JP2002506623A - Composition for regulating cell differentiation, comprising lipid and morphogen - Google Patents

Composition for regulating cell differentiation, comprising lipid and morphogen

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JP2002506623A JP2000536395A JP2000536395A JP2002506623A JP 2002506623 A JP2002506623 A JP 2002506623A JP 2000536395 A JP2000536395 A JP 2000536395A JP 2000536395 A JP2000536395 A JP 2000536395A JP 2002506623 A JP2002506623 A JP 2002506623A
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morphogen
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amino acid
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Abstract

(57)【要約】 細胞の分化状態を調節するための組成物および方法が開示される。   (57) [Summary] Disclosed are compositions and methods for modulating the differentiation state of a cell.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (発明の分野) 本発明は、一般に、細胞分化の分野にある。詳細には、本発明は、細胞分化の
過程を調節する組成物およびそれを使用する方法を提供する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention is generally in the field of cell differentiation. In particular, the present invention provides compositions that modulate the process of cell differentiation and methods of using the same.

【0002】 (発明の背景) 細胞分化の過程は、その細胞が異なる機能、生化学的能力および形態学によっ
て証拠付けられるようにより専門化する連続的な過程である。そのような分化し
た細胞の収集物は、特徴的で、機能的な組織を生じる。疾患または外傷の非存在
下では、一旦細胞が、特定の分化した状態を獲得すると、その運命は、代表的に
は、不可逆的であり、そして分化した細胞の特徴的な表現型は、特定の分化した
細胞が分裂する能力を維持する場合において、その子孫へと受け継がれる。
BACKGROUND OF THE INVENTION The process of cell differentiation is a continuous process that makes cells more specialized as evidenced by different functions, biochemical capabilities and morphology. Such a collection of differentiated cells gives rise to characteristic, functional tissues. In the absence of disease or trauma, once a cell has acquired a particular differentiated state, its fate is typically irreversible, and the characteristic phenotype of the differentiated cell is a particular When a differentiated cell maintains its ability to divide, it is passed on to its progeny.

【0003】 細胞分化の周知の例は、造血である。ここでは、前駆体幹細胞が、多くの可能
な分化経路の1つに、下方へと指向されて、特定の型の血球(例えば、赤血球、
好塩基球、好酸球、好中球、単球、血小板)になり得る。種々の造血増殖因子が
同定されている。これらは、その過程における特定の工程にて細胞を影響し得、
その結果、細胞は、特定の分化した血球型へともたらす適切な経路に従うように
運命付ける。
[0003] A well-known example of cell differentiation is hematopoiesis. Here, progenitor stem cells are directed down one of many possible differentiation pathways into specific types of blood cells (eg, red blood cells,
Basophils, eosinophils, neutrophils, monocytes, platelets). Various hematopoietic growth factors have been identified. These can affect cells at certain steps in the process,
As a result, the cells are destined to follow an appropriate pathway leading to a particular differentiated blood cell type.

【0004】 モルフォゲンは、多数の軟組織および硬組織において前駆体細胞の増殖および
分化を誘導することが公知である。モルフォゲンとしては、異所性の軟骨内骨形
態形成を誘導するそれらの能力によって同定される骨形態形成タンパク質(BM
P)のファミリーのメンバーが挙げられる。モルフォゲンはまた、骨形成タンパ
ク質としても言及されるが、一般に、TGF−βスーパーファミリーの増殖因子
のサブグループとして分類される(Hogan(1996)Genes & D
evelpment 10:1580−1594)。モルフォゲンファミリーの
タンパク質のメンバーとしては、哺乳動物骨形成タンパク質1(OP−1、BM
P−7およびDrosophilaホモログ60Aとしても知られる)、骨形成
タンパク質2(OP−2、BMP−8としても知られる)、骨形成タンパク質3
(OP−3)、BMP−2(BMP−2AまたはCBMP−2A、およびDro
sophilaホモログDPPとしても知られる)、BMP3、BMP4(BM
P−2BまたはCBMP−2Bとしても知られる)、BMP5、BMP6、およ
びそのマウスホモログであるVgr−1、BMP−9、BPM−10、BMP−
11、BMP−12、GDF3(Vgr2としても知られる)、GDF8、GD
F9、GDF10、GDF11、GDF12、BMP−13、BMP−14、B
MP−15、GDF−5(CDMP−1またはMP52としても知られる)、G
DF−6(CDMP−2としても知られる)、GDF−7(CDMP−3として
も知られる)、XenopusホモログVglおよびNODAL、UNIVIN
、SCREW、ADMP、またはNEURALが挙げられる。
[0004] Morphogens are known to induce the proliferation and differentiation of precursor cells in a number of soft and hard tissues. As morphogens, bone morphogenic proteins (BM) identified by their ability to induce ectopic endochondral bone morphogenesis
P) family members. Morphogens are also referred to as osteogenic proteins, but are generally classified as a subgroup of growth factors of the TGF-β superfamily (Hogan (1996) Genes & D
evelment 10: 1580-1594). Members of the morphogen family of proteins include mammalian bone morphogenetic protein 1 (OP-1, BM
P-7 and Drosophila homolog 60A), bone morphogenetic protein 2 (OP-2, also known as BMP-8), bone morphogenetic protein 3
(OP-3), BMP-2 (BMP-2A or CBMP-2A, and Dro
sophila homolog DPP), BMP3, BMP4 (BM
P-2B or CBMP-2B), BMP5, BMP6, and their mouse homologs Vgr-1, BMP-9, BPM-10, BMP-
11, BMP-12, GDF3 (also known as Vgr2), GDF8, GD
F9, GDF10, GDF11, GDF12, BMP-13, BMP-14, B
MP-15, GDF-5 (also known as CDMP-1 or MP52), G
DF-6 (also known as CDMP-2), GDF-7 (also known as CDMP-3), Xenopus homolog Vgl and NODAL, UNIVIN
, SCREW, ADMP, or NEURAL.

【0005】 成熟モルフォゲンは、二量体化する能力のある成熟ポリペプチド鎖を得るため
の「プロ形態」を通じてのプロセシングから生じ、そして約97〜106アミノ
酸のカルボキシ末端活性ドメインを含む。全てのメンバーは、このドメインにお
けるシステインの保存パターンを共有し、そしてこれらのタンパク質の活性形態
は、単一のファミリーメンバーのジスルフィド結合のホモダイマ−または2つの
異なるメンバーのヘテロダイマーのいずれかであり得る(例えば、Massag
ue(1990)、Annu.Rev.Cell.Biol.6:597;Sa
mpathら(1990)、J.Biol.Chem.265:13198を参
照のこと。)。米国特許第5,011,691、米国特許第5,266,683
、Ozkaynakら(1990)、EMBO J.9:2085−2093、
Whartonら、(1991)PNAS 88:9214−9218、Ozk
aynak、(1992)J.Biol.Chem.267:25220−25
227および米国特許第5,266,683号、Celesteら(1991)
、PNAS 87:9843−9847、Lyonsら(1989)、PNAS
86:4554−4558もまた参照のこと。これらの開示は、骨形成タンパ
ク質のアミノ酸配列およびDNA配列、ならびに化学特性および物理特性を記載
する。Wozneyら(1988)Science 242:1528−153
4;BMP9(WO93/00432、1993年1月7日公開);DPP(P
adgettら(1987)Nature、325:81−84;およびVg−
1(Weeks(1987)Cell 51:861−867)もまた参照のこ
と。
[0005] Mature morphogens result from processing through a "pro-form" to obtain a mature polypeptide chain capable of dimerizing and contain a carboxy-terminal active domain of about 97-106 amino acids. All members share a conserved pattern of cysteines in this domain, and the active form of these proteins can be either a disulfide-linked homodimer of a single family member or a heterodimer of two different members. (For example, Massag
ue (1990), Annu. Rev .. Cell. Biol. 6: 597; Sa
mpath et al. (1990) J. Am. Biol. Chem. 265: 13198. ). US Pat. No. 5,011,691, US Pat. No. 5,266,683
Ozkaynak et al. (1990), EMBO J .; 9: 2085-2093,
Wharton et al., (1991) PNAS 88: 9214-9218, Ozk.
aynak, (1992) J. Am. Biol. Chem. 267: 25220-25
227 and US Pat. No. 5,266,683, Celeste et al. (1991).
, PNAS 87: 9843-9847, Lyons et al. (1989), PNAS.
86: 4554-4558. These disclosures describe the amino acid and DNA sequences of osteogenic proteins, as well as chemical and physical properties. Wozney et al. (1988) Science 242: 1528-153.
4; BMP9 (WO93 / 00432, published January 7, 1993); DPP (P
adgett et al. (1987) Nature, 325: 81-84; and Vg-.
1 (Weeks (1987) Cell 51: 861-867).

【0006】 適切な組織修復、予防、および再生は、細胞が、細胞分化の特定の経路を進入
し、そして下方に忠実に継続する能力に依存する。従って、健常な組織の修復、
再生または維持を促進する細胞の運命を制御することが所望される。
[0006] Proper tissue repair, prevention, and regeneration depend on the ability of cells to enter and follow down certain pathways of cell differentiation. Therefore, repair of healthy tissue,
It is desirable to control the fate of cells that promote regeneration or maintenance.

【0007】 (発明の要旨) 今や、形態形成タンパク質が細胞の運命を指向するために他の因子と組み合わ
せ得ることが発見された。本発明は、細胞の運命に影響を与える組成物および方
法を提供する。特に、本明細書において提供される組成物は、細胞分化の過程を
調節して、健常な組織の再生、修復または維持を促進する。
SUMMARY OF THE INVENTION It has now been discovered that morphogenic proteins can be combined with other factors to direct cell fate. The present invention provides compositions and methods that affect cell fate. In particular, the compositions provided herein modulate the process of cell differentiation to promote the regeneration, repair or maintenance of healthy tissue.

【0008】 本発明の組成物は、脂質と組み合せたモルフォゲンを含む。そのような組成物
は、細胞の、分化の特定の経路を下方に決定付けることに影響を与える。本発明
において有用な脂質分子は、エーテル、クロロホルム、ベンゼンのような非極性
の溶媒によって生物学的材料から抽出可能であり、そして水性溶媒によって容易
には抽出可能ではない有機化合物である。そのような脂質は、中性脂質(例えば
、ステロイド(コレステロールおよびグルココルチコイド(例えば、デキサメタ
ゾン)を含む));荷電脂質および極性脂質(例えば、リン脂質、脂肪酸、およ
びスフィンゴ脂質);およびエイコサノイド(例えば、プロスタグランジン、ト
ロンボキサン、ロイコトリエンおよびリポキシン)を含むが、それらに限定され
ない。好ましい実施態様において、本発明の組成物における脂質は、グルココル
チコイド(例えば、デキサメタゾン)である。
[0008] The compositions of the present invention comprise a morphogen in combination with a lipid. Such compositions influence the down-regulation of a cell's particular pathway of differentiation. Lipid molecules useful in the present invention are organic compounds that are extractable from biological material by non-polar solvents such as ether, chloroform, benzene, and are not readily extractable by aqueous solvents. Such lipids include neutral lipids (eg, steroids (including cholesterol and glucocorticoids such as dexamethasone)); charged and polar lipids (eg, phospholipids, fatty acids, and sphingolipids); and eicosanoids (eg, , Prostaglandins, thromboxanes, leukotrienes and lipoxins). In a preferred embodiment, the lipid in the composition of the invention is a glucocorticoid (eg, dexamethasone).

【0009】 本発明の組成物は、さらに、生体適合性マトリクス(例えば、ヒドロキシアパ
タイト)、コラーゲン(特に、ウシ骨コラーゲン)、または他の生体適合性合成
マトリクスを含み得る。本発明の組成物はまた、カルボキシメチルセルロースま
たはフィブリングルー(glue)のようなキャリアを含み得る。本発明のモル
フォゲン/脂質組成物は、生理的に受容可能な緩衝液(例えば、酢酸緩衝液また
は生理食塩水緩衝液)中で投与され得る。
[0009] The compositions of the present invention may further comprise a biocompatible matrix (eg, hydroxyapatite), collagen (particularly bovine bone collagen), or other biocompatible synthetic matrix. The compositions of the present invention may also include a carrier such as carboxymethylcellulose or fibrin glue. The morphogen / lipid compositions of the present invention can be administered in a physiologically acceptable buffer, such as an acetate buffer or a saline buffer.

【0010】 本発明はまた、細胞分化を調節する方法を提供し、この方法は、組織を再生、
修復または保存するための分化経路を下降するように細胞の集団を指向するため
に、モルフォゲンおよび脂質を含む組成物の有効量を用いて、細胞を処置する工
程を包含する。本発明の方法に従って、組成物は、インビトロ、エキソビボ、ま
たはインビボで細胞に適用され得る。この細胞は、自己、同種異系、または異種
系であり得る。本発明の方法は、任意の発生段階での任意の細胞型の分化に影響
を与えるために有用である。しかし、そのような方法は、多能性の細胞、または
多能性幹細胞の分化を変化させるために特に有用である。そのような方法は、例
えば、間葉細胞、脱分化した細胞、癌細胞、上皮細胞、造血細胞、赤血球細胞、
および他の幹細胞から選択される細胞型の分化または再分化を生じさせるために
有用である。
[0010] The invention also provides a method of regulating cell differentiation, the method comprising regenerating tissue,
Treating the cells with an effective amount of a composition comprising a morphogen and a lipid to direct the population of cells down a differentiation pathway for repair or conservation. According to the methods of the present invention, the compositions can be applied to cells in vitro, ex vivo, or in vivo. The cells can be autologous, allogeneic, or xenogeneic. The methods of the invention are useful for influencing the differentiation of any cell type at any stage of development. However, such methods are particularly useful for altering the differentiation of pluripotent cells, or pluripotent stem cells. Such methods include, for example, mesenchymal cells, dedifferentiated cells, cancer cells, epithelial cells, hematopoietic cells, red blood cells,
And for effecting the differentiation or redifferentiation of a cell type selected from other stem cells.

【0011】 (詳細な説明) モルフォゲンは、これまでに、組織形態形成(骨形成および脂肪生成を含む)
を誘導することが示されている(例えば、Sampathら、J.Biol.C
hem.267:20352−20362(1992);Asahinaら、E
xp.Cell Res.222:38−47(1996);Reddi、Na
ture Biochemistry、1998を参照のこと)。今や、モルフ
ォゲンおよび脂質を含む組成物が細胞分化を調節し得ることが発見された。細胞
分化とは、多重のまたは多能性間葉細胞または他の前駆体(幹)細胞が変化して
特徴的なタンパク質、生化学的活性および形態により同定される分化した細胞と
なる過程をいう。
DETAILED DESCRIPTION Morphogens have previously been described for tissue morphogenesis, including osteogenesis and adipogenesis.
(Eg, Sampath et al., J. Biol. C.
hem. 267: 20352-20362 (1992); Asahina et al., E.
xp. Cell Res. 222: 38-47 (1996); Reddi, Na
see Biochemistry, 1998). It has now been discovered that compositions comprising morphogens and lipids can regulate cell differentiation. Cell differentiation is the process by which multiple or pluripotent mesenchymal cells or other progenitor (stem) cells change into differentiated cells identified by characteristic proteins, biochemical activities and morphology .

【0012】 本明細書において記載される組成物は、多重のまたは多能性間葉細胞の細胞の
運命に影響を与えるために特に有用である。そのような間葉細胞は、特定の局所
的環境に存在する分化因子の影響の下で、特定の細胞型へと分化する能力を有す
る。本発明の組成物は、そのような多能性細胞の発達の指向および程度に影響し
得る。末端となるそのような影響は、例えば、肝臓、心臓または骨に見出される
完全に分化した細胞であり得る。あるいは、組成物が誘導する分化は、所定の細
胞系統についての前駆体細胞をもたらし得る。そのような系統の前駆体細胞は、
筋肉前駆体細胞、脂肪細胞および骨前駆体細胞を含む。そのような系統の前駆体
細胞は、さらに分化する能力を保持するが、特徴的な形態学的マーカーおよび/
または生化学的マーカーによって同定され得る(例えば、Asahinaら、E
xp.Cell Res.222:38−47(1996)を参照のこと)。
[0012] The compositions described herein are particularly useful for affecting the cell fate of multiple or pluripotent mesenchymal cells. Such mesenchymal cells have the ability to differentiate into a particular cell type under the influence of differentiation factors present in a particular local environment. The compositions of the present invention can affect the direction and extent of development of such pluripotent cells. Such terminal effects can be, for example, fully differentiated cells found in the liver, heart or bone. Alternatively, the composition-induced differentiation can result in precursor cells for a given cell line. Precursor cells of such lineage
Includes muscle precursor cells, adipocytes and bone precursor cells. Precursor cells of such lineage retain the ability to further differentiate, but have characteristic morphological markers and / or
Alternatively, it can be identified by biochemical markers (eg, Asahina et al., E.
xp. Cell Res. 222: 38-47 (1996)).

【0013】 本発明の組成物は、モルフォゲンおよび脂質を含む。その成熟したネイティブ
ノ形態において、天然を源とするモルフォゲンは、グリコシル化されたダイマー
であり、代表的には、SDS−PAGEによって決定される場合、約30〜36
kDaの見かけ上の分子量を有する。還元される場合、30kDaタンパク質は
、2つのグリコシル化されたペプチドサブユニットを生じ、これらは約16kD
aおよび約18kDaの見かけ上の分子量を有する。還元状態において、そのタ
ンパク質は、検出可能な骨形成活性を有しない。非グリコシル化タンパク質(こ
れはまた、骨形成活性を有する)は、約27kDaの見かけ上の分子量を有する
。還元される場合、その27kDaタンパク質は、2つの非グリコシル化ペプチ
ド鎖を生じ、これらは約14kDa〜約16kDaの分子量を有する。代表的に
は、天然に存在する骨形成タンパク質は、前駆体として翻訳され、これは、N末
端シグナルペプチド配列(代表的には、約30残基未満)、続いて、切断されて
成熟したC末端ドメインを生じる「プロ」ドメインを有する。シグナルペプチド
は、翻訳の際に、切断部位で迅速に切断される。この切断部位は、Von He
ijne(1986)Nucleic Acids Research 14:
4683−4691の方法を用いて所定の配列中において予測され得る。このプ
ロドメインは、代表的には、完全にプロセシングされたC末端ドメインより約3
倍大きい。
[0013] The composition of the invention comprises a morphogen and a lipid. In its mature native form, the naturally occurring morphogen is a glycosylated dimer, typically about 30-36 as determined by SDS-PAGE.
It has an apparent molecular weight of kDa. When reduced, the 30 kDa protein yields two glycosylated peptide subunits, which are approximately 16 kD
a and an apparent molecular weight of about 18 kDa. In the reduced state, the protein has no detectable osteogenic activity. Non-glycosylated proteins, which also have osteogenic activity, have an apparent molecular weight of about 27 kDa. When reduced, the 27 kDa protein gives rise to two non-glycosylated peptide chains, which have a molecular weight of about 14 kDa to about 16 kDa. Typically, naturally-occurring bone morphogenetic proteins are translated as precursors, which comprise an N-terminal signal peptide sequence (typically less than about 30 residues), followed by cleavage of mature C It has a "pro" domain giving rise to a terminal domain. The signal peptide is rapidly cleaved at the cleavage site during translation. This cleavage site is called Von He
ijne (1986) Nucleic Acids Research 14:
4683-4691 and can be predicted in a given sequence. This prodomain is typically about 3 times larger than the fully processed C-terminal domain.
Twice as large.

【0014】 本明細書において有用なモルフォゲンは、任意の公知の天然に存在するネイテ
ィブのタンパク質(それらの対立遺伝子変異体、系統学的対応物および他の改変
体(天然に存在するものであれ、生合成的に生成されたものであれ(例えば、「
ムテイン」または「変異タンパク質」を含む))、ならびに、新しい、一般的な
骨形成性ファミリータンパク質の形態形成活性メンバーを含む。
[0014] Morphogens useful herein include any known naturally occurring native proteins (allelic variants, phylogenetic counterparts and other variants thereof, whether naturally occurring, Biosynthetically generated (for example, "
Muteins "or" mutant proteins ")), as well as morphogenic members of the new, common osteogenic family of proteins.

【0015】 特に有用な配列は、DPP(Drosophila由来)、Vgl(Xeno
pus由来)、Vgr−1(マウス由来)、OP1タンパク質およびOP2タン
パク質、タンパク質(米国特許第5,011,691号およびOpperman
nらを参照のこと、ならびにBMP2、BMP3、BMP4(WO88/002
05、米国特許第5,013,649号およびWO91/18098を参照のこ
と)、BMP5およびBMP6(WO90/11366、PCT/US90/0
1630を参照のこと)、BMP8およびBMP9のC末端96または102ア
ミノ酸配列を含むものを包含する。本発明の実施において有用な他のタンパク質
は、OP1、OP2、OP3、BMP2、BMP3、BMP4、BMP5、BM
P6、BMP9、GDF−5、GDF−6、GDF−7、DPP、Vgl、Vg
r、60Aタンパク質、GDF−1、GDF−3、GDF−5、GDF−6、G
DF−7、BMP10、BMP11、BMP13、BMP15、UNIVIN、
NODAL、SCREW、ADMP、またはNURAL、およびそれらのアミノ
酸改変体の活性形態を包含する。現在好ましい1つの実施態様において、骨形成
タンパク質は、OP1、OP2、OP3、BMP2、BMP4、BMP5、BM
P6、およびBMP9の、およびそれらのアミノ酸配列改変体およびホモログ(
これには種ホモログが含まれる)のいずれか1つを包含する。OP−1およびO
P−2配列、ならびにそれらの化学的特性および物理的特性を開示する刊行物は
、米国特許第5,011,691号、米国特許第5,266,683号(これは
本明細書において参考として援用される)を含む。
Particularly useful sequences are DPP (from Drosophila), Vgl (Xeno
pus), Vgr-1 (from mouse), OP1 and OP2 proteins, proteins (U.S. Pat. No. 5,011,691 and Upperman
and BMP2, BMP3, BMP4 (WO 88/002).
05, U.S. Pat. No. 5,013,649 and WO 91/18098), BMP5 and BMP6 (WO90 / 11366, PCT / US90 / 0).
1630), which include the C-terminal 96 or 102 amino acid sequence of BMP8 and BMP9. Other proteins useful in the practice of the present invention are OP1, OP2, OP3, BMP2, BMP3, BMP4, BMP5, BM
P6, BMP9, GDF-5, GDF-6, GDF-7, DPP, Vgl, Vg
r, 60A protein, GDF-1, GDF-3, GDF-5, GDF-6, G
DF-7, BMP10, BMP11, BMP13, BMP15, UNIVIN,
Includes active forms of NODAL, SCREW, ADMP, or NURAL, and amino acid variants thereof. In one presently preferred embodiment, the osteogenic protein is OP1, OP2, OP3, BMP2, BMP4, BMP5, BM
P6 and BMP9, and their amino acid sequence variants and homologs (
This includes species homologs). OP-1 and O
Publications disclosing the P-2 sequences, and their chemical and physical properties, are described in U.S. Patent Nos. 5,011,691 and 5,266,683, which are incorporated herein by reference. Incorporated).

【0016】 好ましい実施態様において、本発明の方法における使用のためのモルフォゲン
は、ヒトOP−1(配列番号2)のC末端7システインドメインのアミノ酸配列
と、少なくとも70%の相同性を有し、そして本明細書において記載されるRe
ddiおよびSampathアッセイにおいて軟骨内骨形成を誘導する能力を有
するタンパク質を包含する。これらの要件を満たす化合物は、公知の応答モルフ
ォゲンと機能的に等価であると考えられる。候補アミノ酸配列が、参照モルフォ
ゲンと機能的に等価であるか否かを決定するために、その候補配列およびその参
照配列を、整列する。整列を行うための第一の工程は、整列ツール(例えば、N
eedlemanら、48J.Mol.Biol.443(1970)において
記載される力学的プログラムアルゴリズム、およびDNAstar、Inc.、
によって製造された市販のソフトウェアパッケージであるAlign Prog
ram)を使用することである。これらの教示は、本明細書において参考として
援用される。初期の整列を行った後、次いで、これを、関連タンパク質のファミ
リーの多重配列整列(例えば、図1A〜1Lまでに示されるもの)との比較によ
って精緻化される。この整列は、公知のモルフォゲン(hOP−1を含む)のフ
ァミリーの多重配列整列である。一旦、候補配列と参照配列と間の整列を行い、
そして精緻化すると、相同性百分率スコアが計算される。各配列の個々のアミノ
酸をそれらの互いの類似性に従って、連続的に比較する。類似性の因子としては
、類似するサイズ、形状および電荷が挙げられる。アミノ酸類似性を決定する1
つの特に好ましい方法は、Dayhoffら、5 Atlas of Prot
ein Sequence and Structure 345−52(19
78および補遺、これは、本明細書において参考として援用される)に記載され
るPAM250マトリクスである。類似性のスコアはまず、整列した対のアミノ
酸類似性スコアの合計として計算される。挿入および欠失を、相同性および同一
性の百分率の目的のために無視する。従って、ギャップのペナルティは、この計
算では用いられない。次いで、生のスコアを、それを候補化合物およびhOP−
1の7システインドメインのスコアの幾何平均によって割ることによって正規化
する。幾何平均は、これらのスコアの積の平方根である。正規化した生のスコア
は、相同性百分率である。
In a preferred embodiment, the morphogen for use in the method of the invention has at least 70% homology with the amino acid sequence of the C-terminal 7 cysteine domain of human OP-1 (SEQ ID NO: 2), And Re described in this specification
Includes proteins that have the ability to induce endochondral bone formation in ddi and Sampath assays. Compounds meeting these requirements are considered to be functionally equivalent to known response morphogens. The candidate sequence and the reference sequence are aligned to determine whether the candidate amino acid sequence is functionally equivalent to the reference morphogen. The first step in performing the alignment is to use an alignment tool (eg, N
eedleman et al., 48J. Mol. Biol. 443 (1970), and DNAstar, Inc. ,
Align Prog, a commercial software package manufactured by
ram). These teachings are incorporated herein by reference. After performing an initial alignment, it is then refined by comparison with a multiple sequence alignment of a family of related proteins (eg, those shown in FIGS. 1A-1L). This alignment is a multiple sequence alignment of a family of known morphogens (including hOP-1). Once the alignment between the candidate sequence and the reference sequence is performed,
Then, upon refinement, a percent homology score is calculated. The individual amino acids of each sequence are sequentially compared according to their similarity to each other. Similarity factors include similar size, shape and charge. Determining amino acid similarity 1
One particularly preferred method is described by Dayhoff et al., 5 Atlas of Prot.
ein Sequence and Structure 345-52 (19
78 and an addendum, which is a PAM250 matrix described in U.S. Pat. The similarity score is first calculated as the sum of the aligned pair amino acid similarity scores. Insertions and deletions are ignored for purposes of percent homology and identity. Therefore, the gap penalty is not used in this calculation. The raw score is then compared to the candidate compound and hOP-
Normalize by dividing by the geometric mean of the scores of one of the seven cysteine domains. The geometric mean is the square root of the product of these scores. The normalized raw score is the percent homology.

【0017】 好ましい実施態様において、機能的に等価なモルフォゲン配列は、参照配列と
少なくとも60%のアミノ酸相同性を共有する。すなわち、整列されたアミノ酸
の任意の60%が、参照配列における対応するアミノ酸と同一であるか、または
保存的置換のいずれかである。本明細書において開示された1つ以上の天然に存
在するかまたは生合成されたモルフォゲンのいずれかを、参照配列として使用し
て、候補配列が、モルフォゲンファミリーに入るか否かを決定し得る。好ましい
実施態様において、参照配列は、配列番号2に示されるヒトOP−1のC末端7
システイン骨格配列である。上記の計算における使用のための保存的置換の例と
しては、あるアミノ酸の類似の特徴を有する別のアミノ酸との置換が挙げられ、
例えば、以下の群内の置換:(a)バリン、グリシン;(b)グリシン、アラニ
ン;(c)バリン、イソロイシン、ロイシン;(d)アスパラギン酸、グルタミ
ン酸;(e)アスパラギン、グルタミン;(f)セリン、スレオニン;(g)リ
ジン、アルギニン、メチオニン;ならびに(h)フェニルアラニン、チロシンが
周知である。用語「保存的改変体」または「保存的変動」はまた、得られる置換
されたポリペプチド鎖に対する結合特異性を有する抗体がまた、置換されていな
いまたはもとのポリペプチドとの結合特異性(すなわち、「交叉反応」または「
免疫反応」)を有する場合、所定のポリペプチド鎖において置換されていないも
とのアミノ酸の代わりの置換されたアミノ酸の使用を含む。
In a preferred embodiment, the functionally equivalent morphogen sequence shares at least 60% amino acid homology with the reference sequence. That is, any 60% of the aligned amino acids are either identical to the corresponding amino acid in the reference sequence or are conservative substitutions. Any of one or more of the naturally occurring or biosynthesized morphogens disclosed herein can be used as a reference sequence to determine whether a candidate sequence belongs to the morphogen family. In a preferred embodiment, the reference sequence is the C-terminal 7 of human OP-1 shown in SEQ ID NO: 2.
A cysteine backbone sequence. Examples of conservative substitutions for use in the above calculations include substitution of one amino acid for another with similar characteristics,
For example, substitutions within the following groups: (a) valine, glycine; (b) glycine, alanine; (c) valine, isoleucine, leucine; (d) aspartic acid, glutamic acid; (e) asparagine, glutamine; Serine, threonine; (g) lysine, arginine, methionine; and (h) phenylalanine, tyrosine are well known. The terms "conservative variant" or "conservative variation" also mean that an antibody having binding specificity for the resulting substituted polypeptide chain also has a binding specificity with the unsubstituted or original polypeptide ( That is, "cross-reaction" or "
Immune response ") involves the use of a substituted amino acid in place of the original unsubstituted amino acid in a given polypeptide chain.

【0018】 好ましい実施態様において、本発明において有用なモルフォゲンは、公知のモ
ルフォゲンにおける改変を代表する包括的アミノ酸配列によって規定される。例
えば、配列番号4および5は、好ましいモルフォゲン間に観察される改変を包含
する。これには、OP−1、OP−2、OP−3、CBMP−2A、CBMP−
2B、BMP−3、60A、DPP、Vgl、BMP−5、BMP−6、Vgr
−1およびGDF−1が含まれる。配列番号5は、配列番号4のすべてを含み、
また、配列番号8の5つのアミノ酸配列をそのN末端に含む。包括的配列は、C
末端ドメイン(6システイン骨格および7システイン骨格によって規定される)
(それぞれ、配列番号4および5)におけるこれらの配列によって共有されるア
ミノ酸同一性、およびその配列内の変動位置についての代替アミノ酸の両方を含
む。代替アミノ酸が可能である位置は、「Xaa」によって表す。図2Aおよび
Bは、配列番号4、5および8における各「Xaa」位置についての代替アミノ
酸を示す。例えば、配列番号5および図2AおよびBを参照すると、2位の「X
aa」は、チロシンまたはリジンであり得る。包括的配列は、分子間のジスルフ
ィド結合または分子内のジスルフィド結合についての適切なシステイン骨格を提
供し、そしてそのタンパク質の三次構造に影響を与えそうな特定の重要なアミノ
酸を含む。さらに、配列番号4における36位、または配列番号5における41
位の「Xaa」は、さらなるシステインであり得、それによって、OP−2およ
びOP−3の形態形成活性配列を包含する。
In a preferred embodiment, morphogens useful in the present invention are defined by a generic amino acid sequence that represents a modification in a known morphogen. For example, SEQ ID NOs: 4 and 5 encompass the modifications observed between preferred morphogens. This includes OP-1, OP-2, OP-3, CBMP-2A, CBMP-
2B, BMP-3, 60A, DPP, Vgl, BMP-5, BMP-6, Vgr
-1 and GDF-1. SEQ ID NO: 5 includes all of SEQ ID NO: 4,
It also contains the five amino acid sequences of SEQ ID NO: 8 at its N-terminal. The global sequence is C
Terminal domain (defined by 6 cysteine skeleton and 7 cysteine skeleton)
Includes both the amino acid identity shared by these sequences in (SEQ ID NOS: 4 and 5, respectively), and alternative amino acids for the variable positions within the sequence. Positions where alternative amino acids are possible are denoted by “Xaa”. FIGS. 2A and B show alternative amino acids for each “Xaa” position in SEQ ID NOs: 4, 5 and 8. For example, referring to SEQ ID NO: 5 and FIGS. 2A and B, the "X" at position 2
“aa” can be tyrosine or lysine. The global sequence provides the appropriate cysteine backbone for intermolecular or intramolecular disulfide bonds, and includes certain key amino acids that are likely to affect the tertiary structure of the protein. Additionally, position 36 in SEQ ID NO: 4, or 41 in SEQ ID NO: 5
The position "Xaa" may be an additional cysteine, thereby encompassing the morphogenic active sequences of OP-2 and OP-3.

【0019】 別の実施態様において、有用なモルフォゲンは、配列番号6または配列番号7
によって規定されるものを包含する。これらは、以下のモルフォゲンの複合アミ
ノ酸配列である:ヒトOP−1、ヒトOP−2、ヒトOP−3、ヒトBMP−2
、ヒトBMP−3、ヒトBMP−4、ヒトBMP−5、ヒトBMP−6、ヒトB
MP−8、ヒトBMP−9、ヒトBMP−10、ヒトBMP−11、Droso
phila 60A、Xenopus Vg−1、ウニUNIVIN、ヒトCD
MP−1(マウスGDF−5)、ヒトCDMP−2(マウスGDF−6、ヒトB
MP−13)、ヒトCDMP−3(ヒトGDF−7、ヒトBMP−12)、マウ
スGDF−3、ヒトGDF−1、マウスGDF−1、ニワトリDORSALIN
、Drosphila dpp、Drosophila SCREW、マウスN
ODAL、マウスGDF−8、ヒトGDF−8、マウスGDF−9、マウスGD
F−10、ヒトGDF−11、マウスGDF−11、ヒトBMP15、およびラ
ットBMP−3b。配列番号7は、配列番号6のすべてを含み、そしてまた、そ
のN末端にて、配列番号9の5つのアミノ酸配列を含む。配列番号6は、C末端
6システイン骨格に対応し、そして配列番号7は、7システイン骨格に対応する
。代替アミノ酸を可能にする位置は、「Xaa」によって表される。図3A、B
およびCは、配列番号6、7または9における各「Xaa」位置についての代替
アミノ酸を示す。
In another embodiment, a useful morphogen is SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 7
And those defined by These are complex amino acid sequences of the following morphogens: human OP-1, human OP-2, human OP-3, human BMP-2
, Human BMP-3, human BMP-4, human BMP-5, human BMP-6, human B
MP-8, human BMP-9, human BMP-10, human BMP-11, Droso
phila 60A, Xenopus Vg-1, sea urchin UNIVIN, human CD
MP-1 (mouse GDF-5), human CDMP-2 (mouse GDF-6, human B
MP-13), human CDMP-3 (human GDF-7, human BMP-12), mouse GDF-3, human GDF-1, mouse GDF-1, chicken DORSALIN
, Drosophila dpp, Drosophila SCREW, mouse N
ODAL, mouse GDF-8, human GDF-8, mouse GDF-9, mouse GD
F-10, human GDF-11, mouse GDF-11, human BMP15, and rat BMP-3b. SEQ ID NO: 7 includes all of SEQ ID NO: 6 and also, at its N-terminus, the five amino acid sequence of SEQ ID NO: 9. SEQ ID NO: 6 corresponds to a C-terminal 6 cysteine skeleton and SEQ ID NO: 7 corresponds to a 7 cysteine skeleton. Positions that allow for alternative amino acids are represented by “Xaa”. FIG. 3A, B
And C indicate alternative amino acids for each "Xaa" position in SEQ ID NOs: 6, 7 or 9.

【0020】 上記に記したように、本発明において有用である特定の好ましいモルフォゲン
配列は、hOP−1の好ましい参照配列を規定するアミノ酸配列と、60%を超
える同一性、好ましくは65%を超える同一性を有する。これらの特に好ましい
配列は、OP−1およびOP−2タンパク質の対立遺伝子改変体および形態学的
改変体(Drosophila 60Aタンパク質、ならびに密接に関連するタ
ンパク質BMP−5、BMP−6、およびVgr−1を含む)を含む。従って、
特定の特に好ましい実施態様において、有用なモルフォゲンは、包括的アミノ酸
配列配列番号3(本明細書において「OPX」と称する)を含むタンパク質を含
む。このアミノ酸配列は、7システイン骨格を規定し、そしてOP−1およびO
P−2のいくつかの同定された改変体の間の相同性を収容する。代替アミノ酸を
可能にする位置は、「Xaa」によって表される。図4は、配列番号3における
各「Xaa」位置についての代替アミノ酸を示す。
As noted above, certain preferred morphogen sequences useful in the present invention have greater than 60% identity, preferably greater than 65%, with the amino acid sequence defining the preferred reference sequence for hOP-1. Have identity. These particularly preferred sequences include allelic and morphological variants of the OP-1 and OP-2 proteins (Drosophila 60A protein, and the closely related proteins BMP-5, BMP-6, and Vgr-1). Including). Therefore,
In certain particularly preferred embodiments, useful morphogens include proteins comprising the generic amino acid sequence SEQ ID NO: 3 (referred to herein as "OPX"). This amino acid sequence defines a seven cysteine backbone and OP-1 and O
Accommodates homology between several identified variants of P-2. Positions that allow for alternative amino acids are represented by “Xaa”. FIG. 4 shows alternative amino acids for each “Xaa” position in SEQ ID NO: 3.

【0021】 なお別の好ましい実施態様において、有用なモルフォゲンは、参照モルフォゲ
ンをコードするDNAまたはRNAと、高度のストリンジェンシー条件下でハイ
ブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列を有するも
のを含む。標準的なストリンジェンシー条件は、標準的な分子生物学の教科書に
特徴づけされている。一般的には、Molecular Cloning A Laboratory Manual(Sambrookら、編、1989);
DNA Cloning 第I巻および第II巻(D.N.Glover編、1
985);Oliugonucleotide Synthesis(M.J.
Gait、編、1984);Nucleic Acid Hybridizat
ion(B.D.HamesおよびS.J.Higgins編、1984);B
.Perbal、A Practical Guide To Molecul
ar Cloning(1984)を参照のこと。
In yet another preferred embodiment, useful morphogens include those having an amino acid sequence encoded by a polynucleotide that hybridizes under high stringency conditions with DNA or RNA encoding a reference morphogen. Standard stringency conditions are characterized in standard molecular biology textbooks. Generally, Molecular Cloning A Laboratory Manual (Sambrook et al., Eds., 1989);
DNA Cloning, Volumes I and II (ed by DN Glover, 1
Oligonucleotide Synthesis (MJ.
Gait, eds., 1984); Nucleic Acid Hybridizat.
ion (BD Hames and SJ Higgins eds., 1984); B
. Perbal, A Practical Guide To Molecular
See ar Cloning (1984).

【0022】 本発明の組成物および方法において有用な脂質は、非極性の溶媒(例えば、エ
ーテル、クロロホルム、ベンゼン)によって生物学的材料から抽出可能であるが
、水性溶媒によっては容易に抽出可能ではない有機化合物である。そのような脂
質は、天然の供給源から単離され得るか、または合成され得、そして中性、極性
または荷電した分子であり得る。本発明の組成物および方法において有用である
脂質は、ステロイド(例えば、コレステロールおよびグルココルチコイド);脂
肪酸;リン脂質;およびスフィンゴ脂質;およびエイコサノイド(例えば、プロ
スタグランジン、トロンボキサン、ロイコトリエンおよびリポキシン)を含むが
、それらに限定されない。本発明の1つの実施態様において、その組成物の脂質
成分は、維持されることが望まれる分化した状態の細胞に特徴的な脂質である。
別の実施態様において、脂質成分は、所望の分化した状態をもたらすに充分な量
で存在する。
[0022] Lipids useful in the compositions and methods of the present invention can be extracted from biological materials by non-polar solvents (eg, ether, chloroform, benzene), but not readily by aqueous solvents. There are no organic compounds. Such lipids can be isolated from natural sources or synthesized and can be neutral, polar or charged molecules. Lipids useful in the compositions and methods of the present invention include steroids (eg, cholesterol and glucocorticoids); fatty acids; phospholipids; and sphingolipids; Including, but not limited to. In one embodiment of the invention, the lipid component of the composition is a lipid characteristic of a differentiated cell that is desired to be maintained.
In another embodiment, the lipid component is present in an amount sufficient to provide a desired differentiated state.

【0023】 本明細書において提供される組成物はまた、種々の他の成分を含み得る。例え
ば、モルフォゲンおよび脂質に加えて、本発明の組成物は、生体適合性の生分解
性のマトリクス(例えば、コラーゲンまたはヒドロキシアパタイト)を含み得る
。そのようなマトリクスは、細胞が、分化の間にそのマトリクス材料へと侵襲し
そして増殖することを可能にする。得られる組織の構造的統合性があまり重要で
はない適用における代替として、本発明の組成物は、非マトリクス性の処方物中
に調製され得る。これには、カルボキシメチルセルロース、フィブリングルー、
または生理的に受容可能な緩衝液(例えば、酢酸緩衝液または生理的緩衝液)が
含まれる。
The compositions provided herein can also include various other components. For example, in addition to morphogens and lipids, the compositions of the invention can include a biocompatible, biodegradable matrix, such as collagen or hydroxyapatite. Such a matrix allows cells to invade and proliferate into the matrix material during differentiation. As an alternative in applications where the structural integrity of the resulting tissue is less important, the compositions of the invention can be prepared in non-matrix formulations. This includes carboxymethylcellulose, fibrin glue,
Alternatively, a physiologically acceptable buffer (eg, acetate buffer or physiological buffer) is included.

【0024】 細胞は、本発明の組成物に、インビトロまたはインビボ、あるいはエキソビボ
の適用のいずれかで、曝露され得る。得られる細胞分化の程度は、特徴的な表現
型マーカー(例えば、形態学的活性または生化学的活性)についてアッセイする
ことによってモニタリングされ得る。本発明の組成物が曝露される細胞は、自己
、同種異系、または異種であり得る。
The cells may be exposed to the compositions of the invention either in vitro or in vivo, or ex vivo applications. The resulting degree of cell differentiation can be monitored by assaying for characteristic phenotypic markers, such as morphological or biochemical activity. The cells to which the compositions of the invention are exposed can be autologous, allogeneic, or xenogeneic.

【0025】 本発明の組成物は、疾患、外傷または加齢に罹患している組織を再生、修復お
よび維持するにおいて有用である。さらに、本明細書において記載される組成物
および方法は、組織再構成手順において、および移植された組織の統合性または
生存性を維持するにおいて有用である。例えば、本発明の組成物は、維持、回復
または修復が必要である組織の特定の領域における細胞の分化を調節するために
、局所的に適用され得る。あるいは、間葉細胞は、インビトロまたはエキソビボ
で、本発明の組成物の存在下で、所望の分化状態が達成されるまで培養され得、
次いで、そのような分化した細胞を必要とする個体へと移植され得る。
The compositions of the present invention are useful in regenerating, repairing, and maintaining tissue that is affected by disease, trauma, or aging. Further, the compositions and methods described herein are useful in tissue reconstitution procedures and in maintaining the integrity or viability of transplanted tissue. For example, the compositions of the present invention can be applied topically to regulate the differentiation of cells in specific areas of the tissue in need of maintenance, recovery or repair. Alternatively, the mesenchymal cells can be cultured in vitro or ex vivo in the presence of the composition of the present invention until the desired differentiation state is achieved,
It can then be transplanted into an individual in need of such differentiated cells.

【0026】 本発明の組成物は、移植された組織または細胞の統合性を維持するために有用
である。例えば、本発明の組成物は、レシピエント環境に一致するように、移植
された器官、組織または細胞の分化状態を維持するために移植手順の前、後また
はそれと同時に患者に投与される。
The compositions of the present invention are useful for maintaining the integrity of a transplanted tissue or cell. For example, a composition of the present invention is administered to a patient before, after, or simultaneously with a transplant procedure to maintain the differentiated state of the transplanted organ, tissue or cell so as to match the recipient environment.

【0027】 本発明の組成物は、培養中の細胞に直接、またはインビボで(腹腔内、静脈内
、筋肉内、皮下、および舌下を含む種々の公知の投与様式のいずれかによって)
投与され得る。
The compositions of the present invention can be administered directly to cells in culture or in vivo (by any of a variety of known modes of administration, including intraperitoneal, intravenous, intramuscular, subcutaneous, and sublingual).
Can be administered.

【0028】 (実施例:多能性間葉細胞の分化を調節するための、モルフォゲンおよび脂質
を含む組成物) 以下の実験は、OP−1およびデキサメタゾンの組成物が、マウス間葉細胞株
D1の骨形成および脂肪形成を調節する能力を試験した。
Example: Composition comprising Morphogen and Lipids for Regulating Pluripotent Mesenchymal Cell Differentiation The following experiment demonstrates that the composition of OP-1 and dexamethasone was obtained from the murine mesenchymal cell line D1 Was tested for its ability to regulate bone and adipogenesis.

【0029】 (材料および方法) 多能性の間葉細胞であるD1を、マウス骨髄間質細胞からクローニングした。
D1細胞を、35mm培養ウェルにプレーティングし、そして10%のウシ胎仔
血清を有するDMEM中で維持した。細胞がコンフルエンスに達した後に、その
細胞を、漸増濃度(10、50、100ng/ml)のOP−1またはデキサメ
タゾン(10-7M)と同時のいずれかで、処置した。細胞を、マトリクス鉱化を
実証するためのvon Kossa染色を用いるか、または脂質ベシクルを同定
するためのSudan IVを用いるかのいずれかで染色した。総RNAのノー
ザンブロットを、オステオカルシンcDNA、コラーゲンI型cDNAおよび4
22(aF2)cDNA、脂肪特異的遺伝子を用いてハイブリダイズした。さら
に、細胞を、OP−1(50μg/ml)、OP−1に対する抗体IB−12ま
たは10-7MのデキサメタゾンおよびIB−12を用いて処置して、ステロイド
が誘導する脂肪形成が、OP−1によって媒介されるか否かを決定した。
Materials and Methods Pluripotent mesenchymal cells, D1, were cloned from mouse bone marrow stromal cells.
D1 cells were plated in 35 mm culture wells and maintained in DMEM with 10% fetal calf serum. After the cells reached confluence, they were treated either with increasing concentrations (10, 50, 100 ng / ml) of OP-1 or dexamethasone (10 -7 M) simultaneously. Cells were stained with either von Kossa staining to demonstrate matrix mineralization or with Sudan IV to identify lipid vesicles. Northern blots of total RNA were analyzed for osteocalcin cDNA, collagen type I cDNA and 4
Hybridization was carried out using 22 (aF2) cDNA and a fat-specific gene. In addition, cells were treated with OP-1 (50 μg / ml), antibody IB-12 against OP-1, or 10 −7 M dexamethasone and IB-12, and steroid-induced adipogenesis was reduced by OP- 1 was mediated.

【0030】 (結果) OP−1は、D1細胞における骨形成および脂肪形成の変化の両方を誘導した
。細胞内での脂質ベシクルの蓄積は、OP−1での処置後4日で開始した。脂肪
細胞の数は、OP−1の濃度の上昇および処置の時間とともに、増加した。42
2(aP2)の発現は、用量依存性であり、そして処置の時間とともに増加し、
10日で最高に達した。OP−1を用いて処理しなかったコントロールの培養物
においては、脂肪細胞も観察されず、脂肪特異的な遺伝子発現も検出されなかっ
た。OP−1は、鉱化小節の数およびオステオカルシン遺伝子発現を増加させる
ことによって、D1細胞の骨芽細胞特性を増強したが、その効果は、10ng/
mlと100ng/mlとの間では用量依存性ではなかった。しかし、OP−1
は、コラーゲンI型 mRNAの発現を阻害した。デキサメタゾンは、D1細胞
における422(aF2)遺伝子発現を刺激することによって脂肪形成をもたら
したが、それは、骨芽細胞遺伝子であるオステオカルシンおよびI型コラーゲン
の発現を減少させた。
(Results) OP-1 induced both bone formation and adipogenesis changes in D1 cells. Accumulation of lipid vesicles in the cells started 4 days after treatment with OP-1. The number of adipocytes increased with increasing concentrations of OP-1 and time of treatment. 42
2 (aP2) expression is dose dependent and increases with time of treatment,
It reached the highest in 10 days. In control cultures not treated with OP-1, no adipocytes were observed, and no fat-specific gene expression was detected. OP-1 enhanced the osteoblast properties of D1 cells by increasing the number of mineralized nodules and osteocalcin gene expression, but the effect was 10 ng /
There was no dose dependency between ml and 100 ng / ml. However, OP-1
Inhibited the expression of collagen type I mRNA. Dexamethasone caused adipogenesis by stimulating 422 (aF2) gene expression in D1 cells, which reduced the expression of the osteoblast genes osteocalcin and type I collagen.

【0031】 OP−1およびデキサメタゾンでの刺激処理は、脂肪形成の刺激において、お
よびI型コラーゲン遺伝子の発現の阻害に対する相乗効果を示した。デキサメタ
ゾンはまた、OP−1のオステオカルシン遺伝子発現に対する刺激性効果を相殺
した。これらの結果は、OP−1およびその脂質であるデキサメタゾンを含む組
成物が、細胞分化における刺激において相乗効果を有することを示す。
Stimulation treatment with OP-1 and dexamethasone has shown a synergistic effect in stimulating adipogenesis and on inhibiting the expression of the type I collagen gene. Dexamethasone also offset the stimulatory effect of OP-1 on osteocalcin gene expression. These results indicate that compositions comprising OP-1 and its lipid dexamethasone have a synergistic effect in stimulating cell differentiation.

【配列表】 [Sequence list]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1A】 図1Aは、関連タンパク質のファミリーの多重配列整列を示す。FIG. 1A shows a multiple sequence alignment of a family of related proteins.

【図1B】 図1Bは、図1Aの続きである。FIG. 1B is a continuation of FIG. 1A.

【図1C】 図1Cは、図1Bの続きである。FIG. 1C is a continuation of FIG. 1B.

【図1D】 図1Dは、図1Cの続きである。FIG. 1D is a continuation of FIG. 1C.

【図1E】 図1Eは、図1Dの続きである。FIG. 1E is a continuation of FIG. 1D.

【図1F】 図1Fは、図1Eの続きである。FIG. 1F is a continuation of FIG. 1E.

【図1G】 図1Gは、図1Fの続きである。FIG. 1G is a continuation of FIG. 1F.

【図1H】 図1Hは、図1Gの続きである。FIG. 1H is a continuation of FIG. 1G.

【図1I】 図1Iは、図1Hの続きである。FIG. 1I is a continuation of FIG. 1H.

【図1J】 図1Jは、図1Iの続きである。FIG. 1J is a continuation of FIG. 1I.

【図1K】 図1Kは、図1Jの続きである。FIG. 1K is a continuation of FIG. 1J.

【図1L】 図1Lは、図1Kの続きである。FIG. 1L is a continuation of FIG. 1K.

【図1M】 図1Mは、図1Lの続きである。FIG. 1M is a continuation of FIG. 1L.

【図2A】 図2Aは、配列番号4、5および8における各「Xaa」位置についての代替
アミノ酸を示す。
FIG. 2A shows alternative amino acids for each “Xaa” position in SEQ ID NOs: 4, 5 and 8.

【図2B】 図2Bは、図2Aの続きである。FIG. 2B is a continuation of FIG. 2A.

【図3A】 図3Aは、配列番号6、7または9における各「Xaa」位置についての代替
アミノ酸を示す。
FIG. 3A shows alternative amino acids for each “Xaa” position in SEQ ID NOs: 6, 7 or 9.

【図3B】 図3Bは、図3Aの続きである。FIG. 3B is a continuation of FIG. 3A.

【図3C】 図3Cは、図3Bの続きである。FIG. 3C is a continuation of FIG. 3B.

【図4】 図4は、配列番号3における各「Xaa」位置についての代替アミノ酸を示す
FIG. 4 shows alternative amino acids for each “Xaa” position in SEQ ID NO: 3.

───────────────────────────────────────────────────── 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) C12N 5/06 C12N 5/00 E Fターム(参考) 4B024 AA20 BA21 CA04 DA02 EA04 GA11 HA01 4B065 AA90X AA93X AB01 BA02 CA24 CA44 CA46 4C081 AB11 CD022 CD111 CD122 CD28 CD29 CF032 DA15 4C084 AA01 BA01 BA02 BA22 BA44 MA01 NA13 ZB212 ZC022──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (reference) C12N 5/06 C12N 5/00 EF term (reference) 4B024 AA20 BA21 CA04 DA02 EA04 GA11 HA01 4B065 AA90X AA93X AB01 BA02 CA24 CA44 CA46 4C081 AB11 CD022 CD111 CD122 CD28 CD29 CF032 DA15 4C084 AA01 BA01 BA02 BA22 BA44 MA01 NA13 ZB212 ZC022

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 脂質およびモルフォゲンを含む組成物であって、該モルフォ
ゲンは、以下: (a)OP−1(配列番号1)のC末端の7システインドメインに対して少な
くとも70%のアミノ酸相同性を有するタンパク質、および (b)OP−1(配列番号1)のC末端の7システインドメインと少なくとも
60%のアミノ酸同一性を有するタンパク質、 からなる群より選択される、組成物。
1. A composition comprising a lipid and a morphogen, wherein the morphogen comprises: (a) at least 70% amino acid homology to the C-terminal 7 cysteine domain of OP-1 (SEQ ID NO: 1). And b) a protein having at least 60% amino acid identity with the C-terminal 7 cysteine domain of OP-1 (SEQ ID NO: 1).
【請求項2】 前記モルフォゲンが、OP−1である、請求項1に記載の組
成物。
2. The composition according to claim 1, wherein said morphogen is OP-1.
【請求項3】 前記モルフォゲンが、BMP−2、BMP−7、BMP−5
およびBMP−6からなる群より選択される、請求項1に記載の組成物。
3. The method according to claim 1, wherein the morphogen is BMP-2, BMP-7, or BMP-5.
The composition of claim 1, wherein the composition is selected from the group consisting of: and BMP-6.
【請求項4】 前記モルフォゲンが、BMP−4である、請求項1に記載の
組成物。
4. The composition according to claim 1, wherein said morphogen is BMP-4.
【請求項5】 さらに、生体適合性マトリクスを含む、請求項1に記載の組
成物。
5. The composition of claim 1, further comprising a biocompatible matrix.
【請求項6】 前記マトリクスがヒドロキシアパタイトを含む、請求項5に
記載の組成物。
6. The composition of claim 5, wherein said matrix comprises hydroxyapatite.
【請求項7】 前記マトリクスがコラーゲンを含む、請求項5に記載の組成
物。
7. The composition of claim 5, wherein said matrix comprises collagen.
【請求項8】 さらに、カルボキシメチルセルロースを含む、請求項1に記
載の組成物。
8. The composition according to claim 1, further comprising carboxymethylcellulose.
【請求項9】 さらに、フィブリングルーを含む、請求項1に記載の組成物
9. The composition of claim 1, further comprising fibrin glue.
【請求項10】 前記モルフォゲンが、1以上のモルフォゲンプロ領域に非
共有結合的に結合している、請求項1または5に記載の組成物。
10. The composition of claim 1, wherein the morphogen is non-covalently bound to one or more morphogen pro regions.
【請求項11】 さらに、生理的適合性緩衝液を含む、請求項1、5または
8に記載の組成物。
11. The composition according to claim 1, 5 or 8, further comprising a physiologically compatible buffer.
【請求項12】 前記緩衝液が酢酸緩衝液である、請求項11に記載の組成
物。
12. The composition according to claim 11, wherein said buffer is an acetate buffer.
【請求項13】 細胞分化を調節するための方法であって、以下: (a)OP−1(配列番号1)のC末端の7システインドメインに対して少な
くとも70%のアミノ酸相同性を有するタンパク質、および (b)OP−1(配列番号1)のC末端の7システインドメインと少なくとも
60%のアミノ酸同一性を有するタンパク質、 を含む組成物を細胞に曝露する工程を包含する、方法。
13. A method for regulating cell differentiation, comprising: (a) a protein having at least 70% amino acid homology to the C-terminal 7 cysteine domain of OP-1 (SEQ ID NO: 1). And b) exposing the cell to a composition comprising: (b) a protein having at least 60% amino acid identity with the C-terminal 7 cysteine domain of OP-1 (SEQ ID NO: 1).
【請求項14】 前記細胞が、多能性の間葉細胞、多能性幹細胞、脱分化し
た細胞、前駆体細胞からなる群より選択される、請求項13に記載の方法。
14. The method of claim 13, wherein said cells are selected from the group consisting of pluripotent mesenchymal cells, pluripotent stem cells, dedifferentiated cells, and precursor cells.
【請求項15】 前駆体細胞を生成するための方法であって、以下: (a)OP−1(配列番号1)のC末端の7システインドメインに対して少な
くとも70%のアミノ酸相同性を有するタンパク質、および (b)OP−1(配列番号1)のC末端の7システインドメインと少なくとも
60%のアミノ酸同一性を有するタンパク質、 を含む組成物に未分化の細胞を曝露させ、それにより、該未分化の細胞を、分化
させて前駆体細胞となす工程、を包含する方法。
15. A method for generating precursor cells, comprising: (a) having at least 70% amino acid homology to the C-terminal 7 cysteine domain of OP-1 (SEQ ID NO: 1). Exposing the undifferentiated cells to a composition comprising: a protein; and (b) a protein having at least 60% amino acid identity with the C-terminal 7 cysteine domain of OP-1 (SEQ ID NO: 1). Causing the undifferentiated cells to differentiate into precursor cells.
【請求項16】 前記前駆体細胞が、筋肉前駆体細胞、脂肪細胞、前骨芽細
胞からなる群より選択される、請求項15に記載の方法。
16. The method of claim 15, wherein said precursor cells are selected from the group consisting of muscle precursor cells, adipocytes, and preosteoblasts.
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