JP2005518786A - ヒトにおける成長ホルモン変異とその用途 - Google Patents

Abstract

本発明は、自然発生する成長ホルモン突然変異、その検出方法及び成長ホルモン異常について患者をスクリーニングするうえでのその用途、またはこうした異常を治療するうえで適当な変異体タンパク質を産生するうえでのその用途に関する。一局面では、（ａ）（ｉ）＋４８０Ｃ→Ｔ；（ｉｉ）＋４４６Ｃ(R)Ｔ；（ｉｉｉ）＋１４９１Ｃ(R)Ｇ；（ｉｖ）−６０Ｇ(R)Ａ；（ｖ）−４０〜−３９ＧＧ(R)ＣＴ；（ｖｉ）−３６０Ａ(R)Ｇ；及び（ｖｉｉ）＋７４８Ａ(R)Ｇ
（ただし数値はＴＳＳから数えた参照用の野性型ヒトＧＨ１ヌクレオチドの位置を示す数である。）と；（ｂ）配列（ａ）にほぼ相同であるか又はストリンジェントな条件下で配列（ａ）にハイブリダイズする配列と；（ｃ）配列（ａ）若しくは（ｂ）にほぼ相同であるか、又は遺伝子コードのｄｅｇｅｎｅｒａｃｙがない場合に配列（ａ）若しくは（ｂ）にハイブリダイズする配列と；（ｄ）上記の配列（ａ）、（ｂ）または（ｃ）のいずれかに対して特異的であるオリゴヌクレオチドとからなる群から選択される、ＧＨ１の変異体を開示する。

Description

本発明は自然に発生する成長ホルモンの突然変異、こうした突然変異を検出するための方法及び成長ホルモン異常について患者をスクリーニングするうえでのこうした突然変異の用途、またはこうした異常の治療に適した変異体タンパク質を製造するための方法に関するものである。

ヒトの身長が遺伝性の因子によって支配されているということは１００年以上前から知られていた。家族性低身長は通常劣性であるその遺伝様式とともに１９１２年には既に認識されていたが、こうした家系が科学文献で正しく取り上げられるようになるまでには更に四半世紀を要した。劣性遺伝する低身長症では一般に成長ホルモン（ＧＨ）の単独欠損をともなうとの認識が得られたのはようやく１９６６年になってからのことである。

ＧＨ欠損症にともなう低身長は、新生児で１／４０００〜１／１００００の発生率で発生すると推定されている。これらの症例の多くは散発性かつ突発性であるが、５〜３０％が低身長の第１度近親者を有し、この病態に遺伝的病因が存在することと符合する。ＧＨ欠損症に遺伝的病因が存在することは、家族性低身長の分子遺伝学的分析と、罹患者の脳下垂体で発現する成長ホルモン（ＧＨ１）遺伝子で突然変異性損傷が早期に見られることから確認される。家族性低身長は他の多くの遺伝子（例、ＰＯＵ１Ｆ１、ＰＲＯＰ１及びＧＨＲＨＲ）の突然変異によっても発生し、これらの異なる病型を区別することが重要である。

成長ホルモン（ＧＨ）は様々な作用によって骨及び軟部組織の生後の成長を促進する多機能ホルモンであるが、ＧＨの直接、間接的な作用の相対的寄与度に関しては議論がなされている。ＧＨの直接的作用は各種の組織や臓器で証明されており、多くのタイプの細胞においてＧＨ受容体の存在が示されている一方で、ＧＨの効果の大半はＧＨ依存型インスリン様成長因子Ｉ（ＩＧＦ−Ｉ）の作用によって媒介されることを示す多くのデータが存在する。ＩＧＦ−１は多くの組織、主として肝臓で産生され、その受容体を介して作用して、骨、軟骨、及び骨格筋など多くの組織の増殖や成熟を促進する。ＧＨは組織の成長を促進する以外にも、乳腺刺激作用、糖尿病誘発作用、脂肪分解作用、タンパク質同化作用、ナトリウム及び水の貯留など、他の様々な生物学的作用を示すことが示されている。

正常な成長を維持するには幼児期を通じて適量のＧＨが必要とされる。ＧＨ欠損症の新生児では通常体長と体重は正常であるが、一部において小陰茎または空腹時低血糖症が見られ、生後成長率は低くかつ直線状である。この場合、生後成長率は年齢とともに徐々に低下する。遺伝性成長ホルモン単独欠損症（ＩＧＨＤ）の新生児では骨成熟は通常遅延しており、身長の伸びも遅滞している。躯幹部の肥満、実年齢よりも若く見える顔貌、及び第２生歯の遅滞がしばしば見られる。低身長症の成人では早老で見られるものと同様の皮膚の変化を生ずる場合もある。

家族性ＩＧＨＤでは特徴的な遺伝様式を有する複数の異なる疾患が見られる。ＧＨ１遺伝子座の欠陥にともなって見られるこれらのＩＧＨＤの型を、これまでに検出されている異なるタイプの原因遺伝子損傷とともに第１表に示した。

これらの損傷を特徴付けることによって、これらのＩＧＨＤの型間での、臨床上の重篤度、遺伝様式、及び外部から投与されたＧＨに対する抗体産生能の差異に対する説明を与えるうえでの一助となると思われる。多くの症例は散発的であり、脳浮腫、染色体異常、ヒスチオサイトーシス、感染症、放射線被曝、中隔視神経異形成、外傷または、視床下部若しくは脳下垂体の腫瘍を含む脳の傷害や欠陥から発生すると考えられる。磁気共鳴イメージングによる検査によってＩＧＨＤの患者の約１２％で視床下部または脳下垂体の異常が検出された。

低身長、「身長速度」すなわち成長速度の遅延、及び骨成熟の遅延は、ＧＨ欠損症ではすべてが見られるが、これらの中でこの疾患に特異的なものはなく、他の全身性疾患によってもこうした症状が見られる場合がある。本明細書の全体を通じて「身長速度」及び成長速度はいずれも、例えばセンチメートル／年として測定されるような、被験者または患者の身長の変化の速度を意味するものとして解釈されるべきである。

ＧＨ欠損症を証明するための刺激試験では、Ｌ−ドーパ、インスリン誘導低血糖、アルギニン、インスリン−アルギニン、クロニジン、グルカゴン、またはプロプラノロールを用いる。不適当なＧＨピーク応答（通常７〜１０ｎｇ／ｍＬよりも少ない）は試験毎に異なる。随伴するＬＨ、ＦＳＨ、ＴＳＨ、及びＡＣＴＨの欠損症についても試験を行って脳下垂体の機能不全の程度を判定し、最適な治療を計画するべきである。

組換え体由来のＧＨは全世界で利用されており、皮下注射によって投与する。最適な成績を得るためにはＩＧＨＤの子供で通常は診断が確定次第、代償療法を開始する。組換えＧＨの初期用量は体重や体表面積に基づいたものであるが、正確な使用量及び投与頻度は異なるプロトコール間で異なり得る。用量は思春期における最大量にまで体重の増加とともに増加させる。その後、ＧＨ治療を一時的に中断し、その間に患者のＧＨ分泌能力を再評価する。ＧＨ欠損症であることが確認された患者には成人期に外因性のＧＨを低用量で投与する。

ＧＨで治療される状態としては、（ｉ）ＧＨが有効であることが証明されているもの、（ｉｉ）ＧＨの使用が報告されてはいるが、標準的な慣例としては受け容れられていない種々の他の状態が含まれる。ＧＨ治療が有効であることが証明されている疾患としては、単独かまたは複合下垂体ホルモン欠損症（ＣＰＨＤ）をともなったＧＨ欠損症、及びターナー症候群が挙げられる。最初の２つの疾患を有する患者のＧＨ代償療法に対する臨床的応答は、（ｉ）ＧＨ欠損症の重篤度及び成長に対するその悪影響、治療開始時の年齢、出生体重、現在の体重、及びＧＨの用量、ならびに（ｉｉ）甲状腺ホルモン欠損症などの関連欠損症の治療に対する認識及び応答、ならびに（ｉｉｉ）抗ＧＨ抗体の産生によって治療が困難となるか否か、に応じて異なる。ターナー症候群の患者に対する治療成績は、患者の低身長の重篤度、患者の染色体組、及び治療開始時の年齢に応じて異なる。

ＧＨの使用が報告されている更なる疾患としては、軟骨形成不全症などの特定の骨格形成異常、プラダー−ウィリ症候群、外因性ステロイドの副作用としてまたはリウマチ性関節炎などの慢性炎症疾患にともなう成長抑制、慢性腎不全、極度突発性低身長、ラッセル−シルバー症候群、及び子宮内発育遅延が挙げられる。

分子遺伝学的レベルでの家族性ＩＧＨＤのキャラクタリゼーションは、幾つかの理由から重要である。関与する遺伝子座が同定されることによって、成長遅延の重篤度ばかりではなく、より重要な点として、現在利用可能な各種の治療レジメンが適当であるか否かが示されるであろう。更に、原因となる遺伝子損傷を検出することにより、その病態の遺伝学的病因が確認される。原因となる遺伝子損傷の検出は、（ｉ）成長遅延の重篤度、及び（ｉｉ）ＧＨ治療後の抗ＧＨ抗体形成の確率を予測するうえで診断上の価値も有する。一部の例では、こうした病理学的損傷の知識がこの疾患の特徴的な遺伝様式を説明するうえでの一助となることから、ＧＨ欠損症の家族のカウンセリングに不可欠である。最後に、ＧＨ分子が機能不全（機能喪失ではなく）であるＩＧＨＤの原因である突然変異損傷のキャラクタリゼーションによって、ＧＨの構造及び機能の新たな知見が得られる可能性がある。

細胞レベルでは、１個のＧＨ分子が２個のＧＨ受容体分子（ＧＨＲ）に結合してこれらを二量化させる。この２個のＧＨ結合ＧＨＲ分子の二量化は、チロシンキナーゼＪＡＫ２が関連するシグナルトランスダクションに必要であると考えられている。ＧＨの多様な作用は、異なる細胞質ドメインを有するか異なる組織で異なるリン酸化部位を有する１種類のＧＨＲ分子によって媒介されていると提唱されている。これらの異なる細胞質ドメインは、ＪＡＫ２によって活性化されると異なるリン酸化経路を辿り、その内の１つは成長効果を、他の経路は異なる代謝効果を奏する。

ＧＨは下垂体前葉の成長ホルモン分泌細胞から分泌される２２ｋＤａのタンパク質である。Ｘ線結晶解析によれば、ＧＨは上−上−下−下という配置で配された互いに平行な２対のα−へリックスからなるコア構造を有する。この構造は２個の分子内ジスルフィド結合（Ｃｙｓ５３−Ｃｙｓ１６５及びＣｙｓ１８２−Ｃｙｓ１８９）によって安定化されている。２個の成長ホルモン受容体（ＧＨＲ）分子がＧＨ分子上の２つの構造的に異なる部位に結合する。これはＧＨＲが最初に部位１に、次いで部位２に結合することによって順次進行するプロセスである。ＧＨＲのＧＨへの結合によってＧＨＲ分子の二量化が強化される。

ＧＨ分子のスキャニング突然変異誘発法による研究により、ＧＨとその受容体間の結合相互作用の実態が明らかとなったのと同時に、部位特異的突然変異誘発法を用いて特定の残基の機能が調べられた。すなわち、Ｇｌｙ１２０（ヒトＧＨの第３番目のα−へリックスに存在）のＡｒｇによる置換によってＧＨＲは部位２に結合できなくなり、ＧＨＲの二量化が阻害される。同様にヒトＧＨタンパク質の残基Ｐｈｅ４４はプロラクチン受容体への結合に重要である。最後に、残基Ａｓｐ１１５、Ｇｌｙ１１９、Ａｌａ１２２、及びＬｅｕ１２３はマウスＧＨ分子の成長促進能にとって重要であることが示されている。

二量化したＧＨＲと細胞内のチロシンタンパク質キナーゼＪＡＫ２との相互作用によって、下流のシグナルトランスダクション分子のチロシンのリン酸化、マイトジェン活性化タンパク質（ＭＡＰ）キナーゼの刺激、及びシグナルトランスデューサーや翻訳の活性化因子（ＳＴＡＴタンパク質）の誘導が生じる。このように、ＧＨは多くの異なるシグナリング経路を通じて複数の遺伝子の発現に影響を与えることができるのである。

ＧＨ１遺伝子の発現によって複数の異なるＧＨが生ずる（図４にＧＨ１の参照配列を示した）。ＧＨ１転写産物の９％においてエクソン２が、エクソン３に４５ｂｐだけ入り込んだ別のアクセプタースプライス部位にスプライシングされ、これにより３２番目〜４６番目のアミノ酸残基が欠失して、正常な２２ｋＤａのタンパク質の代わりに２０ｋＤａのアイソフォームを生じる。この２０ｋＤａのアイソフォームは、成長及び分化を刺激することが可能であるようである。別のアクセプタースプライス部位の選択の決定に関与している因子は、未だにキャラクタライズされていないが複雑な性質のものであることは明らかである。エクソン３によってコードされるコドン３２〜７１の欠失によって生じる１７．５ｋＤａのアイソフォームも下垂体腫瘍組織から微量だけ検出されている。エクソン３及び４またはエクソン２、３、４のいずれかを欠くスプライシング産物が下垂体組織で報告されているが、これらは不活性なタンパク質産物をコードしているようである。ＧＨの２４ｋＤａのグリコシル化された変異体も知られている。２２ｋＤａの主アイソフォームのアミノ酸配列が図５に示されているが、この配列はＧＨ１遺伝子のコード領域のヌクレオチド配列及び２６個のアミノ酸からなるリーダーペプチドを含んだタンパク質のアミノ酸配列を示している。横に記した数字はアミノ酸残基の番号を示す。アミノ酸配列を挟み込んだ太字の縦向き矢印の数字は、エクソンの境界を特定している。終止コドンはアスタリスクで示している。

下垂体成長ホルモン（ＧＨ１）をコードした遺伝子は、染色体１７ｑ２３の５個の関連遺伝子のクラスター内に位置している（図１）。この６６．５ｋｂのクラスターは現在ではその配列の全体が決定されている（Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ． Ｇｅｎｏｍｉｃｓ ４ ４７９−４９７ （１９８９）及び図４を参照）。この成長ホルモン遺伝子クラスター内に存在する他の遺伝子座は、２個の絨毛性体乳腺発育ホルモン遺伝子（ＣＳＨ１及びＣＳＨ２）、絨毛性体乳腺発育ホルモン偽遺伝子（ＣＳＨＰ１）、及び成長ホルモン遺伝子（ＧＨ２）である。これらの遺伝子は長さ６〜１３ｋｂの遺伝子間領域で隔てられており、同じ転写方向を有し、胎盤で発現し、下流の組織特異的エンハンサーの支配下にある。ＧＨ２遺伝子座は１３個のアミノ酸残基においてＧＨ１由来成長ホルモンと異なるタンパク質をコードしている。５個の遺伝子はすべて非常に似通った構造を有し、５個のエクソンが短いイントロンによって同じ位置で分断されている（図２）。イントロンの長さはＧＨ１の場合では長さ２６０ｂｐ、２０９ｂｐ、９２ｂｐ、及び２５３ｂｐである。

ＧＨ１遺伝子のエクソン１は、６０ｂｐの５’末端側非翻訳配列（ただし別の転写開始部位が−５４の位置に存在する）、コドン−２６〜−２４、及び２６個のアミノ酸からなるリーダー配列の開始点に当るコドン−２３の最初のヌクレオチドを含んでいる。エクソン２はリーダーペプチドの残りと、成熟ＧＨの最初の３１個のアミノ酸をコードしている。エクソン３〜５はそれぞれアミノ酸３２〜７１、７２〜１２６、及び１２７〜１９１をコードしている。エクソン５はまたポリアデニル化部位に最も特徴的な１１２ｂｐの３’末端側非翻訳配列をコードしている。ＧＨ１のポリアデニル化部位の３’末端側１００ｂｐの位置にはＡｌｕ反復配列エレメントが存在している。これら５個の関連遺伝子は５’末端側のフランキング領域及びコーディング領域において高い相同性を有するが、３’末端側のフランキング領域において異なっている。

ＧＨ１とＧＨ２遺伝子は、そのｍＲＮＡのスプライシングのパターンにおいて異なっている。上述したように、ＧＨ１の転写産物の９％においてエクソン２はエクソン３に４５ｂｐだけ入り込んだ別のアクセプタースプライス部位にスプライシングされ、正常な２２ｋＤａのタンパク質の代わりに２０ｋＤａのアイソフォームを生じる。ＧＨ２遺伝子ではこのような別のスプライシングは見られない。ＧＨ１のエクソン３によってコードされる４０個のアミノ酸を欠いた１７．５ｋＤａの第３の変異体も報告されている。

ＣＳＨ１とＣＳＨ２遺伝子座は、同じ配列のタンパク質をコードし、ＧＨ１配列に対してＤＮＡレベルで９３％の相同性を有する。ＣＳＨ遺伝子の配列との比較によれば、ＣＳＨＰ１偽遺伝子は、その「エクソン」内に２５個のヌクレオチド置換を含み、イントロン２のドナースプライス部位の絶対的＋１の位置にその発現を部分的に不活性化するＧ→Ａの変化を含んでいる。

多くの２多型性制限酵素断片長多型（ＲＦＬＰ）がＧＨ遺伝子領域内で報告されている。これらの内、５つのもの（２箇所のＢｇｌＩＩ、２箇所のＭｓｐＩ、及び１箇所のＨｉｎｃＩ）が白人及び黒人で見られるのに対して、１個のＢａｍＨＩ多型が更に主として黒人に見られる。これらの多型間の相関には強い不均衡が見られ、この遺伝子クラスターが比較的最近進化を遂げたことと一致する。ＨｉｎｃＩＩとＢａｍＨＩ多型はＧＨ１遺伝子の直ぐ５’側で見られる。−７５のヌクレオチドの位置でのＡ／Ｇ二多型に帰因するＲｓａＩ多型がＧＨ１プロモーター領域で見られるのに対して、比較的高頻度のＳｐｈ１多型は完全にキャラクタライズされていない。ＧＨ１遺伝子の約１９ｋｂ３’側に極めて情報量に富んだ（８３％ヘテロ）可変数の反復多型が見つかっている。この多型の１８個の異なる対立遺伝子をＰＣＲ用にフォーマット化することでフラグメントのサイズ別（２０１〜２５３ｂｐ）に区別することができる。

最後に、ＧＨ１遺伝子プロモーター／５’側非翻訳領域は、５７０ｂｐの長さの範囲内に１７種の変異体ヌクレオチドという極めて高レベルの配列多型を有することが示された（第２表A）。

−１、＋３、＋５９の位置の多型が、ＧＨ１遺伝子プロモーターのこの領域によってコードされていると思われるＧＨＤＴＡタンパク質のアミノ酸置換を招くことが予想される（下記参照）。一部の配列変異は、ＧＨ１遺伝子が他の胎盤発現遺伝子と異なっている位置と同じ位置に見られた。このことはこの機構が遺伝子転換である可能性を示すものであり、胎盤発現遺伝子が転換される配列の供与源として機能していることを示すものである。

ＧＨ不全症を有する思春期前の低身長の子供を用いた研究において、長谷川等［Ｊ． Ｃｌｉｎ． Ｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌ Ｍｅｔａｂ ８５ １２９０−１２９５ （２０００）］は、ＧＨ１遺伝子上の３つの多型［ＩＶＳ４Ｃ→Ｔ１１０１，Ｔ／Ｇ−２７８、及びＴ／Ｇ−５７］とＧＨ分泌及び身長の高さとの関連を報告している。

最初のＧＨ１遺伝子欠失が報告されて以来、各種のより細かな損傷が報告されてきた。こうした損傷が特異なタイプのＧＨ欠損症と関連していた場合もあり、ＧＨの構造と機能の新たな知見を得る手段として潜在的に重要である。

成長ホルモンをコードする遺伝子（ＧＨ１）はクローン化されたヒト遺伝子では最初のものの１つであり、遺伝性の成長ホルモン欠損症の原因となる大規模遺伝子欠失（６．７ｋｂのタイプ）の最初のものがサザンブロット法によって間もなく検出された。ＧＨ１遺伝子が関与するすべての大規模欠失は、ＧＨがまったく産生されないことを特徴とする重篤な（ＩＡ型）欠損症を引き起こす。ＧＨ１遺伝子のキャラクタライズされている欠失の約７０％は長さ６．７ｋｂのものであるが、残りの大部分は７．６ｋｂまたは７．０ｋｂのものである（第２表Ｂ−ＧＨ欠損症及び低身長を引き起こすＧＨ１遺伝子またはＧＨ１遺伝子の隣接部分の関与する大規模欠失）。

更に、より低頻度で生ずる欠失の例もいくつか報告されている。近年、突然変異のスクリーニングツールとしてサザンブロットから離れてＰＣＲに基づいた手法へと移行する様々な試みがなされてきた。ＧＨ１遺伝子がホモである場合、その欠失は、ＧＨ１遺伝子及びフランキング領域のＰＣＲ増幅の後、得られたＰＣＲ産物を制限酵素で消化することによって比較的容易に検出することが可能である。この手法はリスクをともなう妊娠においてＧＨ１遺伝子についてホモ接合性を排除するために有効に用いられてきたが、野性型遺伝子についてのホモ接合性を、特定の遺伝子の欠失についてのヘテロ接合性から区別することは困難であった。更にこの手法ではＧＨ１遺伝子のみが除去される比較的短い６．７、７．０及び７．６ｋｂの欠失以外の欠失の検出も不可能であった。

ＧＨ１遺伝子を直接フランキングし、コントロールＤＮＡ試料から７９０ｂｐのフラグメントを生成するＰＣＲプライマーが設計されている。このフラグメントが生成されない場合にはＧＨ１遺伝子が欠失していると考えられるが、ＰＣＲ増幅用の内部コントロールとして「非特異的ＰＣＲフラグメント」を使用しているためにこの方法の信頼性にはいささか疑義があるといわざるを得ない。

大規模欠失とならんで、ＧＨ１遺伝子の微小欠失についても３例報告されている。これらの患者のうち、２名は６．７ｋｂのＧＨ１遺伝子欠失についてもヘテロであった（第３表）。

ＧＨ１遺伝子のコード領域内からは７例の異なる一塩基対置換が報告されたのみであった（第４表）。

これらの一塩基対置換のうち２例はシグナルペプチドのアミノ酸残基Ｔｒｐ−７とＧｌｕ−４を停止コドンに変換するナンセンス突然変異である。これらの突然変異は、遺伝子欠失ではないＩＡ型欠損症を引き起こすことが知られている唯一のＧＨ１遺伝子損傷である。これらの損傷はシグナルペプチド内で翻訳の停止を予測するものであるため、機能性ＧＨ分子の生成と適合しない。他の５例の一塩基対置換（巨人症の治療と関連して欧州特許出願公開第７９０３０５号明細書に開示される、コドン７７でのＲ→Ｃを含む）は機能不全の成長ホルモン分子が生成するミスセンス突然変異である。このような自然発生突然変異は、基本的に臨床的表現型、すなわち問題となる患者の身長に直接関連付けられる場合があることから、人工的に誘発させた突然変異と比較して得られる情報量ははるかに大きいといえる。

病理学的に重要と考えられるプロモーター領域の一塩基対置換は、ＩＧＨＤ ＩＡ型を有する３名の中国人患者と２名のコントロールにおいてＧＨ１遺伝子のプロモーター領域の配列を決定する（転写開始部位に対して−６０〜＋７０の間）ことによって初めに調べられた。幾つかの相違が認められたが、これらは通常想定される多型であり、更にキャラクタライズすることはしなかった。上記に述べたように、ＧＨ１遺伝子のプロモーター領域は５７０ｂｐの長さの範囲内に１７種の変異体ヌクレオチドという極めて高レベルの配列多型を有することが示されている（図３）。しかしながら、これらの配列変異体はコントロールと比較して患者の体内で過剰発現しているわけではないようである。

ＧＨ１プロモーターの変異について更に個別に調べ、全体で２２種の変異体多型部位が検出され、そのうちの大部分は一塩基対置換であった。これらのうち、１７種はＡＴＧ開始コドンの５’側５５０ｂｐの領域で見られ、３種はＡＴＧの５’側−１０７５の位置付近で見られ、２種類がイントロン１（ＩＶＳ１）内のそれぞれ位置７６及び２１９で見られた［Ｗａｇｎｅｒ ｅｔ ａｌ， Ｅｕｒ Ｊ Ｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌ １３７ ４７４−８１ （１９９７）］。これらの変異体は４種を除いてすべてがコントロールでも見られたがこれら４種の変異体が成長ホルモン欠損症の原因とは考えられなかった。これらの変異体部位の内、１つのみが転写因子結合部位に相同な配列内で見られた。すなわち、潜在的（証明されていない）ＮＦ−１結合部位内の−３３３の位置におけるＣＣＡＧＡとＧＡＧＡＧ配列が交互に存在する部分である。

したがってこれまでのところ、ＧＨ１遺伝子プロモーター内で病理学的に重要な突然変異は報告されていない。

ｍＲＮＡのスプライシングに影響するＧＨ１遺伝子内の一塩基対置換についても開示されている。それらの大半はＧＨ欠損症の比較的稀な優性型に関連したものである（第５表）。

トランスフェクトした細胞のｍＲＮＡ ｉｎ ｖｉｔｒｏ発現解析によってイントロン４のドナースプライス部位におけるトランスバージョンは、エクソン４内の潜在的スプライス部位を活性化することが示された。このスプライス部位はエクソン４のドナースプライス部位の５’側７３ｂｐの位置に存在する。したがってエクソン４によってコードされるアミノ酸１０３〜１２６を欠いた異常スプライシング産物が生成することが予想され、リーディングフレームがシフトすることによって、通常は翻訳されないＧＨ１遺伝子の３’側の非コード領域が読まれることによる２９個を含む、９４個の新たなアミノ酸が取り込まれることになる。

エクソン４及び５によってコードされるＧＨタンパク質のこの領域はＧＨタンパク質の分泌小胞への正確なターゲティングにとって重要であると考えられることから、こうした異常タンパク質は正常に分泌されないものと予想された。ところがＩＢ型のＧＨ欠損症の患者では外因性のＧＨに対して抗体の産生は認められなかった。したがってこの免疫寛容の回避は、異常タンパク質の少なくとも一部は分泌されて血液循環中に部分的に安定して存在しうることを示唆していると考えられる。ＩＶＳ３内の７つの既知のスプライシング突然変異（第５表）がＧＨ欠損症の家系で常染色体優性遺伝するＩＩ型の欠損状態にともなって見られる。

ＧＨ１の短縮型突然変異またはホモ接合性遺伝子欠失を有するＧＨ欠損症患者では、ＧＨ治療に際して抗ＧＨ抗体を産生するリスクが非常に高い。対照的に、スプライス部位内でのミスセンス突然変異または一塩基対置換を有する患者でアロ抗体が産生されたという報告は本発明者等の知る限りでは存在しない。

これまでのところ突然変異体の遺伝子型と臨床的表現型との間には他の相関関係はなんら報告されていない。文献に見られる必要なデータは乏しいものであり、また質も非常にまちまちであるが、本発明者等は大規模遺伝子欠失を有する患者が、臨床上かつ表現型上の続発症においてスプライス部位突然変異を有する患者と異なっているか否かを評価する手段として、おおまかなメタ分析を行った。ＧＨ１欠失を有する患者の身長が平均で７．３ＳＤだけ年齢調整平均（ｎ＝２９）よりも低かったのに対して、ＧＨ１スプライシング突然変異を有する患者では平均値（ｎ＝１７）よりも平均で５．４ＳＤ低かった。欠失患者では骨年齢の遅延は大きく、成長速度もより低かったものの、こうした所見は確信によるバイアスの影響を受けやすいので極めて解釈が難しい。

以上に述べてきた家族性ＧＨ欠損症は、多くの場合、常染色体劣性形質として遺伝するため、受け継がれた欠損状態の一部の例では、家族のサイズが小さいことにより認識されなかったものがある可能性が高い。同様に、ＧＨ１遺伝子のｄｅ ｎｏｖｏ突然変異によるＧＨ欠損症の症例は散発性として分類されている可能性があり、その場合疾患の遺伝学的説明は考慮も探求もなされなかったであろう。最後に、欠損症の状態を定義するうえで用いられる基準によっては、ＧＨ欠損症の表現型及び遺伝子型の全体像が臨床上の注意をまったく喚起することがなかったということもありうる。こうした理由から、現在用いられているＧＨ欠損症の罹患率の推定値は不正確であり、集団内での真の罹患率を大きく過小評価している可能性がある。

多くの研究者によって支持されているＩＧＨＤの定義とは、（ａ）上述したように身長が平均よりも４．５ＳＤ以上低いことによってしばしば定義される重篤な成長遅延、（ｂ）刺激／誘発に対するＧＨ応答の低下（４ｎｇ／ｍｌよりも低い血清ＧＨ濃度）、及び（ｃ）成長遅延となる他の要因がないこと、を組み合わせたものである。このようなＧＨ欠損症の構成要因の正式な定義が厳密に守られてきたことと、研究用の患者の選別にあたってこれらの基準、特に基準（ｂ）が比較的広く受け容れられてきた［Ｓｈａｌｅｔ ＳＭ ｅｔ ａｌ． Ｅｎｄｏｃｒｉｎｅ Ｒｅｖ １９ ２０３−２２３ （１９９８）］ために、これまでに記載されてきたＧＨ１突然変異のスペクトルは完全とはほど遠いものであるばかりか、より広範な突然変異のスペクトルを反映しないものになっていると考えられる。

本発明者等は、研究用の患者の選択に用いられる基準を緩和することによって成長不全の原因がＧＨ欠損症のスペクトルの異なる部分にある患者をも包含することが可能であり、これにより新たな原因突然変異損傷の群が定義されうると提唱してきた。これらの新たな損傷の中には、正常な免疫学的応答性を示すが生物学的活性はほとんどあるいはまったく示さない、安定しているがその機能は不全であるＧＨ分子を生成するものが含まれる。ラジオイムノアッセイ試験の結果に基づいた場合、機能不全のＧＨ分子は誤って正常な分子とみなされてきた可能性があるのである。仮にこうした機能不全の変異体が一般的であるとすると、ラジオイムノアッセイに基づいたＧＨ「機能試験」に我々が現在依存していることでＧＨ欠損症の診断に見落としがあることになる。更に、このことは真の機能性診断アッセイの開発が急務であることを実証するものである。

したがって本発明者等は異なる患者のコーホートを対象として研究を行い、予期せずしてＧＨ１の新たな変異体をこれによりコードされる対応したＧＨタンパク質の変異体とともに発見するに到ったものである。

すなわち本発明は、
（ａ）（ｉ）＋４８０Ｃ→Ｔ；
（ｉｉ）＋４４６Ｃ(R)Ｔ；
（ｉｉｉ）＋１４９１Ｃ(R)Ｇ；
（ｉｖ）−６０Ｇ(R)Ａ；
（ｖ）−４０〜−３９ＧＧ(R)ＣＴ；
（ｖｉ）−３６０Ａ(R)Ｇ；及び
（ｖｉｉ）＋７４８Ａ(R)Ｇ
（ただし数値はＴＳＳから数えたＧＨ１ヌクレオチドの位置を示す数である。）；
（ｂ）配列（ａ）にほぼ相同であるかストリンジェントな条件下で配列（ａ）にハイブリダイズする配列；
（ｃ）配列（ａ）または（ｂ）にほぼ相同であるか、遺伝子コードのｄｅｇｅｎｅｒａｃｙを例外として配列（ａ）または（ｂ）にハイブリダイズする配列；
（ｄ）上記の配列（ａ）、（ｂ）または（ｃ）のいずれかに対して特異的なオリゴヌクレオチド、
からなる群から選択されるＧＨ１の変異体を提供するものである。

ここで云う「ほぼ相同」とは、最大で６個の塩基が欠失または付加されるものとして、また更に特定の突然変異が保存されるものとして、核酸配列のヌクレオチド塩基の少なくとも８０％が配列（ａ）のヌクレオチド塩基と配列中の対応する位置において一致することを意味する。好ましくは、配列は配列（ａ）と少なくとも９０％の相同性を有し、より好ましくは配列（ａ）と少なくとも９５％の相同性を有する。このような相同配列は、本発明の核酸配列変異体によってコードされる対応したタンパク質と、ほぼ同様の生物学的活性（機能的活性など）を有するタンパク質をコードしている。

上記の核酸配列（ａ）〜（ｃ）のいずれかに対して「特異的な」オリゴヌクレオチドは、本発明の配列を同定、単離するうえで有用であり、そのペプチドのアミノ酸配列の固有のフラグメントをコードした固有の配列を有している。

上記（ａ）に記載の変異体としては、
（ａ）（ｉ）＋４８０Ｃ→Ｔ；及び
（ｉｉ）＋４４６Ｃ→Ｔ
が好ましい。

詳細には本発明は、前記配列がｃＤＮＡまたはｍＲＮＡのようなＤＮＡまたはＲＮＡ配列である上記に定義した核酸配列を提供するものである。

したがって本発明は、ＧＨ１の変異体によってコードされるアミノ酸配列を有するタンパク質などのＧＨ１の変異体（以下、「ＧＨ変異体」と称する）の転写産物であって、ＧＨ１の変異体が本発明に基づくものであるような転写産物を更に提供するものである。

すなわち本発明は、ｈＧＨに関して、
（ｉ）上記に定義したＧＨ１（ａ）（ｉ）の変異体（すなわち＋４８０Ｃ→Ｔ）によってコードされるようなＴｈｒ２７Ｉｌｅ；
（ｉｉ）上記に定義したＧＨ１（ａ）（ｉｉ）の変異体（すなわち＋４４６Ｃ→Ｔ）によってコードされるようなＡｒｇ１６Ｃｙｓ；
（ｉｉｉ）上記に定義したＧＨ１（ａ）（ｉ）の変異体（すなわち＋１４９１Ｃ→Ｇ）によってコードされるようなＩｌｅ１７９Ｍｅｔ；
（ｉｖ）上記に定義したＧＨ１（ａ）（ｖ）の変異体（すなわち＋４８０Ｃ→Ｔ）によってコードされるようなＴｈｒ２７Ｉｌｅ；及び
（ｖ）上記に定義したＧＨ１（ａ）（ｖｉ）の変異体（すなわち＋７４８Ａ→Ｇ）によってコードされるようなＡｓｎ４７Ａｓｐ
から選択されるＧＨ変異体を提供するものである。

好ましい上記のＧＨ１の変異体としては、
（ｉ）上記に定義したＧＨ１（ａ）（ｉ）の変異体（すなわち＋４８０Ｃ→Ｔ）によってコードされるようなＴｈｒ２７Ｉｌｅ；
（ｉｉ）上記に定義したＧＨ１（ａ）（ｉｉ）の変異体（すなわち＋４４６Ｃ→Ｔ）によってコードされるようなＡｒｇ１６Ｃｙｓ；及び
（ｉｉｉ）上記に定義したＧＨ１（ａ）（ｉ）の変異体（すなわち＋１４９１Ｃ→Ｇ）によってコードされるようなＩｌｅ１７９Ｍｅｔ
である。

特に好ましい上記のＧＨ１の変異体としては、
（ｉ）上記に定義したＧＨ１（ａ）（ｉ）の変異体（すなわち＋４８０Ｃ→Ｔ）によってコードされるようなＴｈｒ２７Ｉｌｅ；及び
（ｉｉ）上記に定義したＧＨ１（ａ）（ｉｉ）の変異体（すなわち＋４４６Ｃ→Ｔ）によってコードされるようなＡｒｇ１６Ｃｙｓ
である。

上記で特定したＧＨ１の変異体またはこれによりコードされるタンパク質は以下の利点を有する。すなわち、
１．新たな損傷の特定及びキャラクタリゼーションによるＧＨ１遺伝子突然変異の既知のスペクトルの拡張、
２．低身長の病因におけるＧＨ１遺伝子突然変異の役割の評価、
３．新規なＧＨ１遺伝子損傷の遺伝様式の特定、
４．突然変異体の遺伝子型と臨床上の表現型との間の関係の解明、
である。これはＧＨ欠損症の早期検出ならびに適当な臨床管理を行ううえで不可欠であると考えられる。

５．ＧＨ分子の構造及び機能に対するＧＨ１突然変異の影響の評価。これは、低身長の臨床上のスペクトルの穏和な側に臨床上の表現型を有する子供の評価において特に重要である。この患者群では、免疫学的に活性であるためにＧＨ機能試験では正常範囲となる機能不全ＧＨが産生されている可能性がある。

６．遺伝性ＧＨ欠損症の高速ＤＮＡ診断試験の開発。

したがって更なる自然発生ＧＨ１損傷のキャラクタリゼーションはＧＨの構造、機能、及び発現の研究にとって極めて重要となろう。新規なコード配列変異体の研究によって、ＧＨの機能のみばかりか、ＧＨとその受容体（ＧＨＲ）との間の相互作用、及びＧＨＲによって媒介されるシグナルトランスダクションプロセスの理解が深まるはずである。得られる知見は新世代の治療薬の合理的な設計に関連性を有するものである可能性がある。同様にプロモーター領域の自然発生ＧＨ１損傷の研究によってＧＨ１の遺伝子発現の調節に対する新たな知見が与えられるはずである。したがって広範なスペクトルの突然変異性損傷によって、遺伝性のＧＨ欠損症における突然変異体の遺伝子型と臨床上の表現型との間の関係に対する我々の理解は必ずや深まるものと考える。家族性ＧＨ欠損症の早期検出及び適当な臨床管理を行ううえでこれらの研究が不可欠であることは明らかである。

すなわち本発明は、機能不全ＧＨを有することが疑われる患者をスクリーニングするためのスクリーニング方法であって、
（ａ）患者からヒトＧＨ１遺伝子のヌクレオチド配列を含む試験試料を得る工程と、
（ｂ）前記試験試料より得られた配列の所定の領域を、所定の配列の対応する領域と比較する工程とを含み、前記所定の配列は本発明のＧＨ１の変異体から選択されることを特徴とする方法を提供するものである。

より詳細には本発明のスクリーニング方法は、前記所定の配列が変異体ＧＨ１遺伝子の所定領域に対応する所定の核酸配列を有するオリゴヌクレオチドであることを特徴とする。この領域は、野性型配列の対応する領域と比較した場合、本明細書中で定義されるものから選択される少なくとも１つの変異を有する。

前記試験試料はゲノムＤＮＡを含むことが好ましい。ゲノムＤＮＡは従来の方法によって抽出することが可能である。

本発明はＧＨの機能不全が疑われる患者をスクリーニングするためのスクリーニング方法であって、
（ａ）患者からヒトＧＨ１遺伝子のヌクレオチド配列を含む試験試料を採取する工程と、
（ｂ）前記試験試料から得た前記配列の所定領域を、所定の配列の対応する領域と比較する工程とを含み、前記所定配列は本発明に基づくＧＨ１変異体から選択されることを特徴とする方法を提供するものである。

前記所定の配列は本発明に基づく変異体ＧＨ１遺伝子の所定領域に対応した核酸配列を有するオリゴヌクレオチドであることが好ましい。この領域は野性型配列の対応する領域と比較した場合に少なくとも１つの変異を有する。

本発明のスクリーニング方法において第１の試験試料又は試験試料はゲノムＤＮＡを含むことが好ましい。

本発明のスクリーニング方法において前記比較工程は、特に検出／比較を行う変異体の数が比較的少ない場合、例えばＧＨ１遺伝子の適当な領域の配列を決定するなど、従来の方法にしたがって行うことが可能である。比較的多数の変異体が用いられる場合にはＤＮＡチップ技術を利用することができる。こうした技術では例えばチップは小型の並列分析素子であり、これを用いて複数の既知の突然変異について又はすべての可能な突然変異についてスクリーニングを行う。スクリーニングは固体支持体に固定された突然変異特異的オリゴヌクレオチドプローブのマイクロアレイに標識した試料ＤＮＡ（患者から得たｃＤＮＡまたはゲノムＤＮＡ）をハイブリダイズさせることによって行われる［Ｓｏｕｔｈｅｒｎ， Ｔｒｅｎｄｓ Ｇｅｎｅｔ １２ １１０−１１５ （１９９６）］。

現在用いられている試験と比較した場合の本発明に基づくＤＮＡスクリーニング方法の利点として以下が挙げられる。

１．患者にとって個人病院で行うことのできる程度の血液検査を一回行うだけでよい。現在用いられている試験の多くと同様、入院、長期にわたる医師による監視、及び多数回の血液採取を必要としない。したがって発生するコスト、専門家の拘束時間、及び試験を受ける各患者の苦痛が低減される。

２．患者の機能性ＧＨ欠損症の早期診断が可能である。本ＤＮＡスクリーニングは容易に行うことができることから医師が患者の管理上、こうした診断結果をより早期に検討することが可能となる。現時点ではＧＨ分泌に関する試験に内在する問題のため、医師は子供にＩＳＴを行う前に、長期、時に数年にわたって外来専用の個人病院で子供を評価することを行っている。こうしたＧＨ欠損症の遺伝学的病因の早期診断によってＧＨによる早期治療が可能となり、月単位、更により表現型の重篤度が低い患者では年単位で患者の治療を適切に行うことが可能となる。

３．ＧＨ機能不全についてより多くの患者を試験することができる。本ＤＮＡ試験は容易に行えることから、患者の内分泌科での初診時に医師は全低身長患者の初期評価の一部としてこれを行うことが可能である。これによって、重篤な成長障害を引き起こすＧＨ１遺伝子の損傷を有する患者や、より穏和な損傷（例、コーディング領域のミスセンス突然変異）を有する患者が検出される可能性が高くなる。これらの患者は、臨床上／表現型上の障害がＩＳＴで検出されるほど重篤ではなかったために臨床的に見落とされていた可能性があるが、こうした患者でもＧＨによる治療が有効である可能性がある。

４．生涯にわたってＧＨによる治療を要する患者の早期特定が可能である。ＧＨ分泌についての初期試験または再試験を行うことなく、また進行度を評価するためのＧＨ未投与期間（「無治療試験」）をおくことなく、こうした患者を適切に特定、治療することが可能である。

５．ＧＨ機能不全を有する家族を容易かつ早期に特定することが可能である。ある患者で成長障害を引き起こす遺伝子損傷が見つかった場合、患者の他の家族を同じ遺伝子損傷について評価し、ＧＨによる治療が有効であるかを検討することは比較的容易である。

６．診断精度が向上する。ＧＨ分泌についての試験は、同じ研究機関内や異なる研究機関間でアッセイの結果の再現性に関して変動が大きいことで悪評高い。本ＤＮＡスクリーニングによればこの問題は過去のものとなろう。更にＧＨ分泌試験の結果は、例えば患者が更に甲状腺機能低下症を併発していたり、遅発思春期である場合など特定の状況では解釈が非常に困難である。本ＤＮＡスクリーニングによってこうした疑いがなくなり、ＧＨによる治療が有効と考えられる患者で治療開始の遅れが防止される。

そこで本発明は更に本発明のスクリーニング方法を行ううえで使用するのに適したキットを提供するものである。本キットには：
（ａ）変異体ＧＨ１遺伝子の所定領域に対応した核酸配列を有するオリゴヌクレオチドであって、本発明に基づく変異から選択される、対応する野性型配列からの変異を前記領域が少なくとも１つ有するようなオリゴヌクレオチド、
（ｂ）（ａ）で特定された領域内の野性型配列に対応する核酸配列を有するオリゴヌクレオチド、及び必要に応じて、
（ｃ）患者のＤＮＡの所望の領域を増幅するためのＰＣＲを行うのに適した１以上の試薬
を含む。

こうした試薬としては、例えばＧＨ１遺伝子の特定のエクソンに対応したＰＣＲプライマー、及び／または本明細書中で定義されるようなプライマー、及び／またはＴａｑＤＮＡポリメラーゼなどのＰＣＲで使用する他の試薬が含まれる。

好ましくは本キットのオリゴヌクレオチドは、前記変異体配列については例えば２０塩基対など２０〜２５塩基対の範囲であり、前記野性型については変異が１塩基対の置換である場合には２０、また変異が５塩基対の欠失である場合には２５塩基対からなる。いずれの場合も本発明のオリゴヌクレオチドは、選択された領域に固有となるように、かつ、ゲノムのどこかで重複しないものとなるように選択されることが必要である。

明らかなことであるが、１５〜２０以上など、複数の変異についてスクリーニングすることが望ましい状況では、ヌクレオチド４０種以上からなるキットが必要となる。したがってＤＮＡチップ技術を利用した別のスクリーニング方法では本発明は更に、固体支持体に固定された、上記キットの構成要素（ａ）として定義された複数種のオリゴヌクレオチドを提供するものである。

ナノテクノロジー分野で開発が進められているシグナル増幅法（Ｑ−Ｄｏｔｓなど）などの他のヌクレオチド検出法を利用することも可能である。また１分子検出法を利用することも可能である（ＳＴＭなど）。その場合、本発明に基づくキットにはこうした別法で使用される１以上の試薬が含まれる。

また、本発明に基づくスクリーニング方法及びこれに対応したキットは、タンパク質／アミノ酸配列（例、ＧＨ１の変異体またはＧＨ変異体に対して特異的な抗体）などのＧＨ１の変異体若しくはＧＨ変異体の存在を示すか又は相関のある１以上の所謂「代用マーカー」に基づいたものであってもよい。こうした「代用マーカー」は、
（ａ）任意の生体分子（ヌクレオチド、タンパク質、糖類、脂質など、ただしこれに限定されない）；
（ｂ）化学的化合物（薬物、その代謝産物、及び他の化学的化合物など、ただしこれに限定されない）；かつ／または
（ｃ）所定の物理的特性、を備え、患者の体内におけるその存在、非存在、又は量が測定可能であって本発明に基づくＧＨ変異体またはＧＨ１の変異体の存在に相関しているものを使用することができる。

更に、本発明に基づく好適な別のスクリーニング方法では、従来のタンパク質配列決定法（質量分析法、マイクロアレイ分析、ピロシークエンシングなど）、及び／または抗体に基づいた検出法（例、ＥＬＩＳＡ）、及び１以上のこうしたタンパク質配列決定法を行うことによって同定可能なＧＨ変異体（本発明のＧＨ１の変異体によってコードされるものなどのｈＧＨの変異体を含むタンパク質／ペプチド配列）を含む試験試料を得てもよい。

こうした別例では本発明に基づくキットはこうした別法で用いられる１以上の試薬を含んでいてもよい。

本発明のＧＨ１変異体には、ＧＨ機能不全のスクリーニング試験で用いるスタンダードとしての用途の他にも更なる用途が考えられる。例えば、変異がＧＨ１遺伝子のプロモーター領域にあるもの以外の変異体を使用して、脳下垂体性巨人症や末端肥大症の場合のようにＧＨ産生が過剰刺激されている患者を治療することができる。

本発明は更に、
（ａ）２個の終止突然変異を有する１以上のＧＨ変異体又はＧＨ１の変異体の用途であって、成長ホルモンをまったく産生せず、かつ従来の診断法によって古典的ＧＨＤとして分類される患者の特定における用途、
（ｂ）成長ホルモン受容体またはその結合タンパク質へのＧＨの結合を改変するＧＨ変異体またはＧＨ１の変異体であって、該改変によって変異体ＧＨが結合タンパク質に結合することによる下垂体からの輸送が低減または阻害されて未結合タンパク質が組織受容体に到達する間に破壊されるようなＧＨ変異体又はＧＨ１の変異体、
（ｃ）下垂体でのＧＨタンパク質の亜鉛二量体貯蔵型の生成を阻害するＧＨ変異体又はＧＨ１の変異体、
（ｄ）ＧＨ変異体又はＧＨ１の変異体によって発現されるタンパク質であって、ＧＨ受容体に対して拮抗性を有するタンパク質であるとともにその受容体結合定数は変異体タンパク質の効果及び阻害作用に打ち勝つ（変異体タンパク質は受容体への結合で野性型と競合する）ために患者を治療するうえで必要な外因性ＧＨの量（用量）を決定するようなタンパク質、
（ｅ）治療、診断、又は検出方法のための本発明に基づくＧＨ変異体又はＧＨ１の変異体の用途、
（ｆ）疾患に対する個人の感受性を判定するための本発明に基づくＧＨ変異体又はＧＨ１の変異体の用途、
（ｇ）糖尿病、肥満、感染症、癌、又は心臓疾患を含む疾患に対する感受性を判定するための本発明に基づくＧＨ変異体又はＧＨ１の変異体の用途、
（ｈ）ＧＨ結合欠陥及び／又は下垂体貯蔵欠陥を判定するための本発明に基づくＧＨ変異体又はＧＨ１の変異体の用途、
（ｉ）末端肥大症における拮抗剤治療の診断用量を決定するための本発明に基づくＧＨ変異体又はＧＨ１の変異体の用途、
（ｊ）医療措置における本発明に基づくＧＨ変異体又はＧＨ１の変異体の用途、
（ｋ）遺伝子療法における本発明に基づくＧＨ１の変異体の用途、
（ｌ）病態に関連した１以上の多型を判定するための本発明に基づくＧＨ変異体又はＧＨ１の変異体の用途、
（ｍ）ＧＨ機能不全によって個人に関連するか又は引き起こされる状態を防止、治療、診断、若しくは検出するための医薬組成物、診断用組成物若しくはキット、または検出キットを調製するための本発明に基づくＧＨ変異体又はＧＨ１の変異体の用途、
（ｎ）変異体ＧＨ１遺伝子の所定領域に対応した核酸配列を有する長さ約２０ヌクレオチドのオリゴヌクレオチドであって、前記領域は対応する野性型配列と比較した場合に少なくとも１つの変異を有し、該変異は１以上の本発明に基づく変異を含むようなオリゴヌクレオチド、
（ｏ）（ｎ）のオリゴヌクレオチドの相補体を含むオリゴヌクレオチド、
（ｐ）前記変異に対応するヌクレオチドが該分子の３’末端に位置する（ｎ）のオリゴヌクレオチド、
（ｑ）変異体ＧＨ１遺伝子にはハイブリダイズするが野性型ＧＨ１遺伝子にはハイブリダイズしない一本鎖ＤＮＡプローブであって、該変異体ＧＨ１遺伝子は本発明に基づくものから選択されるようなＤＮＡプローブ、
（ｒ）固体支持体に固定された核酸分子のアレイであって、（ｑ）に記載の一本鎖ＤＮＡプローブを有するアレイ、
（ｓ）ＧＨ機能不全が疑われる患者をスクリーニングするためのスクリーニング方法であって、
（ｉ）患者からヒトＧＨ１遺伝子のヌクレオチド配列を含む試験試料を得る工程と、
（ｉｉ）（ｎ）に記載の変異体ＧＨ１遺伝子の所定領域に対応する前記患者からのヒトＧＨ１遺伝子の所定領域の配列を比較する工程と、を含むスクリーニング方法、
（ｔ）前記比較工程は前記所定配列とのハイブリダイズを行うことを含む（ｓ）に記載の方法、
（ｕ）前記比較工程はヒトＧＨ１をコードした核酸の少なくとも一部を増幅することを含む（ｓ）に記載の方法、
（ｖ）前記比較工程は、本明細書中に述べられるものの中から選択される１以上のオリゴヌクレオチドによってヒトＧＨ１をコードした核酸の少なくとも一部を増幅することを含む（ｓ）に記載の方法、
（ｗ）本明細書中に述べられるものの中から選択される増幅オリゴヌクレオチド、
（ｘ）本明細書中に述べられるような患者のＧＨ１遺伝子の１以上の変異（野性型に対する置換、挿入、または欠失など）、特に上記（ｎ）〜（ｑ）の１以上に記載の変異の種類を決定するために必要な構成要素を含む診断キットで、特に多型部位を有するこうした遺伝子のセグメントの増幅に使用されるオリゴヌクレオチドを含む診断キット、
（ｙ）参照ｈＧＨ配列からの本明細書中に述べられるような変異に対して特異的な抗体であって、示されたアミノ酸の位置で前記変異体と対応する野性型アミノ酸を区別することが可能な抗体、及び
（ｚ）（ｙ）に記載の抗体を含む診断キット
を提供するものである。

本発明は更に、本発明のＧＨ変異体を、薬学的に許容されるその担体とともに含む組成物を提供する。

本発明は更に、
（ａ）本発明に基づく核酸配列を含むベクター、
（ｂ）細菌ホスト細胞などのベクター（ａ）を有するホスト細胞、及び
（ｃ）本発明のＧＨ変異体を調製するための方法であって、
（ｉ）ホスト細胞（ｂ）を培養することと、
（ｉｉ）これによって産生されたＧＨ変異体を培地から回収することとを含む方法、及び
（ｄ）培地中に存在し、上記に定義したような配列、ベクター、又は細胞によってコードまたは発現されるタンパク質又はアミノ酸配列
を提供する。

本発明を以下に実施例によって説明する。

実施例１Ａ−患者の選択 英国での研究
患者のソース
カーディフのウェールズ大学医学部、地域小児科成長、内分泌、糖尿病サービスからの紹介、ならびに他の同様の英国内のセンター（ニューポート、バーミンガム、ブリストル、レクサム、リバプール、ストーク・オン・トレント、ポーツマス、及びサウサンプトン）の協力により低身長症の子供を特定した。家族歴、家系図、成長パラメータの記録、及び以前に行われた内分泌に関する調査を含む完全な病歴を得た。指標となる例、両親、兄弟について可能な限り正確な成長学を記録した。指標例及び適当な近縁者から分子遺伝学的分析のための血液サンプルを採取した。更なる家族をジョン Ａ．フィリップ三世教授（米国テネシー州ナッシュビル在住）、モハマド マグニー博士（イタリア パビア在住）、ならびにタマス ニーダーランド博士（ハンガリー ジェール在住）から紹介いただいた。現在までに８３例のＧＨ欠損症家系からサンプルを得た。最初の７０人の患者に関する結果は本発明者等による同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＧＢ０１／２１２６号明細書に示されている。

使用基準
患者の選定に使用した基準は以下のとおり。

（ｉ）所定の成長パターン［複数の身長測定値によって得られるもの。Ｂｒｏｏｋ ＣＤＧ （Ｅｄ） Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｐａｅｄｉａｔｒｉｃ Ｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌｏｇｙ ３ｒｄ Ｅｄ， Ｃｈａｐｔｅｒ ９， ｐ１４１ （１９９５， Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ）］として定義される、標的身長範囲率（％）の下限を下回る成長。この成長パターンは、標準身長チャート［Ｔａｎｎｅｒ ｅｔ ａｌ Ａｒｃｈ Ｄｉｓ Ｃｈｉｌｄ ４５ ７５５−７６２ （１９７０）］上にプロットした場合に、患者の両親の身長に基づいた患者の推定標的成人身長の範囲を逸脱する患者の成人身長を予測するものである。

（ｉｉ）２５パーセンタイル未満の身長速度［Ｔａｎｎｅｒ ＪＭ， Ｗｈｉｔｅｈｏｕｓｅ ＲＨ Ａｔｌａｓ ｏｆ Ｃｈｉｌｄｒｅｎ’ｓ Ｇｒｏｗｔｈ （１９８２， Ｌｏｎｄｏｎ： Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ）］。Ｂｕｔｌｅｒ ｅｔ ａｌ Ａｎｎ Ｈｕｍ Ｂｉｏｌ １７ １７７−１９８ （１９９０）を統計のソースとすることで、患者の身長速度が患者の年齢の２５パーセンタイル未満であるというこの基準の判定が可能となった。

（ｉｉｉ）実年齢と比較した場合に少なくとも２年、例として３．５〜４年の骨年齢の遅延。ただし５歳以下の子供または思春期の発育の臨床所見の見られた子供を除く。（骨年齢の遅延年数を評価するためのタナー−ホワイトハウススケールは、タナー ＪＭ、ホワイトハウス ＲＨ、キャメロン Ｎ等によって「骨格成熟及び成人身長の予測の評価」に述べられている（Ｔａｎｎｅｒ ＪＭ， Ｗｈｉｔｅｈｏｕｓｅ ＲＨ， Ｃａｍｅｒｏｎ Ｎ ｅｔ ａｌ ｉｎ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｋｅｌｅｔａｌ Ｍａｔｕｒｉｔｙ ａｎｄ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｄｕｌｔ Ｈｅｉｇｈｔ （１９８３， Ｌｏｎｄｏｎ： Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ））。患者の骨年齢遅延の評価は、複数回の評価が行われた場合や患者が低年齢であるほど変動が大きく、例えば２歳児の複数回の評価を行った場合では骨年齢遅延には±６ヶ月の差があるが、３歳児では±４ヶ月の差である、という具合である。

（ｉｖ）他のすべての調査項目が正常値であること。

（ｖ）成長ホルモン分泌試験の結果が正常値であること。

基準（ｉｖ）及び（ｖ）は、「観察された成長障害を説明するＧＨ軸欠陥の可能性以外に特定可能な病理がない」こととしてまとめられる。更にこの研究で用いる重要な基準として、子供の評価を行う医師はＧＨ分泌試験が適性に行われるよう子供の成長パターンに関して充分に注意を払う必要があった。選択された子供は、試験の種類、試験結果、又は実際子供が試験に参加したか否かと関わりなく、ＧＨ分泌試験が適性に行われるうえで充分な臨床上の注意を喚起する臨床的表現型を示した。

第５表Bにおいて、ＧＨ ＦＴピークは、１以上の標準成長ホルモン機能試験における活性の単位（ＩＵ／Ｌ）を示す。「ランダム」とは、ＧＨ測定値をランダムに得たことを示す。ＮＤは「無試験」を示す。身長パーセンタイルは、５０パーセンタイルよりも大幅に低い身長を有することが選択の不可欠な基準ではないことを示すために示した。すなわち本発明者等は身長がさほど低くない患者においても生ずるＧＨ／ＧＨ１の変異を見出した。

斜体で示した患者は変異が見られた患者である。太字で示した患者は新規な変異を示したものである。

実施例１Ｂ−患者の選別−アンダルシアでの研究
スペイン、アンダルシア地方で異なる患者のコーホートを確立した。ランケ（Ｒａｎｋｅ； Ｈｏｒｍｏｎｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ４５ （Ｓｕｐｐｌ ２） ６４−６６ （１９９６））によって定義される家族性低身長を示すＦＳＳとしての分類に基づいて５０人の患者を選別した。これらの患者は低身長を示す少なくとも１人の遺伝的家族を有していた。

患者Ｂ５３、身長：−２．０ＳＤ
母親の身長：１４９．５ｃｍ（−２．１５ＳＤ）
父親の身長：１６３．３（−１．７１ＳＤ）
ピークＧＨ試験：１８．１ｎｇ／ｍｌ（クロニジン）
ＩＧＦ−Ｉ：９４ｎｇ／ｍｌ
ＩＧＦＢＰ−３：２．０３ｍｇ／Ｌ
生年月日：１０／６／９１

患者Ｂ４９、身長−２．７ＳＤ
母親の身長：１３８．９ｃｍ（−３．８８ＳＤ）
父親の身長：１６５．４（−１．４０ＳＤ）
ピークＧＨ試験：１０．４ｎｇ／ｍｌ（プロパノロール）
ＩＧＦ−Ｉ：９４ｎｇ／ｍｌ
ＩＧＦＢＰ−３：２．９７ｍｇ／Ｌ
生年月日：１３／１２／９２

患者Ｂ４、身長−２．１ＳＤ
母親の身長：１６３．４ｃｍ（−１．７ＳＤ）
父親の身長：１４８．７ｃｍ（−２．３ＳＤ）
ＩＧＦ−Ｉ：９９ｎｇ／ｍｌ
ＩＧＦＢＰ−３：２．１ｍｇ／Ｌ

実施例２−ＧＨ１特異的フラグメントのポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）による増幅
実施例１の要領で選択した患者とコントロールで３．２ｋｂのＧＨ１特異的フラグメントのＰＣＲ増幅を行った。ゲノムＤＮＡは標準的手法によって患者のリンパ球から抽出した。

Ｅｘｐａｎｄ（商標名）ハイフィデリティシステム（ロシュ）を使用して、ヒトＧＨ１遺伝子を含んだ３．２ｋｂの単一のゲノムＤＮＡフラグメントをＰＣＲ増幅するため、ＧＨ１特異的配列に対応したオリゴヌクレオチドプライマーとして、ＧＨ１Ｆ（５’ＧＧＧＡＧＣＣＣＣＡＧＣＡＡＴＧＣ３’；−６１５〜−５９９）及びＧＨ１Ｒ（５’ＴＧＴＡＧＧＡＡＧＴＣＴＧＧＧＧＴＧＣ３’；＋２５９８〜＋２６１６）を設計した。

各反応で２本の別個の肉薄の０．６５ｍｌ ＰＣＲチューブを用いた。第１のチューブには、５００ナノグラム（ｎｇ）ずつの各プライマー（ＧＨ１Ｆ及びＧＨ１Ｒ）、各２００μＭのｄＡＴＰ、ｄＴＴＰ、ｄＣＴＰ及びｄＧＴＰ、及び２００ｎｇの患者のゲノムＤＮＡに滅菌水を加えて最終容量を２５μｌとした。第２のチューブには、５μｌの１０×反応バッファに滅菌水を加えて最終容量を２４．２５μｌとした。両チューブを５分間氷冷した。この時間の後、０．７５μｌのＥｘｐａｎｄ（商標名）ポリメラーゼミックスを第２のチューブに加え、内容物を混合して第１のチューブに移した。このチューブを３０秒遠心して、反応混合物に３０μｌのライトミネラルオイル（シグマ）を重層した。次いでこの反応混合物を９５℃に設定した４８０または９７００プログラマブルサーマルサイクラー（パーキンエルマー）に入れた。

次いで反応混合物を以下の条件で増幅した。９５℃で２分間の後、９５℃で３０秒、５８℃で３０秒、６８℃で２分間を３０サイクル。最後の２０サイクルでは、６８℃での伸長反応を各サイクルで５秒間延長して行った。この後、６８℃で７分間更にインキュベートして、反応溶液を４℃に冷却してから更なる分析を行った。各反応溶液のセット毎にブランク（ネガティブコントロール）を設けた。このブランク反応液はゲノムＤＮＡ以外のすべてが含まれるものを使用し、これを使用してコンタミネートされた試薬がないことを確認した。

１０分の１量（５μｌ）を１．５％アガロースゲルで分析してｎｅｓｔｅｄＰＣＲを行う前にＰＣＲ増幅がうまく行われたかを評価した。首尾よくＰＣＲ増幅が行われた試料は１００分の１に希釈してからｎｅｓｔｅｄＰＣＲで使用した。

実施例３−ｎｅｓｔｅｄＰＣＲ
実施例２で得られたフラグメントでｎｅｓｔｅｄＰＣＲを行ってそれぞれについてＧＨ１遺伝子の全体をカバーする７個の重複したサブフラグメントを生成した。更に３人の患者を除いてすべての患者でＬＣＲ（遺伝子座調節領域）をＰＣＲ増幅した（実施例５を参照）。

Ｔａｑ ＧｏｌｄＤＮＡポリメラーゼ（パーキンエルマー）を使用して最初の３．２ｋｂ ＰＣＲ産物の７個の重複サブフラグメントをＰＣＲ増幅した。これらの反応で使用したオリゴヌクレオチドを、ＧＨ１遺伝子参照配列から決定した配列位置とともに第６表に示した。

希釈したロング（３．２ｋｂ）ＰＣＲ産物の１μｌ量を肉薄の０．２ｍｌ ＰＣＲチューブまたは９６穴マイクロタイタープレートのウェルの１個に入れた。これに５μｌ １０×反応バッファ、５００ｎｇの適当なプライマー対（例、ＧＨ１ＤＦ及びＧＨ１ＤＲ）、ｄＡＴＰ、ｄＴＴＰ、ｄＣＴＰ及びｄＧＴＰを２００μＭの最終濃度にまで加え、滅菌水を加えて容量を４９．８μｌとし、０．２μｌのＴａｑ Ｇｏｌｄポリメラーゼを加えた。

このチューブまたはマイクロタイタープレートをＰｒｉｍｕｓ９６サーマルサイクラー（ＭＷＧバイオテック）に入れ、次の条件でサイクル反応を行った。９５℃で１２分の後、９５℃で３０秒、５８℃で３０秒、７２℃で２分を３２サイクル。この後、７２℃で１０分間更にインキュベートし、反応溶液を４℃に冷却してから更なる分析を行った。

得られた反応混合物の１０分の１量（５μｌ）を０．８％アガロースゲルで分析して、ＷＡＶＥ（商標名）ＤＮＡフラグメント分析システム（トランスゲノミック社、イギリス国 チェシア クルー所在）で変性高圧液体クロマトグラフィ（ＤＨＰＬＣ）を行うのに先立って反応が首尾よく行われたことを確認した。ヘテロ二本鎖の形成を促進するため、ＰＣＲ産物を９５℃で５分間変性した後、５０℃で４５分かけて徐々に再アニーリングを行った。得られた産物をＤＮＡｓｅｐカラム（トランスゲノミック）にかけ、０．１Ｍの酢酸トリエチルアミンバッファ（ＴＥＡＡ ｐＨ７．０）中、０．９ｍｌ／分の一定流速で２％／分のアセトニトリル（ＢＤＨメルク）の線形濃度勾配で溶出した。濃度勾配の開始点ならびに停止点は、ＰＣＲ産物のサイズにしたがって調節した。分析に要した時間は、カラムの再生及び平衡化に要した時間を含めて増幅試料毎に６．５〜８．５分であった。各試料はＤＨＰＬＣＭｅｌｔソフトウェアを使用して求め、第６表に示した融解温度（ＴＭ）にて分析を行った。溶出したＤＮＡフラグメントはＵＶ−Ｃ検出器（トランスゲノミック）によって検出した。

上記実施例１Ａにしたがって選別された患者から得られた試料に関して、以下の手法（実施例４及び５）を行った。

実施例４−ＧＨ１特異的ロングＰＣＲフラグメントのＤＮＡ配列決定
Ｐｒｉｍｕｓ９６（ＭＷＧ）または９７００（パーキンエルマー）ＰＣＲサーマルサイクラー上、０．２ｍｌチューブまたは９６穴マイクロタイタープレート中でＢｉｇＤｙｅ（ＲＴＭ）配列決定キット（パーキンエルマー）を使用してＧＨ１特異的ロングＰＣＲフラグメントを含むクローンの配列決定を行った。配列決定に使用したオリゴヌクレオチドプライマーは次のとおり。

ＧＨ１Ｓ１（５’ＧＴＧＧＴＣＡＧＴＧＴＴＧＧＡＡＣＴＧＣ３’：−５５６〜−５３７）；
ＧＨ３ＤＦ（５’ＣＡＴＧＴＡＡＧＣＣＡＡＧＴＡＴＴＴＧＧＣＣ３’：＋１８９〜＋２１０）；
ＧＨ４ＤＦ（５’ＧＡＣＴＴＴＣＣＣＣＣＧＣＴＧＴＡＡＡＴＡＡＧ３’：＋５４１〜＋５６０）：及び
ＧＨ６ＤＦ（５’ＴＣＣＣＣＡＡＴＣＣＴＧＧＡＧＣＣＣＣＡＣＴＧＡ３’：＋１０９９〜＋１１２２）

１μｇのクローン化ＤＮＡを３．２ｐｍｏｌの適当なプライマー及び４μｌのＢｉｇＤｙｅ配列決定混合物を用いて２０μｌの最終容量で配列決定した。次いでこのチューブまたはマイクロタイタープレートをサーマルサイクラーに入れ、次の条件でサイクル反応を行った。９６℃で２分の後、９６℃で３０秒、５０℃で１５秒、６０℃で４分を３０サイクル。この後反応溶液を４℃に冷却してから精製を行った。

反応が完了した配列決定用反応溶液に８０μｌの７５％イソプロパノールを加えて精製を行った。反応溶液を混合し、室温で３０分放置した。次いで反応溶液を室温にて１４０００ｒｐｍで２０分遠心した。上清を除き、沈殿物に２５０μｌの７５％イソプロパノールを加えた。この試料を混合し、室温にて１４０００ｒｐｍで５分遠心した。上清を除き、ペレットを７５℃で２分乾燥した。

この後、試料をＡＢＩ Ｐｒｉｓｍ３７７又は３１００ＤＮＡシーケンサーで分析した。

実施例５−ＧＨ１遺伝子の突然変異及び多型
（ａ）実施例１Ａ（英国）の患者
本発明者等の患者コーホートでＧＨ１遺伝子のプロモーター領域に、１塩基対置換及びインデル（挿入／欠失）の２個の新たな突然変異が見出された。

（ｉ）−６０Ｇ→Ａへの置換が本発明者等の患者サンプルにおいて２／２５の突然変異アレルで見出された（患者５７及び７５でヘテロとして）。この突然変異はビタミンＤ応答因子のＧが５個連続した部分（Ａｌｏｎｓｏ ｅｔ ａｌ Ｂｉｏｃｈｅｍ Ｂｉｏｐｈｙｓ Ｒｅｓ Ｃｏｍｍｕｎ ２４７： ８８２−８８７ （１９９８））ですべての哺乳動物で保存されている塩基で生じた。このことはこのヌクレオチドの機能的重要性と合致する。この変異には常に低発現要素であるプロモーターハプロタイプ１９が関与している。

（ｉｉ）患者７６Ａにおける−４０〜−３９ＧＧ→ＣＴへのインデル（挿入／欠失）は、遺伝子変換を鋳型としている可能性が考えられる（前者のドナー配列はＧＨ２、ＣＳＨ２又はＣＳＨＰ１であり、後者ではＣＳＨ１又はＣＳＨ２である）。

（ｂ）実施例１Ｂ（バルセロナ）の患者
病理学的重要性を有すると思われる３個の突然変異がバルセロナの５０人の家族性低身長患者の配列分析において見出された。すなわち、−３６０Ａ→Ｇ（患者Ｂ４）、＋１０２９でのＧＴＣ→ＡＴＣ（Ｖａｌ１１０→Ｉｌｅ）（患者Ｂ５３；この変異は同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＧＢ０１／２１２６号明細書にも記載されている。）、及び＋１４９１でのＡＴＣ→ＡＴＧ（Ｉｌｅ１７９→Ｍｅｔ）（患者４９）である。

コントロールサンプルでは４個のＩｌｅ１１０アレルが見出されたことから（頻度０．０２５）、この変異体は一般集団で多型頻度で発生する。分子モデリングによれば、この置換はＧＨの構造に悪影響を及ぼすと思われる。進化過程で保存されているＶａｌ１１０残基はへリックス３のＮ末端で疎水性のコアの一部を形成しているが、これが長い側鎖を有するＩｌｅによって置き換えられることによって立体障害となると考えられる。この予想と一致してＩｌｅ１１０変異体では、ＪＡＫ／ＳＴＡＴシグナルトランスダクション経路を活性化する能力は劇的に低下している（正常値の４０％）。したがってＶａｌ１１０→Ｉｌｅへの置換は、ＧＨ活性の低下に関連し、身長に潜在的に影響を及ぼす機能性多型を表していると考えられる。この変異には比較的正常な活性を有するプロモーターハプロタイプ２が関係している。

Ｉｌｅ１７９Ｍｅｔ変異に関して、Ｉｌｅ１７９はｈＧＨタンパク質の表面上、へリックス４の中央に位置しているが、ｈＧＨｂｐ／ｈＧＨの２：１複合体では、Ｉｌｅ１７９は部位１の「ホットスポット」残基であるＴＲＰ１０４及びＴＲＰ１６９と直接相互作用する。したがってメチオニン残基によるＩｌｅ１７９の置換によって、部位１の正確な立体拘束が妨害され、ｈＧＨの機能に大きな変化が生じると考えられる。

（ｃ）コントロールにおけるＧＨ１コード配列変異の研究
実施例２及び３の方法を用いてＧＨ１遺伝子のコード領域内の変異について全体で８０人の白人系の健康なイギリス人のコントロールのスクリーニングを更に行った。別々の個人において５例のサイレント置換が見出された（Ａｓｐ２６におけるＧＡＣ→ＧＡＴ、Ｓｅｒ８５におけるＴＣＧ(R)ＴＣＣ、Ｓｅｒ８５におけるＴＣＧ(R)ＴＣＡ、Ｔｈｒ１２３におけるＡＣＧ(R)ＡＣＡ、ならびにＡｓｎ１０９におけるＡＡＣ(R)ＡＡＴ）。Ｔｈｒ１２３多型変異体は以前に報告されているものである（Ｃｏｕｎｔｓ ｅｔ ａｌ Ｅｎｄｏｃｒ Ｇｅｎｅｔ ２ ５５−６０ （２００１））。

更に３例のミスセンス置換が見出された（ＡＣＣ(R)ＡＴＣ、Ｔｈｒ２７(R)Ｉｌｅ； ＡＡＣ(R)ＧＡＣ、Ａｓｎ４７(R)Ａｓｐ； ＧＴＣ(R)ＡＴＣ、Ｖａｌ１１０(R)Ｉｌｅ、 １６０個のアレル中それぞれ１、１、及び４個のアレルで見られた）。本発明者等による同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＧＢ０１／２１２６号明細書に開示される患者の研究では、Ｖａｌ１１０→Ｉｌｅへの置換のみが見られた（患者６６）。分子モデリングによれば、この置換はＧＨの構造に悪影響を及ぼすと思われる。Ｖａｌ１１０はへリックス３のＮ末端で疎水性のコアの一部を形成しているが、これが長い側鎖を有するＩｌｅによって置き換えられることによって立体障害となると考えられる。したがって、Ｖａｌ１１０→Ｉｌｅへの置換はコントロール及び患者集団の双方で見られはしたが、やはり身長に影響している可能性がある。他のコメントは上記の実施例５（ｂ）と同様に当てはまる。しかしながらコントロール集団においてミスセンス突然変異が比較的少なかったことは、患者のコーホートにおいて見られる遺伝子損傷の病理学的重要性を支持するものである。

（ｄ）更なる結果
Ｖａｌ１００Ｉｌｅ及び−６０Ｇ→Ａに関して上記に述べたプロモーターハプロタイプの関与の他に、−２４Ｔｈｒ→Ａｌａ（上記第４表参照）には低発現要素であるプロモーターハプロタイプ２１が常に関与していること、及び−４８Ｇ→Ａ（本発明者等による同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＧＢ０１／２１２６号明細書に記載）には正常な発現要素であるプロモーターハプロタイプ２が常に関与していることが示されている。

実施例６−Ａｒｇ１６Ｃｙｓ変異の特定を含む更なる研究
ＧＨ変異体のｉｎ ｖｉｔｒｏ発現ならびに生物学的活性のアッセイ
プライマーとしてＧＨＣＤＮＡ５（５’ＡＡＧＣＴＴＧＣＡＡＴＧＧＣＴＡＣＡＧＧＣＴＣＣＣ３’；−３〜＋１６）及びＧＨＣＤＮＡ３（５’ＡＣＣＧＧＴＣＴＡＧＡＡＧＣＣＡＣＡＧＣＴＣＣＣ３’；＋６３６〜＋６５４）（ＨｉｎｄＩＩＩ及びＡｇｅＩの鋳型化されていない制限部位を下線で示した）を用いて、クローン化した野性型ＧＨ１ ｃＤＮＡをＰＣＲ増幅した。このＰＣＲフラグメントをＨｉｎｄＩＩＩ及びＡｇｅＩで消化し、昆虫の発現ベクターであるｐＩＺ／Ｖ５−Ｈｉｓ（インビトロジェン）にクローニングして配列を確認した。

ＱｕｉｋＣｈａｎｇｅ部位特異的突然変異誘発キット（ストラタジーン）を製造者の指示にしたがって使用して野性型ＧＨ１ ｃＤＮＡに部位特異的突然変異誘発を行った。ＥｘｐｒｅｓｓＦｉｖｅＳＦＭ培地（インビトロジェン）中で培養した昆虫細胞ＨｉｇｈＦｉｖｅ（インビトロジェン）にセルフェクチンを用いてこのベクターをトランスフェクトした。安定してトランスフェクトされた細胞をゼオチン耐性に基づいて選別した。２回の連続した７日間の期間にわたり、細胞が８０％コンフルエンスに達した段階で培地を回収した。培養上清中のヒトＧＨをＩＲＭＡ（ニコルス・インスティテュート・ダイアグノスティクス）によって定量化した。Ａｒｇ１６Ｃｙｓ変異体（ＩＲＭＡで交差反応性を示さず）を除き、ＩＲＭＡにおけるＧＨ変異体及び昆虫細胞発現野性型ＧＨの交差反応性は希釈法によればアッセイ用の参照調製物（米国国立衛生研究所の参照用調製物ＮＩＡＭＤＤ−ｈＧＨ−ＲＰ−１に対して校正したもの）と同等であった。

Ａｒｇ１６Ｃｙｓ変異体をウエスタンブロッティングによって定量した。これは、変異体バンドの強度を既知量の野性型ＧＨによるバンドの強度と比較することによって行った。Ａｒｇ１６Ｃｙｓ変異体を発現している昆虫細胞から得た１０μｌの培地を、異なる量の野性型ＧＨ（７〜５３ｎｇ）とともに１２％ポリアクリルアミドゲルに流した。このゲルをルイス（Ｌｅｗｉｓ ｅｔ ａｌ．， ２００２）等の記載に基づきＰＶＤＦメンブレン上に電気ブロットし、抗ヒトＧＨ抗体（ラブ・ビジョン）でプロービングし、１：５００に希釈して、強調化学発光（ＥＣＬプラス、アマシャム・ファルマシア・バイオテック）によって可視化した。フィルムをイメージングデンシトメトリーで分析し、野性型ＧＨについて標準曲線を構築した。この曲線を用いてＡｒｇ１６Ｃｙｓ変異体を定量した（平均で６回の別個の計測）。このＩＲＭＡによる定量をウエスタンブロットで確認した。等量の変異体と野性型ＧＨをロードしたところ、変異体及び野性型バンドの強度及び分子量（２２ｋＤ）はすべての場合で区別されなかった。

完全長のヒトＧＨ受容体（ＧＨＲ）をトランスフェクトし、ＧＨＲ発現レベルの上昇に基づいて選別したＨＫ２９３細胞（ＨＫ２９３Ｈｉ細胞）を用いてＧＨ変異体の生物学的活性についてアッセイを行った（Ｒｏｓｓ ｅｔ ａｌ Ｍｏｌ Ｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌ １１ ２６５−７３ （１９９７）， ｖｏｎ Ｌａｕｅ ｅｔ ａｌ Ｊ Ｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌ １６５ ３０１−１１ （２０００））。細胞を２４穴プレートに播き（ウェル当たり細胞１００，０００個）、１０％ＦＣＳを含有したＤＭＥＭ：Ｆ−１２（１：１）で２４時間培養した。脂質系トランスフェクション試薬（ＦｕＧＥＮＥ６、ロシュ・モレキュラーバイオケミカルズ）を使用して、ＳＴＡＴ５−応答性ルシフェラーゼリポーター遺伝子のコンストラクト（Ｒｏｓｓ ｅｔ ａｌ， ｉｂｉｄ）及び構成的に発現するβ−ガラクトシダーゼ発現ベクター（ｐＣＨ１１０；アマシャム・ファルマシア・バイオテック）を一晩同時トランスフェクトして、トランスフェクション効率を補正した。次いで細胞を既知の濃度範囲（０．１〜１０ｎＭ）に希釈した変異体及び野性型ＧＨとともに２．５×１０^−７Ｍのデキサメタゾンを含有する無血清ＤＭＥＭ：Ｆ−１２（１：１）中、６時間インキュベートしてＧＨＲを二量化させ、ＳＴＡＴ５を活性化させ、ルシフェラーゼを発現させた。インキュベーション後、細胞を溶解し、プロメガ社のルシフェラーゼアッセイシステムを用いてマイクロプレート照度計（アプライド・バイオシステムズ）でルシフェラーゼを測定した。すなわちルシフェラーゼの発現量によって、ＧＨＲ活性化の程度、ひいてはＧＨ変異体の生物学的活性の目安が与えられた。実験は４重に行い、少なくとも３回繰り返した。分散分析（ＡＮＯＶＡ）によってルシフェラーゼアッセイのデータの統計学的分析を行った後、Ｓｔｕｄｅｎｔ−Ｎｅｗｍａｎ−Ｋｅｕｌの多重比較検定によって比較を行った。

哺乳動物細胞におけるＧＨ分泌の研究
野性型ＧＨ１遺伝子の全体にわたる３．２ｋｂのフラグメントを含むｐＧＥＭ−Ｔプラスミド（プロモーターハプロタイプ１の制御下にある）及び付随するハプロタイプの制御下にあるミスセンス変異についての同様のコンストラクトをラット脳下垂体（ＧＣ）細胞系にトランスフェクトした。細胞を２４穴プレートに播き（ウェル当たり２００，０００個）、１５％ウマ血清及び２．５％ＦＣＳを含有するＤＭＥＭ（完全培地）で一晩培養した。脂質系のトランスフェクション試薬Ｔｆｘ−２０（プロメガ）を使用して、５００ｎｇのＧＨ１プラスミド及びβ−ガラクトシダーゼ発現ベクター（ｐＣＨ１１０；アマシャム・ファルマシア・バイオテック）を細胞に同時トランスフェクトした。トランスフェクションは、ウェル当たり１μｌのＴｆｘ−２０を含有する２００μｌの無血清培地中で１時間かけて行い、その後０．５ｍｌの完全培地を各ウェルに加えた。細胞を４８時間培養してβ−ガラクトシダーゼアッセイ用に培地を回収し、細胞を溶解してトランスフェクション効率の差を補正した。Ａｒｇ１６Ｃｙｓを除いてすべての変異体について、ラットＧＨと交差反応性を示さないヒトＧＨ ＩＲＭＡ（ニコルス・インスティテュート・ダイアグノスティクス）を用いて培地中のＧＨを定量した。Ａｒｇ１６Ｃｙｓ変異体はＧＨ ＩＲＭＡ中で交差反応性を欠くため、この変異体はヒトＧＨ ＥＬＩＳＡ（ＤＲＧダイアグノスティクス）を用いて定量した。Ａｒｇ１６Ｃｙｓ変異体はこのアッセイで完全に交差反応し、標準曲線と平行に希釈されたのに対し、ラットＧＨは交差反応性を示さなかった。Ａｒｇ１６Ｃｙｓ変異体についての結果を同じ実験でＥＬＩＳＡキットを用いて定量した野性型ＧＨと比較した。生物学的活性のアッセイに関して述べたのと同様に実験を行い、データを分析した。

ミスセンス変異体の機能のキャラクタリゼーション
ヒトＧＨのＸ線結晶解析構造において適当なアミノ酸残基を単純に置換することによって成熟タンパク質におけるミスセンス突然変異をモデル化した。ミスセンス突然変異の大半は、機能不全であるが正常に折り畳まれたタンパク質のモデルではなく、ＧＨ分子の構造的変形のモデル（これにともなってタンパク質の折り畳みが妨害され、成体活性が低下する）と適合することが示された。しかしながら、３つのミスセンス突然変異（Ａｒｇ１６Ｃｙｓ、Ｌｙｓ４１Ａｒｇ、Ｔｈｒ１７５Ａｌａ）がＧＨＲと相互作用することが知られているＧＨ分子の領域内に特定された（Ｄｅ Ｖｏｓ ｅｔ ａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２５５ ３０６−１２ （１９９２））。実際、関与しているアミノ酸の内、２個のもの（Ｌｙｓ４１及びＴｈｒ１７５）は、ＧＨの部位１とＧＨＲとの間の緊密な結合親和性にとって必要であることが以前に示されている８個の重要な残基に含まれている（Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ ａｎｄ Ｗｅｌｌｓ ２３４ ５５４−６３ （１９９３）； Ｃｌａｃｋｓｏｎ ａｎｄ Ｗｅｌｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２６７ ３８３−６ （１９９５）； Ｗｅｌｌｓ Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ ９３ １−６ （１９９６））。

培地中に分泌されなかったＬｅｕ−１１Ｐｒｏを例外として、１３のＧＨミスセンス変異体が昆虫細胞で発現した。そこでルシフェラーゼリポーター遺伝子アッセイを使用して変異体のシグナルトランスダクション活性をアッセイした。ＧＨが生物学的に活性を有するためには、ＧＨは２個のＧＨＲ分子に結合することによって受容体の二量化を引き起こす必要がある。これは細胞内チロシンキナーゼＪＡＫ−２を活性化し、これが更にリン酸化によって転写因子ＳＴＡＴ５を活性化する。リン酸化されたＳＴＡＴ５は二量化し、核に転位してＳＴＡＴ５応答性プロモーターに結合することによりＧＨ応答性遺伝子の発現のスイッチを入れる。ここで用いたＧＨの生物学的活性のアッセイではこの経路の全ての段階が機能している必要がある。６つの変異体（Ｔｈｒ２７Ｉｌｅ、Ｌｙｓ４１Ａｒｇ、Ａｓｎ４７Ａｓｐ、Ｓｅｒ７１Ｐｈｅ、Ｓｅｒ１０８Ａｒｇ及びＴｈｒ１７５Ａｌａ）でＪＡＫ／ＳＴＡＴシグナルトランスダクション経路を活性化する能力が著しく低下していたのに対して、残りの７つ（Ｔｈｒ−２４Ａｌａ、Ａｓｐ１１Ａｓｎ、Ａｒｇ１６Ｃｙｓ、Ｇｌｕ７４Ｌｙｓ、Ｇｌｎ９１Ｌｅｕ、Ｓｅｒ１０８Ｃｙｓ及びＶａｌ１１０Ｉｌｅ）は正常もしくはほぼ正常の機能活性を示した（図６）。原則的に後者の変異体群はＪＡＫ／ＳＴＡＴ以外のシグナルトランスダクション経路に対して阻害作用を及ぼしたか、あるいはその阻害作用が静的なｉｎ ｖｉｔｒｏシステムでは現れなかった可能性が考えられる。またこれらの変異体ではｍＲＮＡのスプライシング、ＧＨの折り畳み、分泌、若しくは安定性に問題があったか、又はＧＨ軸に対する悪影響が別のかたちで現れた可能性がある。最後にこれらの変異体は単に稀なニュートラルで表現型上の影響のない変異体であった可能性もある。

これらの可能性を更に検証するため、ラットの脳下垂体ＧＣ細胞でＧＨのミスセンス変異体の分泌の研究を行った。ＧＨ１プロモーターハプロタイプ１の制御下にある野性型ＧＨ１遺伝子をＧＣ細胞にトランスフェクトしたところ、４８時間にわたって６４ｐＭの濃度でヒトＧＨの分泌（ヒトＧＨ特異的抗体を用いたＩＲＭＡにより測定される）を引き起こすことが示された。各ＧＨ変異体はこれに伴うプロモーターハプロタイプの制御下でアッセイし、測定されたＧＨの分泌濃度を野性型のパーセンテージとして表した（図７）。野性型に対して低減した分泌量は、ミスセンス突然変異の直接的影響ではなく、低発現性プロモーターハプロタイプを有することによる発現量の低下にすべてまたは一部帰因すると考えられることから、付随する各隣接プロモーターハプロタイプについて経験的に導かれた発現レベルを直接比較した（図７）。Ａｌａ−２４変異体によって分泌されたＧＨの量は野性型Ｔｈｒ−２４の分泌量の約６３％であったが、付随するプロモーターハプロタイプ２１は野性型プロモーターハプロタイプ１のプロモーター活性の５８％を示したに過ぎなかった。このことから、Ｔｈｒ−２４Ａ突然変異はＧＨ分泌にほとんどあるいはまったく影響せず、Ａｌａ−２４を有するアレルに見られる分泌量の低下は、シスエレメントである低発現性プロモーターハプロタイプの存在のみによるものと推測することができる。低下したプロモーター活性は、Ａｓｐ１１Ａｓｎ及びＡｓｎ４７Ａｓｐ変異体の分泌量の低下を説明するうえでも恐らく充分であるが、機能不全であるＬｙｓ４１Ａｒｇ及びＳｅｒ７１Ｐｈｅ変異体の低い分泌レベルは、付随する低発現性プロモーターハプロタイプだけでは恐らく説明がつかない。これに対して、Ｌｅｕ−１１Ｐｒｏ突然変異を有するＧＨ１コンストラクトでは、正常発現性プロモーター（ハプロタイプ２）が付随しているにも関わらず測定可能なＧＨは分泌されなかった。同様に変異体Ａｒｇ１６Ｃｙｓ、Ｇｌｕ７４Ｌｙｓ、Ｇｌｎ９１Ｌｅｕ、Ｓｅｒ１０８Ｃｙｓ及びＶａｌ１１０Ｉｌｅで見られる分泌量の低下は、低発現性プロモーターハプロタイプによるものとは考えられず、導入されたミスセンス突然変異の結果であるものと考えられる。Ｌｅｕ−１１Ｐｒｏリーダーペプチド突然変異と併せると、これらの５つの変異体はＧＨの機能的活性ではなくＧＨの分泌量を低下させる点で特徴的な群を構成するものである。Ｔｈｒ２７Ｉｌｅ及びＴｈｒ１７５Ａｌａ変異体の分泌量は野性型と同等であったが、Ｓｅｒ１０８Ａｒｇの分泌量は上昇していた。

上述の基準にしたがって選別された低身長の患者において、新たなＶａｌ１１０Ｉｌｅ置換が一例見出された。しかしながらコントロール群において４例のＩｌｅ１００アレルがやはり見出されたことから（アレル頻度０．０１３に相当）、この変異体は一般集団における多型と考えることも可能である。分子モデリングによれば、この置換はＧＨの構造に悪影響を及ぼすと思われる。実際、進化過程で保存されているＶａｌ１１０残基はへリックス３のＮ末端で疎水性のコアの一部を形成しているが、これが長い側鎖を有するＩｌｅによって置き換えられることによって立体障害となると考えられる。この予想と一致して、Ｖａｌ１１０Ｐｈｅ置換は常染色体優性ＩＩ型ＩＧＨＤの原因として報告されている（Ｂｉｎｄｅｒ ｅｔ ａｌ Ｊ Ｃｌｉｎ Ｅｎｄｏｃｒｉｎ Ｍｅｔａｂ ８６ ３８７７−８１ （２００１））。ここで報告されたＩｌｅ１１０変異体は著しく低下した分泌を示すことから機能性の多型であると考えられる。

臨床上での患者の選別に上述の基準を採用することによって、試験する発端者で新たなＧＨ１遺伝子損傷の検出が可能となることから便利である。実際、選別された個人では選別を行わない個人（７／１５４）と比較して大幅に高い頻度（６／４１）で機能的に有意な突然変異が発生することが示されている（オッズ比：３．６、９５％信頼区間（ＣＩ）：１．０〜１２．９）。Ｖａｌ１１０Ｉｌｅ機能性多型をこの比較から除外するとオッズ比は７．０となる（９５％ＣＩ：１．４〜３９．０）。しかしながらこの群での機能的に有意なＧＨ１遺伝子損傷の発生率は、ＧＨ１遺伝子の大規模欠失のないＩＧＨＤ患者群と比較して大幅に低い（６／１１；オッズ比：２５．２；９５％ＣＩ：５．１〜１３２．２）。新たなＧＨ１遺伝子突然変異を拡充するうえで上記基準が適切に使用しうることは、ＧＨ分泌試験の結果とは関係なく、成長学上のパラメータと骨年齢を参照することによってＧＨ１遺伝子損傷の保因者の特定が可能であることを実証するものである。これに対して、ＧＨ１遺伝子損傷を有することが示されている発端者では、測定されるいずれの実験上または臨床上の表現型パラメータに関しても非保因者である発端者と大きく異ならないことから、スクリーニング方法としてＤＮＡ配列決定法を使用せずに発端者間で多くの保因者を特定することは容易ではない。

本実施例にしたがって特定された変異体の内、Ｌｅｕ−１１Ｐｒｏ、Ｌｙｓ４１Ａｒｇ、Ａｓｎ４７Ａｓｐ、Ｓｅｒ７１Ｐｈｅ、Ｓｅｒ１０８Ａｒｇ、Ｔｈｒ１７５Ａｌａ、Ｇｌｕ７４Ｌｙｓ、Ｇｌｎ９１Ｌｅｕ、Ｓｅｒ１０８Ｃｙｓ及びＶａｌ１１０Ｉｌｅについては本発明者等による同時継続中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＧＢ０１／２１２６号明細書に述べられている。ＪＡＫ／ＳＴＡＴ経路を活性化する能力が低下した変異体であるＴｈｒ２７Ｉｌｅ、付随するＧＨ１隣接プロモーターハプロタイプによる発現レベルの許容度が確立された後、ラット下垂体細胞内での分泌が低下する変異体であるＡｒｇ１６Ｃｙｓ、ならびに、ＭＡＰキナーゼのシグナルトランスダクション経路を活性化する能力が低下した変異体であるＩｌｅ１７９Ｍｅｔは今回初めて記載されるものである。最初の２つのものはそれぞれ図６及び７にＴ２７Ｉ及びＲ１６Ｃとして示されている。

実施例７−変異Ｉｌｅ１７９ＭｅｔによるＭＡＰキナーゼ経路の活性化
ＧＨ変異体のタンパク質分解による消化
野性型ＧＨ又はＩｌｅ１７９Ｍｅｔ変異体（６０μＭ）を発現している昆虫細胞から得た１００μｌ培地にトリプシン、キモトリプシン、又はプロテイナーゼＫ（すべてシグマ、イギリス国 プール）を０．１μｇ／ｍｌの最終濃度で加え、３７℃で１時間インキュベートした。野性型ＧＨを用いてこれまでに行われた用量依存実験によると、３種の酵素のすべてによって分解が始まる濃度は０．１μｇ／ｍｌである。１時間の処理時間の後、１０μｌのトリプシン−キモトリプシン阻害剤（５００μｇ／ｍｌ）を加えてトリプシン及びキモトリプシン消化を停止させ、１μｌのＰＭＳＦ（０．１Ｍ）を加えてプロテイナーゼＫ消化を停止させた。各反応液を更に１５分３７℃でインキュベートした。ミニゲル装置（バイオ−ラド・ラボラトリーズ）を使用して試料を１２％ゲル上でＳＤＳ−ＰＡＧＥで分析した。３７℃で１時間インキュベートした未消化の野性型ＧＨ及びＩｌｅ１７９Ｍｅｔ変異体も等量、ゲルに流した。このゲルを上述のように（Ｌｅｗｉｓ ｅｔ ａｌ Ｎｅｕｒｏｅｎｄｒｏｃｉｎｏｌｏｇｙ ２００２．１４，３６１−３６７）、ＰＶＤＦメンブレン上に電気ブロットし、マウスモノクローナル抗ヒトＧＨ抗体（ラブ・ビジョン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 フリーモント）でプロービングし、１：５００に希釈し、抗マウスＩｇＧ−ＨＲＰ複合体（１：５０００、アマシャム・バイオサイエンス）を用いて検出し、強調化学発光（ＥＣＬプラス、アマシャム・バイオサイエンス）によって可視化した。アルファイメージャー１２００デジタルイメージングシステム（アルファイノテック、アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サンリアンドロ）を用いてフィルムを分析し、結果を酵素消化後に残存したＧＨ量として未消化ＧＨのパーセンテージで示した。この実験を３回繰り返して両側ｔ検定によって統計的評価を行った。

ＭＡＰキナーゼ経路の活性化
Ｉｌｅ１７９Ｍｅｔ変異体が野性型ＧＨと同程度にＭＡＰキナーゼシグナルトランスダクション経路を活性化する能力を、野性型ＧＨ及びＩｌｅ１７９Ｍｅｔ変異体で３Ｔ３−Ｆ４４２Ａ前駆脂肪細胞を刺激する（２０ｎＭで１５分）ことにより調べた。この後、上述したように細胞を溶解して１０％ゲル上でＳＤＳ−ＰＡＧＥを行って分析した。このゲルをＰＶＤＦメンブレン上にブロットし、ｐ４２／ｐ４４ＭＡＰキナーゼ（セルシグナリング・テクノロジー）とＳＴＡＴ５（アップステート・バイオテクノロジー）の活性化型（リン酸化型）を検出する抗体を使用してプロービングした。ＥＣＬプラス（アマシャム）を用いてブロットを処理、可視化して、画像を上記のように分析した。

Ｉｌｅ１７９Ｍｅｔ変異体の機能性キャラクタリゼーション
疎水性残基であるＩｌｅ１７９の進化上の保存を、１９種類の脊椎動物から得られたｏｒｔｈｏｌｏｇｏｕｓなＧＨタンパク質のＣｌｕｓｔａｌＷ多重配列アラインメントによって調べた（Ｋｒａｗｃｚａｋ ｅｔ ａｌ Ｇｅｎｅ １９９９． ２３７，１４３−１５１）。この残基はカメを除いたすべての脊椎動物で疎水性のバリンであり、ヒト系統でのＩｌｅによる置換は保存されていることを示している。ヒトＧＨクラスターのｐａｒａｌｏｇｏｕｓな遺伝子の比較によって、Ｉｌｅ１７９に相当する残基は、ＣＳＨ１、ＣＳＨ２及びＣＳＨ偽遺伝子（ＣＳＨＰ１）のＭｅｔであることが示された。このことは保存的Ｉｌｅ１７９Ｍｅｔ置換が遺伝子変換を鋳型としているとする考え方と一致する。

次にヒトＧＨのＸ線結晶解析構造で残基を置換することによってＩｌｅ１７９Ｍｅｔ置換をモデル化した。Ｉｌｅ１７９はへリックス４でその一部が剥きだしとなるかたちで存在し、「ホットスポット」であるＧＨＲの残基Ｔｒｐ１６９の側鎖との疎水性相互作用が可能となっている。ＧＨＲとの更なる相互作用が、Ｉｌｅ１７９の側鎖及び主鎖原子と、ＧＨＲ残基であるＬｙｓ１６７及びＧｌｙ１６８の主鎖原子との間で生ずる。メチオニンの側鎖によるＩｌｅ１７９側鎖の置換によれば、こうした疎水性相互作用は置換に際して保存されうることが示される。

このＩｌｅ１７９Ｍｅｔ変異体を昆虫細胞で発現させ、ルシフェラーゼリポーター遺伝子アッセイシステム（１１，１２）を使用してそのシグナルトランスダクション活性についてアッセイを行った。ＧＨが生物学的活性を示すためには、２個のＧＨＲ分子に結合することによって受容体の二量化を引き起こす必要がある。ＧＨＲの二量化によって細胞内のチロシンキナーゼＪＡＫ２が活性化され、これによってリン酸化により転写因子ＳＴＡＴ５が活性化される。リン酸化されたＳＴＡＴ５は二量化し、核に転位してＳＴＡＴ５応答性プロモーターに結合することによりＧＨ応答性遺伝子の発現のスイッチを入れる。ここで用いたＧＨの生物学的活性のアッセイではこの経路の全ての段階が機能している必要がある。Ｉｌｅ１７９Ｍｅｔ変異体では、ＪＡＫ／ＳＴＡＴシグナルトランスダクション経路を活性化する能力は正常（野性型の９９±４％）であることが分かった。

しかしながらＩｌｅ１７９Ｍｅｔ変異体がＭＡＰキナーゼ経路を活性化する能力をアッセイすべく設計された上記実験では、変異体に対する活性化のレベルは野性型（基底活性化レベルの１４．５倍）と比較して大幅に低いことが示された（基底活性化レベルの５．７倍）。これはこの変異体が野性型ＧＨと同レベルにＳＴＡＴ５を活性化する能力とは対照的である（野性型（Ｉｌｅ１７９）では２０．５倍に対し、Ｍｅｔ１７９変異体では２２．５倍）。ＳＴＡＴ５のデータは、野性型ＧＨとＩｌｅ１７９Ｍｅｔ変異体が同様の活性レベルを示したＳＴＡＴ５応答性ルシフェラーゼバイオアッセイの結果を証明するものである。

これらの可能性を更に検証するため、ラットの脳下垂体ＧＣ細胞でのＩｌｅ１７９Ｍｅｔ変異体の分泌の研究を行った。ＧＨ１プロモーターハプロタイプ１の制御下にある野性型ＧＨ１遺伝子をＧＣ細胞にトランスフェクトしたところ、４８時間にわたって６４ｐＭの濃度でヒトＧＨの分泌（ヒトＧＨ特異的抗体を用いたＲＩＡにより測定される）を引き起こすことが示された。次いでＩｌｅ１７９Ｍｅｔ変異体（患者Ｂ４９においてシスエレメントとして付随するＧＨ１プロモーターハプロタイプ１の制御下にやはりある）をアッセイし、測定されたＧＨの分泌レベルを野性型のパーセンテージとして表した。分泌量は野性型の値の９７±４％であったことから、この突然変異はＧＨの分泌にはほとんどあるいはまったく影響を及ぼさないと推測される。

最後に、Ｉｌｅ１７９Ｍｅｔにトリプシン、キモトリプシン、及びプロテイナーゼＫでチャレンジ試験を行ってこの変異体が野性型ＧＨよりもタンパク質分解によって切断されやすいか否かを判定した。しかしながら、１７９Ｍｅｔ変異体は野性型ＧＨと同様にタンパク質分解によって切断されにくく、これらのＧＨの２つの型の間でタンパク質の折り畳まれ方に大きな差異はないと思われる。

この最初の評価で、本発明者等はＩｌｅ１７９Ｍｅｔ変異体がＪＡＫ／ＳＴＡＴシグナルトランスダクション経路を活性化する能力について検討し、これが野性型と区別されないことを示した。この変異体の分泌量及び安定性も正常値を示した。本発明者等は更にこの変異体がＭＡＰキナーゼシグナルトランスダクション経路を活性化する能力についても検討し、これが大幅に低下していることを示した。こうした理由から本発明者等は、この変異体はＭＡＰキナーゼシグナルトランスダクション経路を活性化する能力が低下しているという点で機能不全であると考えるものである。したがってこの変異体は正常な免疫学的反応性を示すが生物学的活性を示さない成長ホルモン遺伝子の別の重要な変異体である。

下垂体成長ホルモン（ＧＨ１）をコードした遺伝子を示し、染色体１７ｑ２３の５個の関連遺伝子のクラスター内に位置していることを示す図。 ５個の遺伝子はすべて非常に似通った構造を有し、５個のエクソンが短いイントロンによって同じ位置で分断されていることを示す図。 ＧＨ１遺伝子のプロモーター領域は５７０ｂｐの長さの範囲内に１７種の変異体ヌクレオチドという極めて高レベルの配列多型を有することが示す図。 ＧＨ１遺伝子の発現によって複数の異なるＧＨが生ずることを示すＧＨ１の参照配列。 図４Ａの続き 図４Ｂの続き ２２ｋＤａの主アイソフォームのアミノ酸配列。 図５Ａの続き ＧＨＲ媒介ＪＡＫ／ＳＴＡＴシグナルトランスダクション経路を活性化する昆虫細胞で発現したＧＨ変異体の相対的能力を示す図。 ラット下垂体（ＧＣ）細胞からのＧＨ変異体の分泌及び変異体関連プロモータハプロタイプの相対発現レベルを示す図。

Claims (28)

1. ヒト成長ホルモンの核酸配列であるＧＨ１の変異体であって、
   （ａ）（ｉ）＋４８０Ｃ→Ｔ；
   （ｉｉ）＋４４６Ｃ(R)Ｔ；
   （ｉｉｉ）＋１４９１Ｃ(R)Ｇ；
   （ｉｖ）−６０Ｇ(R)Ａ；
   （ｖ）−４０〜−３９ＧＧ(R)ＣＴ；
   （ｖｉ）−３６０Ａ(R)Ｇ；及び
   （ｖｉｉ）＋７４８Ａ(R)Ｇ
   （ただし数値はＴＳＳから数えた参照用の野性型ヒトＧＨ１ヌクレオチドの位置を示す数である。）と；
   （ｂ）配列（ａ）にほぼ相同であるか又はストリンジェントな条件下で配列（ａ）にハイブリダイズする配列と；
   （ｃ）配列（ａ）若し くは（ｂ）にほぼ相同であるか、又は遺伝子コードのｄｅｇｅｎｅｒａｃｙを例外として配列（ａ）若しくは（ｂ）にハイブリダイズする配列と；
   （ｄ）上記の配列（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）のいずれかに対して特異的であるとともに（ｉ）〜（ｖｉｉ）から選択される変異を有するオリゴヌクレオチドとからなる群から選択される変異を有する変異体を含む単離または組換えポリヌクレオチド。
2. 前記配列（ａ）は、
   （ａ）（ｉ）＋４８０Ｃ→Ｔ；及び
   （ｉｉ）＋４４６Ｃ→Ｔ から選択される請求項１に記載の核酸配列。
3. ｃＤＮＡ配列である請求項１または２に記載の核酸配列。
4. ＧＨ１の変異体によってコードされるアミノ酸配列であって、該ＧＨ１変異体は請求項１乃至３のいずれかに記載のものであるアミノ酸配列。
5. ｈＧＨ（図５、配列番号 ）に関して定義されるヒトＧＨ変異体であって、
   （ｉ） Ｔｈｒ２７Ｉｌｅ；
   （ｉｉ） Ａｒｇ１６Ｃｙｓ；
   （ｉｉｉ） Ｉｌｅ１７９Ｍｅｔ；
   （ｉｖ） Ｔｈｒ２７Ｉｌｅ；及び
   （ｖ） Ａｓｎ４７Ａｓｐから選択されるヒトＧＨ変異体。
6. Ｔｈｒ２７Ｉｌｅを有する請求項４または５に記載の変異体。
7. Ａｒｇ１６Ｃｙｓを有する請求項４または５に記載の変異体。
8. Ｉｌｅ１７９Ｍｅｔを有する請求項４または５に記載の変異体。
9. 機能不全ＧＨを有することが疑われる患者をスクリーニングするためのスクリーニング方法であって、
   （ａ）患者からヒトＧＨ１遺伝子のヌクレオチド配列又はこれによってコードされるポリペプチド配列を含む試験試料を得る工程と、
   （ｂ）前記試験試料より得られた配列の所定の領域を、所定の配列の対応する領域と比較する工程とを含むスクリーニング方法において、前記所定の配列は請求項１乃至３のいずれかに記載のＧＨ１の変異体、又は請求項４乃至８のいずれかに記載のｈＧＨの変異体から選択されることを特徴とする方法。
10. 前記所定の配列は、変異体ＧＨ１遺伝子の所定領域に対応する核酸配列を有するオリゴヌクレオチドであり、前記領域は野性型配列の前記対応した領域と比較して請求項１乃至３のいずれかに記載の変異を少なくとも１つ有する請求項９に記載のスクリーニング方法。
11. 前記試験試料はゲノムＤＮＡを含む請求項９または請求項１０に記載のスクリーニング方法。
12. 前記比較工程は、ＧＨ１遺伝子の前記適当な領域の配列を決定する工程を含み、及び／又は、ＤＮＡチップ技術を使用し、該チップは、標識した試料ＤＮＡのハイブリダイゼーションによって複数の既知の突然変異またはすべての可能な突然変異について同時にスクリーニングを行ううえで使用される小型の並列分析素子である請求項９乃至１１のいずれかに記載のスクリーニング方法。
13. 前記比較工程には、質量分析、マイクロアレイ分析、及びピロシークエンシング、及び／又は、ＥＬＩＳＡを含む抗体に基づいた検出法などのタンパク質配列決定法によるポリペプチドの同定を行うことが含まれる請求項９に記載のスクリーニング方法。
14. 請求項９乃至１３のいずれかに記載のスクリーニング方法を行ううえで使用するのに適したキットであって、
    （ａ）変異体ＧＨ１遺伝子の所定領域に対応した核酸配列を有するオリゴヌクレオチドであって、請求項１乃至３のいずれかに記載の変異から選択される、対応する野性型配列からの変異を前記領域が少なくとも１つ有するようなオリゴヌクレオチドと、
    （ｂ）（ａ）で特定された領域内の野性型配列に対応する核酸配列を有するオリゴヌクレオチドと、必要に応じて、
    （ｃ）患者のＤＮＡの所望の領域を増幅するためのＰＣＲを行うのに適した１以上の試薬とを含むキット。
15. 前記試薬は、ＧＨ１遺伝子のエクソンに対応したＰＣＲプライマー、及び／又は、上記に定義したプライマー、及び／又は、ＴａｑＤＮＡポリメラーゼを含むＰＣＲでの使用に適した他の試薬の１以上を含む請求項１４に記載のキット。
16. 請求項１乃至３のいずれかに記載のＧＨ１の変異体又は請求項４乃至８のいずれかに記載のＧＨ変異体の存在を示すか又は相関のある１以上の「代用マーカー」を使用する請求項９乃至１３のいずれかに記載のスクリーニング方法又は請求項１４若しくは１５に記載のキット。
17. 前記「代用マーカー」は、
    （ａ）任意の生体分子（ヌクレオチド、ＧＨ変異体又はＧＨ１に特異な抗体を含むタンパク質、糖類、脂質など、ただしこれに限定されない）；
    （ｂ）化学的化合物（薬物、その代謝産物、及び他の化学的化合物など、ただしこれに限定されない）；及び／又は
    （ｃ）所定の物理的特性、であるか又はこれらを含む、患者の体内におけるその存在、非存在、又は量が測定可能であって前記ＧＨ変異体又はＧＨ１の変異体の存在に相関している請求項１６に記載のスクリーニング方法またはキット。
18. 治療、診断、又は検出方法における請求項１乃至３のいずれかに記載のＧＨ１又は請求項４乃至８のいずれかに記載のＧＨ変異体の用途。
19. 糖尿病、肥満、感染症、癌、又は心臓疾患から選択される疾患に対する個人の感受性を判定するための請求項１８に記載の用途。
20. 個人におけるＧＨ結合欠陥及び／又は脳下垂体貯蔵欠陥を判定するための請求項１８に記載の用途。
21. 遺伝子治療における請求項１乃至３のいずれかに記載のＧＨ１の変異体の用途。
22. 個人におけるＧＨ機能不全に関連するか又はこれによって引き起こされる状態の予防、治療、診断又は検出のための治療用組成物、診断用組成物若しくはキット、又は検出用キットにおける請求項１乃至３のいずれかに記載のＧＨ１の変異体又は請求項４乃至８のいずれかに記載のＧＨ変異体の用途。
23. 請求項４乃至８のいずれかに記載の変異体に特異的な抗体であって、該変異体と、対応する野性型アミノ酸とを区別可能である抗体。
24. 薬学的に許容されるその担体と関連して請求項４乃至８のいずれかに記載のＧＨ変異体を含む組成物。
25. 請求項１乃至３のいずれかに記載の核酸配列を含むベクター。
26. 細菌のホスト細胞を含む、請求項２５に記載のベクターを含むホスト細胞。
27. 請求項４乃至８のいずれかに記載のＧＨ変異体を調製するための方法であって、
    （ｉ）請求項２６に記載のホスト細胞を培養することと、
    （ｉｉ）これにより産生されたＧＨ変異体を培地から回収することとを含む方法。
28. 培地中に存在する、請求項１乃至３のいずれか、請求項２５又は２６に記載の配列、ベクター又は細胞によってコードもしくは発現されるタンパク質又はアミノ酸配列。

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