JP2003189853A - 生体内エリスロポエチン活性が増進した融合蛋白質 - Google Patents
生体内エリスロポエチン活性が増進した融合蛋白質Info
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Abstract
供する。 【解決手段】 ヒトエリスロポエチン(EPO)のカル
ボキシル末端に、HCGβサブユニットのカルボキシル
末端ペプチド(CTP)断片のアミノ酸が1〜4個置換
された変異体が融合されることを特徴とする融合蛋白質
に係り、この融合蛋白質はEPOの固有活性自体はその
まま保有しつつ、糖鎖含量の増加なく生体内半減期が画
期的に増加できる。
Description
ある、生体内(in vivo)でのヒトのエリスロポエチン
(以下、「EPO」とも略する)活性が増進した融合蛋
白質に関するものである。より具体的には、本発明は、
インビボで自然に生じる(naturally occurring)特定ペ
プチドにEPO分子が融合されてなる、糖鎖含量を増加
させずに、それ自体のアミノ酸配列により生体内(in vi
vo)半減期を増加することによって、エリスロポエチン
活性が増進された融合蛋白質に関するものである。
000の糖蛋白質であり、赤血球の生成及び分化を促進
する造血因子である。この糖蛋白質は、赤血球系前駆細
胞の受容体に結合して造血作用を開始して、細胞内のカ
ルシウムイオン濃度の増加、DNA生合成の促進及びヘ
モグロビン生成の刺激などを引き起こす。また、組換え
型のヒトエリスロポエチン(rhEPO)は、腎不全、
未熟児、甲状腺機能不全、栄養失調などに関連する貧血
の治療剤として使われてきた。一方、rhEPOは、半
減期が短く、週に3回程度の投与を必要とするので、不
便であり、また、コストも高い。このため、rhEPO
の広範な使用は制限されている。したがって、これらの
生体内活性をより長期間維持させることにより、治療の
ためのrhEPOの投与頻度を減少させうる。
期に比例し、この生体内半減期はEPOの糖鎖の末端に
位置するシアル酸の含量と相関関係があることが知られ
ている。したがって、EPOの生体内での生物活性は、
糖鎖の存在あるいは不存在により大きく左右される。と
ころが、糖鎖の形態は細胞のタイプによって各々異なる
ので、同じ糖蛋白質を相異なる細胞で発現させると、蛋
白質の糖鎖の形態は、細胞のタイプによってそれぞれ異
なるものとなる。細菌、例えば、大腸菌(E. coli)は蛋
白質に糖鎖を付加できないことが知られている。一般
に、大腸菌で発現する蛋白質には糖が付加されていない
ために、大腸菌で発現したEPOは糖鎖を含まない。こ
のような場合でのEPOは、試験管内(in vitro)では活
性が確認されるが、生体内では全く活性を有さない。そ
の理由は、糖鎖のないEPOは、糖鎖を有するものに比
べて、体内から迅速に除去され、その半減期が非常に短
いからである。ゆえに、EPOにおける糖鎖の存在は、
EPOの生物学的活性に非常に重要な役割を果たしてい
る。
に多くの研究が盛んに行われてきた。そのうち主流をな
したのは、突然変異誘発技術を用いてEPO遺伝子に突
然変異を誘導することによっていくつかのアミノ酸を置
換させる方法である。例えば、PCT/US94/09
257(発明の名称:Erythropoietin Analogs、出願
人:Amgen Inc.)には、突然変異誘発によりEPOの糖
鎖含量を増加させることによって生体内半減期を増進さ
せる方法が開示されている。また、EPOの二量体形成
により生体内半減期を増加させようとする試みもあった
(A.J. Sytkowskiet al., J.B.C. vol.274, No.35, pp.2
4773-24778)。その他にも、遺伝子操作を用いてEPO
分子に新しいアミノ酸、ペプチドまたは蛋白質断片を融
合させて、EPOの糖鎖含量、具体的には、シアル酸の
含量を増加させることによって、EPOの生体内活性を
増進させる方法がある。しかしながら、上記方法に使用
されるアミノ酸、ペプチドまたは蛋白質断片の種類が非
常に制限される。多くの場合、このような遺伝子の修飾
は、蛋白質の特定の活性を低下または失活させたり、ま
たはこれらの物質を生体内で使用する際にしばしば生じ
る抗原性の問題を引き起こす可能性がある。
合蛋白質またはキメラ蛋白質に関する研究が行なわれて
おり、これらの例としては、例えば、性ホルモンの一種
の卵胞刺激ホルモンに対するものがある(Furuhashi et
al., 1995, Mol.Endocrinol.)。しかしながら、このよ
うな蛋白質は、遺伝子操作を用いて遺伝子が修飾された
蛋白質には問題があるため、実際に適用された例はなか
った。また、修飾された蛋白質自体を得ることは容易で
はなく、高度の技術が要求される。加えて、新しいアミ
ノ酸の付加または置換によって、蛋白質の活性が減少し
たりまたは失われたりすることが多かった。
目的は、EPO分子をそのカルボキシル末端にHCGβ
サブユニットのCTP変異体に融合されてなる、ヒトE
POの生体内活性が増進した融合蛋白質を提供すること
である。
ード化する核酸、当該核酸を含有する組換えベクター、
及び当該組換えベクターで形質転換またはトランスフェ
クションされた細胞系を提供することである。
換またはトランスフェクションされた細胞系を培養する
ことによる増進したヒトEPO活性を有する融合蛋白質
を製造する方法を提供することである。
子に新しいアミノ酸、ペプチドまたは蛋白質(断片)を
融合することによって、EPOの生体内活性を増進させ
うる新規な方法を開発することに鋭意検討を行なった結
果、EPOに、インビボで自然に生じる(naturally occ
urring)蛋白質であるヒト絨毛性性腺刺激ホルモン(本
明細書中では、「HCG」とも称する)のβサブユニッ
トのカルボキシル末端ペプチド(本明細書中では、「C
TP」とも称する)断片を融合することによって得られ
る融合蛋白質が、EPOの生体内活性を劇的に促進する
ことを見出した。また、この際のEPOは、EPOの固
有の活性を維持しつつ糖鎖部位を増加させる機能を有す
るアミノ酸を含むものであった(韓国特許出願第10−
2000−0075230号を参照)。
た結果、本発明者らは、驚くべきことに、ペプチド中の
糖鎖部位を予め除去したCTP変異体はEPOの生体内
半減期を画期的に増加させることを見出した。この知見
により、EPOの糖鎖含量を増加させることなく、アミ
ノ酸配列を用いてEPOの生体内安定性を増加できるC
TP変異体を開発するに至り、このような知見に基づい
て、本発明を完成した。
P変異体を利用する本発明は、EPOの糖鎖含量の増加
により生体内半減期を増加させる従来の方法とは有意に
異なるものであり、本発明はEPOの生体内安定性を増
加できるCTP変異体の発見に基づくものである。
(6)によって達成される。
のカルボキシル末端に、EPOの糖鎖含量を増加させず
に生体内EPO活性を増進させる、ヒト絨毛性性腺刺激
ホルモン(HCG)βサブユニットのカルボキシル末端
ペプチド(CTP)断片のアミノ酸が1〜4個置換され
た変異体(本明細書中では、「ATP」とも称する)が
融合されることを特徴とする融合蛋白質。
片は、配列番号:1に記載されるHCGβサブユニット
のアミノ酸配列の112〜145番目、より好ましくは
118〜145番目のアミノ酸の少なくとも一部を含
む、前記(1)に記載の融合蛋白質。なお、配列番号1
において、当該アミノ酸配列は、HCGβサブユニット
のアミノ酸配列の112〜145番目のアミノ酸配列に
相当する。このため、例えば、「配列番号:1に記載さ
れるHCGβサブユニットのアミノ酸配列の112番目
のアミノ酸」とは、配列番号1における10番目のSe
r残基を意味する。
載されるHCGβサブユニットのアミノ酸配列の12
1、127、132及び138番目からなる群より選択
される少なくとも一のアミノ酸が置換される、前記
(2)に記載の融合蛋白質。
載されるHCGβサブユニットのアミノ酸配列の12
1、127、132及び138番目からなる群より選択
される少なくとも一のセリン残基(Ser)がアラニン
残基(Ala)またはグリシン残基(Gly)に置換さ
れる、前記(3)に記載の融合蛋白質。
記載の融合蛋白質をコード化することを特徴とする核
酸。
換えベクターで形質転換またはトランスフェクションさ
れた細胞を培養する段階を有する、生体内エリスロポエ
チン活性が増進した融合蛋白質を製造する方法。
ルボキシ末端にHCGβサブユニットのCTP断片のア
ミノ酸が1〜4個置換された変異体(本明細書中では、
「ATP」とも称する)が融合された、生体内ヒトEP
O活性が増進した融合蛋白質を提供するものである。本
発明の融合蛋白質は、従来のものと異なり、EPOの糖
鎖含量を増加させずに生体内EPO活性を増進させるこ
とができる。前記CTP断片は、下記配列番号:1に記
載されたHCGβサブユニットのアミノ酸配列の112
〜145番目のアミノ酸またはその一部、特に好ましく
は118〜145番目のアミノ酸を含むことが望まし
い。なお、下記アミノ酸配列(配列番号:1)は、HC
Gβサブユニットのアミノ酸配列の112〜145番目
のアミノ酸に相当するため、例えば、配列番号1のアミ
ノ酸配列の1番目のアミノ酸は、HCGβサブユニット
のアミノ酸配列の112番目のアミノ酸に相当する。
により、即ち、EPOの糖鎖含量を増加させることな
く、EPO分子の生体内半減期を増加させて、ゆえに生
体内EPO活性を増進させる機能を有するものである。
したがって、ATPにおける変異が起こるアミノ酸置換
の特定位置及び置換されるアミノ酸の種類は、融合蛋白
質の生体内エリスロポエチン活性増進作用に悪影響がな
いかぎり、特に制限されるものではない。すなわち、融
合蛋白質がエリスロポエチンの生体内活性を増進させる
活性を維持するかぎり、該当位置範囲内のアミノ酸はい
ずれの位置でいずれのアミノ酸でも置換が可能である。
れるHCGβサブユニットのアミノ酸配列の121、1
27、132及び138番目の位置のアミノ酸(Ser
残基)のうち一つ以上が置換されたものであることがよ
り好ましく、最も望ましくは、当該配列の121、12
7、132及び138番目の位置のセリン残基(Se
r)がアラニン残基(Ala)またはグリシン残基(G
ly)、特に望ましくは図1に示されるようにAla
(それぞれ、図1中の4、10、15及び21番目のA
laに相当)に置換されたものである。本実施態様によ
る融合蛋白質は、下記配列番号:2に記載されたアミノ
酸配列を有する。即ち、配列番号2に記載されるアミノ
酸配列は、本発明の特に好ましい一実施態様によるEP
OとATPとの融合蛋白質(本明細書中では、「EAT
P」とも称する)のアミノ酸配列を示すものである。こ
こでは、配列番号:2の196、202、207及び2
13番目の位置のアミノ酸が、それぞれ、配列番号:1
のアミノ酸配列の121、127、132及び138番
目の位置のアミノ酸に相当し、SerがAlaに置換さ
れている。前記位置のSerがAlaに置換されうる事
実からみて、Alaと類似した大きさ及び電荷を有する
他のアミノ酸、例えば、Glyも、Alaと同様にし
て、置換が可能である。
酸、当該核酸を含む組換えベクター、及び当該組換えベ
クターで形質転換またはトランスフェクションされた細
胞系、望ましくはCHO(chinese hamster ovary)細胞
株を提供するものである。
株)を培養することによる、増進したヒトEPO活性を
有する融合蛋白質を製造する方法を提供するものであ
る。
シル末端に所望のATPが融合されたものであれば、そ
の製造方法は、特に制限されず公知の方法が使用でき、
また、これをコード化する核酸、当該核酸を含む組換え
ベクター、及び当該組換えベクターで形質転換またはト
ランスフェクションされた細胞系もまた、特に制限され
ず公知の方法が使用できる。一般的には、本発明は、目
的とする融合蛋白質の遺伝子の確保及びクローニング、
目的とする遺伝子の発現ベクターの作製、当該ベクター
の動物細胞への形質転換/トランスフェクション及びE
ATPの発現、ならびに発現されたEATPの分離(精
製)及び活性度測定の段階を経る。
ず、公知の方法を用いて得られる。一実施態様による
と、ヒト胎児の肝のcDNAライブラリー(Invitrogen
Corp.)からあらかじめ調製されたEPO cDNAの両
末端と相補的なプライマーEP1、EC2を使用して、
RT−PCR PreMix Kit(Bioneer)を用い
た公知のRT−PCR(reverse transcription-polymer
ase chain reaction)技術によって得られる。上記実施
態様において使用されるプライマーEP1及びEC2の
塩基配列を以下に示す。
TCCTGCCTGGCTGG(配列番号:3) EC2:GTCCCCTGTCCTGCAGGCCT
(配列番号:4) 次に、このようにして得られたEPO cDNAを、ク
ローニングベクターのpGEM−T(Promega Corp.)に
クローニングして、pGEMT−EPOを得、その塩基
配列を確認した後、次の操作における鋳型として使用す
る。なお、上記実施態様においては、特定のクローニン
グベクターを使用したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、他の公知のクローニングベクター及びクロ
ーニング方法を使用してもよい。
のCTP遺伝子変異体の製造方法は、特に制限されず、
公知の方法が使用できる。例えば、HCGβサブユニッ
トのCTP遺伝子変異体は、合成及びセルフプライミン
グPCR(self-priming PCR)によって得られる。合成さ
れた遺伝子断片を、EA1、A2、A3及びA4と称
し、その塩基配列を以下に示す。下記塩基配列におい
て、太字で表示した部分は、アミノ酸置換を誘導するた
めの部分である。
つ取り(50pmole/μl)、高正確度Taqシス
テム(high fidelity Taq system)(Boehringer Manheim
Corp.)を使用してPCRを行なう。
伝子断片(修飾CTP遺伝子)を確認・同定する。これ
らの遺伝子は、HCGβサブユニット(配列番号:1)
の118〜145番目の位置の28個のカルボキシル末
端アミノ酸のうち121、127、132及び138番
目の4つのSer残基をAla残基に置換して得られた
遺伝子をコード化するものである(図1を参照)。
上記EP1及びEC2をプライマーとして使用して、P
CRを行なうことによって、EPO遺伝子のみを得る。
次に、このEPO遺伝子及び修飾CTP遺伝子双方を鋳
型としてならびにプライマーEP11及びEP22を使
用して、高正確度Taqシステム(high fidelity Taqsy
stem)(Boehringer Manheim Corp.)によるPCRをさら
に行なうことによって、約630bpの遺伝子断片を有
する所望の融合遺伝子(「EATP遺伝子」と称する)
を得る。なお、ここで使用されたプライマーEP11及
びEP22の塩基配列を以下に示す。
TGCACGAATGT(配列番号:9) EP22:TGGATCCTTATTGTGGGAGG
ATCGGGGT(配列番号:10) これらの遺伝子をクローニングベクターであるpGEM
−Tにクローニングした後、塩基配列を確認する(これ
を、本明細書中では、「pGEMT−EATP」と称す
る)(図3を参照)。
の発現ベクターは、特に制限されず、発現宿主の種類に
よって、公知の発現ベクターから適宜選択されて使用で
きる。例えば、pcDNA3.1ベクター(Invitrogen)
が、発現ベクターとして使用される。上記(1)で作製
されたpGEMT−EATPのEATP遺伝子の両末端
は、プライマーEP11及びEP22由来のHindI
II及びBamHIの制限酵素部位を有する。これを利
用して、発現ベクターとしてのpcDNA3.1及び上
記(1)で得られたpGEMT−EATPを、制限酵素
HindIIIとBamHIとで処理する。線形化され
たpcDNA3.1及びEATP遺伝子を、Qiage
n溶出キットを用いてアガロースゲルから得た後、ライ
ゲーション(連結)して、これを大腸菌 NM522株
に形質転換する。LB−アンピシリン固体培地で一晩イ
ンキュベートした後、現れたコロニーからプラスミドを
単離し、このプラスミドを制限酵素HindIII及び
BamHIで処理する。さらに、EATP遺伝子が挿入
されたプラスミドを、1%アガロースゲル電気泳動によ
って選択する。このプラスミドをpcDNA3.1−E
ATPと命名する(図3中では、単に「pcDNA−E
ATP」)。
ョン(形質転換)及びEATPの発現 上記(2)で調製された発現プラスミドからの所望のE
ATPの発現のために使用される宿主細胞やそれからの
所望のEATPの発現方法は、特に制限されず、使用さ
れた宿主細胞によって公知の方法が適宜選択できる。以
下に、宿主細胞としてCHO(chinese hamster ovary)
細胞株を使用する場合の実施態様を記載する。CHO細
胞(DG44)を、60mm細胞培養皿で生育させて、
40〜80%コンフルエントな細胞(1〜4×105細
胞/60mm皿)を調製する。スーパーフェクション試
薬(superfection reagent)(Boehringer Manheim Corp.)
3μl及び細胞培地(培養基(media)を含むが、血清及
び抗生物質を含まないα−MEM)97μlをよく混合
する。この混合液に、上記(2)で得られたプラスミド
pcDNA3.1−EATP(0.1μg/μl以上)約
2μg及びジヒドロ葉酸レダクターゼ(dhfr)遺伝
子を含むベクターpLTRdhfr26(ATCC37
295)0.2μgを添加して、室温で5〜10分間反
応させた後、上記で調製されたCHO細胞に加える。1
日経過後、培地を、10%FBSを有する培養基(medi
a)を含まないα−MEM(500μg/ml G418
を含む)培地に交換する。細胞を、500μg/ml
G418が添加される培養基(media)を補充して、7〜
10日間培養する。ここで、G418耐性遺伝子を持た
ない細胞及び陰性対照群の細胞はすべて死滅する。G4
18培地で選別された細胞を十分に培養した後、培地で
発現したEATP蛋白質を、EPO ELISAキット
(Boehringer Manheim Corp.)を用いて確認する。
からの所望のEATP蛋白質の精製方法は、特に制限さ
れず、アフィニティクロマトグラフィー等の公知の方法
が使用できる。以下に、その一実施態様を説明する。
&D社)を用いて、分離精製用のアフィニティ樹脂を下
記のようにして調製する。
ロース4B(Sepharose 4B)を、1mM HCl中で20
分間、膨潤させて、樹脂をカラムに移した後、1mM
HClで洗浄する。次に、このようにして得られた樹脂
をさらに4mlのカップリング緩衝液(0.1M Na
HCO3、0.5M NaCl、pH8.3)で洗浄
し、チューブに移した後、直ちにカップリング緩衝液に
入っている抗−EPOモノクローナル抗体(500μg
/バイアル)とチューブ内で混合して、室温で2時間反
応させる。この時、チューブを十分振盪する。さらに、
このようにして得られた反応産物を、ブロッキング緩衝
液(0.2Mグリシン、pH8.0)で置換した後、攪
拌しながら室温で2時間反応させる。このようにして得
られた樹脂を、6.5mlのカップリング緩衝液、6.
5mlのアセテート緩衝液(0.1M 酢酸、0.5M
NaCl、pH4)及び6.5mlのカップリング緩
衝液で順次洗浄する。このように調製された樹脂をカラ
ムに充填して、次のように精製を実施する。
液で一日生育させた後、培養液だけをCentripr
ep(Millipore Corp.製、カットオフ10,000)
を用いて約5倍濃縮する。次に、この濃縮液を、約20
ml/hrの流速でPBSで平衡化させたカラムにのせ
て、再びPBSで洗浄する。所望の蛋白質を溶出緩衝液
(0.1Mグリシン、pH2.8)で溶出させた後直ち
に、1Mトリス(Tris)溶液でpH7.5になるよ
うに滴定する。EATPの純度をSDS−PAGE及び
銀染色で確認したとところ、97%以上である(図
4)。
び生化学的分析 上記(4)で精製されたEATP及びコントロールとし
てのEPOの生物学的活性の測定及びそれらの生化学的
分析が行なわれるが、その際の測定及び分析方法は、特
に制限されず、公知の方法が使用できる。以下に、その
一実施態様を記載する。
EATPの生物学的活性を、フェニルヒドラジンで処理
されたマウスの脾細胞を用いたバイオアッセイによって
測定する。その結果、EATPの活性がEPOのものよ
り高く現れることから、EATPで添加されたカルボキ
シル末端の存在がEPOの活性自体を阻害しないことが
示唆される。
体内での半減期を有するかどうかを確認するために、薬
物動態試験を、例えば、マウスを対象で実施する。この
際使用できる確認方法は、特に制限されず公知の方法が
使用でき、その対象動物もまたマウスに制限されず、ラ
ットやウサギ等の他の動物が使用できる。以下に、その
確認方法の一実施態様を示す。候補物質を、4匹のマウ
スに1匹当り20ユニットの投与量で静脈内投与する。
経時的血中濃度を確認するために、血液をマウスから集
め、EIAキット(Boehringer Manheim Corp.)を使用し
て、血中濃度を決定する。マウスで行なわれた薬物動態
試験から、候補物質であるEATPはコントロール物質
であるEPOよりかなり長い半減期を有することが分か
る(図5を参照)。
体的に説明するが、本発明の範囲は下記実施例によって
制限されない。
ラリー(Invitrogen Corp.)であらかじめ調製されたEP
O cDNAの両末端と相補的なプライマーEP1、E
C2を使用した、RT−PCR PreMix Kit
を用いた公知のRT−PCR技術(Bioneer Corp., Kore
a)によって得た。なお、PCR反応は、55℃で35秒
(アニーリング)、72℃で40秒、及び94℃で20
秒の条件下で、30サイクル行なわれ、これによりEP
O cDNAが調製された。また、この際使用されるプ
ライマーEP1及びEC2の塩基配列は、下記のとおり
である。
TCCTGCCTGGCTGG(配列番号:3) EC2:GTCCCCTGTCCTGCAGGCCT
(配列番号:4) 次に、このようにして得られたEPO cDNAを、ク
ローニングベクターのpGEM−T(Promega Corp.)に
クローニングした。より詳細に述べると、上記操作で得
られたPCR産物を、1%アガロースゲルから溶出し
て、pGEM−Tに連結した後、大腸菌NM522に形
質転換させた。X−gal/IPTGを塗り付けたLB
−アンピシリン固体培地で一晩インキュベートした後、
白色コロニーらからプラスミドDNAを単離し、これを
制限酵素SacI、SacIIで処理して、EPO c
DNAが挿入されているコロニーを選別した。得られた
ベクターをpGEMT−EPOと命名して、その塩基配
列を確認した後、次の操作における鋳型として使用し
た。
遺伝子を、合成及びセルフプライミングPCRを利用し
て得た。合成された遺伝子断片は、EA1、A2、A3
及びA4を、EA1、A2、A3及びA4と称し、その
塩基配列を以下に示す。
GACAGGGGACTCCTCTTCCG(配列番
号:5) A2:GGAAGGGCGGGGGGAGGGGCCT
TGGCGGAAGAGGA(配列番号:6) A3:CCGCCCTTCCAAGCCCAGCCCG
ACTCCCGGGGCCC(配列番号:7) A4:TTATTGTGGGAGGATCGGGGTG
TCGGCGGGCCCCG(配列番号:8) これら4つの遺伝子を1μmずつとって(50pmol
e/(l)、高正確度Taqシステム(high fidelity Ta
q system)(Boehringer Manheim Corp.)を使用して、5
5℃で40秒(アニーリング)、72℃で40秒及び9
4℃で20秒の条件下で計15サイクルのPCRを行な
った。1%アガロースゲルで約100bpの遺伝子断片
を確認した(修飾されたCTP遺伝子)。
8個のカルボキシル末端のアミノ酸の121、127、
132及び138番目の4個のSer残基がAlaに置
換されたペプチドをコード化するものである(図1)。
上記EP1及びEC2をプライマーとして使用して、前
記と同じ条件でPCRを行なうことによって、EPO遺
伝子だけを得た。次に、このEPO遺伝子及び上記で得
られた修飾されたCTP遺伝子双方を鋳型としてならび
にプライマーEP11及びEP22を使用して、高正確
度Taqシステム(high fidelity Taq system)(Boehrin
ger Manheim Corp.)を用いて、57℃で42秒(アニー
リング)、72℃で1分、及び94℃で20秒の条件下
で30サイクルのPCRをさらに行なうことによって、
約630bpの融合遺伝子断片(「EATP遺伝子」と
称する)が得られた。なお、ここで使用されたプライマ
ーEP11及びEP22の塩基配列を以下に示す。
TGCACGAATGT(配列番号:9) EP22:TGGATCCTTATTGTGGGAGG
ATCGGGGT(配列番号:10) これらの遺伝子を、前記と同じ方法でクローニングベク
ターであるpGEM−Tにクローニングした後、その塩
基配列を確認する(pGEMT−EATPと称する)
(図3)。
−EATPの構築 本実施例では、pcDNA3.1ベクター(Invitrogen)
を、発現ベクターとして使用した。実施例1で作製され
たpGEMT−EATPのEATP遺伝子の両末端は、
プライマーEP11及びEP22由来のHindIII
及びBamHIの制限酵素部位を有する。
cDNA3.1及び実施例1で得られたpGEMT−E
ATPを、制限酵素HindIIIとBamHIで消化
した。線形化されたpcDNA3.1及びEATP遺伝
子を、Qiagen溶出キットを用いてアガロースゲル
から得た後、ライゲーション(連結)して、これを大腸
菌 NM522株に形質転換した。LB−アンピシリン
固体培地で一晩インキュベートした後に現れたコロニー
からプラスミドを単離し、このプラスミドを制限酵素H
indIII及びBamHIで処理した。さらに、EA
TP遺伝子が挿入されたプラスミドを、1%アガロース
ゲル電気泳動によって選択した。このようにして得られ
たプラスミドをpcDNA3.1−EATPと命名する
(図3参照;ただし、図3中では、単に「pcDNA−
EATP」として示される)。
TP発現 CHO細胞(DG44)を、60mm細胞培養皿で生育
させて、40〜80%コンフルエントな細胞(1〜4×
105細胞/60mm皿)を調製した。スーパーフェク
ション試薬(superfection reagent)(Boehringer Manhei
m Corp.)3μl及び細胞培地(培養基(media)を含む
が、血清及び抗生物質を含まないα−MEM)97μl
をよく混合した。この混合液に、実施例2で得られたプ
ラスミドpcDNA3.1−EATP(0.1μg/μl
以上)約2μg及びジヒドロ葉酸レダクターゼ(dhf
r)遺伝子を含むベクターpLTRdhfr26(AT
CC37295)0.2μgを添加して、室温で5〜1
0分間反応させた後、上記で調製されたCHO細胞に加
えた。1日経過後、培地を、10%FBSを有する培養
基(media)を含まないα−MEM(500μg/ml
G418を含む)培地に交換した。細胞を、500μg
/ml G418を含む培養基を補充して、7〜10日
間培養する。ここで、G418耐性遺伝子を持たない細
胞及び陰性対照群の細胞はすべて死滅した。G418培
地で選別された細胞を十分に培養した後、培地で発現し
たEATP蛋白質を、EPO ELISAキット(Boehr
inger Manheim Corp.)を用いて確認した。
いて、分離精製用のアフィニティ樹脂を下記のようにし
て調製した。
ロース4B(Sepharose 4B)を、1mM HCl中で20
分間、膨潤させて、この樹脂をカラムに移した後、1m
MHClで洗浄した。次に、このようにして得られた樹
脂をさらに4mlのカップリング緩衝液(0.1M N
aHCO3、0.5M NaCl、pH8.3)で洗浄
し、チューブに移した後、直ちにカップリング緩衝液に
入っている抗−EPOモノクローナル抗体(500μg
/バイアル)とチューブ内で混合して、攪拌しながら室
温で2時間反応させた。この時、チューブを十分振盪し
た。さらに、このようにして得られた反応産物を、ブロ
ッキング緩衝液(0.2Mグリシン、pH8.0)で置
換した後、室温で2時間反応させた。このようにして得
られた樹脂を、6.5mlのカップリング緩衝液、6.
5mlのアセテート緩衝液(0.1M 酢酸、0.5M
NaCl、pH4)及び6.5mlのカップリング緩
衝液で順次洗浄した。このように調製された樹脂をカラ
ムに充填して、次のように精製を実施した。
を、無血清培養液で一日生育させた後、培養液だけをC
entriprep(Millipore Corp.製、カットオフ
10,000)を用いて約5倍濃縮した。次に、この濃
縮液を、約20ml/hrの流速でPBSで平衡化させ
たカラムにのせて、再びPBSで洗浄した。所望の蛋白
質を溶出緩衝液(0.1Mグリシン、pH2.8)で溶
出させた後直ちに、1Mトリス(Tris)溶液でpH
7.5になるように滴定した。EATPの純度をSDS
−PAGE及び銀染色で確認したとところ、97%以上
であった(図4)。
定 フェニルヒドラジンを、マウスに1日1回の割合で2日
間、60mg/kg、投与した。3日後、肥大した脾臓
をマウスから単離し、ホモゲナイザーで破砕して、脾細
胞を得た。この脾細胞を6×106細胞/mlに希釈し
て、この希釈サンプルを96ウェルのプレートに100
μlずつ分取した。それぞれのウェルに、標準EPO
(0〜500mU/ml)及び発現されたEPO及びE
ATP(実施例4)を、それぞれ、100mU/mlの
濃度で加えた後、プレートを、37℃に維持されたCO
2インキュベーターで22時間、放置した。各ウェルに
ジメチル−3[H]−チミジン(20μCi/ml)を
50μずつ添加した。このプレートを、さらに同じイン
キュベーターで2時間反応させた後、各ウェルのサンプ
ル溶液をガラスフィルター(Nunc 1-73164)に吸着させ
た。このフィルターを生理食塩水で3回洗浄して、ベー
タ(β)カウンターを用いて各フィルターの放射能量を
測定して、EPO及びEATPの活性を測定した。測定
結果から、EATPの活性はEPOのものと実質的に同
等であるあるいは若干高いことが示された。これから、
EATPに添加されたカルボキシル末端の存在はEPO
の活性を阻害しないことが示唆される。
期を有するかどうかを確認するために、薬物動態試験を
マウスで行なった。すなわち、実施例5で調製・精製さ
れた融合蛋白質(EATP)を、4匹のマウスに1匹当
り20ユニットの投与量で静脈内投与した。経時的血中
濃度を確認するために、始めは30分間隔でおよび2時
間以後では2時間間隔でマウスから採血した後、EIA
キット(Boehringer Manheim Corp.)を使用して、血中濃
度を測定した。その結果を図5に示す。図5に示される
ように、候補物質であるEATPは、コントロール物質
であるEPOより、2.5倍以上という有意により長い
半減期を有する。
(EPO)のカルボキシル末端に、HCGβサブユニッ
トのカルボキシル末端ペプチド(CTP)断片のアミノ
酸が1〜4個置換された変異体が融合されることを特徴
とする融合蛋白質;(2)当該融合蛋白質をコード化す
ることを特徴とする核酸;ならびに(3)当該核酸を含
む組換えベクターで形質転換またはトランスフェクショ
ンされた細胞を培養する段階を有する、生体内エリスロ
ポエチン活性が増進した融合蛋白質を製造する方法を提
供するものである。したがって、本発明によれば、その
アミノ酸配列によるEPO固有の活性自体には影響を与
えずに、即ち、EPOの糖鎖含量の増加させることな
く、生体内での半減期を画期的に増加させることによっ
て、EPOの生体内での活性が増進できる。
CG変異体であるATP(修飾CTP遺伝子)の塩基及
びアミノ酸配列を示すものである。
POとATPとの融合蛋白質(EATP)の塩基及びア
ミノ酸配列を示すものである。
の作製過程を示す模式図である。
る。
グラフである。
Claims (6)
- 【請求項1】 ヒトエリスロポエチン(EPO)のカル
ボキシル末端に、ヒト絨毛性性腺刺激ホルモン(HC
G)βサブユニットのカルボキシル末端ペプチド(CT
P)断片のアミノ酸が1〜4個置換された変異体が融合
されることを特徴とする融合蛋白質。 - 【請求項2】 該カルボキシル末端ペプチド断片は、配
列番号:1に記載されるHCGβサブユニットのアミノ
酸配列の112〜145番目のアミノ酸の少なくとも一
部を含む、請求項1に記載の融合蛋白質。 - 【請求項3】 該変異体は、配列番号:1に記載される
HCGβサブユニットのアミノ酸配列の121、12
7、132及び138番目からなる群より選択される少
なくとも一のアミノ酸が置換される、請求項2に記載の
融合蛋白質。 - 【請求項4】 該変異体は、配列番号:1に記載される
HCGβサブユニットのアミノ酸配列の121、12
7、132及び138番目からなる群より選択される少
なくとも一のセリン残基(Ser)がアラニン残基(A
la)またはグリシン残基(Gly)に置換される、請
求項3に記載の融合蛋白質。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の融
合蛋白質をコード化することを特徴とする核酸。 - 【請求項6】 請求項5に記載の核酸を含む組換えベク
ターで形質転換またはトランスフェクションされた細胞
を培養する段階を有する、生体内エリスロポエチン活性
が増進した融合蛋白質を製造する方法。
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