JP2006240990A - Klotho protein and anti-klotho protein antibody and use of them - Google Patents

Klotho protein and anti-klotho protein antibody and use of them Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a medicinal composition containing a klotho protein lowering phosphorus in blood and/or an activated vitamin D in the blood and an anti-klotho protein antibody elevating the phosphorus in the blood and activated vitamin D in the blood, and capable of being utilized for the treatment or prevention of diseases associated with phosphorus and activated vitamin D. <P>SOLUTION: This medicinal composition contains the klotho protein as an active ingredient for lowering the phosphorus in the blood and/or activated vitamin D in the blood. The medicinal composition contains the anti-klotho protein antibody as an active ingredient for elevating the phosphorus in the blood and/or activated vitamin D in the blood. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はリン酸代謝、ビタミンD代謝を変化させるようなKlothoタンパク質、同Klothoタンパク質を認識する抗体、同Klothoタンパク質とFGF23ポリペプチドとの複合体、ならびにこれら物質の用途に関する。
【0002】
【従来の技術】
生体におけるリンは骨、細胞内、細胞外液中に存在し、骨の力学的強さの元や生体のエネルギー代謝、細胞機能維持等に不可欠な重要な役割を担っている。このような重要性から血清中のリン濃度はほぼ一定の濃度に保たれており、血中リン酸濃度の恒常性を維持する為の制御機構の存在が示唆されている。生体内のリンの出納は腎での排泄と腸管での吸収によって調節されているが、リン出納調節臓器としては腎臓が重要であると考えられている。具体的には腎臓の近位尿細管におけるリン酸輸送体タンパク質の調節が血中リン濃度調節に影響を与える。血清中のリン酸濃度の変化と調節に影響を与える物質としては副甲状腺ホルモン、1α,25-ジヒドロキシビタミンD3、FGF23などの関与が現在のところ考えられているが、副甲状腺ホルモンや1α,25-ジヒドロキシビタミンD3は、リン代謝よりもむしろカルシウム代謝調節において重要な役割を果たしている。
【0003】
FGF23は血清リン、血清1α,25-ジヒドロキシビタミンDを強力に低下させる因子として発見された物質である(WO 02/14504、およびShimada T , et al :Proc Natl Acad Sci USA, 2001 May 22;98(11):p6500-p6505)。血清リンの低下を伴う腫瘍性骨軟化症の腫瘍特異的に高発現している遺伝子を探索した結果発見された物質で、腎臓近位尿細管のリン酸輸送体を減少させることにより血清リン酸の低下を引き起こす。また、腎臓での1α,25-ジヒドロキシビタミンD3(以下活性型ビタミンD3)の合成酵素である1α水酸化酵素の発現を抑制し、逆に活性型ビタミンD3の分解酵素である24水酸化酵素の発現を増大させることにより、血中の活性型ビタミンD3濃度を低下させる。このように、FGF23は血清リン、血清1α,25-ジヒドロキシビタミンDを共に低下させる作用を持つことは明らかとなっているが、そのシグナルを伝達する物質や経路に関しては明らかにはなっていない。
【0004】
一方、ヒトの老化症状に似た変異表現型をもつklothoマウスはklotho遺伝子座へのほかの遺伝子の挿入変異により様々な表現型を示すことが明らかになっており、その表現型は短寿命、成長遅延、老年性皮膚萎縮、肺気腫、難聴、心臓機能障害、メンケベルク型動脈硬化症、低回転性の骨密度の減少、異所性石灰化、不妊症、血糖制御異常、胸腺萎縮、B細胞分化障害などである(WO98/29544, Kuro-o M , et al :Nature 1997 Vol 390 p45-51)。また、これらの表現型はウイルスベクターを用いた全長klotho遺伝子のklothoマウスへの導入により回復することが示されている(WO98/29544, Kuro-o M , et al :Nature 1997 Vol 390 p45-51)。さらに、klothoの細胞外領域はKL1とKL2の二つの領域から構成されているが、KL1領域と免疫グロブリンを融合させたタンパク質をklothoマウスへ投与することにより、胸腺、脾臓、精巣の萎縮や異所性石灰化を抑制することが明らかとなっている(WO00/27885)。上記に挙げたklothoマウスの様々な症状の他に、klotho変異マウスは血清中のリン酸濃度の亢進、活性型ビタミンDの亢進が引き起こされていることが報告されており(Yoshida T , et al :Endocrinology. 2002 Feb;143(2):683-9.)、また、リン、ビタミンDホメオスタシスが異常をきたすような状態である腎不全時でのklothoタンパクの発現は正常時の腎臓と比較して減少していることも報告されている(Koh H , et al :Biochem Biophys Res Commun. 2001 Feb 2;280(4):1015-20.)。klotho変異マウスでは1α水酸化酵素の発現亢進が引き起こされていることが明らかとなっており、klotho遺伝子異常によるビタミンD代謝異常が考えられているが、klothoタンパク質自身の機能が未解明であることもあり、klotho遺伝子異常におけるリン酸代謝、ビタミンD代謝に関わる分子メカニズムは明らかとなっていない。
【0005】
【特許文献1】
WO02/14504
【特許文献2】
WO98/29544
【特許文献3】
WO00/27885
【非特許文献1】
Shimada T , et al :Proc Natl Acad Sci USA, 2001 May 22;98(11):p6500-p6505
【非特許文献2】
Kuro-o M , et al :Nature 1997 Vol 390 p45-51
【非特許文献3】
Endocrinology. 2002 Feb;143(2):683-9
【非特許文献4】
Koh H , et al :Biochem Biophys Res Commun. 2001 Feb 2;280(4):1015-20
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、血中リンおよび/または血中活性型ビタミンDを低下させるklothoタンパク質ならびに血中リンおよび/または血中活性型ビタミンDを上昇させる抗klothoタンパク質抗体を含む医薬組成物の提供を目的とし、リン、ビタミンDが関与する腫瘍性骨軟化症、ADHR、XLH、腎性骨異栄養症、透析骨症、骨粗鬆症、低リン血症、クル病、骨軟化症、尿細管機能障害、骨減少症、低カルシウム血症、高リン血症、副甲状腺機能亢進症、異所性石灰化、掻痒、骨硬化症、パジェット病、高カルシウム血症、副甲状腺機能低下症、骨痛、筋力低下、骨格変形、成長障害および低1,25D血症などの疾患の治療または予防のための医薬組成物の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は血中リン濃度、血中活性型ビタミンD濃度をコントロールしうる物質とその用途を提供することにある。
【0008】
本発明者らは全長klothoタンパク質、可溶化klothoタンパク質に関わらず、klothoタンパク質が存在する条件下においてFGF23による細胞内へのシグナル伝達(ERKリン酸化亢進やegr1発現上昇)が動物での腎臓と同様に引き起こされることを見出した。また、FGF23とklothoタンパク質とは結合することを明らかとした。また、FGF23とklothoタンパクとの相互作用がリン、ビタミンDの代謝調節に重要であることを見出した。また、klothoタンパク質を認識する抗体のマウスへの投与により血中のリン、活性型ビタミンDの濃度を上昇させることに成功し、また可溶化klothoタンパク質発現細胞のヌードマウスへの移植により、血中のリン濃度、活性型ビタミンD濃度を低下させることにも成功した。これらの結果から本発明を完結するに至り、本発明により血中リン、血中ビタミンDを制御することにより関係する疾患を治療することのできる薬剤となりうる、もしくは関連する疾患の診断を可能にしうるものと考える。従って、本発明は以下の通りである。
[1] klothoタンパク質を有効成分として含む、血中リン濃度および/または血中活性型ビタミンD濃度を低下させるための医薬組成物、
[2] klothoタンパク質が可溶化klothoタンパク質である、[1]の医薬組成物、
[3] 抗klothoタンパク質抗体を有効成分として含む、血中リン濃度および/または血中活性型ビタミンD濃度を上昇させるための医薬組成物、
[4] 腫瘍性骨軟化症、ADHR、XLH、腎性骨異栄養症、透析骨症、骨粗鬆症、低リン血症、クル病、骨軟化症、尿細管機能障害、骨減少症、低カルシウム血症、高リン血症、副甲状腺機能亢進症、異所性石灰化、掻痒、骨硬化症、パジェット病、高カルシウム血症、副甲状腺機能低下症、骨痛、筋力低下、骨格変形、成長障害および低1,25D血症からなる群から選択されるリンおよび/またはビタミンDが関与する疾患の治療および/または予防に使用される[1]から[3]のいずれかの医薬組成物、および
[5] 血中リン濃度および/または血中活性型ビタミンD濃度を変動させる物質をスクリーニングする方法であって、FGF23とklothoタンパク質を接触させ、FGF23とklothoタンパク質との相互作用による細胞内シグナルを検出することにより、スクリーニングする方法。
以下、本発明を詳細に説明する。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明は血中のリン濃度、活性型ビタミンD濃度を変化させるようなklothoタンパク質、klothoタンパク質を認識する抗体、FGF23とklothoタンパク質との複合体とそれら物質の用途に関するものである。
【0010】
本発明を用いることにより、klothoタンパク質、klothoタンパク質を認識する抗体、FGF23とklothoタンパク質との複合体の少なくともいずれかを含む医薬組成物を、リン、ビタミンDが関与する病態、例えば、腫瘍性骨軟化症、ADHR、XLH、腎性骨異栄養症、透析骨症、骨粗鬆症、低リン血症、クル病、骨軟化症、尿細管機能障害、骨減少症、低カルシウム血症、高リン血症、副甲状腺機能亢進症、異所性石灰化、掻痒、骨硬化症、パジェット病、高カルシウム血症、副甲状腺機能低下症、骨痛、筋力低下、骨格変形、成長障害および低1,25D血症などの疾患の治療または予防に用いることができる。
【0011】
可溶化klotho
可溶化klotho cDNAとしては配列番号1(Genebank accession No. AB005142)に記載のヒト由来のklotho cDNAの配列を元にして公知の方法により調製することができる。例えば、klothoタンパク質を発現している細胞、臓器よりcDNAライブラリーを作製し、klotho cDNAの配列(配列番号1)の一部をプローブにしてハイブリダイゼーションを行なうことにより調製できる。また、klothoタンパク質を発現している細胞、臓器よりRNAを調製し、逆転写酵素によりcDNAを作製した後klotho cDNAの配列(配列番号1)に基づいてオリゴDNAを合成し、これをプライマーとして用いてPCR反応を行い、klotho cDNAを増幅させ調製することも可能である。
【0012】
上記通り得られたklotho cDNAについて塩基配列の決定を行う。塩基配列の決定はマキサム-ギルバートの化学修飾法、又はM13ファージを用いるジデオキシヌクレオチド鎖終結法等の公知手法により行うことができるが、通常は自動塩基配列決定機(例えばPERKIN-ELMER社製373A DNAシークエンサー等)を用いて配列決定が行われる。
【0013】
配列番号1にヒトklotho cDNAの塩基配列を、配列番号2にヒト全長klothoタンパク質のアミノ酸配列、配列番号3に可溶化ヒトklothoタンパク質のアミノ酸配列を例示するが、低リン酸血症誘導活性および/または低活性型ビタミンD血症誘導活性を有する限り、当該アミノ酸配列において1個若しくは数個のアミノ酸に欠失、置換、付加等の変異が生じてもよい。また、ヒトKlothoタンパク質とマウスKlothoタンパク質のアミノ酸配列レベルでの相同性は85%であり(配列番号2がヒトklothoタンパク質のアミノ酸配列を、配列番号23がマウスklothoタンパク質のアミノ酸配列を示す)、マウスklothoタンパク質はヒトklothoタンパク質と同等の機能を有していると予測される。従って、本発明においてklothoタンパク質はヒト由来のklothoタンパク質だけではなく、マウス由来klothoタンパク質やヒトklothoタンパク質とアミノ酸の相同性が、80%以上、好ましくは85%以上の他動物種のklothoタンパク質も含まれる。これらヒト以外の動物種由来のklothoタンパク質のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、低リン酸血症誘導活性および/または低活性型ビタミンD血症誘導活性を有する限り、当該アミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸に欠失、置換、付加等の変異が生じていてもよい。タンパク質が低リン酸血症誘導活性および/または低活性型ビタミンD血症誘導活性を有しているかは後述の実施例13に記載の方法を参考にタンパク質を発現している細胞をマウスに移植、もしくは同タンパク質をマウス等に投与し、血清中のリン濃度または1,25ジヒドロキシビタミンD濃度を測定すればよい。
【0014】
例えば、配列番号2、配列番号3、もしくは配列番号23に示されるアミノ酸配列から1又は数個、好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個のアミノ酸が欠失してもよく、配列番号2、配列番号3もしくは配列番号23に示されるアミノ酸配列に1又は数個、好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個のアミノ酸が付加してもよく、あるいは、配列番号2、配列番号3もしくは配列番号23で表わされるアミノ酸配列の1又は数個、好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個のアミノ酸が他のアミノ酸に置換してもよい。
【0015】
また、置換の方法としては、アミノ酸の特性をある程度保持したファミリー内での保存的置換を行っても良い。アミノ酸側鎖の側鎖の特性から一般的に分類されるファミリーは以下のものが挙げられる。
(1)酸性アミノ酸ファミリー: アスパラギン酸、グルタミン酸
(2)塩基性アミノ酸ファミリー: リジン、アルギニン、ヒスチジン
(3)非極性アミノ酸ファミリー:アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン
(4)非帯電極性アミノ酸ファミリー:グリシン、アスパラギン、グルタミン、システイン、セリン、スレオニン、チロシン
(5)脂肪族ヒドロキシアミノ酸ファミリー:セリン、スレオニン
(6)アミド含有アミノ酸ファミリー:アスパラギン、グルタミン
(7)脂肪族アミノ酸:アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン
(8)芳香族アミノ酸ファミリー:フェニルアラニン、トリプトファン、チロシン
(9)疎水性アミノ酸ファミリー:ロイシン、イソロイシン、バリン
(10)小型アミノ酸ファミリー:アラニン、セリン、スレオニン、メチオニン、グリシン
【0016】
本発明において、本発明の可溶化klothoタンパク質のアミノ酸配列の少なくとも一部に変異を導入するには、該アミノ酸をコードするDNAの塩基配列に変異を導入する手法が採用される。
【0017】
DNAに変異を導入するには、Kunkel法若しくはGapped duplex法等の公知手法又はこれに準ずる方法により行うことができる。例えば、変異オリゴヌクレオチドをプライマーとして用いた部位特異的突然変異誘発法に基づいて変異を導入するが、変異導入用キット(例えばMutan-K(TAKARA社製)、Mutan-G(TAKARA社製)、TAKARA社のLA PCR in vitro Mutagenesis シリーズキットなど)を用いて変異を導入することもできる。
【0018】
さらに、上記本発明のDNA(配列番号1)から調製されるプローブとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、低リン血症誘導活性および/または低活性型ビタミンD血症誘導活性を有するタンパク質をコードするDNAも、本発明のDNAに含まれる。このようなDNAの配列は、配列番号1に示されるDNAの有する配列と相同性が70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。上記のようにこれらのDNA配列にはマウスklothoタンパク質等ヒト以外の動物種由来のklothoタンパク質も含まれる。プローブとは、配列番号1に示す配列の全長に対し相補配列を有するもの、あるいは長さが17塩基以上の連続する配列(部分配列)に対し相補配列を有するものをいう。
【0019】
ここで、ストリンジェントな条件とは、ナトリウム濃度が750mM以上、好ましくは900mM以上であり、温度が40℃以上、好ましくは42℃の条件を満たすものをいう。具体的には、6×SSC、5×Denhardt、0.5% SDS、50% Formamide、42℃の条件をいう。なお、6×SSCとは、900mM NaCl、90mM クエン酸ナトリウムを意味する。デンハルト溶液(Denhardt)とは、BSA(ウシ血清アルブミン)、ポリビニルピロリドン及びFicoll400を含む溶液であり、50×Denhardtは1% BSA、1% ポリビニルピロリドン、1% Ficoll 400の組成からなる(5×Denhardtは50×Denhardtの10分の1の濃度を意味する)。
【0020】
また、本発明のDNAがコードするタンパク質が低リン酸血症誘導活性および/または低活性型ビタミンD血症誘導活性を有しているかは後述の実施例13に記載の方法を参考にタンパク質を発現している細胞をマウスに移植、もしくは同タンパク質をマウス等に投与し、血清中のリン濃度または1,25ジヒドロキシビタミンD濃度を測定すればよい。
【0021】
一旦本発明のDNAの塩基配列が決定されると、その後は、化学合成によって、又は決定された当該塩基配列から合成したプライマーを用いたPCRによって、本発明のDNAを得ることができる。
【0022】
本発明のDNAを含む組換えベクター及び形質転換体の作製
(1) 組換えベクターの作製
本発明の組換えベクターは、適当なベクターに本発明のDNAを連結(挿入)することにより得ることができる。本発明のDNAを挿入するためのベクターは、宿主中で複製可能なものであれば特に限定されず、例えば、プラスミド DNA、ファージ DNA等が挙げられる。
【0023】
プラスミド DNAとしては、大腸菌由来のプラスミド(例えばpBR322, pBR325, pUC118, pUC119等)、枯草菌由来のプラスミド(例えばpUB110, pTP5等)、酵母由来のプラスミド(例えばYEp13, YEp24, YCp50等)などが挙げられ、ファージDNAとしてはλファージ等が挙げられる。また、レトロウイルス、アデノウイルス又はワクシニアウイルスなどの動物ウイルス、あるいはバキュロウイルスなどの昆虫ウイルスベクターを用いることもできる。さらに、GST、His-tagなどが連結された融合プラスミドを用いることもできる。
【0024】
ベクターに本発明のDNAを挿入するには、まず、精製されたDNAを適当な制限酵素で切断し、適当なベクター DNAの制限酵素部位又はマルチクローニングサイトに挿入してベクターに連結する方法などが採用される。
【0025】
本発明のDNAは、そのDNAの機能が発揮されるようにベクターに組み込まれることが必要である。そこで、本発明のベクターには、プロモーター、本発明のDNAのほか、所望によりエンハンサーなどのシスエレメント、スプライシングシグナル、ポリA付加シグナル、選択マーカー、リボソーム結合配列(SD配列)などを連結することができる。なお、選択マーカーとしては、例えばジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子等が挙げられる。
【0026】
(2) 形質転換体の作製
本発明の形質転換体は、本発明の組換えベクターを、目的遺伝子が発現し得るように宿主中に導入することにより得ることができる。ここで、宿主としては、本発明のDNAを発現できるものであれば特に限定されるものではない。例えば、エッシェリヒア・コリ(Escherichia coli)等のエッシェリヒア属、バチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)等のバチルス属、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)等のシュードモナス属に属する細菌、あるいはサッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)等の酵母が挙げられる。また、COS細胞、CHO細胞、HEK293細胞等の動物細胞や、Sf9、Sf21等の昆虫細胞を用いることもできる。
【0027】
大腸菌等の細菌を宿主とする場合は、本発明の組換えベクターが該細菌中で自律複製可能であると同時に、プロモーター、リボゾーム結合配列、本発明のDNA、転写終結配列により構成されていることが好ましい。また、プロモーターを制御する遺伝子が含まれていてもよい。大腸菌としては、例えばエッシェリヒア・コリ(Escherichia coli) JM109、HB101などが挙げられ、枯草菌としては、例えばバチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)などが挙げられる。プロモーターは、大腸菌等の宿主中で発現できるものであればいずれを用いてもよい。例えばtrpプロモーター、lacプロモーター、PLプロモーター、PRプロモーターなどの、大腸菌やファージに由来するT7プロモーターなどが用いられる。tacプロモーターなどのように、人為的に設計改変されたプロモーターを用いてもよい。細菌への組換えベクターの導入方法は、細菌にDNAを導入する方法であれば特に限定されるものではない。例えばカルシウムイオンを用いる方法、エレクトロポレーション法等が挙げられる。
【0028】
酵母を宿主とする場合は、例えばサッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)、ピヒア・パストリス(Pichia pastoris)などが用いられる。この場合、プロモーターとしては酵母中で発現できるものであれば特に限定されず、例えばgal1プロモーター、gal10プロモーター、ヒートショックタンパク質プロモーター、MFα1プロモーター、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、GAPプロモーター、ADHプロモーター、AOX1プロモーター等が挙げられる。酵母への組換えベクターの導入方法としては、酵母にDNAを導入する方法であれば特に限定されず、例えばエレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、酢酸リチウム法等が挙げられる。
【0029】
動物細胞を宿主とする場合は、サル細胞COS-7、Vero、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO細胞)、マウスL細胞、ラットGH3細胞、又はヒトFL、HEK293、HeLa若しくはJurkat細胞などが用いられる。プロモーターとしてSRαプロモーター、SV40プロモーター、LTRプロモーター、β-アクチンプロモーター等が用いられ、また、ヒトサイトメガロウイルスの初期遺伝子プロモーター等を用いてもよい。動物細胞への組換えベクターの導入方法としては、例えばエレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、リポフェクション法等が挙げられる。
【0030】
昆虫細胞を宿主とする場合は、Sf9細胞、Sf21細胞などが用いられる。昆虫細胞への組換えベクターの導入方法としては、例えばリン酸カルシウム法、リポフェクション法、エレクトロポレーション法などが用いられる。
【0031】
本発明のklothoタンパク質
本発明のklothoタンパク質とは、配列番号2、配列番号3もしくは配列番号23に示されるアミノ酸配列を有するタンパク質、またはこれらのタンパク質と80%以上、好ましくは85%以上のアミノ酸配列の相同性を有するヒトおよびマウス以外の他動物種由来のklothoタンパク質のことであり、また前述の低リン酸血症誘導活性および/または低活性型ビタミンD血症誘導活性を有するものである。さらに、本発明におけるklothoタンパク質には、低リン酸血症誘導活性および/または低活性型ビタミンD血症誘導活性を有する限り、前述のアミノ酸配列中の1個又は数個のアミノ酸が置換、欠失及び、または修飾されているアミノ酸配列を有するタンパク質も包含される。さらに、そのような置換、欠失、修飾及び付加が複数の組み合わせの場合であってもよい。
【0032】
本発明の低リン酸血症誘導活性および/または低活性型ビタミンD血症誘導活性を有するklothoタンパク質は、配列番号1に示す塩基配列もしくは配列番号1に示す塩基配列の塩基番号1番〜2934番を含む配列、または他動物種のklothoタンパク質をコードするDNAの配列もしくはヒトklotho DNAの塩基配列の塩基番号1番〜2934番に相当する配列を含む配列を、発現できる形態で適当な宿主細胞に導入して形質転換細胞を調製し、該形質転換細胞に導入したDNAを発現させることによって製造することができる。また、このように産生されたタンパク質は、宿主が持つタンパク質修飾機構により切断や糖鎖付加などのポリペプチド鎖の改変を受けることがある。
【0033】
本発明のklothoタンパク質は、前記形質転換体を培養し、その培養物から採取することにより得ることができる。「培養物」とは、培養上清のほか、培養細胞若しくは培養菌体又は細胞若しくは菌体の破砕物のいずれをも意味するものである。
本発明の形質転換体を培養する方法は、宿主の培養に用いられる通常の方法に従って行われる。
【0034】
大腸菌や酵母菌等の微生物を宿主として得られた形質転換体を培養する培地は、微生物が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、形質転換体の培養を効率的に行うことができる培地であれば、天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。炭素源としては、グルコース、フラクトース、スクロース、デンプン等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、エタノール、プロパノール等のアルコール類が挙げられる。窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機酸若しくは有機酸のアンモニウム塩又はその他の含窒素化合物のほか、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカー等が挙げられる。無機物としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウム等が挙げられる。
【0035】
培養は、通常、振盪培養又は通気攪拌培養などの好気的条件下、37℃で4〜48時間行う。培養期間中、pHは6.0〜8.0に保持する。pHの調整は、無機又は有機酸、アルカリ溶液等を用いて行う。培養中は必要に応じてアンピシリンやテトラサイクリン等の抗生物質を培地に添加してもよい。
【0036】
プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養する場合は、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、イソプロピル-β-D-チオガラクトピラノシド(IPTG)で誘導可能なT7プロモーターを有する発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、 IPTG等を培地に添加することができる。また、インドールアクリル酸(IAA)で誘導可能なtrpプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、IAA等を培地に添加することができる。
【0037】
動物細胞を宿主として得られた形質転換体を培養する培地としては、一般に使用されているRPMI1640培地、DMEM培地又はこれらの培地に牛胎児血清等を添加した培地等が挙げられる。培養は、通常、5%CO2存在下、37℃で1〜10日行う。培養中は必要に応じてカナマイシン、ペニシリン等の抗生物質を培地に添加してもよい。培養後、本発明のklothoタンパク質が菌体内又は細胞内に生産される場合には、超音波処理、凍結融解の繰り返し、ホモジナイザー処理などを施して菌体又は細胞を破砕することにより目的のポリペプチドを採取する。また、本発明のklothoタンパク質が菌体外又は細胞外に生産される場合には、培養液をそのまま使用するか、遠心分離等により菌体又は細胞を除去する。その後、タンパク質の単離精製に用いられる一般的な生化学的方法、例えば硫酸アンモニウム沈殿、ゲルクロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー等を単独で又は適宜組み合わせて用いることにより、前記培養物中から本発明のポリペプチドを単離精製することができる。
【0038】
本発明のklothoタンパク質のin vivoでの活性は、本発明のklothoタンパク質を発現する上述の組み換え体細胞をヌードマウスの皮下に移植する実験により評価した。
【0039】
本試験において移植した細胞は、ヌードマウスの皮下において増殖して腫瘍を形成する。これに伴い細胞が生産し、分泌する本発明のポリペプチドはマウスの体液中に放出されることを特徴としている。この実験において、図8(実施例13)に示すように、本発明のklothoタンパク質を発現する細胞を移植したマウスは、本発明のDNAを導入していない対照のCHO細胞を移植して腫瘍を形成させた個体、又は腫瘍を形成していない個体と比較して、明らかな低リン酸血症を呈した。このことから、本発明のklothoタンパク質は低リン酸血症誘導活性を有していることが明らかとなった。
【0040】
本発明においては、上記タンパク質を修飾することもできる。例えば、ポリエチレングリコール、デキストラン、ポリ(N-ビニル−ピロリドン)、ポリプロピレングリコールホモポリマー、ポリプロピレンオキシド/エチレンオキシドのコポリマー、ポリオキシエチル化ポリオール、ポリビニルアルコールなどを適宜選択して使用する。修飾方法は、公知の任意の手法を採用することができ、例えば特表平10-510980号公報に詳細に開示されている。
【0041】
抗klothoタンパク質抗体
本発明における抗klothoタンパク質抗体とは、前記に定義したようなklothoタンパク質またはその一部に反応性を有する抗体あるいは抗体の一部である。本発明の抗体には、抗体を構成する重鎖及び/または軽鎖の各々のアミノ酸配列において、1または数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を有する重鎖及び/または軽鎖からなり、klothoタンパク質と結合し得るモノクローナル抗体も包含される。本発明の抗klothoタンパク質抗体のアミノ酸配列中に、前記のようなアミノ酸の部分的改変(欠失、置換、挿入、付加)は、そのアミノ酸配列をコードする塩基配列を部分的に改変することにより導入することができる。これらの改変技術は当業者に周知であり、市販の突然変異導入キット等を使用することができる。
【0042】
(1) klothoタンパク質の部分的構造を特異的に認識して結合する抗体
klothoタンパク質の検出や生物活性の調節に有用な抗体を取得するには、klothoタンパク質の構造的特徴を認識する抗体、高親和性を有する抗体、生物活性を中和できる抗体などの取得が有効である。Klothoタンパク質の構造や抗原性については不明であるので、klothoタンパク質の部分配列に相当する複数のペプチドを合成して、各ペプチドに対する抗体の取得を行った。これらを用いて発現細胞が分泌したklothoタンパク質の検出をウエスタンブロッティングにより行ない、発現細胞中および培養上清中には成熟型klothoタンパク質が発現していることを明らかにした。また、得られた抗体は成熟型klothoタンパク質とその切断により生じるペプチドに対して多様な結合特異性を示した。
【0043】
(2) 抗体の製造
本発明の抗体は、例えば、下記のような製造方法によって製造することができる。即ち、例えば、前記で定義したようなklothoタンパク質又はその一部、あるいは抗原の抗原性を高めるための適当な物質(例えば、bovine serum albumin等)との結合物を、必要に応じて免疫賦活剤(Freund's Adjuvant等)とともに、ヒト抗体産生トランスジェニックマウス等を含む非ヒト哺乳動物に免疫する。あるいは、klothoタンパク質をコードするDNAを組み込んだ発現ベクターを投与することにより免疫感作を行うことができる。ポリクローナル抗体は、免疫感作動物から得た血清から取得することができる。またモノクローナル抗体は、免疫感作動物から得た抗体産生細胞と自己抗体産生能のない骨髄腫系細胞(ミエローマ細胞)からハイブリドーマを調製し、ハイブリドーマをクローン化し、免疫に用いた抗原に対して特異的親和性を示すモノクローナル抗体を産生するクローンを選択することによって製造される。
【0044】
さらに具体的には下記のようにして製造することができる。モノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマの調製は、ケーラー及びミルシュタインらの方法(Nature, 1975 Vol.256:495-497)及びそれに準じて行うことができる。即ち、前述の如く免疫感作された動物から取得される脾臓、リンパ節、骨髄又は扁桃等、好ましくはリンパ節または脾臓に含まれる抗体産生細胞と、好ましくはマウス、ラット、モルモット、ハムスター、ウサギまたはヒト等の哺乳動物に由来する自己抗体産生能のないミエローマ細胞と細胞融合させることにより調製される。モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマクローンのスクリーニングは、ハイブリドーマを、例えばマイクロタイタープレート中で培養し、増殖の見られたウェル中の培養上清の免疫抗原に対する反応性を、例えばELISA等の酵素免疫測定法によって測定することにより行なうことができる。
【0045】
ハイブリドーマからのモノクローナル抗体の製造は、ハイブリドーマをインビトロで培養して培養上清から単離することにより行える。また、マウス、ラット、モルモット、ハムスターまたはウサギ等の腹水中等でのインビボで培養し、腹水から単離することもできる。
【0046】
また、ハイブリドーマ等の抗体産生細胞からヒトモノクローナル抗体をコードする遺伝子をクローニングし、適当なベクターに組み込んで、これを宿主(例えば哺乳類細胞細胞株、大腸菌、酵母細胞、昆虫細胞、植物細胞など)に導入し、遺伝子組換え技術を用いて産生させた組換型抗体を調製することができる(P.J.Delves., ANTIBODY PRODUCTION ESSENTIAL TECHNIQUES., 1997 WILEY、P.Shepherd and C.Dean., Monoclonal Antibodies., 2000 OXFORD UNIVERSITY PRESS, J.W.Goding., Monoclonal Antibodies:principles and practice., 1993 ACADEMIC PRESS)。さらに、 トランスジェニック動物作製技術を用いて目的抗体の遺伝子が内在性遺伝子に組み込まれたトランスジェニックなウシ、ヤギ、ヒツジまたはブタを作製し、そのトランスジェニック動物のミルク中からその抗体遺伝子に由来するモノクローナル抗体を大量に取得することも可能である。ハイブリドーマをインビトロで培養する場合には、培養する細胞種の特性、試験研究の目的及び培養方法等の種々条件に合わせて、ハイブリドーマを増殖、維持及び保存させ、培養上清中にモノクローナル抗体を産生させるために用いられるような既知栄養培地あるいは既知の基本培地から誘導調製されるあらゆる栄養培地を用いて実施することが可能である。
【0047】
本発明のポリクローナル抗体は、実施例10に示すように、化学合成したklothoタンパク質の部分ペプチドとキャリアタンパク質であるウシサイログロブリンと結合させたものを作製し、ウサギを免疫した。免疫により誘導された各ペプチドに対する抗体は、免疫に用いたペプチドを固相化したアフィニティーカラムで精製した。このようにして得た抗体の特性については、ウエスタンブロッティングにて検討しklothoタンパクタンパク質に対する反応性を明らかにした。
【0048】
FGF23とklothoタンパク質の複合体
本発明でいうFGF23とklothoタンパク質の複合体とはFGF23分子(WO02/14504記載)と前記に定義したようなklothoタンパク質を混合することにより製造できる。本発明におけるFGF23分子は遺伝子組み換え技術の他、化学的合成法、細胞培養方法等のような技術的分野において知られる公知の方法又はその修飾方法を適宜用いることにより製造することができる。例えばFGF23は島田らの方法{Endocrinology 143, 3179 (2002)}により製造することができる。また、本発明におけるklothoタンパク質も同様に遺伝子組み替え技術の他、化学的合成法、細胞培養方法等のような技術的分野において知られる公知の方法又はその修飾方法を適宜用いることにより製造することができる。
【0049】
本発明の複合体は例えば下記のような製造方法によっても製造することができる。すなわち、前述したFGF23とklothoタンパク質を混合し、数分〜数時間、4℃〜室温条件下で静置することにより作製することが可能である。また、複合体の結合をより強固にする為に、Disuccinimidyl suberate , Bis(sulfosuccinimidyl)suberate などの架橋剤を用いることも可能である。また、FGF23とklothoタンパク質との結合遺伝子を遺伝子組み換え技術の他、化学的合成法、細胞培養方法等のような技術的分野において知られる公知の方法又はその修飾方法を適宜用いることにより製造することができる。また、生体内に存在するFGF23−klothoタンパク質複合体を抗FGF23抗体結合ビーズ、もしくは抗klothoタンパク質抗体結合ビーズを用いて精製することにより製造することも可能である。
【0050】
本発明のklothoタンパク質を含む医薬組成物
本発明のklothoタンパク質は、血中リン酸濃度の上昇および/または血中活性型ビタミンD濃度の上昇が好ましくない疾患に対して医薬組成物として用いることができる。実施例13のように本klothoタンパク質もしくは本klothoタンパク質を含有する医薬組成物は血中リン、血中活性型ビタミンD濃度を変化させる作用があるため、血中リン酸濃度、血中活性型ビタミンD濃度の変化が引き起こされるような疾患、例えば高リン血症、腎性骨異栄養症、透析骨症、骨粗鬆症、尿細管機能障害、骨減少症、低カルシウム血症、副甲状腺機能亢進症、異所性石灰化、掻痒、骨硬化症、パジェット病、高カルシウム血症、副甲状腺機能低下症、骨痛、筋力低下、骨格変形、および成長障害などの治療に利用することができる。
【0051】
本発明の抗klothoタンパク質抗体を含む医薬組成物
実施例14にあるように本発明の抗体は血中リン酸濃度および/または血中活性型ビタミンD濃度を上昇させる作用がある。このことから血中リンおよび/または血中活性型ビタミンD濃度の変化が影響していると考えられる疾患、例えば腫瘍性骨軟化症、ADHR、XLHなどに対して医薬組成物として用いることができ、これらの疾患に共通して認められる低リン血症、骨石灰化不全、骨痛、筋力低下、骨格の変形、成長障害、低1,25D血症について改善効果が期待できる。またFGF-23が生理的条件下で重要な役割を果たしており、FGF-23のリン代謝調節作用やFGF-23が調節するビタミンD代謝を介したカルシウム代謝調節作用を本発明の抗体が制御することによって、骨粗鬆症、クル病、高カルシウム血症、低カルシウム血症、異所性石灰化、骨硬化症、パジェット病、副甲状腺機能亢進症、副甲状腺機能低下症、掻痒等のミネラル代謝やビタミンD代謝の異常に起因する疾患に対して治療的および予防的に医薬組成物として用いることができる。
【0052】
本発明のFGF23とklothoタンパク質の複合体を含む医薬品組成物
FGF23と可溶化klothoタンパク質は結合し(実施例12)、klothoタンパク質存在下でのみFGF23添加により細胞内シグナル(ERKリン酸化亢進、EGR1発現上昇)が引き起こされること(実施例6,7、8)や、可溶化klothoタンパク質発現細胞の移植実験で血中リンおよび/または血中活性型ビタミンDの濃度が低下すること(実施例13)などからFGF23とklothoタンパク質とはなんらかの相互作用により血中リンおよび/または血中活性型ビタミンDの濃度を変化させていることが考えられる。ゆえに、本発明のKlothoタンパク質とFGF23との複合体は、血中リン酸濃度の上昇および/または血中活性型ビタミンD濃度の上昇が好ましくない疾患に対して医薬組成物として用いることができる。すなわち血中リン酸濃度、血中活性型ビタミンD濃度の変化が引き起こされるような疾患、例えば高リン血症、腎性骨異栄養症、透析骨症、骨粗鬆症、尿細管機能障害、骨減少症、低カルシウム血症、副甲状腺機能亢進症、異所性石灰化、掻痒、骨硬化症、パジェット病、高カルシウム血症、副甲状腺機能低下症、骨痛、筋力低下、骨格変形、成長障害などの治療に利用することができる。
【0053】
本発明の医薬組成物の使用
本発明のklothoタンパク質、抗klothoタンパク質抗体、およびklothoタンパク質とFGF23との複合体を有効成分として含む医薬組成物は、医薬的に許容される担体又は添加物を共に含むものであってもよい。このような担体及び添加物の例として、水、医薬的に許容される有機溶剤、コラーゲン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシビニルポリマー、アルギン酸ナトリウム、水溶性デキストラン、カルボキシメチルスターチナトリウム、ペクチン、キサンタンガム、アラビアゴム、カゼイン、ゼラチン、寒天、グリセリン、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ワセリン、パラフィン、ステアリルアルコール、ステアリン酸、ヒト血清アルブミン、マンニトール、ソルビトール、ラクトース、医薬添加物として許容される界面活性剤などが挙げられる。使用される添加物は、本発明の剤形に応じて上記の中から適宜又は組み合わせて選択される。
【0054】
本発明のklothoタンパク質、抗klothoタンパク質抗体、klothoタンパク質とFGF23との複合体を含む予防剤又は治療剤は、経口的又は非経口的に投与することができる。
Klothoタンパク質とFGF23との複合体を投与する代わりに、夫々のタンパク質を同時に投与することも有効である。
【0055】
経口的に投与する場合は、それに適用される錠剤、顆粒剤、散剤、丸剤などの固形製剤、あるいは液剤、シロップ剤などの液体製剤等とすればよい。特に顆粒剤及び散剤は、カプセル剤として単位量投与形態とすることができ、液体製剤の場合は使用する際に再溶解させる乾燥生成物にしてもよい。
【0056】
これら剤形のうち経口用固形剤は、通常それらの組成物中に製剤上一般に使用される結合剤、賦形剤、滑沢剤、崩壊剤、湿潤剤などの添加剤を含有する。また、経口用液体製剤は、通常それらの組成物中に製剤上一般に使用される安定剤、緩衝剤、矯味剤、保存剤、芳香剤、着色剤などの添加剤を含有する。
非経口的に投与する場合は、注射剤、坐剤等とすることができる。
【0057】
注射の場合は、通常単位投与量アンプル又は多投与量容器の状態で提供され、使用する際に適当な担体、例えば発熱物質不含の滅菌した水で再溶解させる粉体であってもよい。これらの剤形は、通常それらの組成物中に製剤上一般に使用される乳化剤、懸濁剤などの添加剤を含有する。注射手法としては、例えば点滴静脈内注射、静脈内注射、筋肉内注射、腹腔内注射、皮下注射、皮内注射が挙げられる。また、その投与量は、投与対象の年齢、投与経路、投与回数により異なり、広範囲に変えることができる。
【0058】
この場合、本発明のklothoタンパク質、抗klothoタンパク質抗体、klothoタンパク質とFGF23との複合体の有効量と適切な希釈剤及び薬理学的に使用し得る担体との組合せとして投与される有効量は、klothoタンパク質、複合体にあっては、一回につき体重1kgあたり0.01〜100μg、好ましくは0.5〜20μgである。また、抗体にあっては、一回につき体重1kgあたり0.1μg〜2mg、好ましくは1〜500μgである。
【0059】
スクリーニング系
血中リン濃度および/または血中活性型ビタミンD濃度の異常は様々な疾患、例えば高リン血症、腎性骨異栄養症、透析骨症、骨粗鬆症、低リン血症、クル病、骨軟化症、尿細管機能障害、骨減少症、低カルシウム血症、副甲状腺機能亢進症、異所性石灰化、掻痒、骨硬化症、パジェット病、高カルシウム血症、副甲状腺機能低下症、骨痛、筋力低下、骨格変形、成長障害および低1,25D血症など、で確認されており、血中リンおよび/または血中活性型ビタミンD濃度を調節するような物質はこれらのような疾患の治療に有用であると考えられる。本発明によるFGF23とklothoタンパク質との相互作用を利用した系は上記疾患を治療する物質(例えばタンパク質、ペプチド、糖質、脂質、非ペプチド性化合物、合成化合物、発酵生産物、生体物質)の探索に利用できる。このような物質の探索の指標としては、FGF23−klothoタンパク質相互作用による細胞内シグナルを検出する系(例えば細胞内タンパク質のリン酸化、初期応答遺伝子の活性化、細胞内カルシウム、cAMP , cGMP等の細胞内情報伝達分子濃度の変化、細胞膜電位の変化、細胞内pHの変化、細胞外情報伝達分子の遊離、細胞の形態変化等)をあげることができる。
【0060】
例えば、全長klothoタンパク質を発現させた細胞系にFGF23を作用させ、細胞内ERKリン酸化が亢進することを確認する系を利用することにより、FGF23とklothoタンパク質相互作用を阻害する、または増強するような物質(低分子化合物、抗体、など)を探索することが可能である。また、可溶化klothoタンパク質とFGF23とを様々な細胞系に添加することにより細胞内ERKリン酸化が亢進することを確認する系を利用することによりFGF23−klotho相互作用(例えば血中リン濃度変化もしくは血中活性型ビタミンD濃度変化)を阻害、または増強するような物質の探索をすることが可能である。
【0061】
また、例えば全長klothoタンパク質を発現させた細胞系にFGF23を作用させ、EGR1遺伝子の発現が上昇することを確認する系もしくはEGR1プロモータが活性化することをEGR1プロモータ−ルシフェラーゼレポーター遺伝子を用いて検出する系など利用することにより、FGF23とklothoタンパク質相互作用を阻害する、または増強するような物質(低分子化合物、抗体、など)を探索することが可能である。また、可溶化klothoタンパク質とFGF23とを様々な細胞系に添加することにより、EGR1遺伝子の発現が上昇することを確認する系、もしくはEGR1プロモータが活性化することをEGR1プロモータ−ルシフェラーゼレポーター遺伝子を用いて検出する系、を利用することによりFGF23−klothoタンパク質相互作用(例えば血中リン濃度変化もしくは血中活性型ビタミンD濃度変化)を阻害、または増強するような物質の探索をすることが可能である。
【0062】
また、FGF23−klothoタンパク質相互作用により遺伝子発現変化が引き起こされると考えられるビタミンD1α水酸化酵素遺伝子、ビタミンD24位水酸化酵素遺伝子、その他FGF23−klothoタンパク質相互作用により遺伝子変化が引き起こされると考えられる遺伝子やそれら遺伝子のプロモータを利用したレポーター遺伝子を利用することによりFGF23−klothoタンパク質相互作用(例えば血中リン濃度変化もしくは血中活性型ビタミンD濃度変化)を阻害、または増強するような物質の探索をすることが可能である。
【0063】
本発明は、klothoタンパク質を体内に投与して、血中リン濃度および/または血中活性型ビタミンD濃度を低下させる方法ならびに抗klothoタンパク質抗体を体内に投与して血中リン濃度および/または血中活性型ビタミンD濃度を上昇させる方法も包含する。さらに、本発明は血中リン濃度および/または血中活性型ビタミンD濃度を低下させるための医薬組成物製造のためのklothoタンパク質の使用ならびに血中リン濃度および/または血中活性型ビタミンD濃度を上昇させるための医薬組成物製造のための抗klothoタンパク質抗体の使用をも包含する。
【0064】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例にその技術的範囲が限定されるものではない。
〔実施例1〕 FGF23のマウスへの投与による腎臓でのegr1発現上昇作用の確認
ヒトFGF23のマウスへの投与時に腎臓で発現変動する遺伝子を探索する為にメンブレンアレイAtlas mouse 1.2k、Atlas mouse 1.2kII(米国 クロンテック社)を用いて探索を行なった。メンブレンアレイは添付のプロトコールに従い行なった。使用したサンプルはヒトFGF23(5μg/head)投与1時間後マウス腎臓、ヒトFGF23投与8時間後マウス腎臓、媒体投与マウス腎臓。組み換えヒトFGF23の作製および精製は島田らの方法{Endocrinology 143, 3179 (2002)}に従って行った。マウスはBALB/c (雄 、6週齢)を使用して各n=2で行なった。その結果、ヒトFGF23投与後1時間で発現が上昇する遺伝子としてEGR1が見出された。
【0065】
この現象を確認するため、上述の3種のマウス腎臓総RNAを用いてFirst strand cDNAを作製し、RT-PCRを行なった。First strand cDNAの合成はFirst strand cDNA synthesis kit(米国 インビトロゲン社)を用いて添付のプロトコールにしたがって行なった。First strand cDNA作製にはヒトFGF23投与1時間後マウス腎臓、ヒトFGF23投与8時間後マウス腎臓、媒体投与マウス腎臓より抽出した総RNAを用いた。合成した。
【0066】
First strand cDNAを鋳型に、下記に示すマウスEGR1特異的なプライマー(配列番号4および5)を用いて94度20秒、68度1分からなる工程を1サイクルとして25サイクルのPCRを実施した。
マウスEGR1 RT-PCR用FWプライマー:CTTAATACCACCTACCAATCCCAGC(配列番号4)
マウスEGR1 RT-PCR用RVプライマー:GTTGAGGTGCTGAAGGAGCTGCTGA(配列番号5)
【0067】
図1に示したように、これらPCR産物を2%アガロースゲルにて電気泳動したところヒトFGF23投与後1時間のマウス腎臓でのみEGR1の発現上昇が確認された。一方、対象としたG3PDHプライマーを用いた場合ではどのサンプルも同程度の発現が認められた。この結果から、FGF23投与後1時間でマウス腎臓においてEGR1の発現上昇することが確認された。
【0068】
〔実施例2〕 FGF23のラットへの投与による腎臓でのERKリン酸化亢進
EGR1発現上昇はMAPキナーゼカスケードの活性化により引き起こされることが知られている。そこで、ヒトFGF23投与時のラット腎臓におけるERKリン酸化亢進が引き起こされるかどうかを調べた。ラット(7週齢、SD,雄)にヒトFGF23を5μg/head投与し、5分後、10分後の腎臓を摘出。腎臓皮質部のみをかみそりにて切断した。切断したラット腎臓皮質部は液体窒素にて凍結した。凍結した腎臓は抽出バッファー(20mM Hepes(pH7.5) , 150mM NaCl , 1% NP-40 , 1mM EDTA , 0.1% SDS , 50mM sodium fluoride , 2mM sodium Vanadate , 1tab./7ml COMPLETE(米国 ロシュ社))にてポリトロンホモジナイザーにてホモジナイズを行なった。2時間氷上で静置後1000Gにて10分間遠心を行ない、上清画分をその後の実験に用いた。上清画分のタンパク質濃度をBCAキット(米国 PIERCE社)にて測定し、全てのサンプルを22.7mg/mlのタンパク質濃度に抽出バッファーで調製した。このサンプルを抗リン酸化ERK抗体(米国 サンタクルーズ社)を用いてウエスタンブロッティングを行なった。図2に示した様に、ヒトFGF23を投与したラットでは、5分後、10分後ともにERKリン酸化が亢進していることが確認された。
【0069】
〔実施例3〕 マウスklotho遺伝子のクローン化
マウスklotho遺伝子の全長cDNAクローニングはPCR法にて行なった。GeneBankのデータ(Accession No. AB005141)を元に以下のプライマーを合成した。
マウスklotho遺伝子クローニング FWプライマー:
CCCGAATTCGCAGCATGCTAGCCCGCGCCCCTCCTC(配列番号6)
マウスklotho遺伝子クローニング RV1プライマー:
ATTTGCGGCCGCTTACTTATAACTTCTCTGGCCTTTCTT(配列番号7)
【0070】
配列番号6のプライマーはマウスklotho遺伝子の5'側のプライマーで、開始コドンとその上流5塩基のコザック配列部分を含む。さらにEcoRIサイトが付加されている。
【0071】
配列番号7のプライマーはマウスklotho遺伝子の3'側のプライマーで、終始コドンを含み、さらにNot Iサイトが付加されている。鋳型にはマウス腎臓cDNAを使用した。マウス腎臓cDNAの作製は実施例1の方法にしたがって行なった。PCR反応はLA Taq with GC Buffer(日本国 タカラ社)を使用した。すなわち、TaKaRa La Taq polymerase 0.5μl , 2XGC buffer 25μl , dNTP Mix 8μl(2.5mM)、配列番号6のプライマー(1μM)、配列番号7のプライマー(1μM)、上述のマウス腎臓cDNA 1μl、水を最終的に50μlになるように加え、以下の条件でPCR反応を行なった。一次変性は94℃で5分、次に94℃20秒、55℃で30秒、72℃で4分を1サイクルとして35サイクル行い、最後に伸長反応を72℃で7分行った。PCRによる増幅産物は0.8%アガロース電気泳動にて確認した結果、約3kbp付近に単一バンドが確認されたため、ゲルからバンド部分の切り出しを行ないMinElute Gel extraction kit(ドイツ国 キアゲン社)を用いてゲルからの精製を行なった。精製したマウスklotho cDNA断片をEcoRI、NotIにて切断し、EcoRI,NotI切断したPEAK8ベクター(米国 エッジバイオシステム社)にライゲーション反応を行なった。ライゲーション反応はTaKaRa Ligation Kit version 2(日本国 タカラ社)を用い、添付のプロトコールに準じて行なった。クローン化されたマウスklotho cDNAの塩基配列を確認する為にマウスklotho遺伝子配列のGeneBankデータ(Accession No. AB005141)を基に以下のマウスklotho遺伝子配列確認用プライマーを合成した。
ACTACCGCTTCTCCATATCGTG(配列番号8)
TCGCCTTAAGCTCCCATTGGAT(配列番号9)
ATGGGGTCGACGTCATTGGGTACA(配列番号10)
TCTTGCCTCTGGGTAACCAGAC(配列番号11)
CTTGCAGGCTGACTGGATAGA(配列番号12)
AGCAAGACTCACTGAGGATCTA(配列番号13)
CACGATATGGAGAAGCGGTAGT(配列番号14)
ATCCAATGGGAGCTTAAGGCGA(配列番号15)
TGTACCCAATGACGTCGACCCCAT(配列番号16)
GTCTGGTTACCCAGAGGCAAGA(配列番号17)
TCTATCCAGTCAGCCTGCAAG(配列番号18)
TAGATCCTCAGTGAGTCTTGCT(配列番号19)
【0072】
これらのプライマーを用いクローン化されたマウスklotho cDNAの塩基配列解析を行なった結果、マウスklotho遺伝子と完全に一致し、マウスklotho遺伝子のクローン化を完了した。以下このプラスミドをmklotho/pEAK8と記す。
【0073】
〔実施例4〕 マウス可溶化klothoタンパク質をコードする遺伝子のクローン化
実施例3で作製したマウスklotho遺伝子を鋳型に可溶化klothoタンパク質を作製した。作製の為に以下のプライマーを合成した。
マウス可溶化klothoタンパク質コード遺伝子クローニング用 RV3プライマー:
ATTTGCGGCCGCTTAGGTTTGAAAAAATCCACATTCGGTGCA(配列番号20)
【0074】
配列番号20のプライマーはマウスklotho遺伝子の2940塩基までを含み、TAA終始コドンを付加し、さらにNotIサイトを付加している。PCR反応は配列番号8と配列番号20のプライマーとPyrobest Polymerase(日本国 タカラ社)を用いて行なった。すなわち、TaKaRa Pyrobest polymerase 0.5μl、10X Pyrobest Buffer 5μl、dNTP Mix 4μl(1.25mM)、配列番号8プライマー1μM、配列番号20プライマー1μM、マウスklotho cDNA 10ng、を加え最終液量50μlになるように水を加えた。PCR反応は以下の通りに行なった。一次変性は94℃で5分、次に94℃20秒、55℃で30秒、72℃で4分を1サイクルとして35サイクル行い、最後に伸長反応を72℃で7分行った。PCRによる増幅産物は0.8%アガロース電気泳動にて確認した結果、約2.7kbp付近に単一バンドが確認されたため、ゲルからバンド部分の切り出しを行ないMinElute Gel extraction kit(ドイツ国 キアゲン社)を用いてゲルからの精製を行なった。精製したマウスklotho cDNA断片をKpnI、NotIにて切断し、実施例3で作製したマウスklotho-PEAK8ベクターをKpnI,NotI切断したものににライゲーション反応を行なった。塩基配列の確認は実施例3に準じて行ない、可溶化マウスklothoタンパク質の作製を完了した。以下このプラスミドをsoluble-mklotho/pEAK8と記す。この可溶化マウスklothoタンパク質はアミノ酸番号1から980までをコードする。さらに、得られたマウス可溶化klotho cDNAをEcoRI,NotIで切断し、プラスミドpEAK8(米国エッジバイオシステム社)に分子内リボゾームエントリー部位(IRES)および増強型緑色蛍光タンパク質(EGFP)を連結することにより作製したベクターIRES-EGFP-pEAK8のEcoRI,NotI部位に挿入することによってsoluble-mklotho/ IRES-EGFP-pEAK8を得た。
【0075】
〔実施例5〕 マウス可溶化klothoタンパク質安定発現細胞の作製
TransIT LT1(米国 MIRUS社)を用い、添付文書にしたがってCHOras clone1細胞にsoluble-mklotho/ IRES-EGFP-pEAK8プラスミドを導入した。5μg/mlピューロマイシン、10%FBSを含むMEMα培地にて薬剤耐性細胞を選択し、FACS vantage(米国 ベクトンディッキンソン社)によってEGFP(Green Fluorescent Protein)の発光強度が強い細胞をソーティングによりクローン化した。クローン化した細胞がコンフルエントになったところで、血清を含まないDF(DMEM/F-12)培地に置換し2日後に上清を回収した。回収した上清を抗klothoタンパク質抗体(米国 ALPHA DIAGNOSTIC社)を用いてウエスタンブロッティングを行ない、130kDa付近のklothoタンパク質のバンドの強いクローンを選択した。
【0076】
〔実施例6〕 マウス全長klothoタンパク質の一過性発現によるFGF23刺激でのERKリン酸化亢進
ERKリン酸化亢進確認
実施例3で作製したマウス全長klothoタンパク質発現プラスミドを用いてマウス全長klothoタンパク質をPEAKrapid細胞(米国 エッジバイオシステム社)に一過性に発現させてFGF23で刺激を加えたときの細胞内ERKリン酸化の亢進を検証した。12ウェルプレートにPEAKrapid細胞に添付のプロトコールに従い実施例3で作製したmklotho/pEAK8プラスミドを一過性にトランスフェクトした。トランスフェクト24時間後に血清を含まないDMEM培地に培地交換し、さらに24時間CO2インキュベーター内でインキュベートを行なった。ヘパリン(米国 シグマ社)を10μg/mlになるように添加した後に、FGF23、bFGF、媒体を添加した。10分37℃でインキュベートを行なった後に上清を吸引しPBSで洗浄を行なった後SDS-PAGEサンプルバッファー(日本国 第一化学社)にて細胞を溶解した。このサンプルについて実施例2と同様にウエスタンブロッティングを行った。図3に示すようにマウス全長klothoタンパク質発現PEAKrapid細胞のみでFGF23によるERKリン酸化亢進が確認された。
【0077】
〔実施例7〕 マウス全長klothoタンパク質の一過性発現によるFGF23刺激でのegr1発現上昇の確認
マウス全長klothoタンパク質をPEAKrapid細胞(米国 エッジバイオシステム社)へ一過性発現させたときのFGF23刺激によるEGR1の発現上昇を検証した。PEAK rapid細胞へ実施例6と同様にトランスフェクションを行なった。トランスフェクション48時間後にヘパリン10μg/mlになるように加え、さらにヒトFGF23(100ng/ml)にて刺激を加えた。刺激30分後に細胞をPBSで洗浄を行いISOGEN(日本国 ニッポンジーン社)を用いて懸濁させた。添付文書に従いトータルRNAを調製し、実施例1と同様にRT-PCRを行なった。実施例1の結果と同様にマウス全長klothoタンパク質発現PEAKrapid細胞ではFGF23 100ng/ml刺激でEGR1の有意な発現上昇が確認された。
【0078】
〔実施例8〕 マウス可溶化klothoタンパク質発現細胞上清とFGF23添加によるCHOras clone1細胞でのERKリン酸化亢進確認
8-(1) マウス可溶化klothoタンパク質発現細胞の培養上清の調製
実施例5で作製したマウス可溶化klothoタンパク質発現CHOras clone1細胞を組織培養用フラスコ(225cm2、米国 コーニング社)に播種した。24時間培養後血清を含まないMEMα培地に置換し、5日間37℃にて培養し、その培養上清を回収した。
【0079】
8-(2)マウス可溶化klothoタンパク質発現細胞の培養上清とFGF23添加によるCHOras clone1細胞でのERKリン酸化亢進確認
CHOras clone1細胞、およびHEK293細胞を24ウェルプレート(米国 コーニング社)に播種した。24時間培養後、8-(1)で調製したマウス可溶化klothoタンパク質発現CHOras clone1細胞培養上清に置換しさらに4時間培養を行なった。続いてヘパリン10μg/mlを添加したのちにヒトFGF23(100ng/ml)を添加した。10分37℃でインキュベートを行なった後に上清を吸引しPBSで洗浄を行なった後SDS-PAGEサンプルバッファー(日本国 第一化学社)にて細胞を溶解した。このサンプルについて実施例2と同様に抗ERK抗体(米国 サンタクルーズ社)を用いてウエスタンブロッティングを行った。図5に示すようにマウス可溶化klothoタンパク質を添加した細胞のみでFGF23によるERKリン酸化亢進が確認された。
【0080】
〔実施例9〕 EGR1プロモータ・ルシフェラーゼを用いたklothoタンパク質発現PEAK細胞でのアッセイ
9-(1) マウスEGR1プロモータ・ルシフェラーゼ融合遺伝子の作製
マウスEGR1の遺伝子発現上昇を調べる為、マウスEGR1プロモータ・ルシフェラーゼ融合遺伝子の作製を行なった。マウスEGR1プロモータ部分のクローニングはPCR法により行なった。プライマーは文献(Barbara, A. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA Vpl.85, pp.7857-7861)を元に以下の様に作製した。マウスEGR1プロモータクローニング用FWプライマー:
GGGGTACCAACAGATCCTGGCGGGGACTTAGGAC(配列番号21)
マウスEGR1プロモータクローニング用RVプライマー:
CCCAAGCTTTCGCGACTCCCCGAATCGGCCTCTATT(配列番号22)
【0081】
配列番号21のプライマーはマウスEGR1プロモータ部分の-1023塩基部分から開始するプライマーでさらにHindIIIサイトが付加されている。配列番号22のプライマーはマウスEGR1 mRNA開始部位(+1)までを含むプライマーでKpnIサイトが付加されている。鋳型にはマウスGenomic DNA(米国 クロンテック社)を用いた。PCR反応はLA Taq GC Buffer(日本国 宝酒造社)を使用し、添付のマニュアルにしたがって行なった。PCRの反応条件は94℃で5分を一次変性とし、次に94℃20秒、60℃30秒、72℃1分を1サイクルとして30サイクル行い、最後に伸長反応を72℃で7分行なった。PCRによる増幅産物は2%アガロースゲルによる電気泳動で確認した結果、約1kbp付近に単一バンドが確認された為、ゲルからバンド部分の切り出しを行い、GeneCleanキット(米国 バイオ101社)にて精製を行なった後、HindIII, KpnIにて切断を行なった。再度GeneCleanキット(米国 バイオ101社)にて精製を行い、同様にHindIII,KpnIにて切断したpGL3-Basic(米国 プロメガ社)にライゲーションを行なった。ライゲーション反応はTaKaRa Ligation kid version 2(日本国 宝酒造社)を用いて添付のプロトコールに準じて行なった。クローン化されたマウスEGR1プロモータは塩基配列の確認を行ないマウスEGR1プロモータ・ルシフェラーゼ融合遺伝子の作製を完了した。以下このプラスミドをmEGR1promoter-luc./pGL3Basicと記す。
【0082】
9-(2) マウスEGR1プロモータ・ルシフェラーゼレポーター遺伝子を用いたklotho発現PEAK細胞におけるヒトFGF23刺激時のルシフェラーゼ活性の上昇
上記9-(1)で作製したマウスEGR1プロモータ・ルシフェラーゼレポーター遺伝子を用いてマウスklotho発現PEAK細胞でのEGR1のFGF23刺激時のEGR1発現変化を調べた。PEAK rapid細胞(米国 エッジバイオシステム社)に添付のプロトコールに準じて実施例3で作製したmklotho/pEAK8と実施例9-(1)で作製したmEGR1promoter-luc./pGL3Basicを同時にトランスフェクションした。トランスフェクションは10cm径の培養ディッシュ(米国 ベクトンディッキンソン社)に行なった。トランスフェクション4時間後に細胞を0.53mM EDTA含有PBSにて剥がし、白色96ウェルプレート(米国 コーニング社)に播種した。24時間培養後、ヒトFGF23を0〜100ng/mlで添加し、ヘパリン(米国 シグマ社)も10μg/mlになるように同時に添加した。さらに24時間37℃にて静置後、Steady-Glo Luciferase assay system(米国 プロメガ社)を用いてプロトコールに準じてルシフェラーゼ活性を測定した。測定はトップカウント(米国 パッカード社)を用いて行なった。結果は図4に示す。
【0083】
〔実施例10〕 抗マウスklothoタンパク質部分ペプチドポリクローナル抗体の作製
10−(1) FGF-23部分配列に相当するペプチドの合成
配列番号23(マウス全長klothoタンパク質)のタンパク質の部分についてDNASIS Macヴァージョン7.2の計算機能を用いて、疎水性度を予測し、ペプチド抗体作製に適した部位を予測した。親水性の程度が高く、かつ糖鎖修飾やリン酸化部位となりうる部位以外という観点からさらに抗体作製に適切と考えられる部分配列を抽出した。その結果、配列番号23の残基番号97番目ヒスチジンから始まる16残基のアミノ酸からなるペプチドのC末端にシステイン残基を付加したペプチドmklotho-97(配列番号24)、118番目プロリンから始まる21アミノ酸残基からなるペプチドのN末端にシステイン残基を付加したペプチドmklotho-118(配列番号25)、299番目アラニンから始まる20アミノ酸残基からなるペプチドmklotho-299(配列番号26)、941番目プロリンから始まる25アミノ酸残基からなるペプチドmklotho-941(配列番号27)、を抗原として選択し化学合成した。
mklotho-97: HHSGAAPSDSPIVVAPC (配列番号24)
mklotho-118: CPPLSSTGDVASDSYNNVYRDT (配列番号25)
mklotho-299: ALSSHWINPRRMTDYNIREC (配列番号26)
mklotho-941: PSMKHYRKIIDSNGFLGSGTLGRFC (配列番号27)
【0084】
10−(2) 抗FGF-23部分ペプチドに対するポリクローナル抗体の調製
上述の全てのペプチドはそれぞれの持つシステイン残基を介してキャリアタンパク質であるウシサイログロブリンと結合させ、免疫に供した。免疫は一つの抗原ペプチドに対して2羽のウサギを用いた。初回免疫は、1羽あたり100μgのキャリア蛋白に結合したペプチドをフロイト完全アジュバントでエマルジョンとしたものをウサギの皮内または皮下に投与した。初回免疫の1週間後に100μgのキャリア蛋白に結合したペプチドをフロイト不完全アジュバントでエマルジョンとしたものを同様に投与した。これと同じ投与を2週間間隔で6回実施し、最終投与の1週間後に全採血を行ない、抗血清を調製した。
【0085】
ウサギ血清からの抗マウスklothoタンパク質の部分ペプチドに対する抗体を精製するためのアフィニティカラムを作製するために、免疫に用いたそれぞれのペプチドをSulfoLink Kit(米国、PIERCE社)を用いてゲル上に固相化した。吸着緩衝液としてPBS(-)を用いて抗血清をこのカラムに添加し、免疫に用いたペプチドと結合する抗体をカラムに保持した。次に溶出緩衝液として0.1Mグリシン緩衝液(pH2.8)を用いてカラムに結合した抗体を溶出させ、回収した。溶出画分は1M Tris-HCl(pH 9.0)を添加してpH7.2付近に調整した。調製された抗体溶液は、ゲルろ過カラムNAP25(米国、Amersham Pharmacia Biotech社)に供してPBS(-)に緩衝液を置換した後、孔径0.22μmのメンブランフィルターMILLEX-GV (米国、Millipore社)でろ過滅菌し、各ペプチドに対する抗体を得た。精製抗体の濃度は280 nmの吸光度を測定し、1mg/mlを1.35ODとして算出した。このようにして得られた各精製抗体を、免疫に用いたペプチドの名前を用いて示すことにする。例えば配列番号24のmklotho-97ペプチドを免疫して得られた抗体に関してはmklotho-97抗体と記載することにする。
【0086】
10−(3) 抗マウスklothoタンパク質部分ペプチドに対する抗体によるマウスklothoタンパク質タンパク質の認識
上述の方法により取得したmklotho-97抗体、mklotho-118抗体、mklotho-299抗体およびmklotho-941抗体を用いて、実施例8によって作製した可溶化型マウスklothoタンパク質一過性発現PEAK rapid細胞上清中の可溶化型マウスklothoタンパク質タンパク質をウエスタンブロッティング法により解析を行った。図6に示すように、いずれの抗体でも130 kDa付近の可溶化型マウスklothoタンパク質タンパク質が検出された。したがって、これら4種類の抗体はマウスklothoを認識し得る抗体であることが判明した。
【0087】
〔実施例11〕 ビオチン標識抗体の作製
上述の精製した4種のマウスklothoタンパク質の部分ペプチドに対するポリクローナル抗体を用いてビオチン標識を行った。50mM炭酸水素ナトリウム溶液で1mg/mlの濃度に希釈した抗体溶液1mlに、Biotin-AC5-Osu(日本、同仁化学社)をジメチルホルムアミドに1.82mg/mlの濃度で溶解した溶液を10μl添加し、4℃において2時間転倒混和した。その後、この反応液をNAP10カラム(米国、Amersham Pharmacia Biotech社)に供し、未反応のBiotin-AC5-Osuを除き、溶媒をPBS(-)に置換し、4種類のビオチン標識抗FGF23部分ペプチドポリクローナル抗体を得た。
【0088】
〔実施例12〕 FGF-23とklothoタンパク質の結合実験
FGF-23タンパク質とklothoタンパク質が結合することを以下の実験によって確かめた。
12-(1) FGF-23固定化レジンの作製
組換えFGF-23RQHの作製および精製は後述の実施例15に従って行った。本精製物をNHS活性化セファロース4FF(米国、Amersham Pharmacia Biotech社)に常法に従いレジン1mlあたり3.3mg固定化した。
【0089】
12-(2) FGF-23RQH固定化レジンへの可溶化klothoタンパク質の結合
実施例8で作製した8mlの可溶化マウスklothoタンパク質一過性発現PEAK rapid細胞上清もしくは対照として親株のPEAK rapid細胞の上清に対して、上記FGF-23固定化レジン50μlを添加し、4℃において1時間転倒混和して可溶化マウスklothoタンパク質とFGF-23を反応させた。その後PBSでレジンを4回洗浄し、未反応物を除去した。それぞれのレジンに300μlのサンプルバッファー(50mM Tris-HCl pH6.8、0.4% SDS、6%グリセロール、0.002%ブロムフェノールブルー、2%βメルカプトエタノール)を添加し、95℃で5分間加熱したのち、遠心分離して得た上清を回収した。これらの上清および細胞上清を実施例10で取得したmklotho-118抗体およびmklotho-941抗体を用いて、ウエスタンブロッティング法により解析を行った。その結果を図7に示す。また同様のサンプルを2D-銀染色試薬・II「第一」(日本国、第一化学薬品株式会社)を用いて銀染色した結果についても図7に示す。これらの結果より、FGF-23RQH固定化カラムに可溶化マウスklothoタンパク質が結合し、濃縮されることが示された。よってFGF-23とklothoタンパク質が結合することが明らかにされた。
【0090】
〔実施例13〕 可溶化klothoタンパク質発現CHO細胞の移植試験
13-(1) 血清1,25ジヒドロキシビタミンD濃度の検討
可溶化klothoタンパク質組換え体の生物活性を検討するため、実施例5で得られた可溶化klothoタンパク質安定発現CHO細胞をヌードマウスへ皮下移植することにより、可溶化klothoタンパク質組換え体を恒常的に分泌する移植細胞由来の腫瘍を保持した可溶化klothoタンパク質高発現モデルマウスを作成した。実験動物には7週齢の雄性BALB/cヌードマウスを用い、細胞移植は以下の要領で実施した。マウスはその入荷より解剖に到る全ての期間中、プラスチックケージにて飼育し市販のげっ歯類用固形餌ならびに水道水を自由摂取させた。
【0091】
可溶化型klothoタンパク質発現CHO細胞ならびに対照として親株CHO細胞をそれぞれ1×108 cells/mLとなるようPBSバッファーに分散しこれら細胞懸濁液をヌードマウスの背部皮下二箇所へそれぞれ0.1mLずつ注入した(対照CHO細胞移植群n=5、可溶化型klothoタンパク質発現CHO細胞移植群n=5)。細胞移植後14日目において、エーテル麻酔下、心採血により血液を採取し、マイクロテイナ(Becton Dickinson、米国)を用いて血清を調製した。得られた血清中の1,25ジヒドロキシビタミンD濃度を1,25(OH)2D RIAキット(TFB、米国)を用いて測定した。
その結果、可溶化型klothoタンパク質発現細胞移植群の1,25ジヒドロキシビタミンD濃度は、対照CHO細胞移植群のそれに比し有意に低下していた(図8)。
【0092】
13-(2) 血清リン濃度の検討
上述の方法と同様の方法で、可溶化klothoタンパク質発現CHO細胞ならびに対照CHO細胞を5週齢の雄性BALB/cヌードマウスに皮下移植し(対照CHO細胞移植群n=6、可溶化klothoタンパク質発現CHO細胞移植群n=6)、27日目における血清リン濃度をピーテストワコー(和光純薬、日本)を用いて測定した。
その結果、図8に示すように、可溶化klothoタンパク質発現細胞移植群の血清リン濃度は、対照CHO細胞移植群のそれに比し有意に低下していた。
【0093】
以上の結果から、可溶化klothoタンパク質組換え体は、血清リン濃度ならびに1,25ジヒドロキシビタミンD濃度を低下させる生理活性を有していることが証明された。この活性はすでに報告されているFGF-23のそれと同様のものである。
【0094】
〔実施例14〕 抗klothoタンパク質抗体のマウス投与によるリン、ビタミンD上昇作用
BALB/c、雄、7週齢の正常マウスに実施例10で取得した抗klothoタンパク質抗体p118を腹腔内へ1匹あたり200μg/0.2mLずつ単回投与した。対照群へは、溶媒(PBS)を0.2mLずつ腹腔内へ投与した。投与9時間後にガラス製キャピラリを用いて眼窩より採血し、マイクロテイナ(ベクトンディッキソン社、米国)を用いて血清を分離、さらに24時間後に腹大静脈より採血し、同じくマイクロテイナを用いて血清を分離した。得られた9時間後の血清で1,25-ジヒドロキシビタミンD濃度を1,25(OH)2D RIAキット「TFB」(テイエフビー社、日本国)を用いて測定した。また24時間後の血清でリン酸濃度をリン-テストワコー(和光純薬、日本国)を用いて添付文書に従い、決定した。抗klothoタンパク質抗体および対照群はそれぞれ6匹のマウスから構成され、水道水および1.03%の無機リン酸および1.18%のカルシウムを含んだ固形食CE2 (日本クレア社、日本国)を自由摂取させた。
その結果、p118抗体投与9時間後の1,25-ジヒドロキシビタミンD、24時間後の血清リン酸濃度ともに媒体投与群に比べて有意に上昇していた(図9)。
以上の結果より、抗klothoタンパク質抗体は血清リン濃度、血清活性型ビタミンD濃度を上昇しうることが示された。
【0095】
〔実施例15〕 FGF-23、FGF-23H、FGF-23RQHタンパク質タンパク質の取得
15-(1) FGF-23Hタンパク質発現ベクターの構築
FGF-23をコードするcDNAは、腫瘍性骨軟化症の責任腫瘍のcDNAライブラリーを鋳型とし、F1EcoRIプライマー(配列番号28)とLHisNotプライマー(配列番号29)とLA-Taq DNA polymeraseを用いて96℃で1分間保温した後、96℃で30秒、55℃で30秒、72℃で30秒からなる工程を1サイクルとした35サイクルのPCRを実施することにより増幅した。F1EcoRIプライマーはFGF-23をコードする塩基配列のさらに5'側上流に存在する配列にアニールし、その増幅断片のFGF-23をコードする領域の5'側にEcoRI制限酵素部位を付加する。LHisNotプライマーはFGF-23をコードする配列の終始コドンの5'側の配列とアニールする配列とHis6-tag配列(His-His-His-His-His-His)をコードする配列に続く終始コドンとNotI制限酵素配列を含む。その結果、増幅断片はFGF-23タンパク質タンパク質のC末端にHis6-tag配列を付加したものをコードすることになり、その下流にNotI制限酵素部位を有する。この増幅断片をEcoRIとNotIで消化し、同様にEcoRIとNotIで消化した動物細胞発現ベクターであるpcDNA3.1Zeo(米国 Invitrogen社)と連結した。このように作製した発現ベクターをクローニングし、塩基配列を決定して目的のHis6-tag配列が付加されたFGF-23タンパク質タンパク質をコードしていることを確認した。このベクターをpcDNAFGF-23Hと称す。
F1EcoRI: CCGGAATTCAGCCACTCAGAGCAGGGCACG(配列番号28)
LHisNot:ATAAGAATGCGGCCGCTCAATGGTGATGGTGATGATGGATGAACTTGGCGAA(配列番号29)
【0096】
15-(2) FGF-23タンパク質発現ベクターの構築
pcDNA/FGF-23Hを鋳型としてF1EcoRIプライマーとLNotプライマー(配列番号30)とLA-Taq DNA polymeraseを用いて94℃で1分間保温した後、94℃で30秒、55℃で30秒、72℃で1分からなる工程を1サイクルとした25サイクルのPCRを実施することにより増幅した。反応終了後、PCR産物の末端をT4 DNA polymerase(スイス、Roche社)により平滑化したのち、Polynucleotide kinase (スイス、Roche社)を用いてDNA末端のリン酸化を行うことでFGF-23タンパク質をコードするcDNA断片を調製した。発現ベクターpCAGGS(Niwa H, et al., Gene. 1991, 108:193-199)をEcoRIで消化しKlenow断片(スイス、Roche社)を用いて末端を平滑化し、ウシ小腸アルカリフォスファターゼ(日本、宝酒造社)を用いて脱リン酸化を行った。このように調製したFGF-23をコードするcDNA断片とpCAGGSベクターを連結した。このように作製した発現ベクターをクローニングし、塩基配列を決定して目的のFGF-23タンパク質をコードする配列が的確に挿入されていることを確認した。このベクターをpCAGGS/FGF-23と称す。
【0097】
また上述のF1EcoRIプライマーとLNotプライマーで増幅したFGF-23をコードする断片をEcoRIとNotIで消化したのち精製した。これを、発現ベクターであるpEAK8(米国、Edge Biosystem社)に分子内リボゾームエントリー配列(IRES)と増強型緑色蛍光タンパク質(EGFP)を連結したpEAK8/IRES/EGFPベクターのEcoRIとNotI制限酵素部位に挿入してクローニングした。取得したプラスミドの塩基配列を決定し、FGF-23タンパク質をコードしていることを確認した。このベクターをpEAK8/IRES/EGFP/FGF-23と称す。
LNot: ATAAGAATGCGGCCGCTCAGATGAACTTGGCGAA(配列番号30)
pCAGGS/FGF-23をEcoRIで消化して直鎖化したのち、Klenow断片(スイス、Roche社)を用いて末端を平滑化した。これをさらにBamHIで消化してFGF-23のcDNAを含むDNA断片をアガロース電気泳動で分離精製した。また、発現ベクターINPEP4をBglIIで消化した後、Klenow断片(スイス、Roche社)を用いて末端を平滑化した。さらにBamHIで消化したのちアガロース電気泳動でベクターを精製した。これらのFGF-23 cDNAを含む断片とベクターを連結した。このように作製した発現ベクターをクローニングし、塩基配列を決定して目的のFGF-23タンパク質をコードする配列が的確に挿入されていることを確認した。このベクターをINPEP4/FGF-23と称す。
【0098】
15-(3) FGF-23RQHタンパク質発現ベクターの構築
FGF-23タンパク質は、179番目のArg残基と180番目のSer残基の間でタンパク質切断を受けやすいことが見出された。この切断部位のN末側アミノ酸配列はタンパク質変換酵素の認識配列であるArg-X-X-Arg配列に一致するArg176-His177-Thr178-Arg179(配列番号31)であり、またADHRでのミスセンス変異がこの176番目又は178番目のArg残基の置換変異であることが知られている。そこで我々は、タンパク質変換酵素による切断に耐性を示し、尚かつADHRに見られる変異FGF-23のモデルとしてC末端にHis6-tagを有し、176番目と179番目のArg残基をGln残基に置換した変異FGF-23タンパク質(以下FGF-23RQHという)を実験的に作製するためのベクター構築を行った。
【0099】
作製方法は、ArgをGlnに置換するための塩基置換配列を含む順方向プライマーであるRQF(配列番号32)と逆方向プライマーであるRQR(配列番号33)を合成した。
【0100】
さらに、この塩基置換プライマーと組み合わせて変異導入部位の5'側と3'側のFGF-23配列を増幅するためのプライマーであるME1(配列番号34)とHNt(配列番号35)を作製した。ME1はFGF-23 cDNAがコードする開始コドンを含む部分の順方向のプライマーでありEcoRI制限酵素配列を有する、HNtはFGF-23 cDNAがコードする終始コドンの前にHis6-tag配列をコードするコドン配列を挿入でき、NotI制限酵素配列を付加することができる逆方向プライマーである。
RQF: ATACCACGGCAGCACACCCAGAGCGCCGAG(配列番号32)
RQR: CTCGGCGCTCTGGGTGTGCTGCCGTGGTAT(配列番号33)
ME1: ATGAATTCCACCATGTTGGGGGCCCGCCTCAGG(配列番号34)
HNt: ATGCGGCCGCCTAATGATGATGATGATGATGGATGAACTTGGCGAAGGG(配列番号35)
【0101】
10 ngのpGAGGS/FGF-23を鋳型としてRQFとHNtの組み合わせとME1とRQRの組み合わせのプライマー(各200nM)でPCR反応を実施した。反応はpfu DNA polymerase(米国、Promega社)を用い、94℃で1分間保温した後、94℃で30秒、55℃で30秒、72℃で1分からなる工程を1サイクルとした25サイクル実施した。この様にして得た2種類の反応液を10倍に希釈し、そのうちの1μlずつを混和して鋳型とし、これにME1とHNtが終濃度200nMとなるように添加した50μlのPCR反応液を調製し、94℃で1分間保温した後、94℃で30秒、55℃で30秒、72℃で1分からなる工程を1サイクルとした25サイクルのPCR反応を実施した。ここではLA Taq DNA polymerase(日本、宝酒造社)を使用した。得られた約800bpの増幅産物を、EcoRIとNotIで消化したのちに精製してインサートDNAを取得した。これを、発現ベクターであるpEAK8(米国、Edge Biosystem社)に分子内リボゾームエントリー配列(IRES)と増強型緑色蛍光タンパク質(EGFP)を連結したpEAK8/IRES/EGFPベクターのEcoRIとNotI制限酵素部位に挿入してクローニングした。取得したプラスミドの塩基配列を決定し、目的の176番目と179番目のArgがGlnに変換され、C末端にHis6-tag配列が付加された変異FGF-23タンパク質をコードしていることを確認した。このベクターをpEAK8/IRES/EGFP/FGF-23RQHと称す。
【0102】
15-(4) FGF-23H発現細胞、FGF-23発現細胞、およびFGF-23RQH発現細胞の取得、精製
(i) FGF-23H発現細胞の取得
約20μgのpcDNAFGF-23Hをベクター中のアンピシリン耐性遺伝子内にあるFspI制限酵素部位で切断して直鎖化し、精製した。これを10μlの純水に溶解し、1×107個のCHO Ras clone-1細胞( Shirahata, S., et al. Biosci Biotech Biochem, 59: 345-347, 1995 )と混和してGene Pulser II(米国、Bio Rad社)を用いて電気穿孔法にて細胞への遺伝子導入を行った。この細胞10% FCSを含むMEMα培養液(米国、Gibco BRL社)で24時間培養したのち、終濃度0.5mg/mlとなるようにZeocin(米国、Invitrogen社)を添加して1週間培養した。接着し増殖した細胞をトリプシンで遊離して、終濃度0.3mg/mlのZeocin存在下で限界希釈法によるクローニングを行い、35種のクローン化細胞を得た。これらの細胞の中でFGF-23Hタンパク質を最もよく発現する細胞を以下に示すウエスタンブロッティングにて同定した。各クローン化細胞の培養上清を採取して、SDS-ポリアクリルアミド電気泳動を行ったのち、PVDF膜(米国、Millipore社)にタンパク質を転写し、抗His-tag(C末)抗体(米国、Invitrogen社)とECL発光システム(米国、Amersham Pharmacia Biotech社)を用いて約32kDa付近のFGF-23Hタンパク質に由来するシグナルを検出した。その結果、#20と称すクローンにおいて最も高い発現が認められ、これをCHO-OST311と命名して独立行政法人産業技術総合研究所、特許生物寄託センター(日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)に寄託した(受託番号:FERM BP-7273)。本明細書では、CHO-OST311をCHO-FGF23Hと称する。
【0103】
(ii) FGF-23およびFGF-23RQH発現細胞の取得
pEAK8/IRES/EGFP/FGF-23と pEAK8/IRES/EGFP/FGF-23RQHベクターのCHO Ras clone-1細胞への導入は膜融合脂質を用いた遺伝子導入法により行った。CHO Ras clone-1細胞を6-well plateに底面の約60%を細胞が覆う程度に培養する。そして培養液を除去し、血清を含まないMEMα培養液を1ml添加する。導入するベクター2.5μgと10μlのTransfectam(登録商標)(米国、Promega社)をそれぞれ50μlの血清を含まないMEMα培養液と混和して、両者を混合して10分間静置したのち、両者を混合して準備しておいた6-well plateに添加した。2時間培養した後、このDNAを含む培養液を除去して10%のFCSを含む培養液に置換して終夜培養した。翌日、終濃度が5μg/mlとなるようにPuromycin(米国、Sigma社)を添加して、薬剤耐性細胞を選択した。この様にして得られた薬剤耐性細胞は前述のFGF-23H発現細胞の取得と同様に限界希釈法にてクローン化を行った。さらにウエスタンブロッティングにより目的のタンパク質を最もよく発現する細胞株を取得した。これらの細胞をそれぞれ、CHO-FGF23、CHO-FGF23RQと称す。
【0104】
(iii) 組換え体タンパク質の精製
CHO-FGF23Hの培養上清中の組換え体をC末端のHis6-tag配列に対する抗体を用いてウエスタンブロッティングにて検出すると、図10Aに示すように32kDa付近のバンドと10kDa付近のバンドが認められた。この二つのバンドをゲルから切り出しN末端側のアミノ酸配列を決定したところ、分子量の大きい方のバンドは配列番号36の25番目からのアミノ酸配列が検出され、FGF-23タンパク質から分泌過程でシグナル配列が除去されたものと考えられた。一方、分子量の小さいバンドからは配列番号36の180番目からのアミノ酸配列が確認され、179番目と180番目の間での切断により生じた断片であることが判明した。また、FGF-23のN末側を認識するポリクローナル抗体を用いて検出することで、179番目までの配列を持つと考えられるペプチドの存在も認められた。
【0105】
CHO-FGF23H細胞の培養上清1000mlを16,200gで15分間、4℃で遠心分離し、浮遊細胞を除去した後、上清を内径30 mm X長さ200 mmのカラムに充填したSP-sepharose FF(登録商標)(米国、Amersham Pharmacia Biotech社)に通すことで、配列番号36の180から251番目に相当するペプチドにHis6-tagが付加したペプチドが素通りし、25〜251番目のペプチド(以下、全長FGF-23タンパク質ということがある)にHis6-tag配列を付加したものはカラムに吸着した。このカラムに50 mM リン酸ナトリウム緩衝液(pH6.7)中で0から0.7 MまでのNaCl濃度勾配で吸着物質を溶出させたところ、約0.3MのNaClで溶出される画分にHis6-tagが付加した全長FGF-23タンパク質が認められ、約0.4Mで溶出される画分に配列番号36の179番目よりN末側の配列を持つと考えられるペプチドが確認された。このようにSP-Sepharoseカラムで分離された画分は次に、金属アフィニティカラム、Talon Superflow(登録商標)(米国、Clontech社)にかけることでさらに分離する事が出来た。179番目よりN末側の配列についても金属カラムとの親和性を有しており、精製に有効であった。さらにSP-Sepharoseカラムにて精製を行い、CBB染色で単一のバンドとして全長のFGF-23Hを取得することができた。この結果を図10Bに示す。
【0106】
FGF-23タンパク質も同様の方法で精製することができる。CHO-FGF23の培養上清をポアサイズが0.2μmのメンブレンであるSuperCap(登録商標)(米国、Pall Gelman Laboratory社)でろ過し、ろ過された溶液をSP-Sepharose FF(米国、Amersham Pharmacia Biotech社)に通した。カラムとの親和性が弱い物質を50mMのリン酸ナトリウム緩衝液,pH6.7で洗浄、溶出させた。カラム保持されたタンパク質を0から0.7MまでのNaCl濃度勾配で溶出させたところ、約0.3MのNaClで溶出される画分に全長FGF-23タンパク質が認められた。これを金属アフィニティカラムであるTalon Superflow(登録商標)(米国、Clontech社)に吸着させたのち、50mMのリン酸ナトリウム緩衝液,pH6.7で洗浄したのち、Imidazoleの濃度を変化させて添加しタンパク質を溶出精製した。さらに、目的のタンパク質を含む画分をSP Sepharose FFカラムに吸着、溶出させて精製した。同様な方法でCHO-FGF23RQ上清より全長FGF-23RQタンパク質を精製した。
【0107】
〔実施例16〕 ヒトFGF-23に対するヒトモノクローナル抗体産生ハイブリドーマの取得
本実施例におけるモノクローナル抗体の作製は、単クローン抗体実験操作入門(安東民衛ら著作、講談社発行 1991)等に記載されるような一般的方法に従って調製した。被免疫動物は、BALB/cマウスを用い、ヒトFGF-23の免疫は免疫原の違いにより以下の2種類の方法で行なった。
【0108】
16-(1) ベクター投与と組換え体タンパク質投与の組み合わせによる免疫
BALB/cマウスに、実施例15-(1)で作製したINPEP4/FGF-23ベクター(10または50μg/匹)をTrans IT(登録商標)In Vivo Gene Delivery System試薬(日本、宝酒造社)を静脈より導入して初回免疫を実施した。初回免疫から同ベクターを1週間後に1回導入し追加免疫した。さらに、実施例15-(4)で作製したFGF-23RQHタンパク質(20〜30μg/匹)をスクアレン、Tween80、Monophosphoryl lipid AおよびTrehalose dimycolateを含むRIBIアジュバント(米国、Corixa社)に懸濁しエマルジョンを調製した後、腹腔内注射により4回または5回追加免疫し、さらに以下に述べる脾臓細胞の取得4日前に実施例15-(4)で作製したFGF-23Hタンパク質(18μg/匹)を尾静脈内注射により免疫した。
【0109】
16-(2) ヒトFGF-23を用いた免疫
BALB/cマウスに、実施例15-(4)で作製したFGF-23(22μg/匹)を上述のRIBIアジュバントに懸濁して腹腔内注射により初回免疫した。さらに、同タンパク質を腹腔内注射により1週間毎に1回、4週間にわたり追加免疫し、以下に述べる脾臓細胞の取得3日前にFGF-23(10μg/匹)を尾静脈内注射により免疫した。
【0110】
16-(3) ハイブリドーマの作製と選別
上述のように免疫したマウスから脾臓を摘出し、それより回収した脾臓細胞をマウスミエローマSP2/0(ATCC:CRL1581)と5:1で混合し、融合剤としてポリエチレングリコール1500(日本、ロッシュダイアグノスティクス社)を用いて細胞融合させ、ハイブリドーマを作製した。ハイブリドーマの選択は、10%のウシ胎児血清(Fetal Calf Serum、FCS)とヒポキサンチン(H)、アミノプテリン(A)、チミジン(T)を含有するHAT含有DMEM培地(米国、Gibco BRL社)中で培養することにより行った。さらに、HT含有DMEM培地を用いて限界希釈法によりクローニングを実施した。単一細胞に由来するクローン化ハイブリドーマを取得した。
【0111】
16-(4) 抗FGF-23抗体を産生するクローン化したハイブリドーマの選別
ハイブリドーマが産生する抗体とFGF-23タンパク質との結合性を調べることで、FGF-23タンパク質を特異的に認識する抗体を産生するハイブリドーマを選別した。上述の第一の方法で免疫して得たハイブリドーマの選別は以下のように実施した。50mM NaHCO3の溶液に1μg/mlの濃度に希釈したFGF-23Hタンパク質溶液を、ELISA用96穴マイクロプレート(Maxisorp(登録商標)、米国、Nunc社)の各ウェルに50μlずつ加え、37℃で30分または4℃で12時間インキュベートし、FGF-23Hタンパク質をマイクロプレートに吸着させた。次にこの溶液を除去し、各ウェルにブロッキング試薬(SuperBlock(登録商標) Blocking Buffer,米国、PIERCE社)を加え室温で30分間インキュベートしたのち、各ウェルを0.1%のTween20を含有するTris-buffered saline(500mM NaCl 含有TRIZMA pre-set crystals(登録商標)米国、Sigma社)(T-TBS)で2回洗浄した。このようにFGF-23Hタンパク質をコーティングしたマイクロプレートの各ウェルに、各々のハイブリドーマの培養上清を50μl加え、30分間反応させた後、各ウェルを、T-TBSで2回洗浄した。次いで、各ウェルに50μlずつ3000倍希釈した過酸化酵素標識ヤギ抗マウスIgG抗体(米国、Zymed laboratories社)を加え、室温下で30分間インキュベートした。これをT-TBSで3回洗浄後、テトラメチルベンジジン(デンマーク、DAKO社)を含む基質緩衝液を各ウェルに50μlずつ加え、室温下で15分間インキュベートした。次いで、0.5M硫酸を各ウェルに50μlずつ加え、反応を止めた。参照波長を570nmとして波長450nmでの吸光度をマイクロプレートリーダー(MTP-300、日本、コロナ電気社)で測定した。ここで、明確な吸光度の上昇を示したハイブリドーマを選別し、さらに、FGF-23タンパク質を用いて同様の実験を実施してFGF-23との結合が再確認されたクローンを選別した。これより、FGF-23タンパク質を認識する抗体を産生するハイブリドーマとして9種のクローンを得た。この中には後に示す1C3H、1D6A、2A2B、2C3B、2C5Lが含まれていた。上述の第二の方法で免疫して得たハイブリドーマの選別は、以下のように実施した。50mM NaHCO3の溶液に1μg/mlの濃度に希釈したFGF-23タンパク質溶液を、ELISA用96穴マイクロプレート(Maxisorp(登録商標)、米国、Nunc社)の各ウェルに50μlずつ加え、4℃で10時間インキュベートしてFGF-23タンパク質をマイクロプレートに吸着させた。次にこの溶液を除去し、各ウェルにブロッキング試薬(SuperBlock(登録商標) Blocking Buffer, 米国、PIERCE社)を加え室温で30分間インキュベートしたのち、各ウェルを0.1%のTween20を含有するTris-buffered saline(T-TBS)で2回洗浄した。このようにFGF-23タンパク質をコーティングしたマイクロプレートの各ウェルに、各々のハイブリドーマの培養上清を50μl加え、30分間反応させた後、各ウェルを、0.1%のTween20を含有するTris-buffered saline(T-TBS)で2回洗浄した。次いで、各ウェルに50μlずつ3000倍希釈した過酸化酵素標識ヤギ抗マウスIgG抗体(米国、Zymed laboratories社)を加え、室温下で30分間インキュベートした。これをT-TBSで3回洗浄後、テトラメチルベンジジン(デンマーク、DAKO社)を含む基質緩衝液を各ウェルに50μlずつ加え、室温下で15分間インキュベートした。次いで、0.5M硫酸を各ウェルに50μlずつ加え、反応を止めた。参照波長を570nmとして波長450 nmでの吸光度をマイクロプレートリ−ダ−(MTP-300、日本、コロナ電気社)で測定した。ここで、明確な吸光度の上昇を示したハイブリドーマを選別した。これより、FGF-23タンパク質を認識する抗体を産生するハイブリドーマとして新たに4種のクローンを得た。この中に3C1Eが含まれていた。
【0112】
このように取得したFGF-23タンパク質を特異的に認識する抗体のサブクラスをIso Stripマウスモノクローナル抗体アイソタイピングキット(米国、Roche社)を用いて同定した。結果は表1に示した。
【0113】
【表1】

Figure 2006240990
【0114】
上記ハイブリドーマクローンのうち、3つのハイブリドーマクローン2C3B、3C1E、1D6Aを、平成13年12月26日付で、独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6)にブダペスト条約に基づき国際寄託した。また、ハイブリドーマクローン2C5Lを、2003年1月6日付で、独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6)にブダペスト条約に基づき国際寄託した。受託番号は以下の通りである。
2C3B:FERM BP-7838
3C1E:FERM BP-7839
1D6A:FERM BP-7840
2C5L:FERM BP-8268
【0115】
〔実施例17〕 モノクローナル抗体の調製
17-(1) 抗FGF-23抗体を含む培養上清の調製
抗FGF-23抗体産生ハイブリドーマを10μg/mlのウシインシュリン(米国、Sigma社)、5.5μg/mlのヒトトランスフェリン(米国、Sigma社)、0.01mMのエタノールアミン(米国、Sigma社)、5ng/mlの亜セレン酸ナトリウム(米国、Sigma社)を含有するeRDF培地(日本、極東製薬社)に馴化した。抗体を調製するためのハイブリドーマの培養はスピナ−フラスコで実施した。培養液を孔径が0.2μmのフィルター(米国、Pall Gelman Laboratory社)を通すことでハイブリドーマ等の雑排物を除去し、抗体を含む培養上清を回収した。
【0116】
17-(2) プロテインGを用いたモノクローナル抗体の精製
抗FGF-23抗体を含む培養上清をプロテインG Sepharose4FFカラム(米国、Amersham Pharmacia Biotech社)に通して抗体をカラムに吸着させ、0.1M グリシン緩衝液(pH2.8)を用いて溶出させた。溶出画分は1 M Tris-HCl を添加してpH7.2に調整した。このように調製した抗体溶液を分画分子量10000カットの透析膜(米国、Spectrum Laboratories社)を用いてPBS(-)で透析置換し、孔径0.22μmのメンブランフィルターMILLEX-GV(米国、Millipore社)でろ過滅菌し、精製抗FGF-23抗体を得た。精製抗体の濃度は280nmの吸光度を測定し、1mg/mlを1.35ODとして算出した。
【0117】
17-(3) プロテインAを用いたモノクローナル抗体の精製
プロテインA担体カラム(日本、免疫生物研究所社)を用い、吸着緩衝液としてグリシン緩衝液(pH8.9)、溶出緩衝液としてクエン酸緩衝液(pH 4.0)を用いて抗FGF-23抗体を含む培養上清から抗体をアフィニティー精製した。この抗体を含む溶出画分に1M Tris-HClを添加してpH7.2付近に調整した。次に透析膜を用いてこの抗体を含む溶液をPBS(-)に置換し、さらに孔径0.22μmのメンブランフィルターでろ過滅菌し、精製抗FGF-23抗体を得た。精製抗体の濃度は280nmの吸光度を測定し、1mg/mlを1.35ODとして算出した。
【0118】
このようにして得られた各精製モノクローナル抗体を、産生するハイブリドーマの名前を用いて示すことにする。例えばハイブリドーマ1D6Aが産生する抗体に関しては1D6A抗体と記載することにする。
【0119】
〔実施例18〕 EGR1プロモータ・ルシフェラーゼを用いたklothoタンパク質発現PEAK細胞でのアッセイ系での抗FGF-23抗体の影響
抗FGF-23抗体の中和活性能が実施例9のアッセイ系で測定できるかどうかを調べる為に、実施例15で作製した抗FGF-23抗体(2C3B)を用いて検討した。方法は実施例9に従って行ない、FGF-23添加直前に2C3B抗体を最終濃度2.5μg/mlになるように添加した。その結果、2C3B抗体はFGF-23によるルシフェラーゼの上昇を有意に抑制した(図11)。このことから、EGR1プロモータ・ルシフェラーゼを用いたklothoタンパク質発現細胞でのアッセイ系はFGF-23とklothoタンパク質のシグナル伝達を抑制するような物質の探索に有効であることが示された。
【0120】
〔実施例19〕 FGF-23と可溶化型klothoタンパク質によるCHOras clone1細胞のERKリン酸化亢進のアッセイ系への抗FGF-23抗体の影響
抗FGF-23抗体の中和活性能が実施例8のアッセイ系で測定できるかどうかを調べる為に、実施例15で作製した抗FGF-23抗体(2C3B)を用いて検討した。
【0121】
方法は実施例8にしたがって行ない、FGF-23と2C3B抗体をあらかじめ混合した状態で細胞へ添加した。その結果、図12に示すように2C3B抗体濃度依存的にFGF-23と可溶化型klothoタンパク質によるERKリン酸化亢進を抑制した。このことから、FGF-23とklothoタンパク質を用いたERKリン酸化亢進検出のアッセイ系はFGF-23とklothoタンパク質シグナル伝達を抑制するような物質の探索に有効であることが示された。
【0122】
〔実施例20〕 抗FGF-23抗体"2C3B抗体"のマウス投与における効果
抗ヒトFGF-23モノクローナル抗体の正常マウスへの影響を検討するため、以下の実験を実施した。正常マウス(BALB/c、雄、12週齢)を4匹ずつからなる5つの群に無作為に分別し、図13に示すように、第1群には媒体としてPBSを、第2には0.67mg/mlの抗ヒトFGF-23モノクローナル抗体(2C3B)を、また第3群には対照として0.67mg/mlの抗TPOモノクローナル抗体を、それぞれ0.15mlずつ尾静脈内に単回投与した。投与から24時間後に、エーテル麻酔下、心採血を実施し、マイクロテイナ(米国 ベクトンディッキンソン社)を用いて血清を分離した。得られた血清中のリン酸濃度をリン-テストワコー(日本国 和光純薬社)、血清1,25D濃度を1,25(OH)2D RIAキットTFB(米国 テイエフビー社)をそれぞれ用いて添付の文書に従い測定した。投与から採血までの間、各群毎にプラスチックケージで飼育し、リンおよびカルシウムを1%ずつ含む固形食CE-2(日本国 日本クレア社)および水道水を自由摂取させた。
【0123】
得られた結果を図13に示す。測定値は各群における平均値+/-標準偏差で表されている。*を付与した群は、student-tにより有意差検定を実施した結果、媒体(PBS)投与群および抗TPO抗体投与群の双方に対し、p<0.01を示した群を表す。
【0124】
【発明の効果】
実施例に示すように、klothoタンパク質の投与により血中の1,25ジヒドロキシビタミンD濃度および血清リン濃度が低下する。また、抗kolothoタンパク質抗体の投与により血中の1,25ジヒドロキシビタミンD濃度および血清リン濃度が上昇する。これらの実施例は、klothoタンパク質および抗kolothoタンパク質抗体が血中の1,25ジヒドロキシビタミンD濃度および血清リン濃度を変動させ、リンおよび/またはビタミンDが関与する疾患の治療および/または予防に使用し得ることを示している。
【0125】
【配列表】
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【0126】
【配列表フリーテキスト】
配列番号4〜22、28〜30、32〜35:合成DNA
配列番号24〜27、31:合成ペプチド
【図面の簡単な説明】
【図1】 ヒトFGF23組換え体を単回投与してから1時間後、8時間後でのマウス腎臓におけるEGR1遺伝子の発現変化をRT-PCR法で解析した結果を示す図である。
【図2】 ヒトFGF23組換え体を単回投与してから5分後、10分後でのマウス腎臓におけるERKタンパク質のリン酸化変化をウェスタンブロッティング法で解析した結果を示す図である。
【図3】 全長klothoタンパク質発現PEAK細胞にヒトFGF23組換え体を添加して10分後のERKタンパク質のリン酸化変化をウェスタンブロッティング法で解析した結果を示す図である。
【図4】 EGR1プロモータの下流にルシフェラーゼを結合したレポーター遺伝子をklotho発現プラスミド共にトランスフェクションしたPEAK細胞でのヒトFGF23刺激時のルシフェラーゼ活性変化を調べた図である。
【図5】 PEAK細胞に可溶化マウスklothoタンパク質を安定発現するCHOras clone1細胞の培養上清とヒトFGF23を添加したときのPEAK細胞でのERKのリン酸化亢進を調べた図である。
【図6】 可溶化マウスklothoタンパク質一過性発現PEAK rapid細胞上清サンプルおよびその対照としてPEAK rapid細胞の培養上清サンプルをmklotho-97抗体、mklotho-118抗体、mklotho-299抗体およびmklotho-941抗体を用いてウエスタンブロット法により解析した結果である。
【図7】 可溶化マウスklothoタンパク質一過性発現PEAK rapid細胞上清サンプル、その対照としてPEAK rapid細胞の培養上清サンプル、およびそれらをFGF-23固定化レジンに供した時のFGF-23結合物サンプルを、mklotho-118抗体またはmklotho-941抗体を用いてウエスタンブロット法により解析した結果である。一方、図YY2Bは同様なサンプルを、銀染色法により染色した結果である。
【図8A】 細胞移植後14日目における可溶化型klothoタンパク質発現細胞移植群(klotho, n=5)および対照CHO細胞移植群(control, n=5)の1,25ジヒドロキシビタミンD(1,25D)濃度を示したグラフである。結果は平均値±標準誤差として表されており、対照群との有意差検定をStudent's tにより実施した。
【図8B】 細胞移植後27日目における可溶化型klothoタンパク質発現細胞移植群(klotho, n=6)および対照CHO細胞移植群(control, n = 6)の血清リン濃度ならびに血清カルシウム濃度を示したグラフである。結果は平均値±標準誤差として表されており、対照群との有意差検定をStudent's tにより実施した。
【図9】 抗klothoタンパク質抗体(p118)群および媒体投与群の投与24時間後の血清リン濃度、9時間後の血清活性型ビタミンD濃度を示した図である。結果は平均値±標準誤差として表されており、対照群との有意差検定をStudent's tにより実施した。
【図10A】 CHO-FGF23H細胞培養上清をSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動で分離し、抗FGF-23ポリクローナル抗体でウエスタンブロッティングにより組換え体FGF-23タンパク質およびその代謝物を検出した図である。培養上清中には全長のFGF-23Hタンパク質と配列番号35のアミノ酸配列の配列番号179番目と180番目の間で切断されたて生じたN末側断片とC末側断片が存在する。hFGF23-48抗体および hFGF23-148抗体で、全長のFGF-23Hタンパク質とN末側断片ペプチドが認識された。N末側断片は小断片化されたペプチドの存在が認められる。抗His6-tag抗体では、全長タンパク質とC末側断片が検出された。
【図10B】 CHO-FGF23細胞培養上清から精製したFGF-23全長タンパク質とN末側断片およびC末側断片をSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動にて分離し、CBB染色して検出した図である。
【図11】 EGR1プロモータの下流にルシフェラーゼを結合したレポーター遺伝子をklotho発現プラスミド共にトランスフェクションしたPEAK細胞でのヒトFGF-23刺激時に、抗FGF-23抗体(2C3B)を添加した時のルシフェラーゼ活性変化を調べた図である。FGF-23刺激により上昇するルシフェラーゼ活性が2C3B同時添加により抑制されることが示された。
【図12】 CHOras clone1細胞に可溶化klothoタンパク質発現CHOras clone1細胞の培養上清とFGF23を添加したときに引き起こされるERKのリン酸化亢進を、抗FGF23抗体(2C3B)が抑制するかどうかを調べた図である。FGF23と可溶化klothoタンパク質発現CHOras clone1細胞培養上清を同時添加したときのERKリン酸化亢進は、2C3B抗体濃度依存的に抑制されることが示された。
【図13】 2C3B抗体、抗TPO抗体、および媒体を投与後、24時間目における血清中リン酸、血清中1,25-ジヒドロキシビタミンD濃度を示した図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a Klotho protein that changes phosphate metabolism and vitamin D metabolism, an antibody that recognizes the Klotho protein, a complex of the Klotho protein and an FGF23 polypeptide, and uses of these substances.
[0002]
[Prior art]
Phosphorus in the living body exists in bones, cells, and extracellular fluids, and plays an important role essential for the origin of mechanical strength of bones, energy metabolism of the living body, maintenance of cell functions, and the like. Because of this importance, the serum phosphorous concentration is maintained at a substantially constant level, suggesting the existence of a control mechanism for maintaining the homeostasis of blood phosphate concentration. Phosphorus balance in the body is regulated by excretion in the kidney and absorption in the intestinal tract, but the kidney is considered to be important as a phosphorous balance organ. Specifically, regulation of phosphate transporter protein in the proximal tubule of the kidney affects the regulation of blood phosphorus concentration. The involvement of parathyroid hormone, 1α, 25-dihydroxyvitamin D3, FGF23, etc. as substances that affect the change and regulation of serum phosphate levels is currently considered, but parathyroid hormone and 1α, 25 -Dihydroxyvitamin D3 plays an important role in regulating calcium metabolism rather than phosphorus metabolism.
[0003]
FGF23 is a substance discovered as a factor that strongly reduces serum phosphorus and serum 1α, 25-dihydroxyvitamin D (WO 02/14504, and Shimada T, et al: Proc Natl Acad Sci USA, 2001 May 22; 98 (11): p6500-p6505). A substance discovered as a result of a search for a tumor-specific high-expressing gene of neoplastic osteomalacia with a decrease in serum phosphorus. By reducing the phosphate transporter of the renal proximal tubule, serum phosphate Cause a decline. It also suppresses the expression of 1α hydroxylase, a synthase of 1α, 25-dihydroxyvitamin D3 (hereinafter referred to as active vitamin D3) in the kidney, and conversely, the activity of 24 hydroxylase, a degrading enzyme of active vitamin D3. By increasing the expression, the concentration of active vitamin D3 in the blood is decreased. As described above, FGF23 has been shown to have the effect of lowering both serum phosphorus and serum 1α, 25-dihydroxyvitamin D, but it has not been clarified regarding substances and pathways that transmit the signal.
[0004]
On the other hand, klotho mice with mutant phenotypes resembling human aging symptoms have been shown to exhibit various phenotypes due to insertion mutations of other genes into the klotho locus, which are short-lived, Growth retardation, senile skin atrophy, emphysema, hearing loss, cardiac dysfunction, Menkeberg-type arteriosclerosis, hyporotational bone density decrease, ectopic calcification, infertility, glycemic control abnormality, thymic atrophy, B cell differentiation It is a disorder etc. (WO98 / 29544, Kuro-o M, et al: Nature 1997 Vol 390 p45-51). In addition, it has been shown that these phenotypes are restored by introducing a full-length klotho gene into a klotho mouse using a viral vector (WO98 / 29544, Kuro-o M, et al: Nature 1997 Vol 390 p45-51). ). In addition, the extracellular region of klotho is composed of two regions, KL1 and KL2. By administering a protein fused with KL1 region and immunoglobulin to klotho mice, thymus, spleen, testis atrophy and dystrophy. It has been shown that calcification is suppressed (WO00 / 27885). In addition to the various symptoms of klotho mice listed above, it has been reported that klotho mutant mice have increased serum phosphate levels and increased active vitamin D (Yoshida T, et al : Endocrinology. 2002 Feb; 143 (2): 683-9.) In addition, the expression of klotho protein in renal failure in which phosphorus and vitamin D homeostasis are abnormal is compared to that in normal kidney. (Koh H, et al: Biochem Biophys Res Commun. 2001 Feb 2; 280 (4): 1015-20.). Increased expression of 1α-hydroxylase is known in klotho mutant mice, and abnormal vitamin D metabolism due to abnormal klotho gene is considered, but the function of klotho protein itself is unclear. However, the molecular mechanisms involved in phosphate metabolism and vitamin D metabolism in the klotho gene abnormality have not been clarified.
[0005]
[Patent Document 1]
WO02 / 14504
[Patent Document 2]
WO98 / 29544
[Patent Document 3]
WO00 / 27885
[Non-Patent Document 1]
Shimada T, et al: Proc Natl Acad Sci USA, 2001 May 22; 98 (11): p6500-p6505
[Non-Patent Document 2]
Kuro-o M, et al: Nature 1997 Vol 390 p45-51
[Non-Patent Document 3]
Endocrinology. 2002 Feb; 143 (2): 683-9
[Non-Patent Document 4]
Koh H, et al: Biochem Biophys Res Commun. 2001 Feb 2; 280 (4): 1015-20
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition comprising a klotho protein that lowers blood phosphorus and / or blood active vitamin D and an anti-klotho protein antibody that increases blood phosphorus and / or blood active vitamin D And neoplastic osteomalacia involving phosphorus and vitamin D, ADHR, XLH, renal osteodystrophy, dialysis osteopathy, osteoporosis, hypophosphatemia, Kuru disease, osteomalacia, tubular dysfunction, bone Reduction, hypocalcemia, hyperphosphatemia, hyperparathyroidism, ectopic calcification, pruritus, osteosclerosis, Paget's disease, hypercalcemia, hypoparathyroidism, bone pain, muscle weakness An object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for the treatment or prevention of diseases such as skeletal deformity, growth disorder and hypo-1,25Demia.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the substance which can control the blood phosphorus level and the blood active vitamin D density | concentration, and its use.
[0008]
Regardless of whether the full-length klotho protein or solubilized klotho protein is present, the present inventors have the same signal transduction (increased ERK phosphorylation and increased egr1 expression) by FGF23 in the presence of the klotho protein as in the kidney in animals. Found to be caused by. It was also revealed that FGF23 and klotho protein bind to each other. We also found that the interaction between FGF23 and klotho protein is important for the regulation of phosphorus and vitamin D metabolism. In addition, administration of antibodies recognizing klotho protein to mice successfully increased the concentration of phosphorus and active vitamin D in the blood, and transplantation of solubilized klotho protein-expressing cells into nude mice We succeeded in lowering the phosphorus concentration and active vitamin D concentration. From these results, the present invention has been completed, and by the present invention, blood phosphorus, blood vitamin D can be controlled by controlling blood phosphorus and blood vitamin D, or the related diseases can be diagnosed. I think that it is possible. Accordingly, the present invention is as follows.
[1] A pharmaceutical composition for reducing blood phosphorus concentration and / or blood active vitamin D concentration, comprising klotho protein as an active ingredient,
[2] The pharmaceutical composition of [1], wherein the klotho protein is a solubilized klotho protein,
[3] A pharmaceutical composition for increasing blood phosphorus level and / or blood active vitamin D level, comprising an anti-klotho protein antibody as an active ingredient,
[4] Neoplastic osteomalacia, ADHR, XLH, renal osteodystrophy, dialysis osteopathy, osteoporosis, hypophosphatemia, kulu disease, osteomalacia, tubular dysfunction, osteopenia, hypocalcemia , Hyperphosphatemia, hyperparathyroidism, ectopic calcification, pruritus, osteosclerosis, Paget's disease, hypercalcemia, hypoparathyroidism, bone pain, muscle weakness, skeletal deformity, growth disorder And a pharmaceutical composition according to any one of [1] to [3] for use in the treatment and / or prevention of a disease involving phosphorus and / or vitamin D selected from the group consisting of low 1,25D blood, and
[5] A method for screening a substance that changes blood phosphorus concentration and / or blood active vitamin D concentration, wherein FGF23 and klotho protein are brought into contact with each other, and an intracellular signal due to interaction between FGF23 and klotho protein is obtained. A method of screening by detecting.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to a klotho protein that changes blood phosphorus concentration and active vitamin D concentration, an antibody that recognizes klotho protein, a complex of FGF23 and klotho protein, and uses of these substances.
[0010]
By using the present invention, a pharmaceutical composition comprising at least one of klotho protein, an antibody recognizing klotho protein, and a complex of FGF23 and klotho protein is used for pathological conditions involving phosphorus, vitamin D, for example, neoplastic bone Softening disease, ADHR, XLH, renal osteodystrophy, dialysis osteopathy, osteoporosis, hypophosphatemia, kulu disease, osteomalacia, tubular dysfunction, osteopenia, hypocalcemia, hyperphosphatemia , Hyperparathyroidism, ectopic calcification, pruritus, osteosclerosis, Paget's disease, hypercalcemia, hypoparathyroidism, bone pain, muscle weakness, skeletal deformity, growth disorder and low 1,25D blood It can be used for the treatment or prevention of diseases such as infectious diseases.
[0011]
Solubilized klotho
The solubilized klotho cDNA can be prepared by a known method based on the human-derived klotho cDNA sequence described in SEQ ID NO: 1 (Genebank accession No. AB005142). For example, it can be prepared by preparing a cDNA library from cells or organs expressing klotho protein and performing hybridization using a part of the klotho cDNA sequence (SEQ ID NO: 1) as a probe. In addition, RNA is prepared from cells and organs expressing klotho protein, cDNA is prepared by reverse transcriptase, oligo DNA is synthesized based on the klotho cDNA sequence (SEQ ID NO: 1), and this is used as a primer. It is also possible to carry out PCR reaction and amplify and prepare klotho cDNA.
[0012]
The base sequence of the klotho cDNA obtained as described above is determined. The nucleotide sequence can be determined by a known method such as a chemical modification method of Maxam-Gilbert or a dideoxynucleotide chain termination method using M13 phage. Usually, an automatic nucleotide sequencer (eg, 373A DNA manufactured by PERKIN-ELMER) is used. Sequencing is performed using a sequencer or the like.
[0013]
SEQ ID NO: 1 illustrates the base sequence of human klotho cDNA, SEQ ID NO: 2 illustrates the amino acid sequence of human full-length klotho protein, and SEQ ID NO: 3 illustrates the amino acid sequence of solubilized human klotho protein. Alternatively, as long as it has a low activity vitamin D blood-inducing activity, one or several amino acids in the amino acid sequence may be mutated such as deletion, substitution, or addition. The homology at the amino acid sequence level of human Klotho protein and mouse Klotho protein is 85% (SEQ ID NO: 2 shows the amino acid sequence of human klotho protein, SEQ ID NO: 23 shows the amino acid sequence of mouse klotho protein), mouse klotho protein is predicted to have the same function as human klotho protein. Therefore, in the present invention, the klotho protein includes not only a human-derived klotho protein but also a mouse-derived klotho protein or a klotho protein having a homology of amino acids with human klotho protein of 80% or more, preferably 85% or more. It is. A protein comprising the amino acid sequence of klotho protein derived from these non-human animal species, as long as it has hypophosphatemia-inducing activity and / or low-activity vitamin D-semia-inducing activity, Several amino acids may have mutations such as deletion, substitution and addition. Whether the protein has hypophosphatemia-inducing activity and / or low-activity-type vitamin Demia-inducing activity can be determined by transplanting cells expressing the protein into mice with reference to the method described in Example 13 below. Alternatively, the protein may be administered to a mouse or the like, and serum phosphorus concentration or 1,25 dihydroxyvitamin D concentration may be measured.
[0014]
For example, one or several, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5 amino acids may be deleted from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 23. One or several amino acids, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5 amino acids may be added to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 23. Alternatively, SEQ ID NO: 2, One or several, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5 amino acids of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 or 23 may be substituted with other amino acids.
[0015]
In addition, as a substitution method, conservative substitution within a family that retains some characteristics of amino acids may be performed. The families generally classified from the side chain characteristics of amino acid side chains include the following.
(1) Acidic amino acid family: Aspartic acid, glutamic acid
(2) Basic amino acid family: lysine, arginine, histidine
(3) Nonpolar amino acid family: alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan
(4) Uncharged polar amino acid family: glycine, asparagine, glutamine, cysteine, serine, threonine, tyrosine
(5) Aliphatic hydroxy amino acid family: serine, threonine
(6) Amide-containing amino acid family: asparagine, glutamine
(7) Aliphatic amino acids: alanine, valine, leucine, isoleucine
(8) Aromatic amino acid family: phenylalanine, tryptophan, tyrosine
(9) Hydrophobic amino acid family: leucine, isoleucine, valine
(10) Small amino acid family: alanine, serine, threonine, methionine, glycine
[0016]
In the present invention, in order to introduce a mutation into at least a part of the amino acid sequence of the solubilized klotho protein of the present invention, a technique of introducing a mutation into the base sequence of DNA encoding the amino acid is employed.
[0017]
Mutation can be introduced into DNA by a known method such as Kunkel method or Gapped duplex method, or a method analogous thereto. For example, a mutation is introduced based on a site-directed mutagenesis method using a mutant oligonucleotide as a primer, but a mutation introduction kit (for example, Mutan-K (TAKARA), Mutan-G (TAKARA), Mutations can also be introduced using TAKARA's LA PCR in vitro Mutagenesis series kit).
[0018]
Furthermore, it hybridizes with the probe prepared from the above DNA of the present invention (SEQ ID NO: 1) under stringent conditions and has hypophosphatemia-inducing activity and / or low-activity vitamin D-semia-inducing activity. A DNA encoding a protein is also included in the DNA of the present invention. Such a DNA sequence has a homology of 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, with the sequence of the DNA represented by SEQ ID NO: 1. As described above, these DNA sequences include klotho proteins derived from animal species other than human, such as mouse klotho protein. The probe means one having a complementary sequence with respect to the full length of the sequence shown in SEQ ID NO: 1, or one having a complementary sequence to a continuous sequence (partial sequence) having a length of 17 bases or more.
[0019]
Here, the stringent condition means that the sodium concentration is 750 mM or higher, preferably 900 mM or higher, and the temperature is 40 ° C. or higher, preferably 42 ° C. Specifically, the conditions are 6 × SSC, 5 × Denhardt, 0.5% SDS, 50% Formamide, 42 ° C. 6 × SSC means 900 mM NaCl and 90 mM sodium citrate. Denhardt's solution (Denhardt) is a solution containing BSA (bovine serum albumin), polyvinylpyrrolidone and Ficoll400, and 50 × Denhardt is composed of 1% BSA, 1% polyvinylpyrrolidone and 1% Ficoll 400 (5 × Denhardt Means 50 times Denhardt one-tenth the concentration).
[0020]
Whether or not the protein encoded by the DNA of the present invention has hypophosphatemia-inducing activity and / or low-activity vitamin Demia-inducing activity can be determined by referring to the method described in Example 13 below. The expressed cells may be transplanted into mice, or the same protein may be administered to mice and the like, and the serum phosphorus concentration or 1,25 dihydroxyvitamin D concentration may be measured.
[0021]
Once the base sequence of the DNA of the present invention is determined, then the DNA of the present invention can be obtained by chemical synthesis or by PCR using primers synthesized from the determined base sequence.
[0022]
Production of recombinant vector and transformant containing DNA of the present invention
(1) Production of recombinant vector
The recombinant vector of the present invention can be obtained by ligating (inserting) the DNA of the present invention into an appropriate vector. The vector for inserting the DNA of the present invention is not particularly limited as long as it can replicate in the host, and examples thereof include plasmid DNA, phage DNA, and the like.
[0023]
Examples of plasmid DNA include plasmids derived from E. coli (eg, pBR322, pBR325, pUC118, pUC119, etc.), plasmids derived from Bacillus subtilis (eg, pUB110, pTP5, etc.), and plasmids derived from yeast (eg, YEp13, YEp24, YCp50, etc.). Examples of the phage DNA include λ phage. In addition, animal viruses such as retroviruses, adenoviruses or vaccinia viruses, or insect virus vectors such as baculoviruses can also be used. Furthermore, a fusion plasmid in which GST, His-tag, etc. are linked can also be used.
[0024]
In order to insert the DNA of the present invention into a vector, first, the purified DNA is cleaved with a suitable restriction enzyme, inserted into a restriction enzyme site or a multicloning site of a suitable vector DNA, and linked to the vector. Adopted.
[0025]
The DNA of the present invention needs to be incorporated into a vector so that the function of the DNA is exhibited. Therefore, in addition to a promoter and the DNA of the present invention, a cis element such as an enhancer, a splicing signal, a poly A addition signal, a selection marker, a ribosome binding sequence (SD sequence) and the like can be linked to the vector of the present invention. it can. Examples of the selection marker include dihydrofolate reductase gene, ampicillin resistance gene, neomycin resistance gene and the like.
[0026]
(2) Production of transformants
The transformant of the present invention can be obtained by introducing the recombinant vector of the present invention into a host so that the target gene can be expressed. Here, the host is not particularly limited as long as it can express the DNA of the present invention. For example, Escherichia coli ( Escherichia coli ) Escherichia, such as Bacillus subtilis ( Bacillus subtilis Bacillus genus, Pseudomonas petitida ( Pseudomonas putida Bacteria belonging to the genus Pseudomonas, or Saccharomyces cerevisiae ( Saccharomyces cerevisiae ), Schizosaccharomyces pombe ( Schizosaccharomyces pombe ) And the like. Animal cells such as COS cells, CHO cells, HEK293 cells, and insect cells such as Sf9 and Sf21 can also be used.
[0027]
When a bacterium such as Escherichia coli is used as a host, the recombinant vector of the present invention can autonomously replicate in the bacterium, and at the same time, is composed of a promoter, a ribosome binding sequence, the DNA of the present invention, and a transcription termination sequence. Is preferred. Moreover, the gene which controls a promoter may be contained. Examples of Escherichia coli include Escherichia coli ( Escherichia coli ) JM109, HB101, etc., and Bacillus subtilis, for example, Bacillus subtilis ( Bacillus subtilis ) And the like. Any promoter can be used as long as it can be expressed in a host such as Escherichia coli. For example, T7 promoter derived from Escherichia coli or phage, such as trp promoter, lac promoter, PL promoter, PR promoter, etc. is used. An artificially designed and modified promoter such as a tac promoter may be used. The method for introducing a recombinant vector into bacteria is not particularly limited as long as it is a method for introducing DNA into bacteria. Examples thereof include a method using calcium ions and an electroporation method.
[0028]
When yeast is used as a host, for example, Saccharomyces cerevisiae ( Saccharomyces cerevisiae ), Schizosaccharomyces pombe ( Schizosaccharomyces pombe ), Pichia Pastoris ( Pichia pastoris ) Etc. are used. In this case, the promoter is not particularly limited as long as it can be expressed in yeast. For example, gal1 promoter, gal10 promoter, heat shock protein promoter, MFα1 promoter, PHO5 promoter, PGK promoter, GAP promoter, ADH promoter, AOX1 promoter, etc. Is mentioned. The method for introducing a recombinant vector into yeast is not particularly limited as long as it is a method for introducing DNA into yeast, and examples thereof include an electroporation method, a spheroplast method, and a lithium acetate method.
[0029]
When animal cells are used as hosts, monkey cells COS-7, Vero, Chinese hamster ovary cells (CHO cells), mouse L cells, rat GH3 cells, human FL, HEK293, HeLa or Jurkat cells are used. As the promoter, SRα promoter, SV40 promoter, LTR promoter, β-actin promoter and the like may be used, and human cytomegalovirus early gene promoter and the like may be used. Examples of methods for introducing a recombinant vector into animal cells include an electroporation method, a calcium phosphate method, and a lipofection method.
[0030]
When insect cells are used as hosts, Sf9 cells, Sf21 cells and the like are used. As a method for introducing a recombinant vector into insect cells, for example, calcium phosphate method, lipofection method, electroporation method and the like are used.
[0031]
Klotho protein of the present invention
The klotho protein of the present invention is a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 23, or has a homology of 80% or more, preferably 85% or more with these proteins. It is a klotho protein derived from animal species other than humans and mice, and has the above-mentioned hypophosphatemia-inducing activity and / or low-activity vitamin D-inducing activity. Furthermore, in the klotho protein of the present invention, one or several amino acids in the aforementioned amino acid sequence are substituted or missing as long as it has hypophosphatemia-inducing activity and / or low-activity vitamin Demia-inducing activity. Also included are proteins having lost and / or modified amino acid sequences. Further, such substitutions, deletions, modifications and additions may be in combinations.
[0032]
The klotho protein having hypophosphatemia-inducing activity and / or low-activity vitamin D-semia-inducing activity of the present invention has the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 or the nucleotide numbers 1 to 2934 of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. Suitable host cell in a form capable of expressing a sequence containing a number, or a sequence of DNA encoding a klotho protein of another animal species or a sequence corresponding to base numbers 1 to 2934 of the base sequence of human klotho DNA It can be produced by preparing a transformed cell by introducing into the cell and expressing the DNA introduced into the transformed cell. In addition, the protein produced in this way may be subject to alteration of the polypeptide chain such as cleavage and glycosylation by the protein modification mechanism possessed by the host.
[0033]
The klotho protein of the present invention can be obtained by culturing the transformant and collecting it from the culture. “Culture” means any of cultured cells, cultured cells, or disrupted cells or cells in addition to the culture supernatant.
The method for culturing the transformant of the present invention is carried out according to a usual method used for culturing a host.
[0034]
A medium for culturing transformants obtained using microorganisms such as Escherichia coli and yeast as a host contains a carbon source, nitrogen source, inorganic salts, etc. that can be assimilated by the microorganisms, and efficiently cultures the transformants. As long as the medium can be used, either a natural medium or a synthetic medium may be used. Examples of the carbon source include carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose, and starch, organic acids such as acetic acid and propionic acid, and alcohols such as ethanol and propanol. Examples of the nitrogen source include ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, ammonium salts of organic acids such as ammonium phosphate or other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, corn steep liquor, and the like. Examples of the inorganic substance include monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, and calcium carbonate.
[0035]
The culture is usually performed at 37 ° C. for 4 to 48 hours under aerobic conditions such as shaking culture or aeration and agitation culture. During the culture period, the pH is maintained at 6.0 to 8.0. The pH is adjusted using an inorganic or organic acid, an alkaline solution, or the like. During culture, an antibiotic such as ampicillin or tetracycline may be added to the medium as necessary.
[0036]
When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium as necessary. For example, when culturing a microorganism transformed with an expression vector having a T7 promoter inducible with isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG), IPTG or the like can be added to the medium. Further, when culturing a microorganism transformed with an expression vector using a trp promoter inducible with indoleacrylic acid (IAA), IAA or the like can be added to the medium.
[0037]
Examples of a medium for culturing a transformant obtained using animal cells as a host include generally used RPMI1640 medium, DMEM medium, or a medium obtained by adding fetal calf serum or the like to these mediums. Culture is usually 5% CO 2 Perform in the presence at 37 ° C. for 1-10 days. During culture, antibiotics such as kanamycin and penicillin may be added to the medium as necessary. When the klotho protein of the present invention is produced in cells or cells after culturing, the target polypeptide is obtained by crushing the cells or cells by sonication, repeated freeze-thawing, homogenizer treatment, etc. Collect. When the klotho protein of the present invention is produced outside the cells or cells, the culture solution is used as it is, or the cells or cells are removed by centrifugation or the like. Thereafter, by using general biochemical methods used for protein isolation and purification, such as ammonium sulfate precipitation, gel chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, etc. alone or in appropriate combination, From the above, the polypeptide of the present invention can be isolated and purified.
[0038]
The in vivo activity of the klotho protein of the present invention was evaluated by experiments in which the above-described recombinant cells expressing the klotho protein of the present invention were transplanted subcutaneously into nude mice.
[0039]
The cells transplanted in this study grow and form tumors under the skin of nude mice. Accordingly, the polypeptide of the present invention produced and secreted by cells is characterized by being released into the body fluid of mice. In this experiment, as shown in FIG. 8 (Example 13), mice transplanted with cells expressing the klotho protein of the present invention were transplanted with control CHO cells into which the DNA of the present invention had not been introduced, and tumors were transplanted. Obvious hypophosphatemia was exhibited as compared to individuals that formed or that did not form tumors. This revealed that the klotho protein of the present invention has hypophosphatemia-inducing activity.
[0040]
In the present invention, the protein can also be modified. For example, polyethylene glycol, dextran, poly (N-vinyl-pyrrolidone), polypropylene glycol homopolymer, polypropylene oxide / ethylene oxide copolymer, polyoxyethylated polyol, polyvinyl alcohol and the like are appropriately selected and used. As the modification method, any known method can be adopted, and for example, it is disclosed in detail in JP-T-10-510980.
[0041]
Anti-klotho protein antibody
The anti-klotho protein antibody in the present invention is an antibody or a part of an antibody having reactivity to the klotho protein or a part thereof as defined above. The antibody of the present invention includes a heavy chain and / or a light chain having an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in each amino acid sequence of the heavy chain and / or light chain constituting the antibody. Monoclonal antibodies consisting of chains and capable of binding to the klotho protein are also included. In the amino acid sequence of the anti-klotho protein antibody of the present invention, the partial modification (deletion, substitution, insertion, addition) of the amino acid as described above is performed by partially modifying the base sequence encoding the amino acid sequence. Can be introduced. These modification techniques are well known to those skilled in the art, and commercially available mutagenesis kits and the like can be used.
[0042]
(1) Antibodies that specifically recognize and bind to the partial structure of klotho protein
In order to obtain antibodies useful for detecting klotho protein and regulating biological activity, it is effective to obtain antibodies that recognize structural features of klotho protein, antibodies that have high affinity, antibodies that can neutralize biological activity, etc. is there. Since the structure and antigenicity of the Klotho protein are unknown, a plurality of peptides corresponding to the partial sequence of the klotho protein were synthesized, and antibodies against each peptide were obtained. Using these, the klotho protein secreted by the expression cells was detected by Western blotting, and it was revealed that the mature klotho protein was expressed in the expression cells and in the culture supernatant. In addition, the antibodies obtained showed various binding specificities for mature klotho protein and peptides generated by its cleavage.
[0043]
(2) Antibody production
The antibody of the present invention can be produced, for example, by the following production method. That is, for example, a klotho protein or a part thereof as defined above, or a conjugate with an appropriate substance (for example, bovine serum albumin) for enhancing the antigenicity of an antigen, if necessary, an immunostimulator (Freund's Adjuvant etc.) and immunize non-human mammals including human antibody-producing transgenic mice. Alternatively, immunization can be performed by administering an expression vector incorporating a DNA encoding klotho protein. Polyclonal antibodies can be obtained from serum obtained from immunized animals. Monoclonal antibodies are prepared from antibody-producing cells obtained from immunized animals and myeloma cells that do not have autoantibody-producing ability (myeloma cells). The hybridomas are cloned and specific for the antigen used for immunization. It is produced by selecting clones that produce monoclonal antibodies that exhibit specific affinity.
[0044]
More specifically, it can be produced as follows. A hybridoma secreting a monoclonal antibody can be prepared according to the method of Kohler and Milstein et al. (Nature, 1975 Vol. 256: 495-497) and the like. That is, antibody-producing cells contained in the spleen, lymph node, bone marrow, tonsil, etc., preferably lymph node or spleen obtained from the immunized animal as described above, preferably mouse, rat, guinea pig, hamster, rabbit Alternatively, it is prepared by cell fusion with a myeloma cell having no autoantibody production ability derived from a mammal such as a human. Hybridoma clones that produce monoclonal antibodies are screened by culturing the hybridomas in, for example, a microtiter plate, and the reactivity of the culture supernatant in the wells in which proliferation has been observed with the immunoantigen, for example, enzyme immunoassay methods such as ELISA. This can be done by measuring.
[0045]
A monoclonal antibody can be produced from a hybridoma by culturing the hybridoma in vitro and isolating it from the culture supernatant. It can also be cultured in vivo in ascites of mice, rats, guinea pigs, hamsters or rabbits and isolated from ascites.
[0046]
In addition, a gene encoding a human monoclonal antibody is cloned from an antibody-producing cell such as a hybridoma and incorporated into an appropriate vector, which is then used as a host (eg, mammalian cell line, E. coli, yeast cell, insect cell, plant cell, etc.). Recombinant antibodies introduced and produced using genetic recombination techniques can be prepared (PJDelves., ANTIBODY PRODUCTION ESSENTIAL TECHNIQUES., 1997 WILEY, P. Shepherd and C. Dean., Monoclonal Antibodies., 2000 OXFORD UNIVERSITY PRESS, JWGoding., Monoclonal Antibodies: principles and practice., 1993 ACADEMIC PRESS). Furthermore, a transgenic bovine, goat, sheep or pig in which the gene of the target antibody is incorporated into an endogenous gene is produced using a transgenic animal production technique, and the antibody gene is derived from the milk of the transgenic animal. It is also possible to obtain a large amount of monoclonal antibodies. When hybridomas are cultured in vitro, the hybridomas are grown, maintained and stored according to various characteristics such as the characteristics of the cell type to be cultured, the purpose of the test study and the culture method, and monoclonal antibodies are produced in the culture supernatant. It is possible to carry out using any nutrient medium that is derived from a known nutrient medium or a known basal medium, such as that used for the preparation.
[0047]
As shown in Example 10, the polyclonal antibody of the present invention was prepared by binding a chemically synthesized partial peptide of klotho protein and bovine thyroglobulin, which is a carrier protein, and immunizing a rabbit. The antibody against each peptide induced by immunization was purified by an affinity column on which the peptide used for immunization was immobilized. The characteristics of the antibody thus obtained were examined by Western blotting and the reactivity with the klotho protein was clarified.
[0048]
Complex of FGF23 and klotho protein
The complex of FGF23 and klotho protein referred to in the present invention can be produced by mixing an FGF23 molecule (described in WO02 / 14504) and a klotho protein as defined above. The FGF23 molecule in the present invention can be produced by appropriately using a known method known in the technical field such as a chemical synthesis method, a cell culture method and the like, or a modification method thereof, as well as a genetic recombination technique. For example, FGF23 is the method of Shimada et al. {Endocrinology 143 , 3179 (2002)}. Similarly, the klotho protein in the present invention can also be produced by appropriately using a known method known in the technical field such as a chemical synthesis method, a cell culture method, etc., or a modification method thereof, in addition to the gene recombination technique. it can.
[0049]
The composite of the present invention can also be produced, for example, by the following production method. That is, it can be prepared by mixing the above-mentioned FGF23 and klotho protein and allowing to stand at 4 ° C. to room temperature for several minutes to several hours. In order to further strengthen the binding of the complex, it is possible to use a crosslinking agent such as Disuccinimidyl suberate and Bis (sulfosuccinimidyl) suberate. In addition to gene recombination technology, a gene binding to FGF23 and klotho protein can be produced by appropriately using known methods known in the technical field such as chemical synthesis methods, cell culture methods, etc., or modification methods thereof. Can do. It can also be produced by purifying the FGF23-klotho protein complex present in vivo using anti-FGF23 antibody-binding beads or anti-klotho protein antibody-binding beads.
[0050]
Pharmaceutical composition comprising the klotho protein of the present invention
The klotho protein of the present invention can be used as a pharmaceutical composition for diseases in which an increase in blood phosphate concentration and / or an increase in blood active vitamin D concentration is undesirable. Since the klotho protein or the pharmaceutical composition containing the klotho protein as in Example 13 has an action of changing blood phosphorus and blood active vitamin D concentration, blood phosphate concentration and blood active vitamin are used. Diseases that cause changes in D concentration, such as hyperphosphatemia, renal osteodystrophy, dialysis osteopathy, osteoporosis, tubular dysfunction, osteopenia, hypocalcemia, hyperparathyroidism, It can be used for the treatment of ectopic calcification, pruritus, osteosclerosis, Paget's disease, hypercalcemia, hypoparathyroidism, bone pain, muscle weakness, skeletal deformity, and growth disorder.
[0051]
Pharmaceutical composition comprising anti-klotho protein antibody of the present invention
As in Example 14, the antibody of the present invention has the effect of increasing blood phosphate concentration and / or blood active vitamin D concentration. Therefore, it can be used as a pharmaceutical composition for diseases considered to be affected by changes in blood phosphorus and / or blood active vitamin D levels, such as neoplastic osteomalacia, ADHR, XLH, etc. It can be expected to improve hypophosphatemia, bone mineralization failure, bone pain, muscle weakness, skeletal deformation, growth disorder, and low 1,25D blood disease commonly observed in these diseases. FGF-23 plays an important role under physiological conditions, and the antibody of the present invention controls FGF-23's phosphorus metabolism-regulating action and calcium metabolism-regulating action through vitamin D metabolism regulated by FGF-23. Depending on mineral metabolism and vitamins such as osteoporosis, Kur disease, hypercalcemia, hypocalcemia, ectopic calcification, osteosclerosis, Paget's disease, hyperparathyroidism, hypoparathyroidism, pruritus It can be used as a pharmaceutical composition therapeutically and prophylactically for diseases caused by abnormalities in D metabolism.
[0052]
Pharmaceutical composition comprising a complex of FGF23 and klotho protein of the present invention
FGF23 and solubilized klotho protein bind to each other (Example 12), and addition of FGF23 only in the presence of klotho protein causes an intracellular signal (increased ERK phosphorylation, increased EGR1 expression) (Examples 6, 7, 8) In addition, blood phosphorus and / or blood active vitamin D concentration decreases in transplantation experiments with solubilized klotho protein-expressing cells (Example 13). It is also possible that the concentration of active vitamin D in the blood is changed. Therefore, the complex of the Klotho protein of the present invention and FGF23 can be used as a pharmaceutical composition for diseases in which an increase in blood phosphate concentration and / or an increase in blood active vitamin D concentration is undesirable. That is, diseases that cause changes in blood phosphate concentration and blood active vitamin D concentration, such as hyperphosphatemia, renal osteodystrophy, dialysis osteopathy, osteoporosis, tubular dysfunction, osteopenia , Hypocalcemia, hyperparathyroidism, ectopic calcification, pruritus, osteosclerosis, Paget's disease, hypercalcemia, hypoparathyroidism, bone pain, muscle weakness, skeletal deformity, growth disorder, etc. It can be used for treatment.
[0053]
Use of the pharmaceutical composition of the present invention
The pharmaceutical composition comprising as an active ingredient the klotho protein, anti-klotho protein antibody, and complex of klotho protein and FGF23 of the present invention may contain a pharmaceutically acceptable carrier or additive. Examples of such carriers and additives include water, pharmaceutically acceptable organic solvents, collagen, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, carboxyvinyl polymer, sodium alginate, water-soluble dextran, sodium carboxymethyl starch, pectin, xanthan gum, Gum arabic, casein, gelatin, agar, glycerin, propylene glycol, polyethylene glycol, petrolatum, paraffin, stearyl alcohol, stearic acid, human serum albumin, mannitol, sorbitol, lactose, surfactants acceptable as pharmaceutical additives, etc. It is done. The additive to be used is selected appropriately or in combination from the above according to the dosage form of the present invention.
[0054]
The prophylactic or therapeutic agent containing the klotho protein, anti-klotho protein antibody, complex of klotho protein and FGF23 of the present invention can be administered orally or parenterally.
Instead of administering a complex of Klotho protein and FGF23, it is also effective to administer each protein simultaneously.
[0055]
When administered orally, it may be a solid preparation such as a tablet, granule, powder, pill or the like, or a liquid preparation such as a liquid or syrup. In particular, granules and powders can be made into unit dosage forms as capsules, and in the case of liquid preparations, they may be dried products that are redissolved when used.
[0056]
Among these dosage forms, oral solid preparations usually contain additives such as binders, excipients, lubricants, disintegrants, wetting agents and the like that are commonly used in pharmaceutical compositions. Oral liquid preparations usually contain additives such as stabilizers, buffering agents, corrigents, preservatives, fragrances, coloring agents and the like that are generally used in the formulation.
When administered parenterally, it can be an injection, a suppository or the like.
[0057]
In the case of injection, it may be a powder which is usually provided in the form of a unit dose ampoule or a multi-dose container and redissolved in a suitable carrier such as sterile pyrogen-free water when used. These dosage forms usually contain additives such as emulsifiers and suspending agents that are commonly used in pharmaceutical compositions. Examples of the injection technique include intravenous drip injection, intravenous injection, intramuscular injection, intraperitoneal injection, subcutaneous injection, and intradermal injection. Further, the dose varies depending on the age of administration subject, administration route, and number of administrations, and can be varied over a wide range.
[0058]
In this case, the effective amount administered as a combination of an effective amount of the complex of klotho protein, anti-klotho protein antibody, klotho protein and FGF23 of the present invention and a suitable diluent and a pharmaceutically usable carrier is: In the case of klotho protein / complex, it is 0.01 to 100 μg, preferably 0.5 to 20 μg, per kg of body weight. In the case of an antibody, the dose is 0.1 μg to 2 mg, preferably 1 to 500 μg, per kg of body weight at a time.
[0059]
Screening system
Abnormal blood phosphorus levels and / or active vitamin D levels can cause various diseases, such as hyperphosphatemia, renal osteodystrophy, dialysis osteopathy, osteoporosis, hypophosphatemia, kulu disease, bone softening , Tubular dysfunction, osteopenia, hypocalcemia, hyperparathyroidism, ectopic calcification, pruritus, osteosclerosis, Paget's disease, hypercalcemia, hypoparathyroidism, bone pain , Muscle weakness, skeletal deformity, growth disorders and low 1,25D blood, etc., and substances that regulate blood phosphorus and / or blood active vitamin D levels are It is considered useful for treatment. The system utilizing the interaction between FGF23 and klotho protein according to the present invention searches for substances that treat the above diseases (eg, proteins, peptides, carbohydrates, lipids, non-peptide compounds, synthetic compounds, fermentation products, biological substances). Available to: As an index for the search for such substances, a system for detecting intracellular signals due to FGF23-klotho protein interaction (for example, phosphorylation of intracellular proteins, activation of early response genes, intracellular calcium, cAMP, cGMP, etc.) Changes in intracellular signaling molecule concentration, changes in cell membrane potential, changes in intracellular pH, release of extracellular signaling molecules, changes in cell morphology, and the like.
[0060]
For example, FGF23 is allowed to act on a cell line expressing the full-length klotho protein, and by using a system that confirms that intracellular ERK phosphorylation is enhanced, the interaction between FGF23 and klotho protein is inhibited or enhanced. New substances (low molecular compounds, antibodies, etc.) can be searched. In addition, by using a system that confirms that intracellular ERK phosphorylation is enhanced by adding solubilized klotho protein and FGF23 to various cell lines, FGF23-klotho interaction (for example, blood phosphorus concentration change or It is possible to search for substances that inhibit or enhance the active vitamin D level in the blood).
[0061]
For example, FGF23 is allowed to act on a cell line expressing the full-length klotho protein, and EGR1 promoter expression is detected using the EGR1 promoter-luciferase reporter gene. By using a system or the like, it is possible to search for substances (low molecular compounds, antibodies, etc.) that inhibit or enhance the interaction between FGF23 and klotho protein. In addition, by adding solubilized klotho protein and FGF23 to various cell lines, a system that confirms that EGR1 gene expression is increased, or that the EGR1 promoter is activated can be used using the EGR1 promoter-luciferase reporter gene. It is possible to search for substances that inhibit or enhance the FGF23-klotho protein interaction (for example, changes in blood phosphorus concentration or blood active vitamin D concentration). is there.
[0062]
In addition, it is considered that gene expression changes are caused by FGF23-klotho protein interaction, vitamin D1α hydroxylase gene, vitamin D24 hydroxylase gene, and other genes that are considered to cause gene change by FGF23-klotho protein interaction. And search for substances that inhibit or enhance FGF23-klotho protein interactions (for example, changes in blood phosphorus concentration or blood active vitamin D concentration) by using reporter genes that use the promoters of those genes Is possible.
[0063]
The present invention relates to a method for lowering blood phosphorus concentration and / or blood active vitamin D concentration by administering klotho protein into the body, and blood phosphorus concentration and / or blood by administering anti-klotho protein antibody into the body. A method for increasing the concentration of moderately active vitamin D is also included. Furthermore, the present invention relates to the use of klotho protein for producing a pharmaceutical composition for lowering blood phosphorus concentration and / or blood active vitamin D concentration, and blood phosphorus concentration and / or blood active vitamin D concentration. Also included is the use of an anti-klotho protein antibody for the manufacture of a pharmaceutical composition for raising
[0064]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.
[Example 1] Confirmation of egr1 expression increasing action in kidney by administration of FGF23 to mice
In order to search for genes whose expression changes in the kidney upon administration of human FGF23 to mice, the search was performed using membrane arrays Atlas mouse 1.2k and Atlas mouse 1.2kII (Clontech, USA). The membrane array was performed according to the attached protocol. The samples used were mouse kidney 1 hour after administration of human FGF23 (5 μg / head), mouse kidney 8 hours after administration of human FGF23, and vehicle administration mouse kidney. The production and purification of recombinant human FGF23 was performed by Shimada et al. {Endocrinology 143 , 3179 (2002)}. Mice were performed with BALB / c (male, 6 weeks old) at each n = 2. As a result, EGR1 was found as a gene whose expression increased 1 hour after human FGF23 administration.
[0065]
In order to confirm this phenomenon, first strand cDNA was prepared using the above three types of mouse kidney total RNA, and RT-PCR was performed. First strand cDNA was synthesized using First strand cDNA synthesis kit (Invitrogen, USA) according to the attached protocol. First strand cDNA was prepared using total RNA extracted from mouse kidney 1 hour after human FGF23 administration, mouse kidney 8 hours after human FGF23 administration, and medium administration mouse kidney. Synthesized.
[0066]
Using the first strand cDNA as a template, PCR was carried out for 25 cycles using the mouse EGR1-specific primer shown below (SEQ ID NOs: 4 and 5) as a cycle consisting of 94 degrees 20 seconds and 68 degrees 1 minute.
FW primer for mouse EGR1 RT-PCR: CTTAATACCACCTACCAATCCCAGC (SEQ ID NO: 4)
RV primer for mouse EGR1 RT-PCR: GTTGAGGTGCTGAAGGAGCTGCTGA (SEQ ID NO: 5)
[0067]
As shown in FIG. 1, when these PCR products were electrophoresed on a 2% agarose gel, an increase in EGR1 expression was confirmed only in the mouse kidney 1 hour after administration of human FGF23. On the other hand, when the target G3PDH primer was used, the same level of expression was observed in all samples. From this result, it was confirmed that the expression of EGR1 increased in the mouse kidney 1 hour after administration of FGF23.
[0068]
[Example 2] Enhanced ERK phosphorylation in the kidney by administration of FGF23 to rats
It is known that EGR1 expression increase is caused by activation of the MAP kinase cascade. Therefore, it was examined whether ERK phosphorylation was increased in the rat kidney when human FGF23 was administered. Rats (7 weeks old, SD, male) were administered 5 μg / head of human FGF23, and the kidneys were removed after 5 and 10 minutes. Only the kidney cortex was cut with a razor. The cut rat kidney cortex was frozen in liquid nitrogen. Frozen kidney is extracted buffer (20 mM Hepes (pH 7.5), 150 mM NaCl, 1% NP-40, 1 mM EDTA, 0.1% SDS, 50 mM sodium fluoride, 2 mM sodium Vanadate, 1 tab./7 ml COMPLETE (Roche, USA)) Was homogenized with a Polytron homogenizer. The mixture was allowed to stand on ice for 2 hours and then centrifuged at 1000 G for 10 minutes, and the supernatant fraction was used for the subsequent experiments. The protein concentration of the supernatant fraction was measured with a BCA kit (PIERCE, USA), and all samples were prepared with an extraction buffer to a protein concentration of 22.7 mg / ml. This sample was subjected to Western blotting using an anti-phosphorylated ERK antibody (Santa Cruz, USA). As shown in FIG. 2, it was confirmed that in rats administered with human FGF23, ERK phosphorylation was enhanced after 5 minutes and 10 minutes.
[0069]
[Example 3] Cloning of mouse klotho gene
The full-length cDNA cloning of the mouse klotho gene was performed by PCR. The following primers were synthesized based on GeneBank data (Accession No. AB005141).
Mouse klotho gene cloning FW primer:
CCCGAATTCGCAGCATGCTAGCCCGCGCCCCTCCTC (SEQ ID NO: 6)
Mouse klotho gene cloning RV1 primer:
ATTTGCGGCCGCTTACTTATAACTTCTCTGGCCTTTCTT (SEQ ID NO: 7)
[0070]
The primer of SEQ ID NO: 6 is a primer on the 5 ′ side of the mouse klotho gene, and includes a start codon and a Kozak sequence portion of 5 bases upstream thereof. In addition, an EcoRI site has been added.
[0071]
The primer of SEQ ID NO: 7 is a primer on the 3 ′ side of the mouse klotho gene, which contains a stop codon and is further added with a Not I site. Mouse kidney cDNA was used as a template. Mouse kidney cDNA was prepared according to the method of Example 1. For the PCR reaction, LA Taq with GC Buffer (Takara, Japan) was used. That is, TaKaRa La Taq polymerase 0.5 μl, 2XGC buffer 25 μl, dNTP Mix 8 μl (2.5 mM), SEQ ID NO: 6 primer (1 μM), SEQ ID NO: 7 primer (1 μM), mouse kidney cDNA 1 μl described above, and water finally The PCR reaction was performed under the following conditions. The primary denaturation was performed at 94 ° C. for 5 minutes, followed by 35 cycles of 94 ° C. for 20 seconds, 55 ° C. for 30 seconds and 72 ° C. for 4 minutes, and finally the extension reaction was performed at 72 ° C. for 7 minutes. The amplified product by PCR was confirmed by 0.8% agarose electrophoresis. As a result, a single band was confirmed around 3kbp. The band was excised from the gel and MinElute Gel extraction kit (Qiagen, Germany) was used. Purification from the gel. The purified mouse klotho cDNA fragment was cleaved with EcoRI and NotI, and a ligation reaction was performed on PERI8 vector (Edge Biosystems, USA) cleaved with EcoRI and NotI. The ligation reaction was performed using TaKaRa Ligation Kit version 2 (Takara, Japan) according to the attached protocol. In order to confirm the base sequence of the cloned mouse klotho cDNA, the following primers for mouse klotho gene sequence confirmation were synthesized based on GeneBank data (Accession No. AB005141) of the mouse klotho gene sequence.
ACTACCGCTTCTCCATATCGTG (SEQ ID NO: 8)
TCGCCTTAAGCTCCCATTGGAT (SEQ ID NO: 9)
ATGGGGTCGACGTCATTGGGTACA (SEQ ID NO: 10)
TCTTGCCTCTGGGTAACCAGAC (SEQ ID NO: 11)
CTTGCAGGCTGACTGGATAGA (SEQ ID NO: 12)
AGCAAGACTCACTGAGGATCTA (SEQ ID NO: 13)
CACGATATGGAGAAGCGGTAGT (SEQ ID NO: 14)
ATCCAATGGGAGCTTAAGGCGA (SEQ ID NO: 15)
TGTACCCAATGACGTCGACCCCAT (SEQ ID NO: 16)
GTCTGGTTACCCAGAGGCAAGA (SEQ ID NO: 17)
TCTATCCAGTCAGCCTGCAAG (SEQ ID NO: 18)
TAGATCCTCAGTGAGTCTTGCT (SEQ ID NO: 19)
[0072]
As a result of the nucleotide sequence analysis of the mouse klotho cDNA cloned using these primers, the mouse klotho gene was completely matched and the cloning of the mouse klotho gene was completed. Hereinafter, this plasmid is referred to as mklotho / pEAK8.
[0073]
[Example 4] Cloning of a gene encoding mouse solubilized klotho protein
Solubilized klotho protein was prepared using the mouse klotho gene prepared in Example 3 as a template. The following primers were synthesized for production.
RV3 primer for cloning mouse-solubilized klotho protein-encoding gene:
ATTTGCGGCCGCTTAGGTTTGAAAAAATCCACATTCGGTGCA (SEQ ID NO: 20)
[0074]
The primer of SEQ ID NO: 20 contains up to 2940 bases of the mouse klotho gene, added with a TAA stop codon, and further added with a NotI site. PCR reaction was performed using the primers of SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 20 and Pyrobest Polymerase (Takara, Japan). That is, TaKaRa Pyrobest polymerase 0.5 μl, 10 × Pyrobest Buffer 5 μl, dNTP Mix 4 μl (1.25 mM), SEQ ID NO: 8 primer 1 μM, SEQ ID NO: 20 primer 1 μM, mouse klotho cDNA 10 ng were added, and water was added so that the final volume was 50 μl. added. PCR reaction was performed as follows. Primary denaturation was performed at 94 ° C. for 5 minutes, followed by 35 cycles of 94 ° C. for 20 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 4 minutes, and finally the extension reaction was performed at 72 ° C. for 7 minutes. The amplified product by PCR was confirmed by 0.8% agarose electrophoresis. As a result, a single band was confirmed at around 2.7kbp, so the band was excised from the gel and MinElute Gel extraction kit (Qiagen, Germany) was used. And purified from the gel. The purified mouse klotho cDNA fragment was digested with KpnI and NotI, and the mouse klotho-PEAK8 vector prepared in Example 3 was ligated to the KpnI and NotI digested. Confirmation of the base sequence was performed according to Example 3 to complete the preparation of the solubilized mouse klotho protein. Hereinafter, this plasmid is referred to as soluble-mklotho / pEAK8. This solubilized mouse klotho protein encodes amino acid numbers 1 to 980. In addition, the mouse solubilized klotho cDNA obtained was cleaved with EcoRI and NotI, and an intramolecular ribosome entry site (IRES) and enhanced green fluorescent protein (EGFP) were ligated to plasmid pEAK8 (Edge Biosystems, USA). Soluble-mklotho / IRES-EGFP-pEAK8 was obtained by inserting into the EcoRI and NotI sites of the prepared vector IRES-EGFP-pEAK8.
[0075]
[Example 5] Preparation of mouse-solubilized klotho protein stably expressing cells
Using TransIT LT1 (MIRUS, USA), the soluble-mklotho / IRES-EGFP-pEAK8 plasmid was introduced into CHOras clone1 cells according to the package insert. Drug-resistant cells were selected in MEMα medium containing 5 μg / ml puromycin and 10% FBS, and cells with strong luminescence intensity of EGFP (Green Fluorescent Protein) were cloned by sorting by FACS vantage (Becton Dickinson, USA). When the cloned cells became confluent, the cells were replaced with serum-free DF (DMEM / F-12) medium, and the supernatant was collected after 2 days. The recovered supernatant was subjected to Western blotting using an anti-klotho protein antibody (ALPHA DIAGNOSTIC, USA), and a clone with a strong klotho protein band around 130 kDa was selected.
[0076]
[Example 6] Enhanced ERK phosphorylation by FGF23 stimulation by transient expression of mouse full-length klotho protein
Confirmation of ERK phosphorylation enhancement
Intracellular ERK phosphorylation when the mouse full length klotho protein was transiently expressed in PEAKrapid cells (Edge Biosystems, USA) using the mouse full length klotho protein expression plasmid prepared in Example 3 and stimulated with FGF23 The enhancement of was verified. A 12-well plate was transiently transfected with the mklotho / pEAK8 plasmid prepared in Example 3 according to the protocol attached to PEAKrapid cells. 24 hours after transfection, the medium was replaced with serum-free DMEM medium, and CO was further added for 24 hours. 2 Incubation was performed in an incubator. After adding heparin (Sigma, USA) to 10 μg / ml, FGF23, bFGF, and medium were added. After incubating at 37 ° C. for 10 minutes, the supernatant was aspirated and washed with PBS, and then the cells were lysed with SDS-PAGE sample buffer (Daiichi Kagaku, Japan). This sample was subjected to Western blotting in the same manner as in Example 2. As shown in FIG. 3, enhancement of ERK phosphorylation by FGF23 was confirmed only in mouse full-length klotho protein-expressing PEAKrapid cells.
[0077]
[Example 7] Confirmation of increased expression of egr1 by FGF23 stimulation by transient expression of mouse full-length klotho protein
When the mouse full-length klotho protein was transiently expressed in PEAKrapid cells (Edge Biosystems, USA), the increase in the expression of EGR1 by FGF23 stimulation was verified. PEAK rapid cells were transfected in the same manner as in Example 6. 48 hours after transfection, heparin was added to 10 μg / ml, and stimulation was further applied with human FGF23 (100 ng / ml). After 30 minutes of stimulation, the cells were washed with PBS and suspended using ISOGEN (Nippon Gene, Japan). Total RNA was prepared according to the package insert, and RT-PCR was performed in the same manner as in Example 1. Similar to the results of Example 1, in the mouse full-length klotho protein-expressing PEAKrapid cells, a significant increase in the expression of EGR1 was confirmed by FGF23 100 ng / ml stimulation.
[0078]
[Example 8] Confirmation of enhanced ERK phosphorylation in mouse solubilized klotho protein-expressing cell supernatant and CHO23 clone1 cells by addition of FGF23
8- (1) Preparation of culture supernatant of mouse-solubilized klotho protein-expressing cells
The mouse solubilized klotho protein-expressing CHOras clone1 cell prepared in Example 5 was placed in a tissue culture flask (225 cm). 2 , Corning, USA). After culturing for 24 hours, the medium was replaced with serum-free MEMα medium, cultured at 37 ° C. for 5 days, and the culture supernatant was collected.
[0079]
8- (2) Confirmation of enhanced ERK phosphorylation in CHOras clone1 cells by adding culture supernatant of mouse solubilized klotho protein expressing cells and FGF23
CHOras clone1 cells and HEK293 cells were seeded in a 24-well plate (Corning, USA). After culturing for 24 hours, the mouse-solubilized klotho protein-expressing CHOras clone1 cell culture supernatant prepared in 8- (1) was substituted and further cultured for 4 hours. Subsequently, human FGF23 (100 ng / ml) was added after adding 10 μg / ml of heparin. After incubating at 37 ° C. for 10 minutes, the supernatant was aspirated and washed with PBS, and then the cells were lysed with SDS-PAGE sample buffer (Daiichi Kagaku, Japan). This sample was subjected to Western blotting in the same manner as in Example 2 using an anti-ERK antibody (Santa Cruz, USA). As shown in FIG. 5, enhancement of ERK phosphorylation by FGF23 was confirmed only in cells to which mouse-solubilized klotho protein was added.
[0080]
[Example 9] Assay on PEAK cells expressing klotho protein using EGR1 promoter luciferase
9- (1) Preparation of mouse EGR1 promoter-luciferase fusion gene
In order to investigate the increase in gene expression of mouse EGR1, a mouse EGR1 promoter / luciferase fusion gene was prepared. The mouse EGR1 promoter part was cloned by PCR. Primers were prepared as follows based on literature (Barbara, A. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA Vpl. 85, pp. 7857-7861). FW primer for mouse EGR1 promoter cloning:
GGGGTACCAACAGATCCTGGCGGGGACTTAGGAC (SEQ ID NO: 21)
RV primer for mouse EGR1 promoter cloning:
CCCAAGCTTTCGCGACTCCCCGAATCGGCCTCTATT (SEQ ID NO: 22)
[0081]
The primer of SEQ ID NO: 21 is a primer starting from the -1023 base portion of the mouse EGR1 promoter portion, and a HindIII site is further added. The primer of SEQ ID NO: 22 is a primer containing the mouse EGR1 mRNA start site (+1) and has a KpnI site added thereto. Mouse genomic DNA (Clontech, USA) was used as a template. The PCR reaction was performed using LA Taq GC Buffer (Takara Shuzo, Japan) according to the attached manual. PCR reaction conditions were 94 ° C for 5 minutes with primary denaturation, followed by 30 cycles of 94 ° C for 20 seconds, 60 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 1 minute, and finally an extension reaction at 72 ° C for 7 minutes. It was. The amplified product by PCR was confirmed by electrophoresis on a 2% agarose gel. As a result, a single band was confirmed in the vicinity of about 1 kbp. The band was excised from the gel and purified with the GeneClean kit (Bio 101, USA). Then, cleavage was performed with HindIII and KpnI. Purification was performed again using the GeneClean kit (Bio 101, USA), and ligation was similarly performed on pGL3-Basic (Promega, USA) cut with HindIII and KpnI. The ligation reaction was performed using TaKaRa Ligation kid version 2 (Takara Shuzo, Japan) according to the attached protocol. The cloned mouse EGR1 promoter was confirmed in nucleotide sequence and the production of the mouse EGR1 promoter-luciferase fusion gene was completed. Hereinafter, this plasmid is referred to as mEGR1promoter-luc./pGL3Basic.
[0082]
9- (2) Increase in luciferase activity upon stimulation with human FGF23 in klotho-expressing PEAK cells using mouse EGR1 promoter luciferase reporter gene
Using the mouse EGR1 promoter / luciferase reporter gene prepared in 9- (1) above, changes in EGR1 expression upon FGF23 stimulation of EGR1 in mouse klotho-expressing PEAK cells were examined. PEK rapid cells (Edge Biosystems, USA) were transfected simultaneously with mklotho / pEAK8 prepared in Example 3 and mEGR1promoter-luc./pGL3Basic prepared in Example 9- (1) according to the attached protocol. The transfection was performed on a 10 cm diameter culture dish (Becton Dickinson, USA). Four hours after transfection, the cells were detached with 0.53 mM EDTA-containing PBS and seeded on white 96-well plates (Corning, USA). After culturing for 24 hours, human FGF23 was added at 0 to 100 ng / ml, and heparin (Sigma, USA) was also added at 10 μg / ml at the same time. Furthermore, after leaving still at 37 degreeC for 24 hours, Luciferase activity was measured according to the protocol using Steady-Glo Luciferase assay system (USA Promega). The measurement was performed using TopCount (Packard, USA). The results are shown in FIG.
[0083]
Example 10 Preparation of anti-mouse klotho protein partial peptide polyclonal antibody
10- (1) Synthesis of peptide corresponding to FGF-23 partial sequence
The hydrophobicity of the protein portion of SEQ ID NO: 23 (mouse full length klotho protein) was predicted using the calculation function of DNASIS Mac version 7.2, and a site suitable for peptide antibody production was predicted. A partial sequence that was considered to be appropriate for antibody production was extracted from the viewpoint of having a high degree of hydrophilicity and other than a site that could become a sugar chain modification or phosphorylation site. As a result, peptide mklotho-97 (SEQ ID NO: 24) in which a cysteine residue was added to the C-terminal of a peptide consisting of 16 amino acids starting from histidine at residue number 97 in SEQ ID NO: 23, 21 amino acids starting from 118th proline Peptide mklotho-118 (SEQ ID NO: 25) obtained by adding a cysteine residue to the N-terminal of a peptide consisting of residues, peptide mklotho-299 (SEQ ID NO: 26) consisting of 20 amino acid residues starting from the 299th alanine, and 941st proline A peptide mklotho-941 (SEQ ID NO: 27) consisting of 25 amino acid residues starting was selected as an antigen and chemically synthesized.
mklotho-97: HHSGAAPSDSPIVVAPC (SEQ ID NO: 24)
mklotho-118: CPPLSSTGDVASDSYNNVYRDT (SEQ ID NO: 25)
mklotho-299: ALSSHWINPRRMTDYNIREC (SEQ ID NO: 26)
mklotho-941: PSMKHYRKIIDSNGFLGSGTLGRFC (SEQ ID NO: 27)
[0084]
10- (2) Preparation of polyclonal antibody against anti-FGF-23 partial peptide
All the above peptides were conjugated to bovine thyroglobulin, which is a carrier protein, through their cysteine residues and subjected to immunization. Immunization used two rabbits against one antigenic peptide. In the first immunization, a peptide bound to 100 μg of carrier protein per bird was emulsified with Freud's complete adjuvant and administered intradermally or subcutaneously in rabbits. One week after the first immunization, a peptide bound to 100 μg of carrier protein was made into an emulsion with Freud's incomplete adjuvant and administered in the same manner. The same administration was performed 6 times at 2-week intervals, and after 1 week of the final administration, whole blood was collected to prepare antiserum.
[0085]
In order to prepare an affinity column for purifying an antibody against a partial peptide of anti-mouse klotho protein from rabbit serum, each peptide used for immunization was solid-phased on a gel using SulfoLink Kit (PIERCE, USA). Turned into. Antiserum was added to this column using PBS (-) as an adsorption buffer, and the antibody that binds to the peptide used for immunization was retained on the column. Next, the antibody bound to the column was eluted and collected using 0.1 M glycine buffer (pH 2.8) as an elution buffer. The elution fraction was adjusted to around pH 7.2 by adding 1M Tris-HCl (pH 9.0). The prepared antibody solution was applied to a gel filtration column NAP25 (Amersham Pharmacia Biotech, USA) and the buffer solution was replaced with PBS (-), and then the membrane filter MILLEX-GV (Millipore, USA) having a pore size of 0.22 μm was used. By sterilizing by filtration, antibodies against each peptide were obtained. The concentration of the purified antibody was determined by measuring the absorbance at 280 nm and setting 1 mg / ml as 1.35 OD. Each purified antibody thus obtained will be indicated using the name of the peptide used for immunization. For example, an antibody obtained by immunization with the mklotho-97 peptide of SEQ ID NO: 24 is referred to as mklotho-97 antibody.
[0086]
10- (3) Recognition of mouse klotho protein by antibody against partial peptide of anti-mouse klotho protein
The solubilized mouse klotho protein transiently expressed PEAK rapid cell supernatant prepared in Example 8 using the mklotho-97 antibody, mklotho-118 antibody, mklotho-299 antibody and mklotho-941 antibody obtained by the method described above The solubilized mouse klotho protein was analyzed by Western blotting. As shown in FIG. 6, a solubilized mouse klotho protein protein around 130 kDa was detected with any antibody. Therefore, these four types of antibodies were found to be antibodies capable of recognizing mouse klotho.
[0087]
[Example 11] Preparation of biotin-labeled antibody
Biotin labeling was performed using a polyclonal antibody against the partial peptides of the four kinds of purified mouse klotho proteins described above. To 1 ml of antibody solution diluted to a concentration of 1 mg / ml with 50 mM sodium bicarbonate solution, 10 μl of a solution prepared by dissolving Biotin-AC5-Osu (Japan, Dojin Chemical) in dimethylformamide at a concentration of 1.82 mg / ml, Inverted at 4 ° C for 2 hours. Thereafter, this reaction solution was applied to a NAP10 column (Amersham Pharmacia Biotech, USA), unreacted Biotin-AC5-Osu was removed, the solvent was replaced with PBS (-), and four types of biotin-labeled anti-FGF23 partial peptide polyclonal Antibody was obtained.
[0088]
[Example 12] Binding experiment of FGF-23 and klotho protein
The binding of FGF-23 protein and klotho protein was confirmed by the following experiment.
12- (1) Preparation of FGF-23 immobilized resin
Production and purification of recombinant FGF-23RQH were performed according to Example 15 described below. This purified product was immobilized on NHS-activated Sepharose 4FF (Amersham Pharmacia Biotech, USA) according to a conventional method in an amount of 3.3 mg per 1 ml of resin.
[0089]
12- (2) Binding of solubilized klotho protein to FGF-23RQH immobilized resin
To 8 ml of the solubilized mouse klotho protein transiently expressed PEAK rapid cell supernatant prepared in Example 8 or the supernatant of the parental PEAK rapid cell as a control, 50 μl of the above FGF-23-immobilized resin was added. The solubilized mouse klotho protein and FGF-23 were reacted by inverting at 1 ° C. for 1 hour. Thereafter, the resin was washed 4 times with PBS to remove unreacted substances. Add 300 μl sample buffer (50 mM Tris-HCl pH 6.8, 0.4% SDS, 6% glycerol, 0.002% bromophenol blue, 2% β mercaptoethanol) to each resin, heat at 95 ° C for 5 minutes, The supernatant obtained by centrifugation was collected. These supernatants and cell supernatants were analyzed by Western blotting using the mklotho-118 antibody and mklotho-941 antibody obtained in Example 10. The result is shown in FIG. 7 shows the result of silver staining of a similar sample using 2D-silver staining reagent II “Daiichi” (Daiichi Chemicals Co., Ltd., Japan). From these results, it was shown that the solubilized mouse klotho protein bound to the FGF-23RQH-immobilized column and concentrated. Therefore, it was revealed that FGF-23 and klotho protein bind.
[0090]
[Example 13] Transplantation test of solubilized klotho protein-expressing CHO cells
13- (1) Examination of serum 1,25 dihydroxyvitamin D concentration
In order to examine the biological activity of the solubilized klotho protein recombinant, the solubilized klotho protein recombinant CHO cells obtained in Example 5 were transplanted subcutaneously into nude mice to make the solubilized klotho protein recombinant constant. High-solubilized klotho protein-expressing model mice retaining tumors derived from transplanted cells secreted into the liver were prepared. Seven-week-old male BALB / c nude mice were used as experimental animals, and cell transplantation was performed as follows. Mice were housed in plastic cages during the entire period from the arrival to dissection, and were allowed to freely ingest commercially available rodent solid food and tap water.
[0091]
1 × 10 each of CHO cells expressing solubilized klotho protein and parental CHO cells as controls 8 Disperse in PBS buffer to make cells / mL, and inject 0.1 mL each of these cell suspensions into the back of two nude mice (control CHO cell transplantation group n = 5, solubilized klotho protein-expressing CHO cell transplantation) Group n = 5). On day 14 after cell transplantation, blood was collected by blood sampling under ether anesthesia, and serum was prepared using a microtainer (Becton Dickinson, USA). The 1,25 dihydroxyvitamin D concentration in the obtained serum was measured using a 1,25 (OH) 2D RIA kit (TFB, USA).
As a result, the 1,25 dihydroxyvitamin D concentration in the solubilized klotho protein-expressing cell transplantation group was significantly lower than that in the control CHO cell transplantation group (FIG. 8).
[0092]
13- (2) Examination of serum phosphorus concentration
In the same manner as described above, solubilized klotho protein-expressing CHO cells and control CHO cells were subcutaneously transplanted into 5-week-old male BALB / c nude mice (control CHO cell transplant group n = 6, solubilized klotho protein expression). Serum phosphorus concentration at CHO cell transplantation group n = 6), 27th day was measured using P-test Wako (Wako Pure Chemicals, Japan).
As a result, as shown in FIG. 8, the serum phosphorus concentration in the solubilized klotho protein-expressing cell transplantation group was significantly lower than that in the control CHO cell transplantation group.
[0093]
From the above results, it was proved that the solubilized klotho protein recombinant had a physiological activity that reduces serum phosphorus concentration and 1,25 dihydroxyvitamin D concentration. This activity is similar to that of FGF-23 already reported.
[0094]
[Example 14] Phosphorus and vitamin D-elevating effect of mice administered with anti-klotho protein antibody
The anti-klotho protein antibody p118 obtained in Example 10 was administered intraperitoneally to BALB / c, male, 7-week-old normal mice at a single dose of 200 μg / 0.2 mL per mouse. To the control group, 0.2 mL of solvent (PBS) was intraperitoneally administered. 9 hours after administration, blood was collected from the orbit using a glass capillary, serum was separated using a microtainer (Becton Dickyson, USA), blood was collected from the abdominal vena cava 24 hours later, and serum was collected using the same microtainer. Separated. In the obtained serum after 9 hours, the 1,25-dihydroxyvitamin D concentration was measured using a 1,25 (OH) 2D RIA kit “TFB” (TEB, Inc., Japan). The serum concentration after 24 hours was determined using Phosphorus-Test Wako (Wako Pure Chemicals, Japan) according to the package insert. The anti-klotho protein antibody and the control group each consisted of 6 mice, and had free access to CE2 (Claire Japan, Japan) containing tap water and 1.03% inorganic phosphate and 1.18% calcium. .
As a result, 1,25-dihydroxyvitamin D 9 hours after administration of the p118 antibody and serum phosphate concentration 24 hours later were significantly increased compared to the vehicle administration group (FIG. 9).
From the above results, it was shown that the anti-klotho protein antibody can increase serum phosphorus concentration and serum active vitamin D concentration.
[0095]
[Example 15] Acquisition of FGF-23, FGF-23H, and FGF-23RQH protein proteins
15- (1) Construction of FGF-23H protein expression vector
The cDNA encoding FGF-23 is obtained by using the cDNA library of the tumor responsible for neoplastic osteomalacia as a template and using F1EcoRI primer (SEQ ID NO: 28), LHisNot primer (SEQ ID NO: 29) and LA-Taq DNA polymerase. After incubating at 1 ° C. for 1 minute, amplification was carried out by performing 35 cycles of PCR with one cycle consisting of 96 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 30 seconds. The F1EcoRI primer anneals to a sequence further 5 ′ upstream of the base sequence encoding FGF-23 and adds an EcoRI restriction enzyme site to the 5 ′ side of the region encoding FGF-23 of the amplified fragment. The LHisNot primer consists of a sequence that anneals to the sequence 5 'of the stop codon of the sequence encoding FGF-23, and a stop codon that follows the sequence encoding the His6-tag sequence (His-His-His-His-His-His). Contains the NotI restriction enzyme sequence. As a result, the amplified fragment encodes the FGF-23 protein protein with a His6-tag sequence added to the C-terminus, and has a NotI restriction enzyme site downstream thereof. This amplified fragment was digested with EcoRI and NotI and ligated with pcDNA3.1Zeo (Invitrogen, USA), which is an animal cell expression vector similarly digested with EcoRI and NotI. The expression vector thus prepared was cloned, and the nucleotide sequence was determined to confirm that it encoded the FGF-23 protein protein to which the desired His6-tag sequence was added. This vector is referred to as pcDNAFGF-23H.
F1EcoRI: CCGGAATTCAGCCACTCAGAGCAGGGCACG (SEQ ID NO: 28)
LHisNot: ATAAGAATGCGGCCGCTCAATGGTGATGGTGATGATGGATGAACTTGGCGAA (SEQ ID NO: 29)
[0096]
15- (2) Construction of FGF-23 protein expression vector
Incubate at 94 ° C for 1 minute using F1EcoRI primer, LNot primer (SEQ ID NO: 30) and LA-Taq DNA polymerase using pcDNA / FGF-23H as a template, then at 94 ° C for 30 seconds, at 55 ° C for 30 seconds, 72 ° C Amplification was performed by carrying out 25 cycles of PCR, with a 1 minute step consisting of 1 minute. After completion of the reaction, the end of the PCR product is smoothed with T4 DNA polymerase (Roche, Switzerland), and then phosphorylated at the DNA end using Polynucleotide kinase (Roche, Switzerland) to encode the FGF-23 protein. A cDNA fragment was prepared. The expression vector pCAGGS (Niwa H, et al., Gene. 1991, 108: 193-199) was digested with EcoRI, the ends were blunted using Klenow fragment (Roche, Switzerland), and bovine intestinal alkaline phosphatase (Japan, Takara Shuzo). Was used for dephosphorylation. The cDNA fragment encoding FGF-23 prepared in this way and the pCAGGS vector were ligated. The expression vector thus prepared was cloned, the nucleotide sequence was determined, and it was confirmed that the sequence encoding the target FGF-23 protein was accurately inserted. This vector is referred to as pCAGGS / FGF-23.
[0097]
Further, a fragment encoding FGF-23 amplified with the above-mentioned F1EcoRI primer and LNot primer was digested with EcoRI and NotI and purified. This is applied to the EcoRI and NotI restriction enzyme sites of the pEAK8 / IRES / EGFP vector in which the intramolecular ribosome entry sequence (IRES) and enhanced green fluorescent protein (EGFP) are linked to the expression vector pEAK8 (Edge Biosystem, USA). Inserted and cloned. The nucleotide sequence of the obtained plasmid was determined and confirmed to encode FGF-23 protein. This vector is called pEAK8 / IRES / EGFP / FGF-23.
LNot: ATAAGAATGCGGCCGCTCAGATGAACTTGGCGAA (SEQ ID NO: 30)
After pCAGGS / FGF-23 was digested with EcoRI and linearized, the ends were blunted using a Klenow fragment (Roche, Switzerland). This was further digested with BamHI, and a DNA fragment containing FGF-23 cDNA was separated and purified by agarose electrophoresis. Further, after digesting the expression vector INPEP4 with BglII, the ends were blunted using a Klenow fragment (Roche, Switzerland). After further digestion with BamHI, the vector was purified by agarose electrophoresis. A fragment containing these FGF-23 cDNAs and a vector were ligated. The expression vector thus prepared was cloned, the nucleotide sequence was determined, and it was confirmed that the sequence encoding the target FGF-23 protein was accurately inserted. This vector is referred to as INPEP4 / FGF-23.
[0098]
15- (3) Construction of FGF-23RQH protein expression vector
The FGF-23 protein was found to be susceptible to protein cleavage between the 179th Arg residue and the 180th Ser residue. The N-terminal amino acid sequence of this cleavage site is Arg176-His177-Thr178-Arg179 (SEQ ID NO: 31) that matches the Arg-XX-Arg sequence that is the recognition sequence of protein converting enzyme, and this missense mutation in ADHR It is known to be a substitution mutation at the 176th or 178th Arg residue. Therefore, we show resistance to cleavage by protein converting enzyme, and have a His6-tag at the C-terminus as a model of mutant FGF-23 found in ADHR, and the 176th and 179th Arg residues are Gln residues. A vector was constructed to experimentally prepare a mutated FGF-23 protein (hereinafter referred to as FGF-23RQH) substituted for.
[0099]
As a preparation method, RQF (SEQ ID NO: 32) which is a forward primer containing a base substitution sequence for substituting Arg for Gln and RQR (SEQ ID NO: 33) which is a reverse primer were synthesized.
[0100]
Furthermore, ME1 (SEQ ID NO: 34) and HNt (SEQ ID NO: 35), which are primers for amplifying the FGF-23 sequences on the 5 ′ side and 3 ′ side of the mutation introduction site, were prepared in combination with this base substitution primer. ME1 is a forward primer containing the start codon encoded by FGF-23 cDNA and has an EcoRI restriction enzyme sequence. HNt is a codon encoding a His6-tag sequence before the stop codon encoded by FGF-23 cDNA. A reverse primer that can insert a sequence and can add a NotI restriction enzyme sequence.
RQF: ATACCACGGCAGCACACCCAGAGCGCCGAG (SEQ ID NO: 32)
RQR: CTCGGCGCTCTGGGTGTGCTGCCGTGGTAT (SEQ ID NO: 33)
ME1: ATGAATTCCACCATGTTGGGGGCCCGCCTCAGG (SEQ ID NO: 34)
HNt: ATGCGGCCGCCTAATGATGATGATGATGATGGATGAACTTGGCGAAGGG (SEQ ID NO: 35)
[0101]
PCR reaction was performed using 10 ng of pGAGGS / FGF-23 as a template and a primer (200 nM each) of a combination of RQF and HNt and a combination of ME1 and RRQ. The reaction was carried out using pfu DNA polymerase (Promega, USA) for 25 cycles with 1 cycle of 94 ° C for 30 minutes, 55 ° C for 30 seconds, and 72 ° C for 1 minute. did. Dilute the two types of reaction solutions obtained in this way 10-fold, mix 1 μl each of them into a template, and add 50 μl of the PCR reaction solution added to ME1 and HNt to a final concentration of 200 nM. After being prepared and kept at 94 ° C. for 1 minute, 25 cycles of PCR reaction were carried out, with one cycle consisting of 94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds and 72 ° C. for 1 minute. Here, LA Taq DNA polymerase (Takara Shuzo, Japan) was used. The obtained amplification product of about 800 bp was digested with EcoRI and NotI and then purified to obtain insert DNA. This is applied to the EcoRI and NotI restriction enzyme sites of the pEAK8 / IRES / EGFP vector in which the intramolecular ribosome entry sequence (IRES) and enhanced green fluorescent protein (EGFP) are linked to the expression vector pEAK8 (Edge Biosystem, USA). Inserted and cloned. The nucleotide sequence of the obtained plasmid was determined, and it was confirmed that the desired 176th and 179th Arg were converted to Gln and encoded a mutant FGF-23 protein with a His6-tag sequence added to the C-terminus. . This vector is referred to as pEAK8 / IRES / EGFP / FGF-23RQH.
[0102]
15- (4) Acquisition and purification of FGF-23H-expressing cells, FGF-23-expressing cells, and FGF-23RQH-expressing cells
(i) Acquisition of FGF-23H expressing cells
About 20 μg of pcDNAFGF-23H was cleaved at the FspI restriction enzyme site in the ampicillin resistance gene in the vector, linearized and purified. This was dissolved in 10 μl of pure water, mixed with 1 × 10 7 CHO Ras clone-1 cells (Shiragata, S., et al. Biosci Biotech Biochem, 59: 345-347, 1995) and Gene Pulser II ( The gene was introduced into the cells by electroporation using Bio Rad (USA). The cells were cultured in a MEMα medium (Gibco BRL, USA) containing 10% FCS for 24 hours, and then added with Zeocin (Invitrogen, USA) to a final concentration of 0.5 mg / ml and cultured for 1 week. Cells that adhered and proliferated were released with trypsin and cloned by limiting dilution in the presence of Zeocin at a final concentration of 0.3 mg / ml to obtain 35 types of cloned cells. Among these cells, the cells that best expressed the FGF-23H protein were identified by Western blotting as shown below. The culture supernatant of each cloned cell was collected and subjected to SDS-polyacrylamide electrophoresis, and then the protein was transferred to a PVDF membrane (Millipore, USA), and an anti-His-tag (C-terminal) antibody (USA, Invitrogen) and an ECL luminescence system (Amersham Pharmacia Biotech, USA), a signal derived from the FGF-23H protein of about 32 kDa was detected. As a result, the highest expression was found in the clone named # 20, which was named CHO-OST311, and was named as CHO-OST311, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center (1 1-1 Higashi 1-chome, Tsukuba, Ibaraki, Japan) Deposited at the center 6) (Accession number: FERM BP-7273). In this specification, CHO-OST311 is referred to as CHO-FGF23H.
[0103]
(ii) Acquisition of FGF-23 and FGF-23RQH expressing cells
The pEAK8 / IRES / EGFP / FGF-23 and pEAK8 / IRES / EGFP / FGF-23RQH vectors were introduced into CHO Ras clone-1 cells by a gene transfer method using membrane fusion lipid. CHO Ras clone-1 cells are cultured on a 6-well plate so that the cells cover about 60% of the bottom surface. Then, the culture solution is removed, and 1 ml of MEMα culture solution without serum is added. Mix 2.5 μg of the vector to be introduced and 10 μl of Transfectam (registered trademark) (Promega, USA) with 50 μl of MEMα culture medium without serum, mix both, and let stand for 10 minutes. And added to the prepared 6-well plate. After culturing for 2 hours, the culture medium containing this DNA was removed and replaced with a culture medium containing 10% FCS and cultured overnight. The next day, Puromycin (Sigma, USA) was added so that the final concentration was 5 μg / ml, and drug resistant cells were selected. The drug-resistant cells obtained in this way were cloned by the limiting dilution method in the same manner as the above-mentioned acquisition of FGF-23H-expressing cells. Furthermore, a cell line that best expresses the target protein was obtained by Western blotting. These cells are referred to as CHO-FGF23 and CHO-FGF23RQ, respectively.
[0104]
(iii) Purification of recombinant protein
When a recombinant in the culture supernatant of CHO-FGF23H was detected by Western blotting using an antibody against the C-terminal His6-tag sequence, a band around 32 kDa and a band around 10 kDa were observed as shown in FIG. 10A. It was. When these two bands were cut out from the gel and the amino acid sequence on the N-terminal side was determined, the amino acid sequence from the 25th position of SEQ ID NO: 36 was detected in the band with the larger molecular weight. Was thought to have been removed. On the other hand, the amino acid sequence from the 180th position of SEQ ID NO: 36 was confirmed from the band having a small molecular weight, and it was found that the fragment was generated by cleavage between the 179th and 180th positions. Moreover, the presence of a peptide considered to have a sequence up to the 179th position was also confirmed by detection using a polyclonal antibody that recognizes the N-terminal side of FGF-23.
[0105]
After centrifuging 1000 ml of culture supernatant of CHO-FGF23H cells at 16,200 g for 15 minutes at 4 ° C to remove floating cells, SP-sepharose FF packed in a 30 mm ID x 200 mm column supernatant (Registered trademark) (Amersham Pharmacia Biotech, USA), a peptide having His6-tag added to a peptide corresponding to positions 180 to 251 of SEQ ID NO: 36 passes through, and peptides 25 to 251 (hereinafter referred to as “peptides”) The His6-tag sequence added to the full-length FGF-23 protein was adsorbed to the column. When adsorbed substances were eluted from this column with a NaCl concentration gradient from 0 to 0.7 M in 50 mM sodium phosphate buffer (pH 6.7), His6-tag was added to the fraction eluted with about 0.3 M NaCl. The full-length FGF-23 protein added with was observed, and in the fraction eluted at about 0.4 M, a peptide considered to have a sequence on the N-terminal side from the 179th position of SEQ ID NO: 36 was confirmed. The fraction thus separated by the SP-Sepharose column could then be further separated by applying to a metal affinity column, Talon Superflow (registered trademark) (Clontech, USA). The N-terminal sequence from position 179 also had an affinity for the metal column and was effective for purification. Furthermore, purification was performed with an SP-Sepharose column, and full length FGF-23H was obtained as a single band by CBB staining. The result is shown in FIG. 10B.
[0106]
FGF-23 protein can also be purified by the same method. The culture supernatant of CHO-FGF23 was filtered through SuperCap (registered trademark) (Pall Gelman Laboratory, USA) with a membrane having a pore size of 0.2 μm, and the filtered solution was SP-Sepharose FF (Amersham Pharmacia Biotech, USA) Passed through. A substance having weak affinity with the column was washed and eluted with 50 mM sodium phosphate buffer, pH 6.7. When the protein retained in the column was eluted with a NaCl concentration gradient from 0 to 0.7M, full-length FGF-23 protein was observed in the fraction eluted with about 0.3M NaCl. This was adsorbed on a metal affinity column, Talon Superflow (registered trademark) (Clontech, USA), washed with 50 mM sodium phosphate buffer, pH 6.7, and added with varying concentrations of Imidazole. The protein was eluted and purified. Further, the fraction containing the target protein was purified by adsorption and elution on an SP Sepharose FF column. The full-length FGF-23RQ protein was purified from the CHO-FGF23RQ supernatant by the same method.
[0107]
[Example 16] Obtaining a human monoclonal antibody-producing hybridoma against human FGF-23
Monoclonal antibodies in this example were prepared according to a general method as described in the introduction to monoclonal antibody experiment procedures (authored by Ando Minhe et al., Kodansha 1991). BALB / c mice were used as immunized animals. Human FGF-23 was immunized by the following two methods depending on the immunogen.
[0108]
16- (1) Immunization by combination of vector administration and recombinant protein administration
Intravenous BALB / c mice were treated with INPEP4 / FGF-23 vector (10 or 50 μg / mouse) prepared in Example 15- (1) and Trans IT (registered trademark) In Vivo Gene Delivery System reagent (Takara Shuzo). The first immunization was performed after introduction. From the first immunization, the same vector was introduced once a week later for booster immunization. Furthermore, the FGF-23RQH protein (20-30 μg / animal) prepared in Example 15- (4) was suspended in a RIBI adjuvant (Corixa, USA) containing squalene, Tween 80, Monophosphoryl lipid A and Trehalose dimycolate to prepare an emulsion. After that, booster immunization was performed 4 or 5 times by intraperitoneal injection, and the FGF-23H protein (18 μg / animal) prepared in Example 15- (4) was injected into the tail vein 4 days before the acquisition of spleen cells described below. Immunized by injection.
[0109]
16- (2) Immunization with human FGF-23
BALB / c mice were first immunized by intraperitoneal injection with FGF-23 (22 μg / animal) prepared in Example 15- (4) suspended in the above-mentioned RIBI adjuvant. Further, the protein was boosted once per week by intraperitoneal injection for 4 weeks, and FGF-23 (10 μg / mouse) was immunized by tail vein injection 3 days before acquisition of the spleen cells described below.
[0110]
16- (3) Production and selection of hybridomas
The spleen is removed from the immunized mouse as described above, and the collected spleen cells are mixed with mouse myeloma SP2 / 0 (ATCC: CRL1581) 5: 1, and polyethylene glycol 1500 (Roche Diagnostics, Japan) as a fusion agent. The cells were fused using Stix) to prepare a hybridoma. Hybridomas were selected in HAT-containing DMEM medium (Gibco BRL, USA) containing 10% fetal calf serum (FCS), hypoxanthine (H), aminopterin (A), and thymidine (T). This was performed by culturing the cells. Furthermore, cloning was performed by the limiting dilution method using HT-containing DMEM medium. Cloned hybridomas derived from single cells were obtained.
[0111]
16- (4) Selection of cloned hybridomas producing anti-FGF-23 antibody
By examining the binding between the antibody produced by the hybridoma and the FGF-23 protein, the hybridoma producing an antibody that specifically recognizes the FGF-23 protein was selected. Selection of hybridomas obtained by immunization by the first method described above was performed as follows. 50 mM NaHCO Three 50 μl of FGF-23H protein solution diluted to a concentration of 1 μg / ml is added to each well of an ELISA 96-well microplate (Maxisorp (registered trademark), Nunc, USA) for 30 minutes at 37 ° C. After incubation at 4 ° C. for 12 hours, the FGF-23H protein was adsorbed on the microplate. Next, after removing this solution, adding blocking reagent (SuperBlock® Blocking Buffer, PIERCE, USA) to each well and incubating at room temperature for 30 minutes, each well was tris-buffered containing 0.1% Tween20. The plate was washed twice with saline (TRIZMA pre-set crystals (registered trademark), Sigma, USA, containing 500 mM NaCl) (T-TBS). 50 μl of the culture supernatant of each hybridoma was added to each well of the microplate coated with the FGF-23H protein as described above, and reacted for 30 minutes, and then each well was washed twice with T-TBS. Next, peroxidase-labeled goat anti-mouse IgG antibody (Zymed laboratories, USA) diluted by 3000 times 50 μl was added to each well and incubated at room temperature for 30 minutes. After washing this with T-TBS three times, 50 μl of a substrate buffer containing tetramethylbenzidine (DAKO, Denmark) was added to each well and incubated at room temperature for 15 minutes. Subsequently, 50 μl of 0.5 M sulfuric acid was added to each well to stop the reaction. Absorbance at a wavelength of 450 nm was measured with a microplate reader (MTP-300, Japan, Corona Electric Co., Ltd.) with a reference wavelength of 570 nm. Here, hybridomas showing a clear increase in absorbance were selected, and a similar experiment was performed using FGF-23 protein to select clones whose binding to FGF-23 was reconfirmed. As a result, nine clones were obtained as hybridomas producing an antibody that recognizes the FGF-23 protein. This included 1C3H, 1D6A, 2A2B, 2C3B, and 2C5L described later. Selection of hybridomas obtained by immunization by the second method described above was performed as follows. 50 mM NaHCO Three 50 μl of FGF-23 protein solution diluted to a concentration of 1 μg / ml is added to each well of a 96-well microplate for ELISA (Maxisorp (registered trademark), Nunc, USA) and incubated at 4 ° C. for 10 hours. Then, FGF-23 protein was adsorbed on the microplate. Next, after removing this solution and adding a blocking reagent (SuperBlock® Blocking Buffer, PIERCE, USA) to each well and incubating for 30 minutes at room temperature, each well was tris-buffered containing 0.1% Tween20. Washed twice with saline (T-TBS). Thus, 50 μl of the culture supernatant of each hybridoma was added to each well of the microplate coated with FGF-23 protein, reacted for 30 minutes, and then each well was added to Tris-buffered saline containing 0.1% Tween20. Washed twice with (T-TBS). Next, peroxidase-labeled goat anti-mouse IgG antibody (Zymed laboratories, USA) diluted by 3000 times 50 μl was added to each well and incubated at room temperature for 30 minutes. After washing this with T-TBS three times, 50 μl of a substrate buffer containing tetramethylbenzidine (DAKO, Denmark) was added to each well and incubated at room temperature for 15 minutes. Subsequently, 50 μl of 0.5 M sulfuric acid was added to each well to stop the reaction. The absorbance at a wavelength of 450 nm was measured with a microplate reader (MTP-300, Japan, Corona Electric Co., Ltd.) with a reference wavelength of 570 nm. Here, hybridomas showing a clear increase in absorbance were selected. As a result, four new clones were obtained as hybridomas producing antibodies that recognize the FGF-23 protein. This included 3C1E.
[0112]
The subclass of the antibody specifically recognizing the FGF-23 protein thus obtained was identified using the Iso Strip mouse monoclonal antibody isotyping kit (Roche, USA). The results are shown in Table 1.
[0113]
[Table 1]
Figure 2006240990
[0114]
Of the above hybridoma clones, three hybridoma clones 2C3B, 3C1E, and 1D6A were obtained on December 26, 2001 from the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center (1st, 1st East, 1st Street, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture). 6) was deposited internationally based on the Budapest Treaty. In addition, the hybridoma clone 2C5L was deposited internationally on January 6, 2003 at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center (1st-1, 1st East, 1st Street, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture) based on the Budapest Treaty. The accession numbers are as follows.
2C3B: FERM BP-7838
3C1E: FERM BP-7839
1D6A: FERM BP-7840
2C5L: FERM BP-8268
[0115]
[Example 17] Preparation of monoclonal antibody
17- (1) Preparation of culture supernatant containing anti-FGF-23 antibody
Anti-FGF-23 antibody-producing hybridoma was prepared at 10 μg / ml bovine insulin (Sigma, USA), 5.5 μg / ml human transferrin (Sigma, USA), 0.01 mM ethanolamine (Sigma, USA), 5 ng / ml To eRDF medium (Japan, Far East Pharmaceutical Co., Ltd.) containing sodium selenite (Sigma, USA). Hybridoma cultures for antibody preparation were performed in spinner flasks. The culture solution was passed through a filter (Pall Gelman Laboratory, USA) having a pore size of 0.2 μm to remove miscellaneous wastes such as hybridomas, and the culture supernatant containing the antibody was collected.
[0116]
17- (2) Purification of monoclonal antibodies using protein G
The culture supernatant containing the anti-FGF-23 antibody was passed through a protein G Sepharose 4FF column (Amersham Pharmacia Biotech, USA) to adsorb the antibody to the column and eluted with 0.1 M glycine buffer (pH 2.8). The elution fraction was adjusted to pH 7.2 by adding 1 M Tris-HCl. The antibody solution thus prepared was dialyzed and replaced with PBS (-) using a dialysis membrane (Spectrum Laboratories, USA) with a molecular weight cut off of 10000, and a membrane filter MILLEX-GV (US, Millipore) with a pore size of 0.22 μm. The solution was sterilized by filtration to obtain a purified anti-FGF-23 antibody. The concentration of the purified antibody was determined by measuring the absorbance at 280 nm and setting 1 mg / ml as 1.35 OD.
[0117]
17- (3) Purification of monoclonal antibodies using protein A
Using a protein A carrier column (Immunobiology Laboratories, Japan), anti-FGF-23 antibody using glycine buffer (pH 8.9) as the adsorption buffer and citrate buffer (pH 4.0) as the elution buffer The antibody was affinity purified from the culture supernatant. 1M Tris-HCl was added to the elution fraction containing the antibody to adjust the pH to around 7.2. Next, the solution containing this antibody was replaced with PBS (−) using a dialysis membrane, and further sterilized by filtration through a membrane filter having a pore size of 0.22 μm to obtain a purified anti-FGF-23 antibody. The concentration of the purified antibody was determined by measuring the absorbance at 280 nm and setting 1 mg / ml as 1.35 OD.
[0118]
Each purified monoclonal antibody thus obtained will be indicated using the name of the hybridoma produced. For example, an antibody produced by hybridoma 1D6A is referred to as a 1D6A antibody.
[0119]
[Example 18] Effect of anti-FGF-23 antibody in an assay system on klotho protein-expressing PEAK cells using EGR1 promoter luciferase
In order to examine whether the neutralizing activity ability of the anti-FGF-23 antibody can be measured by the assay system of Example 9, the anti-FGF-23 antibody (2C3B) prepared in Example 15 was examined. The method was performed according to Example 9, and 2C3B antibody was added to a final concentration of 2.5 μg / ml immediately before the addition of FGF-23. As a result, the 2C3B antibody significantly suppressed the increase in luciferase by FGF-23 (FIG. 11). From this, it was shown that the assay system in the cell expressing klotho protein using EGR1 promoter luciferase is effective in searching for a substance that suppresses signal transduction of FGF-23 and klotho protein.
[0120]
[Example 19] Effect of anti-FGF-23 antibody on assay system of ERK phosphorylation enhancement of CHOras clone1 cells by FGF-23 and solubilized klotho protein
In order to examine whether the neutralizing activity ability of the anti-FGF-23 antibody can be measured by the assay system of Example 8, the anti-FGF-23 antibody (2C3B) prepared in Example 15 was examined.
[0121]
The method was performed according to Example 8, and FGF-23 and 2C3B antibody were added to the cells in a premixed state. As a result, as shown in FIG. 12, enhanced ERK phosphorylation by FGF-23 and solubilized klotho protein was suppressed in a 2C3B antibody concentration-dependent manner. From this, it was shown that the assay system for the detection of enhanced ERK phosphorylation using FGF-23 and klotho protein is effective in searching for substances that suppress FGF-23 and klotho protein signaling.
[0122]
[Example 20] Effect of anti-FGF-23 antibody "2C3B antibody" in mice
In order to examine the effect of anti-human FGF-23 monoclonal antibody on normal mice, the following experiment was conducted. Normal mice (BALB / c, male, 12 weeks old) were randomly divided into 5 groups each consisting of 4 animals, and as shown in FIG. 0.67 mg / ml of anti-human FGF-23 monoclonal antibody (2C3B) was administered to the third group as a control, and 0.67 mg / ml of anti-TPO monoclonal antibody was administered as a single dose of 0.15 ml each in the tail vein. Twenty-four hours after administration, heart blood was collected under ether anesthesia, and serum was separated using a microtainer (Becton Dickinson, USA). The phosphate concentration in the obtained serum was added using Phosphorus-Test Wako (Wako Pure Chemical Industries, Japan), and the serum 1,25D concentration was attached using 1,25 (OH) 2D RIA kit TFB (TAF, USA). Measured according to the document. Between administration and blood collection, each group was housed in a plastic cage, and a solid diet CE-2 containing 1% of phosphorus and calcium (Japan Claire, Japan) and tap water were freely ingested.
[0123]
The obtained result is shown in FIG. The measured values are expressed as the mean value +/- standard deviation in each group. The group marked with * was subjected to a significant difference test by student-t. As a result, the vehicle (PBS) administration group and the anti-TPO antibody administration group were compared with p. Groups representing <0.01 are represented.
[0124]
【The invention's effect】
As shown in the Examples, administration of klotho protein decreases blood 1,25 dihydroxyvitamin D concentration and serum phosphorus concentration. In addition, administration of anti-kolotho protein antibody increases blood 1,25 dihydroxyvitamin D concentration and serum phosphorus concentration. These examples show that klotho protein and anti-kolotho protein antibodies alter blood 1,25 dihydroxyvitamin D and serum phosphorus levels and are used to treat and / or prevent diseases involving phosphorus and / or vitamin D It shows you can.
[0125]
[Sequence Listing]
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[0126]
[Sequence Listing Free Text]
SEQ ID NOs: 4-22, 28-30, 32-35: synthetic DNA
SEQ ID NOs: 24-27, 31: synthetic peptides
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 shows the results of analysis by RT-PCR of changes in the expression of EGR1 gene in mouse kidney 1 hour and 8 hours after a single administration of human FGF23 recombinant.
FIG. 2 shows the results of analyzing the phosphorylation change of ERK protein in mouse kidney 5 minutes and 10 minutes after single administration of human FGF23 recombinant by Western blotting.
FIG. 3 is a view showing the result of analyzing the phosphorylation change of ERK protein 10 minutes after adding human FGF23 recombinant to full-length klotho protein-expressing PEAK cells by Western blotting.
FIG. 4 shows changes in luciferase activity upon stimulation with human FGF23 in PEAK cells transfected with a klotho expression plasmid and a reporter gene linked to luciferase downstream of the EGR1 promoter.
FIG. 5 is a graph showing the ERK phosphorylation enhancement in PEAK cells when culture supernatant of CHOras clone 1 cells stably expressing solubilized mouse klotho protein in PEAK cells and human FGF23 are added.
[Figure 6] Solubilized mouse klotho protein transiently expressed PEAK rapid cell supernatant sample and PEAK rapid cell culture supernatant sample as mklotho-97 antibody, mklotho-118 antibody, mklotho-299 antibody and mklotho-941 It is the result of analyzing by Western blotting using an antibody.
[Fig. 7] Solubilized mouse klotho protein transiently expressed PEAK rapid cell supernatant sample, PEAK rapid cell culture supernatant sample as its control, and FGF-23 binding when they were subjected to FGF-23-immobilized resin It is the result of analyzing a product sample by Western blotting using mklotho-118 antibody or mklotho-941 antibody. On the other hand, FIG. YY2B shows the result of staining a similar sample by the silver staining method.
FIG. 8A shows 1,25 dihydroxyvitamin D (1, 2) of the solubilized klotho protein-expressing cell transplant group (klotho, n = 5) and control CHO cell transplant group (control, n = 5) on the 14th day after cell transplantation. 25D) is a graph showing the concentration. The results are expressed as mean values ± standard error, and significant difference test with the control group was performed by Student's t.
FIG. 8B shows the serum phosphorus concentration and serum calcium concentration of the solubilized klotho protein-expressing cell transplant group (klotho, n = 6) and control CHO cell transplant group (control, n = 6) on the 27th day after cell transplantation. It is a graph. The results are expressed as mean values ± standard error, and significant difference test with the control group was performed by Student's t.
FIG. 9 is a graph showing serum phosphorus concentration 24 hours after administration and serum active vitamin D concentration 9 hours after administration of the anti-klotho protein antibody (p118) group and the vehicle administration group. The results are expressed as mean values ± standard error, and significant difference test with the control group was performed by Student's t.
FIG. 10A is a diagram in which CHO-FGF23H cell culture supernatant was separated by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, and recombinant FGF-23 protein and its metabolite were detected by Western blotting with an anti-FGF-23 polyclonal antibody. . In the culture supernatant, there are a full-length FGF-23H protein and an N-terminal fragment and a C-terminal fragment generated by cleavage between SEQ ID NO: 179 and 180 of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35. Full length FGF-23H protein and N-terminal fragment peptide were recognized by hFGF23-48 antibody and hFGF23-148 antibody. In the N-terminal fragment, the presence of a small fragmented peptide is observed. With the anti-His6-tag antibody, the full-length protein and the C-terminal fragment were detected.
FIG. 10B is a diagram of FGF-23 full-length protein purified from CHO-FGF23 cell culture supernatant, N-terminal fragment and C-terminal fragment separated by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and detected by CBB staining. is there.
FIG. 11 Changes in luciferase activity when anti-FGF-23 antibody (2C3B) is added to PEAK cells transfected with a klotho expression plasmid and a reporter gene linked to luciferase downstream of the EGR1 promoter during human FGF-23 stimulation. FIG. It was shown that luciferase activity increased by FGF-23 stimulation was suppressed by simultaneous addition of 2C3B.
FIG. 12: It was examined whether anti-FGF23 antibody (2C3B) suppresses the enhanced phosphorylation of ERK caused by adding solubilized klotho protein-expressing CHOras clone1 cell culture supernatant and FGF23 to CHOras clone1 cells. FIG. It was shown that enhanced ERK phosphorylation when FGF23 and solubilized klotho protein-expressing CHOras clone1 cell culture supernatant were added simultaneously was dependent on 2C3B antibody concentration.
FIG. 13 is a graph showing serum phosphate and serum 1,25-dihydroxyvitamin D concentrations at 24 hours after administration of 2C3B antibody, anti-TPO antibody, and vehicle.

Claims (5)

klothoタンパク質を有効成分として含む、血中リン濃度および/または血中活性型ビタミンD濃度を低下させるための医薬組成物。  A pharmaceutical composition for reducing blood phosphorus concentration and / or blood active vitamin D concentration, comprising klotho protein as an active ingredient. klothoタンパク質が可溶化klothoタンパク質である、請求項1記載の医薬組成物。  The pharmaceutical composition according to claim 1, wherein the klotho protein is a solubilized klotho protein. 抗klothoタンパク質抗体を有効成分として含む、血中リン濃度および/または血中活性型ビタミンD濃度を上昇させるための医薬組成物。  A pharmaceutical composition for increasing blood phosphorus concentration and / or blood active vitamin D concentration, comprising an anti-klotho protein antibody as an active ingredient. 腫瘍性骨軟化症、ADHR、XLH、腎性骨異栄養症、透析骨症、骨粗鬆症、低リン血症、クル病、骨軟化症、尿細管機能障害、骨減少症、低カルシウム血症、高リン血症、副甲状腺機能亢進症、異所性石灰化、掻痒、骨硬化症、パジェット病、高カルシウム血症、副甲状腺機能低下症、骨痛、筋力低下、骨格変形、成長障害および低1,25D血症からなる群から選択されるリンおよび/またはビタミンDが関与する疾患の治療および/または予防に使用される請求項1から3のいずれか1項に記載の医薬組成物。  Neoplastic osteomalacia, ADHR, XLH, renal osteodystrophy, dialysis osteopathy, osteoporosis, hypophosphatemia, kulu disease, osteomalacia, tubular dysfunction, osteopenia, hypocalcemia, high Phosphoremia, hyperparathyroidism, ectopic calcification, pruritus, osteosclerosis, Paget's disease, hypercalcemia, hypoparathyroidism, bone pain, muscle weakness, skeletal deformity, growth disorder and low 1 The pharmaceutical composition according to any one of claims 1 to 3, which is used for treatment and / or prevention of a disease involving phosphorus and / or vitamin D selected from the group consisting of 25D blood. 血中リン濃度および/または血中活性型ビタミンD濃度を変動させる物質をスクリーニングする方法であって、FGF23とklothoタンパク質を接触させ、FGF23とklothoタンパク質との相互作用による細胞内シグナルを検出することにより、スクリーニングする方法。  A method for screening a substance that fluctuates blood phosphorus level and / or blood active vitamin D level, comprising contacting FGF23 and klotho protein and detecting an intracellular signal due to interaction between FGF23 and klotho protein By the screening method.
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