類細胞で使用するために、発現ベクターについての対照機能は、ウイルス 材料によってしばしば提供される。例えば、共通に使用されるプロモーターは、 ポリオマー、アデノウイルス2および最も頻繁にはシミアンウイルス40(SV 40)から誘導される。SV40ウイルスの初期および後期プロモーターは、両 方とも、複製のSV40ウイルス起点(Fiersら、1978年)をも含むフ ラグメントとしてウイルスから容易に得られるので特に有用である。小型または 大型SV40フラグメントは、複製のウイルス起点に配置されるHindII部 位からBglI部位に向かって伸長するおよそ250bp配列を含む場合に使用 することができる。さらに、そのような対照配列が、宿主細胞系に適合性のある 場合、所望の遺伝子配列と正常に関連したプロモーターまたは対照配列を利用す ることも可能であり、しばしば望みうる。 複製の起点は、SV40または他のウイルス(例えば、ポリオマー、アデノ、 VSV、BPV)源から誘導されるような外来起源を含むベクターの構築によっ て提供されるか、または宿主細胞染色体複製機構によって提供することができる 。ベクターが、宿主細胞染色体に組込まれる場合、後者がしばしば十分である。 本発明の特定の態様は、組換えOsf2/Cbfa1由来のペプチド、これら のペプチドをコードする核酸セグメント組換えベクターおよびOsf2/Cbf a1由来のDNAセグメントを含む形質転換宿主細胞を利用する新規方法を提供 する。当業者で既知のとおり、多くのこのようなベクターおよび宿主細胞は、容 易に入手可能であり、哺乳類細胞中の発現に適切なベクターの1つの特定の詳細 な実施例は、引用することによりここに組込まれる米国特許第5,168,05 0号で開示されるものである。しかし、使用されるコーディングセグメントは、 目的のポリペプチド(例えば、Osf2/Cbfa1由来のエピトープ配列)を コードし、そして細胞中で有害な影響を示す任意のコーディングまたは調節配列 を含まない限り、高度に精製されたベクターが使用されることは必要とされない 。したがって、有用な核酸配列は、コーディング領域の5’または3’部分のい ずれかに挟む追加の非コーディング配列のような追加の残基を含みうること、ま たは種々の調節配列を含みうることも理解される。 適切なエピトープーコード核酸分子を同定した後、最近当業界で知られる多く のベクターのいずれか1つに挿入することができ、その結果、宿主細胞に組込ま れるときに、目的のポリペプチドエピトープの発現および産生を指示する。組換 え発現ベクターで、DNAセグメントのコーディング部分は、プロモーターの制 御下で位置決めされる。プロモーターは、ここに開示される組成物と結合して、 例えば、組換えクローニングおよび/またはPCRTM技術を用いて、コーディン グセグメントの上流に配置された5’非コーディング配列を単離することによっ て得ることができるように、Osf2/Cbfa1コード核酸セグメントと自然 に関連しているプロモーターの形態であってよい。米国特許第4,683,19 5号および第4,683,202号のPCRTM技術を用いた核酸の直接増幅は、 特に、このような方法論に有用であると予測される。 特定の実施形態では、組換えまたは異種プロモーターの制御下でOsf2/C bfa1−コードDNAセグメントを位置決めすることによって特別の利点を得 ることが予測される。ここに使用される場合、組換えまたは異種プロモーターは 、その自然の環境ではOsf2/Cbfa1遺伝子セグメントと正常には関連し ないプロモーターに該当することが意図される。このようなプロモーターとして は、他の転写因子コード遺伝子に正常に関連するもの、および/またはあらゆる 他の細菌、ウイルス、真核生物または哺乳類細胞から単離されるプロモーターを 挙げることができる。自然には、Osf2/Cbfa1エピトープコード核酸セ グメントを包含するベクターを含む特定の細胞中のDNAセグメントの発現を効 果的に指示するプロモーターを使用することが重要である。 タンパク質発現を達成する組換えプロモーターの使用は、一般に、分子生物学 の分野の技術者に公知であり、例えば、Sambrookら、(1989年)を 参照する。使用されるプロモーターは、構築的であり、誘導性である可能性があ り、そして導入DNAセグメントの高度で調節された発現を指示する適切な条件 下で使用することができる。真核生物の発現については、好ましいプロモーター としては、CMVプロモーター、RSV LTRプロモーター、β−アクチンプ ロモーター、インスリンプロモーター、SV40プロモーター単独のようなもの 、またはSV40プロモーター単独またはSV40エンハンサーのような1つま たはそれ以上のエンハンサーと組合せたSV40プロモーターが挙げられる。本 発明の核酸セグメントの原核生物の発現は、当業者に既知の方法を用いて行うこ とができ、そして発現ベクター、およびtac、ara、trp、lac、la cUV5またはT7プロモーターのようなプロモーター配列を含むようである。 2.5 治療用組成物 本発明の別の態様としては、単離および精製Osf2/Cbfa1ポリペプチ ド、Osf2/Cbfa1由来のペプチド、これらのエピトープペプチド、この ようなペプチド、ポリヌクレオチドのような部位特異的突然変異形成核酸セグメ ントから誘導されるの合成修飾、および/またはOsf2/Cbfa1およびO sf2/Cbfa1由来のペプチドおよびポリペプチドに特異的な抗体を含む新 規組成物が挙げられる。もちろん、1つまたは1つ以上のOsf2/Cbfa1 コード核酸セグメントが、本発明の方法および組成物に使用しうることが理解さ れる。したがって、核酸送出方法は、1つまたはそれ以上の転写因子をコードす る1種、2種、3種、またはそれ以上のOsf2/Cbfa1核酸セグメントの 投与を伴う。使用されうる最大数の核酸セグメントは、多量の核酸セグメント構 築物を同時に作成することに関与する成果、または有害な細胞毒性影響を引出す 可能性さえあるような実施上の重要性によってのみ限定される。 核酸セグメントの特定の組合せは、2つまたはそれ以上の固有の核酸セグメン トであってよいか、またはOsf2/Cbfa1をコードする1つの遺伝子由来 の核酸セグメントを、別の核酸セグメントおよび/または別のペプチドまたは、 細胞骨格タンパク質、コファクター標的タンパク質、シャペロン、またはビタミ ン、ホルモンまたは成長因子遺伝子のような他の生分子のようなタンパク質と組 合せるようなものであってよい。このような組成物は、さらにいっそう、Osf 2/Cbfa1コード核酸セグメントのポリペプチド産物と相互作用する能力の ある1つまたはそれ以上の細胞表面レセプターまたは骨特異的標的タンパク質の 一部または全部をコードする1つまたはそれ以上の核酸セグメントまたは遺伝子 を包含しうる。 複数の核酸セグメントを用いて、それらを、1つまたはそれ以上のプロモータ ーの制御下で単一の遺伝子構築物に組合せてよいか、またはそれらは、同じかま たは異なる型の別々の構築物として作成してもよい。したがって、様々の核酸セ グメントおよび遺伝子構築物のほどんど終わりのない組合せを使用することがで きる。核酸セグメントの特定の組合せは、このような核酸セグメントの翻訳から 誘導されるペプチドに対する免疫応答の骨芽細胞分化および/または刺激を阻害 する上で相乗作用の効果に達するように、またはさもなければそれらの使用が、 その効果を生じるように設計することができる。このような組合せのいずれかま たは全ては、本発明の範囲内に入ることが意図される。実際、多くの相乗作用の 効果は、科学的文献で記述され、その結果、通常の当業界の技術者は、核酸セグ メントの相乗作用の組合せ、または核酸セグメント−ペプチドの組合せのように 同定することが容易にできる。 所望の場合、特定のOsf2/Cbfa1ユリアのペプチドをコードする核酸 セグメントまたは遺伝子は、例えば、タンパク質またはポリペプチドまたは種々 の医薬上の活性剤のような別の剤と組合せて投与することができることも理解さ れる。組成物が、全てまたは一部のOsf2/Cbfa1ポリペプチドをコード する核酸セグメントを含む限り、結局、さらに含んでも、追加の剤が、標的細胞 または宿主組織と接触して顕著な有害な影響を引起こさないことを示してもよい 他の成分になにも制限はない。したがって、核酸は、特定の例で必要とされると おり、種々の他の剤と一緒に送出されうる。経口、非経口、および/または静脈 投与および処方で、ここに記述される特定の組成物を用いるための適切な用量お よび治療計画の開発であるとおり、医薬上許容しうる賦形剤および担体溶液の形 成は、当業者に既知である。 2.6 Osf2/Cbfa1医薬組成物を製造する方法 ここに開示されるOsf2/Cbfa1医薬組成物を、製造し、そして特定の 用途によって、様々の処方および方法で送出することができる。例えば、経口投 与の場合には、開示の組成物は、不活性希釈剤を、または吸収でき食べられる担 体を配合してよいか、またはそれらは、硬質−または軟質−殻ゼラチンカプセル に包含されていてよいか、またはそれらは、錠剤に包含されていてよいか、また はそれらは、食事の食品に直接的に組込むこともできる。経口治療投与について は、活性化合物は、賦形剤に組込み、そして摂取性錠剤、バッカル錠、トローチ 、カプセル、エリキシル剤、懸濁剤、シロップ、ウエファーおよび同等物の形態 で使用される。このような組成物および標品は、少なくとも0.1%の活性化合 物を含む。もちろん、組成物および標品の含有率は、変化してよく、好都合には 、その単位の重量の約2から約60%の間である。そのような治療上有用な組成 物中の活性化合物の量は、適切な1日用量が得られるようのものである。 錠剤、トローチ、丸剤、カプセルおよび同等物も、以下のものを含有しうる: バインダー、ガムとして、トラガカン、アカシア、コーンスターチ、またはゼラ チン;リン酸ジカルシウムのような賦形剤;コーンスターチ、ジャガイモ澱粉、 アルギニン酸および同等物のような崩壊剤;ステアリン酸マグネシウムのような 滑剤;およびしょ糖、ラクトースまたはサッカイリンのような甘味剤を添加して もよく、またはペパーミント、ウインターグリーンの油、またはサクランボ風味 のような風味剤。用量形態がカプセルである場合、それは、上記型の材料に加え て、液体担体を含んでいてよい。種々の他の材料は、コーディング剤として存在 してよいか、または別に用量単位の物理形態を修飾することもできる。例えば、 錠剤、丸剤、またはカプセル剤は、セラック、糖または両方で被覆することがで きる。エリキシル剤のシロップは、活性化合物、甘味剤としてしょ糖、そして保 存剤としてメチルおよびプロピルパラベン、サクランボまたはオレンジ風味のよ うな染料および風味剤を含んでよい。もちろん、任意の用量単位形態を製造する のに使用される任意の材料は、使用される量で製薬学上純粋であり、そして実質 的に非毒性であるべきである。さらに、活性化合物は、除放性標品および処方に 組込むことができる。 同様に、経口投与については、本発明の組成物は、賦形剤を組込むことができ 、そして非摂取性口腔清浄剤、および歯磨き剤の形態で使用できる。口腔清浄剤 は、ホウ酸ナトリウム溶液(ドーベルの溶液)のような適当な溶媒中で必要とさ れる量で活性成分を組込んで製造することができる。選択的に、活性成分は、ホ ウ酸ナトリウム、グリセリンおよび重炭酸カリウムを含む防腐洗浄剤に組込むこ ともできる。ゲル、ペースト、粉末およびスラリーを含め歯磨き剤では分散させ るか、または治療的に有効な量で、水、バインダー、研磨剤、風味剤、発泡剤、 および湿潤剤を含むペースト状歯磨き剤に添加する。 選択的には、特定の実施形態では、非経口に、静脈に、筋内に、または腹膜内 にさえのいずれかで、ここに開示されるOsf2/Cbfa1医薬組成物を投与 することが望ましい。遊離塩基または薬学上許容しうる塩として活性成分の溶液 は、ヒドロキシプロプルセルロースのような界面活性剤と適切に混合した水で製 造してよい。分散液は、グリセロール、液状ポリエチレングリコールおよびそれ らの混合液および油中物で製造してもよい。保存および使用の通常の条件下で、 これらの標品は、微生物の成長を防止する保存剤を含む。 注射用途に適切な医薬形態としては、滅菌水溶液または分散液および滅菌注射 溶液または分散液の即座の標品としての滅菌粉末が挙げられる。全ての場合に、 その形態は、滅菌でなければならず、そして容易な注入性が存在する範囲まで流 体でなければならない。それは、製造および保存の条件下で安定でなければなら ず、そして細菌および真菌のような微生物の混入作用に対して保護されていなけ ればならない。担体は、例えば水、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロ ール、プロピレングリコール、および液状プリエチレングリコール、および同等 物)、その適切な混合液、および/または植物油を含む溶媒または分散媒体であ りうる。適当な流動性は、例えば、レシチンのようなコーティングを使用するこ とによって、分散液の場合には要求される粒子サイズの維持によって、そして界 面活性剤の使用によって保持されうる。微生物の作用の防止は、種々の抗細菌お よび抗真菌剤、例えばパラベン、クロロブタノール、フェノール、ソルビン酸、 チメロザール、および同等物によって果たすことができる。多くの場合に等張剤 、例えば糖または塩化ナトリウムを含むことが好ましい。注射組成物の延長した 吸収は、吸収を遅れさせる剤、例えばモノステアリン酸アルミニウムおよびゼラ チンの組成物中での使用により果たすことができる。 水溶液中の非経口投与については、例えば、溶液は、必要な場合適切に緩衝さ れ、そして液体希釈剤は、最初に、十分な生理食塩水またはグルコースで等張に させた。これらの特定の水溶液は、静脈、筋内、皮下および腹膜内投与に特に適 切である。この関連で、使用できる滅菌水性媒体は、本発明の開示の点で当業者 に知られる。例えば、1回の用量は、1mlの等張なNaCl溶液中に溶解させ 、そして1000mlの大量皮下注射液に添加するか、または注入の約束の部位 で注射する(例えば、「レミントンの薬科学」、15版、1035−1038頁お よび1570−1580頁参照)。用量中のある種の変法は、治療されるべき対 照の症状によって必然的に起こる。投与に責任のある人は、任意の事象で、個々 の対象についての適切な用量を決定する。さらに、ヒトの投与については、標品 は、生物学的標準のFDA事務局によって要求されるとおり、滅菌性、発熱性、 全般的安全性および純粋性の基準に適合すべきである。 滅菌注射溶液は、上で列挙される様々の他の成分と共に適切な溶媒中の必要量 で活性化合物を組込むこと、必要であれば、続いて濾過滅菌を行うことによって 製造される。一般に、種々の滅菌活性成分を、塩基性分散媒体および、上に列記 されるものから必要とされる他の成分を含む滅菌伝播体に組込むことによって分 散液を製造する。滅菌性注射溶液の製造のための滅菌粉末の場合には、製造の好 ましい方法は、活性成分と先に滅菌濾過したその溶液から得た追加の所望の成分 との粉末を生じる真空乾燥および凍結乾燥技術である。 ここに開示される組成物は、中性または塩の形態で配合してよい。医薬上許容 しうる塩は、酸性付加塩(タンパク質の遊離アミノ基で形成された)を含み、そ してそれは、例えば、塩酸またはリン酸のような無機酸、または酢酸、シュウ酸 、酒石酸、マンデル酸および同等物のような有機酸と形成される。遊離カルボキ シル基と形成される塩は、例えば、水酸化ナトリウム、カリウム、アンモニウム 、カルシウムまたは第二鉄のような無機塩基、およびイソプロピルアミン、トリ メチルアミン、ヒスチジン、プロカインおよび同等物のような有機塩基から誘導 することもできる。処方で、溶液は、用量処方に適合性のある手段で、治療上効 果的なそのような量で投与される。処方は、注射溶液、薬徐放性カプセルおよび 同等物のような種々の用量形態で容易に投与される。 ここで使用される場合、「担体」としては、任意のそして全ての溶媒、分散媒 体、伝播体、コーティング、希釈剤、抗細菌および抗真菌剤等張および吸収遅延 剤、緩衝液、担体溶液、懸濁液、コロイドおよび同等物が挙げられる。医薬上活 性な物質のためのこのような媒体および剤の使用は、当業界で既知である。従来 の媒体または剤が、活性成分と不適合である範囲外では、治療組成物中でのその 使用が予測される。追加の活性成分も、組成物に組込むことができる。 語句「医薬上許容しうる」は、ヒトに投与した場合、アレルギー性または類似 の都合の悪い反応を生じない分子実体および組成物に該当する。活性成分として タンパク質を含有する水性組成物の製造は、当業界でよく理解されている。一般 に、このような組成物は、注射可能に、水溶液または懸濁液のいずれかとして製 造される。注射前に液中の溶液または懸濁液に適切な固形形態も、製造すること ができる。製品は、乳液化させることもできる。 2.7 治療用、診断用および免疫学のキット 本発明は、医薬上許容しうる賦形剤、担体、希釈剤、アジュバント、および、 追加のペプチド、抗原、細胞膜標品のような他の成分、または特定のワクチンの 処方で使用できるとおりの弱毒化全細胞組成物と共に、Osf2/Cbfa1由 来のペプチド抗原組成物をも包含する。 ここに記述されるペプチド抗原を用いて、本発明は、免疫応答を生じさせる方 法も提供し、その方法は、一般に、動物に、免疫学上有効な量のOsf2/Cb fa1由来のペプチド組成物を含む医薬上許容しうる組成物を投与することを特 徴とする。好ましい動物としては、哺乳類、そして特にヒトが挙げられる。他の 好ましい動物としては、ネズミ、ウシ、ウマ、ブタ、イヌ、およびネコが挙げら れる。組成物は、自然または組換え体源から得られる、部分的にまたは相当に精 製されたOsf2/Cbfa1由来のペプチドエピトープを含んでよく、そのポ リペプチドは、自然に得ることができるか、このようなエピトープをコードする DNAセグメントを発現する組換え宿主細胞からin vitroで、化学的、 合成、または選択的のいずれかで製造できる。長さ約30と約100アミノ酸の 間のもののような反応性エピトープを含む類似のペプチドが、しばしば好ましい 。抗原性ポリペプチドは、所望の場合、他のペプチドまたは核酸組成物のような 他の剤と組合せることもできる。 「免疫学的に有効な量」によって、受容動物での免疫応答を発生する能力のあ るペプチド組成物の量が意味される。これは、抗体応答(B細胞応答)の発生、 および/または細胞毒性免疫応答(T細胞応答)の刺激の両方を含む。このよう な免疫応答の発生は、診断の実施形態で使用するためには、有用な生物試薬、例 えばCTLの発生、およびさらに特に、反応性抗体の発生の両方で利用能を示し 、そして種々の治療的実施形態で利用能をも示す。 動物中で免疫応答を発生するための本発明で予測される別の手段は、動物、ま たはヒト対象に、ペプチドエピトープをコードする免疫学的に有効な量の核酸組 成物、またはこのような核酸組成物を含み、そして発現する免疫学的に有効な量 の弱毒化生体生物を含む医薬上許容しうる組成物を投与することを含む。「免疫 学的に有効な量」は、B細胞および/またはT細胞応答を刺激する能力のある量 のものである。 本発明の免疫処方は、ワクチン化、治療について、またはOsf2/Cbfa 1および関連のタンパク質に特異的な抗体の発生について意図されるかどうかで ある。これらのタンパク質およびペプチドの抗原性機能等価物も、本発明の範囲 内に入る。「抗原的に機能等価物」ポリペプチドは、開示されるOsf2/Cb fa1ポリペプチドから誘導される1つまたはそれ以上のエピトープと免疫学的 に交差反応性であるエピトープを組込むものである。抗原的に機能性等価物また はエピトープ配列を、最初に設計するか、または推定し、その後試験できるか、 または交差反応性について簡便に直接試験できる。 免疫系統立て、ワクチンに使用するのに適切な、または単に抗原として、Os f2/Cbfa1エピトープの同定または設計、および/またはそれらの機能性 等価物は、比較的簡単なものである。例えば、親水性の基礎に基づいてアミノ酸 配列からエピトープを同定および製造する上でHoppの方法(米国特許第4, 554,101号で開示されるとおり、それは引用することによりここに特に取 込まれる)を使用するものかいる。いくつかの他の文献で記述されるこれらの方 法、およびそれに基づくソフトウエアープログラムは、エピトープコア配列を同 定するのに使用することもできる。例えば、ChouおよびFasman(19 74年a、b;1978年a、b;1979年);JamesonおよびWol f(1988年);Wolfら、(1988年);およびKyteおよびDooli ttle(1982年)は全て、この対象をいくつかの科学的刊行物で述べる。 その後、これらの「エピトープコア配列」のアミノ酸配列は、ペプチド合成また は組換え技術の使用のいずれかを通して、ペプチドに容易に組込むことができる 。 Osf2/Cbfa1の修飾エピトープを組込む短い抗原性ペプチド、例えば 長さ約25から約50まで、または約15から約25までのアミノ酸さえを使用 することは、特定の環境で、例えばワクチンの製造で、または免疫学的検出アッ セイで利点を提供することが提案される。例示の利点としては、製造および精製 の容易さ、製品の比較的低コストおよび改善された再生性、および有利な生物分 布が挙げられる。 さらに別の実施形態では、本発明は、免疫検出法および関連キットに関する。 本発明のポリペプチドを、それとともに反応性を有する抗体を検出するのに使用 できるか、または代替的には本発明によって製造される抗体は、Osf2/Cb fa1ポリペプチドを検出するのに使用することができることが予測される。キ ットのいずれかの型は、Osf2/Cbfa1組成物の免疫検出で使用すること ができる。キットは、適切には、抗原または抗体精製で使用することもできる。 一般に、好ましい免疫検出方法は、最初に、患者から得た生物学的サンプルの ような、Osf2/Cbfa1特異的抗体を含むことが予測されるサンプルを得 ること、そして免疫複合体(一次免疫複合体)の形成をさせるのに効果的な条件 下でそのサンプルを最初のOsf2/Cbfa1ポリペプチドと接触させること を含む。その後、形成される任意の一次免疫複合体の存在を検出する。 免疫複合体(一次免疫複合体)の形成をさせるのに効果的な条件下で、選択サ ンプルを、Osf2/Cbfa1由来のポリペプチドと接触させることは、一般 に、ポリペプチド組成物をサンプルに簡便に添加することである。その後、添加 抗原に、サンプル内に存在する任意の抗体と、すなわち結合させる免疫複合体を 形成させるのに十分な時間、混合液を培養する。この時点の後、組織区分、EL ISAプレート、ドットブロットまたはウエスタンブロットのようなサンプル組 成物は、一般に、洗浄して、あらゆる非特異的結合抗原種を除去し、それによっ てそれらに検出されるべき免疫複合体内の種に特異的に結合させる。 免疫複合体形成の検出は、当業界で既知であり、そして習熟者に公知で、そし て例えば、引用することによりここに組込まれるNakamuraら(1987 年)のような種々の刊行物で記述される膨大なアプローチの使用を通して達成さ れうる。一次免疫複合体の検出は、一般に、適切であるアルカリ性ホスファター ゼ、ウレアーゼ、西洋ワサビペルオキシダーゼおよびグルコースオキシダーゼの ような酵素タグと共に、放射活性、蛍光、生物学的または酵素的標識のような標 識またはマーカーの検出に基づいている。使用される特定の抗原は、それ自身、 その後、この標識を簡便に検出する、検出可能な標識に結合され、それにより、 組成物中に存在する結合抗原の量を測定させうる。 選択的に、一次免疫複合体は、検出可能な標識に結合され、そして第一のポリ ペプチドと結合親和性を示す第二の結合リガンドの手段によって検出することが できる。第二の結合リガンドは、それ自身、しばしば、それにより「第二の抗体 」と称しうる抗体である。一次免疫複合体は、二次免疫複合体の形成をさせるの に効果的な条件下、そして十分な時間、標識された二次結合リガンドまたは抗体 と接触される。その後、二次免疫複合体を、一般に、洗浄して、あらゆる非特異 的結合標識二次抗体を除去し、そしてその後、残りの結合を検出する。 診断目的として、結局、目的の抗体のいずれかを含有することが予測されるあ らゆるサンプルを使用することができることが提案される。例示のサンプルとし ては、血液または血清サンプル、気管支肺胞体液、耳の綿棒、痰サンプル、中耳 液のような、患者から得られる医療サンプルが挙げられ、またはおそらく尿サン プルさえ使用できる。これは、骨髄炎、中耳炎、肺炎、菌血症および分娩後の敗 血症の診断を可能にする。さらに、このような実施形態は、ハイブリドーマおよ び同等物の選択で、抗体サンプルを滴定するときのように非医療サンプルに用途 を示す可能性があることが予測される。選択的に、医療サンプルは、獣医学源由 来であってよく、そしてウマ、ヒツジ、およびヤギのような家畜を含んでもよい 。ネコ、イヌ、およびウマ源から得たサンプルは、ここに記述された方法にした がって使用することもできる。 関連実施形態では、本発明は、サンプル中のOsf2/Cbfa1由来のエピ トープ特異的抗体の存在を検出するのに使用できるキットの製造を意図する。一 般的に言って、本発明によるキットは、免疫検出試薬と一緒に適切なポリペプチ ド、およびそのポリペプチドおよび試薬を含む手段を包含する。 免疫検出試薬は、一般に、Osf2/Cbfa1ポリペプチドと関連した、ま たは第二の結合リガンドと関連した標識を含む。例示のリガンドは、第一のOs f2/Cbfa1ポリペプチドまたは抗体に対して検出される二次抗体、または 関連標識を有するビオチンまたはアビジン(またはストレプトアビジン)リガン ドを含みえた。ヒト抗体についての結合親和性を示す抗体に結合した検出可能な 標識は、例えば、第一の試薬が、ヒトサンプルから得られる反応性抗体に結合す るのに使用されるOsf2/Cbfa1ペプチドであるプロトコール用として予 測される。もちろん、上で特記されるとおり、多くの例示の標識は、当業界で知 られており、そしてそのような標識の全ては、本発明に関連して使用できる。キ ットは、十分に接合された形態で、中間の形態で、またはキットの使用者によっ て接合されるべき分離部分としてのいずれかで、抗原および抗体標識接合体を含 みうる。 容器手段は、一般に、少なくとも1つのバイアル、試験管、フラスコ、ボトル 、シリンジまたは抗原を載せることができ、そして好ましくは適切に分配させる 他の容器手段を含む。第二の結合リガンドが供給される場合、キットは、一般に 第二のバイアルまたはこのリガンドまたは抗体を載せることができる他の容器を も含む。本発明のキットは、一般に、例えば、所望のバイアルがそれに保持され る注射または射出成形プラスチック容器のような、市販の閉鎖拘束でバイアルを 含む手段をも包含する。 2.8 OSF2/CBFA1抗体組成物 別の態様では、本発明は、本発明のポリペプチドと免疫反応性のある抗体を意 図する。上に主張されるとおり、本発明によるOsf2/Cbfa1ペプチドに ついての使用の内の1つは、抗体を発生することである。本明細書を通しての抗 体に対する言及は、全ポリクローナルおよびモノクローナル抗体、そして単独に 、または他の部分と接合してその部分を含む。抗体部分は、FabおよびF(a b)2 フラグメントおよび一本鎖抗体を含む。抗体は、適切な実験動物でin vi voで、または組換えDNA技術を用いてin vitroで作成できる。抗体 は、ポリクローナルまたはモノクローナル抗体でありうる。好ましい実施形態で は、抗体は、ポリクローナル抗体である。抗体を製造および特徴づけする手段は 、当業界で既知である(例えば、HarlowおよびLane、1988年参照) 。 簡便には、ポリクローナル抗体は、動物を、本発明のポリペプチドを含む免疫 原で免疫化し、そして抗血清をその免疫化動物から収集することによって製造さ れる。広範な動物種が、抗血清を産生するのに使用できる。一般に、抗−抗血清 の産生に使用される動物は、ウサギ、マウス、ラット、ハムスター、またはモル モットである。ウサギの比較的多量の血液のため、ウサギは、ポリクローナル抗 体を産生させるのに好ましい選択である。 Osf2/Cbfa1およびOsf2/Cbfa1由来のペプチドおよび/ま たはエピトープに特異的なポリクローナルおよびモノクローナルの両方の抗体は 、一般に当業者に知れれるとおり、従来の免疫技術を用いて製造できる。抗原性 Osf2/Cbfa1エピトープを含む組成物は、ウサギまたはマウスのような 、1つまたはそれ以上の実験動物を免疫するのに使用でき、そしてそれは、その 後、進行させて、エピトープ含有Osf2/Cbfa1ペプチドに対する特異的 抗体を産生させる。ポリクローナル抗血清を得て、その後単に、動物を飼育し、 そして血清サンプルを全血から作成することによって、抗体産生のための時間を 可能にする。 ポリクローナル抗体の産生に使用される免疫原組成物の量は、免疫化に使用さ れる動物と同様に、免疫原の特性によって変化する。様々の経路は、免疫原(皮 下、筋内、皮内、静脈、および腹膜内に)を投与するのに使用できる。ポリクロ ーナル抗体の産生は、免疫に続く様々の時点で、免疫化動物の血液を採取するこ とによって監視することができる。第二のブースター注射も付与しうる。攻撃す るおよび滴定するプロセスは、適切な滴定が達成されるまで繰返される。所望の レベルの免疫原性が得られる場合、免疫化動物を出血させ、そして血清を単離お よび保存することができ、および/またはその動物をmAbs(以下)を産生さ せるのに使用できる。 本発明に提供される重要な特性の内の1つは、その中に抗体の特異性に関して 比較的同一であるポリクローナル血清である。一般に、ポリクローナル抗血清は 、種々の異なる「クローン」、すなわち異なる系列のB細胞から誘導される。対照 的に、モノクローナル抗体は、共通のB細胞祖先、したがってそれらの「モノ」 クローナル性を有する抗体産生細胞から由来すると定義される。 ペプチドは、抗原として使用されて、ポリクローナル血清を生じる場合、全抗 原が使用される場合より血清のクローナル特性で相当に低い多様性を予期する。 不幸にも、エピトープの不完全フラグメントが現される場合、ペプチドは、多重 (およびおそらく非元来)の形状を非常によく推定することができる。結果とし て、短いペプチドでさえ、比較的複数の特異性を有するポリクローナル抗血清、 および不運にも、元来の分子と反応しないか、またはほとんど反応しない抗血清 を産生できる。 本発明によるポリクローナル抗血清は、無傷の全エピトープを含むことが推定 されるペプチドに対して産生される。したがって、これらのエピトープは、免疫 学的意味でいっそう安定であること、およびしたがってこのペプチドに応答する 強力なB細胞クローンの量は、相当に小さく、そしてそれで生じる血清の同一性 は、より高いことが分かる。種々の実施形態では、本発明は、クローン性、すな わち同じ分子決定基と反応するクローンの含有率が、少なくとも80%であるポ リクローナル抗血清を提供する。高いクローン性、90%、95%またはそれ以 上が予測される。 モノクローナル抗体を得るために、さらに最初に、実験動物、しばしば好まし くはマウスを、Osf2/Cbfa1ポリペプチドまたはOsf2/Cbfa1 由来のペプチドまたはエピトープ含有組成物で免疫する。抗体産生を可能にする のに十分な時間の後、その後、動物から脾臓またはリンパ球の集団を得る。その 後、脾臓またはリンパ球細胞を、ヒトまたはマウス骨髄腫株のようなセルライン と融合させて、抗体分泌ハイブリドーマを産生することができる。これらのハイ ブリドーマは、その後所望のペプチドに抗体の産生についてスクリーニングでき る個々のクローンを得るために使用してもよい。 免疫化に続いて、形質細胞腫細胞との標準融合プロトコールを用いて、脾臓細 胞を、取り出し、そして融合させて、Osf2/Cbfa1由来のエピトープに 対するモノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマを産生させる。選択した抗 原に対するモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマは、免疫沈降法、EL ISAおよびウエスタンブロット法のような標準技術を用いて同定される。その 後、ハイブリドーマクローンは、液体培地で培養でき、そしてその培養上清を、 精製してOsf2/Cbfa1およびOsf2/Cbfa1由来のエピトープ特 異的モノクローナル抗体を提供することができる。 Osf2/Cbfa1またはOsf2/Cbfa1由来のエピトープに特異的 な抗体を利用できる他の手段と同様に、本発明のモノクローナル抗体は、免疫沈 降法、ELISAおよびウエスタンブロット法のような標準免疫化学的手段を用 いて有用な使用法を見出すことが提案される。 さらに、特定のOsf2/Cbfa1由来のペプチドに特異的であるモノクロ ーナル抗体は、他の有用な使用法に利用できることが提案されている。例えば、 免疫吸光プロトコールでのそれらの用途は、生来のまたは組換えペプチド種また はそれの合成または天然の変異体を精製する上で有用でありうる。 一般に、これらのペプチドに対するポリ−およびモノクローナル抗体の両方は 、様々の実施形態で使用されえた。例えば、それらは、抗体クローニングプロト コールで使用して、ここに開示されるペプチドまたは関連のタンパク質をコード するcDNAまたは遺伝子を得ることができる。それは、細胞中または動物中で Osf2/Cbfa1誘導のペプチドの効果を分析する阻害研究で使用すること も できる。抗−Osf2/Cbfa1エピトープ抗体は、Osf2/Cbfa1種 々の細胞事象の分配を分析して、例えば、異なる生理学的条件下でOsf2/C bfa1ペプチドの細胞または組織特異的分配を測定する免疫局在化研究で有用 でもある。このような抗体の特に有用な使用は、例えば、抗体アフィニティーカ ラムを用いて、生来のまたは組換えOsf2/Cbfa1またはOsf2/Cb fa1由来のペプチドを精製する際である。全てのこのような免疫学上の技術の 操作は、本発明の開示の点で当業者に既知である。 2.9 抗体生成法およびその配合 抗体を製造および特徴づけする手段は、当業者に既知である(例えば、Har lowおよびLane、1988年参照;引用することによりここに組込まれる )。モノクローナル抗体(mAb)を生成する方法は、一般に、ポリクローナル 抗体を生成するもののような同じラインと一緒に始まる。簡便に、ポリクローナ ル抗体は、本発明による免疫原性組成物で動物を免疫すること、そして免疫動物 から抗血清を収集することによって製造する。広範な動物種は、抗血清の生成の ために使用することができる。一般に、抗−抗血清の産生に使用される動物は、 ウサギ、マウス、ラット、ハムスター、モルモットまたはヤギである。ウサギの 比較的多量の血液のため、ポリクローナル抗体の産生のための好ましい選択であ る。 当業界で既知であるとおり、付与組成物は、その免疫原性で変化できる。した がって、ペプチドまたはポリペプチド免疫原を担体と結合させることによって達 成することができる場合、宿主免疫系を追加刺激することがしばしば必要である 。例示の好ましい担体は、鍵穴リンペットヘモシアニン(KLH)およびウシの 血清アルブミン(BSA)である。卵アルブミン、マウス血清アルブミンまたは ウサギ血清アルブミンのような他のアルブミンも、担体として使用できる。ポリ ペプチドを担体タンパク質と接合させる手段は、当業界で既知であり、そしてグ ルタルデヒド、m−マレイミドベンコイル−N−ヒドロキシスクシンイミドエス テル、カルボジイミドおよびビスジアゾ化ベンジジンが含まれる。 当業界で既知であるとおり、特定の免疫原組成物の免疫原性は、アジュバント として知られる、免疫応答の非特異的刺激剤を使用することによって増強されう る。例示のそして好ましいアジュバントとしては、完全フロイントアジュバント (死滅マイコバクテリウム・ツバキュロシス(Mycobacterium t uberculosis)を含む免疫応答の非特異的刺激剤)、不完全フロンイ トアジュバントおよび水酸化アルミニウムアジュバントが挙げられる。 ポリクローナル抗体の産生で使用される免疫原組成物の量は、免疫原および免 疫化に使用される動物の特性によって変化する。経路の多様性は、免疫原(皮下 、筋内、皮内、静脈内、および腹膜内で)を投与するために使用できる。ポリク ローナル抗体の産生は、免疫化に続く様々な時点で、免疫動物の血液を採取する ことによって監視できる。第二の追加刺激注射を付与することもできる。追加刺 激および滴定のプロセスは、適切な力価に達するまで反復される。所望のレベル の免疫原性が得られる場合、免疫化動物を、放血させて、単離されそして保存さ れた血清、および/または動物は、mAbを生成するのに使用できる。 mAbは、引用することによりここに組込まれる米国特許第4,196,26 5号で例示されるもののようなよく知られる技術の使用を通して容易に作成でき る。一般に、この技術は、適切な動物を選択免疫原組成物、例えば精製または部 分的に精製したタンパク質、ポリペプチドまたはペプチドで免疫することに関与 する。免疫組成物は、抗体産生細胞を刺激するのに有効な手段で投与する。マウ スまたはラットのようなげっ歯類は、好ましい動物であるが、しかし、ウサギ、 ヤギ、カエルの細胞の使用も可能である。ラットの使用は、ある種の利点を提供 する(Goding、1986年)が、マウスか好ましく、それにBALB/c マウスは、これが、最も日常に使用され、そして一般に安定な融合の率が高いこ とをを示す場合、最も好ましい。 免疫化に続いて、B−リンパ球(B−細胞)に特異的な抗体を産生する能力を 有する体細胞は、mAb産生プロトコールで使用するために選択される。これら の細胞は、生検脾臓、扁桃またはリンパ節から、または末梢血サンプルから得て もよい。脾臓細胞は、分離形質芽球段階にある抗体産生細胞の豊富な源であるの で、そして末梢血細胞は、末梢血が、容易に利用可能なので脾臓細胞および末梢 血細胞が好ましい。しばしば、動物のパネルを、免疫させ、そして高抗体力価を 示す動物の脾臓を、取り出し、そして脾臓リンパ球を、シリンジで脾臓を均質化 することによって得た。一般に、免疫化マウスから得た脾臓は、およそ5×107 から約2×108のリンパ球細胞を含む。 その後、免疫化動物から得た抗体産生Bリンパ球細胞を、不死の骨髄腫細胞の 細胞一般に、免疫された動物としての同じ種のうちの1つと融合させる。ハイブ リドーマ産生融合手段を使用するのに適した骨髄腫セルラインは、好ましくは、 非抗体産生で、高度の融合効率を示し、そして所望の融合細胞(ハイブリドーマ )のみの成長を指示するある種の選択培地で成長する能力をなくさせる酵素欠損 性を示す。 当業者(Goding、1986年;Campbell、1984年)に知ら れるとおり、多数の骨髄腫細胞の内のいずれか1つを使用できる。例えば、免疫 動物がマウスである場合、P3−X63/Ag8、X63−Ag8.653、N S1/1.Ag41、Sp210−Ag14、FO、NSO/U、MPC−11 、MPC11−X45−GTG1.7およびS194/5XX0Bulを使用す ることができる;ラットについては、R210.RCY3、Y3−Ag1.2. 3、IR983Fおよび4B210を使用することができ;そしてU−266、 GM1500−GRG2、LICR−LON−HMy2およびUC729−6は 、ヒト細胞融合と関連して有用である全てである。 1つの好ましいネズミ骨髄腫細胞は、NS−1骨髄腫セルライン(P3−NS −1−Ag4−1とも称される)であり、それは、セルライン貯蔵所番号GM3 573によってNIGMSヒト遺伝的突然変異細胞貯蔵所から容易に入手しうる 。使用できる別のマウス骨髄腫セルラインは、8−アザグアニン耐性マウスネズ ミ 骨髄腫SP2/0非プロデューサーセルラインである。 その比が、それぞれ、細胞膜の融合を促進する剤または剤類(化学的または電 気的)の存在下で約20:1から約1:1までに変化しうるが、抗体産生脾臓ま たはリンパ節細胞および骨髄腫細胞のハイブリッドを生成する方法は、通常、体 細胞を骨髄腫細胞と、2:1比で混合することを特徴とする。センダイウイルス を用いた融合方法は、記述され(KohlerおよびMilstein、197 5年;1976年)、そして37%(容量/容量)PEGのようなポリエチレン グリコール(PEG)を用いたものは、Gefterら(1977年)による。 電気的に誘導される融合方法の使用も、適切である(Goding、1986年) 。 融合手段は、通常、約1×10-6から約1×10-8の低頻度で、生存できるハ イブリッドを生成する。しかし、生存しうる融合ハイブリッドを、選択培地で培 養することによって、親の未融合細胞(特に、正常に、無限に分割を続ける未融 合骨髄腫細胞)から分化させる場合、これは、問題を保有しない。選択培地は、 一般に、組織培養培地中のヌクレオチドのデノボ合成を遮断する剤を含むもので ある。例示のそして好ましい剤は、アミノプテリン、メトトレキセート、および アザセリンである。アミノプテリンおよびメトトレキセートは、プリンおよびピ リミジンの両方のデノボ合成を遮断し、一方では、アザセリンが、プリン合成の みを遮断する。アミノプテリンまたはメトトレキセートを使用する場合、培地に 、ヌクレオチドの源としてヒポキサンチンおよびチミジンを供給する(HAT培 地)。アザセリンを使用する場合、培地に、ヒポキサンチンを供給する。 好ましい選択培地は、HATである。ヌクレオチドサルベージ経路を操作する 能力のある唯一の細胞は、HAT培地で生存することができる。骨髄腫細胞サル ベージ経路の主要な酵素、例えばヒポキサンチンホスホリボシルトランスフェラ ーゼ(HPRT)で欠陥があり、それらは生存できない。B細胞は、この経路を 操作できるが、しかし、それらは、培地中で限定された寿命を示し、そして一般 に、約2週以内に死亡する。したがって、選択培地で生存できる唯一の細胞は、 骨髄腫およびB細胞から形成されるハイブリッドのものである。 この培養は、特異的ハイブリドーマが選択されるハイブリドーマの集団を提供 する。一般に、ハイブリドーマの選択は、マイクロタイタープレート中の単一ク ローン希釈によって細胞を培養し、続いて所望の反応性について個々のクローン 上清(約2から3週間後)を試験することによって行われる。アッセイは、ラジ オイムノアッセイ、酵素的免疫アッセイ、細胞毒性アッセイ、プラークアッセイ 、ドット免疫結合アッセイ、および同等物のような、感受性のある簡便でそして 迅速なものである。 その後、選択ハイブリドーマは、個々の抗体産生セルラインに連続して希釈お よびクローン化させ、その後、そのクローンを、無限に増殖させてmAbを提供 することができる。セルラインを、2つの基本的経路でのmAb産生のために利 用できる。ハイブリドーマのサンプルは、元の融合のための体細胞および骨髄腫 細胞を提供するのに使用された型の体組織適合性動物に(しばしば腹膜腹腔に) 注射できる。注射した動物は、融合細胞ハイブリッドによって産生された特異的 モノクローナル抗体を分泌する腫瘍を発達させる。その後、血清または腹水症体 液のような動物の体液を叩いて、高濃度でのmAbを提供する。mAbが、高濃 度で容易に得ることかできる培養培地に自然に分泌される場合、個々のセルライ ンは、in vitroで培養することもできる。所望の場合、いずれかの手段 によって産生されるmAbを、濾過、遠心分離およびHPLCまたはアフィニテ ィークロマトグラフィーのような種々のクロマトグラフィー法を用いて、さらに 精製することができる。 2.10 エピトープコア配列 本発明は、全細胞および他のポリペプチドを含まないOsf2/Cbfa1ポ リペプチド組成物に向けられもし、それは、本発明の1つまたはそれ以上のOs f2/Cbfa1特異的抗体と免疫学的に交差反応性のあるエピトープを取込む 精製Osf2/Cbfa1ポリペプチドを含む。 ここで使用される場合、語句「1つまたはそれ以上のOsf2/Cbfa1特 異的抗体と免疫学的に交差反応性のあるエピトープ(類)を組込む」は、Osf 2/Cbfa1ポリペプチド内に配置されるエピトープに類似の一次、二次また は三次構造を含むペプチドまたはタンパク質抗原に該当することを意図する。類 似性のレベルは、一般に、Osf2/Cbfa1ポリペプチドに対して向けられ るモノクローナルまたはポリクローナル抗体のそのような程度までであり、交差 反応性ペプチドまたはタンパク質抗原に結合、と反応、またはそうでなければ認 識することもある。種々の免疫アッセイ法は、例えば、ウエスタンブロット、E LISA、RIAおよび同等物のようなこのような抗体と接合させるのに使用で き、その全ては、当業者に知られている。 ワクチンに使用するのに適切なOsf2/Cbfa1エピトープおよび/また はそれらの機能的等価物の同定は、比較的簡単なものである。例えば、引用する ことによりここに組込まれる米国特許第4,554,101号で教示されるHo ppの方法を使用することかでき、それは、親水性の理論によってアミノ酸配列 からエピトープを同定することおよび作成することを教示する。いくつかの他の 文献に記述される方法、それに基づいたソフトウエアープログラムも、エピトー プコア配列を同定するのに使用できる(例えば、JamesonおよびWolf 、1988年;Wolfら、1988年;米国特許第4,554,101号参照 )。その後、これらの「エピトープコア配列」のアミノ酸配列を、ペプチド合成 または組換え技術の使用のいずれかを通して、ペプチドに容易に組込むことがで きる。 本発明によって使用するための好ましいペプチドは、一般に、長さ約5から約 25のアミノ酸、そしてさらに好ましくは長さ約8から約20のアミノ酸の桁数 にある。短い抗原性ペプチド配列が、例えば、ワクチンの製造で、または免疫学 的検出アッセイで特定の環境での利点を提供することが提案される。例示の利点 としては、製造および精製の容易さ、比較的低コストおよび改善された製造の生 産性、および有益な生物分布が挙げられる。 本発明の特定の利点は、Osf2/Cbfa1関連配列に指示された「普遍性 」エピトープペプチドになる修飾および/または伸長エピトープ/免疫原性コア 配列を含む合成ペプチドの製造を通して認識できることが提案される。これらの 領域が、最も動物中のT細胞またはB細胞刺激を促進しそうであるものを表すこ とが提案され、そしてそれにより、そのような動物での特異的抗原産生を引き出 す。 ここに使用されるとおりエピトープコア配列は、Osf2/Cbfa1エピト ープ特異的抗体上の抗原結合部位に、そしてしたがって結合する「相補性」であ るアミノ酸の比較的短い伸縮である。さらに、または選択的に、エピトープコア 配列は、本発明のペプチド組成物に対して指示される抗体と交差反応性である抗 体を引出すものである。本開示中の内容で、語句「相補性」は、お互いに向かう 吸引力を示すアミノ酸またはペプチドに該当することが理解される。したがって 、本発明の特定のエピトープコア配列は、所望のタンパク質抗原の結合を、対応 のタンパク質依存性抗血清に競合させるか、またはおそらく置換する能力の点で 操作的に定義することができる。 一般に、少なくとも、同定したコア配列または配列を担持するのに十分な長さ である限り、ポリペプチド抗原のサイズは、特にきわめて重大であると思われな い。本開示によって予測される最小の有用なコア配列は、一般に、長さ約5アミ ノ酸の桁にあり、そして8または25の桁にある配列は、より好ましい。したが って、このサイズは、一般に、本発明によって製造される最小のペプチド抗原に 対応する。しかし、抗原のサイズは、塩基性エピトープコア配列を含む限り、所 望の場合大きい。 エピトープコア配列の同定は、例えば、引用することによりここに組込まれる 米国特許第4,554,101号に記述されるとおり、当業者に既知であり、そ れは、親水性に基づいてアミノ酸配列からエピトープの同定および製造を教示す る。さらに、多数のコンピュータープログラムは、タンパク質の抗原性部分(例 えば、JamesonおよびWolf、1988年;Wolfら、1988年参 照)を推定するのに使用するのが利用しうる。コンピューターペプチド配列分析 プログラム(例えば、DNAStarTMソフトウエアー、DNAStar,In c.、ウイスコンシン州、マディソン)も、本開示によって合成エピトープおよ びエピトープ類似体を設計する上で有用でありうる。 本発明によって提供されるペプチドは、骨芽細胞分化、特に転写因子Osf2 /Cbfa1によって生じたものの調節または調整のためのワクチンまたは免疫 試薬として使用するための理想の標的である。これに関して、特定の利点は、エ ピトープ性/免疫原性コア配列を含む合成Osf2/Cbfa1ペプチドの製造 を通して認識できる。これらのエピトープ性コア配列は、ポリペプチドの親水性 および/または流動性領域、またはT細胞モチーフを含むものとして同定するこ とができる。このような領域は、最もB細胞またはT細胞刺激を促進し、そして それにより特異的抗体産生を引起こしそうなものを表わすことは、当業界で公知 である。 ポリペプチドが、開示ペプチドの1つまたはそれ以上のエピトープと免疫学的 に交差反応性であるか、または生物学的機能性の等価であることを確認すること は、簡単なことである。これは、例えば単一明示エピトープ性配列の特異的アッ セイを用い、または例えば、ランダムに生成された合成ペプチドまたはタンパク 質フラグメントのプールのより一般的スクリーンを用いて、容易に測定できる。 スクリーニングアッセイは等価な抗原または交差反応性抗体のいずれかを同定す るのに使用できる。あらゆる事象で、原理は、すなわち、抗体と抗原との間の結 合部位についての競合に基づいて同じである。 使用される可能性のある適切な競合アッセイは、免疫組織化学的アッセイ、E LISA、RIANウエスタンまたはドットブロッティングおよび同等物に基づ いたプロトコールを含む。競合アッセイの内のいずれかで、結合成分の内の1つ 、一般に、未標識のままである、Osf2/Cbfa1またはOsf2/Cbf a1由来のペプチド、または公知抗体のような一般に公知の要素を、検出可能な 標 識および試験構成要素で標識し、対応の反応性抗体または抗原に結合した標識の 量を減少させるそれらの能力について試験する。 例示の実施形態として、Osf2/Cbfa1および任意の試験抗原の間の競 合研究を行うために、第一に、Osf2/Cbfa1を、例えば、ビオチンまた は酵素的、放射活性、または蛍光原性標識のような検出可能な標識で標識して、 連続同定を可能にする。その後、標識抗原を、他の試験抗原とインキュベートし て、種々の比(例えば、1:1、1:10および1:100)で試験され、そし て混合後、混合物を、公知抗体に加える。好ましくは、公知抗体は、ELISA プレートに付着させることによって固定化する。抗体に結合する混合物の能力は 、特異的に結合した標識の存在を検出することによって測定される。その後、こ の値は、強力に競合する(試験)抗原は、インキュベートに含まれた対照値に比 較する。 そのアッセイは、ハイブリッド形成に基づいて免疫学的アッセイの範囲のいず れか1つであってよく、そして反応性抗原は、それらの標識を検出する手段によ って、例えばビオチン化抗原の場合には、ストレプトアビジンを用いて、または 酵素的標識と繋げた色素原性基質を用いることによって、または放射活性または 蛍光標識を簡便に検出することによって、検出される。 あらゆる試験抗原の不在下で、標識抗原、例えばOsf2/Cbfa1由来の ペプチドの反応性は、対照の高い値である。競合が起こり、そして結合を減少さ せる場合、対照の低い値は、標識抗原を過剰の未標識抗原とインキュベートする ことによって得るられる。試験抗原の存在下で標識抗原活性における目立った減 少は、「交差反応性」である、すなわち、同じ抗体のための結合親和性を示す試 験抗原を示す。本出願の意味では「目立った減少」は、結合での生産性(すなわ ち、集合的に観察される)減少として定義できる。 ここに開示されるペプチジル化合物に加えて、発明者らは、他の立体的に類似 の化合物を、ペプチド構造の重要な部分を模倣するように配合することも予測す る。ペプチド模倣体と称しうるこのような化合物は、本発明のペプチドとして同 じ手段で使用でき、さらに、機能的等価物でもある。構造的に機能性の等価物の 生成は、当業者に公知のモデル化および化学的設計の技術によって達成できる。 このような立体的に類似の構築物全ては、本発明の範囲内に入ることが分かる。 エピトープ配列、またはそれらの配列中に抗原性エピトープを含むペプチドの 合成は、固相方法(例えば、アプライド・バイオシステムのモデル430Aペプ チド合成装置のような市販で入手可能なペプチド合成装置の使用を通して)従来 の合成技術を使用することによって容易に達成される。その後、この手段で合成 されるペプチド抗原は、予備測定量で適量にし、そして水性溶液で、またはさら に好ましくは、使用を保留する粉末または凍結乾燥状態でのような従来の手段で 保存する。 一般に、ペプチドの比較的安定性のために、それは、所望であれば、明らかに 長い期間、例えば、6ヶ月またはそれ以上まで水性溶液で容易に、抗原活性の容 易に判断しうる分解または損失なしに、実質的にあらゆる水溶液で保存すること ができる。しかし、延長した水溶液保存が予測される場合、一般に、約7.0か ら約7.5までのpHを維持するトリスまたはリン酸緩衝液のような緩衝液を含 む剤を包含することが望ましい。さらに、アジ化ナトリウムまたはメルチオレー トのような微生物の成長を阻害する剤を含むことが望みうる。水性状態での延長 した保存については、溶液を4℃で、またはさらに好ましくは凍結させて保存す ることが望みうる。もちろん、ペプチドを、凍結乾燥または粉末状態で保存する 場合、それらは、使用前に、実質的に無制限に、例えば、予備測定量の水(好ま しくは、滅菌した)または緩衝液と再水和することができる計量したアリコート 量で保存できる。 2.11 Osf2/Cbfa1核酸配列を用いた方法および使用 記述されるとおり、特定の態様では、本開示によって提供されるDNA配列情 報は、発明者らが、骨芽細胞特異的転写因子と同定したOsf2/Cbfa1遺 伝子の部分をコードする核酸配列に特異的ハイブリット形成する能力を有する比 較的短いDNA(またはRNA)配列の製造を可能にする。これらの態様では、 適切な長さの核酸プローブは、使用される特定のDNAセグメントの自然の配列 の重要性によって製造される。このようなDNAセグメントは、生来のOsf2 /Cbfa1またはOsf2/Cbfa1由来のものであってよいか、または代 替的に、部位特異的突然が行われて、ここに開示される新規ペプチドのいずれか を生成するDNA配列であってよい。対応のOsf2/Cbfa1核酸配列に特 異的にハイブリッド形成するこのような核酸プローブの能力は、様々の実施形態 でのそれらを特に有用なものにさせる。しかし、タンパク質産物の発現、突然変 異体種プライマーの製造のための配列情報の使用、または他の遺伝的構築物を製 造する上で使用するためのプライマーを含めた他の用途が子見される。このよう なプライマーは、Osf2/Cbfa1に関連した転写因子からエピトープコー ド核酸セグメントの単離および同定のための診断用組成物として使用することも できる。 本発明による特定の利点を提供するために、約30から約50までまたはそれ 以上のヌクレオチドの配列は、有用であることが予見されるが、ハイブリッド形 成研究またはアッセイに使用される好ましい核酸配列は、少なくとも約14また は15から約20まで、またはそれ以上のヌクレオチド伸縮の配列を有するか、 またはそれに相同な配列を含む。少なくとも長さ14−15または20のヌクレ オチドのサイズは、フラグメントが、安定で、そして選択的な両方である二重鎖 分子を形成する十分な長さのものであることを確認する助けになる。そのハイブ リッドの安定性および選択性を増すためではあるが、長さ14−15または20 塩基より大きな収縮を越える相補的配列を有する分子が、一般に好ましく、そし てそれにより得られた特定のハイブリッド分子の量および程度を改善する。した がって、一般に、14−15から20−25ヌクレオチドまたはより長い約30 、または約50、または約100またはさらに所望の場合、約200のヌクレオ チ ドもののOsf2/Cbfa1遺伝子相補的伸縮を示す核酸分子を設計するのを 好む者がいる。このようなフラグメントは、化学的手段により、米国特許第4, 683,202号のPCRTM技術のような核酸再生技術の使用により、または組 換え産物のために選択配列を組換えベクターに導入することにより、例えば、フ ラグメントを直接合成することによって容易に製造することができる。 発明者らは、さらに、このようなDNAセグメントが、ここに説明されるOs f2/Cbfa1由来のペプチドの過剰発現で有用性を示すことを予測し、そし て生来のそして部位特異的突然変異誘発DNAセグメントを含む組換えベクター の製造は、Osf2/Cbfa1遺伝子由来の特定のエピトープ領域を包含する 。 本発明は、医療サンプル中のOsf2/Cbfa1特異的RNAまたはDNA を検出するための診断用ハイブリッド形成アッセイの基礎として特定の有用性を 見出す。Osf2/Cbfa1またはOsf2/Cbfa1コード核酸の存在に ついて分析できる例示の医療サンプルは、中耳体液、痰、気管支肺胞液および同 等物が挙げられる。このようなサンプルは、ヒト、ネズミ、ウマ、ウシ、ネコ、 ブタまたはイヌ起源のものである。多様なハイブリッド形成技術およびシステム は、引用することによりここに組込まれる米国特許第4,358,535号に記 述されるもののような診断用アッセイを含めた本発明のハイブリッド形成態様と 関連して使用できることが知られている。家畜動物のような経済的重要性のある 動物を含めて非ヒト哺乳類源から誘導されるサンプルは、医療試験片の基礎をも 提供しうる。 したがって、本発明のヌクレオチド配列は、Osf2/Cbfa1エピトープ をコードする核酸セグメントの相補的伸縮を有する二重鎖分子を選択的に形成す るそれらの能力にとって重要である。予見される用途によって、標的配列に対す るプライマーの可変の程度の選択性に達成するハイブリッド形成の可変の条件を 使用することを望む。高度の選択性を必要とする用途については、一般に、比較 的緊縮な条件を使用して、ハイブリッドを形成することを望む。これらの条件は 、 特に選択的であり、そしてあらゆる場合に、プライマーとテンプレートまたは標 的株との間のミスマッチにほとんど耐えられない。 もちろん、ある種の用途では、例えば、基本的なテンプレートにハイブリッド 形成された突然変異プライマー株を使用する突然変異体を製造することを望む場 合、より低い緊縮ハイブリッド形成条件は、異種二重鎖の形成をさせるために求 められる。これらの環境では、低いかまたは減少した緊縮ハイブリッド形成条件 を使用することを望みうる。任意の場合に、ホルムアミドの量を増加させて添加 することによって、条件を、より緊縮にさせることができることが一般に評価さ れ、そしてそれは、上昇した温度で、同じ方法でハイブリッド二重鎖を不安定化 させるのに役立つ。したがって、ハイブリッド形成条件は、容易に操作でき、そ してそれにより、一般に所望の結果による選択の方法である。 特定の実施形態では、核酸プライマーを使用して、突然変異Osf2/Cbf a1コードクローンを含むクローンバンクから変異体を単離することを望む者も いる。特定の実施形態では、Osf2/Cbfa1遺伝子の変異体を含む固形培 地で生育する突然変異体クローンコロニーは、コロニーブロットアッセイに使用 されるもののようなハイブリッド形成条件および方法を用いて、複写フィルター で同定して、特定のコロニーに含まれる配列変異体を含むプローブと核酸配列変 異体との間のハイブリッド形成をのみ得ることができた。この手段では、これら の遺伝子の短い変異体配列を含む小型のハイブリッド形成プローブは、全遺伝子 の配列変異体を含む固形培地で生育するそれらのクローンを同定するのに利用で きる。その後、これらのコロニーを、育成させて、所望の量の変異体核酸配列ま たは対応の抗原を得ることができる。 医療用診断の実施形態では、本発明の核酸配列は、ハイブリッド形成を測定す るために標識のような適切な手段と組合せて使用される。アビジン/ビオチンの ような検出可能なシグナルを付与する能力のある、放射活性、酵素的または他の リガンドを含めた広範で多様な適切の指標手段が、当業界で知られている。好ま しい診断用実施形態では、放射活性または他の環境的に望まれない試薬の代わり に、ウレアーゼ、アルカリ性ホスファターゼまたはペルオキシダーゼのような酵 素タグを使用することを望む者がいる。酵素タグの場合には、比色指標基質が、 ひとの目で可視的に、または分光光度計で手段を使用して、病原体核酸含有サン プルとの特定のハイブリッド形成を同定することができることが知られている。 一般に、ここに記述されるハイブリッド形成プローブは、液体ハイブリッド形 成での試薬として、および固相を用いる実施形態としての両方で有用である。固 相に関連する実施形態では、しん出液、体液(例えば、中耳流出液、気管支肺胞 洗浄液)、または組織させのような予測される医療サンプルから得た試験DNA (またはRNA)は、選択されたマトリックスまたは表面に吸収またはそうでな ければ付着させる。その後、この固定された一本鎖核酸を、所望の条件下で選択 プローブとの特異的ハイブリッド形成にかける。選択条件は、必要とされる特定 の条件に基づいた特定の環境(例えば、G+C含有率、標的核酸の型、核酸の源 、ハイブリッド形成プローブのサイズなどによって)に依存する。非特異的に結 合したプローブ分子を除去するためにハイブリッド形成表面の洗浄に続いて、標 識の手段によって、特異的ハイブリッド形成を検出または定量さえする。 3.0 図面の詳細な説明 以下の図面は、本発明の明細書の部分を形成し、そしてさらに、本発明の特定 の態様を例示することが意図される。本発明は、ここに現される特定の実施形態 の詳細な説明と組合せてこれらの図面の1つまたはそれ以上に参照してよりよく 理解されうる。 図1A。骨芽細胞中のCbfa関連mRNAの検出、マウスのOsf2/Cbf a1cDNAのクローニングおよび発現。マウスの一次骨芽細胞(レーン1)、脾 臓(レーン2)および胸腺(レーン3および4)から単離されたポリ(A)+R NAを、プローブとして、ラントのドメインをコードするCbfa1cDNAの フラグメントを用いて、ノーザンブロットによって分析した。等価量の無傷の mRNAを、β−アクチンプローブにハイブリッド形成することによって示され るとおり、レーン3に稼動させた。レーン4は、レーン3の20倍長い露出を現 す。 図1B。Osf2/Cbfa1のアミノ酸配列。開始コドンは、ボールド体で示 され、ラントのドメインは下線を付けられる。 図1C。Osf2/Cbfa1cDNAのin vitro転写/翻訳。翻訳産 物を、10%SDS−ポリアクリルアミドゲルに溶解させた。 図1D。成体マウスの組織中のOsf2/Cbfa1の発現。総RNA(レーン 当たり15μg)を、成体マウス組織から単離し、そしてOsf2/Cbfa1 特異的プローブを用いて、ノーザンブロットによって分析した。ブロットを、1 8SrDNAcDNAプローブで再度釣り上げて、RNA負荷および移転効率を 計量した。 図2A。OSE2へのOsf2/Cbfa1の結合およびOG2プロモーター活 性の活性化。DNA結合を、EMSAによって分析した。DNA−タンパク質複 合体を、5%SDS−ポリアクリルアミドケル上で遊離DNAから溶解させ、そ してオートラジオフラフィーによって可視化させた。His−Osf2/Cbf a1を、32P標識野生型(レーン1)または突然変異OSE2(レーン2−8) オリゴヌクレオチドとインキュベートした。突然変異OSE2オリゴヌクレオチ ド内での突然変異は、表1に現される。アスタリスクは、連続DNA共遺伝子導 入(コトランスフェクション)研究に使用される突然変異を示す(図2C−図2 F)。 図2B。抗−Cbfa抗血消によるOSE2に結合するHis−Osf2/C bfa1の除去。Osf2/Cbfa1に存在するペプチド配列に対する予備免 疫血清(レーン2)または抗血清(レーン3)は、例示どおり、結合反応に含ま れる 図2C.F9催奇性癌腫細胞中のOsf2/Cbfa1の転写活性。 図2D.C3H10T1/2線維芽細胞中のOsf2/Cbfa1の転写活性 。 図2E。.C3H10T1/2細胞中のOsf2/Cbfa1による147− bpOG2プロモーターの活性化。細胞を、レポータープラスミドとしてルシフ ェラーゼ融合構築物、エフェクタープラスミドとしてpCMV(白抜き棒線)ま たはpCMV−Osf2/Cbfa1(黒塗り棒線)、そしてトランスフェクシ ョン効率の内部対照としてpSVβ−galプラスミドと共遺伝子導入させた。 データは、pCMVエフェクタープラスミドと共に得られた活性に比例した活性 の倍数として現される。値は、4つの独立のトランスフェクション研究から得ら れるβ−ガラクトシダーゼに対するルシフェラーゼの平均を現わし、そして誤差 障害は、平均の標準偏差を表す。 図3。マウス発生の間のOsf2/Cbfa1発現。活性中のOsf2/Cb fa1発現のRT−PRCTM分析。9.5から17.5日齢の胚から得られるア リコート量のRT−PRCTM産物を、電気泳動させ、そしてOsf2/Cbfa 1特異的プローブとハイブリッド形成させた。Hprtエキソン2の増幅を、各 反応の内部対照として使用した。dpc=交尾後の日数。抗血清を用いて、区分 in situハイブリッド形成を行った。35S−標識Osf2/Cbfa1、 α1(II)コラーゲンおよびMgpリボプローブ。Osf2/Cbfa1発現 を、12.5dpcマウス胚で測定した。発生中の頭蓋、助骨、椎骨、前足およ び後足の間葉凝縮は、Osf2/Cbfa1を発現した一方、ミカエルの軟骨の 顆粒細胞は、発現しなかった。α(II)コラーゲン発現は、12.5dpc胚 のミカエルの軟骨の分化した顆粒細胞中で測定した。Osf2/Cbfa1発現 も、14.5dpcマウス胚の発生中の頭蓋で評価した。突起Osf2/Cbf a1発現は、上顎骨と鼻骨の原基に存在し、前頭骨に伸び、そして蝶型基底骨お よび後頭骨基底突起骨の骨化中心に印を付けた。αa(II)コラーゲンを、高 度に発現させる場合に、Osf2/Cbfa1転写物も、適切な肋骨に存在した が、顆粒肋骨の顆粒細胞にはなかった。Osf2/Cbfa1mRNAを、試 験された各々の骨で検出したが、他の組織からは不在であった。Osf2/Cb fa1も、椎骨の骨化中心で発現されたが、皮膚の周囲の顆粒細胞または線維芽 細胞ではなかった。 図4A。Osf2/Cbfa1発現の調節は、骨芽細胞培養である。総RNA (レーン当たり15μg)を、様々な時点で、分化のレギュレーターで、または 伝播体で処理した培養細胞から単離して、そしてノーザンブロットによって分析 した。同等量の無傷のRNAを、18S rRNA cDNAプローブへのハイ ブリッド形成によって示されるとおり各レーンに負荷した。アスコルビン酸(5 0μg/ml)の存在下で培養されたMC3T3−E1骨形成細胞の分化。 図4B。Osf2/Cbfa1発現の調節は、骨芽細胞培養である。総RNA (レーン当たり15μg)を、様々な時点で、分化のレギュレーターで、または 伝播体で処理した培養細胞から単離して、そしてノーザンブロットによって分析 した。同等量の無傷のRNAを、18S rRNA cDNAプローブへのハイ ブリッド形成によって示されるとおり各レーンに負荷した。BMP7(200n g/ml)の存在下で培養されたC3H10T1/2骨芽細胞の分化。オステオ カルシン転写物前のOsf2/Cbfa1転写物の出現に注目すること。 図4B。1,25(OH)23によるOsf2/Cbfa1発現の調節。RN Aをノーザン分析のための作成する前に、1,25(OH)2310-8Mの存在 または不在下でマウスの一次骨芽細胞を培養した。 図5A。sf2/Cbfa1は、骨芽細胞中で発現される数種の遺伝子の発現 に結合しそして調節する。DNA結合研究。OG1、α1(I)コラーゲン、B sp、およびオステオポンチン(OPN)のプロモーターに存在するOSE2要 素に対応する標識二重鎖オリゴヌクレオチド(表2参照)は、EMSAに使用し た。タンパク質の源として骨芽細胞核抽出物を用いてDNA結合を行った。プロ モーターは、以下のとおりであった:レーン1−3:OG1のOSE2;レーン 4−6:α1(I)コラーゲンのOSE1;レーン7−9:BspのOSE2; レーン10−12:オステオポンチンのOSE2。 図5B。NA結合研究。OG1、α1(I)コラーゲン、Bsp、およびオス テオポンチン(OPN)のプロモーターに存在するOSE2要素に対応する標識 二重鎖オリゴヌクレオチド(表2参照)は、EMSAに使用した。DNA結合は 、His−Ost2/Cbfa1と共に行った。プロモーターは、以下のとおり であった:レーン1:OG2のOSE2;レーン2:OG1のOSE2;レーン 3:α1(I)コラーゲンのOSE2;レーン4:BspのOSE2;レーン5 :オステオポンチンのOSE2。 図5C。Osf2/Cbfa1によってOSE2配列を含むオステオポンチン プロモーターフラグメントの活性化。F9細胞を、OSE2要素を含むp910 −Opn−lucと、またはpCMVまたはpCMV−Osf2/Cbfa1と 一緒に、OSE2要素を含まないp106−Opn−lucと、共遺伝子導入し た。 図5D。骨芽細胞特異的遺伝子発現でのOsf2/Cbfa1抗血清オリゴヌ クレオチドの効果。ラットROS17/2.8骨芽細胞に、抗血清(AS)また は対照撹乱(CS)オリゴヌクレオチドを遺伝子導入させた。RNAを、40時 間後に作成し、そしてα1(I)コラーケン、オステオカルシンおよびオステオ ポンチンの発現について分析した。ブロットは、18S rRNA cDNAプ ローブで再度釣り上げて、RNA稼動および移入効率について計測した。 図6A。Osf2/Cbfa1は、非骨芽細胞セルラインでの骨芽細胞特異的 遺伝子の発現を誘導できる。MC3T3−E1頭蓋冠細胞から得た総RNA(1 5μg)を、pCMVまたはpCMV−Osf2/Cbfa1に遷移トランスフ ェクションした40時間後に収集した。α1(I)コラーケン、Bsp、オステ オカルシンおよびオステオポンチン転写物のプローブも用いて、ノーザンブロッ ト分析を行った。同等量の無傷のRNAを、18S rRNA cDNAプロー ブへのハイブリッド形成によって示されるとおり各レーンに負荷した。 図6B。Osf2/Cbfa1は、非骨芽細胞セルラインでの骨芽細胞特異的 遺伝子の発現を誘導できる。C3H10T1/2線維芽細胞から得た総RNA( 15μg)を、pCMVまたはpCMV−Osf2/Cbfa1で遷移トランス フェクッションした40時間後に収集した。α1(I)コラーゲン、Bsp、オ ステオカルシン、およびオステオポンチン転写物用のプローブを用いてノーザン ブロット分析を行った。等価量の無傷のRNAを18S rRNA cDNAプ ローブへのハイブリッド形成によって示されるとおり各レーンに負荷した。 図7A。2つのヒトOSF2/CBFA1転写物(hOSF2/CBFA1a およびhOSF2/CBFA1b)の代表的図式。開放読取りフレームは、ボッ クスとして表され、樹立した3’および5’未翻訳配列は線で示される。hOS F2/CBFA1b転写物中の66bpのフレーム内欠失は、連続線で表される 。λ−fixIIヒトゲノムライブラリーのサザンおよびノーザン分析およびス クリーニングに使用されたhOSF2/CBFA1a cDNAから誘導される プローブは、hOSF2/CBFA1b以降に示される。Q、グルタミン伸縮( 23残基);A)アラニン伸縮(17残基);RUNT、ラントのドメイン;PS T、プロリン/セリン/トレオニン豊富領域。 図7B。ヒト(上側の配列)およびマウス(下側の配列)のOsf2/Cbf a1ポリペプチドの椎定アミノ酸配列の比較。配列を、アミノ酸配列同一性を最 適化するように配列した。マウスのアミノ酸配列中のダッシュは、マッチした残 基を表す。ダッシュとして示されるヒト配列でのギャップは、対のアミノ酸の同 一性を最大限に導入する。 図7C−1および図7C−2。ヒトOSF2/CBFA1a cDNAのヌク レオチドおよび椎定アミノ酸配列。ヌクレオチドおよびアミノ酸配列の番号付け は、左に示され、ヌクレオチドの番号付けは、+1での翻訳開始部位に関連し、 アミノ酸の番号付けは、イタリック体で表される。翻訳開始および終止コドンは 、ボールド体で示される。ラントのドメインは、ボックスで囲まれ、そして分断 配 列に代替する22アミノ酸は、下線を付した。 図8A。レポータープラスミドおよび発現ベクターの代表例。レポータープラ スミドp6OSE2−lucは、−34/+13mOG2プロモーター−ルシフ ェラーゼ融合遺伝子の上流でクローン化された野生型OSE2オリゴヌクレオチ ドの6つのコピーを含む。発現ベクターは、正の方向でCMVプロモーターの下 流でクローン化されたOSF2/CBFA1aおよびbのcDNAを含む。 図8B。F9マウスの催奇性癌腫細胞を、5μgの表示された発現ベクターの 存在下で5μgのレポータープラスミドと遷移的に遺伝子導入した。値は、1で 設定されたp6OSE2−lucの基本的活性に関連して発現された。データは 、3つの独立のトランスフェクション研究から得た結果を表す。 図9 5’未翻訳領域(UTR)の特徴づけ。ヒトの骨およびSaOS−2骨肉 腫細胞でのヒトOSF2/CBFA1発現のRT−PCRTM分析を、5’プライ マーとしてヒトOSF2/CBFA1cDNAの5’未翻訳領域(UTR)(レー ン2,3および4)に、または最初に記述されたマウスCbfa1 cDNAの 5’UTR(レーン5、6および7)に配置されたオリゴヌクレオチドおよびラ ントのドメインの5’末端に配置された3’プライマーを用いて行った。マーカ ー1kbラダー(レーン1)、対照プラスミドhOSF2(レーン2)、骨RNA( レーン3)、SaOS−2RNA(レーン4)、最初に記述されたマウスCbfa 1 cDNAを含む対照プラスミドpBS312(レーン5)、骨RNA(レーン 6)、SaOS−2RNA(レーン7)。 図10。ヒトOSF2/CBFA1発現のノーザンブロット分析。SaOS− 2RNA(レーン1)、モルト4(レーン2)、形質転換線維芽細胞(レーン3)、形 質転換顆粒細胞(レーン4)、肺(レーン5)、腎臓(レーン6)、子宮(レーン7) および脾臓(レーン8)から得た総RNA(15μg/レーン)を、32P標識ヒ トOSF2/CBFA1cDNAとハイブリッド形成させた。RNAの完全性を 確認するために18S rRNA cDNAハイブリッド形成を行った。 図11A。ヒトゲノムDNAのサザンブロット分析。ヒトゲノムDNA(10 μg/レーン)を、BamHI、HindIII、SpeI、XbaIおよびE coRI(レーン1から5)で消化させ、そしてプローブとしてhOSF2/C BFA1cDNAとハイブリッド形成させた。 図11B。λファージおよびPACクローンに基づいたヒトOsf2/Cbf a1遺伝子の物理的地図。エキソン(1から9に番号付けられた)を、イントロ ンを示す結合線と共に開放ボックスで例示する。ゲノム構造上のレーンは、λフ アージおよびRNAから得たPACクローンを表わす。 図12A。OSF2/CBFA1遺伝子のエキソン8の周囲の選択的スプライ シング事象の証拠。SaOS−2骨肉腫細胞mRNAのRT−PCRTMおよび2 つの別々に分断された転写物の同定。RT−PCRTM増幅のためのプライマーと して使用されるオリゴヌクレオチドは、エキソン7および9に配置した。レーン 1、マーカー1kbラダー;レーン2、SaOS−2RNAから得たRT−PC RTM産物。 図12B。OSF2/CBFA1aおよびb転写物を発生するエキソン8の周 囲の選択的分断事象の代表的図式。エキソンは、ブラックボックスとして示され るエキソン8以外は開放ボックスによって表わされる。スプライシング事象は、 結合線によって表わされる。PCRTM増幅に使用されるプライマーは、矢印で示 される。 図13Aおよび図13B。Osf2およびObfa1のアミノ酸配列の配列。 ハイフンは、配列の配列を最大限に挿入されるギャップを示す。同一の残基は、 コロンによって示され、そして類似のものは、ドットによって示される。Osf 2に特徴的であるN末端19アミノ酸(AD1)およびQAドメイン(AD2) は、二重下線を付される。ラントのドメインに下線を付し、そしてAD3のC末 端27アミノ酸は、ボールド体で示され、下線を付した。Osf2配列は、Du cyら(1997年)から得、そしてCbfa2配列は、Baeら(1993年 ) から得た。 図14A。Osf2中のMyc関連NLS配列の同定。ラント関連タンパク質 のNLS配列と、c−Mycのものとの比較。塩基性残基は、ボールド体で示さ れ、そして示されたタンパク質の少なくとも3つで同一である残基は、下線を付 した。 図14B。Osf2中のMyc関連NLS配列の同定。野生型Osf2および Osf2ΔNLS発現構築物の代表的図式。 図14C。Osf2中のMyc関連NLS配列の同定。COS7細胞中のp6 OSE2−lucレポーターで行われる遷移トランスフェクションアッセイでの 、野生型Osf2および塩基性−アミノ酸収縮(NLS)を欠くOsf2ΔNL Sの転写活性。βgal活性に正常化した、ルシフェラーゼ活性の折畳み誘導が 示される。値は、9つの独立のトランスフェクション研究の平均を表わす。誤差 障害は、平均の標準偏差を表わす。 図14D。Osf2中のMyc関連NLS配列の同定。野生型Osf2または Osf2ΔNLS発現構築物とトランスフェクションしたCOS7細胞の免疫ブ ロット分析。細胞質および核分画を、遺伝子導入した細胞から製造し、そしてウ サギのポリクローナル抗−Osf2抗体を用いて免疫ブロット分析にかけた。分 子サイズマーカー(キロダルトンで)は、左に示される。 図15A。Osf2中での同定およびトランス活性化ドメイン。Osf2cD NAのin vitro転写および翻訳。Osf2Met1およびOsf2Me t69構築物を、転写し、そしてin vitroで翻訳し、そして35S標識タン パク質をSDS−PAGE分析にかけ、続いてオートラジオグラフィーにかけた 。 図15B。Osf2中でのトランス活性化ドメインの同定。Osf2欠失突然 変異体の転写活性。Osf2の欠失を、pCMV5発現ベクターにクローン化さ せ、そしてここに記述されるとおりp6OSE2−lucレポーターで遺伝子導 入を行った。左に示される数は、欠失されたアミノ酸を示す。右に示される値は 、9つの独立のトランスフェクション研究の平均±標準偏差である。 図16A。Osf2のPST領域中の活性化および発現ドメインの同定。PS Tドメイン欠失構築物の転写活性。DNAコトランスフェクション研究を、レポ ーター構築物としてpGAL4SVlucを用いてCOS7細胞で行った。細胞 抽出液中のルシフェラーゼ活性を、材料および方法で記述のとおり分析した。示 される値は、三重に行われた4つの独立のトランスフェクション研究の平均であ る。 図16B。Osf2のPST領域中の活性化および発現ドメインの同定。遺伝 子導入された細胞から得た抽出液の免疫ブロット分析。遺伝子導入された細胞中 のGAL4−融合タンパク質の発現を、抗−GAL4DBD抗体を用いて、免疫 ブロット分析によって確認した。分子サイズマーカー(キロダルトンで)は、左 に示される。 図16C。Osf2のPST領域中の活性化および発現ドメインの同定。Os f2のPST領域中の様々の機能性ドメインの代表的図式。 図16D。Osf2のPST領域中の活性化および発現ドメインの同定。VW RPYモチーフの機能を測定するのに使用されるGAL4−VP16構築物の代 表的図式。 図16E。Osf2のPST領域中の活性化および発現ドメインの同定。パネ ルDで示されるGAL4−VP16構築物で遺伝子導入されたCOS7細胞から 得た抽出液中のルシフェラーゼ活性の折畳み誘導。値は、9つの独立のトランス フェクション研究の平均を表わす。 図17。Osf2およびOsf2ΔC12のトランス活性化能力におけるTL E2の影響。Osf2またはOsf2ΔC12、およびp6OSE2lucレポ ーターを用いて、TLE2発現構築物pcDNA3−TLE2の存在または不在 下で、COS7細胞でDNAトランスフェクション研究を行った。値は、ルシフ ェラーゼ活性の折畳み誘導を示し、そして9つの独立のトランスフェクション研 究の平均である。 図18A。QAドメインは、CbfβとのOsf2の異種ダイマー化を防止す る。Cbfβの存在または不在下で、標識二重鎖OSE2オリゴヌクレオチド、 および等価量のヒスチジン−タグ付け野生型および突然変異タンパク質で行った EMSA。非特異的バンド(NS)は矢印によって示される。矢印の頭は、レー ン4および10に見られる超移行複合体を示す。 図18B。QAドメインは、CbfβとのOsf2の異種ダイマー化を防止す る。インビドロ結合アッセイ。グルタチオン−アガロースビーズに固定されたG STタンパク質およびGST−Cbfβ融合タンパク質を、in vitro翻 訳した35S標識Osf2(レーン2および3)またはCbfa2(レーン5およ び6)とインキュベートした。その後、結合タンパク質を、SDS−ポリアクリ ルアミドゲルで分析し、続いてオートラジオグラフィーを行った。35S標識Os f2(レーン2および3)およびCbfa2(レーン5および6)の流入量が示 される。 図18C。QAドメインは、CbfβとのOsf2の異種ダイマー化を防止す る。Osf2およびCbf2キメラ構築物の代表的図式。 図19。Osf2の種々の機能性ドメインの代表的図式。様々の活性ドメイン または抑制ドメインの配置、およびCbfβとのOsf2の異種ダイマー化を防 止することが考えられるQAドメンを含むN末端領域が示される。 図20A。ΔOsf2によるオステオカルシンプロモーター−ルシフェラーゼ キメラ遺伝子のOsf2誘導の阻害。 図20B。移入遺伝子発現が骨でのみあったことの指標。Hprt遺伝子の発 現を検出することによって、RNA完全性を確認した。 図21A。野生型およびトランスジェニック動物でのOsf2を含む骨芽細胞 特異的遺伝子の発現の比較。示されるとおり、発現は、2週および4週で測定し た。 図21B。骨芽細胞核抽出物および野生型(α1(I)wt)OSE2要素ま たは2−bpの突然変異(α1(I)m)を含むOSE2要素を含むオリゴヌク レオチドを用いた電気泳動移動度シフト分析(EMSA)。 図21C。マルチマーまたは野生型OSE2α1(I)および突然変異させた OSE2α1(I)部位のマルチマーを含むレポーター構築物を含む細胞中のO sf2誘導発現の比較。 4.0 例示実施形態の説明 4.1 骨再モデル化 脊椎動物は、安定に骨を再生する。骨の再生は、骨の再吸収、続いて骨芽細胞 による骨の形成を含む。骨の再吸収および形成での欠損は、数種の骨形成のヒト の疾患および障害、例えば、骨粗鬆症、骨硬化症、骨形成不全症、および骨の修 復の不全の発生に関連する。語句骨粗鬆症は、骨の再吸収が、骨形成を越えて、 骨の質量の低下、および骨折にいたる異種群の障害に該当する。臨床的には、骨 粗鬆症は、I型およびII型に分類される。I型骨粗鬆症は、中年の女性で優先 して起こり、そして閉経期にエストロケンの損失と最も頻繁に関連している一方 で、骨粗鬆症II型は、高齢者に関連する。。 骨形成の不全症(OI)は、骨および軟質接合組織脆弱性によって特徴づけら れる遺伝性接合組織疾患の1つの群に該当する(ByersおよびSteine r、1992年;Prockop、1990年)。オスおよびメスは、同等に影 響され、そして全体の発生は、最近5,000−14,000の誕生で1である と計算される。聴力損失、象牙質形成不全症、呼吸不全、重篤な脊柱側湾症、気 腫は、OIの1つまたはそれ以上の型に関連する症状の内のほんのいくつかであ る。 骨修復の不全は、例えば、骨の骨折に続く線維性非癒合、移植干渉不全および 大きな同種移植片不全のような、臨床的にまれな事例での際立った合併症に関連 する。骨の修復を刺激または完全にする方法は、ここに記された個々の疾患の状 態に関連して提案されたが、このような疾患の理解を増し、そして骨関連の障害 のための治療プロトコールか改善される相当の必要性が残っている。 γ−カルボキシグルタミン酸(Gla)残基の存在のため骨Glaタンパク質 と称されるオステオカルシンは、約10−20%のNCPを含む、骨の細胞外マ トリックスの最も優勢な非コラーゲン性タンパク質(NCP)である。種によっ て46との間の50アミノ酸を含み、そしてCa2+結合機能を示す。それは、i n vitroでヒドロキシアパタイトに強力に結合する。骨芽細胞および象牙 芽細胞によってのみ合成され、そしてビタミンK依存性である。カルシウムの存 在下で、オステオカルシンは、全Gla側鎖が、1つのα−螺旋の同じ面に配置 されるα−螺旋形状への遷移を起こさせる。Gla残基は、ヒドロキシアパタイ ト格子中のCa2+の原子間分離と平行して密接に約5.4Åの間隔で間隔を取る 。他の研究では、発明者らは、骨の形成を増加させる上でオステオカルシンの役 割を例示した。 4.2 骨の疾患および障害 骨の疾患は、世界中で顕著な健康問題である。例えば、およそ20−25百万 人のヒトが、部位特異的骨の損失のために骨折の危険が増している。米国での骨 粗鬆症を治療する費用は、最近、年に100億ドルの桁にあると概算されている 。人口学の流れ、すなわち米国の人口の年連が徐々に上がっていることは、安全 で効果的な処置が見つからない場合、これらの費用が、2020年までに2−3 倍に増えることを示唆する。OIのための保健費用の正確な計算は利用できない 一方で、骨折への極端な傾向(OI型I−IV)および骨折修復に伴う異常な骨 の変形(OI型II−IV)から生じるこの疾患に関連した罹患率および死亡率 は、際立っている。 現在、骨の疾患を治療するための従来の方法は、「事実の後」であり、そして 第一に、骨折修復を増強することによる。不運にも、目立った罹患率および死亡 率は、高齢者、特に腰の骨折に罹っている者での長期化した病床休養に関連する 。骨折修復を刺激する新たな方法が明らかに必要とされ、したがって、合併症が 出てくる前に患者における可動性を保持する場合、骨折修復でなく、骨折防止に 焦点を当てる新規方法を開発することが重要である。これは、骨代謝、およびど のようにこの代謝が疾患状態で変えられるかについてのさらに詳細な理解を必要 とする。本発明は、この目的および重要な骨関連タンパク質オステオカルシンの 機能にさらなる洞察力を達成させる道具を提供する。 4.3 オステオカルシン 骨γ−カルボキシグルタミン酸(Gla)タンパク質またはBGPとも呼ばれ るオステオカルシンは、骨、象牙質、およびおそらく他の鉱化組織の生体マトリ ックスに固有の、豊富なCa2+結合タンパク質である。オステオカルシン(o steocalcin)の名称(osteo、ギリシャ語で骨;calc、ラテ ン語で石灰塩;in、タンパク質)は、このタンパク質がCa2+親和性であり、 このタンパク質が骨組織に豊富であることに由来する(種、年令および部位によ り1−20%の非コラーゲンタンパク質)。オステオカルシンはヒト体の10個 の最も豊富なタンパク質の1つであり、骨において最も量の多いGlaタンパク 質である。 オステオカルシンは種により46−50アミノ酸残基(Mr=5,210−5 ,889)を含む。オステオカルシンはその通常のGla残基の含量において際 だつが、ヒトタンパク質はわずか2つのGlaのみを含有し得る。オステオカル シンのビタミンK依存性生合成は骨で起こる。ビタミンKは、ポリペプチド鎖の 特定のグルタミン酸残基の翻訳後酵素的カルボキシル化によるGlaの合成にお いて補因子として関与する。オステオカルシンは骨鉱化の開始直後に骨マトリッ クスにおいて分泌される。 オステオカルシンの一次構造は、13以上の異なる種で決定した。全種のオス テオカルシンは広範なアミノ酸配列同一性を共有する。共通の特徴は、17、2 1および24残基のGlaの位置、およびジスルフィドループCys−23−C ys−29である。ヒドロキシプロリンはほとんどの種で9位にある。オステオ カルシンのアミノ末端は、 Gla残基およびCa2+結合部位である、強く保存された分子の中心部分とは対 照的にかなりの配列多様性を示す。 オステオカルシンは特異的カルシウム−結合特性を有する。円二色性および紫 外分光法により、オステオカルシンにおいてα−ヘリックス構造の存在を確認し 、もし高度にアニオン性のオステオカルシン分子がその全効力の約40%α−ヘ リックスを達成するのであれば、ミリモルレベルのCa2+または他の特異的カチ オンが静電反発を打ち消すのに必要とされることがさらに示された。カルシウム の存在下、オステオカルシンは、全Gla側鎖がα−ヘリックスの同面に位置す るα−ヘリックス構造への遷移を受ける。 遊離溶液中のオステオカルシンは2ないし3モルCa2+/モルタンパク質に、 0.8から3mMの範囲の解離定数で結合する。種々のカチオンが、競合的結合 特性を有しこれもα−ヘリックス構造遷移を誘導する。カルシウムイオンはトリ ・オステオカルシンにおいて0.75mMの中間点でこの遷移を誘導する。ヘリ ックス構造はヒドロキシアパタイトへのオステオカルシンの吸収に重要である。 ヒドロキシアパタイトへの金属非含有オステオカルシンの親和性は、5mMCa2+ の添加により5倍増加する。 Ca2+の結合部位は、Gla残基のカルボキシル基により、並びにオステオカ ルシンの2つのヘリックスドメインのアスパラギン酸およびグルタミン酸の対抗 するカルボキシルによりおそらく形成される。GlaとCa2+との相互作用では 、6−9の配位部位のわずか2つが占有されている。従って、隔離Ca2+は他の 種類の相互作用に利用できる。Glaタンパク質のこの鍵となる特徴は、Ca2+ (mM範囲)のその比較的高い解離定数(Kd)、並びに結漿[Ca2+]が存在 する場所でのこれらのタンパク質の細胞外作用と相容性である。この特徴により 、「EF−ハンド」型の細胞内Ca2+結合タンパク質由来のクラスとしてGla タンパク質が区別され(ここでGla残基は見られない)、結合Ca2+は実質的 には完全に配位されており、Kd値は典型的にはマイクロモルの範囲である。オ ステオカルシンのGla残基へのCa2+結合の相互作用において占めるリガンド の候補は、他のCa2+結合タンパク質、酸性リン脂質表面、およびカルシウムリ ン酸鉱物表面、例えばヒドロキシアパタイトを含む。 ヒドロキシアパタイトにおけるオステオカルシンの吸収親和性は、骨の鉱物動 力学に重要な因子であり得る。ブルシャイト(CaHPO4・2H2O)のヒドロ キシアパタイト[Ca10(PO46(OH)2]への遷移は、非常に低濃度のオ ステオカルシンにより阻害される。オステオカルシンはまた、過飽和溶液および 結晶種を加えたヒドロキシアパタイト系のヒドロキシアパタイトの沈殿を阻害す るが、Ca2+−リン脂質−PO4−依存性結晶化に全く影響を与えない。タンパ タ質は、明記していない表面積の無定形リン酸カルシウムにわずかに結合する。 フルオロアパタイト[Ca10(PO462]へのオステオカルシン吸収は、ヒ ドロキシアパタイトよりも5倍大きい親和定数を示すが、これは骨鉱物代謝にお けるフッ化物のいくつかの異なる効果を説明し得る。平均して、骨において各々 のヒドロキシアパタイトの微結晶についてわずか約1分子のオステオカルシンが 存在するので、微結晶(側面対末端)上の結合部位は鉱物結晶化および/または 溶解の動力学に強く影響を与えることができた。 オステオカルシンは骨芽細胞の特異的産物であるようである。ヒトオステオカ ルシン遺伝子は、マウス−ヒト体細胞ハイブリッドの解析により第1染色体に存 在する。骨、アルカリホスファターゼに重要な別の遺伝子もまた、ヒト第1染色 体上に存在する。ラットオステオカルシン遺伝子は、ラットゲノムDNAライブ ラリーから単離された。シークエンス解析により、mRNAは、4つのエキソン および3つのイントロンからなるDNA断片に存在することが示唆される。ラッ ト遺伝子のイントロンは大きいが、その全体の構造はヒト遺伝子と類似している 。RNAポリメラーゼIIにより転写されるほとんどの遺伝子に関連した典型的 な配列は、ラット遺伝子の5'−フランキング領域(例えば、TATA、CAAT 、AP1、およびAP2)に見られる。さらに、共通配列が、サイクリックヌク レオチド−応答性エレメントおよびいくつかのホルモンレセプター部位(エスト ロゲン、甲状腺ホルモン)について同定された。また、AGに富むクラスター、 仮想的ビタミンD−応答性エレメントも存在し、転写開始部位からすぐ上流の1 ,000ヌクレオチド内に、ラットオステオカルシン遺伝子の1,25(OH)23−依存性転写を支持する配列が存在する。 マウスオステオカルシン遺伝子もまたクローン化および研究されている。コー ド配列が高度に相同性であるが、2つの異なる空間的および時間的形式で転写さ れる3つの遺伝子のクラスターが存在する。3つの遺伝子が、ゲノムDNAの2 3kbスパン内にクラスター化し、同じ転写配向で配列している。遺伝子は(5 ’から3’)オステオカルシン遺伝子1(OG1)オステオカルシン遺伝子2( OG2)、およびオステオカルシン関連遺伝子(ORG)と呼ばれる。OG1お よびOG2は、骨および発達後期にのみ発現される。ORGは腎臓で発現される が、骨および発達初期では発現されない。 OG2のコード配列は、マウスオステオカルシンcDNAの刊行された配列と 同一である。ヒトおよびラットのオステオカルシン遺伝子のように、OG2は4 つのエキソンおよび5’−非翻訳領域を典型的なTATAボックス、CCAAT ボックス、およびビタミンD応答性エレメントと共に含む。OG1はOG2と同 じエキソン−イントロン構造を有し、そのコード配列はOG2のコード配列と9 8%類似している。差異は、エキソン1での6つの置換変異である。OG1の5 ’−非翻訳領域は、1kbにおよびOG2の5’−非翻訳領域と93%相同であ り、特にTATAおよびCCAATボックスおよびビタミンD応答エレメントが 全て転写開始部位から同じ距離に存在する。OG1およびOG2の3’−非翻訳 領域はは1kb以上におよび高度に類似している。 対照的に、ORGの構造は数個の差異を有する。この遺伝子は見かけ上OG1 およびOG2と同じエキソン−イントロン構造を有し、そのコード配列はOG2 と96%類似している。仮想エクソン2には2つの置換変異があり、最後のエキ ソンには7つの置換変異がある(エキソンは成熟タンパク質をコードする)。こ れらの変異は、ビタミンK依存性カルボキシラーゼの認識配列であるグルタミン 酸残基に影響を与えず、または停止コドンを作製しない。 ORGと他の2つの遺伝子間の主要な差異は、イニシエーターの上流に位置す る4kbのDNAフラグメントであり、他の2つの遺伝子におけるどの配列とも 相同性がない。この4kbDNAフラグメントの5’には、1kbにおよびOG 1およびOG2の5’−非翻訳領域に93%相同なDNA配列がある。ORGの 3’−非翻訳領域は、対応す るOG1およびOG2の領域に類似している。ORGは追加のエキソンを含み、 OG1およびOG2とは異なるプロモーターを使用する。 マウスオステオカルシンクラスターの3つの遺伝子は、2つの異なる空間的形 式で転写される。OG1およびOG2は骨においてのみ転写され、これはその実 質的に同一な構造と一致する。ORGは腎臓および肺において転写されるが、骨 においては転写されない。 マウスオステオカルシンクラスターの3つの遺伝子は2つの異なる時間的発現 形式を有する。ORGの転写は最初にマウス胚において早い10.5日の妊娠初 期で開始される。OG1およびOG2の転写は、骨形成が始まる15.5日に開 始する。 4.4 OSF2/CBFA1:骨芽細胞分化の転写活性化因子 骨芽細胞は骨形成細胞である。骨芽細胞特異的遺伝子発現および分化の分子的 基礎は知られていない。オステオカルシンプロモーターにおいてOSE2と呼ば れる骨芽細胞特異的シス作用エレメントは以前に同定された。Osf2/Cbf a1をコードするCDNAがクローン化され、そのタンパク質はOSE2に結合 する。Osf2/Cbfa1発現は、発達中骨格の間葉細胞凝縮において開始さ れ、その後骨芽細胞系統の細胞に厳しく限定され、BMP7およびビタミンD3 により調節される。Osf2/Cbfa1は骨芽細胞において発現された複数の 遺伝子に結合し、その発現を調節する。最後に、非骨芽細胞におけるOsf2/ Cbfa1の強制発現により、基本的な骨芽細胞特異的遺伝子の発現が誘導され る。この研究により、骨芽細胞分化の調節剤として作用することが示された骨芽 細胞特異的転写因子の最初の同定が示される。 4.5 アフィニティクロマトグラフィー アフィニティクロマトグラフィーは、一般的に、リガンドまたは抗体などの物 質によるタンパク質の認識に基づく。カラム物質は、活性化ダイなどの結合分子 を、例えば不溶性マトリックスなどに共有結合することにより合成し得る。次い で、カラム物質を、溶液から所望の物質を吸収させる。次に、条件を、結合が生 じず、基質が溶出される状態へ変化させる。成功したアフィニティクロマトグラ フィーの必要条件は、 1)マトリックスは目的の分子を特異的に吸収しなければならない、 2)他の不純物は吸収されない、 3)リガンドはその結合活性を変化させることなく結合していなければならない 、 4)リガンドはマトリックスに十分に強力に結合していなければならない、およ び 5)分解することなく目的の分子を溶出できなければならない。 本発明の好ましい実施形態は、溶液からの抗体の精製におけるアフィニティク ロマトグラフィー法であり、ここでマトリックスは、セファロースCL6Bまた はCL4Bに共有結合した、例えばOsf2/Cbfa1由来のOsf2/Cb fa1ペプチドエピトープを含む。このマトリックスは、本発明の抗体に直接結 合し、塩、GuHCl、pH、または尿素などの適当な勾配を用いた溶出により 分離が可能となる。 本発明のOsf2/Cbfa1エピトープへの抗体(モノクローナル抗体を含 む)を本明細書で記載し、これらのペプチドまたはその免疫学的交差反応変異体 を精製する免疫吸着法の使用も含まれる。この目的のために有用な抗体は、一般 的に、以下で開示した技術により調製し得るか、またはモノクローナル(例えば 、米国特許第4,514,498号および4,740,467号参照)および選 択した所望のポリペプチドと反応するものの製造で当分野で一般的に公知である ことが提唱される。免疫親和性クロマトグラフィー媒体、マトリックスおよびカ ラムの開発は、Osf2/Cbfa1由来ポリペプチドおよび/または抗体の単 離および精製に特に有用であり得る。 4.6 核酸輸送およびDNAトランスフェクション法 ある実施形態において、本明細書で開示した核酸断片を用いて適当な宿主細胞 をトランスフェクトすることが考えられる。細胞へのDNAの導入法は当業者に よく知られている。 発現構築物を培養哺乳動物細胞に転移するいくつかの非−ウイルス法が本発明 により考えられる。これらはリン酸カルシウム沈降法(GrahamおよびVa n Der Eb、1973;ChenおよびOkayama、1987;Ri ppe et al.、1990)DEAE−デキストラン(Gopal、19 85)、電気穿孔(Wongお よびNeumann、1982;Fromm et al.、1985;Tur −Kaspa et al.、1986;Potter et al.、198 4)、直接的マイクロインジェクション(Capecchi、1980;Har landおよびWeintraub、1985)、DNAをのせたリポソーム( NicolauおよびSene、1982;Fraley et al.、19 79)およびリポフェクタミン−DNA複合体、細胞超音波(Fechheim er et al.、1987)、高速マイクロ発射体を用いた遺伝子衝撃(Y ang et al.、1990)、およびレセプター仲介トランスフェクショ ン(Curiel et al.、1991;Wagner et al.、1 992;WuおよびWu、1987;WuおよびWu、1988)を含む。これ らの技術をin vivoまたはex vivo使用に良好に適合させ得る。 さらに、レトロウイルス、バキュロウイルス、アデノウイルス、アデノ関連ウ イルス、ワクチンウイルス、ヘルペスウイルス等を含むウイルスベクター(Lu et al.、1993;EglitisおよびAnderson、1988 ;Eglitis et al.、1988)の使用は当分野でよく知られてお り、本明細書で詳しく記載する。 4.7 リポソームおよびナノカプセル 特定の実施形態において、発明者は特定のペプチドまたは核酸断片の宿主細胞 への導入にリポソームおよび/またはナノカプセルの使用を考える。特に、本発 明のOsf2/Cbfa1ペプチドは、DMSOと共に溶液中での運搬用に製剤 化またはリポソームに封入し得る。 かかる製剤は、本明細書で開示した核酸、ペプチドおよび/または抗体の医薬 的に許容される製剤の導入に好ましくあり得る。リポソームの形成および使用は 、一般的に当業者に公知である(例えば、Couvreur et al.、1 997;Couvreur、1988参照、これは細胞内細菌感染および疾病の 標的抗菌療法におけるリポソームおよびナノカプセルの使用を記載する)。最近 、血清安定性および循環半減期が亢進したリポソームが開発された(Gabiz onおよびPapahadjopoul os、1988;AllenおよびChoun、1987)。 リポソームは、T細胞懸濁液、他の方法によるトランスフェクションに通常耐 性である多くの細胞型(肝細胞一次培養物およびPC12細胞を含む)で良好に 使用されてきた(Renneisen et al.、1990;Muller et al.、1990)。さらに、リポソームは、ウイルス基本輸送系に典 型的なDNA長の制限がない。リポソームは、遺伝子、薬物(Heathおよび Martin、1986;Heath et al.、1986;Balazs ovits et al.、1989、放射性治療剤(Pikul et al .、1987)、酵素(Imaizumi et al.1990a;Imai zumi et al.1990b)、ウイルス(FallerおよびBalt imore、1984)、転写因子およびアロステリック効果基(Nicola uおよびGersonde、1979)を種々の培養細胞系および動物に効果的 に導入するために使用されてきた。さらに、リポソーム仲介薬物輸送の効果を試 験するいくつかの成功した臨床試験が考えられる(Lopez−Bereste in et al.、1985a;1985b;Coune、1988;Scu lier et al.、1988)。さらに、いくつかの研究により、リポソ ームの使用は、全身送達後、自己免疫応答、毒性または性腺局在とは関連してい ないことが示唆される(MoriおよびFukatsu、1992)。 リポソームは水性媒体に拡散したリン脂質から、および自発的に多重ラメラ同 心円二重膜小胞(また多重ラメラ小胞(MLV)とも呼ばれる)から形成される 。MLVは一般的に直径か25nmから4μmである。MLVの超音波により、 直径の範囲が200−500Åでありコアに水溶液を含む、小さな単ラメラ小胞 (SUV)が形成される。 リポソームは、細胞膜に多くの点で似ており、ペプチド組成物の担体として本 発明と関連した使用に考えられる。それらは、水および脂質の両方に可溶性な物 質を、すなわちそれぞれ水性空間およびそれ自体の二重層に捉えることができる ため広く適用できる。薬物を含有するリポソームはリポソーム製剤を選択的に修 飾することにより有効成分の部位特異的輸送に使用され得る。 Couvreur et al.(1977;1988)の教義に加えて、以 下の情報を、リポソーム製剤の調製に使用し得る。リン脂質は、脂質と水のモル 比により、水中に拡散したリポソーム以外の種々の構造を形成できる。低率にお けるリポソームが好ましい構造である。リポソームの物理的特性は、pH、イオ ン強度および二価カチオンの存在に依存する。リポソームはイオン性および極性 物質に対して低い透過性を示すことができるが、高温では、そ透過性を顕著に変 化させる相転移を受ける。相転移は、ゲル状態として知られる緊密に充填され、 秩序ある構造からの、液体状態として知られる緩く充填され、より秩序の低い構 造への変化を含む。これは特徴的な相転移温度で起こり、結果としてイオン、糖 および薬物への透過性が高まる。 温度に加えて、タンパク質にさらすこともリポソームの透過性を変化できる。 シトクロムcなどの特定の可溶性タンパク質は、二重膜を変形および貫通し、よ って透過性に変化が生じる。コレステロールは、リン脂質をよりしっかりと詰め ることによりタンパク質のこの貫通を阻害する。抗生物質および阻害剤に最も有 用なリポソーム形成はコレステロールを含むと考えられる。 溶質の捕獲能は、異なる型のリポソーム間で変化する。例えば、MLVは溶質 を捉えるのに中程度に効力があるが、SUVは極めて効果的でない。SUVは均 一性およびサイズ分布再現性の利点を提供するが、サイズおよび捕獲効力間での 妥協は、大きい単ラメラ小胞(LUV)により提供される。これらはエーテル蒸 発により調製され、溶質捕獲はMLVよりも3から4倍の効力がある。 リポソームの特徴に加えて、化合物捕獲における重要な決定因子は、化合物そ れ自体の物理化学的特性である。極性化合物は、水性空間において捕獲され、非 極性化合物は小胞の脂質二重層に結合する。極性化合物は透過によりまたは二重 層が崩壊した時に放出されるが、非極性化合物は、温度または脂質タンパク質に さらすことにより崩壊することがなければ、二重層に付着したままである。どち らの型も相転移温度で最大の流出速度を示す。 リポソームは細胞と4つの異なる機構により相互作用する。マクロファージお よび好 中球などの網膜内皮系の食細胞によるエンドサイトーシス、非特異的な弱疎水性 または静電力、または細胞表面成分との特異的相互作用による、細胞表面への吸 着、リポソームの脂質二重膜の細胞質への挿入による結漿細胞膜との融合、リポ ソーム含有物の細胞質への同時放出、およびリポソーム含有物とは全く関係なく 、リポソーム脂質の細胞または亜細胞膜への移動、またはその逆。どの機構が作 用し、1つ以上が同時に作用し得るかを決定することはしばしば困難である。 静脈内注入リポソームの結果および性質は、例えばサイズ、流度および表面電 荷などの物理的特性に依存する。それらはその組成物により数時間または数日間 存続し得、血液中の半減期は数分から数時間の範囲である、MLVおよびLUV などの大きいリポソームは、網膜内皮系の食細胞により急速に取り込まれるが、 循環系の生理機能はほとんどの部位でかかる大きな種の排泄を抑制する。それら は大きな開口または孔が毛細血管内皮、例えば肝臓または脾臓などのシヌソイド に存在する場所にのみ存在できる。従って、これらの器官は、取り込みの優勢部 位である。一方、SUVは広範な組織分布を示すが、肝臓および脾臓において依 然高度に隔離されている。一般的に、このin vivoでの行動により、リポ ソームの有効な標的化はその大きなサイズが接近できる器官および組織にのみ限 定される。これらは血液、肝臓、脾臓、骨髄およびリンパ器官を含む。 標的化は、一般的に、本発明に関して制限ではない。しかし、特異的標的化を 所望であれば、これを達成する方法を利用できる。抗体を使用してリポソーム表 面に結合させ、抗体およびその薬物含有物を特定の細胞型表面に存在する特異的 抗原性レセプターに指向することができる。炭水化物決定基(細胞−細胞認識、 相互作用および癒着に役割を果たす糖タンパク質または糖脂質細胞表面成分)も また認識部位として使用し得る。なぜならリポソームを特定の細胞型に指向させ る効力を有するからである。ほとんど、リポソーム製剤の静脈内注射を使用する が、他の投与経路もまた考えられる。 また、本発明は、本発明のOsf2/Cbfa1ペプチドの医薬的に許容され るナノカプセル製剤を提供する。ナノカプセルは一般的に、安定および再現可能 な方法で化合 物を取り込むことができる(Henry−Michelin et al.、1 987)。細胞内ポリマー過充填による副作用を回避するために、かかる超微粒 子(サイズ約0.1μm)はin vivoで分解できるポリマーを用いて設計 する。これらの要求に合致する生物分解可能なポリアルキル−シアノアクリレー トナノ粒子は本発明の使用に考えられ、かかる粒子は記載のように(Couvr eur et al.、1984;1988)容易に製造し得る。 4.8 OSF2/CBFA1−由来エピトープの発現 Osf2/Cbfa1由来エピトープの発現に、1つの適当なクローンまたは 複数のクローンが得られれば、それらが天然配列または遺伝子的に修飾されたも のであれ、Osf2/Cbfa1−由来エピトープの組換え調製における発現系 を調製し得る。原核または真核細胞系における発現用のDNA断片工学は、組換 え発現において当業者に一般的に公知の技術により実施し得る。実質的にどの発 現系もOsf2/Cbfa1−由来エピトープの発現に使用し得ると信じられて いる。 Osf2/Cbfa1−由来エピトープは、真核発現系において良好に発現さ れ得るが、細菌発現系が全目的においてOsf2/Cbfa1−由来エピトープ の調製に好ましくあり得るとも考えられる。全長、切断短縮、部位特異的修飾、 変異、または誘導化Osf2/Cbfa1ペプチドをコードするDNA配列は、 細菌系において別々に発現され得、コード化タンパク質がβ−ガラクトシダーゼ 、ユビキノン、Schistosoma japonicumグルタチオンS− 転移酵素、S.aureusプロテインA、マルトース結合タンパク質等との融 合物として発現される。原核発現系、および特に細菌発現系は究極的には、使用 し易さ、およびそこで得られる物質の量の点で、真核発現よりも利点を有すると 信じられている。 かかるエピトープをコードするDNA断片を用いた宿主細胞の形質転換は、O sf2/Cbfa1−由来エピトープペプチドを得る簡便な方法を提供すると提 唱されている。ゲノムまたは染色体外配列は適当な発現ベクター内に存在し、コ ードタンパク質を発現できる適当な条件下に存在する場合、真核発現に適当であ り、宿主細胞は当然核酸転写 物を処理し、続くタンパク質への翻訳のための機能性mRNAを産生する。 ほとんどの真核発現系もOsf2/Cbfa1−由来エピトープに使用し得る ことが(例えば、バキュロウイルス基本、グルタミンシンターゼ基本またはジヒ ドロ葉酸還元酵素基本系を使用し得る)同様に信じられている。しかし、好まし い実施形態において、複製起源および効果的な真核プロモーターを取り込んだプ ラスミドベクター、例えばpCMV関連種の真核ベクター例えばpCMV5か最 も有用であると考えられる。 このように発現させるために、コード配列をプロモーターに隣接およびその制 御下に配置する。当分野ではコード配列をかかるプロモーターの制御下に置くた めに、タンパク質の転写リーディングフレームの転写開始部位の5’端を、選択 したプロモーターの「下流」(すなわち3’の)約1ないし約50ヌクレオチド に配置すると理解される。 真核発現を考える場合、もし元のクローン化断片内に含まれないのであれば、 典型的には転写単位(これはOsf2/Cbfa1−由来エピトープ−コードD NA配列、適当なポリアデニル化部位(例えば、5’−AATAAA−3’)を 含む)に取り込むことを所望する。典型的には、ポリ−A付加部位は、転写終結 の前の位置であるタンパク質の終結部位の「下流」約30−約2000ヌクレオ チドに位置する。 実質的に任意の一般的に使用される宿主細胞を、Osf2/Cbfa1−由来 エピトープの発現と関連づけて本明細書に従って使用できると考えられる。例は 、例えば239、AtT−20、HepG2、VERO、HeLa、CHO、W I38、BHK、COS−7、RINおよびMDCK細胞系などの真核発現に典 型的に使用される細胞系を含む。 Osf2/Cbfa1−由来エピトープペプチドは「過剰発現」、すなわちヒ ト細胞における天然発現に比べて、またはOsf2/Cbfa1−由来エピトー プ−コードDNA断片を含む組換え宿主細胞における他のタンパタ質の発現に比 べて高いレベルで発現され得ると考えられる。かかる過剰発現は、放射標識およ び/またはタンパク質精製を含む種々の方法により評価し得る。しかし、単純で 直接的な方法が好ましく、例えば、SDS/PAGEおよびタンパク質染色また はウエスタンブロット、次いで定量分析、 例えば得られたゲルまたはブロットの濃度測定を含む。天然Osf2/Cbfa 1−由来ペプチド−産生動物細胞におけるレベルと比較して組換えポリペプチド のレベルの特異的な増加は、過剰発現の指標であり、宿主細胞により産生された 他のタンパク質に関連して特異的タンパク質が相対的に多く、例えばゲル上で見 ることができる。 本明細書で使用したように、「工学化」または「組換え」細胞は、例えばOs f2/Cbfa1−由来エピトープペプチドをコードする遺伝子などの組換え遺 伝子を導入した細胞を意味する。ゆえに、工学化細胞は、組換え導入遺伝子を含 まない天然に存在する細胞から識別できる。従って工学化細胞は、ヒトの手を用 いて導入された遺伝子を有する細胞である。組換え導入遺伝子は、cDNA遺伝 子(すなわち、イントロンを含まない)、ゲノム遺伝子のコピーの形であるか、 またはプロモーターに隣接し、特定の導入遺伝子と天然に関連しない遺伝子を含 む。 一般的に言えば、組換え遺伝子として遺伝子のcDNA型を使用することがよ り簡便であり得る。cDNA型の使用により、遺伝子のサイズは、一般的にはる かに小さく、標的化細胞のトランスフェクトにゲノム遺伝子(これは典型的にc DNA遺伝子よりも1桁まで大きい次元である)よりも容易に使用できるという 点で利点があると信じられている。しかし、発明者は、所望であれば特定遺伝子 のゲノム型を使用する可能性を除外しない。 1つ以上の外来遺伝子の組換え型の導入が必要とされる場合、遺伝子を、工学 に選択した細胞型において遺伝子発現を効果的に指向するプロモーターの制御下 になるように導入することが重要である。一般的に、目的の遺伝子の構成的(定 常)発現の可能なプロモーターを使用することを所望する。よく使用される構成 プロモーターは、一般的に起源がウイルスであり、サイトメガロウイルス(CM V)プロモーター、ラウス肉腫の長い末端反復(LTR)配列およびSV40初 期遺伝子プロモーターを含む。これらの構成プロモーターの使用により、導入遺 伝子の高く、定常な発現レベルが確実となる。発明者は、目的の導入遺伝子から の発現レベルは、おそらく染色体DNAの組換え遺伝子の挿入部位の機能として 、種々のクローンにより異なり得ることを認識した。従って、 特定の組換え遺伝子の発現レベルは、各トランスフェクション実験由来の異なる クローンを評価することにより選択できる;その系を一旦選択すれば、構成プロ モーターは所望レベルの発現が永久的に維持されることを確実にする。また、工 学に使用した細胞型に特異的なプロモーター、例えばインスリノーマ細胞系にお けるインシュリンプロモーターまたは前下垂体細胞系におけるプロラクチンまた は成長ホルモンプロモーターを使用することも可能である。 4.9 ペプチドおよび抗体組成物の検出 あるポリペプチドが典型的な染色法(例えばクマーシーブルーまたは銀染色、 これは通常SDS/PAGEゲルの解析に使用される)の検出限界以下の量で存 在し得るか、またはその存在は類似Mrの不活性ポリペプチドによりマスクされ 得ることがさらに理解される。本発明の通常の実施には必要でないが、他の検出 法は有利には目的の特定のポリペプチドの可視化に使用され得ると考えられる。 本明細書に記載の、免疫学に基づいた技術、例えば酵素−、放射標識−または蛍 光標識抗体を用いたウエスタンブロットはこの点で特に有用であると考えられる 。また、本発明のペプチドは、本発明の抗体を、かかる一次抗体に親和性を有す る二次抗体と組合せて用いて検出され得る。二次抗体は酵素−または放射標識、 または別に、蛍光−またはコロイド金標識し得る。かかる二段階二次抗体技術の 標識および検出法は、当業者にはよく知られている。 4.10 イムノアッセイ 記載したように、天然および合成の本発明のペプチドおよびペプチドエピトー プは、免疫原として(例えば、ワクチン開発と関連して)、または反応性抗体の 検出のためのイムノアッセイにおいて抗原として有用である。初めにイムノアッ セイについて、その最も単純かつ直接的な意味において、本発明の好ましいイム ノアッセイは、当業者に公知のように、種々の型の酵素結合イムノソルベントア ッセイ(ELISA)を含む。しかし、開示したタンパク質およびペプチドの有 用性は、かかるアッセイに限定されず、他の有用な実施形態はRIAおよび他の 非−酵素結合抗体結合アッセイおよび方法を含むことが容易に理解される。 好ましいELISAアッセイにおいて、新規タンパク質抗原配列を取り込んだ ポリペプチドを、選択表面、好ましくはタンパク質親和性を示す表面、例えばポ リスチレンマイクロタイタープレートのウエルに固定する。不完全に吸着した物 質を取り除くために洗浄した後、次いで、一般的に、試験抗血清に関して抗原性 的に中性であることが知られている非特異的タンパク質、例えばウシ血清アルブ ミン(BSA)またはカゼインをウエル上で結合すなわち被覆することを所望す る。これにより、固定表面上の非特異的吸着部位の遮断が可能となり、従って抗 血清の表面上での非特異的結合により生じるバックグラウンドは減少する。 抗原性物質をウエルに結合させ、非反応性物質で被覆してバックグラウンドを 減少させ、洗浄して非結合物質を除去した後、固定表面を、試験する抗血清また は臨床的または生物学的抽出物と、免疫複合体(抗原/抗体)が形成されやすい 仕様で接触させる。かかる条件は好ましくは、抗血清を希釈剤(例えばBSA、 ウシガンマグロブリン(BGG)およびリン酸緩衝液(PBS)/Tween( 登録商標))での希釈を含む。これらの添加剤はまた、非特異的バックグラウン ドの減少に寄与する。次いで、層状の抗血清を例えば2−4時間、好ましくは2 5−から約27℃の温度でインキュベートする。インキュベート後、抗血清−接 触表面を洗浄して非−免疫複合体物質を除去する。好ましい洗浄方法は、例えば PBS/Tween(登録商標)またはホウ酸緩衝液などの溶液での洗浄を含む 。 試験サンプルと結合抗原間の特異的免疫複合体の形成、次いで洗浄後、免疫複 合体形成の頻度および量を、複合体を一次抗体に特異的な二次抗体にさらすこと により決定し得る。もちろん、試験サンプルは典型的にはヒト起源であり、二次 抗体は好ましくはヒト抗体に特異性を有する抗体である。検出法を提供するため に、二次抗体は好ましくは、適当な発色物質とのインキュベート時に発色すると いったシグナルを産生する、酵素標識などの結合した検出可能な標識を有する。 従って、例えば、接触し、抗血清−結合表面をウレアーゼまたはペルオキシダー ゼ−コンジュゲート抗ヒトギグ(gig)と共に、一定時間および免疫複合体形 成に適した条件下、インキュベートすることを所望する(例 えば、PBS/Tween(登録商標)などのPBS−含有溶液中2時間室温で インキュベート)。 二次標識または酵素−標識抗体と共にインキュベートし、次いで洗浄して非結 合物質を除去した後、ペルオキシダーゼの場合には酵素標識として、例えば尿素 およびブロモクレゾール紫などの発色基質または2,2秩|アジノ−ジ−(3− エチル−ベンズチアゾリン−6−スルホン酸[ABTS]およびH22と共にイ ンキュベートすることにより標識の量を定量した。次いで、定量は、例えば可視 スペクトル分光光度計を用いて発色度を測定することにより実施する。 4.11 免疫沈降法 本発明の抗体は免疫沈降によるOsf2/Cbs1ポリペプチド抗原の単離に 特に有用である。免疫沈降は複合体混合物からの標的抗原成分の分離を含み、微 量のタンパク質を識別および単離するために使用する。別の実施形態において、 本発明の抗体は2つの抗原の近接した並置に有用である。これは、酵素−基質対 などの抗原の局在濃度の上昇に特に有用である。 関連した実施形態において、本発明の抗体は、Osf2/Cbfa1の活性の 調節に有用である。抗体と抗原性組成物間の結合の検出は、放射能標識抗体また は別に、それから誘導した放射能−標識Osf2/Cbfa1ポリペプチドも用 いることにより達成され得る。また、ビオチン−標識抗体を用いたアッセイもま た記載(BayerおよびWilchek、1980)のように当分野でよく知 られている。 4.12 ウエスタンブロット 本発明の組成物は、イムノブロットまたはウエスタンブロット解析に非常に有 用である。抗体は、高親和性一次試薬として、ニトロセルロース、ナイロンまた はその組合せなどの固体支持体上に固定したタンパク質の同定に使用され得る。 免疫沈降と組合せて、ゲル電気泳動後、これらは1段階試薬として、抗原の検出 に使用し得、これに対して抗原の検出に使用した二次試薬が負のバックグラウン ドを引き起こす。これは実験した抗原が免疫グロブリン(免疫グロブリン結合細 菌細胞壁成分の使用を除外する)であり、 実験した抗原が検出剤と交差反応する、またはそれらは交差反応シグナルとして 同じ相対分子量で移動する場合、特に有用である。ウエスタンブロットと組合せ て使用する免疫学に基づく検出法は、種々のペプチド部分に対してこの点で特に 有用であると考えられる酵素−、放射標識−または蛍光標識二次抗体を含む。 4.13 スクリーニングアッセイ 形質転換した宿主細胞を、天然および人工由来の化合物または混合物のスクリ ーニングに使用し、本発明のOsf2/Cbfa1ポリペプチドと複合体を形成 できるものを選択し得る。これは、阻害または崩壊、またはさらにOsf2/C bfa1の骨芽細胞分化調節能を亢進する化合物の探索に有用であり得る。効果 的な製剤は、特定のOsf2/Cbfa1のエピトープと複合体を形成する化合 物(例えば植物、動物および海洋源などの天然源から単離した化合物、および種 々の合成化合物を含む)を同定することにより開発され得ると考えられる。かか る方法で試験し得る天然またはヒトの手による化合物はまた、種々のミネラルお よびタンパク質、ペプチドまたは抗体を含み得る。 4.14 ポリペプチドおよびDNAをコードするポリペプチドの変異 ある実施形態において、変異ポリペプチドおよび/またはそれらをコードする ポリヌクレオチドを調製することが望ましい。変異させる所望のペプチドの構造 が解析されれば、生物学的特性が変化しおよび特に転写因子活性が上昇、ペプチ ド安定性が増加および/または毒性が軽減された変異ペプチド産生のために、1 つ以上の変異をポリペプチドシークエンサー、また、Osf2/Cbfa1−由 来ポリペプチドをコードするDNA配列に導入することがしばしば望ましくあり 得る。 このために、本発明は、本発明のチャンネル−阻害ポリペプチドをコードする 核酸断片の部位−特異的変異法およびランダム変異の両方を包含する。本明細書 で記載のアッセイ法を用いて、次いで、これらの産生体から生じたチャンネル阻 害活性が亢進し、ペプチド安定性が上昇し、および/または毒性が軽減した変異 体を同定し得る。 ポリペプチドをコードするDNA断片の変異法は、当業者によく知られている 。修飾は、ランダム、または部位特異的突然変異誘発法により作製し得る。核酸 は、配列から 1つ以上のヌクレオチドの付加または欠失によりその構造を変化させることによ り修飾され得る。 変異は、特定のポリペプチドの配列内に1つ以上の変異を有するオリゴヌクレ オチドを合成するなど当分野で公知の任意の技術に従って実施し得るが、これに 限定されない。 特に、部位特異的突然変異誘発は、基礎DNAの特異的変異による個々のペプ チドまたは生物学的機能等価タンパク質またはペプチドの調製に有用な技術であ る。さらにこの技術により、1つ以上のヌクレオチド配列変化をDNAに導入す ることにより、例えば、1つ以上の前記の考慮を取り込んだ配列変異体を容易に 調製および試験できる。部位特異的突然変異誘発により、所望の変異のDNA配 列をコードする特異的オリゴヌクレオチド配列、並びに十分な数の隣接ヌクレオ チドの使用による変異体の産生が可能となり、横切る欠失接合部位の両面上で安 定な二本鎖を形成するに十分なサイズおよび配列複雑度を有するプライマー配列 が提供される。典型的に、約17から約75のヌクレオチドまたはそれ以上の長 さのプライマーか好ましく、配列の接合部位の両面上の約10から約25または それ以上の残基を変化できる。 一般的に、部位特異的突然変異誘発の技術は種々の刊行物に例示してあるよう に当分野でよく知られている。認識されるように、技術は典型的に一本鎖および 二本鎖形の両方で存在するファージベクターを使用する。部位特異的突然変異誘 発に有用な典型的なベクターは、例えばM13ファージなどのベクターを含む。 これらのファージは容易に市販で入手でき、その使用は一般的に当業者によりよ く知られている。二本鎖プラスミドはまた、目的の遺伝子をプラスミドからファ ージに移す段階を削除した部位特異的突然変異誘発に慣用的に使用される。 一般的に、本明細書に記載の部位特異的突然変異誘発は、初めに一本鎖ベクタ ーを得るまたはその配列内に所望のペプチドをコードするDNA配列を含む二本 鎖ベクターの二本鎖を融解して離すことにより実施する。所望の変異配列を有す るオリゴヌクレオチドプライマーを一般的には合成的に調製する。次いでこのプ ライマーを、一本鎖ベクターとアニールさせ、大腸菌ポリメラーゼIクレノウフ ラグメントなどのDNAポリマー 化酵素にさらし、変異を有する鎖の合成を完成させる。従って、ヘテロ二本鎖が 形成され、1つの鎖は元の非変異配列をコードし、二番目の鎖は所望の変異を有 する。次いで、このヘテロ二本鎖ベクターを使用して大腸菌細胞などの適当な細 胞を形質転換またはトランスフェクトし、変異配列を有する組換えベクターを含 むクローンを選択する。変異誘発性オリゴヌクレオチドを取り込んだクローンを 増やす遺伝子選択スキームはKunkel et al.(1987)により考 案された。また、市販で入手可能な熱安定性酵素、例えばTaqポリメラーゼと 共にPCR(登録商標)を使用して、変異誘発性オリゴヌクレオチドプライマー を増幅DNAフラグメントに取り込み得、次いで、適当なクローニングまたは発 現ベクターにクローン化できる。Tomic et al.(1990)および Upender et al.(1995)のPCR(登録商標)−仲介変異法 は、かかるプロトコールの2つの例を提供する。熱安定性ポリメラーゼに加えて 熱安定性リガーゼを使用したPCR(登録商標)もまたリン酸化変異オリゴヌク レオチドの増幅DNAフラグメントへの取り込みに使用され得、次いで適当なク ローニングまたは発現ベクターにクローン化し得る。Michael(1994 )により記載の変異法はかかるプロトコールの例を提供する。 部位特異的突然変異誘発を用いて選択したペプチド−コードDNA断片の配列 変異体の調製は、効力的に有用な種を産生する方法として提供され、限定する意 図はなく、それらをコードするペプチドおよびDNA配列の配列変異体が得られ 得る他の方法が存在する。例えば、所望のペプチド配列をコードする組換えベク ターは、ヒドロキシルアミンなどの変異誘発剤で処理し得、配列変異体が得られ る。 本明細書で使用したように、「オリゴヌクレオチド部位特異的突然変異誘発法 」なる語は、鋳型−依存性プロセスおよびベクター−仲介増殖(これは結果的に その最初の濃度に比較して特異的核酸分子の濃度が上昇する、または増幅などの 検出可能なシグナルの濃度の上昇を引き起こす)を意味する。本明細書で使用し たように、「オリゴヌクレオチド部位特異的突然変異誘発法」なる語は、プライ マー分子の鋳型−依存性伸長を含むプロセスを意味する。鋳型依存性プロセスな る語は、RNAまたはDNA分子(ここ で新規に合成された核酸鎖の配列は相補的塩基対のよく知られている原則により 指示される)の核酸合成を意味する(例えばWatson、1987参照)。典 型的に、ベクター仲介法は、核酸フラグメントのDNAまたはRNAベクターへ の導入、ベクターのクローン増殖、および増殖した核酸フラグメントの回収を含 む。かかる方法の例は、米国特許第4,237,224号により提供され、その 全体を引用してここに明記して援用する。 サンプル中に存在する目的の標的配列を増幅する多くの鋳型依存性プロセスが 利用できる。最もよく知られている増幅法の1つは、複製連鎖反応(PCR(登 録商標))であり、これは米国特許第4,683,195号、4,683,20 2号および4,800,159号(各々その全体を引用してここに明記して援用 する)に記載されている。簡潔には、PCR(登録商標)において、標的配列の 反対の相補鎖上の領域に相補的な2つのプライマー配列を調製する。過剰のデオ キシヌクレオチド三リン酸を、DNAポリメラーゼ(例えばTaqポリメラーゼ )と共に反応混合物に加える。もし標的配列がサンプル中に存在すれば、プライ マーは標的に結合し、ポリメラーゼはヌクレオチド上に追加することによりプラ イマーを標的配列に沿って伸長する。反応混合物の温度を上昇または下降させる ことにより、伸長プライマーは標的から解離し、反応産物を形成し、過剰なプラ イマーは標的および反応産物に結合し、プロセスを反復する。好ましくは、逆転 写PCR(登録商標)増幅法は、増幅されたmRNAの量を定量するために行い 得る。複製連鎖反応法は当分野でよく知られている。 他の増幅法はリガーゼ鎖反応(LCRと呼ぶ)であり、欧州特許出願公開番号 320,308号に開示され、その全体を引用してここに援用する。LCRにお いて、2つの相補的プローブ対を調製し、標的配列の存在下で、各対は隣接する 標的の逆の相補鎖に結合する。リガーゼの存在下、2つのプローブ対は連結して 単一の単位を形成する。温度循環により、PCR(登録商標)のように、結合連 結単位は標的から解離し、次いで、過剰なプローブ対のライケーションの「標的 配列」として作用する。米国特許第4,883,750号(その全体を引用して ここに明記して援用する)は、標的配列へのプロ ーブ対の結合におけるLCRに類似した別の増幅法を記載する。 Qβレプリカーゼ(登録商標)(国際特許出願公開番号PCT/US87/0 0880に記載、その全体を引用してここに援用する)はまた、本発明において また別の増幅法として使用され得る。この方法では、標的の領域と相補的な領域 を有するRNAの複製配列を、RNAポリメラーゼの存在下、サンプルに加える 。ポリメラーゼは複製配列を複写し、次いで検出できる。 等温増幅法(制限エンドヌクレアーゼおよびリガーゼを用いて、制限部位の1 つの鎖にヌクレオチド5’−[α−チオ]三リン酸を含む標的分子の増幅を達成 する(Walker et al.、1992、その全体を引用してここに援用 する)はまた、本発明における核酸の増幅に有用であり得る。 鎖置換増幅(SDA)は別の核酸等温増幅法であり、これは複数回の鎖置換お よび合成、すなわちニック翻訳を含む。修復鎖反応(RCR)と呼ばれる類似の 方法は別の増幅法であり、本発明において有用であり得、増幅に標的化した領域 を介していくつかのプローブとアニールさせ、次いで、4つの塩基のわずか2つ が存在する修復反応を行うことに関する。他の2つの塩基は、容易に検出できる ようにビオチニル化した誘導体として添加し得る。類似の方法はSDAで使用さ れる。 配列はまた、環状プローブ反応(CPR)を用いて検出できる。CPRにおい て、非−Cry−特異的DNAの3’および5’端配列およびCry−特異的R NAの内部配列を有するプローブを、サンプル中に存在するDNAにハイブリダ イズさせる。ハイブリダイズ時に、反応をRNaseHで処理し、プローブの産 物は、消化後に放出されるシグナルを産生する別の産物として同定された。元の 鋳型は別の環状プローブにアニールさせ、反応を反復する。従って、CPRはプ ローブのcry−特異的発現核酸へのハイブリダイゼーションにより産生された シグナルの増幅を含む。 英国特許出願番号2,202,328号および国際特許出願公開番号PCT/ US89/01025に記載(各々その全体を引用してここに援用する)のさら に別の増幅法は、本発明に従って使用し得る。前者の出願において、「修飾」プ ライマーは、PCR (登録商標)様鋳型および酵素依存性合成に使用される。プライマーは捕獲部分 (例えばビオチン)および/または検出部分(例えば酵素)での標識により修飾 され得る。後者の出願において、過剰の標識プローブをサンプルに加える。標的 配列の存在下、プローブは結合し、触媒的に開裂する。開裂後、標的配列は無傷 で放出され過剰のプローブに結合する。標的プローブの開裂は、標的配列の存在 を信号する。 他の核酸配列増幅法は、核酸配列基本増幅(NASBA)および3SRを含む 、転写基本増幅系(TAS)(Kwoh et al.、1989;国際出願公 開番号WO88/10315、その全体を引用してここに援用する)を含む。N ASBAにおいて、核酸は、標準的フェノール/クロロホルム抽出、サンプルの 熱変性、溶解緩衝液での処理およびDNAおよびRNAまたはRNAの塩化グア ニジニウム抽出物の単離におけるミニスピンカラムによる増幅により調製できる 。これらの増幅技術はポリペプチド−特異的配列を有するプライマーにアニール させることを含む。ポリマー化後、DNA/RNAハイブリッドをRNaseH で消化し、一方、二本鎖DNA分子を再度熱変性させる。どの場合でも一本鎖D NAは、二次ポリペプチド−特異的プライマーを添加し、次いでポリマー化する ことにより完全に二本鎖となる。次いで、二本鎖DNA分子はT7またはSP6 などのポリメラーゼにより複重して転写されている。等温環状反応において、R NAは二本鎖DNAに逆転写され、一度T7またはSP6などのポリメラーゼに 対して転写される。得られた産物(切断短縮または完全)はポリペプチド−特異 的配列を示す。 欧州特許出願公開番号329,822号(その全体を引用してここに援用する )は、核酸増幅法を開示し、これは環状合成一本鎖RNA(「ssRNA」)、 ssDNA、および二本鎖DNA(dsDNA)を含み、これは本発明に従って 使用され得る。ssRNAは最初のプライマーオリゴヌクレオチドの最初の鋳型 であり、これは逆転写酵素(RNA−依存性DNAポリメラーゼ)により伸長す る。次いで、RNAを、得られたDNA:RNA二本鎖からリボヌクレアーゼH (RNaseH、DNAまたはRNAの二本鎖においてRNAに特異的なRNa se)の作用により除去する。得られたssD NAは二次プライマーの二次鋳型であり、これはまた鋳型に5’が相同性のRN Aポリメラーゼプロモーター(例えばT7RNAポリメラーゼ)の配列を含む。 次いで、このプライマーをDNAポリメラーゼ(例えば大腸菌DNAポリメラー ゼIの大きい「クレノウ」フラグメント)により伸長し、結果として二本鎖DN A(「dsDNA」)分子が得られ、これはプライマー間で元のRNAのそれと 同一の配列を有し、さらに一端にプロモーター配列を有する。このプロモーター 配列は適当なRNAポリメラーゼにより使用でき、DNAのRNAコピーを数多 く作製できる。次いで、これらのコピーはサイクルに再入し、非常に迅速な増幅 がもららされる。酵素を適当に選択し、この増幅は等温的に酵素を添加せずに、 各サイクルにおいて実施することができる。このプロセスが環状の性質を有する ために、出発配列はDNAまたはRNAの形であるように選択できる。 国際特許出願公開番号WO89/06700(その全体を引用してここに援用 する)は、プロモーター/プライマー配列の標的一本鎖DNA(「ssDNA」 )へのハイブリダイゼーション、次いで配列の多くのRNAコピーの転写に基づ く核酸配列増幅スキームを開示する。このスキームは循環しておらず、すなわち 、新規な鋳型が得られたRNA転写物から産生されない。他の増幅法は「RAC E」(Frohman、1990)、および「片面PCR(登録商標)」(Oha ra、1989)を含み、これは当業者によく知られている。 得られた「ジ−オリゴヌクレオチド」の配列を有する核酸の存在下における2 (またはそれ以上)のオリゴヌクレオチドをライゲーションし、よってジ−オリ ゴヌクレオチド(WuおよびDean、1996、その全体を引用してここに援 用する)を増幅することに基づく方法はまた、本発明のDNA配列の増幅に使用 し得る。 4.15 リボザイム 「優性ネガティブ」変異腫瘍サプレッサーを扱う他の方法はリボザイムの使用 を介してである。タンパク質は伝統的に、核酸の触媒に使用されてきたが、他の クラスの巨大分子はこの努力に有用であった。リボザイムは、部位特異的な方法 で核酸を開裂するR NA−タンパク質複合体である。リボザイムはエンドヌクレアーゼ活性を有する 特異的な触媒ドメインを有する(KimおよびCech、1987;Gerla ch et al.、1987;ForsterおよびSymons、1987 )。例えば、多くのリボザイムがホスホエステル転移反応を高度の特異性をもっ て促進し、しばしばオリゴヌクレオチド基質においていくつかのホスホエステル のわずか1つを開裂する(Cech et al.、1981;Michelお よびWestof、1990;Reinhold−HurekおよびShub、 1992)。この特異性は基質は、特異的塩基対相互作用により、化学反応の前 にリボザイムの内部ガイド配列(「IGS」)に結合する要求に起因する。 リボザイム触媒は元来、核酸を含む配列−特異的開裂/ライゲーション反応の 一部として観察された(Joyce、1989;Cech et al.、19 81)。例えば、米国特許第5,354,855号(引用してここに明記して援 用する)は、あるリボザイムは配列特異性が公知のリボヌクレアーゼよりも大き く、DNA制限酵素のそれに近いエンドヌクレアーゼとして作用できることを報 告する。従って、遺伝子発現の配列特異的リボザイム−仲介阻害は特に、治療適 用に適当であり得る(Scanlon et al.1991;Sarver et al.、1990)。近年、リボザイムはそれを適用したいくつかの細胞 系において遺伝子変化を顕現することが報告された、変化した遺伝子は、腫瘍遺 伝子H−ras、c−fosおよびHIVの遺伝子を含んだ。この研究のほとん どは、特異的リボザイムにより開裂される特異的変異コドンに基づく標的mRN Aの修飾を含んだ。 6つの基本的な種類の天然に存在する酵素的RNAが現在知られている。各々 、生理学的条件下における、トランスのRNAホスホジエステル結合の加水分解 (従って他のRNA分子を開裂できる)を触媒できる。一般的に、酵素的核酸は 、初めに標的RNAに結合することにより作用する。かかる結合は、標的RNA を開裂するように作用する分子の酵素部分に近接する酵素的核酸の標的結合部分 を介して生じる。従って、酵素核酸は初めに認識し、次いで相補的塩基対を介し て標的RNAに結合し、一旦正しい部位 に結合すれば、酵素的に作用し、標的RNAを切断する。かかる標的RNAの戦 略的開裂法は、コードタンパク質の合成を指向する能力を破壊する。酵素的核酸 がそのRNA標的に結合し開裂した後、別の標的を探索するRNAが放出され、 繰り返し新規標的に結合および開裂できる。 リボザイムの酵素的性質は、アンチセンス技術(核酸分子は単純に核酸標的に 結合しその翻訳を遮断する)などの多くの技術に有利である。なぜなら、治療処 置に効力を示すに必要なリボザイムの濃度はアンチセンスオリゴヌクレオチドの それよりも低いからである。この利点はリボザイムの酵素的に作用する能力を反 映する。従って、単一のリボザイム分子は、多くの分子の標的RNAを開裂でき る。さらに、リボザイムは高度に特異的な阻害剤であり、阻害の特異性は標的R NAへの結合の塩基対機構に依存するだけでなく、標的RNA開裂の機構にも依 存する。開裂部位付近での単一のミスマッチ、または塩基置換は完全にリボザイ ムの触媒活性を消失させ得る。アンチセンス分子における類似のミスマッチはそ の作用を提示しない(Woolf et al.、1992)。従って、リボザ イムの作用の特異性は同じRNA部位に結合しているアンチセンスオリゴヌクレ オチドのそれよりも大きい。 酵素的核酸分子は、ハンマーヘッド、ヘアピン、肝炎δウイルス、I群イント ロンまたはRNaseP RNA(RNAガイド配列と関連)またはアカパンカ ビVS RNAモチーフにおいて形成され得る。ハンマーヘッドモチーフの例は 、Rossi et al.(1992)により記載されている。ヘパリンモチー フの例は、Hampel et al.(欧州特許出願公開番号EP03602 57)、HampelおよびTritz(1989)、Hampel et a l.(1990)および米国特許第5,631,359号(引用してここに明記 して援用する)により記載されている。肝炎δウイルスモチーフの例は、Per rottaおよびBeen(1992)により記載され;RNasePモチーフ の例は、Guerrier−Takeda et al.(1983)により記 載され;アカパンカビVS RNAリボザイムモチーフは、Collins(S avilleおよびCollins、1990;SavilleおよびCol lins、1991;CollinsおよびOlive、1993)により記載 され;I群イントロンの例は、米国特許第4,987,071号(明確に引用し てここに援用する)に記載されている。本発明の酵素的核酸分子に重要な全ては 、1つ以上の標的遺伝子RNA領域に相補的な特異的基質結合部位を有し、分子 にRNA開裂活性を付与する基質結合部位内またはその周辺にヌクレオチド配列 を有することである。従って、リボザイム構築物は本明細書で記載した特定のモ チーフに限定する必要はない。 ある実施形態において、本明細書で開示した配列の1つなどの、所望の標識の RNAに高い特異性を示す酵素的開裂剤を産生することは重要であり得る。酵素 的核酸配列分子は、好ましくは、標的mRNAの高度に保存された配列領域に標 的化する。かかる酵素的核酸分子は、必要とされる特定の細胞に外因的に送達で きる。また、リボザイムは、特異的細胞へ運搬されるDNAまたはRNAベクタ ーから発現できる。 小さな酵素的核酸モチーフ(例えばハンマーヘッドまたはヘアピン構造)はま た外因性送達に使用し得る。これらの分子の単純な構造は、酵素的核酸分子のm RNA構造の標的領域に侵入する能力を増加させる。また、触媒的RNA分子は 細胞内で真核プロモーターから発現できる(例えば、Scanlon et a l.、1991;Kashani−Sabet et al.、1992;Dr opulic et al.、1992;Weerasinghe et al .、1991;Ojwanf et al.、199;2Chen et al .、1992;Sarver et al.、1990)。当業者は任意のリボ ザイムは真核細胞において適当なDNAベクターから発現できることを認識する 。かかるリボザイムの活性は、二次リボザイムによる一次転写物からのその放出 により増加できる(国際特許出願公開番号WO93/23569、および国際特 許出願公開番号WO94/02595、両方引用してここに援用する;Ohka wa et al.、1992;Taira et al.、1991;および Ventura et al.、1993)。 リボザイムは直接加え得るか、またはカチオン脂質、脂質複合体と複合体を形 成でき、リポソーム内にパッケージングし、または別に標的細胞に送達できる。 RNAまたはR NA複合体はex vivoで、またはin vivoにおいて注入、エアロゾ ル吸入、注入ポンプまたはステントを介して、生体ポリマーへ取り込みまたは取 り込まずに、関連組織に局所投与できる。 リボザイムは、国際特許出願公開番号WO93/23569および国際特許出 願公開番号WO94/02595(各々、引用してここに明記して援用する)に 記載のように設計され得、in vitroおよびin vivoにおいて記載 の通りに試験するために合成した。かかるリボザイムはまた、送達用に最適化で きる。特定の例を提供するが、当業者は他の種における等価のRNA標的物は必 要時に利用できることを認識する。 ハンマーヘッドまたはヘアピンリボザイムは、コンピューターホールディング (Jaeger et al.、1989)により個々に解析し、リボザイム配 列は適当な二次構造に折り畳まれるかを評定し得る。結合腕および触媒コア間で の好ましくない分子内相互作用を有するリボザイムは考慮しない。結合腕長の変 化を選択して活性を最適化できる。一般的に、各腕上の少なくとも5程度の塩基 が標的RNAに結合できる、または相互作用できる。 ハンマーヘッドまたはヘアピンモチーフのリボザイムは、mRNAメッセージ において種々の部位にアニールするように設計し得、化学的に合成できる。使用 した合成法は、Usman et al.(1987)およびScaringe et al.(1990)に記載の通常のRNA合成の方法に従い、共通の核 酸保護およびカップリング基、例えばジメトキシトリチルを5’端で、およびホ スホルアミジトを3’端で利用する。平均の段階的カップリング収量は典型的に は>98%である。ヘアピンリボザイムは、2部で合成され得、アニールさせ活 性リボザイムを再構築し得る(ChowriraおよびBurke、1992) 。リボザイムは、広範に修飾され、ヌクレアーゼ耐性基、例えば2’−アミノ、 2’−C−アリル、2’−フルオロ、2’−o−メチル、2’−Hを用いた修飾 により安定性を亢進し得る(論評、例えばUsmanおよびCedergren 、1992参照)。リボザイムはゲル電気泳動により一般的な方法または高圧液 体クロマトグラフィーを用いて精製され得、水中に再懸濁する。 リボザイム活性は、リボザイム結合腕の長さを変化、または血清リボヌクレア ーゼによるその分解を防ぐ修飾を有するリボザイムを化学的に合成する(例えば 国際特許出願公開番号WO92/07065;Perrault et al. 、1990;Pieken et al.、1991;UsmanおよびCed ergren、1992;国際特許出願公開番号WO93/15187;国際特 許出願公開番号WO91/03162;欧州特許出願公開番号92110298 .4;米国特許第5,334,711号;および国際特許出願公開番号WO94 /13688参照、これは酵素的RNA分子の糖部分に作製できる種々の化学的 修飾を記載する)、細胞におけるその効力を亢進する修飾、およびRNA合成時 間を短縮し、化学的要求を軽減するステムII塩基の除去により最適化できる。 Sullivan et al.(国際特許出願公開番号WO94/0259 5)は、酵素的RNA分子の運搬の一般的な方法を記載する。リボザイムは当業 者に公知の種々の方法により細胞に投与し得、リポソーム中へのカプセル化、イ オントホレシス、または例えばヒドロゲル、シクロデキストリン、生物分解可能 なナノカプセル、および生体粘着微小球などの他の媒体への取り込みを含むがこ れに限定されない。ある適用において、リボザイムは、前記の媒体無しでまたは それと共に直接ex vivoで細胞または組織に運搬し得る。また、RNA/ 媒体の組合せは、直接吸入により、直接注入により、またはカテーテル、注入ポ ンプまたはステントの使用により局所送達し得る。他の送達経路は、血管内、筋 肉内、皮下または関節注射、エアゾール吸入、経口(錠剤または丸薬形)、局所 、全身性、眼、腹腔内および/または髄腔内送達を含むかこれに限定されない。 リボザイム送達および投与のより詳細な記載は、国際特許出願公開番号WO94 /02595および国際特許出願公開番号WO93/23569(各々引用して ここに明記して援用する)で提供される。 高濃度の細胞内リボザイムを蓄積する別法は、リボザイム−コード配列をDN A発現ベクターに取り込むことである。リボザイム配列の転写は、真核RNAポ リメラーゼI(polI)、RNAポリメラーゼII(poyII)、またはR NAポリメラーゼI II(polIII)のプロモーターから誘導される。polIIまたはpol IIIプロモーター由来転写物は全細胞において高いレベルで発現される;該p olIIプロモーターの該細胞型におけるレベルは、近くに存在する遺伝子調節 配列(エンハンサー、サイレンサー等)の性質に依存する。原核RNAポリメラ ーゼ酵素が適当な細胞中で発現されるならば、原核RNAポリメラーゼプロモー ターもまた使用し得る(Elroy−SteinよびMoss、1990;Ga oおよびHuang、1993;Lieber et al.、1993;Zh ou et al.、1990)。かかるプロモーターから発現されたリボサイ ムは、哺乳動物細胞で機能できる(例えば、Kashani−Saber et al.、1992;Ojwang et al.、1992;Chen et al.、1992;Yu et al.、1993;L’Huillier et al.、1992;Lisziewicz et al.、1993)。 かかる転写単位は、哺乳動物細胞への導入のために種々のベクターに取り込むこ とができ、プラスミドDNAベクター、ウイルスDNAベクター(例えばアデノ ウイルスまたはアデノ−関連ベクター)、またはウイルスRNAベクター(例え ばレトロウイルス、セムリキ森林ウイルス、シンドビスウイルスベクター)を含 むがこれに限定されない。 本発明のリボザイムは、診断手段として、疾患細胞内の遺伝的ドリフトおよび 変異を検査するために使用し得る。それらはまた、標的RNA分子のレベルの評 定に使用できる。リボザイム活性と標的RNA分子構造の間の近接な関係により 、標的RNAの塩基対および3次元構造を変化させる分子の任意の領域において 変異の検出が可能となる。本発明に記載の複数のリボザイムを使用することによ り、in vitro、並びに細胞および組織においてRNA構造および機能に 重要なヌクレオチド変化をマッピングし得る。標的RNAのリボザイムによる開 裂を用いて、遺伝子発現を阻害し、疾患の進行における(実質的に)特定の遺伝 子産物の役割を定義し得る。このように、他の遺伝子標的を、疾患の重要なメデ ィエーターとして定義し得る。これらの研究により、組合せ療法の可能性を提供 することにより疾患の進行のより良好な処置がもたらされる(例えば異なる遺伝 子に標的化した複数リボソーム、公知の小分子阻害剤でカップリングさせ たリボザイムまたはリボザイムおよび/または他の化学的または生物学的分子と の組合せを用いた間欠処置)。本発明の他のin vitroでのリボザイムの 使用は、当分野でよく知られており、IL−5関連症状に関連したmRNAの存 在の検出を含む。かかるRNAは、標準的な方法を用いてリボザイムで処置後開 裂産物の存在を測定することにより検出する。 4.16 生物学的機能等価体 修飾および変化は、本発明のペプチド構造およびそれらをコードするDNA断 片に施し得、所望の特性を有するポリペプチドをコードする機能性分子を得る。 以下は、タンパク質のアミノ酸を変化させ、等価または亢進した二次産生分子を 作製することに基づく議論である。アミノ酸変化は、表1に記載のDNA配列の コドンを変化させることにより達成し得る。 例えば、タンパク質構造において、例えば抗体の抗原−結合領域または基質分 子上の結合部位などの、構造に相互作用結合能力の感知可能な程度の消失もなく 、あるアミノ酸を、他のアミノ酸で置換し得る。タンパク質の生物学的機能活性 を規定するのは相互作用能力およびタンパク質の性質であるので、あるアミノ酸 配列置換をタンパク質配列、およびもちろんその基本DNAコード配列に施し得 るが、それにも関わらず類似した特性のタンパク質が得られる。従って、種々の 変化を、開示した組成物のペプチド配列、または生物学的有用性または活性を感 知可能な程度で消失することなく該ペプチドをコードする対応するDNA配列に おいて作製し得ることが発明者により考えられる。 かかる変化の作製において、アミノ酸の水治療係数(hydropathic index)を 考慮し得る。タンパク質上の相互作用生物学的機能の参照における水治療アミノ 酸係数の重要性は当分野で一般的に理解されている(KyteおよびDooli ttle、1982、引用してここに援用する)。アミノ酸の相対的水治療特性 は得られたタンパク質の二次構造に寄与し、代わって、例えば酵素、基質、レセ プター、DNA、抗体、抗原等の他の分子とのタンパク質の相互作用を定義する ことが認められている。各アミノ酸はその疎水性および荷電特性に基づき水治療 係数(hydropathic index)が当てられ(KyteおよびDoolittle、1 982):イソロイシン(+4.5);バリン(+4.2);ロイシン(+3. 8);フェニルアラニン(+2.8);システイン/シスチン(+2.5);メ チオニン(+1.9);アラニン(+1.8);グリシン(−0.4);トレオ ニン(−0.7);セリン(−0.8);トリプトファン(−0.9);チロシ ン(−1.3);プロリン(−1.6);ヒスチジン(−3.2);グルタミン 酸(−3.5);グルタミン(−3.5);アスパラギン酸(−3.5);アス パラギン(−3.5);リジン(−3.9);およびアルギニン(−4.5)が ある。 あるアミノ酸は、類似の水治療係数または評点を有する他のアミノ酸により置 換され得、依然として類似の生物学的活性を有するタンパク質が得られる、すな わち依然として生物学的に等価なタンパク質が得られることは当分野では公知で ある。かかる変化の 作製において、水治療係数が±2以内であるアミノ酸の置換が好ましく、±1以 内のものが特に好ましく、±0.5以内のものがさらにより特に好ましい。また 、類似のアミノ酸の置換は親水性に基づき効果的に作製できることが当分野では 理解される。米国特許第4,554,101号(引用してここに援用する)は、 その隣接するアミノ酸の親水性により左右される、タンパク質の最大の局所平均 親水性は、タンパク質の生物学的特性と相関すると記載されている。 米国特許第4,554,101号に詳述したように、以下の親水性値は以下の アミノ酸残基に該当する:アルギニン(+3.0);リジン(+3.0);アス パラギン酸(+3.0±1);グルタミン酸(+3.0±1);セリン(+0. 3);アスパラギン(+0.2);グルタミン(+0.2);グリシン(0); トレオニン(−0.4);プロリン(−0.5±1);アラニン(−0.5); ヒスチジン(−0.5);システイン(−1.0);メチオニン(−1.3); バリン(−1.5);ロイシン(−1.8);イソロイシン(−1.8);チロ シン(−2.3);フェニルアラニン(−2.5);トリプトファン(−3.4 )。アミノ酸は類似の親水性値を有する別のもので置換でき、依然として生物学 的等価体が得られ、特に免疫学的に等価なタンパク質が得られると理解される。 かかる変化において、親水性値が±2以内であるアミノ酸の置換が好ましく、± 1以内のものが特に好ましく、±0.5以内のものがさらにより特に好ましい。 上記で概略を示したように、アミノ酸置換は一般的にアミノ酸側鎖置換基の相 対的類似性、例えば疎水性、親水性、荷電、サイズ等に基づく。前記の種々の特 性を有する置換基の例は、当業者にはよく知られており、アルギニンおよびリジ ン、グルタミン酸およびアスパラギン酸、セリンおよびトレオニン、グルタミン およびアスパラギン、およびバリン、ロイシンおよびイソロイシンを含む。 4.17 OSF2プロモーターの特徴 本発明は、機能性RNAの発現を可能とするプロモーター領域を提供する。機 能性RNAはmRNAであり得るが、またアンチセンスRNAまたはリボザイム などの酵素学的特性を有するRNAであり得る。 好ましい実施形態において、本発明は、Osf2プロモーター領域を開示し請 求する。Osf2プロモーター領域は実質的に配列番号72の6178bpの核 酸配列から構成される。発明者は配列番号72に含まれる小さな連続核酸配列は Osf2プロモーターの特徴を維持すると考えられる。 4.18 発現ベクター 本発明は、本発明のポリヌクレオチドを含む発現ベクターを考える。従って、 1つの実施形態において、発現ベクターは、ポリペプチドをコードするコード領 域(このコード領域は操作的に転写終結因子に結合させている)に操作的に結合 させた本発明のプロモーター(このプロモーターはコード領域の転写から誘導す る)を含む単離および精製DNA分子である。 別の実施形態において、本発明のプロモーターは操作的に機能性RNAをコー ドするコード領域に結合させる。機能性RNAは、ポリペプチド(mRNA)を コードする、tRNAである、リボザイム活性を有する、またはアンチセンスR NAであり得る。 本明細書で使用したように、「操作的に結合」なる語は、プロモーターにより 機能性RNAの転写が制御および調節されるようにプロモーターを機能性RNA に連結させることを意味する。プロモーターを操作的に機能性RNAに結合させ る方法は当分野でよく知られている。 どの発現ベクターおよび究極的にはポリペプチドコード領域をどのプロモータ ーに操作的に結合せるかの選択は、直接、所望の機能性特性、例えばタンパク質 発現の位置および時間、および形質転換する宿主細胞に依存する。これらは組換 えDNA分子構築に固有のよく知られた制限がある。しかし、本発明の実施に有 用なベクターは操作的に結合した機能性RNAの発現を指向できる。 RNAポリメラーゼはコードDNA配列をポリアデニル化が生じる部位を通し て転写する。典型的に、ポリアデニル化部位の下流数百塩基対に位置するDNA 配列は転写終結に関与する。これらのDNA配列は、本明細書で転写−終結領域 と呼ぶ。これらのDNA配列は転写メッセンジャーRNA(mRNA)の十分な ポリアデニル化に必要であ る。 DNAを操作的に相補的結合末端または平滑端を介してベクターに結合させる 種々の方法が開発された。例えば、相補ホモポリマー系を、挿入するDNA断片 およびベクターDNAに加えることかできる。次いで、ベクターおよびDNA断 片は水素結合により相補的なホモポリマー端間を結合し、組換えDNA分子を形 成する。 4.19 動物細胞における発現 発明者は、配列番号72の連続核酸配列、または実質的にそれと同一な核酸配 列を含むOsf2プロモーターは、形質転換宿主細胞における相同または異種遺 伝子の発現の促進に使用し得ることが考える。かかる細胞は好ましくは動物細胞 (哺乳動物細胞、例えばヒトまたは他の霊長類から得られたもの、ネズミ、イヌ 、ウシ、ウマ、またはブタ種を含む)である。細胞を、プロモーター(単独また は1つ以上のエンハンサーエレメントと組合せて)が目的の操作的に結合させた 遺伝子によりコードされるポリペプチド産物の発現を十分促進するように、操作 的に目的の遺伝子断片に結合させたプロモーターを含む1つ以上のベクターで形 質転換し得る。かかる遺伝子は天然または変異遺伝子、遺伝子融合、タンパク質 融合をコードする遺伝子、または目的のポリペプチドの切断短縮形をコードする 遺伝子であり得る。 4.19.1 ポリペプチド 本発明に従い、様々なポリペプチドを発現させることができる。一般的に、タ ンパク質は分泌タンパク質と非分泌タンパク質の二つのカテゴリーに分類される 。それぞれの詳細を以下に述べる。 まず、多くのタンパク質が一つの配列を有するわけではなく、むしろ様々な形 で存在することが考えられる。これらの形の違いは対立遺伝子変異を表すことも あるが、タンパク質の変異を表していることが多い。第二に、様々なタンパク質 が“融合”タンパク質として都合良く発現されることが考えられる。融合は、二 つのタンパク質のコード領域、あるいは二つのタンパク質の一部を結合して行う 。これにより、融合タンパク質を生み出す新規な単一コード領域ができる。融合 は、 通常は分泌されないタンパク質の分泌型を作製したり、免疫学的にタグを付加す るのに有効である。タグを付加したタンパク質はより簡便に精製でき、タグに対 する抗体を用いてモニターすることができる。本発明の第三の観点は、タンパク 質断片の発現である。タンパク質全体を発現する必要がない場合もあり、時には ある機能ドメインの発現が望ましい場合もある。例えば、タンパク質断片がその 機能を維持しつつ、より安定である、あるいは抗原性が少ない、あるいはその両 者である場合である。 4.19.1.1 分泌タンパク質 通常分泌される多くのタンパク質の発現は、動物細胞で操作できる。有用なヒ トタンパク質をコードする多くのcDNAが利用できる。例として、可溶性CD −4、第VIII因子、第IX因子、フォンビルブラント因子、t−PA、ウロキナー ゼ、ヒルジン、インターフェロン、TNF、インターロイキン、造血成長因子、 抗体、アルブミン、レプチン、トランスフェリン、神経成長因子が挙げられる。 ペプチドホルモンは三つのクラスに分類され、それぞれに明確な例が挙げられ る。クラスは、翻訳後プロセッシングの複雑さにより定義される。クラスIタン パク質には、一般的に、成長ホルモン、プロラクチン、胎盤ラクトゲン、黄体形 成ホルモン、卵胞刺激ホルモン、絨毛性性腺刺激ホルモン、甲状腺刺激ホルモン か含まれると考えられている。比較的限定的なタンパク質分解プロセシングを必 要とし、その後貯蔵され、分泌顆粒から刺激放出される。 クラスIIは、副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)、アンジオテンシンIおよびII 、β−エンドルフィン、β−メラニン細胞刺激ホルモン(β−MSH)、コレシス トキニン、エンドセリンI、ガラニン、胃抑制ペプチド(GIP)、グルカゴン、 インスリン、リポトロピン、ニューロフィシン、ソマトスタチン等のヒトペプチ ドホルモンで表される。さらなるタンパク質分解プロセッシングを必要とし、エ ンドプロテアーゼとカルボキシペプチダーゼにより、分泌顆粒内で大きな前駆体 分子のプロセシングが行われる。 クラスIIIは、例えば、カルシトニン、カルシトニン遺伝子関連ペプチド(CG RP)、β−カルシトニン遺伝子関連ペプチド、がん性高カルシウム血症因子( 1−40)(RTH−rP)、副甲状腺ホルモン関連タンパク質(107−139 )(RTH−rP)、副甲状腺ホルモン関連タンパク質(107−111)(RT H−rP)等のカルシウム代謝ペプチド、コレシストキニン(27−33)(CC K)、ガラニンメッセージ関連ペプチド、プレプロガラニン(65−105)、ガ ストリンI、ガストリン放出ペプチド、グルカゴン様ペプチド(GLP−1)、パ ンクレアスタチン、膵ペプチド、ペプチドYY、PHM、セクレチン、血管作用 性小腸ペプチド(VIP)等の胃腸ペプチド、オキシトシン、バソプレッシン( AVP)、バソトシン等の下垂体ペプチド、エンケファリンアミド、メトルフィ ンアミド(アドレノルフィン)等のエンケファリンを含む。クラスIIIには、α メラニン細胞刺激ホルモン(α−MSH)、心房性ナトリウム利尿因子(5−28 )(ANF)、アミリン、アミロイドP成分(SAP−1)、コルチコトロピン放出 因子(CRH)、成長ホルモン放出因子(GHRH)、黄体形成ホルモン放出ホルモ ン(LHRH)、ニューロペプチドY、サブスタンスK(ニューロキンA)、サブス タンスP、甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン(TRH)等のペプチドも含まれる 。クラスIIペプチドで見られるタンパク質分解プロセシングに加え、適当な生物 機能にはC末のアミド化か必要である。 4.19.1.2 非分泌タンパク質 非分泌タンパク質の発現は動物細胞で操作できる。非分泌タンパク質は二つの クラスに定義できる。一つめは、細胞で発現された後、様々な場で細胞と結合し てとどまるタンパク質である。場には、細胞質、核、ミトコンドリア、小胞体、 ゴルジ体、分泌顆粒膜、細胞膜等が含まれる。非分泌タンパク質には、可溶性と 膜結合性がある。二つめのクラスは、通常は細胞と結合しているが、細胞から分 泌されるよう修飾されたタンパク質である。修飾には、非分泌タンパク質の分泌 を起こす新規融合タンパク質の構築や、分泌を起こす部位特異的突然変異誘発や 改変タンパク質によるタンパク質断片の発現が含まれる。 そのようなタンパク質を生産するように改変した細胞は、タンパク質のin vitro生産、あるいはin vivoの細胞ベースの治療法に利用できる。 in vitro生産では、細胞に結合しているタンパク質の場合にはペレット から、分泌した改変タンパク質の場合には上清から、発現したタンパク質を精製 する必要がある。in vivoの細胞ベースの治療法は、改変タンパク質の分 泌、または非分泌タンパク質を発現する細胞の扶助効果に基づく。 治療的に有効なヒトタンパク質をコードするcDNAは、数多く利用できる。 これには、GLUT2、CFTR、レプチンレセプター、スルホニル尿素レセプ ター、β−細胞内向整流性チャネル等の細胞表面レセプター、輸送体やチャネル が含まれる。その他のタンパク質として、PC2およびPC3、PAM等のタン パク質プロセシング酵素、IPF1等の転写因子、アデノシンデアミナーゼ、フ ェニルアラニン水酸化酵素、グルコセレブロシダーゼ等の代謝酵素が含まれる。 4.19.2 遺伝子コンストラクト 異種タンパク質の発現を至適化するようにデザインされたDNA発現プラスミ ドについても考える。発現プラスミドは、動物細胞内で目的遺伝子の発現をドラ イブする、ウイルスおよび哺乳類由来の多数のエンハンサー/プロモーターを含 む。動物細胞内でのメッセンジャーRNAの安定性および翻訳能を至適化する要 素について定義する。 4.19.2.1 ベクターの骨格 本出願を通して、“発現コンストラクト”という語は、遺伝子産物をコードす る核酸を含むどのようなタイプの遺伝子コンストラクトをも含み、配列をコード する核酸の一部あるいは全部が転写可能であることを示す。転写産物はタンパク 質に翻訳される場合もあるが、そうである必要はない。ある実施形態では、発現 は遺伝子の転写とmRNAの遺伝子産物への翻訳の両者を含む。他の実施形態で は、発現は目的遺伝子をコードする核酸の転写のみを含む。 好ましい実施形態では、目的遺伝子をコードする核酸は、SEQ TD NO :72に実質的に近傍の核酸配列よりなるOsf2プロモーターの転写調節下に ある。“プロモーター”とは、細胞の合成機構、あるいは導入された合成機構に より認識されるDNA配列のことで、遺伝子の特異的転写を開始するのに必要と される。“転写調節下”という語句は、RNAポリメラーゼの開始と遺伝子の発 現を調節する核酸に関連し、プロモーターが正しい位置と向きに存在することを 意味する。 プロモーターという語は、ここでは、RNAポリメラーゼIIの開始点付近にあ る一連の転写調節モジュールを表すこともある。プロモーターがいかに組織化さ れているかという考えは、HSVチミジンキナーゼ(tk)やSV40初期転写 単位のプロモーターを含む様々なウイルスプロモーターの解析からきている。こ れらの研究はさらに新しい研究によって議論されているが、プロモーターは分散 した機能的モジュールから構成され、それぞれは約7−20bpのDNAから成 り、一つ以上の転写活性化あるいはリプレッサータンパク質の認識部位を含んで いることを示した。 RNA合成の開始点を定めるため、それぞれのプロモーター中少なくとも一つ のモジュールが機能する。最も良く知られた例がTATAボックスであるが、哺 乳類のターミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ遺伝子のプロモー ターやSV40後期遺伝子のプロモーターのようにTATAボックスがなく、分 散した要素がそれ自身で開始点に重なって開始の位置を固定する場合もある。 さらなるプロモーター要素が転写開始の頻度を調節する。最近になって多くの プロモーターが開始点の下流にも機能的要素を含んでいることが示されたが、開 始点の上流30−110bp部位に位置するのが典型的である。プロモーター要 素間の間隔は融通がきくことが多く、それゆえ要素が反転したり互いに移動して もプロモーター機能は保存される。tkプロモーターでは、活性が減少し始める 前に、プロモーター要素間の間隔が50bp離れて増加することかある。プ ロモーターによって、転写を活性化するため、個々の要素が協同して機能する場 合もあれば独立して機能する場合もある。 エンハンサーは、元来、同じDNA分子の離れた位置に存在し、プロモーター からの転写を増加させる造伝子要素として検出された。遠く離れた距離を越えて 働くこの能力は、原核生物の転写調節の古典的研究では前例のないものであった 。続く研究によって、エンハンサー活性を有するDNA部位はプロモーターのよ うに構成されていることが示された。つまり、エンハンサーは多くの個々の要素 から構成され、それぞれの要素は一つ以上の転写タンパク質と結合している。 エンハンサーとプロモーターの基本的な相違は、操作上の相違である。エンハ ンサー部位は全体として、離れた位置で転写を刺激することが可能でなくてはな らない。真のプロモーター部位やその成分要素である必要はない。逆に、プロモ ーターは、特定の位置と特定の向きでRNA合成の開始を導く一つ以上の要素を 有していなくてはならない。エンハンサーではこれらの特異性を欠いている。プ ロモーターとエンハンサーは重複したり近接していることが多く、非常によく似 たモジュラー機構を有しているように思われる。 本発明の好ましい実施形態では、発現コンストラクトはウイルスあるいはウイ ルスゲノム由来の改変コンストラクトよりなる。あるウイルスがレセプター依存 性エンドサイトーシスを介して細胞に進入し、宿主細胞のゲノムに組み込まれ、 ウイルス遺伝子を安定に効果的に発現するという能力を有することから、ウイル スは外来遺伝子を哺乳類細胞に導入するのに魅力的な候補であるとみなされるよ うになった(Ridgeway,1988;Nicolas and Rube nstein,1988;Temin,1986)。遺伝子ベクターとして用い られた最初のウイルスは、パポーバウイルス(シミアンウイルス40、ウシパピ ローマウイルス、ポリオーマ)(Ridgeway,1988)とアデノウイルス (Ridgeway,1988)を含むDNAウィルスである。これらのウイル スは、外来DNA配列の許容量は比較的低く、宿主範囲は限られ ている。さらに、許容細胞中での発癌性の可能性と細胞変性効果により、安全性 が懸念される。これらのウイルスは8kbまでの外来遺伝物質しか組込むことが できないが、様々な培養細胞株や実験動物に容易に導入することができる(Ni colas and Rubenstein,1988;Temin,1986 )。 4.19.2.2 調節要素 cDNAを利用する場合、遺伝子転写物のポリアデニル化を効果的にするため 、通常はポリアデニル化シグナルを含むようにする。ポリアデニル化シグナルの 性質は、本発明の実施に重要であるとは考えがたく、そのような配列どれでも利 用可能である。発現カセットの要素として、ターミネーターも考えられる。この 要素は、カセットから他の配列に対して、メッセージの量を増強し読み過ごしを 最小限にする働きができる。 4.19.2.3 選択マーカー 本発明のある実施形態では、細胞への核酸の導入は、発現コンストラクトにマ ーカーを含むことでin vitroあるいはin vivoで検出される。ト ランスフェクトされた細胞がマーカーにより検出可能な変化を受け、発現の検出 を容易にする。通常、薬剤選択マーカーを含むことにより、クローニングやトラ ンスフォーマントの選択か容易となる。例えば、ネオマイシン、ピューロマイシ ン、ハイグロマイシン、DHFR、GPT、ゼオシン、ヒスチジノールである。 代わりに、グリーン蛍光タンパク質やルシフェラーゼ等のマーカーと同様に、単 純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(tk)(真核生物の)やクロラムフェニコ ールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)(原核生物の)等の酵素が利用できる 。免疫マーカーも利用できる。利用する選択マーカーは、遺伝子産物をコードす る核酸と同時に発現されることが可能である限り、重要であるとは考えられない 。選択マーカーのさらなる例は、最新の技術でよく知られている。 4.19.2.4 多重遺伝子とIRES 本発明のある実施形態では、多重遺伝子や多シストロン性メッセージの構築に 、内部リボソーム結合部位(IRES)の効果が利用されている。IRES要素 は、5'メチル化Cap依存性のリボソームスキャニングモデルを無視し、内部 位置での翻訳を開始することができる(Pelletier and Sone nberg,1988;Yang et al.,1988)。哺乳類メッセージ 由来のTRESと同様(Macejak and Sarnow,1991)、ピ カノウイルスファミリーの二つのメンバー(ポリオと脳心筋炎)由来のIRES 要素か述べられている(Pelletier and Sonenberg,1 988)。IRES要素は、異種オープンリーディングフレームに結合可能であ る。それぞれをIRESで分離し、複数のオープンリーディングフレームを共に 発現させ、多シストロン性メッセージの構築か可能である。IRES要素のお陰 で、それぞれのオープンリーディングフレームが効果的な翻訳のためにリボソー ムに接近できる。一つのプロモーター/エンハンサーを利用し、複数の遺伝子を 効果的に発現し、単一のメッセージを翻訳することが可能となる。 いかなる異種オープンリーディングフレームもIRES要素に結合させ得る。 これには、分泌タンパク質、独立した遺伝子にコードされる多サブユニットタン パク質、細胞内あるいは膜結合タンパク質、選択マーカーの遺伝子が含まれる。 このように、単一のコンストラクトと単一の選択マーカーで、様々なタンパク質 の発現を細胞内で同時に操作できる。 4.19.3 in vivo導入と治療プロトコール 遺伝子コンストラクトをin vivoで細胞に導入できることは望ましい。 核酸を細胞に導入する数々の方法がある。いくつかの方法の要点を以下に記述す る。 4.19.3.1 アデノウイルス Osf2プロモーターに結合させた一つ以上の異種遺伝子をin vivoで 導入する好ましい方法の一つに、アデノウイルス発現ベクターの利用がある。“ ア デノウイルス発現ベクター”は、(a)コンストラクトのパッケージングを支持 し(b)クローン化したアンチセンスポリヌクレオチドを発現するに十分なアデ ノウイルスの配列を含むコンストラクトを含むことを意味する。この意味で、発 現は遺伝子産物が合成されることを必要としない。 発現ベクターは、アデノウイルスを遺伝的に操作した形で構成される。36k b、直鎖状、二本鎖DNAウイルスであるアデノウイルスの遺伝的機構の知識に よって、アデノウイルスDNAの大きな断片を7kbまでの外来配列と置換する ことが可能となる(Grunhaus and Horwitz,1992)。レ トロウイルスとは異なり、アデノウイルスDNAは遺伝毒性の可能性なしにエピ ソーム様式で複製できるので、アデノウイルスの宿主細胞への感染の際には染色 体への組込みは起こらない。また、アデノウイルスは構造的に安定であり、何度 にもわたって増幅してもゲノムの再編成は検出されない。アデノウイルスは、ど んな上皮細胞にもその細胞周期段階にかかわらず実質的に感染可能である。従来 、アデノウイルス感染はヒトの急性呼吸疾患等の軽い疾患のみに利用されてきた ようである。 アデノウイルスは、ゲノムサイズが中程度であること、操作の容易性、高タイ ター、ターゲット細胞の範囲の広さ、高感染性の理由から、遺伝子導入ベクター としての利用に特に適している。ウイルスゲノムは、その両端に、ウイルスDN Aの複製とパッケージングに必要なシス要素である100−200bpの逆方向 反復配列(ITR)を含む。ゲノムの初期(E)および後期(L)部位は、ウイ ルスDNAの複製の開始によって分類される異なった転写単位を含む。E1部位 (E1AおよびE1B)は、ウイルスゲノムといくつかの細胞遺伝子の転写を調 節する役割を果たすタンパク質をコードする。E2部位(E2AおよびE2B)の 発現により、ウイルスDNA複製のためのタンパク質が合成される。これらのタ ンパク質は、DNA複製、後期遺伝子発現、宿主細胞の遮断に関与する(Ren an,1990)。後期遺伝子の産物は、ウイルスキャプシドタンパク質の 大多数を含み、主要後期プロモーター(MLP)によって生じる単一の一次転写 産物のプロセッシングを受け発現される。MLP(16.8 m.u.に位置す る)は感染後期に特に効率的であり、このプロモーターによって生じたmRNA のすべてが、mRNAを翻訳に適したmRNAへとする5’−トリパータイトリ ーダー(TPL)配列を有する。 現行の方法では、組換えアデノウイルスは、シャトルベクターとプロウイルス 間の相同的組換えにより作製する。二つのプロウイルス間での組換えが可能であ るため、この過程で野生型アデノウイルスができることがある。それゆえ、個々 のプラークからウイルスの単一クローンを単離し、そのゲノム構造を調べること が必須である。 現行の複製欠損性アデノウイルスベクターの作製と増殖は、293という独特 のヘルパー細胞株に依存する。293はAd5 DNA断片をヒト胚性腎細胞に 形質転換したもので、E1タンパク質を構成的に発現する(Graham et al.,1977)。E3部位はアデノウイルスのゲノムに必要ないことから( Jones and Shenk,1978)、現行のアデノウイルスベクター は、293細胞の支持下で、E1、D3、あるいはその両部位に外来DNAを保 有する(Graham and Prevec,1991)。本来、アデノウイル スは野生型ゲノムの約105%をパッケージすることができ(Ghosh−Ch oudhury et al.,1987)、さらに約2kbのDNAを許容でき る。E1およびE3部位と置換可能な約5.5kbのDNAと合わせると、現行 のアデノウイルスベクターの最大許容量は7.5kb以下またはベクター全長の 約15%となる。アデノウイルスのウイルスゲノムの80%以上がベクターの骨 格として残り、それがベクターによる細胞毒性となる。また、E1欠損ウイルス の複製欠損性は不完全である。例えば、現在利用できる高感染効率(MOI)の ベクターで、ウイルス遺伝子発現のリークが観察された(Mulligan,1 993)。 ヘルパー細胞株は、ヒト胚性腎細胞、筋細胞、造血細胞、他のヒト胚性間葉あ るいは上皮細胞等のヒト由来細胞である。代わりに、ヒトアデノウイルスを許容 する他の哺乳類種由来細胞でもよい。そのような細胞には、例えば、ベロ細胞、 他のサル胚性間葉あるいは上皮細胞が含まれる。上記したように、好ましいヘル パー細胞株は293である。 最近、Racherらが(1995)、293細胞の培養とアデノウイルスの増 殖改良法を明らかにした。ある型式では、100−200mlの培地を含む1リ ットルのシリコナイズしたスピナ−フラスコ(Techne,Cambridg e,UK)に個々の細胞を播種し、自然の細胞凝集体を増殖させる。40rpm で撹拌後、トリパンブルーで細胞の生存度を測定する。別の型式では、Fibr a−Celマイクロキャリア(Bibby Sterlin,Stone,UK )(5g/l)を以下のように使用する。種細胞を5mlの培地に再懸濁し、25 0mlの三角フラスコ中のキャリア(50ml)に添加し、1〜4時間、たまに 撹拌しつつ静置する。次に50mlの新鮮培地で培地交換し、振盪を開始する。 ウイルスの生産には、細胞を細胞密度約80%まで増殖させ、その後培地を交換 し(最終量の25%へ)、0.05のMOIでアデノウイルスを添加する。培養細 胞は一晩静置し、100%の量に増し、続く72時間の振盪を開始する。 アデノウイルスベクターが複製欠損性である、あるいは少なくとも条件的に欠 損性であるという必要性以外に、アデノウイルスベクターの性質は本発明の実施 に重要であると考えられない。アデノウイルスは、42の血消型あるいはA−F サブグループのうちのどれでもよい。サブグループCのアデノウイルス5型は、 本発明で用いる条件的複製欠損性アデノウイルスベクターを得るのに好ましい開 始材料である。これは、アデノウイルス5型が生化学的および遺伝学的情報がよ く知られているヒトアデノウイルスであり、歴史的にもアデノウイルスをベクタ ーとして用いたほとんどのコンストラクトで使用されていたからである。 上述したように、本発明による典型的なベクターは、複製欠損性でありアデノ ウイルスE1部位をもたない。このように、E1をコードする配列を除去した部 位に、目的遺伝子をコードするポリヌクレオチドを導入するのが最も簡便である 。しかしながら、アデノウイルス配列のコンストラクト挿入位置は本発明に重要 ではない。目的遺伝子をコードするポリヌクレオチドはまた、Karlsson ら(1986)により記述されたE3置換ベクターのE3除去部位の代わりに、 あるいはヘルパー細胞株またはヘルパーウイルスがE4補足するE4欠損部位に 挿入される。 アデノウイルスの増殖と操作は容易で、in vitroおよびin viv oでの宿主範囲は広い。このグループのウイルスは、例えばml当たりのプラー ク形成単位が109−1011と高タイターで得られ、感染性が高い。アデノウイ ルスの生活環は、宿主細胞ゲノムへの組込みを必要としない。アデノウイルスベ クターにより運ばれる外来遺伝子はエピソーム型で、それゆえ宿主細胞への遺伝 毒性は低い。野生型アデノウイルスによるワクチン接種研究において副作用の報 告はなく(Couch et al.,1963;Top et al.,197 1)、安全性とin vivo遺伝子導入ベクターとしての治療の可能性を示す 。 アデノウイルスベクターは真核生物の遺伝子発現(Levrero et a l.,1991;Gomez−Foix et al.,1992)とワクチンの 開発(Grunhaus and Horwitz,1992;Graham and Prevec,1992)で利用されている。最近、動物試験により、 組換えアデノウイルスが遺伝子治療に利用できることが示唆された(Strat ford−Perricaudet and Perricaudet,199 1;Stratford−Perricaudet et al.,1990; Rich et al.,1993)。組換えアデノウイルスを様々な組織に投与 する研究は、気管点滴(Rosenfeld et al.,19 91;Rosenfeld et al.,1992)、筋肉注射(Ragot et al.,1993)、末梢静脈内注射(Herz and Gerard, 1993)、脳への定位的接種(Le Gal La Salle et al. ,1993)を含む。 4.19.3.2 レトロウイルス レトロウイルスは一本鎖RNAウイルスのグループで、逆転写により感染細胞 内で自分のRNAをDNAに変換できるという特徴がある(Coffin,19 90)。次にこのDNAが細胞の染色体にプロウイルスとして安定に組込まれ、 ウイルスタンパク質の合成を導く。組込みにより、レシピエント細胞およびその 子孫にウイルスの遺伝子配列が保持されることになる。レトロウイルスのゲノム はそれぞれキャプシドタンパク質、ポリメラーゼ酵素、エンベロープ成分をコー ドするgag、pol、envという三つの遺伝子を含む。gag遺伝子の上流 に見られる配列は、ゲノムをビリオンにパッケージするシグナルを含む。二つの 末端反復配列(LTR)がウイルスゲノムの5'と3'末に存在する。これらは強 力なプロモーターとエンハンサー配列を含み、宿主細胞ゲノムへの組込みにも必 要である(Coffin,1990)。 レトロウイルスベクターを構築するには、目的遺伝子をコードする核酸をウイ ルスゲノムのあるウイルス配列の位置に挿入し、複製欠損性のウイルスを作製す る。ビリオンを産生するには、gag、pol、env遺伝子を含みLTRとパ ッケージング成分をもたないパッケージング細胞株を構築する(Mann et al.,1983)。cDNAを含む組換えプラスミドをレトロウイルスのLT Rとパッケージング配列と共にこの細胞株に導入すると(例えばリン酸カルシウ ム法により)、パッケージング配列によって組換えプラスミドのRNA転写物が ウイルス粒子にパッケージされ、次に培地中に分泌される(Nicolas a nd Rubenstein,1988;Temin,1986;Mann e t al.,1983)。次に、組換えレトロウイルスを含む培地を回 収し、必要があれば濃縮し、遺伝子導入に用いる。レトロウイルスベクターは広 く様々なタイプの細胞に感染できる。しかしながら、組込みと安定した発現には 宿主細胞の分裂を必要とする(Paskind et al.,1975)。 ラクトース残基をウイルスエンベロープに化学的に付加するというレトロウイ ルスの化学的修飾に基づいて、レトロウイルスベクターの特異的ターゲティング を可能とする新しい方法が最近になって開発された。この修飾により、シアロ糖 タンパク質レセプターを介して肝細胞に特異的に感染する。 組換えレトロウイルスをターゲティングするのに、レトロウイルのスエンベロ ープタンパク質や特異的細胞レセプターに対するビオチン化抗体を利用するとい う別の方法もデザインされた。抗体は、ストレプトアビジンを用いてビオチン構 成成分を介して結合させた(Roux et al.,1989)。主要組織適合 遺伝子複合体クラスIおよびII抗原に対する抗体を用いて、in vitroで 、そのような表面抗原を有する様々なヒト細胞への同種指向性ウイルスの感染を 立証した(Roux et al.,1989)。 本発明のすべての局面において、レトロウイルスの利用にはある制限がある。 例えば、レトロウイルスは通常細胞ゲノムのランダムな位置に組込まれる。これ により、宿主遺伝子が妨げられ、あるいは隣接する遺伝子の機能を妨げるウイル ス調節配列が挿入され、挿入突然変異が起こる(Varmus et al.,1 981)。欠損性レトロウイルスを利用するに当たってのもう一つの懸念は、パ ッケージング細胞内で野生型複製可能ウイルスが出現する可能性である。これは 、組換えウイルス由来の元の配列が、宿主細胞ゲノムに組込まれたgag、po l、env配列の上流に挿入するという組換え現象により生じる。しかしながら 、現在では、組換えの可能性を大きく減少させた新しいパッケージ細胞株が利用 可能である(Markowitz et al.,1988;Hesdorffe r et al.,1990)。4.19.3.3 発現コンストラクトとしての 他のウイルスベクター 本発明では、発現コンストラクトとして他のウイルスベクターも利用できる。 ワクシニアウイルス(Ridgeway,1988;Coupar et al. ,1988)、アデノ随伴ウイルス(AAV)(Ridgeway,1988;H ermonat and Muzycska,1984)、ヘルペスウイルス等 のウイルス由来のベクターが利用できる。これらは、様々な哺乳類細胞に対して いくつかの魅力的な特徴を示す(Friedmann,1989;Ridgew ay,1988;Coupar et al.,1988;Horwich e t al.,1990)。 欠損B型肝炎ウイルスについての最近の認識と共に、別のウイルス配列の構造 と機能間の関係が新たに洞察された。in vitro実験により、ゲノムの8 0%までを欠失しても、ウイルスはヘルパー依存性パッケージングと逆転写の能 力を保持できることが示された(Horwich et al.,1990)。こ のことは、ゲノムの大きな部分が外来の遺伝子物質と置換可能であることを示す 。肝向性と持続性(挿入)は肝臓への遺伝子導入に特に魅力的な特徴である。C hangらは、最近、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CA T)遺伝子をアヒルB型肝炎ウイルスのポリメラーゼ、表面、前表面をコードす る配列の位置に導入した。それを野生型ウイルスと同時にトリ肝細胞癌細胞株に トランスフェクトした。高タイターの組換えウイルスを含む培地を、初代子アヒ ル肝細胞に感染させた。トランスフェクションから少なくとも24時間後に、安 定したCAT遺伝子の発現が検出された(Chang et al.,1991) 。4.19.3.4 非ウイルス性ベクター センスまたはアンチセンスの遺伝子コンストラクトを発現させるためには、発 現コンストラクトを細胞に導入しなくてはならない。この導入は、細胞株を形質 転換する実験室での方法と同様にin vitroで、あるいはある疾患状態の 治療と同様にin vivo、ex vivoで実施される。上記したように、 好ましい導入機構は、発現コンストラクトが感染性ウイルス粒子に内包されたウ イルスの感染による。 発現コンストラクトが細胞内に導入されると、目的遺伝子をコードする核酸は 様々な位置に定まり発現する。ある実施形態では、造伝子をコードする核酸は細 胞のゲノムに安定に挿入される。相同的組換え(遺伝子置換)によって同系の位 置及び向きに挿入されるか、またはランダムに非特異的位置に挿入される(遺伝 子増大)。さらなる実施形態では、核酸は、別のエピソーム型DNAセグメント として細胞内に安定に維持される。そのような核酸セグメントあるいは“エピソ ーム”は、宿主細胞の細胞周期と独立したあるいは同調した維持と複製を可能と するに十分な配列をコードする。いかに発現コンストラクトを細胞に導入するか 、細胞のどこに核酸が存在するのかは、利用する発現コンストラクトのタイプに 依存する。 本発明の一つの実施形態では、Osf2プロモーターを含む発現コンストラク トは、単に裸の組換えDNAあるいはプラスミドからなる。コンストラクトの導 入は、物理的あるいは化学的に細胞膜を透過させる、上記したいずれかの方法で 実施する。これはin vitroでの導入に特に適用可能であるが、in v ivoにも適用できる。Dubenskyら(1984)は、リン酸カルシウム 沈殿形状のポリオーマウイルスDNAを成体および新生マウスの肝臓および脾臓 にうまく注入し、積極的なウイルスの複製と急性感染を示した。Benveni styとReshef(1986)も、リン酸カルシウム沈殿したプラスミドを 直接腹腔内に注入すると、トランスフェクションした遺伝子が発現されることを 示した。目的遺伝子をコードするDNAをin vivoでも同様の方法で導入 し、遺伝子産物が発現されることが想像される。 裸のDNA発現コンストラクトを細胞に導入する本発明の別の実施形態は、微 粒子銃を含む。この方法はDNAをコートした微粒子を高速にする能力に依存し 、これにより、細胞を殺すことなく、細胞膜を貫通し細胞に入れることができる (Klein et.al.,1989)。小さな粒子を加速するいくつかの装置 が開 発された。そのような装置の一つは、電流を起こす高電圧放電によるもので、次 にこの電流が輸送力を生み出す(Yang et al.,1990)。利用され る微粒子は、タングステンや金ビーズ等の生物学的に不活性な物質から構成され る。 ラットおよびマウスの肝臓、皮膚、筋肉組織を含むいくつかの器官を、in vivoで照射した(Yang et al.,1990;Zelenin et al.,1991)。これには組織や細胞の外科的曝露を必要とする。銃とター ゲット器官の間の介在性組織を除去するためであり、すなわちex vivo治 療である。あらためて、特定の遺伝子をコードするDNAがこの方法により導入 され、これも本発明に包括される。 本発明のさらなる実施形態では、Osf2プロモーターを含む発現コンストラ クトは、一つ以上のナノカプセル、リポソーム、他の脂質ベースのDNA導入剤 に内包される。リポソームは、リン脂質二重層膜と内部の水溶液層で特徴付けら れる小胞構造である。多重膜リボソームは、水溶液層で仕切られた複数の脂質層 を有する。これは、リン脂質を過剰の水溶液に懸濁することで自然に形成される 。脂質成分は閉鎖した構造を形成する前に自己再構成し、脂質二重層間に水およ び溶解した溶質を閉じ込める(Ghosh and Bachhawat,19 91)。また、リポフェクトアミン−DNA複合体も考えられる。 リポソーム依存性核酸導入とin vitroでの外来DNA発現は、非常に 良好に行われている。Wongら(1980)は、培養ニワトリ胚、Hela、 肝細胞がん細胞におけるリポソーム依存性核酸導入と外来DNA発現の実現可能 性を示した。Nicolauら(1987)は、ラットで、静脈内注射後のリポ ソーム依存性遺伝子導入に成功した。 本発明のある実施形態では、リポソームをセンダイウイルス(HVJ)と複合 化する。これにより、細胞膜との融合を容易にし、リポソームに内包されたDN Aの細胞進入を促進することが示された(Kaneda et al.,19 89)。他の実施形態では、リポソームは核非ヒストン染色体タンパク質(HMG −1)と組み合わせて複合化あるいは利用される(Kato et al.,19 91)。さらなる実施形態では、リポソームはHVJとHMG−1の両方と組み 合わせて複合化あるいは利用される。発現コンストラクトはin vitroお よびin vivoでの核酸の導入と発現において良好に利用され、よって本発 明に適用できる。細菌のプロモーターがDNAコンストラクトに利用される場合 、リポソームに適当な細菌のポリメラーゼを含むのが望ましい。 特定の遺伝子をコードする核酸の細胞導入に利用される他の発現コンストラク トは、レセプター依存性導入剤である。これは、ほとんどすべての真核生物細胞 でのレセプター依存性エンドサイトーシスによる巨大分子の選択的取り込みを利 用している。様々なレセプターが細胞タイプ特異的に分布することにより、導入 は非常に特異的となり得る(Wu and Wu,1991;Wu et al. ,1991;Wu et al.,1988)。 レセプター依存性ジーンターゲティング剤は、一般に二つの成分からなる。細 胞レセプター特異的リガンドとDNA結合剤である。様々なリガンドがレセプタ ー依存性遺伝子導入に利用されている。最も広く性質が解明されているリガンド は、アシアロオロソムコイド(ASOR)(Wu and Wu,1987)とト ランスフェリン(Wagner et al.,1993)である。最近、AS ORと同じレセプターを認識するネオ糖タンパク質が遺伝子導入剤として利用さ れ(Ferkol et al.,1993;Perales et al.,1 994)、上皮増殖因子(EGF)もまた遺伝子を扁平上皮がん細胞に導入する のに利用された(Eur.Pat.Appl.No.0,273,085)。 他の実施形態では、導入剤はリガンドとリポソームから構成される。例えば、 Nicolauら(1987)はラクトシルセラミド、ガラクトースターミナル アシアルガングリオシドをリポソームに取り込んで利用し、肝細胞によるイン スリン遺伝子の取り込みの増加を観察した。このように、リポソーム有り無しで 、様々なレセプター−リガンド系を利用し、特定の遺伝子をコードする核酸を肺 、上皮あるいは腫瘍細胞等の細胞タイプに明確に導入することも実現可能である 。例えば、上皮増殖因子(EGF)は、EGFレセプターのアップレギュレーシ ョンを示す多くの腫瘍細胞で、遺伝子をコードする核酸の依存性導入に利用され る。マンノースは、肝細胞のマンノースレセプターをターゲットするのに利用さ れる。また、CD5(CLL)、CD22(リンパ腫)、CD25(T−細胞白血病) 、MAA(メラノーマ)に対する抗体も同様に、ターゲティングの一部として利 用することが可能である。 ある実施形態では、遺伝子導入はex vivo条件下でより簡便に実施され る。ex vivo遺伝子治療は、動物からの細胞単離、in vitroでの 細胞への核酸導入、修飾した細胞の動物への返還による。これは、動物あるいは 細胞や組織の初期培養からの組織/器官の外科的除去を含む。米国特許第5,3 99,346号(全体がここに包含される)は、典型的なex vivo治療法 を公開している。 4.20 タンパク質核酸 ある実施形態では、発明者は本発明の実施において、ペプチド核酸(PNA) の利用を考察する。PNAは、核酸塩基を偽ペプチド骨格に付加したDNAミミ ックである(Good and Nielsen,1997)。PNAは、伝統的 にRNAやDNAを使用していた多くの方法で利用可能である。PNA配列は相 当するRNAやDNA配列よりも技術上良好に働くことも多く、RNAやDNA には備わっていない有効性を有している。製作法、特徴、利用法を含むPNAの すぐれたレビューがCorey(1997)によって出され、ここでは参考文献 に包括する。 4.20.1 PNAの製作法 Coreyによると、PNAは、通常のDNAのホスホジエステル骨格に代わ って、2−アミノエチルグリシン結合を有する(Nielsen et al., 1991;Hanvey et al.,1992;Hyrup and Ni elsen,1996;Nielsen 1996)。この化学的性質には三つ の重要性がある。まず、DNAやホスホロチオネートオリゴヌクレオチドと異な り、PNAは中性の分子である。第二に、PNAはアキラルであり、立体選択的 合成をする必要がない。第三に、PNA合成には、メリーフィールド変法を含む 他の方法も用いられるが(Christensen et al.,1995)、 固相ペプチド合成に用いる標準のBoc(Dueholm et al.,19 94)あるいはFmoc(Thomson et al.,1995)プロトコ ールが用いられる。 PNAモノマーや既製のオリゴマーはPerSeptive Biosyst ems(Framingham,MA,USA)により商業ベースで入手可能で ある。BocあるいはFmocプロトコールによるPNA合成は、手動あるいは オートメーション化プロトコール(Norton et al.,1995)に より容易である。手動プロトコールは、化学的修飾したPNAの生産や、蜜に関 連したPNA群の同時合成に役に立つ。 ペプチド合成と同様に、特定のPNA合成の成功は選んだ配列の性質に依存す る。例えば、理論的にはPNAはヌクレオチド塩基のどんな組み合わせも取り込 めるが、近傍のプリンの存在により産物中の一つ以上の残基が除去され得る。こ の難しさを予測して、近傍にプリンを有したPNAを合成するには、非効率的に 付加されると思われる残基のカップリングを繰り返すことが提案される。次に逆 相高圧液体クロマトグラフィーによりPNAを精製し(Norton et a l.,1995)、ペプチド合成で見られるのと同様の産物の収量と純度を得る。 Coreyによりさらに論じられたのは、応用に適したPNA修飾についてで ある。修飾は、固相合成中にアミノ酸をカップリンダすることにより、あるいは カルボン酸グループを含む化合物を露出したN−末アミンに付加することにより 行う。代わりに、合成後、導入したリジンやシステインにカップリングすること でもPNAを修飾できる。PNAが容易に修飾できるため、溶解度や特異的機能 の至適化も容易となる。合成後、PNAとその派生物の同一性を質量分析法によ り確認する。様々な研究でPNAの修飾が行われ利用された(Norton e t al.,1995;Haaima et al.,1996;Stetsen ko et al.,1996;Petersen et al.,1995;U lmann et al.,1996;Koch et al.,1995;Or um et al.,1995;Footer et al.,1996;Gri ffith et al.,1995;Kremsky et al.,1996 ;Pardridge et al.,1995;Boffa et al.,1 995;Landsdorp et al.,1996;Gambacorti −Passerini et al.,1996;Armitage et a l.,1997;Seeger et al.,1997;Ruskowski et al.,1997)。米国特許第5,700,922号は、PNA−DNA −PNAキメラ分子と治療での利用、生物体の調節タンパク質、薬剤感受性の病 気の治療について考察している。 4.20.2 PNAの物理学的性質 負に荷電した結合を含むDNAおよびRNAとは異なり、PNA骨格は中性で ある。この劇的な変化にかかわらず、PNAはワトソン−クリック対形成により 相補的なDNAおよびRNAを認識し(Egholm et al.,1993) 、Nielsenら(1991)による最初のモデリングを立証する。PNAは 3'から5'の方向性を欠き、逆平行様式が好まれるが、平行様式と逆平行様式の どちらでも結合することかできる(Egholm et al.,1993)。 DNAオリゴヌクレオチドのDNAおよびRNAへのハイブリダイゼーション は、相補鎖の負に荷電したリン酸骨格間の静電相反により不安定化される。これ に比べて、PNA−DNAあるいはPNA−RNA二重鎖には電荷相反がないた め、融解温度(Tm)が上昇し、Tmの一価あるいは二価カチオンへの依存性が減 少する(Nielsen et al.,1991)。このため、PNAが弛緩し た二本鎖DNAの相補配列に侵入するという驚くべき能力が生じ、ハイブリダイ ゼーションの速度とアフィニティーの促進が顕著となる。加えて、逆方向反復配 列における効率的なハイブリダイゼーションにより、PNAが二本鎖DNAの二 次構造を効率的に認識できることが示唆される。表層に固定化したPNAでも認 識は高く、Wangらは支持体に結合したPNAがハイブリダイゼーション現象 の検出に利用可能であることを示した(Wang et al.,1996)。 PNAの相補配列への結合が強いことから、類似した(しかし同じではない) 配列への結合も強く、PNAの配列特異性の認識が減少することが想定される。 しかしながら、DNAハイブリダイゼーションのように、オリゴマーの長さとイ ンキュベーション温度のバランスにより選択的認識が可能となる。さらに、PN Aの選択的ハイブリダイゼーションはPNA−DNAハイブリダイゼーションに より促進され、DNA−DNAハイブリダイゼーションよりも塩基のミスマッチ の寛容性が低い。例えば、16bpのPNA−DNA二重鎖内の一つのミスマッ チは、Tmを15℃分下げることが可能である(Egholm et al.,1 993)。この判別能の高さにより、点突然変異を分析するいくつかのPNAベ ースのストラテジーが開発された(Wang et al.,1996;Carl sson et al.,1996;Thiede et al.,1996;W ebb and Hurskainen,1996;Perry−O’Keef e et al.,1996)。 高いアフィニティー結合を起こすことから、分子認識の利点か生じ、PNAの 新しい応用法が開発される。例えば、11〜13ヌクレオチドのPNAは、テロ メラーゼの活性を阻害する(Norton,et al.,1996)。テロ メラーゼとは、RNA鋳型を用いてテロメア端を伸張させるリボ核タンパク質で あり、類似のDNAオリゴマーはテロメラーゼを阻害しない。 中性のPNAは類似のDNAオリゴマーよりも疎水性で、このため、特にプリ ン含有量が高いまたは二次構造を形成する可能性がある場合に、中性のpHでの PNAの溶解が困難となる。この溶解性は、PNA末端に一つ以上の正電荷を付 加することにより改善することができる(Nielsen et al.,199 1)。4.20.3 PNAの応用 Allfreyとその同僚による発見により、鎖の侵入は染色体DNA内の配 列で自然に起こることが示唆された(Boffa et al.,1995;B offa et al.,1996)。これらの研究では、PNAをヌクレオチド CAGの三塩基反復へターゲットし、この認識を利用して転写的に活性のあるD NAを精製して(Boffa et al.,1995)転写を阻害した(Bof fa et al.,1996)。この結果により、PNAを細胞に導入すること かできれば、PNAが遺伝子発現における一般的な配列特異的制御因子となり得 ることが示唆された。アンチセンスや抗遺伝子剤としてのPNAの利用に関する 研究とレビューは、Nielsenら(1993b)、Hanbeyら(1992) 、GoodとNielsen(1997)などである。Koppelhusら( 1997)はHIV−1の逆転写を阻害するのにPNAを利用し、PNAが抗ウ イルス治療に利用できることを示した。 PNAのアンチセンス結合の性質を調べる方法は、Rose(1993)とJ ensenら(1997)によって考察されている。RoseはPNAの相補オ リゴヌクレオチドへの結合を調べるのにキャピラリー電気泳動法を利用し、相対 的結合キネティクスとストイキオメトリを測定した。同様の測定がBIAcor eTM技術を利用してJensenらによって行われた。 PNAの他の応用法は、DNA鎖侵入(Nielsen et al.,199 1)、アンチセンス阻害(Hanvey et al.,1992)、変異 性解析(Orum et al.,1993)、転写のエンハンサー(Molleg aard et al.,1994)、核酸精製(Orum et al.,199 5)、転写的活性遺伝子の単離(Boffa et al.,1995)、転写制御 因子結合の阻止(Vickers et al.,1995)、ゲノムの切断(Ve selkov et al.,1996)、バイオセンサー(Wang et a l.,1996)、in situハイブリダイゼーション(Thisted e t al.,1996)、サザンブロッティングの代替法(Psrry−O’Ke efe,1996)での利用を含む。 4.21 ウイルス発現ベクター 本発明は、本発明の1つ以上のポリヌクレオチド配列を含むウイルス発現ベク ターを考慮する。ウイルス発現ベクターは、典型的には、宿主細胞に導入される と、異種性遺伝子産物を最適に発現させるように操作された、複製能が欠損して いるウイルスである。勿論、複製能を有するウイルス発現ベクターは存在し、本 発明のポリヌクレオチドを発現させるのに使用できる。しばしば、最適な発現は 、ウイルスゲノムに異所性プロモーターを導入することによりために達成される 。他のウイルス発現ベクターは、ウイルスに既に含まれているプロモーターを利 用する。 発現ベクターに異種性ポリヌクレオチドを導入するのを容易化するために、多 数のウイルス発現ベクターは、多重クローニング領域(MCR)を含む。MCR は、しばしば、多数の制限酵素切断部位を含むように操作された、DNA内の領 域である。発現ベクターが、MCRを含む場合、MCRは、ポリヌクレオチドが 、正しい方向でMCR内にクローニングされると、プロモーターに操作可能に結 合されるように配置される。本願明細書で使用する用語「操作可能に結合された 」は、プロモーターが、ポリヌクレオチドの転写が、プロモーターにより制御お よび調節されるようにポリヌクレオチドに結合されていることを意味する。プロ モーターをポリヌクレオチドに操作可能に結合する手段は、当技術分野において 良 く知られている。 1つの実施例では、ウイルス発現ベクターは、本発明のポリヌクレオチドに操 作可能に結合したプロモーターを含む、単離および精製されたDNA分子であり 、このポリヌクレオチドは、転写終結領域に操作可能に結合し、これにより、プ ロモーターは、コーディング領域の転写を作動する。 いずれの発現ベクターを選択するか、そして、最終的に、いれずれのプロモー ターにポリペプチドコーディング領域を操作可能に結合するかは、直接に、たと えばタンパク質発現の位置およびタイミングなどの、所望の機能的特性に依存す る。これらは、組換えDNA分子を構築する技術に内在する、良く知られている 制限である。しかしながら、本発明を実施するのに有用なベクターは、このベク ターが操作可能に結合した、本発明のポリヌクレオチドの発現を指令することが できる。 ウイルス発現ベクターは、レトロウイルス、アデノウイルス、アデノ関連ウイ ルス、バキュロウイルス、ワクチンウイルス、トガウイルス、およびバクテリオ ファージを含む、多数のウイルスのいずれから由来してもよい。しかしながら、 分子生物学の最新技術が与えられるならば、発明人は、本質的に任意のウイルス ケノムを、ウイルス発現ベクターとして使用することを考慮する。 4.21.1 レトロウイルス発現ベクター 多数のウイルス発現ベクターが、レトロウイルス科に由来する。この科は、ネ ズミ白血病ウイルス、マウス哺乳類腫瘍ウイルス、ヒトフォーミーウイルス、Ro us(ラウス)肉腫ウイルス、および、ヒト、猿、およびネコのものを含む免疫不 全ウイルスを含む。レトロウイルス発現をデザインする場合に考えるべきことが 、Comstockら(1997)に記載されている。 優れた、ネズミ白血病ウイルス(MLV)に基づくウイルス発現ベクターが、 Kimら(1998)により開発された。MLVベクターを形成する際、Kimらは、gag 配列全部を、直接に上流の領域と一緒に、ウイルスパッケージングまたは遺 伝子発現に有意に影響せずに、除去できることを発見した。さらに、U3領域ほ ぼ全部を、不利な影響なしにヒトサイトメガロウイルスの直接的初期プロモータ ーにより置換できることが分かった。さらに、MCRおよび内部リボソームエン トリー部位(IRES)を、不利な影響なしに付けることかできる。彼らの観察 に基づき、Kimらは、前述の特徴を1つ以上含む、一連の、MLVに基づく発現 ベクトルをデザインした。 ヒトフォーミーウイルス(HFV)についての知見が増加するにつれ、発現ベ クターとしての使用に適する、HFVの特徴が発見された。こらの特徴は、スプ ライシングによるpolの発現、画定された開始コドンにおける翻訳の開始を含 む。HFVウイルス発現の他の態様は、Bodemら(1997) に検討されている。 Murakamiら(1997)は、高いレベルで異種性遺伝子を発現させる、Rous肉腫ウイ ルス(RSV)に基づく、複製能を有するニワトリレトロウイルスベクターIR 1およびIR2を記載している。これらのベクターでは、脳心筋炎ウイルス(E MCV)に由来のIRESが、env遺伝子と異種性遺伝子との間に挿入される 。IR1ベクターは、env遺伝子の下流に存在するスプライスアクセプター部 位を保持し、IR2ベクターは、それを欠く。 最近、多数の、レンチウイルスに基づくレトロウイルス発現ベクターが、開発 された。Kafriら(1997)は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)に基づく発現ベク ターにより、肝臓および筋肉に直接に送達された遺伝子の持続性発現を示した。 このシステムの1つの利点は、非分裂細胞に形質導入できるHTVの内在能力で ある。Kafriらのウイルスは、水泡性口内炎ウイルスG糖タンパク質(VSVG )により偽型化され、それらは、広範囲の組織および細胞型に形質導入できる。 4.22. アデノウイルス発現ベクター 多数の、アデノウイルスに基づく発現ベクターが、開発された。このように多 数である1つの理由は、好ましい、治療因子としてのベクターの有用性である。 アデノウイルス発現ベクターおよび、このようなベクターを使用する方法は、引 用することにより本願明細書の一部をなすものとする米国特許第5698202 号明細書、米国特許第5616326号明細書、米国特許第5585362号明 細書および米国特許第5518913号明細書を含む、多数の米国明細書の主題 である。 付加的なアデノウイルス構築物は、Khatriら(1997)およびTomaninら(1997)に 記載されている。Khatriらは、新規のヒツジアデノウイルス発現ベクターおよび 、子ウシ鼻甲介およびウサギ腎臓細胞および、肺臓および包皮線維芽細胞および 肝臓、前立腺、乳房、結腸および網膜の細胞系を含む、一連のヒト細胞型に完成 するそれらの能力を記載している。Tomaninらは、T7RNAポリメラーゼ遺伝 子を含むアデノウイルス発現ベクターを記載している。T7RNAプロモーター に操作可能に結合した異種性遺伝子を含む細胞に導入されると、ベクターは、T 7プロモーターから発現遺伝子を作動することができる。作者は、このシステム は、遺伝子コード細胞障害性タンパク質のクローニングおよび発現に有用である と考える。 4.23.3 ポックスウイルス発現ベクター ポックスウイルスは、哺乳類細胞の異種性遺伝子の発現に、広範囲に使用され ている。数年にわたり、ベクターは改善されて、異種性遺伝子の高い発現が可能 となり、単一の分子に複数の異種性遺伝子を組み込むことが簡単化された。細胞 障害効果を消去し、安全性を向上する努力において、哺乳類細胞の中で頓挫性感 染を経験したワクチンウイルス突然変異体および他のポックスウイルスは、特別 の注意が払われた。発現ベクターとしてポックスウイルスを使用することは、Ca rrolおよびMoss(1997)で検討されている。 4.24.4 トガウイルス発現ベクター アルファウイルス属発現ベクターを含むトガウイルス発現ベクターは、タンパ ク質の構造および機能を研究するためと、タンパク質生産の目的のためとに使用 されてきた。トガウイルス発現ベクターの魅力的な特徴は、迅速かつ効率的な遺 伝子発現、広範囲な宿主領域、およびRNAゲノム(Huang,1996)である。アルフ ァウイルス属発現ベクターに基づく組換えワクチンも、良好な免疫記憶および保 護効果を有する、強い体液性および細胞性免疫応答を誘導する(Tubulekasら,199 7)。アルファウイルス発現ベクターおよびそれらの使用は、Lungstrom(1997)に 記載されている。 1つの興味深い研究で、LiおよびGaroff(1996)は、レトロウイルス遺伝子を発 現させ、BHK−21細胞内にレトロウイルス粒子を生産するために、Semliki Forestウイルス(SFV)発現ベクターを使用した。この方法により生産された 粒子は、プロテーゼおよび逆転写酵素活性を有し、感染性であった。さらに、ヘ ルパーウイルスを、これらのウイルス系統の中に検出できなかった。したがって 、このシステムは、遺伝子治療プロトコルでこのシステムを使用するのに魅力的 である。 4.24.5 バキュロウイルス発現ベクター バキュロウイルス発現ベクターは、伝統的に、昆虫細胞ウイルス内の異種性タ ンパク質を発現させるのに使用されてきた。タンパク質の例は、哺乳類ケモキネ シスレセプター(Wangら,1997)、緑色蛍光タンパク質(Wangら,1997)などのレポー タータンパク質を含む。バキュロウイルス発現ベクター技術の最近の進歩は、Po sse(1997)により検討されている。バキュロウイルス発現ベクターに関する他の 検討は、JonesおよびMorikawa(1996)およびO'Reilly(1997)により行われている 。 5.0 例 次の例は、本発明の好ましい実施例を示めすために記載されている。当業者に は、次の例に開示されている技術が、本発明の実施で良好に機能するように、本 発明人により開発された技術を示すことは自明であり、したがって、その実施の ためのモードを形成すると考えることができる。しかしながら、当業者は、本開 示を斟酌して、多数の変更を、開示されている特定の実施例において行って、し かも、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、同一および同様の結果 を得ることができる。 5.1 例1―Osteocalcinプロモーター活性を調整するOsf2/Cbfa1 タンパク質の単利および特徴付け この例は、OSE2要素に結合している因子であるOsf2/Cbfa1の同 定、クローニングおよび特徴付けを記載する。Osf2/Cbfa1は、骨芽細 胞分化の第1の転写レギュレーターとしてそれを同定するいくつかの機能的特徴 を有する。Osf2/Cbfa1発現は、発展の間および誕生の後は骨芽細胞系 列系譜に制限され、骨形態形成タンパク質7(BMP)および1.25(OH)2 ビタミンD3(1.25(OH)23)などの骨芽細胞分化因子により調節され る。Osf2/Cbfa1は、骨芽細胞内に発現されている複数の遺伝子のプロ モーター内に存在するOSE2要素に結合し、これらの遺伝子の発現を調整する 。最後に、非骨芽細胞系内のOsf2/Cbfa1の強制された8がは、いくつ かの骨芽細胞特異的遺伝子の発現を誘導する。 5.1.1 方法 5.1.1.1 Osf2/Cbfa1 cDNAのクローニング cDNAは、2日令のマウスからの頭蓋冠の逐次消化により得られた一次骨芽 細胞から、ポリ(A)+RNAと、プライマーとしてオリゴ−dTおよびランダ ムオリゴヌクレオチドの混合物とを使用して、調製される(DucyおよびKarsenty 、1995)。cDNAライブラリーはEcoRIアダプターを使用してλgt11 内 に形成された。EcoRIアダプター(Promega、Madison、WI)は、cDNAの各 末端にライゲーションされた。過剰のアダプターは、エタノールの沈降により除 去された。ライゲーションされたアダプターを有するcDNAは、λgt11バ クテリオファージ脱リン酸化EcoRI消化腕にライゲーションされた(Stratag ene、La Jolla、CA)。バクテリオファージDNAは、Gigapack II Gold抽出物を使用して、ウイルスタンパク質によりパッケージングされた(S tratagene、La Jolla、CA)。大腸菌バクテリア(Y1088、Y1089、Y1 090、Stratagene、La Jolla、CA)を、これらのウイルスで感染し、製造業者 のインストラクションにしたかってプレーティングした。プラークスクリーニン グは、低いストリンジェンシー(37℃、20%ホルムアミド、10%デキスト ラン硫酸、6X SSC[1X SSCは、0.15m NaCl+0.015 クエン酸ナトリウム)で、20時間にわたり37℃で、プローブとして、Cbf a1 runtドメインのAsp718/HindIII断片(+1431/+16 87)コード部分を使用して、行った。ファージ挿入物は、EcoRI消化によ りファージ腕から解放され、ゲル精製され、脱リン酸化EcoRI消化pBSK S(−)プラスミド内にライゲーションされ(Stratage、La Jolla、CA)、従来の 方法を使用して配列決定された。ライゲーション固定PCRTMは、Ansari-Lari ら(1996)にしたがつて、DNase I(Boehringer Mannheim、Indianapolis、 IN)により処理された一次骨芽細胞全RNA上で行った。 cDNA合成および特異的人れ子式のPCRTMのためのプライマーは、それぞ れ、 5’−CACCACCGGGCTCACGTCGC−3'(配列番号3)および 5’−CTGCGCGGAAGAGGTGTTGACG−3'(配列番号4)で あった。初期変性:94℃で5分、40サイクル:94℃で1分の変性、62℃ で1分のアニーリング、72℃で1分の延長、最終的延長:17℃で15分。 配列の解析およびアライメントは、Mac Vectorソフトウェア(Oxford Molecular Group、Cambell、CA)を使用して行っ た。Osf2/Cbfa1全長含有プラスミドは、TnTキット(Promega、Prom ega、Madison、WI)および[35S]−メチオニンを使用して、90分にわたり3 0℃で、in vitroで転写/翻訳された。35S標識タンパク質は、SDS −PAGEにより解析された。 5.1.1.2 プラスミド 組換えOsf2/Cbfa1の生産のために、タンパク質全長をコードするO sf2/Cbfa1 cDNAのAcyI/Xbal(+311/+3334) 断片が、6ヒスチジン残基のためのコード配列と同一のフレーム内にライゲーシ ョンされた(Van dykeら,1992)。Osf2/Cbfa1(pCMV−Osf2/ Cbfa1)のための発現プラスミドは、pCMV5プラスミド(Meyersら,1995 )のCMVプロモーター領域の転写制御下で、Osf2/Cbfa1 cDNA を挿入することにより構築される。レポータープラスミドp6OSE2−luc 、p6OSE2m−luc、p147luc、およびp147m−lucが、前 に説明された(DucyおよびKarsenty 1995、Zhangら,1997)。p910−Opn− lucは、pGL2ベクター(Promega)内にネズミOsteopontinプロモーターの− 910/+90 PstI断片をクローニングすることにより得られた。p10 6−Opn−lucは、次いで、−910〜−106断片の除去により生成され た。 5.1.1.3 組換えOsf2/Cbfa1およびDNA結合分析法 HisタグOsf2/Cbfa1ポリペプチド(His−Osf2/Cbfa 1)が、製造業者にインストラクションに従って、N結合イミノ二酢酸アガロー ス樹脂(Quiagen、Santa Clarita、CA)上で濃縮され、アリコートされ、−80 ℃で貯蔵される。EMSAに対して、標識二本鎖オリゴヌクレオチドが、前述 のように調製された(DucyおよびKarsenty 1995)。この研究に使用されたオリゴ ヌクレオチドは、表2に示されている。約5fmolの標識プログラムが、Tr is−HCl[pH8]20mM、NaCl10mM、EGTA3mM、0. C).ポリ(dl.dC)含有バッファー10μl中組み合せタンパク質に加え られた。10分にわたり室温でインキュベートした後、ローディングバッファー か加えられ(5%グリセロール、Tris−HCl[pH8]2mM、0.02 5%キシレンシアノール/ブロモフェノールブルー)、標本は、90分にわたり 160Vで0.25X TBE中5%ポリアクリルアミドゲル上で電気泳動にか けられた。ゲルは乾燥され、オートラジオグラフィにかけられた。競争研究のた めに、示されている二本鎖無標識オリゴヌクレオチドが、他の成分との結合反応 に加えられた。抗CBFA抗血清(Meyersら,1995)を使用する研究において、こ の抗血清または免疫前血清が、示されている場合、プローブを加える30分マイ クロエレクトロニクスに反応混合物に加えられた。 OSE 2コア結合部位は下線を引かれている。突然変異体は太字。 5.1.1.4 RNA解析 RNAは、製造業者のインストラクションに従って、RNAzOL(Cinna/Bit ecx Lab.Houston,TX)により、培養細胞から単離された。マウス胚および成熟マ ウス組織からのRNAが、前述のようにチオシアン酸グアニジン−CsCl勾配 法を使用して、単離された(Sambrookら,1989)。簡単に記述すると、全またはポ リ(A)+RNAは、アガロース−ホルムアルデヒド変性ゲル上で電気泳動によ り分画され、Hybond―N+TMに移行された(Amersham,Arlington Heights,IL)。使 用プローブは、Osf2/Cbfa1無翻訳およびコード配列の第1の336−b p、Cbfa1のruntドメインのAsp718/HindIII断片(+143 1/+1687)コード部分、マウスOsteocalcin cDNA、マウスOsteoponti n cDNA、マウスα1(I)collagen cDNAおよび18SrRNA cD NA(Ambion,Austin,TX)を含む。ハイブリッド形成(ハイブリダイゼーション) は、6.6%SDSおよび0.33Mリン酸ナトリウムバツファーpH7.2中 で60℃で行われた。最終的な洗浄は、0.2または0.5X SSCおよび0 .1%SDS中で、60%で、二度25分行われた。 RT−PCRTM解析において、様様な発育段階におけるマウス胚からのDNA se I処理された全RNAが、オリゴ−dTおよびrunt特異的5'-CGGGACCGTCC ACTGT-3'(配列番号17)プライマーを使用して、逆転写された。cDNAは、プ ライマー5'-GAGGGCACAAGTTCTATCTGGA-3'(配列番 号18)および5'-GGTGGTCCGCGATGATCTC-3'(配列番号19)を使用して、30 サイクルにわたり増幅された。PCRTM生成物は、アガロースゲル上で分離され 、Hybond−N+(Amersham)へ移行され、Osf2/Cbfa1無翻訳およびコー ド配列の第1の336−bpを含む32Pによりハイブリッド形成された。プライ マー5'-GTTGAGAGATCATCTCCACC-3'(配列番号20)および5'-AGCGATGATGAACCAGG TTA-3'(配列番号21)が、cDNAの質およびローディングの制御として、H prt遺伝子の増幅エクソン2に使用された。 5.1.1.5 in situハイブリッド形成 5’無翻訳およびコード配列を含むOsf2/Cbfa1 cDNAの336 bp断片、マウスMGP cDNA(Luoら,1997)、およびpBSKS(−)(St ratagene)内へクローニングされたマスタα1(II)collagen cDNAの3’無 翻訳領域が、T3またはT7 RNAポリメラーゼを使用して、アンチセンスリボ プローブを生成するために使用された。切片in situハイブリッド形成手 順は、次の変更を除いては、前述のようである(Sundinら,1990)。すなわち、8 −μmの切片は、ポリ−リシン−処理されたスライド上に取付けられた。ハイブ リッド形成およびハイブリッド形成後洗浄は、前述のように行われた(Wilkinson ,1992)。簡単に記述すると、切片は、50℃で一夜にわたりハイブリッド形成さ れた。ストリンジェンシー洗浄は、62℃で行われた。露出時間は、2〜16日 であった。オートラジオグラフィ、Hoechst 33258染色、および写真は、前 述のように行われた(Sundinら,1990)。 5.1.1.6 細胞培養および骨芽細胞分化の誘導 マウスF9奇形癌細胞が、EMEM/10%胎児ウシ血清(FBS;GIBC O,GAitherburg,MD)中で培養された。C3H10T1/2線維芽細胞が、D MEM/10%FBS中で培養された。ネズミMC3T3−E1頭蓋冠細胞系が 、α−MEM10%FBS中に維持された。ラット骨肉腫ROS17/2.8細 胞が、DMEM/F12/10% FBS中に維持された。骨芽細胞分化C3H 10T1/2線維芽細胞の誘導のために、2×104細胞/cm2の密度で、プレ ーティングされた。24時間(t0)後、この培地、前述のように(Zhangら,1997 )、12時間にわたり、BMP7200ng/mlまたはビークルにより補足さ れた新鮮な混合物により置換された。 5.1.1.7 DNAトランスフェクション F9およびC3H10T1/2細胞は、リン酸カルシウム随伴沈降(共同沈降 )手順(Sambrookら,1989)を使用して、各レポータープラスミド(5μg)、発現 プラスミド5μg、およびpSVβ−gal2μgにより、同時トランスフェク ション(cotransfection)された。トランスフェクション後、細胞は、PBS(N aCl150mM、リン酸ナトリウム10mM[pH7.2])により二度洗浄さ れ、通常の培地が、24時間にわたり加えられた。細胞が回収され、凍結融解3 サイクルにより溶解された。レゾルシンβ―D−ガラクトピラノシド(Boehringe r Mannheim)を使用して比色酵素分析により測定された、各溶解物中に存在する β―ガラクトシダーゼ活性は、異なる研究の間のトランスフェクション効率を正 常化するために使用された。DNA同時トランスフェクション(Ausubelら,1997) は、複製で行われ、少なくとも四度繰り返され、量的および質的に同様の結果が 得られた。ルシフェラーゼ活性が、Monolight 2010発光計(Analytical Luminesc ence Laboratory,San Diego,CA)およびD−ルシフェリン基質(Analytical Lum inescence Laboratory)を使用して、Tris−HCl[pH7.8]100m M、ATP5mM、MgSO415mM、ジチオトレイトール(DDT)1mM 中で、分析された。超発現(overexpression)研究にお いて、発現プラスミドが、製造業者のインストラクションに従って、Lipofectam in(GIBCO)で4時間にわたりトランスフェクションされた。RNAは、ト ランスフェクション後40時間経てからか知れた。Osf2/Cbfa1 AU G配列の下流の領域105−bpに対応する、アンチセンスオリゴヌクレオチド (5'-CTGCGCTGAAGAGGCTGTTTGA-3';配列番号22)およびコントロールスクラン ブルされたオリゴヌクレオチド(5'-CGCGTATCGTGATGTAGACGTG-3';配列番号23) がホスホチオエート改変条件(Midlands,Inc.,Midlads,TX)中で合成された。0. 1μMが、Lipofectamin(GIBCO)をしよて5時間にわたりトランスフェク ションされ、RNAが、トランスフェクション後40経てから単離された。 5.1.2 結果 Osf2/Cbfa1の単離、骨芽細胞特異的CBFA cDNA CBFAとOsf2との間の免疫類似性(Geoffroyら,1995;Merrimanら,1995) が与えられているとして、発明人は、骨芽細胞中のCbfa関連mRNAを探し た。ノーザンブロッティング分析が、マウス胸腺および脾臓、すなわちCbfa 1、Cbfa2、およびCbfa3が発現されている2つの組織と、一次骨芽細 胞とに由来のポリ(A)+RNAを使用して、行われた、このフィルターが、C bfa1のruntドメインをコードする配列、すなわち、Tリンパ球内に発現され ると予測された遺伝子(Satakeら,1995)を含むプローブによりハイブリッド形成 された場合、転写が、胸腺内に検出された信号より20倍豊富であった骨芽細胞 内に検出された(図1A,レーン1、3、および4)。この知見に基づき、マウス 骨芽細胞cDNAライブラリーが、前述と同一のプローブを使用して、低減され たストリンジェンシーでスクリーニングされた。同一のタンパク質をコードする 3つの独立したクローンが、同定された。このcDNAは、Osf2/Cbfa 1と称される、何故ならばそれは、OSE2に結合する因子をコー ドし、Cbfa1遺伝子によりコードされる。 Osf2/Cbfa1は、そのN−末端に近いグルタミン/アラニンに富むド メイン、runtドメイン、および、そのC−末端におけるプロリン/セリン/トレ オニンに富むドメインを含む。runtドメインおよびPSTドメインをコードする 配列は、Osf2/Cbfa1および、最初に記載のCbfa1において同一で あるが、これらの2つの転写産物は、それらの5’末端において全く異なる。O sf2/Cbfa1は、グルタミン/アラニンドメインの、異なるアミノ酸区間 をコードし、全く異なる5’無翻訳配列を有する。Osf2/Cbfa1とCb fa1との間のヌクレオチドの3’部分の同定は、Osf2/Cbfa1が、C bfa遺伝子から由来することを示唆する。これは、Cbfa遺伝子内のOsf 2/Cbfa1 5’配列をコードするエクソンの存在により確認される。Os f2/Cbfa1の5'末端は、予測されたコード配列と同一のフレーム内に、 2つのATGコドンを含む。Osf2/Cbfa1 cDNAのin vitr o転写/翻訳は、それぞれ、63kDaまたは69kDaで走行する、2つのポ リペプチド種をもたらし、これは、双方のATGコドンが、69位(番目)にお けるATGコドンが最も効率的なイニシエーターに見えるにもかかわらず、翻訳 イニシエーターとして機能することができることを示す。 OSE結合活性は、骨芽細胞核抽出物中のみに検出可能である。したがって、 ノーザンブロッティング分析が、Osf2/Cbfa1発現が、成熟マウス内の 骨芽細胞に制限されているかどうかを決定するために、行われた。図1Dに示さ れているように、Osf2/Cbfa1転写産物は、骨および骨芽細胞内にのみ 検出可能であり、他の検査組織内では検出可能でなかった。特に、Osf2/C bfa1発現は、胸腺および脾臓、すなわち、他のCBFAが発現されている2 つの組織、または、線維芽細胞を含む組織(皮膚)、筋芽細胞(筋肉、心臓)、また は軟骨細胞(軟骨)、間葉由来の他の細胞型内に検出された。同一の結果が、RT −PCRTM分析と、後続の、Osf2/Cbfa1特定的プローブによるサ ザンハイブリッド形成とにより得られた。 5.1.2.2 Osf2/Cbfa1は、OSE2へのその結合により、Oste ocalcinプロモーター活性を増加する OGプロモーター内に存在するOSE2要素へのOsf2/Cbfa1の結合 は、ヒスチジンによりタグされた組換えOsf2/Cbfa1ポリペプチド(H is−Osf2/Cbfa1)を使用して、電気泳動移動度シフトアッセイ(E MSA)で、分析された。一連の、突然変異したOSE2が、His−Osf2 /Cbfa1を結合するそれらの能力の点で、野生型OSE2と比較された(図 2A)。5'-AACCAC-3'配列内のいずれの単一または二重bp突然変異も、His −Osf2/Cbfa1の結合を撤廃し(図2A、レーン3〜8)、このコア配列 の外部に位置する突然変異は、DNAへのHis−Osf2/Cbfa1結合に 影響しなかった(図2A、レーン2)。骨芽細胞核抽出物内に存在するOsf2/ Cbfa1結合活性とOSE2結合活性とが関連することを証明するために、抗 Cbfa1抗血清が、OSE2への核抽出物の結合を撤廃するEMSA中で使用 された(Geoffroyら,1995)。図2Bに示されているように、この抗血清は、OS E2へのHis−Osf2/Cbfa1の結合を撤廃した、免疫前血清は撤廃し なかった。 Osf2/Cbfa1の転写活性は、DNA同時トランスフェクション研究に より評価された。これらの研究は、最初は、OsteocalcinもCbfa遺伝子も発 現していないF9マウス奇形癌細胞内で行われ(DucyおよびKarsenty,1995、Furu kawaら,1990)、このようにして、ヌルバツクグラウンドを提供する。Osteocalci n基底プロモーター(p6OSE−luc)の上流でクローニングされたOSE 2オリゴヌクレオチドの6つのコピーを含む構築物の活性は、Osf2/Cbf a1発現ベクターによる同時トランスフェクションが行われると、70倍より大 きく刺激された。この効果は、His−Osf2/Cbfa1(p6 OSE2m−luc)の結合を撤廃するOSE2内での2bp突然変異により撤 廃された(図2C)。同様の結果が、DNA同時トランスフェクションがOsf2 /Cbfa1が、C3H10T1/2線維芽細胞内で発現されていない、別の細 胞系内で行われた(図2D)。Osf2/Cbfa1は、単一野生型OSE2要素 (p147−Luc)を含むOsteocalcinプロモーター断片(−147/+13 )をトランス活性化することもできる(図2E)。このようにして、Osf2/C bfa1は、特異的に、OG2プロモーター内に存在するOSE2要素に結合し 、この結合により転写を活性化できる。 5.1.2.3 Osf2/Cbfa1発現は、発育中に骨芽細胞系列系譜の細 胞に印を付ける 何時、Osf2/Cbfa1発現がマウス発育中に開始されるかを決定するた めに、RT−PCRTM分析が、行われ、次いで、異なる段階のマウス胚からのR NAを使用して、サザンブロッティングハイブリダイゼーションが行われた。意 外にも、Osf2/Cbfa1発現は、交配後(dpc)12.5日胚でピーク に達し、第1の骨形成センターは、14.5dpc前には観察できなかった(Kau fman,1992)。in situハイブリダイゼーション研究内のこの分析節に基づ いて、骨格発育のいくつかの段階で行われた。 骨格発育中の第1の重要な段階は、間葉細胞圧縮の形成である。この間葉圧縮 は、12.5dpcマウス胚で同定可能であり、完全に分化された軟骨細胞は、 Meckel軟骨内のみに存在した(Kaufman,1992)。重要なことは、これらの細胞は、 α1(II)collagen、すなわち軟骨細胞系列系譜おマーカーを発現し、Osf2 /Cbfa1を発現しないことであり、これは、その発現が、分化されていない 間葉細胞と、骨芽細胞系列系譜の細胞とに制限されているが、分化された軟骨細 胞表現型とは互いに排他的である。 14.5dpcマウス胚において、無機質化された骨はまだ存在しないが、第 1の骨形成センターは、頭蓋骨内に現れた。この段階で、12.5dpc胚の場 合と同様、Osf2/Cbfa1は、頭蓋骨および骨格の他の部分の各発育中骨 格要素内に発現された。その発現は、この時点で明瞭に、骨芽細胞系列系譜の細 胞と、軟骨膜とに制限され、分化された軟骨細胞内には存在しなかった。たとえ ば、助骨郭において、Osf2/Cbfa1発現は、最初に骨形成する肋骨自身 に制限され(Kaufman,1992)、α1(II)が最高に発現された肋軟骨内には存在し なかった。Osf2/Cbfa1およびα1(II)の発現の同様の排他的パター ンは、発育中の長い骨内にも観察された。 最後に、in situハイブリッド形成が、16.0dpc胚上で行われた 。この段階で、骨形成センターは、大部分の骨格内に存在しないか、すべての骨 が、骨格製剤のアリザリン赤色染色による評価によると、無機質化されてはいな かった(Kaufman,1992)。最後の骨形成は、2つの明確な経路により発生する。頭 蓋骨において、間葉細胞が、直接に、骨芽細胞内で分化する(膜内骨形成)。骨格 の残りの部分において、間葉圧縮は、最初に、軟骨形成細胞内で分化し、軟骨形 成細胞は、骨芽細胞により置換される(軟骨内骨形成)(Erlebacherら,1995)。 16.0dpc胚の頭蓋骨において、鼻骨、前頭骨、蝶形骨底、後頭骨底およ び下顎骨が、高レベルのOsf2/Cbfa1 mRNAを発現した。Osf2 /Cbfa1発現が、構造の無機質化が発生する12〜24時間前に、胸骨柄、 胸骨分節および舌骨などの骨内に検出された(Kaufman,1992)。前と同様に、Os f2/Cbfa1発現は、Meckel軟骨および胸骨柄の軟骨細胞、皮膚の線維芽細 胞、いずれの検査組織内にも検出可能でなかった。身体中心部骨格において、O sf2/Cbfa1は、尾椎が無機質化される2日前に、尾椎の骨形成センター の細胞内で発現された(Kaufman,1992)。隣接切片上の対照研究において、Matrix glaタンパク質(Mgp)、すなわち、軟骨細胞内では発現されたが、骨芽細胞内 では発現されなかった遺伝子(Luoら,1997)の発現が、椎骨発育中、Osf2/C bfa1発現とは互いに排他的であった。Mgp発現軟骨細胞は、 Osf2/Cbfa1発現細胞が存在する骨形成センターを包囲した。 5.1.2.4 骨芽細胞分化因子により調節されるOsf2/Cbfa1発現 次に、Osf2/Cbfa1発現が、骨芽細胞分化に影響することが知られて いるビタミン、成長因子およびホルモンにより調節されるかどうか、そして、そ れが、骨芽細胞分化のin vitroモデル内の骨芽細胞表現型の既知のマー カーの発現に先行するかどうかが問われた。MC3T3−E1細胞(Sudoら,1983 )が、マウス肉腫から得られた。それらは、それらが、アスコルビン酸の存在下 で6〜8日にわたり培養されないかぎり、Bone sialoprotein(Bsp)またはOsteoc alcinなどの骨芽細胞特異的遺伝子を発現しない(Reynolds,1967)。図4Aに示さ れているように、アスコルビン酸により処理されたOsf2/Cbfa1は、M C3T3−E1細胞内で発現された、骨芽細胞表現型のうちの最初の遺伝子特徴 であった。その発現は、数日のBspおよびOsteocalicin発現を先行した。C3 H10T1/2は、骨芽細胞系列系譜に関与せず、いかなる骨芽細胞遺伝子も通 常は発現しない。しかしながら、BMP2およびBMP7によるこれらの細胞の 処理は、骨芽細胞分化を誘導できる(Piccoloら,1996)。C3H10T1/2細胞 が、BMPのみの存在下で培養された場合、Osf2/Cbfa1発現は、Oste ocalcinおよびOsteopontinの発現の前に誘導された(図4B)。最後に、1.25 (OH)23、すなわち、骨リモデリング(再造形)を調節する主要ホルモンの うちの1つは、マウスOsteocalcin発現を抑制する。この効果は、OSE2への 骨芽細胞核抽出物の結合を撤廃する(Zhangら,1997)。この観察と一致して、1. 25(OH)23による一次マウス骨芽細胞の処理は、Osf2/Cbfa1発 現をほぼ撤廃した。 5.1.2.5 Osf2/Cbfa1は、骨芽細胞内の遺伝子に影響する Osf2/Cbfa1の発現の発育パターンは、それが、骨芽細胞表現型の確 立に必要とされ、したて、骨芽細胞内に発現された主遺伝子の発現を調節する。 発明人は、Osteocalcin遺伝子1(OG1)、α1(I)collagen、Bsp、およ びOsteopontinなどの遺伝子のプロモーター内のOSE2様要素を探し、各場合 にこのような要素を見つけた。Osf2/Cbfa1を結合する、これらの様様 なOSE2要素の能力は、各部位をカバーするオリゴヌクレオチドをプローブと して使用し、骨芽細胞核抽出物をタンパク質源として使用して、EMSAにより 検査された。各場合、骨芽細胞核抽出物を使用する場合、野生型OSE2オリゴ ヌクレオチドか競争して除去することができるが、突然変異体OSE2オリゴヌ クレオチドが競争して除去することはできないタンパク質DNA複合体の発生が 、観察された(図5A)。同様に、His−Osf2/Cbfa1は、OG1、α 1(I)、BSPおよびOsteopontinプロモーター内に存在するOSE2配列を含 む標識オリゴヌクレオチドを結合することが分かった(図5B)。 これらの遺伝子のプロモーターへのOsf2/Cbfa1の結合の機能的妥当 性が、DNA同時トランスフェクションと、オリゴヌクレオチドアンチセンス研 究とによりテストされた。DNA同時トランスフェクションにおいて、OSE2 配列を含むマウスOsteopontinプロモーターの断片の活性が、F9細胞内のOs f2/Cbfa1発現による同時トランスフェクションが行われると、4倍増加 され、この要素の除去は、この効果を撤廃する(図5C)。異なるアッセイにおい て、Osf2/Cbfa1アンチセンスオリゴヌクレオチドが、ROS17/2 .8骨芽細胞内でトランスフェクションされ、RNAが、40時間後に回収され た。対照オリゴヌクレオチドではなく、Osf2/Cbfa1アンチセンス発現 が、α1(I)collagen発現の撤廃をもたらし、OsteocalcinおよびOsteopontin の発現されの顕著な低下をもたらした。これらの遺伝子の発現のよく抑制は、処 理の毒性効果に起因しない、何故ならば細胞生存率は、処理されたアンチセンス オリゴヌクレオチドと、対照プレートとでは同一であった。これらの研究は、O sf2/Cbfa1が、骨芽細胞内に発現された重要な遺伝子の発 現を調節することを示唆し、Osf2/Cbfa1が、分化された骨芽細胞表現 型の確立に必要とされるであろうことを示唆する。 5.1.2.6 Osf2/Cbfa1は、非骨芽細胞系の骨芽細胞分化を誘導 する 総合すると、前述の結果は、Osf2/Cbfa1が、非骨芽細胞の骨芽細胞 分化を誘導するとの仮定に導く。この仮定をテストするために、通常はOsf2 /Cbfa1も、α1(I)collagen、Bsp、およびOsteocalcinなどの骨芽 細胞表現型の遺伝子特徴も、発現しない2つの細胞系のDNAトランスフェクシ ョンが行われた。MC3T3−E1肉腫細胞が、骨芽細胞系列系譜に関与する、 分化されない細胞であると考えられる。それらは、アスコルビン酸の欠如下で培 養されると、骨芽細胞特異的遺伝子を発現しない。Osf2/Cbfa1 cD NAおよび空のベクターにより一時的にトランスフェクションされたMC3T3 −E1細胞のノーザンブロッティング分析は、これらの細胞内のOsf2/Cb fa1の強制された発現は、Bsp、Osteocalcinおよびα(I)collagen発現 をもたらし、空のベクターのトランスフェクションは、この効果を有しないこと を示した(図6A)。 別の重要な細胞系は、C3H10T1/2系である、何故ならばこれらの細胞 は、骨芽細胞系列系譜に関与しない多能性線維芽細胞であるからである。実際、 それらは、5−アザシチジンによる処理に従って、筋芽細胞、脂肪細胞、または 軟骨細胞さえも獲得できるが、骨芽細胞表現型は獲得できない(TaylorおよびJon es,1979)。骨芽細胞遺伝子発現を誘導する、Osf2/Cbfa1のこの能力は 、ラット軟骨肉腫またはC2C12筋芽細胞などの、形質転換または分化された 細胞系内で観察されなかった。 5.1.3 概要 5.1.3.1 Osf2/Cbfa1 骨格内の細胞特異的分化を制御する遺伝子の同定は、開始されたにすぎない。 今まで、これらの研究は、主に、軟骨細胞および骨芽細胞の分化を解明した(Kar aplisら,1994;Wangら,1992;Johnsonら,1992)。骨芽細胞分化のメカニズムを理解 するために、発明人は、Osteocalcin、すなわち最も骨芽細胞特異的な遺伝子の 発現の調節を研究した。発明人は、本願明細書において、Osf2/Cbfa1 、すなわち、骨芽細胞分化の決定因の多数の特徴を有する、第1の骨芽細胞特異 的転写要素のクローニングを報告する。 いくつかの実験的論拠は、Osf2/Cbfa1は、Cbfa1遺伝子、す なわち、Dosophila遺伝子runtおよびlozenge(Kaniaら,1990;Ogawaら,1993a,b;Da gaら,1996)の3つの既知のマウス同族体のうちの1つによりコードされる。第一 に、Cbfa1のゲノム構造の解析は、大きいイントロンにより、グルタミン/ アラニンをコードするエクソンから分離されたOsf2 5'端末をコードする エクソンを示した。第二に、ヒトおよびマウス内の遺伝的証拠は、いかなる他の 異常性の欠如下で、骨芽細胞分化におけるCbfa1の役割を証明する。第三に 、RT−PCRTM研究において、発明人は、Osf2/Cbfa1の5'端末に 対応する配列のみを増幅でき、これは、最初にCbfa着せれた5'配列が、こ の遺伝子に無関係である可能性を証明する。新規のCBFAを増幅するようにデ ザインされているオリゴヌクレオチドと、低いストリンジェンシーでのマウス骨 芽細胞cDNAライブラリーの繰り返しのスクリーニングとによる、大規模なP CRTM解析でも、他のCbfa転写産物を同定できず、これは、Osf2/Cb fa1が、唯一のCbfaが骨芽細胞内に発現しない場合、優勢でだることを証 明する。 5.1.3. Osf2/Cbfa1発現および調節 骨芽細胞は、未知の遺伝的経路を介して間葉の先祖から分化する。骨芽細胞に 特異的なけた形態形成的特徴が存在しないので、表現型は、いくつかの遺伝子、 すなわち型1 collagen、骨sialoprotein、骨芽細胞に最も特異的であるOsteoc alcin、および、他のより特異的でない遺伝子、たとえばOsteopontinの共存性発 現と、ECMを無機質化する能力とによってのみ画定することができる(Aubinお よびLiu,1996)。第1の同定可能な骨芽細胞は、比較的遅く、マウスにおいて1 4.5dpcでの発育中に現れた(Kaufman,1992)。 in situハイブリッド形成研究は、Osf2/Cbfa1は、骨芽細胞 系列系譜の最も早期の分子マーカーである。その発現は、既に、12.5dpc 胚中の発育する頭蓋骨、身体中心部骨格および四肢骨格の間葉圧縮内で観察でき る。重要なことは、骨格発育のその段階で、将来の身体中心部骨格および四肢骨 格の間葉圧縮内に存在する細胞が、軟骨細胞表現型に特異的な多数の遺伝子を発 現することである(Horton,1993)。12.5dpcにおけるこれらの細胞内のO sf2/Cbfa1の発現は、それらが、骨芽細胞になる能力を有することを示 し、間葉圧縮内に骨芽細胞と軟骨細胞とのための共通の先祖細胞が存在すること を意味する。骨格発育のより後期の段階で、細胞分化がより進行した14.5d pcおよび16.0dpc胚において、Osf2/Cbfa1発現は、骨芽細胞 細胞になる、または、既に骨芽細胞特徴を有するが、分化された軟骨細胞内で検 出可能でない細胞のサブセットに制限された。発育中のマウス胚の他の細胞型は 、Osf2/Cbfa1を、検出可能なレベルまで発現しなかった。 骨芽細胞先祖内のその発現と一致して、Osf2/Cbfa1の発現は、骨芽 細胞分化に影響する制御因子および成長ホルモンにより調節された。BMPは、 発育中に骨形成をもたらす、一連のイベントから成るカスケードを誘導する、分 泌されたシグナリング分子である(Kingsley,1994)。この場合、BMP7は、通 常は発現されない細胞内でのOsf2/Cbfa1発現を誘導することが示され 、これは、Osf2/Cbfa1が、骨芽細胞内のBMPシグナル形質導入経路 内の核標的のうちの1つであるとの仮説を示唆する。早期に、マウスにおいて、 Osteocalcin発現が、間接的メカニズムを介して、1.25(OH)23により ダウンレギュレーションされる。一次骨芽細胞培養の1.25(OH)23処理 は、OSE2への骨芽細胞核抽出物の雨後を撤廃する(Zhangら,1997)。この場合 に報告された、1.25(OH)23によるOsf2/Cbfa1発現のダウン レギュレーションは、粗核抽出物を使用して行われた前の研究と一致し(Zhangら ,1997)、1.25(OH)23は、骨芽細胞末端分化を阻止し、形成不全性骨疾 患を引き起こすことを示唆する臨床的証拠の増大する体系と一致する(Goodmanら ,1994)。 5.1.3.3 骨芽細胞分化中のOsf2/Cbfa1融合 発現のOsf2/Cbfa1パターンと、BMPによるその調節は、それが、 骨芽細胞特異的遺伝子発現および分化において大幅に広範囲な役割を果たすこと を示唆する。この仮説と一致して、Osf2/Cbfa1結合部位が、大部分は 骨芽細胞内に発現された4つの遺伝子、すなわち、2つのOsteocalcin遺伝子、 α1(I)Collagen、Bsp、および、骨芽細胞および他の^細胞型内に発現さ れた、別の遺伝子におけるOsteopontinのプロモーター内で同定された。Osf 2/Cbfa1結合部位の機能的妥当性は、3つの異なる系統の証拠により支持 されている。第一に、DNA同時トランスフェクション研究において、Osf2 /Cbfa1は、OSE2要素を含む、OsteopontinプロモーターまたはOsteoca lcinプロモーターの断片の活性を増加した。第二に、オリゴヌクレオチドアンチ センス研究は、骨芽細胞系内のα1(I)Collagen、Osteocalcin、およびOsteo pontin発現のレベルの急激な低下を示した。第三に、より重要なことに、Osf 2/Cbfa1機能の分析は、それが、細胞培養研究において非骨芽細胞内の骨 芽細胞特異的遺伝子発現の誘導により評価されたように、骨芽細胞分化にとって 充分であることを示した。非骨芽細胞内の骨芽細胞特異的遺伝子発現を誘導する 、Osf2/Cbfa1のこの能力は、Osf2/Cbfa1が、 in vivoでの骨芽細胞系列系譜に沿っての問葉細胞の分化のために必要と されることを示唆する。前述の細胞培養研究と一致して、Cbfa1欠如マウス は、骨芽細胞が無い。 5.1.3.4 Osf2/Cbfa1お多数の骨形成異常症および骨粗しょう 症のなじみの形は、まだ、分子レベルで説明できない。遺伝的疾患に、Osf2 /Cbfa1のような転写因子が原因であるためには、膜内および軟骨内の骨形 成に関与する一般的な欠陥が存在しなければならない。Cbfaの遺伝マッピン グは、それが、ヒト(Mundlosら,1995)およびマウス(Ccdマウス突然変異体,S illenceら,1987)内の鎖骨頭蓋形成異常症の原因である遺伝子と同一の位置にマ ッピングされることを示した。さらに、分子分析は、鎖骨頭蓋形成異常症を有す る科じゃのCbfa1遺伝子のナンセンス突然変異を検出し、強い遺伝的証拠は 、Cbfa遺伝子が、Ccdマウス内に検出されることを示唆し、これは、in vivoでの骨芽細胞分化におけるこの遺伝子の重要性を証明する。Osf2 /Cbfa1の各ドメインの機能的分析は、完成されていないが、そのN−端末 におけるアラニン残基の長い区間の存在が、目につく。Hoxd13内のアラニ ン区間を延ばす突然変異は、合多指症、すなわち、手足の遺伝的骨格奇形を引き 起こす(Muragakiら,1996)。Osf2/Cbfa1内のアラニン区間の延長は、 若年骨粗しよう症のなじみの形などの骨の疾患を引き起こす可能性がある。最後 に、Osf2/Cbfa1は、腫瘍形成形質転換に関与する転写因子のファミリ ーに属し、これにおいて、白血病を引き起こす再配置が示された(Okudaら,1996; SpeckおよびTracy,1995)。このようにして、骨肉腫、すなわち最も頻繁な悪性骨 腫瘍内のCbfa遺伝子の再配置を探すことが重要である。 5.2 ゲノム構成、1とCbfa1遺伝子の発現 runt/Cbfa遺伝子ファミリーは、Drosophilaおよび1との間で高度に保 存されている(Kagoshimaら,1993;Ogawaら,1993a,b)。これらの遺伝子は、DNA 結合ドメイン、すなわちruntドメインが、128アミノ酸ポリペプチドである転 写因子であって、これらのポリペプチドのアミノ酸配列は、Drosophilaとヒトタ ンパク質との間に高度に保存されている転写因子をコードする。3つのヒトCB FA遺伝子、すなわち、CBFA1、CBFA2およびCBFA3が、最近、同 定された(Levansonら,1994;Ahnら,1996;Wijmengaら,1995)。正式にはAML−2 として知られているCBFA2は、多数の研究者の焦点であった、何故ならばそ れは、急性骨髄性白血病のいくつかの形において観察されたt(8;12)トラン スロケーションにおいて破断されているからである(SpeckおよびTracy,1995;Nu ciforaおよびRowley,1995;Ito,1996)。この臨床的観察と一致して、マウス内の 遺伝子標的によりCbfa2遺伝子の除去は、発育中に早期の造血の停止をもた らす。 例1は、このファミリーの別の重要なメンバー、すなわちCBFA1の重要な 生物的特性を示した。それは、Osf2/Cbfa1、すなわち、マウントCb fa1の転写産物が、骨芽細胞内に発現された多数の遺伝子の発現を制御する骨 芽細胞特異的転写因子であり、非骨芽細胞の骨芽細胞分化を誘導することができ ることを示した。Ottoら(1997)は、マウスにおけるCbfa1遺伝子の除去は、 骨芽細胞の分化の停止に起因して骨芽細胞の全くの欠如をもたらすことを示した 。Cbfaは、マウス染色体17およびヒト染色体6p21にマッピングされる (Baeら,1995;Levanonら,1994)。鎖骨頭蓋形成異常症(CDD)は、すなわち、 鎖骨の形成不全、泉門および頭の構造の閉鎖の遅延、短頭症、顎前突症、骨格の 骨の大部分の画定における不規則および構造的異常を特徴とする、常染色体優勢 の遺伝的一般的骨格疾患である。Ottoら(1997)は、CbfaがマウスCCDにお いて除去されている強い証拠示し、Mundlosら(1995)は、CCDを有する患者に おけるCBFA1の除去およびナンセンス突然変異を示し、DNA結合を撤廃す るCBFA1遺伝子における2つのミスセンス突然変異を同定した。こ のようにして、CBFA1は、マウスおよびヒトにおける骨芽細胞分化の重要な レギュレータであるようである。 マウスOsf2/Cbfa1 cDNAのクローニングおよび特徴付け中、C BFA1転写産物において前には知られていなかった5'配列が、見つけられた 。この発見および、ヒトおよびマウスの骨格発育におけるこの遺伝子の生物的重 要性が、ヒトOsf2/Cbfa1 cDNAおよびヒトOsf2/Cbfa1 遺伝子のクローニングおよび解析を促進した。この例は、ヒト遺伝子のクローニ ングおよび特徴付けを証明する。 5.2.1 対象と方法 5.2.1.1 OSF2/CBFA1 cDNAのクローニング ヒトOSF2/CBFA1 cDNAのクローニングは、全RNAの源として、SaOS-2骨肉腫細 胞を使用してRT-PCRTM法によって行われた。全RNAはグアニジウムチオシアネ ートCsCl勾配法(Sambrookら、1989)を使用して作成された。cDNAは、GenBan kで入手可能な、部分ヒトCBFA1 cDNA配列から設計されたオリゴ(dT)プライ マーあるいはプライマー(5'-GATACGTGTGGGAT-3';配列番号24)を使用して生 成された。完全コード配列は4つの重複フラグメントのPCRTM法による増幅に よって生成された。増幅のために使用されたプライマーは、マウスOsf2/Cbfa1 cDNA配列により設計された。すなわち、 においてサブクローン化され、配列を決められた。完全長cDNAはその後に、ク ローニング部位としてユニーク制限部位を使用して生成された。 5.2.1.2サザンブロット法による分析 サザンブロット法による分析に関しては、脾臓組織(Strauss、1994)から 作成されたヒトゲノムDNAはさまざまな制限エンドヌクレアーゼ(HindIII、Ba mHI、SpeI、XbaI、EcoRI)によって加水分解され、1×TBEで0.8% アーリントンハイツ市)上に転移された。ハイブリダイゼーションは放射線元 素で標識されたOsf2/Cbfa1 cDNAをプローブとして使用して行われ、65℃で0.2 ×SSC/0.1% SDSにて30分間2回洗浄された。 5.2.1.3 ヒトCBFA1遺伝子のクローニング CBFA1遺伝子のゲノム機構を解明するために、いくつかのヒトゲノムDNAのライ ブラリーが使用された。λ-FixIIヒトゲノムライブラリー(Stratagene、カリフ ォルニア州ラジョラ市)をcDNAから得られたいくつかの放射性同位元素で標識さ れたプローブを使用してスクリーニングした(図7A)。プローブ1、2、3、4、 6が完全長cDNAの制限消化物によって生成され、またプローブ5はPCRTM法によ る増幅によって生成された。ハイブリダイゼーションは52℃で一夜6×SSC/10% デキストラン硫酸/5×デンハルト溶液/0.5%SDS/20%ホルムアミド/200μg/ml変 性魚精子DNAにて実施された。洗浄はSSC緩衝液にて0.1%SDSで行われた。時間、 温度、SSC濃度などの洗浄条件はプローブの長さに適合された。分離されたCbfa1 λファージクローンはサブクローン化され、 に、限定DNA配列だけではなくイントロン-エキソン境界の位置を判定するため、 オリゴヌクレオチドをプローブとして使用してハイブリダイゼーション法による 分析によって分析された。この分析はその遺伝子全体をカバーするクローンを生 成することには失敗したが、ヒトPACライブラリーのスクリーニングは促進した 。 ヒトゲノムPACライブラリーはPCRTM法による増幅の2ラウンドにより、またサ ザンブロットハイブリダイゼーション法によりスクリーニングされた。オリゴヌ クレオチドの2セットが使用された。第一のセットはruntドメインに位置してい た。すなわち、 サザンブロット法では、以下に説明されているように、完全長cDNAによりハイ ブリダイゼーションされた。遺伝子の5'末端をカバーしていたPACゲノムクロー ンの1.8kb BamHI/BglII制限フラグメントは、プライマー拡張によって ドのBamHI部位に導入された。 5.2.1.4 イントロン-エキソン境界の判定 BamHI、HindIII、EcoRI、NotIによって加水分解された各正のクローンから のサザンブロット法による分析ではcDNA配列のさまざまな部分を含むオリゴヌク レオチド(18〜28mers)によってハイブリダイゼーションされた。オリゴヌクレ オチドはGenosys(テキサス州ヒューストン市)から購入され、T4ポリヌクレオ チドキナーゼ(Pharmacia、ニュージャージー州Piscataway市)によって末端-標 識された。サザンハイブリダイゼーション法は前出に説明されているように(Br own、1993)実施され、膜は、45℃で10分間6×SSC0.01%ピロリン酸ナトリウム にて洗浄された。イントロン-エキソン境界のヌクレオチド配列は、プライマー として適当なオリゴヌクレオチドを使用してジデオキシヌ Corp.、オハイオ州クリーブランド市)。ゲノム配列は、イントロン-エキソン境 界を確定するため、cDNA配列と比較された。 5.2.1.5 プライマー拡張分析 全RNAはSaOS-2ヒト骨肉腫細胞系から単離された。+25から+53までのCBFA1 cDN A配列に対応するCBFA1転写に特異的な合成オリゴヌクレオチドは以下のように設 計された。 プライマー拡張研究は前出で説明された通りに行われた(Chen、1990)。逆転写 研究は製造業者(Life Science Inc.、フロリダ州セントピータースバーグ市) によって明細に説明された通りにAMV逆転写により1時間45℃で実施された。 RNAのアルカリ性加水分解の後、拡張産物はエタノール沈殿、および配列決定反 応を一緒に伴った変性6%ポリアクリルアミドゲル電気泳動法を施行した。 5.2.1.6 長い拡張PCRTM法による増幅 ファージ、PACあるいはヒトゲノムDNAの200ng〜1μgが、イントロンを増幅し 、ヒトOsf2/Cbfa1のイントロン-エキソン境界の位置を判定するために鋳型とし て使用された。プライマーは、マウス相同染色体に関して既に説明されているイ ントロン-エキソン構造(Ogawaら、1993a)を確認するために、cDNAに沿って設 計された。すなわち、 増幅は長い拡張鋳型PCRTMキット(BoehringerMannheim、インディアナ州イン ディアナポリス市)を使用して行われたが、製造業者の推奨する手順により実施 された。DNAフラグメントは0.7%アガロースゲルから精製され、また内部プライ マーを使用して配列が決定された。 5.2.1.7 ノーザンブロット法による分析 全RNAは、前出に説明されているように(Sambrookら、1989)、さまざまなヒト 組織、ヒト細胞系あるいはヒト形質転換線維芽細胞および軟骨細胞からグアニジ ウムチオシアネート-CsCl勾配上で単離された。RNAは1%ホルムアルデヒド-アガ ロースゲル上に載せられ、またHybond-N+ナイロン膜(Amersham、イリノイ州ア ーリントンハイツ市)上に転移された。フィルターはcDNAの5'末端に位置するhO sf2/Cbfa1遺伝子に特異的なプローブによってハイブリダイゼーションされた(図 7A、プローブ1)。185SrRNAプローブは内部対照として使用された。ハイブリダイ ゼーションは6.6%SDS/0.33Mリン酸ナトリウム緩衝液pH7.2にて60℃で実施され 、また2回各30分間0.2×SSC/0.1% SDSにて60℃で洗浄が行われた。 5.2.1.8 DNAトランスフェクション研究 マウスF9奇形癌細胞系がDNAトランスフェクション研究のために使用された。 細胞は5×105細胞/皿の濃度で10cm皿上にプレートされた。細胞は、前出に説明 されているように(Geoffroyら、1995)、リポータープラスミド5μg、発現プラス ミド5μg、pRSV/βGal 2μgを使用してリン酸カルシウム共同沈殿法によりトラ ンスフェクションされた(ChenとOkayama、1987)。-34/+13mOG2プロモーター-ル シフェラーゼ(luc)の前にある野生型OSE2オリゴヌ クレオチドの6つのコピーを含むp6OSE2-lucプラスミドがリポータープラスミド として使用された(DucyとKarsenty、1995)。pCMV-hOSF2/CBFA1aとpCMV-hOSF2/CB FA1bが発現プラスミドとして使用された。それらにはそれぞれ、CMVプロモータ ーから上流に正確な配向でエキソン8を欠いた完全長hOSF2/CBFA1a cDNAとhOSF2 /CBFA1b cDNAが含まれている。ルシフェラーゼとβ-ガラクトシダーゼ活性は前 出に説明されているように測定された(Geoffroyら、1995)。 5.2.2 成績 5.2.21 2つの完全長ヒトOSF2/CBFA1 cDNAの単離と特徴付け ヒトOSF2/CBFA1 cDNAがSaOS-2ヒト骨肉腫RNAを使用してRT-PCRTM法によってク ローン化された。驚くべきことに、2つのcDNA、OSF2/CBFA1aとOSF2/CBFA1bが生 成された。OSF2/CBFA1 aは521アミノ酸の読み取り枠をもっていた。アミノ酸レ ベルではマウスOsf2/Cbfa1との相同性は98%であった(図7B)。N末端のグルタミ ン/アラニン豊富ドメイン、runtドメイン、プロリン/セリン/スレオニン(PST)豊 富ドメインはすべて存在した。hOSF2/CBFA1bはPSTドメインにおける1つの66bp 読み枠内欠失以外は同じヌクレオチドをもっていた。 この66-bpセグメントは、GenBankには預けられている、部分ヒトCBFA1 cDNAに は存在しなかった推定上の22アミノ酸エキソンをコード化する。この読み枠内欠 失が推定上の転写活性化ドメインに位置しているので、DNAコ-トランスフェクシ ョン研究ではそれがないことがそのタンパク質の転写活性に影響を及ぼすかどう かのテストが行われた。 DNAコ-トランスフェクション研究はCbfa1遺伝子のいずれも発現させないF9マ ウス奇形癌細胞系において行われた。リポータープラスミドには、最小の-34/+1 3マウスオステオカルシン遺伝子2(mOG2)プロモーターと上流でクローン化さ れている野生型OSE2オリゴヌクレオチド(p6OSE2-luc)の6つコピ ーによって駆動されるルシフェラーゼ(luc)遺伝子が含まれていた。発現ベク ターにはCMVプロモーターによって駆動されるOSF2/CBFA1 aかあるいはOSF2/CBFA 1bかのいずれかが含まれていた。OSF2/CBFA1 aのトランスフェクションはp60SE2 -lucのルシフェラーゼ活性において75倍増になり、一方、OSF2/CBFA1bを使用し たコ-トランスフェクションはルシフェラーゼ活性において40倍増になったが、 このことは、これら22アミノ酸がOSF2/CBFA1の転写活性化ドメインの一部である ことを示している(図8)。 OSF2/CBFA1aとOSF2/CBFA1bにおける5'非翻訳領域(5'UTR)のヌクレオチド配 列は互いに同じであり、またマウスOsf2/Cbfa1 cDNAにおいて説明された同じ配 列には密接に関連しているが、しかし当初に説明されているマウスCbfa1転写の 配列とは完全に異なっている(Ogawaら、1993a)(図7C-1と図7C-2)。この不一致 を取り扱うために、以前に公表されたマウスCbfa1 cDNA(Cbfa1)の5'UTR配列か、 あるいはOsf2/Cbfa1 cDNAの5'UTRの配列か、いずれかの配列を含むオリゴヌクレ オチドが生成され、またruntドメインの5'末端に位置する3'プライマーを使用し てRT-PCRTMを行うのに使用された。この3'プライマーには、ヒトとマウス両方で 同じ配列が含まれている。図9に示されているように、5'UTR OSF2/CBFA1オリゴ ヌクレオチドでの増幅は予測寸法のバンドと配列を生じ(図9、レーン2、4)、 一方、5'UTR Cbfa1ヌクレオチドでの増幅は骨のRNAにおけるいかなるバンド生成 にも失敗した(図9、レーン6、7)。マウスの転写の分析と一致しているこの結 果から、CBFA1遺伝子の5'末端の複合スプライシングパターンの可能性が生じ、 またヒトCBFA1のゲノム構造の分析を進める刺激となった。 5.2.22 発現分析 転写(複数)の寸法とhOSF2/CBFA1遺伝子の組織特異的な発現を判定するため に、ノーザンブロット法による分析が、さまざまなヒト組織、細胞系、形質転換 細胞から単離された全RNAを使用して行われた(図10)。ハイブリダイゼ ーションは遺伝子の5'末端に位置するヒトOSF2/CBFA1遺伝子に特異的なプローブ を使用して行われた(図7A)。hOSF2/CBFA1は骨芽細胞系において発現されるが、 他のいずれの細胞系あるいは組織においても発現されない。この結果はマウスに おける遺伝子の骨芽細胞特異的発現と一致している。同じ点染が3倍長くさらさ れた場合は、他のいずれの細胞系ならびに組織においても転写は検出することは できなかった(図10)。 5.2.23 OSF2/CBFA1遺伝子のゲノム構造 最初に、異なった制限エンドヌクレアーゼ(BamHI、HindIII、SpeI、XbaI 、EcoRI)によって加水分解されたヒトゲノムDNAのサザンブロット法ではヒト 完全長cDNAがプローブされる。図11に示されているように、各反応消化物はこの プローブによりハイブリダイゼーションされる複数のバンドを生成した。 ヒトλ-fixIIゲノムライブラリーは、6つの異なったプローブ、それらのそれ ぞれがOSF2/CBFA1 cDNA配列をカバーしているプローブを使用してスクリーニン グされた(図7A)。複数の正のクローンが分離された。サザンブロットハイブリダ イゼーション法による分析と組合せて、cDNA内に存在する制限酵素部位(BamHI 、HindIII、EcoRI、NotI)を使用して互いに対するλクローンの相対位置が判 定され、また遺伝子の制限地図が確定された。さらなる分析のための遺伝子のほ とんどをカバーした、4つの独立しているが重複しているクローンが選択された (図10)。エキソン配列に位置するオリゴヌクレオチドによるハイブリダイゼーシ ョンは遺伝子の中のほとんどのエキソンの相対位置を判定することができる。こ の分析のこの点において、遺伝子の5'部分はこれらクローンによっては全部はカ バーされていなかった。このため、PACヒトゲノムライブラリーは遺伝子構造全 体を特徴付けるためにスクリーニングされた。2つのPACクローンが分離された が、1つは遺伝子の3'部分(222G16)をカバーし、また二番目のものは5'部分( 244F24)をカバーしていた(図11)。同様に、制限酵 素部位の位置およびサザンブロットハイブリダイゼーション分析はλクローン地 図に対するPACクローンの相対位置を判定するのに使用された。マウスCbfa1遺伝 子(Ahnら、1996)の構造に関して入手可能な情報はまた、ヒト遺伝子のイント ロン-エキソン境界の推定上の位置を判定するのに使用された。この分析による と、推定上のエキソンの境界をなすオリゴヌクレオチドはこれらのクローンから イントロン配列を増幅する目的で、またイントロン-エキソン境界の配列を決定 することにより判定する目的で設計された。さらに、大部分のイントロンの寸法 は、λファージ、PAC、ヒトゲノム DNAを鋳型として使用してPCRTM増幅すること によって確定された。イントロン1はゲノムDNAをPCRTM法による増幅後に直接配 列を決定することによって同定された。長い拡張鋳型PCRTMシステムは通常のPCRTM 反応によって増幅するには大き過ぎた他のイントロン(3、4、6、7、8) の大部分を増幅するのに必要であった。この技術では増幅することができなかっ たイントロン2の相対寸法は確定した地図から推定された(図11)。 イントロン2の寸法はPAC 244F24挿入の制限地図におけるエキソン2と3のマ ッピング後、判定された。イントロン増幅に使用された同じオリゴヌクレオドが イントロン-エキソン境界の配列を判定するため、エキソンにより配列を決定す るのに使用された。イントロンの長さとイントロン-エキソン境界のほとんどの 配列を表3に示す。遺伝子配列の分析では、コード配列全体(1566bp)が8エキ ソン(エキソン2〜9)によってコード化されることが示されている。 5.2.24 CBFA1の転写開始部位の判定 プライマー拡張研究はCBFA1の転写の開始部位を正確に同定するために行われ た。この研究では、+25から+28までのヒトCBFA1遺伝子の1番目のエキソンに対 応する配列を含む28塩基オリゴヌクレオチドがSaOS-2細胞由来の全RNA15μgでア ニーリングされた。CBFA1遺伝子が高度にそれらの細胞の中で発現されるので、S aOS-2 RNAが選択された。鋳型としてゲノムクローンを使用し、またプライマー 拡張と平行に走るプライマーとして同じオリゴヌクレオチドを使用した配列決定 反応により単一の開始部位が同定された(図12)。 5.2.25 エキソン8の代替的スプライシングの証拠 上述のように、ヒトとマウスOSF2/CBFA1 cDNAの5'末端は前出に報告されてい るCBFA1転写物の5'末端とは異なる。興味深いことに、CBFA1の5'末端として初め に説明された配列は75kbイントロン2の3'末端に全部存在する。この結果から、 この大きなイントロンの中に潜在スプライスアクセプター部位が存在することが 示唆される。一旦CBFA1遺伝子の完全ゲノム構造が解読されたら、この情報は、O SF2/CBFA1b cDNAにおける読み取り枠内での66bpの欠失がエキソン8周辺の代替 的なスプライシング出来事によるものであったことを疑いなく判定するのに使用 された。SaOS-2骨肉腫細胞をRNAの源として使用して、エキソン7と9に存在す る配列に対応するプライマーは設計され、またRT-PCRTM反応で使用された。図12 に示されているように、2つの異なるバンドが生成された。上方のバンドにはエ キソン7、8、9の配列が含まれ、一方、下方のバンドにはエキソン7、9の配 列しか含まれていなかった。 (1)ヒトCBFA1遺伝子は、少なくとも120kbにまたがる9エキソンと8イント ロンから成り、(2)タンパク質の機能に影響を与える遺伝子の3'末 端で代替的スプライシング出来事があり、(3)遺伝子の5'末端は、マウスOSF2 /CBFA1 cDNAの5'末端に非常に類似しており、また初めに説明されているマウスC bfa1転写の5'末端には無関係であり、(4)事実、初めに説明されているCBFA1 転写の5'末端はイントロン2の末端に存在し、また(5)マウスの例では、遺伝 子は骨芽細胞起原の細胞においてのみ発現される、ことかはっきりしている。ヒ トCBFA1遺伝子はCCDで突然変異させられ、また脊椎動物における骨芽細胞分化を 担うマスター遺伝子であると考えられる。 5.3 実施例3 - E.coliにおける発現クローニング サウスウェスタン測定法に基づいて、細菌発現ライブラリーのサウスウェスタ ン法によるスクリーニングを行うことが可能である。この測定法では、cDNAライ ブラリーはクローン化されて細菌発現ベクターに導入され、標識OSE2の単量体あ るいは多量体によりスクリーニングされる。ライブラリーはプレートされ、また タンパク質融合発現がIPTGで含浸したフィルター上で保温培養することによって 誘導される。32P標識された単一あるいは鎖状体形成されたwt OSE2オリゴヌク レオチドは、GRAで使用されたものと同じ緩衝液を使用して、フィルターをプロ ーブするのに使用される。正のファージクローンは再度プレートされて、100% 純度に達するまで最初のスクリーニングに関してプローブされる。正のクローン の結合の特異性は、分離された正のクローンが突然変異を起こしたOSE2配列の多 量体に結合することに失敗するかどうかを判定するために、wtプローブとその突 然変異を起こしたバージョン(複数)によってフィルターをプローブすることに より第四回目のスクリーニング上でテストされる。 実施例4 - 酵母1-ハイブリッドクローニングシステム この手順の中では、OSE2-結合部位はHis3遺伝子にリンクされている不活性な 酵母プロモーターの上流でクローン化される。cDNAライブラリーは、 そのcDNAによってコード化されるポリペプチドが酵母転写因子Gal4の酸性転写 活性化ドメインに融合される、その酵母発現ベクターに導入される。cDNAがOSE2 配列を結合するポリペプチドをコード化するのであれば、コロニーはHis+になる 。このシステムは真核生物サウスウェスタンクローニングシステムと考えること ができる。この酵母クローニングシステムが細菌で発現されるタンパク質のサウ スウェスタンクローニングシステムを凌駕している長所とは、処理されたタンパ ク質を伴っていれば、またTBP-関連因子(TAF)、ヒストン、他のクロマチンタン パク質が存在すれば、酵母細胞の中で選択が起こることである。 5.4 実施例5 - OSF2/CBFA1の転写活性の分析 Osf2/Cbfa1遺伝子の5'非翻訳配列の大きなフラグメント(50kb)から成るクロ ーンを使用して、この大きなプロモーターフラグメントの転写活性は、細菌lacZ 遺伝子にそれらを融合し、また前核注入によってトランスジェニックマウスを生 成する、このプロモーターの5'欠失突然変異体を生成することによって分析する ことが可能である。さまざまなプロモーターフラグメントの活性は、トランスジ ェニックマウスに潜むさまざまな寸法のプロモーターフラグメントも含めて、β -ガラクトシダーゼで染色することによって分析することが可能である。最初50k bクローンを超える付加的な調節エレメントを得るために、3'非翻訳配列の約500 kbに至る長いフラグメントばかりではなく、5'非翻訳配列の大きなフラグメント (すなわち、約500kbに至るものまで)が分離されることも考えられる。 Osf2/Cbfa1と相互作用するタンパク質(複数)を同定するために、放射性同位 元素で標識されたポリペプチドが骨芽細胞発現ライブラリーをスクリーニングす るのに使用されることが考えられる。Osf2/Cbfa1 cDNAの部分部分 はまた、酵母2-ハイブリッドシステムの使用によりそれと相互作用する遺伝子産 物(複数)を見つけ出すために「餌」として使用することが可能である。このシ ステムでは、その「餌食」が骨芽細胞cDNAライブラリー、中胚葉節cDNAライブラ リー、間葉圧縮から作成されたcDNAライブラリーである。これら2つの測定法を 使用して単離された遺伝子はその後に配列を決定されるが、それらの発現のパタ ーンはノーザンブロット法による分析とin situハイブリダイゼーションによっ て特徴付けられ、またそれらの機能は遺伝子欠失研究によって定義される。 ビタミンD3、性ステロイド、グルココルチコイドやパラトルモンなどのホルモ ン、レチン酸などのモルフォゲン、ソニック-、インディアン-、デザート-ヘッ ジホッグなどの増殖因子、骨形態形成タンパク質、線維芽増殖因子、パラトルモ ン関連ペプチドによってOsf2/Cbfa1の発現を調節することを研究するために、非 骨芽細胞あるいは初代骨芽細胞が培養に置かれ、またホルモン、モルフォゲン、 増殖因子あるいはビイークルの1つないしはそれ以上によって処理される。 Osf2/Cbfa1 cDNAはまた、トランスジェニックマウスを生成するのに、骨芽細 胞における遺伝子を過剰発現させるのに、あるいは軟骨細胞において異所性にそ れを発現させるのに使用される構築物を作成するために、オステオカルシンプロ モーターあるいはα1(II)コラーゲンプロモーターの前に置かれることが考え られる。 関連研究では、本発明者らはOsf2/Cbfa1遺伝子が生後のみ不活性であるマウス 株の世代を考えている。こうした動物は骨粗鬆症の動物モデルを作成する際に有 用であると考えられる。 5.6 実施例6 - 2つのOSF2/CBFA1ドメインは転写機能およびCBFβによる ヘテロ二量体化が不能であることを判定する タンパク質のRunt/Cbfaファミリーは無脊椎動物と脊椎動物における器官形成 の主要な調節遺伝子として最近出現した転写因子の1つのグループから成る。こ のファミリーには、RuntとLozenge、2つのショウジョウバエのタンパク質(Kan iaら1990、Dagaら1996)と、マウスとヒトのCbfa1、2、3(Ogawaら1993a、Bae ら1993、Baeら1995)が含まれている。さらに、Runt相同染色体はC.elegansとウ ニで同定されている(ItoとBae1997、Coffmanら1996)。このように進化をとげな がらなお保存されていることによって、さらに、これらタンパク質の生物学的な 重要性が強調される。ショウジョウバエ、マウス、ヒトにおける遺伝子および分 子生物学的分析では、ショウジョウバエにおけるrunt、lozenge、マウスとヒト におけるCbfa2とOsf2が神経発生、眼の発達、造血、骨格形成のそれぞれにおい て重要な役割を果たしていることが示された(Kaniaら、1990;Dagaら、1996;Okud aら、1996;Ducyら、1997;Komoriら、1997;Leeら、1997;Mundlosら、1997;Ottoら 、1997)。 それによってこれら転写因子が制御しているさまざまな細胞分化プログラムと 器官形成過程のメカニズムは大部分分からないままである。Runt関連タンパク質 はすべて、それらのDNA-結合ドメインとして作用する、runtドメインと呼ばれる 共通128アミノ酸モチーフを分かち合っている(Kagoshimaら、1993)。RuntとCbfa タンパク質は共通部位5'-TGT/cGGT-3'に結合している(Meyersら、1993)が、そ れはさまざまな発達過程に関与する無数の遺伝子の制御領域で見られる。これら タンパク質は単量体としてDNAに結合することができるが、しかしRuntとCbfa2の 両方とも(AML1として公式には知られている)、Cbfβと呼ばれる偏在的に発現さ れるパートナータンパク質によってヘテロ二量体化することができる(Gollingら 、1996;Ogawaら、1993b)。Cbfβは直接DNAと結合するのではないが、しかしDNA に対 するRuntとCbfa2の親和性を増大させる(Gollingら、1996;Baeら、1994)。 Cbfa1不活性化に対するマウス異型接合性は、骨形成において遅延があり、鎖 骨頭蓋骨形成不全症(ccd)と命名されている古典的なマウス突然変異の表現型 を反復する(SelbyとSelby、1978;Sillenceら、1987)。ヒトでも、やはりCCDと呼 ばれる骨格形成不全症があり、また患者の表現型はマウスCCDで観察されたもの と類似している(Jones、1997)。CCD患者は、DNA-結合を破壊するCBFA1遺伝子に おける削除、挿入あるいはミスセンス突然変異のいずれかが起こることが示され ている(Mundlosら、1997;Leeら、1997)。一緒にすると、これらの結果から、Osf 2は骨格形成の鍵を握る調節遺伝子であり、その機能は他の遺伝子の機能に比較 して非冗長であり、またその発現レベルはきっちりとした限度内に維持されてい なければならない、ことを示している。 runtやCbfa2などのこのファミリーの他の構成メンバーに関して入手可能な豊 富な知識とは対照的に、Osf2が骨芽細胞遺伝子発現を制御しているそのメカニズ ムについては何も知られていない。Osf2とその他のRunt-関連タンパク質とを比 較すると、このファミリーの他の構成メンバーによって保存されている2つの領 域が存在することが明らかになる。すなわち、runtドメインと、runtドメインの C-末端に位置するPSTドメインである(図13Aと図13B)。しかし、Osf2には他のRun t関連、またCbfaタンパク質には存在しない3つのドメインが含まれている(図13 Aと図13B)。最初のドメインは、元のCbfa1の部分cDNAに存在しなかったアミノ末 端にある、19アミノ酸残基の1つの伸張である(Ogawaら、l993a)。二番目のドメ インはruntドメインに対してN-末端側に位置しているユニークグルタミン-アラ ニンドメイン(QAドメイン)である。このドメインには、18アラニン残基の1つ の伸張が1つ後続している、一列に並んだ29グルタミン残基が含まれている。 CCD患者における突然変異の分析では、その患者らの表現型は古典的なCCD表現型 とは異なると言わなければならないか、しかしQAドメイン内にあるアラニン伸張 はタンパク質の転写活性に影響を与えることが示唆されている(Mundlosら、1997 )。最後のドメインには、他のRunt関連タンパク質のPSTドメインに存在する配列 とは相同性をもっていないPSTドメインの中に27アミノ酸の1つの伸張がある。 本発明者らは、Osf2が骨芽細胞の分化を制御しているそのメカニズムを理解す るために、ヘテロ二量体化の調節にかかわっているドメインだけではなく、核局 在化、転写機能を担っているドメインを同定した。分析では、Osf2は他のRunt- 関連タンパク質の間でユニークな機能的な体制を有していることを示している。 実際、1番目の19アミノ酸、およびQAドメインは転写機能の大部分を制御してお り、またQAドメインは付加的にOsf2のヘテロ二量体化を阻害している。 5.6.1 対象と方法 5.6.1.1プラスミド pBluescript KS(-)とpCMV5においてクローン化されたOsf2 cDNA(Ducyら、1997 )が、pCMV5発現ベクターで欠失突然変異体を生成するために使用された。9-アミ ノ酸核局在化シグナル(Osf2ΔNLS)が欠けているOsf2が、2-ステップPCRTM法に よって(Ausubelら、1994)、以下のオリゴヌクレオチドを使用して生成された。 すなわち、 Osf2Δ1-108は、翻訳イニシエーターとして役立っているNcoI部位の中にある ATGコドンを伴い、pCMV5の中のOsf2コード配列の1275 bp Nco Iフラグメントを挿入することによって生成された。Δ1-38は、翻訳イニシエー ターとして役に立つように意図されているPstI部位の直ぐ下流のATGコドンを伴 い、PstI-加水分解されたpCMV5の中にある1856 bp PstIフラグメントを挿入す ることによって生成された。Δ1-19は、以下のプライマーを使用して、Osf2コー ド配列の5'領域のPCRTM法による増幅 によって生成された。すなわち、 PCRTM産物はBstEIIで加水分解され、またその結果生じた5'-末端/BstEIIフラ グメントはMluI(末端-充填)とBstEIIにより加水分解されたΔ1-38に結合され た。DEL5'Fプライマーの中にあるATGコドン(下線部分)は翻訳イニシエーター として役に立つことを意図された。QAドメインはFspI-NotIとNotI-NotIフラ グメントを除去することによって削除されたが、その後再結合された。またA82- 96はNotIフラグメントを除去することによって生成されたが、その後pCMV5-Osf 2が再結合された。24bp内部欠失を伴うOsf2コード配列をもったPCRTM法によって 増幅された分子はΔ89-96を得るためにpCMV5においてクローン化された。Δ(1- 38、89-96)はNotIフラグメントを除去することによって作成されたが、その後 Δ1-38が再結合された。Δ258-528はpCMV5-Osf2由来のBsmI-BsmIとBsmI-Xba Iフラグメントを除去することによって作成されたが、その後再結合された。 PST領域における機能的ドメインの分析に関しては、PSTコード配列の完全長な いしはフラグメントはベクターpSG424の中で、GAL4DNA-結合ドメイン(アミノ酸 1-147)をコードする配列を伴う読み枠内にクローン化された(SadowskiとPtashn e、1989)。コード配列のフラグメントは適当な制限部位を使用して得られたか、 あるいは適当なプライマーを使用してPCRTM法 により増幅され、またクローン化された。 構築物GAL4-6x VWRPY-VP16、とGAL4-6x GASEL-VP16は、GAL4DBDとVP16活性化 ドメインをコードする配列の間に、Asp718部位にある合成二本鎖オリゴヌクレオ チド(VWRPYあるいはGASEL配列のいずれかの6つのコピーをコードすると考えら れる)を挿入することによって作成された。TLE2発現構築物はEcoRVとXbaIでT LE2 cDNAを加水分解することによって得られたが、その後同じ酵素によりpcDNA3 カットに結合された。Osf2ΔC12は同じ酵素でpCMV5カットの中にEcoRIフラグメ ント(pCMV5-Osf2から得たもの)を挿入することによって生成された。リポーター プラスミドp6OSE2-lucは前出に説明されており(DucyとKarsenty、1995)またpG AL4SV-lucリポータープラスミド(SV40最小プロモーターの上流でクローン化さ れたUASGの5コピーによって駆動されるlucリポーター遺伝子をもっている)は 、テキサス州スミスビル市にあるM.D.アンダーソン癌センターサイエンスパーク 研究部門のJennifer Philhowerから入手された。 組換えタンパク質の細菌発現に関しては、Cbfa2とCbfβのコード配列は、pTrc Hisベクター(Invitrogen、カリフォルニア州サンディエゴ市)の中の6つのヒ スチジン残基をコードする配列により、下流でまた読み枠内でクローン化された 。His-Osf2発現構築物は前出で説明されている(Ducyら、1997)。ドメイン-スワ ッピング研究に関しては、キメラ構築物1.2.2は、Osf2とCbfa2コード配列のフラ グメントをPCRTM法により増幅によって生成され、またベクターpV2aの中にある 6つのヒスチジン残基をコードする配列に対して読み枠内にあるそれらを結合す る(Van Dykeら、1992)。ΔN19.1.1は、Osf2コード配列の5'末端にあるBamHIフ ラグメントを除去することによって作成され、その後His-Osf2発現構築物の再結 合が行われた。Δ.runt.PSTは1275-bp NcoIフラグメントをpTrcHisベクターに 挿入することによって作 成された。In vitro結合測定に関しては、Cbfβコード配列が発現ベクターpGEX- 2TのGSTをコードする配列により読み枠内にクローン化された。すべての構築物 の組込みはDNA配列決定によって検証された。 In vitro転写と翻訳に関しては、Osf2Met69が元のOsf2 cDNAの189-bp5'-末端 /DraIフラグメントの削除によって生成された。Osf2Met1[pBluescriptKS(-)に おいてクローン化された元のOsf2 cDNA]とOsf2Met69 cDNAは、製造業者の指示に よりTNTキット(Promega、ウィンスコンシン州マディソン市)を使用して転写さ れ、また翻訳され、また標識タンパク質はSDS-PAGEによって分析された。 5.6.1.2 細胞培養とDNAトランスフェクション 腎臓細胞系COS7はDMEM/10%ウシ胎仔血清(GIBCO-BRL)の中で増殖された。3 ×105細胞/皿はリポータープラスミド(p6OSE2-lucあるいはpGAL4SV-luc)5 μg、発現構築物5μg、pRSVβgal 2μgによりトランスフェクションされた。 トランスフェクション後、細胞はリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で2回洗浄さ れ、また24時間適当な培地で保温培養された。細胞は0.25M Tris-HClの0.3ml で収集され、凍結-解凍法によって溶解し、また基質としてレゾルフィン-β-D -ガラクトピラノシド(Sigma Chemical Co.、ミズーリ州セントルイス市)を 使用して比色分析β-ガラクトシダーゼ活性測定に委ねた。細胞抽出物20μlが Monolight 2010発光計(Analytica Luminescence Laboratory)により、D-ルシ フェリン基質を使用して、D-ルシフェラーゼ反応緩衝液(100mM Tris-HCl pH7 .8;5mM ATP;15mM MgSO4;1mM DTT)の中でルシフェラーゼ活性を測定するため に使用された。ルシフェラーゼ活性値はトランスフェクション効率に関して正 常化するためにβ-gal値に調節された。 5.6.1.3 組換え融合タンパク質の生成、DNA結合測定、およびIn vitr 結合測定 タンパク質産生に関しては、細菌細胞は2mM IPTGで誘導され、また融合タンパ ク質はNi-NTAアガロースレジン(Qiagen、カリフォルニア州チャットワース市)を 製造業者のガイドラインにより使用して、豊富にされた。DNA-結合測定は、20Mm Tri-HCl、pH8.0、10mM NaCl、3mM EGTA、0.05% NP-40、5mM DTT、ポリ(dI.dC ).ポリ(dI.dC)2μgを含んだ緩衝液に野生型あるいは突然変異型タンパク質を 等量加えて、32P標識二本鎖OSE2オリゴヌクレオチド5fmolにより行われた。反 応は室温で10分間保温培養され、その後8%ポリアクリルアミドゲル上で電気泳 動法を施行した(Ducyら、1997)。In vitro結合測定に関しては、GSTとGST-Cbfβ タンパク質が還元グルタチオンにより溶離されるか、あるいはビーズへ結合させ るものとして使用された。タンパク質は純度に関して検査され、使用前に定量さ れた。35S-標識したOsf2とCbfa2は、in vitroで結合した転写と翻訳(TNTキット 、Promega)を使用して、ウサギ網状赤血球溶解産物に中で合成された。典型的 には、グルタチオン-アガロースビーズに結合した融合タンパク質100ngがそれぞ れの測定用に使用されたが、一方、測定での標識タンパク質の分量は蛍光光度法 を使用して求められた。In vitro結合測定はAusubelら(1994)に説明されてい る通りに実施された。 5.6.1.4 細胞分画および免疫蛍光分析法 1×106COS7細胞は、リン酸カルシウム共同沈澱法を使用して、野生型Osf2か あるいはOsf2ΔMNLSかのいずれかによってトランスフェクションされた(Ausubel ら、1994)。細胞質および核分画がSDS-PAGE上で分離された、トランスフェクシ ョン細胞から作成され、ウサギポリクローナル抗-Osf2抗体(ペプチド配列SFFWD PSTSRRFSPPS(配列番号66)に対して生成され、Osf2のN末端に存在する)と西洋 ワサビペルオキシダーゼ共役抗-ウサギgig により免疫ブロット法分析に委ねられ、その後にECL検出が行われた(Amersham、 イリノイ州アーリントンハイツ市)。免疫蛍光分析法に関しては、トランスフェ クション後2日で、細胞はスライド上にプレートされ、PBS緩衝液で洗浄され、1 0分間室温で3.7%ホルムアルデヒドで固定され、その後に0.1% Triton X-100で 透過性にされた。遮断は30分間5%ヤギ血清/3%BSAで行われた。細胞はその後、 室温で1時間遮断緩衝液の中で1:150の希釈度で抗-Osf2抗体によって保温培養 され、その後遮断緩衝液で洗浄、それからPBSで洗浄された。ローダミン-共役ヤ ギ抗-ウサギgigはその後に1:10,000の希釈度で使用された。スライドはその後 に、50%グリセロールを使用して取りつけられ、またOsf2の染色パターンは共焦 点顕微鏡によって視覚化された。 5.6.1.5 成績 5.6.1.6 OSF2におけるmyc関連核局在化シグナル(NLS)の同定 欠失真正世代交代アプローチによりOsf2の転写活性ドメイン(複数)を同定す るために、Osf2の中でもっとも短い可能性のあるNLSを辿った。NLSは元はCbfa1 のruntドメインとPSTドメイン全体を含むタンパク質の広範な領域に帰属してい た(Luら、1995)。短めのNLSを定義するために、本発明者らはOsf2の配列を公知 のNLS配列と比較した。塩基性アミノ酸残基の伸張は、核を標的としてタンパク 質を送ることを担っていることが示されている(DingwallとLaskey、1991;Nigg、 1997)。本発明者らは、Osf2のruntとPSTドメインの重複、5塩基性残基(太字) を含む9-アミノ酸の1つの伸張(PRRHRQKLD)(配列番号67)を発見したが、それ には公知のc-MycのNLSに高度に相同性がある(図14A)。この配列には、短いモチ ーフ、RRHRが含まれており、それはさまざまなタンパク質の核局在化を担ってい ることが示されている(Nigg、1997)。さらに、この9-アミノ酸配列はいくつかの 他のRunt-関連タンパク質(CBFA2、Cbfa2、CBFA3、SpRunt-1)(図14A)の中の同 じ位置に存在しており、このアミノ酸の伸張が、これらタンパク質における共通 のNLSとして作用している可能性があることを示唆している。 この9-アミノ酸伸張がOsf2においてNLSとして作用するかどうかをテストする ために、このモチーフの読み枠内欠失が完全長コード配列の中に構築された。こ の突然変異体Osf2(Osf2ΔNLS)がpCMV5発現ベクターの中にクローン化され(図1 4B)、また、Cbfa2遺伝子を発現させないCOS7細胞における規定Osf2結合部位(OS E2)の6つのコピーを含む構築物であるp6OSE2-luc(DucyとKarsenty、1995)か らの転写を活性化する能力が検査された(Kurokawaら、1996a)。Osf2ΔNLSはluc リポーターの発現を駆動することには失敗し、一方、野生型Osf2は同じ条件下で 転写を活性化させた(図14C)。このOsf2ΔNLSによるトランス活性化の欠如は核に 転移する突然変異タンパク質の能力の無さによるものであり、細胞分画と免疫局 在化の分析が行われた。トランスフェクションされた細胞からの抽出物は核と細 胞質ゾル分画に分離され、またOsf2に向かっていくポリクローナル抗体を使用し て免疫ブロット法による分析に委ねられた。野生型タンパク質が核分画において 主に見つかり、一方、Osf2ΔNLSは細胞質ゾル分画でのみ見つかった(図14D)。最 後に、トランスフェクションされた細胞の間接免疫蛍光法による分析では、核の 中に野生型タンパク質の存在が明らかにされ、一方、Osf2ΔNLSは細胞質ゾルの 中に局在化していることが明らかになった。このように、これらの研究では、9- アミノ酸伸張(PRRHRQKLD)(配列番号68)がOsf2の核局在化には必要かつ十分な 配列であることを確認した。 5.6.2.2 1番目の19アミノ酸は1つの活性化ドメインから成る Osf2の5'末端には、予測コード配列を伴う読み枠内に2つのATGコドンがある 。位置1(Met1)にある1つは翻訳開始の関連性に乏しく、一方、位置69(Met6 9 )は翻訳開始への関連性が適当である(Kozak、1987)。これら2つの潜在的な翻 訳イニシエーターのそれぞれの効率をテストするために、2つの構築物が生成さ れたが、1つは両方のATGコドン(Osf2Met1)を含み、もう1つは第二のATGコド ン(Osf2Met69)のみを含んでいるもので、それらをin vitroでの転写/翻訳測定 法でテストした。図15Aに示されているように、Met69は、唯一の翻訳イニシエー ターでないとしても、断然良好である。その理由のため、本発明者らはこの研究 の残りの中では、Met69から開始するタンパク質である、完全長タンパク質とし て考えるようになった。 転写活性化を担うOsf2の領域を同定するために、一連の欠失突然変異体が生成 され、すべてにNLSが含まれており、またDNAコ-トランスフェクション研究にお いてOSE2-依存性ルシフェラーゼリポーター構築物(p6OSE2-luc)をトランス活性 化するそれらの能力が測定された。驚くべきことに、runtとPSTドメインのみを 手付かずのまま(Δ1-108)残してOsf2のN-末端全体を削除した結果、タンパク 質のトランス活性化能力において80%減となった(図15B)のである。このこと から、Cbfa2に関して提案されたもの(Baeら、1994)とは異なり、Osf2の主要な トランス活性化ドメインはPSTドメインに位置しているのではなく、その分子の N-末端部分に位置していることが示唆される。このことに促されて、本発明者 らはトランス活性化ドメインを辿るために、Osf2のこの領域の付加的な欠失突然 変異体を生成した。 QA、runt、PSTドメインのみを手付かずのまま残して1番目の38アミノ酸残基 (Δ1-38)を削除すると、トランス活性化において70%減になった。この領域は 2つの部分からできている。すなわち、Osf2にユニークであり、また初めに同定 された部分Cbfa1 cDNAの中には存在しない1番目の19ア ミノ酸と、Cbfa2の対応するアミノ酸に高度の類似性(85%)を示す次の21アミ ノ酸、である(図13Aと図13B)。興味深いことに、1番目の19アミノ酸(Δ1-19) を削除すると、結果としてトランス活性化能力において75%減となったが、これ は、それらがOsf2にユニークであり、またAD1(活性化ドメイン1)と呼ばれた トランス活性化ドメインを構成していることを示している。 5.6.2.3 QAドメインは第二の活性化ドメインを形成する QAドメインのトランス活性化機能が分析された。QAドメインのみ(Δ49-96) の削除は結果としてタンパク質のトランス活性化能力において75%減になったが 、これはQAドメインがトランス活性化機能をもっていることを示している。この 理由のため、この領域はAD2と称された。QAドメインをトランス活性化ドメイン として同定することは、転写の活性化因子としてのグルタミン伸張の公知の機能 と全般的に一致し(Gerberら、1994)、またアラニン伸張を延長することがCCD患 者におけるOsf2の機能喪失に結果的になる(Mundlosら、1997)という事実と一 致する。QAドメインにおけるグルタミンとアラニン残基のそれぞれの重要性を評 価するために、Osf2の付加的な欠失突然変異体が生成された(図15B)。18アラニ ン(Δ89-96)の8つの欠失はOsf2のトランス活性化機能には影響を与えなかっ た。このことは、類似した多型はヒトにおいては表現型異常を引き起こさないこ とを示す遺伝子分析と一致している(Mundlosら、1997)。18アラニン残基(Δ82- 96)の15の欠失もOsf2のトランス活性化機能には影響を与えなかった。次に、Os f2(AD1)のN-末端部分全体と、18アラニン残基の15が削除され、その場にはグ ルタミン残基のみ[Δ(1-38、82-96)]が残された。この欠失突然変異体は、QA、r unt、PSTドメインを含むΔ1-38として同じトランス活性化能力をもち、QAドメイ ン内でそれを示しているが、トランス活性化機能の全部 ではないとしても、ほとんどをもっているのはグルタミン伸張である。上記にテ ストされた突然変異体タンパク質はすべて、当量で発現させることが見出されて おり、またOSE2エレメントに結合することができた。 5.6.2.4 OSF2のPST領域における活性化と抑制ドメインの同定 Osf2(A258-528)のPSTドメイン全体の削除はまたタンパク質のトランス活性化 能力において80%減という結果になったが(図15B)、このことはPST領域内に付加 的なトランス活性化ドメイン(複数)が存在することを示す。しかし、runtとPS Tドメインのみを含む欠失突然変異体はほとんど不活性であったので、この後者 の活性化ドメインは、AD1およびAD2から独立して作用することはないと考えられ る。この第三の活性化ドメインを局在化させるために、また何らかの可能性のあ る機能的干渉がAD1およびAD2に関して行われるのを回避するため、Osf2 PSTドメ インは酵母転写因子GAL4(DBD、アミノ酸1-147)の異種DNA-結合ドメインに融合 され(図16A)、またSV40最小プロモーターの上流でクローン化されたGAL4上流活 性化配列(UASG)の5つのコピーによって駆動されるルシフェラーゼリポーター 構築物のトランス活性化がテストされた。その測定法を使用して、PSTドメイン (C241-528)は転写活性をもっていなかった。観察されたトランス活性化がなく なったことは、複数の活性化と抑制サブドメインが存在することを反映している と考えられる。 削除はまたPST領域のC-末端からも行われた。すべてのRunt-関連タンパク質で 同一である最後の5アミノ酸残基(VWRPY)(C241-523)(配列番号69)の削除(A ronsonら、1997)は活性化における有意な、また再現性のある増加になった(図 16A)が、このことは、この短いモチーフがそれ自体抑制機能をもっていること を示唆している。さらに、アミノ酸374(C241-374)にまで拡張するC-末端の削 除は、リポーター遺伝子の発現のレベルにおいて は漸進的に増加する結果になったが(図16A)、このことは抑制ドメイン(RD)は154 アミノ酸長であり、またアミノ酸374と528の間に位置していることを示している 。 アミノ酸370から374(GASEL)の除去は転写活性を全部喪失する結果となった (図16A)が、このことは、これら5アミノ酸が転写ドメインの重要不可欠な部 分であることを示している。興味深いことに、このGASELモチーフは、Cbfa2のPS Tドメインとはもっとも異なっているOsf2 PSTドメインの広範な領域に位置して いる(図13Aと図13B)。PSTドメインのN-末端から行われた削除はトランス活性化 における漸進的な減少となったが、このことは、PSTドメインのN-末端全体の半 分、GASELモチーフ(135アミノ酸長)までがトランス活性化には必要であること を示唆している。この領域はAD3と称された。GAL4融合タンパク質が作成されて いたかどうかを判定するために、トランスフェクション細胞が、GAL4DBDに対し て向かっていくモノクローナル抗体を使用して免疫ブロット法に使用された。図 16Bは上記でテストされたキメラタンパク質のそれぞれをコードするプラスミド でトランスフェクションされた細胞が、組換えタンパク質を発現させたことを示 している。図16Cは、Osf2のPSTドメイン内で同定されたさまざまな機能的ドメイ ンの略図を示す。 5.6.2.5VWRPYモチーフは転写のリプレッサーとして作用することができる 上に提示された分析では、Osf2(VWRPY)の最後の5アミノ酸が転写を抑制し たことが示唆された。このモチーフはすべての公知のRunt-関連タンパク質にお いて保存される(ItoとBae、1997)。これら5アミノ酸の抑制機能を示すために、 VWRPY配列の6つのコピーがGAL4DBDとVP16活性化ドメインとの間にある読み枠内 にクローン化され(図16D)、またDNAコ-トランスフェクション測定法でそれらの 機能がテストされた。VWRPYのこ の多量体によって、VP16のトランス活性化が280倍の減少を示した(図16E)。 抗GAL4DBD抗体に関する免疫ブロット法による分析では、(GAL4-6x VWRPY-VP16 )融合タンパク質はトランスフェクション細胞において実際に発現されたことが 示された。1つの対照研究では、AD3のC-末端に位置する5アミノ酸(GASEL)の 6つのコピーをコード化するオリゴヌクレオチド(図16D)はまた、同じ位置で クローン化されていた。これはVP16のトランス活性化能力においてほぼ2倍増の 結果となった(図16E)。これらの結果から、VWRPYモチーフは転写のリプレッサー として作用することが示され、またGASELモチーフはトランス活性化機能をもっ ていることが示唆される。 ショウジョウバエRuntにおいては、Grouchoはこのモチーフがない場合にはRun tによってトランス活性化をそれでも防ぐことができるが、VWRPYモチーフはまた Grouchoと相互作用することによって転写のリプレッサーとして作用すると考え られてきた(Aronsonら、1997)。このように、本発明者らはGruochoの哺乳動物相 同染色体であるTLE2がOsf2のトランス活性化能力に影響を与えることがてきたか どうかを訊ねた。Osf2かあるいはOsf2ΔC12(VWRPYを含めて、最後の12アミノ酸 を欠いている)のいずれかと一緒にTLE2をコ-トランスフェクションした結果、O sf2トランス活性化能力が2倍の減少を示した(図16)。この観察結果は、VWRPYモ チーフがTLE2と相互作用するという可能性は除外していないが、しかしそれによ ってTLE2がOsf2のトランス活性機能を阻害しているかもしれないそのメカニズム はVWRPYモチーフの存在には厳密には依存していないことを支持している。 5.6.2.6 QAドメインはCBFβによる完全長OSF2のヘテロ二量体化を阻害する Cbfa2とショウジョウバエRuntタンパク質は脊椎動物において広範に発 現されたCbfβタンパク質によりヘテロ二量体化することができ(SpeckとStacy、 1995)、またショウジョウバエにおいてはCbfβの2つの相同染色体、「ブラザー 」と「ビッグブラザー」によってヘテロ二量体化することができる(Gollingら、 1996)。Cbfβは何らかの内因性DNA-結合活性をもっているわけではなく、DNAに 対するRuntとCbfa2の親和性を増大させる(Gollingら、1996;Baeら、1994)。Cbf βはRunt-関連タンパク質のトランス活性化能力に影響を与えたかどうかは報告 されていなかったが、マウスにおけるCbfβあるいはCbfa2を削除した場合には、 結果的には、同一の表現型になり、in vivoでのCbfa2-Cbfβ相互作用の重要性を 強調することになる(Okudaら、1996;Wangら、1996a;1996B;Sasakiら、1996)。 Cbfβはまた骨芽細胞において発現されるので、本発明者らはCbfβはまたOsf2 にとってパートナーであるのかどうかを、電気泳動移動度シフト分析(EMSA)を 使用してテストした。His-Osf2単独ではOSE2と特定の複合体を形成し、またCbf βを付加することにより、Osf2-DNA複合体を強化するという結果になったが、し かし、遅い遊走タンパク質-DNA複合体が出現するという結果にはならなかった( 図18A、レーン1と2を比較)。対照的に、正の対照としてHis-Cbfa2タンパク質 を使用したときには、本発明者らはCbfβによるヘテロ二量体化を常に検出した が、結果的には、遅い移動性のタンパク質-DNA複合体になった(図18A、レーン3 と4を比較)。これら2つの結果からは、Osf2とCbfβの検出可能な二量体化は存 在しないことが強く示唆される。Osf2はCbfβとは直接的に相互作用することが できなかったことをさらに確定するために、in vitroでのタンパク質会合測定が 精製された組換えグルタチオン-S-トランスェラーゼ(GST)-Cbfβ融合タンパク 質により行われた。35S-標識Cbfa2タンパク質は固定化GST-Cbfβにより結合され たが、GST単独によってではなかった(図18B、レーン4-6)。対照的に、S-標 識Osf2タンパク質は固定化GST-Cbfβタンパク質によって結合されなかった(図18 B、レーン1-3)。 ヘテロ二量体化の阻害は2つの主要なOsf2-特異的ドメインであるAD1あるいは AD2(QAドメイン)のうちの1つによるものと考えられる。これをテストするた めに、Cbfa2のアミノ-末端領域はOsf2のアミノ-末端領域とスワップさせた(図18 C)。EMSAでは、このキメラタンパク質(1.2.2)はCbfβによっては二量体化する ことができなかった(図18A、レーン5と6を比較)。Osf2のもう1つの欠失突然 変異体であるΔ19.1.1はCbfβによっては二量体化することができなかった(図1 6A、レーン8)が、一方、Osf2のruntとPSTドメインのみを含む欠失突然変異体 (Δ.runt.PST)はCbfβによって二量体化することができた(図18A、レーン10) 。このことから、Cbfβによる在来タンパク質の二量体化をおそらく阻害してい るのはOsf2のN-末端に存在するQAドメインであることが示された。この結果と、 Osf2とのCbfβのコ-トランスフェクションがOsf2を増加させないこととは一致す る。 5.6.3 考察 Osf2は、転写因子Runt-関連ファミリーの哺乳動物の構成メンバーの一員であ る。骨格形成時のその重要不可欠な機能、ならびに他のほとんどのRunt-関連タ ンパク質のそれとは区別されるこの分子のアミノ酸の伸張の存在(図13Aと図13B )から、骨芽細胞分化においてそのユニークな機能を特定できる機能的ドメイン をOsf2がもっていることが示唆される。拡張構造/機能分析では、N-末端とQAド メインが大部分、そのトランス活性化と二量体化能力を制御していることを示す 、タンパク質のこのファミリーに関する新規な機能的組織が明らかにされた。発 見されたこれらのものを図19に要約した。 5.6.3.1 OSF2における短い核局在化シグナルの定義 Cbfa1についての前出の分析では、NLSはruntとPSTドメインをカバー する広範な領域にまたがっていることが示された。これは一連の欠失突然変異体 のサブ細胞局在化についてのある研究を土台にしたものであった(Luら、1995)。 しかし、野生型タンパク質の文脈においては、Osf2のNLSはずっと短い。runtとP STドメインの接合部に位置する9-アミノ酸配列はそのタンパク質の核局在化には 必要かつ十分である。この配列は、いくつかのタンパク質の核局在化に重要であ ることが知られている塩基性残基においては豊富であり(Nigg、1997)、また他の Runt-関連タンパク質と同様に存在し、それがこれらのタンパク質で同じ機能を 行使できることを暗に示している。 5.6.3.2 OSF2のN-末端における効率的なトランス活性化ドメインの存在 Osf2のN-末端欠失突然変異体が生成され、またruntとPSTドメインのみを手付 かずのまま残して削除した場合は、実質的にトランス活性化測定において不活性 になった。これは何らかのRunt-関連タンパク質のN-末端におけるトランス活性 化機能を最初に立証したのものとなった。Osf2のN-末端は実質的にCbfa2とRunt における相同領域とは異なる。これには、Osf2にはユニークである2つのサブド メインが含まれている。1つには1番目の19アミノ酸残基が含まれおり、またも う1つはQAドメインである。これら両方のドメインはトランス活性化機能をもっ ている。AD1とAD2配列はOsf2にユニークであり、またこのファミリーの他の構成 メンバーには存在せず、N-末端にトランス活性化ドメインが存在する場合は、Os f2に特異的であると考えられる。 5.6.3.3 QAドメインのトランス活性化能力の分析 Runtは、そのN-末端に12アラニンの1つの伸張(Kaniaら、1990)をもち、ま たLozengeはそのC-末端にあるグルタミン-豊富領域である(Dagaら、1996)をも つが、Osf2は連続的なグルタミンとアラニンの伸張をもつ唯一のRunt-関連タン パク質である。これらの分析から、それ自身、QAドメイ ンは重要なトランス活性化機能をもち、またQAドメイン内には29グルタミン残基 の伸張がトランス活性化機能のすべてではないにしても、ほとんどを担っている ことが示されている。これは、グルタミン伸張はいくつかの他の転写因子におけ るトランス活性化機能をもっていることを示す諸研究と一致する(Gerberら、199 4)。ヒトにおけるこのアラニン伸張の拡張、17から27アラニン残基は、機能喪失 の表現型であるCCD表現型になり(Mundlosら、1997)、またアラニン-豊富領域は いくつかの転写因子におけるリプレッサー機能をもっていることが示された(Han とManley、1993a;HanとManley、1993b)。 QAドメインほど、これほど記述されている脊椎動物転写因子は他にはなかった 。ショウジョウバエでは、グルタミン-およびアラニン-豊富領域をもつ転写因子 はいくつかあって、それらはOsf2におけるQAドメインの機能を予測する実施例と して役に立つと考えられる。ビコイドは、集中的に研究され、そのグルタミン- アラニン-豊富領域とTAF110およびTAF60の間の相互作用により転写を活性化する ことが示されたショウジョウバエ因子の1つである(Sauerら、1995)。このよう に、Osf2のQAドメインはTAFおよび/または全般的な転写機械装置の他のタンパク 質と相互作用することが可能である。その他に、QAドメインはまた、細胞-特異 的コアクチベーターと相互作用することができた。 5.6.3.4 第三の活性化ドメインはPSTドメインに存在する 欠失分析では、PSTドメインにはまた、本発明者らがAD3と称する、トランス活 性化ドメインが含まれることが示されている。これは、Cbfa2などの他のRunt-関 連タンパク質に関して既に知られていることに一致している(Baeら、1994)。PST ドメインそれ自体はDNAコ-トランスフェクション測定法においてはOsf2のトラン ス活性化機能を付与することはできないが、 遺伝子分析では、このドメインはin vivoでは重要不可欠であることが示されて いる。実際、ヒトにおいてCCDを引き起こすPSTドメインの中にあるノンセンス突 然変異体はAD3に位置している(Mundlosら、1997)。Osf2における活性化ドメイン のそれぞれの欠失がタンパク質のトランス活性化機能における同様な減少に結果 になるという事実は、これらのドメインが互いに機能的に依存性があり、またそ れらは共通コ-アクチベータ-と一緒になって相互作用する可能性があることを示 している。AD3は、そのC-末端27アミノ酸以外は、Cbfa2の対応する領域に高度に 相同性がある(Baeら、1993)。ヒトOSF2に関して行った研究では、PSTドメインの この小さな利用域はまた最適トランス活性化を必要とし(Geoffroyら、1998)、ま たAD3のC-末端にあるGASELモチーフそれ自体がトランス活性化機能をもっている と考えられることが示されている。 5.6.3.5 PSTドメインにおける大きなリプレッサーサブドメインの存在 PSTドメインは、全体として、GAL4をベースとしたコ-トランスフェクション測 定においてはトランス活性化機能はもっていない。これは、最後の154アミノ酸 から成る比較的大きなリプレッサードメイン(RD)が存在していることが原因で ある。このリプレッサードメインには、VWRPYモチーフ、その分子の最後の5ア ミノ酸が含まれる。このリプレッサードメインの中のOsf2とCbfa2の間に配列相 同性が付与されると、Cbfa2におけるそれに対応する領域にもまたリプレッサー 機能があるのかどうかを判定することは興味深いことであった。 VWRPYモチーフの6つのコピーは、VP16のトランス活性化機能を阻害すること ができることを示した。ショウジョウバエでは、RuntのこのモチーフはGroucho と相互作用し、転写抑制に導く。しかし、効率的には悪いにもかかわらず、Grou choはそれでもVWRPYモチーフが存在しないRuntのト ランス活性化機能を阻害することができる(Aronsonら、1997)。Grouchoの哺乳動 物の相同染色体であるTLE2は、最後の5アミノ酸が存在しない場合でも、Osf2に よるトランス活性化を阻害する。このことは、リプレッサードメインは、PSTド メインのアミノ末端をさらに拡張するという事実と一致し、またTLE2がOsf2のト ランス活性化機能を阻害するその分子メカニズムはこのモチーフの存在に厳密に は依存しているわけではないことを示唆している。一旦Osf2によって補充される と、TLE2はクロマチン構造を修飾することができ、またそれによってOsf2機能を 調節することが可能である(Paroushら、1994)。 5.6.3.6 CBFβによる完全長OSF2のヘテロ二量体化の欠如 Cbfa2はCbfβによりヘテロ二量体化し(Baeら、1994)、またショウジョウバエ では、Runtは「ブラザー」と「ビッグブラザー」と呼ばれるCbfβ相同染色体と 相互作用する(Gollingら、1996)。さらに、マウスにおけるCbfβ遺伝子の欠失は Cbfa2の不活性化によって起こったものと同一な表現型になる(Okudaら、1996;W angら、1996a;1996b;Sasakiら、1996)が、このことは、CbfβとCbfa2の間の相 互作用はin vivoでは機能的に重要であることを示している。そのため、DNA-結 合測定においてOsf2とCbfβの間の相互作用が検出できないときに驚くべきこと になった。相互作用のこの欠如は本当であり、またQAドメインはこのヘテロ二量 体化の欠如の責任を担っているかもしれないことが、いくつかの証拠の糸を辿る ことで示されるのである。第一に、対照研究では、Cbfa2とCbfβのヘテロ二量体 化が常に観察された。第二に、CbfβはそのN-末端を欠くCbfa1タンパク質の欠失 突然変異体とのみ、核に共局在化される(Luら、1995)。このことは、Cbfβ欠失 に異型接合するマウスにおいて骨格異常がないこと(Sasakiら、1996;Wangら、19 96b)、またCbfβは一過性トランスフェクション測定において手付かずの Osf2のトランス活性化機能を増大させないという事実と一致する。最後に、欠失 とドメイン-スワッピング研究から、Cbfβによるヘテロ二量体化を阻害すること を担っているものとして、QAドメインを強く示唆している。 AD1を除去した削除は、Cbfa2とQAドメインの対応する領域に対して高度に相同 であるOsf2のアミノ-末端部分をその場に残した。完全長Cbfa2はCbfβによって 容易に二量体化する、そのため、CbfβによるOsf2の二量体化を阻害しているの はQAドメインではないかと考えられる。このことはおそらくQAドメインによって 分子上に押し付けられた立体配座の変化によるものである。そうでなければ、Os f2はまだに知られていない、おそらくは細胞特異的なタンパク質によって二量体 化することができたはずである。 5.7 実施例7 - OSF2 DNA結合ドメインを過剰発現させるトランスジェニック マウスは骨減少症表現型を発症する 骨芽細胞の機能は骨基質を産生することである。Osf2/Cbfa1(Osf2)はまた生 後に骨芽細胞の中で発現される。Osf2が骨形成を制御しているかどうかを判定す るために、本発明者らは生後のみ、骨芽細胞におけるOsf2DNA-結合ドメイン(Δ Osf2)を過剰発現させるトランスジェニックマウスを生成した。ΔOsf2はOsf2ト ランス活性化機能を阻害し、またΔOsf2-発現マウスは正常な骨格発達を遂げる が、しかし生後には骨減少症表現型になる。組織形態計測的研究では、ΔOsf2- 発現マウスにおいては骨形成の割合で主要な減少を示す。目立っていたことは、 骨芽細胞数は変化しなかったことである。分子分析では、主な骨芽細胞-特異的 遺伝子の発現は、タイプIコラーゲン、主要な骨芽細胞生合成産物を含めて、ト ランスジェニックマウスではほぼ完全に破壊されたことが明らかにされた。Osf2 はまた自分のプロモーターに結合し、表現型の重症度を説明する分子メカニズム を提供する、その自分のプロモーターの活性を調節する。本実施例では、Osf2は 二重の機能をもっている ことが示される。その発達上の役割の他に、生後の骨芽細胞より先に存在するこ とによって、Osf2は骨形成の正の調節因子となる。このことは、Osf2発現をアッ プレギュレーションすることは、骨減少症状態における骨喪失を補正するための 手段となるであろうことを示唆している。 Osf2を含む、すべてのrunt-関連タンパク質のDNA-結合ドメインには、検出可 能なトランス活性化機能はない。そのため、タンパク質の不活性形態を生成する ために、そのDNA-結合ドメインのみを含むOsf2の欠失突然変異体(以降、ΔOsf2 と呼ぶ)が構築された。DNAコ-トランスフェクション測定では、ΔOsf2の増加分 がROS17/2.8骨芽細胞における内因性Osf2によってオステオカルシンプロモータ ー-ルシフェラーゼキメラ遺伝子のトランス活性化を阻害し、ΔOsf2は、Osf2ト ランス活性化機能を、おそらくは同じ部位への結合を競争することによって、阻 害できることを示している。 Osf2がin vivoで骨芽細胞機能の維持に関与しているかどうかを判定するため に、マウスのオステオカルシン遺伝子2(OG2)プロモーター制御下でΔOsf2を 過剰発現するトランスジェニックマウスが生成された。オステオカルシンは胎児 発達の間は有意なレベルで発現されることはなく、またその発現は生後の骨芽細 胞に限定されている。このように、OG2プロモーターは骨芽細胞-特異的で、また 生後-特異的な発現をΔOsf2に対して付与するはずである。それぞれの研究に関 して、2つの独立したトランスジェニック系の子孫で同一の結果が得られた。RT -PCRTM法による分析では、導入遺伝子の骨-特異的発現を示した。予想通りに、 ΔOsf2-発現マウスは誕生時正常で、とくに骨格は、Cbfa1-欠損マウスのケース とは異なり、鉱化作用を受けていた。しかし、生後間もなくΔOsf2-発現マウス は骨格異常を発症した。2週齢の野生型と突然変異体動物の放射線学的な検査で は、トランスジェニックマウスでは、野生型マウスと比較して、短めの長骨、少 なめの皮質の厚さ、少なめ の骨密度になっていることが明らかになった。組織学的な分析では、脊椎動物で は海綿質と皮質骨の分量が少なめであり、野生型の同腹子に比較してトランスジ ェニック動物の長骨で少なめであることが示された。これらの発見では、ΔOsf2 -発現マウスにおける骨減少症の存在が示された。 骨塊におけるこの減少は、骨芽細胞分化での遮断が原因、あるいは骨芽細胞よ り先に存在することによる骨基質沈着の欠如が原因かどうかを判定するため、静 的および動的組織形態計測的分析が、新規の骨形成の分量のマーカーであるテト ラサイクリン/カルセインにより二重標識した後に行われた。2週齢で、新たに 形成された骨の分量は有意に減少し、また野生型動物に比較するとΔOsf2-発現 マウスの長骨での骨形成率が3から4倍の減少を示した。骨基質沈着の間接的な 指標である骨の厚さもまた減少した。これらの発見は、X線や通常の組織学的分 析と一致していた。目立っていたことは、骨形成率においてこの減少が起こった が、一方では、骨芽細胞の数は、骨芽細胞により覆われている骨表面によって測 定されたが、不変であった。同様に、骨再吸収細胞である破骨細胞 の数は野生型とトランスジェニックマウスで同一であった。これらの結果から、 ΔOsf2-トランスジェニックマウスの骨減少症表現型は骨芽細胞の機能的な欠損 のためであり、骨芽細胞分化における遮断のためではないことが示された。それ らは、Osf2は生後分化した骨芽細胞表現型の維持に必要であることが示している 。 骨芽細胞が正常数存在する場合のこの骨減少症表現型の分子的基盤を解読する ために、本発明者らは骨基質の構造タンパク質をコード化する遺伝子の発現を研 究した。Osf2によって調節されることが知られている2つの骨芽細胞-特異的遺 伝子である、オステオカルシン遺伝子1(OG1)とOG2の発現、もう1つの骨芽細 胞-特異的遺伝子である骨シアロタンパク質(BSP)の発現、 オステオポンチンの発現はすべて減少した。それら遺伝子は、骨基質タンパク質 の少量のみを表す非コラーゲン性タンパク質をコード化し、またそれらの減少発 現からは骨減少症表現型を単独で説明することはできなかった。 タイプIコラーゲンはそのタンパク質内容の90%を数える、骨基質の主要な成 分である。α1(I)コラーゲンとα2(I)コラーゲンの発現、つまりタイプIコ ラーゲンをコード化する2つの遺伝子の発現であるが、その発現は野生型同腹子 に比較してΔOsf2-発現マウスでは顕著に減少した。DNA配列検査とDNA結合測定 により、マウスα1(I)コラーゲン遺伝子のプロモーターにおける潜在的Osf2-結 合部位[OSE2α1(I)]と、α2(I)コラーゲン遺伝子の1番目のエキソンにおけ る潜在的なOsf2-結合部位[OSE2α2(I)]が同定された。さらに、これら部位は、 マウス、ラット、ヒト遺伝子においてほぼ同じ位置に存在している。OSE2α1(I )の機能上の妥当性はin vitroとin vivoで評価された。Osf2を発現させないCOS 細胞の中で行われたDNAコ-トランスフェクション測定では、外因性Osf2トランス 活性化P4OSE2α(I)ルシフェラーゼ(Luc)、4OSE2α(I)部位を含む構築物はα1( I)コラーゲン最小プロモーターに融合した。このトランス活性化はDNA結合を破 壊したOSE2α(I)部位における突然変異によって阻害された。第二に、α(I)コ ラーゲン最小プロモーター-lucキメラ遺伝子の前にあるOSE2α(I)エレメントの 複数コピーを過剰発現するトランスジェニックマウスにおいて、ルシフェラーゼ 活性が、この発現を破壊した上記のように、骨ならびに同じ2-bp突然変異体にお いてのみ検出された。これらの研究を一緒にまとめると、in vivoで骨芽細胞の 主要な生合成的産物であるタイプIコラーゲンの骨芽細胞発現にOsf2は貢献して いることが唆され、またΔOsf2-発現マウスにおいて観察された骨減少症表現型 に関する分子上の基盤を提供している。 表現型の重症度が導入遺伝子の高度な発現のためであったかどうかを判定 するために、本発明者らは、その発現を内因性OSF2の発現と比較した。驚くべき ことに、導入遺伝子の発現レベルと内因性遺伝子のそれがほぼ同じであった。Δ Osf2がそれによって構造遺伝子の発現を阻害するはずのそのメカニズムは、同一 の結合部位に対して内因性Osf2と競合することによるものであるはずである。し たがって、この導入遺伝子と内因性遺伝子の発現がほぼ同等のレベルというだけ ではその表現型を説明することはできなかった。このことから、本発明者らは調 節の付加的なレベルを探してΔOsf2-発現マウスにおいてOsf2発現を研究するこ とになった。内因性Osf2発現は分析されたあらゆるトランスジェニックマウスに おいてほぼ全部破壊されており、Osf2がそれ自体の発現を制御していることを示 していた。Osf2遺伝子のマウス5'領域の配列検査では、1つの共通Osf2-結合部 位は転写開始部位の上流5'-ACCACA-3'であり、また他の2つは、並んでいて、5' 非翻訳領域にあることが示された。これらと同じ配列がまた、ヒトOsf2遺伝子の 同じ位置に存在する。DNA結合測定では、これらのエレメントの野生型配列を含 むオリゴヌクレオチドに骨芽細胞核抽出物が結合し、またOsf2に対する抗体がタ ンパク質-DNA複合体の上方へのシフトを引き起こした。同様に、組換えOsf2は野 生型エレメントに結合したが、しかしそれらの突然変異した対応する部分には結 合せず、これら配列が真正のOSE2部位であることが示された。さらに、組換えOs f2の増分量を使用した量的なDNA結合測定では、Osf2プロモーターが存在する部 位はよく特徴付けがなされた他のOsf2結合部位よりもOsf2に対する親和性が10〜 100倍高いことが示された。DNAコ-トランスフェクション研究では、外因性Osf2 は、野生型OSE2エレメントを含むが、しかし突然変異したOSE2エレメントを含む 同様の構築物は含まない、Osf2プロモーター-ルシフェラーゼキメラ遺伝子をト ランス活性化した。これらの結果から、ΔOsf2-発現マウスにおいて観察されたO sf2発現のダウンレギュレー ションに沿って、骨芽細胞におけるそれ自体の発現を肯定的に制御していること が示されている。これは、Osf2が分化骨芽細胞における構造遺伝子発現を制御し 、それによって骨形成率が決まるわけだが、その分化骨芽細胞における構造遺伝 子発現を制御している1つの不可欠な手段であると考えられる。 本実施例では、Osf2機能は、骨芽細胞系譜に沿った細胞分裂に限定されていな いというだけでなく、細胞生理学的にも関与していることが示されている。実際 、Osf2は既に分化した骨芽細胞によって骨形成の正常な割合を維持するのに必要 である。これらの結果から、成人鎖骨頭蓋骨形成不全症患者で観察される成長遅 延や他の異常な骨格的な特徴に対する分子上の説明がもたらされる。Osf2が生後 の骨形成を維持するのに必要であるということと、Osf2に関するハプロ機能不全 が骨形成の全般的な欠損につながるという事実とを一緒にすると、Osf2発現が増 加することで骨減少症状態の治療に使用できることが示唆されている。 5.8 実施例8 - 代替的にスプライシングされた、OSF2の優性負の変異体 本発明者らは代替的にスプライシングされた、OSF2の優性負の変異体を同定し た。この変異体はin vivoでのOsf2発現と機能の調節を改変することができる。 これにはOsf2による転写の活性化を担うドメインが欠如しているが、DNA−結 合ドメインは保持している。したがって、この代替的にスプライシングされたm RNAによってコード化されるタンパク質は、Osf2-結合部位に結合することに 関しては内因性Osf2と競争することができるが、転写の活性化はできない。その ため、この変異体は欠失突然変異体Δosf2とほぼ同様のOsf2により遺伝子の活性 化を防ぐことができる。 5.8.1 代替的にスプライシングされた、OSF2の優性負の変異体の核酸配列(配 列番号70) 6.0 参照文献 次の文献は、ここに示した例示的な手順やその他の詳細を補完する範囲におい て、引用することにより本明細書の一部をなすものとするものである。 ここに開示したすべての組成物および方法は、本開示に鑑みて不当な実験を必 要とせずに実施することができるものである。本発明の組成物と方法は好適実施 例により説明されてきているが、本発明の概念、精神、および範囲から離れるこ となしに、ここに開示した方法のステップまたはステップのつながりを変更する ことは当業者にとって明らかである。より具体的には、化学的にも生理学的にも 関連している特定の試薬を、ここに開示した試薬の代わりに使用しても、類似ま たは同じ結果が得られよう。当業者にとって明らかな、そのような類似の代替物 や変更は、すべて、添付の特許請求の範囲において規定した本発明の精神、範囲 、および概念の範囲内にあるものであると考えられる。
───────────────────────────────────────────────────── 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) A61K 48/00 C07K 14/47 A61P 19/00 16/18 C07K 14/47 C12N 1/15 16/18 1/19 C12N 1/15 1/21 1/19 7/00 1/21 C12P 21/02 C 5/10 C12Q 1/68 A 7/00 (C12N 1/21 C12P 21/02 C12R 1:19) C12Q 1/68 (C12N 1/21 //(C12N 1/21 C12R 1:42) C12R 1:19) C12N 15/00 ZNAA (C12N 1/21 5/00 A C12R 1:42) A61K 37/02 (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,ML,MR, NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,L S,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,DK,E E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU ,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL ,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK, SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,U Z,VN,YU,ZW

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.配列番号1または配列番号70の配列を有するポリヌクレオチドに特異的 にハイブリダイゼーションする遺伝子を含むヌクレオチド鎖長約600〜約10 ,000のポリヌクレオチドまたはその相補鎖。 2.前記ポリヌクレオチドが造骨細胞特異的な転写因子活性を有するポリペプ チドをコードする、請求項1に記載のポリヌクレオチド。 3.前記ポリヌクレオチドがマウス細胞またはヒト細胞から単離することがで きる、請求項1または2に記載のポリヌクレオチド。 4.前記ポリヌクレオチドが配列番号2または配列番号71のアミノ酸配列を 含むOsf2/Cbfa1ポリペプチドをコードする、請求項1乃至3のいずれかに記載の ポリヌクレオチド。 5.前記ポリヌクレオチドが配列番号1の核酸配列または配列番号70の核酸 を含む、請求項1乃至4のいずれかに記載のポリヌクレオチドまたはその相補鎖 。 6.アミノ酸鎖長約228のOsf2/Cbfa1ポリペプチドをコードするOsf2/Cbfa1 遺伝子を含む、請求項1乃至5のいずれかに記載のポリヌクレオチド。 7.さらにDNA部分と規定される、請求項1乃至6のいずれかに記載のポリ ヌクレオチド。 8.前記遺伝子を発現して前記ポリペプチドを産生するプロモーターと機能的 に結合する、請求項1乃至7のいずれかに記載のポリヌクレオチド。 9.ポリオーマプロモータープロモーター、アデノウイルス2プロモーター、 シミアンウィルス40プロモーター、β−ラクタマーゼプロモーター、lacプロ モーター、tacプロモーター、trpプロモーター、Osfプロモーター、Cbfa1プロモ ーター、Runtプロモーター、Osf2プロモーター、3−ホスホグリセ リン酸キナーゼプロモーター、エノラーゼプロモーター、アルコール脱水素酵素 2プロモーター、イソシトクロムCプロモーター、酸ホスファターゼプロモータ ー、グリセルアルデヒド−3−リン酸脱水素酵素プロモーター、ヘキソキナーゼ プロモーター、ピルビン酸脱炭酸酵素プロモーター、グルコース−6−リン酸イ ソメラーゼプロモーター、ホスホグリセリン酸ムターゼプロモーター、ピルビン 酸キナーゼプロモーター、トリオースリン酸イソメラーゼプロモーター、ホスホ グルコースイソメラーゼプロモーターおよびグルコキナーゼプロモーターからな る群から選択されるプロモーターに機能的に結合する、請求項1乃至8のいずれ かに記載のポリヌクレオチド。 10.少なくとも第1の発現単位を有する組換えベクター内に含まれる、請求 項1乃至9のいずれかに記載のポリヌクレオチド。 11.プラスミドベクター、コスミドベクター、ファージベクター、ファージ ミドベクター、バキュロウィルスベクター、人工細菌染色体ベクターまたは人工 酵母染色体ベクター内に含まれる、請求項1乃至10のいずれかに記載のポリヌ クレオチド。 12.組換えウィルスまたはビリオン内に含まれる、請求項1乃至11のいず れかに記載のポリヌクレオチド。 13.組換えポリペプチドを作製する際に使用するための請求項1乃至12の いずれかに記載のポリヌクレオチド。 14.骨原性疾患を治療するための遺伝子治療薬を製造する際に使用するため の、請求項1乃至12のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。 15.骨原性疾患を治療するための組換えポリペプチド薬剤を製造する際に使 用するための、請求項1乃至12のいずれかに記載のポリヌクレオチド。 16.動物における免疫応答を誘導する際に使用するための、請求項1乃至1 2のいずれかに記載のポリヌクレオチド。 17.ヒト以外のトランスジェニック動物を作製する際に使用するための、請 求項1乃至12のいずれかに記載のポリヌクレオチド。 18.宿主細胞内で前記ポリヌクレオチドを発現させるステップと、発現され たポリペプチドを回収するステップとを含む、請求項1乃至12のいずれかに記 載のポリヌクレオチドを使用する方法。 19.組換えOsf2/Cbfa1ポリペプチド組成物を作製する際の請求項1乃至12 のいずれか1項に記載のポリヌクレオチドの用途。 20.骨原性疾患を治療するための遺伝子治療薬を製造する際の請求項1乃至 12のいずれかに記載のポリヌクレオチドの用途。 21.骨原性疾患を治療するための組換えポリペプチド薬剤を製造する際の請 求項1乃至12のいずれかに記載のポリヌクレオチドの用途。 22.ヒト以外のトランスジェニック動物細胞を作製する際に使用するための ベクターを作製する際の請求項1乃至12のいずれか1項に記載のポリヌクレオ チドの用途。 23.ヒト以外の多能性動物細胞を作製する際の請求項1乃至12のいずれか 1項に記載のポリヌクレオチドの用途。 24.請求項1乃至12のいずれか1項に記載のポリヌクレオチドを含む少な くとも第1の発現単位を有するベクターを含む宿主細胞。 25.前記宿主細胞が細菌細胞である、請求項24に記載の宿主細胞。 26.前記細胞が大腸菌(E.coli)またはサルモネラ属(Salmonella spp.) 細胞である、請求項24または25に記載の宿主細胞。 27.前記細胞が真核細胞である、請求項24に記載の宿主細胞。 28.前記宿主細胞が酵母、真菌または動物細胞である、請求項27に記載の 宿主細胞。 29.前記細胞がほ乳類細胞である、請求項27または28に記載の宿主 細胞。 30.前記細胞が造骨細胞である、請求項27乃至29のいずれか1項に記載 の宿主細胞。 31.請求項1乃至12のいずれか1項に記載のポリヌクレオチドを含むウィ ルス。 32.前記細胞またはウィルスがヒト以外のトランスジェニック動物に含まれ る、請求項24乃至31のいずれか1項に記載の宿主細胞またはウィルス。 33.前記細胞またはウィルスが転写因子活性を有するポリペプチドを産生す る、請求項24乃至32のいずれかに記載の宿主細胞またはウィルス。 34.組換えポリペプチドを発現させる際に使用するための、請求項24乃至 33のいずれか1項に記載の宿主細胞またはウィルス。 35.ヒト以外のトランスジェニック動物細胞を作製する際に使用するための 、請求項24乃至33のいずれか1項に記載の宿主細胞またはウィルス。 36.多能性動物細胞を作製する際の、請求項24乃至33のいずれか1項に 記載の宿主細胞またはウィルスの用途。 37.転写因子ポリペプチド製剤を製造する際の、請求項24乃至33のいず れか1項に記載の宿主細胞またはウィルスの用途。 38.配列番号2または配列番号71のアミノ酸配列を含む単離ポリペプチド を含む組成物。 39.前記ポリペプチドが造骨細胞特異的な転写因子活性を有する、請求項3 8に記載の組成物。 40.前記ポリペプチドがほ乳類細胞から単離することができる、請求項38 または39に記載の組成物。 41.前記ポリペプチドがヒト細胞またはマウス細胞から単離することが できる、請求項38乃至40のいずれか1項に記載の組成物。 42.前記ポリペプチドが、 (a)Osf2/Cbfa1転写因子ポリペプチドを含む組成物を製造するのに有効な 条件下においてほ乳類細胞を培養するステップと、 (b)前記細胞から前記組成物を得るステップと を含む方法によって製造される、請求項38乃至41のいずれか1項に記載の組 成物。 43.細胞内において遺伝子を特異的に転写する際に使用するための、請求項 38乃至42のいずれか1項に記載の組成物。 44.骨原性疾患を治療するための薬剤を製造する際の、請求項38乃至43 のいずれか1項に記載の組成物の用途。 45.Osf2/Cbfa1ポリペプチドに特異的に結合する抗体を製造する際の、請求 項38乃至43のいずれか1項に記載の組成物の用途。 46.細胞内でOSE2要素を有する遺伝子を特異的に転写する方法であって、請 求項1乃至12,請求項31または請求項38乃至43のいずれか1項に記載の ポリヌクレオチド、ウィルスまたはポリペプチド組成物の、前記遺伝子を特異的 に転写するのに有効な量を細胞に提供するステップを含む方法。 47.前記細胞が動物内に含まれる、請求項46に記載の方法。 48.配列番号2または配列番号71のアミノ酸配列を含むポリペプチドに特 異的に結合する精製抗体。 49.検出可能な標識に機能的に結合される、請求項48に記載の抗体。 50.請求項48または49に記載の抗体と免疫検出試薬とを好適な容器手段 内に含む免疫検出キット。 51.免疫検出試薬が、前記ポリペプチドまたは前記第1の抗体に結合す る検出可能な標識である、請求項50に記載の免疫検出キット。 52.前記免疫検出試薬が、前記ポリペプチドまたは前記第1の抗体に対する 結合親和性を有する第2の抗体に結合する検出可能な標識である、請求項50ま たは51に記載の免疫検出キット。 53.免疫検出試薬が、ヒト抗体に対する結合親和性を有する第2の抗体に結 合する検出可能な標識である、請求項50乃至52のいずれか1項に記載の免疫 検出キット。 54.生物試料中のOsf2/Cbfa1ポリペプチドを検出するための方法であって、 前記ポリペプチドを含有することが疑われる生物試料と請求項48または49に 記載の抗体とを、免疫複合体を形成するのに有効な条件下において接触させるス テップと、このように形成された免疫複合体を検出するステップとを含む方法。 55.配列番号2または配列番号71のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコ ードするトランスジーンをゲノムに組み込んだヒト以外のトランスジェニック動 物。 56.前記トランスジーンが配列番号1または配列番号70のアミノ酸配列を 含む、請求項55に記載のヒト以外のトランスジェニック動物。 57.Osf2/Cbfa1ポリペプチドを作製する方法であって、 (a)Osf2/Cbfa1をコードする核酸部分がプロモーターの制御下におかれて いるベクターを宿主細胞に導入するステップと、 (b)前記Osf2/Cbfa1ポリペプチドを発現させるのに有効な条件下において 形質転換した宿主細胞を培養するステップと、 (c)このように作製されたOsf2/Cbfa1ポリペプチドを回収するステップと を含む方法。 58.Osf2/Cbfa1遺伝子を検出するための方法であって、 (a)Osf2/Cbfa1遺伝子を含有することが疑われる試料核酸を得るステップ と、 (b)前記試料核酸と少なくとも第1のOsf2/Cbfa1特異的核酸部分とを、実 質的に相補的な核酸のハイブリダイゼーションを可能にするのに有効な条件にお いて接触させる段階と、 (c)このように形成されたハイブリダイゼーションした相補的核酸を検出 するステップと を含む方法。 59.接触させられる前記試料核酸が細胞内に存在するか、または接触の前に 細胞から分離される、請求項58に記載の方法。 60.前記試料核酸がDNAである、請求項58または59に記載の方法。 61.単離されたOsf2/Cbfa1核酸部分が検出可能な標識を含み、ハイブリダイ ゼーションされた相補的な核酸が前記標識を検出することによって検出される、 請求項58乃至60のいずれか1項に記載の方法。 62.核酸部分が放射性標識、酵素標識または蛍光標識を含む、請求項58乃 至61のいずれか1項に記載の方法。 63.検出キットを製造する際に使用するための請求項1乃至12のいずれか 1項に記載のポリヌクレオチドまたは請求項38乃至43のいずれか1項に記載 のポリペプチド組成物。 64.診断用製剤を製造する際の請求項項1乃至12のいずれか1項に記載の ポリヌクレオチドまたは請求項38乃至43のいずれか1項に記載のポリペプチ ド組成物の用途。 65.配列番号1、配列番号70または配列番号72の隣接ヌクレオチド配列 を含む第1の単離Osf2/Cbfa1核酸部分と検出試薬とを好適な容器手段内 に含む核酸検出キット。 66.各々が配列番号1、配列番号70または配列番号72の隣接ヌクレオチ ド配列を含み、各々がヌクレオチド鎖長約16〜40のサイズを有する少なくと も2つのOsf2/Cbfa1特異的核酸部分を含む、請求項65に記載の核酸検出キット 。 67.免疫応答を形成する方法であって、請求項1乃至12、請求項31また は請求項38乃至43のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド、ウィルスまた はポリペプチドの免疫学的に有効な量を含む薬学的組成物を動物に投与するステ ップを含む方法。 68.OSE2配列要素と相互作用するポリペプチドをコードする遺伝子を同定す る方法であって、 (a)標識OSE2配列要素を得るステップと、 (b)前記標識OSE2配列要素を用いて発現ライブラリーをスクリーニングう るステップと、 (c)前記OSE2配列要素と相互作用する1種以上のポリペプチドをコードす る遺伝子を前記ライブラリー中で同定するステップと、 (d)相互作用するポリペプチドをコードする前記遺伝子を前記ライブラリ ーから得るステップと を含む方法。 69.細胞中で造骨細胞特異的遺伝子を特異的に転写する方法であって、請求 項1乃至12、請求項31、または請求項38乃至43のいずれか1項に記載の ポリヌクレオチド、ウィルスまたはポリペプチド組成物の、前記造骨細胞特異的 遺伝子を特異的に転写するのに有効な量を前記細胞に提供するステップを含む方 法。 70.細胞中で造骨細胞特異的遺伝子の発現を促進する方法であって、請 求項1乃至12、請求項31または請求項38乃至43のいずれか1項に記載の ポリヌクレオチド、ウィルスまたはポリペプチド組成物の、前記遺伝子の発現を 促進するのに有効な量を前記細胞に提供するステップを含む方法。 71.細胞中で選択された遺伝子の発現を促進する方法であって、OSE2要素の 転写制御下に置かれた前記選択された遺伝子を含む発現系と前記細胞中での前記 遺伝子の発現を促進するのに有効な量のOsf2/Cbfa1組成物とを前記細胞に提供す るステップを含む方法。 72.細胞中で選択された遺伝子の発現を促進する方法であって、配列番号7 2のヌクレオチド配列を含むOsf2プロモーター配列の転写制御下に置かれた前記 選択された遺伝子を含む発現系を前記細胞に提供するステップを含む方法。 73.OSE2要素を含む核酸部分を検出する方法であって、OSE2要素を含むこと が疑われる核酸部分の集団を、請求項1乃至12、請求項31または請求項38 乃至43のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド、ウィルスまたはポリペプチ ドの、前記Osf2/Cbfa1組成物を前記要素に結合させるのに有効な量を、前記Osf2 /Cbfa1組成物を前記要素に結合させるのに有効な条件下において接触させるステ ップと、結合した複合体を検出するステップとを含む方法。 74.OSE2要素を精製する方法であって、OSE要素を含むことが疑われる試料 を、請求項1乃至12、請求項31または請求項38乃至43のいずれか1項に 記載のポリヌクレオチド、ウィルスまたはポリペプチドの、前記Osf2/Cbfa1組成 物を前記要素に結合させるのに有効な量を、前記Osf2/Cbfa1組成物を前記要素に 結合させるのに有効な条件下において接触させるステップと、結合した複合体を 検出するステップとを含む方法。 75.造骨細胞の分化を誘発する方法であって、造骨始原細胞に、請求項 1乃至12、請求項31または請求項38乃至43のいずれか1項に記載のポリ ヌクレオチド、ウィルスまたはポリペプチドの、前記始原細胞の分化を誘発する のに有効な量を提供するステップを含む方法。
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