JP2006515168A - 細胞におけるペルオキシソームカタラーゼ機能の促進 - Google Patents

Abstract

ペルオキシソーム生合成の分子機序が明らかになりはじめた。対照的に、細胞が老化するにつれてオルガネラがどのように機能するかについては、比較的ほとんど何も知られていない。本発明者らは、ヒト細胞のペルオキシソームにおける老化関連変化を特徴づけ、老化がペルオキシソーム標的シグナル１（ＰＴＳ１）タンパク質移入を損ない、重要な抗酸化酵素であるカタラーゼにより、特に影響を受けることを示した。ペルオキシソームの数および出現は、それらの細胞で変化し、オルガネラがそれらの膜上でＰＴＳ１移入受容体（Ｐｅｘ５ｐ）を蓄積する。同時に、細胞は有害な代謝産物（Ｈ_２Ｏ_２）の量を増加させ、この増加した量の反応性酸素種を生産する、そして、この増加した量の活性酸素種（ＲＯＳ）はさらにペルオキシソームタンパク質移入を減らす。

Description

（発明の分野）
生化学および医学分野の本発明は、ペルオキシソームへの移入増加のために設計された修飾カタラーゼタンパク質と、該修飾カタラーゼタンパク質とタンパク質の細胞送達および取り込みを高めるポリペプチドとの組み合わせとを目的とする。これらの組成物は、状態、例えば老化あるいはペルオキシソーム欠乏に関連した疾患または障害ならびに結果として生ずる過剰の過酸化水素および他の活性酵素種を処置するために、用いられる。

（背景技術の説明）
ペルオキシソームは、真核細胞の必須の細胞下オルガネラである。これらの多機能性構造は、約２ダースのタンパク質の慎重に組織化された反応を通して生ずるもので、ペルオキシンと呼ばれている（ＴｅｒｌｅｃｋｙおよびＦｒａｎｓｅｎ，２０００）。これらは、重要なプロセスである。すなわち、欠損は細胞をペルオキシソームの欠如またはそれらに起因する種々の生化学的機能および代謝機能を実行することを不可能にするオルガネラの欠如のいずれかをもたらす。しばしば、そのような欠点によって発病する（ＧｏｕｌｄおよびＶａｌｌｅ，２０００）。

どのようにしてペルオキシソームが生じて機能するかを理解することについて最近の主な進歩にかかわらず、オルガネラと細胞老化との関係についての乏しい情報だけが利用可能である。例えば、細胞の老化にともなってオルガネラがどのように機能するか、また、あるとしても、老化プロセスでのペルオキシソームがどのような役割を果たすかについては、不明である。

本発明者らは、それらのモデル系として、有限な複製寿命を持つ細胞であるヒト二媒体繊維芽細胞（ＨＤＦ）を使用した。これらの体細胞は、「ヘイフリック（Ｈａｙｆｌｉｃｋ）番号」（Ｈａｙｆｌｉｃｋ、１９６５）と呼ばれる限界に達するまで培養中に分裂（または倍加）する。この時点で、それらの細胞周期が停止すると、それらは「老化（ｓｅｎｅｓｃｅｎｔ）」と呼ばれる。この細胞老化のプロセスは、老いた生体全体でも起こる（Ｄｉｍｒｉら、１９９５）。細胞老化に関与する因子として、テロメア短縮、ＤＮＡ損傷および関連ゲノム不安定性、修飾遺伝子発現、ならびに活性酸素種（ＲＯＳ）の集積（Ｊｏｈｎｓｏｎら、１９９９で概説）が挙げられる。後者に関して、ミトコンドリアはＲＯＳの主な細胞性ジェネレーターとして、また皮肉にも遊離基攻撃の主な矛先として、広く考えられている（（Ｌｅｅら、Ｗｅｉ，２００１；Ｂｅｃｋｍａｎ ａｎｄ Ａｍｅｓ，１９９８）。しかし、ミトコンドリアは、細胞ＲＯＳの唯一の源ではない。

もう一つのＲＯＳ源はペルオキシソームであり、それらの構成酵素の中でも、種々の過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）発生オキダーゼを収容する。これらのオルガネラもまた、カタラーゼを含み、該カタラーゼはＨ２）Ｏ２を水および酸素に分解して、このような有害な化合物の蓄積を防ぐ。このように、ペルオキシソームはＲＯＳの純生産がないことを確実にするために、これらの酵素の相対濃度または活性に関して微妙なバランスを保つ。どのようにしてオルガネラがこの平衡を保つかについては不明である。しかし、ペルオキシソーム酸化促進剤および抗酸化剤が強く連結していること、また標準状態ではＲＯＳの正味の蓄積は起こらないことが知られている。また、細胞（および生体）が老化するにつれて、それらの調節機構に何が起こるかについては知られていない。

タンパク質は、受容体分子によって認識される特異的なペプチド配列（ペルオキシソームの標的シグナル（ＰＴＳ）と呼ばれている）によって、ペルオキシソームに対して向けられている。一部を除けば、ヒトペルオキシソームタンパク質は、カルボキシ末端配列であるＰＴＳ１を含む（Ｓｕｂｒａｍａｎｉ，１９９８）。ＰＴＳ１が同定され、可溶性ペロキシン（Ｐｅｘ５ｐ）によって、ペルオキシソームにシャトル化されている（ＤａｍｍａｉおよびＳｕｂｒａｍｉ、２００１）。大部分のペルオキシソーム酵素に関して、ＰＴＳ１は、Ｓｅｒ−Ｌｙｓ−Ｌｅｕ（＝ＳＫＬ）または近縁の改変体からなるトリペプチドである（Ｓｕｂｒａｍａｎｉ，１９９８）。対照的に、カタラーゼＰＴＳ１は、非標準的なＰＴＳ１であり、４種類のアミノ酸Ｌｙｓ−Ａｌａ−Ｌｅｕ（＝ＫＡＮＬ））配列番号１からなる（ＰｕｒｄｕｅおよびＬａｚｒｏｗ，１９９６）。

本明細書に開示されるように、本発明によれば、これらの異なるＰＴＳ１は、Ｐｅｘ５ｐによる異なった認識を、ＫＡＮＬよりもかなり良好な基質であるＳＫＬによって導き、また老化細胞において、著しく異なる移入効率をもたらす。本明細書中に開示されるように、老化繊維芽細胞はペルオキシソームの酸化促進剤および抗酸化剤のこの脱結合の明らかな結果としてＲＯＳの量を増加させる。最後に、老化細胞でのペルオキシソームの現在の特徴づけは、これらのオルガネラの寸法および数の変化を明らかにするとともに、それらの表面からＰｅｘ５ｐを循環させて細胞質ゾルに戻るのを可能とする。

Ｆ．Ｇ．Ｓｈｅｉｋｈら、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ ９５：２９６１−２９６６，１９９８）は、厳格な神経病理学による個人に由来し、カタラーゼを効率的に移入することはないヒト細胞を記載している。これらの細胞でのペルオキシソームカタラーゼを回復させる努力において、これらの細胞でペルオキシソームカタラーゼを回復させすることを目的として、研究者は酵素の標的シグナルを変えた。しかし、タンパク質は、対応する遺伝子で一時的なトランスフェクションによって再導入された。この戦略が移入カタラーゼに対する細胞不能修正したにもかかわらず、この文書はアプローチがなぜ作用したかの理由の詳細分析を提供しなかった。さらに、安定な形質転換体のための細胞および付随的な（薬物）選択のトランスフェクションは、本発明の治療的なアプローチとは、明らかに互換性を持たない。本研究で使用されるオリゴヌクレオチドを検査することで、この研究で作られた遺伝子コンストラクトが、筆者がカタラーゼのＣ末端に付加しようと表面的には求めたＳＬＫトリペプチド末端とは異なり、Ｃ末端に配列ＫＡＮＬ−ＳＬＬを持つカタラーゼタンパク質をコードすると判断することが可能である。さらに、この研究は単に１人の特定の患者の細胞系でカタラーゼを修復することだけに集中した。しかし、本発明者が発見して、初めてここで開示するもの、すなわちカタラーゼの標的誤りが老化ヒト細胞で生ずるということを開示しなかった。よって、もちろん、Ｓｈｅｉｋｈらの文献では、本明細書中に開示される配列で老化プロセスもヒトカタラーゼの天然ＫＡＮＬ Ｃ末端の置換も遅くなるために予防的に細胞を処理するという考えを提案しさえしなかった。

Ｌ．Ｈ．Ｊｉｎら、Ｆｒｅｅ Ｒａｄｉｃ Ｂｉｏｌ Ｍｅｄ ３１１５０９−１５１９，２００１では、カタラーゼが特化したペプチド配列である「タンパク質形質導入領域（ｐｒｏｔｅｉｎ ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ ｄｏｍａｉｎ）」（ＰＴＤ）を用いるヒト細胞に導入可能であることが開示されている。しかし、Ｊｉｎらの形質導入方法論は最高水準の技術ではなかった。ＰＴＤがカタラーゼのＮ末端に直接融合した組換え融合タンパク質が生成された。この融合タンパク質は、変性条件下で発現および精製された後、細胞に添加された。これらの条件では、細胞に入った変性カタラーゼを活性型にリホールディングしなければならなかった。この酵素が細胞に入り、いくつかのＲＯＳを処理するということをその文献が明示しているが、その分子がペルオキシソーム（該分子の「正しい」細胞内アドレス）に送達されたことを示唆する証拠はなかった。実際、それとは反対に、酵素が細胞質ゾルに蓄積されることを示唆している知見が得られた。

Ｊｉｎらの研究では、カタラーゼ（またはカタラーゼ融合タンパク質）の一次構造に強力なペルオキシソーム標的シグナルの存在に関するいかなる説明もない。また、注目すべきことは、変性を必要とすることなく、おそらくより重要なこととして目的の分子とインフレーム融合を必要とすることなく、タンパク質の送達を可能とするタンパク質形質導入ドメインが他の研究によって、開発されている。本発明もまた、そのような分子を対象としている。

Ｍｏｒｒｉｓら、Ｎａｔｕｒｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９：１１７３−１１７６，２００１は、その天然状態で目的とするタンパク質を効果的に導入するタンパク質形質導入アプローチを記載した。「キャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）」は単にかつて細胞に入っていたそのリガンドから解離し、均衡状態の一部としてもはや現れない。本発明者は、この発明の特定の実施形態に基づいて、この技術を再改変カタラーゼ分子と結合すると考えた。

（発明の要旨）
本発明者らは、新規の修飾カタラーゼ分子を設計した。この分子は、欠陥のあるペルオキシソームでのカタラーゼ機能を促進させる（例えば、回復させる）新規プロセスで使われる。本発明者は、ヒト細胞が老化するにつれて、ペルオキシソームで正しくカタラーゼを区画に分けるそれらの能力が損なわれるということを発見した。細胞が老化するにつれて、他の酵素、すなわちペルオキシソームカタラーゼもまた効率性が落ちたかたちで移入されるが、カタラーゼがそうである程度に影響を受けるようには見えない。このことは、２種類のタンパク質上でのＰＴＳの性質によると考えられている。ペルオキシソームオキシダーゼはＨ_２Ｏ_２と他のＲＯＳとを生産し続け、カタラーゼの濃度が減少することから、それらの有害な代謝産物が蓄積する。ヒト細胞でのＲＯＳの増強は、老化プロセスに対して、また多数の疾患、特に神経変性症、パーキンソン症、アルツハイマー症、筋萎縮性側索硬化症等の退行性疾患に対する有意な一因であると思われる。

このように本発明は、動物細胞、好ましくは哺乳類細胞、最も好ましくはヒト細胞で活性化状態のペルオキシソームを促進（例えば、修復）するための組成物および方法に関するもので、このオルガネラの内側でのＲＯＳの蓄積を減らし、それによって細胞内での蓄積も減らすことを目的とする。この現象は、そのような細胞の寿命を延ばすこと、および／またはいくつかの他の方法では、老化の効果を減少させること、同様に、長期にわたる酸化ストレスに続く変性変化を予防またはおそらく逆転させることが予測される。

ペルオキシソームタンパク質移入の分子機構の新しい理解に基づいて、大部分の状況下で能率的にオルガネラに酵素を導くことは、現在可能である。この改善されたターゲティング効率の１つの基礎はカタラーゼ分子の改変ＰＴＳの使用であり、それはペルオキシソームタンパク質移入受容体タンパク質（Ｐｅｘ５ｐ）での高親和性相互作用を可能とする。下記の例は、天然カタラーゼよりも、より効率的に改変ＰＴＳを持つカタラーゼがこのＰｅｘ５ｐと相互作用することを示す。

一実施形態では、本発明は、ペルオキシソームオキシタンパク質移入機構に対して高い親和性を生ずるタンパク質生化学を用いて、カタラーゼ「タンパク質療法（タンパク質療法）」の技術を、ヒト細胞内に酵素を「形質導入（ｔｒａｎｓｄｕｃｅ）」または送達する能力と組み合わせる。

本発明は、長期にわたって応じられなかった要求である生物学的欠損の置換に応える。本明細書に記載される研究は、ヒト細胞が老化にともなってカタラーゼを正しく区画分けする能力が落ちていることを明確に示している。同時に、これらの細胞で産生されるＲＯＳの量が増加した。タンパク質輸送、細胞生物学、およびタンパク質生化学に関する従来技術を用いて、本発明者はこのカタラーゼ欠乏を逆転させて、ＲＯＳ．の細胞蓄積を減らすか、おそらく除去する戦略、拡大解釈すれば化合物を説明する。

Ｓｈｅｉｋｈとその同僚たち（上掲）は、ヒト細胞でのカタラーゼ標的誤りが「重篤な神経病学的障害」を伴うことを開示している。したがって、現在のカタラーゼ技術の開発は、ヒトの健康、疾患、および老化に影響を与える。

本発明の結果は、カタラーゼの標的シグナルを修飾することなくヒト細胞にカタラーゼを導入することで、該酵素が細胞質ゾル内に主に蓄積されることを示唆している。そこで、ＲＯＳ産生の部位から離れた酵素を希釈し、修飾、不活性化、または分解処理する。しかし、下等生物（例えば、虫、ハエ）で示されているように、カタラーゼの細胞質ゾル内濃度が高まっても寿命に劇的な影響を及ぼしうる。

いくつかの実施形態では、本発明は２つの技術に対して再び焦点をあてる。第１は、きわめて重要な抗酸化酵素を「送達（ｄｅｌｉｖｅｒｙ）」と称してヒト細胞に導入することを伴う。第２は、酵素が通常存在して最も効果的に機能することが知られているオルガネラで該酵素を正しく区画分けすることを意図している。このことを「標的（ｔａｒｇｅｔｉｎｇ）」と称する。

ほとんどの方法は、（遺伝子、および）タンパク質を細胞に導入することに現在、利用可能ではない。かなり有望な１つの方法は、概して「遺伝子治療（ｇｅｎｅ ｔｈｅｒａｐｙ）」と称されている。

細胞外からカタラーゼを細胞に供給して該酵素にそこからＲＯＳをクエンチングさせることが可能かもしれないが、そのようなアプローチは最も効率的な戦略であるようには見えない（そのような方法によるカタラーゼの供給が実際いくつかのＲＯＳを処理しうる場合であっても）。

（好ましい実施形態の説明）
本開示は、特定の細胞（老化ヒト細胞を含む）が効率的に該細胞のペルオキシソーム酵素（カタラーゼを含む）を移入することに失敗することを明らかにする。カタラーゼは、特に「弱い」ターゲッティングシグナル（ＫＡＮＬ Ｃ末端テトラペプチド）を含む。本発明は、部分的に以下の概念に基づく。すなわち、「強い」ターゲッティングシグナル、例えば−ＳＫＬまたはＳＫＬの機能的誘導体を含むように改変されたカタラーゼは、かなり有害な活性酸素種（ＲＯＳ）の細胞蓄積（例えば、齢関連細胞蓄積）を減少、またはおそらく逆転させる。そのようなカタラーゼは、本明細書では「修飾（ｍｏｄｉｆｉｅｄ）」または「標的（ｔａｒｇｅｔｅｄ）」カタラーゼと称する。

したがって、好ましい修飾カタラーゼでは、ＫＡＮＬ配列が取り除かれ、ＳＫＬまたはその機能的改変体（実施例参照）と置換されている。トリペプチドＳＫＬのいずれかの改変体を本発明で用いることで、この改変体が十分な、しかし高すぎることのない親和性でＰｅｘ５ｐに結合し、ペルオキシソームへのカタラーゼの効率的移入および放出を可能にし、それによってペルオキシソームに生じたＨ_２Ｏ_２の分解をもたらす。一実施形態では、トリペプチドはＳＬＬではない。一般に、トリペプチドがＫＡＮＬの後にある。

好ましいＳＫＬ改変体では、少なくとも１アミノ酸残基および、好ましくは１つのみが、異なる残基によって置換される。タンパク質化学および構造の詳細な説明については、例えば、Ｓｃｈｕｌｚ， Ｇ．Ｅ．ら、Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９７９，およびｅｉｇｈｔｏｎ，Ｔ．Ｅ．，Ｐｒｏｔｅｉｎｓ：Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｗ．Ｈ．Ｆｒｅｅｍａｎ ＆ Ｃｏ．，Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ，１９８４（これらは本発明で援用される）を参照せよ。アミノ酸配列でおこなうことが可能な置換の種類は、異なる種の相同タンパク質間でのアミノ酸変化の頻度の分析にもとづくものであってもよい。そのような分析にもとづいて、保存的置換、以下のような交換が挙げられる。すなわち、

本発明にもとづく最多数置換は、ペプチド分子の機能的特徴に変化をもたらさないものであり、ＰＴＳ １としてその挙動が主に見られる。そうすることに先立って置換の正確な効果を予測することが難しいときでも、当業者は、効果がルーチンのスクリーニングアッセイによって、好ましくは本明細書中の生物学的および生化学的アッセイによって、評価することができることを理解する。置換アミノ酸は、天然または非天然のアミノ酸またはアミノ酸誘導体である。

好ましい置換改変体は、Ｓ、Ｋ、およびＬのいずれか１つ以上の保存的置換を有する。好ましい置換として、
（１）Ｎ末端“−３”位置にあるＳのかわりにＡ、Ｇ、Ｃ、またはＴ（好ましくはＡまたはＣ）、
（２）第２の（−２）位置にあるＫのかわりにＲまたはＨ、
（３）第３の（−１）位置にあるＬのかわりにＩ、Ｖ、またはＭ（好ましくはＭ）が挙げられる。

置換の上記の種のいかなる組合せでも、許容範囲内である。１つの好ましい置換改変体はＡＫＬであり、いくつかのペルオキシソーム酵素および効果的ＰＴＳ１にある既知のＣ末端配列である。面白いことに、標的カタラーゼの調製は、天然のカタラーゼ配列で一つのアミノ酸置換だけを作ることによって、おこなわれる。ここで、３つのＣ末端残基がＡＮＬである。Ａｓｎ（Ｎ）に対するＬｙｓ（Ｋ）の置換は、酵素に対して強いペルオキシソーム移入シグナルを与えるＡＬＫペプチドによるカタラーゼ終結をもたらす。

また、１または２つの残基がＳＫＬまたはその置換改変体のＮ末端側で加えられる付加改変体は、発明に含まれる。また、それがこのペプチド構造のペルオキシソーム移入強化機能に干渉しなければ、そのようないかなる付加も熟慮されて与えられる。

機能的ＰＴＳとして働く改変体についての議論は、Ｌａｍｅｔｓｃｈｗａｎｄｔｎｅｒら（１９９８）Ｊ Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．２７３，３３６３５−３３６４３およびＧｏｔｔｏら（２００３）Ｊ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．４２，１６６０−１６６６を参照せよ。

本発明は、「普遍的ペルオキシソームターゲッティング配列（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｐｅｒｏｘｉｓｏｍａｌ ｔａｒｅｔｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」（ＵＰＴＳ）も含む。この配列を、ペルオキシソームにそのタンパク質または他の分子を標的とするために、任意のタンパク質または他の分子に付加することができる（望ましくは融合または結合）。好ましいＵＰＰＴは、３ないし約２０アミノ酸、好ましくは３ないし約１６残基、最も好ましくは８ないし１２残基を有する。便宜上、残基は、以下の通りに負の整数をさかのぼることでＣ末端から番号付けされている。

ＮＨ_２−．．．Ｘａａ_−ｎ．．．Ｘａａ_−４Ｘａａ_−３Ｘａａ_＿２Ｘａａ_＿１−ＣＯＯ−（または単一文字コード ＮＨ_２−．．．Ｘ_−ｎ．．．Ｘ_−４Ｘ_−３Ｘ_＿２Ｘ_−１−ＣＯＯ−）
したがって、１２残基ＵＰＴＳでは、Ｘａａ_−ｎはＸａａ_−１２、およびｎは１２に等しい。

本発明の配列のいずれかのアミノ酸配列は、天然アミノ酸、または非天然アミノ酸もしくはアミノ酸誘導体である。

したがって、本発明の一実施形態は、配列Ｘａａ_−３Ｘａａ_−２Ｘａａ_−１を含むＰＴＳによって置換によって、Ｌｙｓ−Ａｌａ−Ａｓｎ−Ｌｅｕ（配列番号１）の天然配列から修飾されたカルボキシル末端ペルオキシソームターゲッティングシグナル（ＰＴＳ）を持つ修飾カタラーゼポリペプチドであり、
式中、独立して、（ａ）Ｘａａ_−３はＳｅｒ、Ａｌａ、またはＣｙｓ；（ｂ） Ｘａａ_−２はＬｙｓ，Ａｒｇ、またはＨｉｓ；および（ｃ）Ｘａａ_−１はＬｅｕまたはＭｅｔである。

本発明のさらなる実施形態では、上記したように修飾カタラーゼポリペプチドは、Ｘａａ_−３のアミノ末端側に、ｎ個の付加アミノ酸残基（式中、ｎが１ないし約１７の整数）をさらに有し、付加残基は、第１の付加残基のＸａａ_−４から第１７の付加残基のＸａａ_−２０間で連続的に番号が付けられている。付加アミノ酸は、天然のアミノ酸であってもよく、またはその修飾改変体であってもよい。好ましくは、ｎは、約５ないし約１７（例えば、約７ないし約１３、または約９ないし約１１、あるいは９）である。別の実施形態では、ｎは少なくとも１、２、または３であり、Ｘａａ−６ないしＸａａ−４のいずれか１つにある残基は、疎水性アミノ酸（例えば、残基Ｘａａ−６ないしＸａａ−４は、独立して、Ｌｅｕ（Ｌ）、Ｖａｌ（Ｖ）、Ｉｌｅ（Ｉ）、Ａｌａ（Ａ）、またはＧｌｙ（Ｇ））である。別の実施形態では、ｎは少なくとも１であり、残基Ｘａａ_−４は正に帯電したアミノ酸（例えば、残基Ｘａａ_−４は、Ｌｙｓ（Ｋ）、Ａｒｇ（Ｒ），またはＨｉｓ（Ｈ）、好ましくはＬｙｓ（Ｋ））である。好ましくは、本発明の修飾カタラーゼのいずれかで、Ｘａａ_−３はＳｅｒ（Ｓ）、Ｘａａ_−２はＬｙｓ（Ｋ）、およびＸａａ_−１はＬｅｕ（Ｌ）である。一実施形態では、置換ＰＴＳは配列 Ｓｅｒ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕまたは 配列 Ｌｙｓ−Ａｌａ−Ａｓｎ−Ｌｅｕを含まない。

別の実施形態では、カタラーゼは、ペルオキシソームへの移入を強化する強いペルオキシソームターゲッティングシグナルとなるＳＫＬのペプチドミメティックの結合によって、修飾される。好ましいペプチド模倣（ミメティック）化合物は、ＳＫＬまたはその生物学的活性のある改変体の生物学的効果を模倣する。ペプチド模倣薬は、非天然ペプチドまたは非ペプチド剤であってもよく、ＳＫＬの受容体結合活性または生物学的活性を持つように、ＳＫＬの結合因子の立体特異性を再び生成する（カタラーゼのＣ末端にある場合、または他のタンパク質に結合したＵＰＴＳの形状である場合）。ミメティックが結合する好ましい受容体は、Ｐｅｘ５ｐである。したがって、ミメティックはＰｅｘ５ｐの「基質」であると考えることもできる。生物学的活性のあるＳＫＬペプチドに類似して、ペプチドミメティックは、結合面（ＳＫＬが結合する任意のリガンドまたは受容体と相互作用する）結合面を有する。また、部分的なペプチド特性を保持する化合物も含まれる。例えば、本発明のペプチド内にあるタンパク質分解的な不安定な結合のいずれかが同配体（Ｎ−メチル化；Ｄ−アミノ酸）等の非ペプチド因子あるいは還元型ペプチド結合（一方、分子の残りの部分はペプチド様の性質を保持）によって選択的に置換される。ペプチド模倣化合物（アゴニスト、基質、または阻害剤のいずれか）は、多数の生理活性ペプチド（例えばオピオイドペプチド、ＶＩＰ、トロンビン、およびＨＩＶプロテアーゼ）について記載されている。ペプチド模倣化合物を設計および調製する方法は公知である（Ｈｒｕｂｙ，Ｖ．Ｊ．，Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒｓ ３３：１０７３−１０８２（１９９３）；Ｗｉｌｅｙ，Ｒ．Ａ．ら、Ｍｅｄ．Ｒｅｓ．Ｒｅｖ．１３：３２７−３８４（１９９３）；Ｍｏｏｒｅら、Ａｄｖ．ｉｎ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ ３３：９１−１４１（１９９５）；Ｇｉａｎｎｉｓら、Ａｄｖ．ｉｎ Ｄｒｕｇ Ｒｅｓ．２９：１−７８（１９９７））（これらの参照文献をそっくりそのまま援用する）。これらの方法は、ＳＫＬのＰｅｘ５ｐ結合特異性および生物活性を所有するペプチドミメティックを作るのに用いられる。そのような化合物を設計して合成するために、本開示を鑑みて、ペプチド化学についての知識と当業者が利用できる一般の有機化学とで充分である。例えば、そのようなペプチドミメティックの同定は、発明のペプチドの結晶学的に誘導された３Ｄ構造の検査によって、遊離したかたちで、別のポリペプチドに融合したかたちで、あるいはＰｅｘ５ｐ等のリガンド／受容体による複合体に結合したかたちで、おこなうことが可能である。あるいは、またはそれに加えて、ペプチドの構造を、核磁気共鳴スペクトル測定法の技術によって得ることができる。そのリガンドまたは受容体によるペプチドの相互作用の立体化学についてのより良好な知見によって、そのようなペプチド模倣薬の合理的な設計が可能になる。

上述のＣ末端ＰＴＳ−１型分子に加えて、第２の保守的ペルオキシソーム標的配列（ＰＴＳ２−タイプ配列）が、Ｎ末端または該Ｎ末端の近傍にいくつかのペルオキシソーム局在タンパク質分子（しかしカタラーゼにはない）が自然に見つけられる。ＰＴＳ２の受容体は、Ｐｅｘ７Ｐである。ＰＴＳ２配列および機能に関しての概説は、Ｐｕｒｄｕｅら、２００１を参照せよ。Ｎ末端の「近傍（ｎｅａｒ）」は、該Ｎ末端の約４０アミノ酸内にあることを意味している。この９つのアミノ酸ターゲッティング部分のコンセンサス配列は、（Ａｒｇ／Ｌｙｓ）−（Ｌｅｕ／Ｉｌｅ／Ｖａｌ）−（Ｘ_５）−（Ｈｉｓ／Ｇｌｎ）−（Ａｌａ／Ｌｅｕ／Ｐｈｅ）である。好ましい実施形態において、このターゲッティング部分は、アミノ酸配列ＲＬＱＶＶＬＧＨＬ（配列番号１１）を持つ。この配列の活性改変体（例えば、１種類以上の保守的アミノ酸置換が生ずる）は、それがペルオキシソームターゲティング活性を保持するという条件で、本発明にも含まれる。当業者は、それが所望の活性を保持するかどうか決定するために、推定配列を直ちに試験することができる。したがって、本発明の修飾カタラーゼポリペプチドは、そのＣ末端のＰＴＳ Ｉ−タイプ配列に加えて、またはその代わりに、上述のコンセンサスＰＴＳ２−タイプ配列を持つペプチドを含み、望ましくは配列番号１１の配列を持つものであってもよい。ＰＴＳ２配列は、カタラーゼポリペプチドのＮ末端、またはその近傍で操作される。

ＰＴＳ１およびＰＴＳ２配列は、種々の動物種について記載されており、本発明の修飾カタラーゼタンパク質で「混合およびマッチング」される。もちろん、１つの動物種由来のＰＴＳがもう一つの種に導入される場合、異種間抗原性の効果が起こらないことが好ましい。

本発明の組成物および方法で使用される修飾カタラーゼ分子は、任意の動物源、望ましくは哺乳類、最も望ましくはヒトのカタラーゼに由来することができる。修飾カタラーゼは、数あるなかでも、家畜（例えば、ニワトリ、ウシ、ヒツジ、ヤギ、またはウマ）、愛玩動物、またはヒト（例えば、１つまたは別の疾患または症状に対して処置を受けている患者）に由来する（さらに再導入される）。１つの動物種からのカタラーゼ分子がもう一つの種に導入される場合、異種間抗原性の効果が起こらないことは好ましい。

ヒトカタラーゼタンパク質の配列は、（配列番号２）である。

また、上記の配列の修飾カタラーゼ対立遺伝子改変体（その数も同定されている）も意図している。本発明は、ヒト動物のカタラーゼ対立遺伝子改変体と同様に、それらの改変体のいずれかの配列を持つカタラーゼを含む。人工的に作られたカタラーゼ改変体および本明細書のどこかに記載された種類のフラグメントの修飾形態もまた本発明の範囲内である。

上記ヒトカタラーゼタンパク質をコードする核酸の配列は、停止コドンを含むので、（配列番号３）である。

本発明の一実施形態は、カタラーゼを動物細胞（例えばヒト細胞）に導入する方法を含む。臨床設定では、老化または特定の疾患に伴う種々の欠乏症が現れる前に、これは老化関連プロセスまたは他の病理学的プロセスを遅くするために、予防的に実行される可能性がある。この方法のために有用な組成物は、カタラーゼ分子を含むもので、１種類以上のＰＴＳ（例えば、ＵＰＴＳ）またはＰＴＳのミメティック、任意に、ポリペプチドまたはペプチド送達（「ターゲッティング」とは異なる）系となる別の成分と結合している。本明細書で用いられるように、「送達（ｄｅｌｉｖｅｒｙ）』は細胞に分子を持ち込むことを意味しており、一方「ターゲティング（ｔａｒｇｅｔｉｎｇ）」はペルオキシソームに分子を持ち込むことを意味する。本明細書中に考察される送達分子は、細胞エントリーを生じるために他によって使われるポリペプチドまたはペプチドを含む。例えば、Ｍｏｒｒｉｓ ｅｔ ａｌ．（上掲）を参照せよ。この文献を本明細書ではそのまま全体として援用する。好ましい戦略は以下の通りである。すなわち、新しく設計されたカタラーゼ分子（例えばカタラーゼ−ＳＫＬ）を特別に設計したペプチドとインキュベートする。ここで、該ペプチドは、カタラーゼを「被覆」し、そのヒト細胞へのエントリーを促進する。この送達系は、カタラーゼに融合する送達ペプチドを必要とせず、カタラーゼは「形質導入」プロセスの前に変性されてはならない。多くの以前の送達系の不都合な点は、それが細胞の範囲内で送達と以降の再生の前に「ペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）」タンパク質の変性を必要としたということである。発明のこの態様は、細胞にタンパク質転位を促進するために、十分検査されたアプローチに基づく。この方法は、完全に折り畳んだタンパク質は、形質膜をまたがって形質導入されており、この状態でペルオキシソームに移入されることができるという事実を利用する。

細胞エントリーおよび転位を促進する「送達」ペプチド／ポリペプチドとして、ＨＩＶ−ＴＡＴタンパク質（Ｆｒａｎｋｅｌ，ＡＤら、Ｃｅｌｌ ５５：１１８９−１１９３（１９９８））とＡｎｔｅｎｎａｐｏｅｄｉａ ｈｏｍｅｏｄｏｍａｉｎ由来の第３のαヘリクス（（Ｄｅｒｏｓｓｉら、Ｊ Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．２６９：１０４４４−１０４５０（１９９４）；Ｌｉｎｄｇｒｅｎ，Ｍら、Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｓｃｉ． ２１：９９−１０３ （２０００））が含まれる。後者のペプチドもまた、「ペントラチン（ｐｅｎｔｒａｔｉｎ）」として知られており、野生型配列ＲＱＩＫＮＶＦＱＮＲＲＭＫＷＫＫ（配列番号４）を持つ１６個のアミノ酸からなるペプチドまたはＷ４８Ｆ（（ＲＱＩＫＩＦＦＱＮＲＲＭＫＷＫＫ，配列番号５）およびＷ５６Ｆ（ＲＱＩＫＩＷＦＱＮＲＲＭＫＦＫＫ，配列番号６）と示されるその２つの類似体／改変体（（Ｃｈｒｉｓｔｉａｅｎｓ Ｂら、Ｅｕｒ Ｊ Ｂｉｏｃｈｅｍ ２００２，２６９：２９１８−２９２６）である。上記突然変異の療法を持つ別の改変体も含まれる（ＲＱＩＫＩＦＦＱＮＲＲＭＫＦＫＫ，配列番号７）。

別のタンパク質（ファミリー）として、ＶＰ２２、単純ヘルペスウイルス（ＩＳＶ−１）タンパク質が含まれ細胞内輸送の特性が優れており、また多くの周辺細胞に対してタンパク質を分配する能力を持っている（Ｅｌｌｉｏｔｔ， Ｇら、１９９７，Ｃｅｌｌ ８８：２２３−３３；Ｏ’Ｈａｒｅ ＆ Ｅｌｌｉｏｔｔ，米国特許第６，０１７，７３５号）。例えば、ＶＰ２２は、ｐ５３（Ｐｈｅｌａｎ，Ａ．ら、１９９８，Ｎａｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ １６：４４０−３）またはチミジンキナーゼ（Ｄｉｌｂｅｒ，ＭＳら、１９９９，Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒ ６：１２−２１）に結合し、インビトロで周辺細胞に対する結合したタンパク質の広がりを促進する。ＶＰ２２は、他のヘルペスウイルス（例えば鳥類のマレック病ウイルス（ＭＤＶ））に、「ホモログ（ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ）」を持つ。マレック病ウイルス１型ＵＬ４９はＨＳＶ−１ ＶＰ２２と相同性を共有し（Ｋｏｐｔｉｄｅｓｏｖａら、１９９５，Ａｒｃｈ Ｖｉｒｏｌ．１４０，３５５−３６２）、また外来性の適用後、細胞内輸送ができることが示されている（Ｄｏｒａｎｇｅら、２０００，Ｊ Ｇｅｎ Ｖｉｒｏｌ．８１ Ｐｔ ９：２２１９−２２３０）。これら全てのタンパク質は、この発明の修飾カタラーゼの細胞内取り込みを強化するためのアプローチを提供する細胞間拡散の性質を持っている。

また、上記細胞間拡散の「機能的誘導体」またはＨＩＶ−ＴＡＴもしくはＶＰ２２等の「送達」タンパク質も含まれ、それらには相同アミノ酸置換改変体、「フラグメント」、または化学的誘導体が包含され、該用語は以下のように定義される。機能的誘導体は、測定可能な転位または細胞間拡散（ＶＰ２２様）活性を保持するもので、該活性は所望のタンパク質、好ましくは修飾カタラーゼが、その後に効果的にペルオキシソームに移入されるように、細胞に首尾良くエントリーするのを促進する。このプロセスは、本発明にもとづいて、タンパク質の実用（例えば、治療）を可能とする。「機能的誘導体」は、該用語が本明細書中で統合的または代替的に用いられるかどうかにかかわりなく「改変体」および「フラグメント」を包含する。

輸送しているタンパク質（例えばカタラーゼ）と複合化またはさもなければ結合している場合、上記の輸送タンパク質が最も作用すると言われているので、それらを使用する場合に多くの欠点がある。標的カタラーゼと混合され、かつその作用にとって化学的に結合している必要のないより有効な送達ポリペプチドは、Ｍｏｒｒｉｓら（上掲）に記載されており、以下の両親媒性アミノ酸配列ＫＥＴＷＷＥＴＷＷＴＥＷＳＱＰＫＫＫＲＫＶ（配列番号８）を持つＰｅｐ−１である。Ｐｅｐ−１は、以下の３つのドメインからなる。すなわち、
（１）５つＴｉｐ残基（ＫＥＴＷ ＷＥＴＷＷＴＥＷ、配列番号９）（上記配列番号８のＮ末端の１２の残基）を含む疎水性Ｔｒｐ−リッチモチーフ。細胞膜に対する十分なターゲッティングおよびタンパク質との疎水性相互作用の開始にとって、このモチーフは望ましいか、必要とされる。
（２）２つのペプチドベクター溶解性および細胞間送達を改善する親水性Ｌｙｓリッチドメイン（ＫＫＫＲＫＶ、配列番号１０）（ＳＶ−４０ウイルスラージＴ抗原の核局在化配列に由来する配列の６つのＣ末端残基）。
（３）配列番号８の内部残基であって、２つの活発な領域を切り離し、疎水性および親水性の両ドメインの柔軟性と完全性とを改善するプロリンを含むスペーサードメイン（ＳＱＰ）。

したがって、本発明の別の実施形態は、送達可能なペルオキシソーム標的ポリペプチドであって、該ポリペプチドは本発明の修飾カタラーゼとそれに結合もしくは会合した送達もしくは転位分子または部分を含むものであって、ペプチドまたはポリペプチドであってもよい。例えば、
（ａ）ＨＩＶ−ＴＡＴタンパク質またはその転位活性のある誘導体、
（ｂ）配列ＲＱＩＫＩＷＦＱＮＲＲＭＫＷＫＫ（配列番号４）を持つペネトラチン（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎ）、
（ｃ）配列ＲＱＩＫＩＦＦＱＮＲＲＭＫＷＫＫ（配列番号５）を持つペネトラチン改変体Ｗ４８Ｆ、
（ｄ）配列ＲＱＩＫＩＷＦＱＮＲＲＭＫＦＫＫ（配列番号６）を持つペネトラチン改変体Ｗ５６Ｆ、
（ｅ）配列ＲＱＩＫＩＷＦＱＮＲＲＭＫＦＫＫ（配列番号７）を持つペネトラチン改変体、
（ｆ）異なるヘルペスウイルスからの単純ヘルペスウイルスタンパク質ＶＰ２２またはその転位活性のある相同体、または
（ｇ）配列ＫＥＴＷＷＥＴＷＷＴＥＷＳＱＰＫＫＫＲＫＶ（配列番号９）を持つＰｅｐ−１、である。

送達タンパク質（例えば、上記したペプチド）とＰＴＳ２型配列とが修飾カタラーゼポリペプチドに存在する場合、Ｎ末端からはじまる配列の順番が好ましい。すなわち、「送達配列」、ＰＴＳ２型配列、カタラーゼのＮ末端である。

以下に詳細に説明するように、送達可能なペルオキシソーム標的ポリペプチドは、リポソームに連結してもよい。したがって、本発明の別の態様は、本発明の送達可能なポリペプチドである（例えば、修飾カタラーゼポリペプチド）。ここで、修飾カタラーゼに伴う送達部分は、リポソームである。一実施形態では、食細胞または他のホスファチジルセリン認識細胞によって取り込むために、リポソームは有効濃度の外部膜ホスファチジルセリンを含んでいる。

本発明の修飾カタラーゼポリペプチドの、ペルオキシソーム内で、結果として細胞内で、Ｈ_２Ｏ_２のレベルを減少させる能力を保ち、かつ間接的に他のＲＯＳのレベルを減少させる能力を保つならば、任意に適当なものとすることができる。種々の源由来のカタラーゼタンパク質の触媒部位の位置および特性は、当業者に周知である。したがって、例えば、本発明の修飾カタラーゼタンパク質を、基本的にタンパク質（さらにもちろん、本発明のＣ末端ＰＴ１型配列および／またはＮ末端ＰＴＳ２型配列、さらに上記したような任意の送達配列）の１種類以上の触媒部位から成るペプチドと同程度に小さなもとすることができる。より大きいフラグメントも含まれ、該フラグメントは、完全長カタラーゼタンパク質よりも短く、触媒部位に加えて、該触媒部位の両側またはどちらか一方に約１〜２０のアミノ酸が付加されている分子から、１つのアミノ酸である分子までの大きさの範囲である（プラス、Ｃ末端ＰＴＳ配列、Ｎ末端ＰＴＳ配列、または上記したような送達配列）。適当なフラグメントを生成する方法、および酵素活性を該フラグメントが保持することを確立する方法は、決まり切った日常的な従来方法である。タンパク質、ポリペプチド、およびペプチドという用語は、本明細書ではしばしば同義的に使用される。「ポリペプチド」の長さは、いかなる特定のサイズを意図したものではないので、「ポリペプチド」および「ペプチド」が重なる。

本発明の一実施態様は、発明の修飾カタラーゼポリペプチドをコードしているポリヌクレオチド（例えば単離したポリヌクレオチド）であり、そのコード配列は発現制御配列に対して操作可能に連結である（ポリヌクレオチドおよび核酸は、本明細書中で同義的に用いられる）。ポリヌクレオチドは、本発明の任意の修飾カタラーゼポリペプチドをコードすることが可能であり、上記のようにＰＴＳ １および／またはＰＴＳ２配列を含む。任意には、ポリヌクレオチドは上記のように送達ペプチドをさらにコードする可能性がある。さらに、修飾カタラーゼのＮ末端、またはその近傍で、フレーム単位で融合する。本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの配列は、天然に生ずる配列と区別することが可能である。例えば、ポリヌクレオチドは遺伝暗号の縮退を反映するものであってもよく、および／または本明細書の他のところで述べられている型の改変体ポリペプチドをコードするものであってもよい。インビトロまたはインビボで、更なる使用のために修飾カタラーゼを調製する方法として、本発明のポリヌクレオチドは、例えば宿主細胞で組換え的に修飾カタラーゼポリペプチドを発現する上で、有用である。

本明細書で使用されるように、「発現制御配列」という用語はポリヌクレオチド配列を意味するもので、この配列は、それが機能的に連結させられる（「操作可能に（ｏｐｅｒａｂｌｙ）ポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドの発現を調整する。発現は、メッセンジャーＲＮＡまたはポリペプチドのレベルで調整される。このように、発現制御配列という用語は、ｍＲＮＡ会合因子およびタンパク質会合因子を含む。そのような因子として、プロモータ、プロモータ内のドメイン、上流因子、エンハンサー、組織または細胞特異性を与える因子、応答因子、リボソーム結合配列、転写終結因子等が含まれる。発現制御配列がコード配列の発現をもたらすか、または該発現を達成するためにこのような方法で配置される場合、発現制御配列はヌクレオチド配列（例えばコード配列）に対して操作可能に連結する。例えば、プロモーターが操作可能に５’をコード配列に連結させる場合、コード配列がプロモーターによって駆動される。

適当な発現制御列を、宿主適合性および所望の目的のために選択することができる。これらはエンハンサー（例えば、ＳＶ４０、ＣＭＹ、ＲＳＶ由来）、誘導または構成型プロモーター、および細胞型または組織型特異因子もしくは配列を含むもので、選択的または特異的細胞発現を可能とする。発現を駆動するのに用いられることができるプロモーターは、例えば、内生プロモーター、ＭＭＴＶ、ＳＶ４０、サイトメガロウイルス、ｃ−ｆｏｓ、β−ｇｌｏｂｉｎ （哺乳類宿主細胞に対して）；ｔｒｐ、ｌａｃ、ｔａｃ、またはＴ７プロモーター（細菌宿主に対して）；あるいはアルファファクター、アルコールオキシダーゼ、またはＰＧＨプロモーター（酵母に対して）が含まれる。例えば、Ｍｅｌｔｏｎら、（１９８４）Ｐｏｌｙｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ｒｅｓ．１２（１８），７０３５−７０５６；Ｄｕｎｎら（１９８４）Ｊ Ｍｏｌ．Ｂｉｏ．１６６，４７７−４３５；米国特許第５，８９１，６３６号；Ｓｔｕｄｉｅｒら（１９８７）Ｇｅｎｅ Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ，８５，６０−８９を参照せよ。遺伝子の天然発現制御配列を用いて、ペプチド組換え的に発現することが可能であり、例えばカタラーゼタンパク質由来の発現制御配列を用いて、本発明の組換え修飾カタラーゼポリペプチドの発現を駆動することができる。

目的とするタンパク質（例えば修飾カタラーゼポリペプチド）をコードする配列が発現制御配列に操作可能に連結されている組換えコンストラクトを作る方法は、従前通りである。一般に、目的のコード配列は発現ベクターの発現制御配列に対して操作可能に連結される。細胞に導入された場合、このようにして生成されたコンストラクト（組換えコンストラクト）はタンパク質を発現することができる。組換えコンストラクトを作る方法は、本発明と同時に使用される多くの他の分子生物学的方法と同様に、例えばＳａｍｂｒｏｏｋら、（１９８９），Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ，ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ，Ｃｏｌｄ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ，Ｎ．Ｙ．；Ａｕｓｕｂｅｌら、（１９９５），Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｎ．Ｙ．，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ；Ｄａｖｉｓら、（１９８６），Ｂａｓｉｃ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｅｌｓｅｖｅｉｒ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ；Ｈａｍｅｓら、（１９８５），Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ，ＩＬ Ｐｒｅｓｓ；Ｄｒａｃｏｐｏｌｉら、Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｈｕｍａｎ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．；およびＣｏｌｉｇａｎら、Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．で述べられている。

適当な発現制御配列の制御下におかれた目的とする配列は、一般に適当なベクターにクローニングされて、「コンストラクト」を形成する。数多くの適当なベクターが当業者に知られており、その多くは市販されている。以下のベクターを一例として挙げる。すなわち、細菌： ｐＱＥ７０、ｐＱＥ６０、ｐＱＥ−９ （Ｑｉａｇｅｎ）、ｐＢＳ、ｐＤ１０、ｐｈａｇｅｓｃｒｉｐｔ、ｐｓｉＸ１７４、ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔ ＳＫ、ｐＢＳＫＳ、ｐＮＨ８Ａ、ｐＮＨ１６ａ、ｐＮＨ１８Ａ、ｐＮＨ４６Ａ（Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ）； ｐＴＲＣ９９ａ、ｐＫＫ２２３−３、ｐＫＫ２３３−３、ｐＤＲ５４０、ｐＲＩＴ５（Ｐｈａｎｎａｃｉａ）； 真核生物：ｐＷＬＮＥＯ、ｐＳＶ２ＣＡＴ、ｐＯＧ４４、ｐＸＴＩ、ｐＳＧ（Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ）、ｐＳＶＫ３、ｐＢＰＶ、ｐＭＳＧ、ｐＳＶＬ１８（Ｐｈａｒｍａｃｉａ）である。しかし、宿主で複製および生存が可能な限り、他のプラスミドまたはベクターのいずれかを用いることも可能である。適当な宿主細胞は当業者に理解されもので、例えば、原核生物、酵母、昆虫、および動物（哺乳類含む）細胞が挙げられる。大量のコンストラクト、および／またはそれにコードされるポリペプチドを、適当な宿主細胞でコンストラクトを発現させることで調製することができる。

インビトロで本発明のポリヌクレオチドを細胞に導入する（細胞に「接触する」）方法は、当業者に明らかである。例えば、トランスフェクション（例えば、ジエチルアミノエチル−デキストランまたはリン酸カルシウム沈殿を媒介とする）、ウィルスベクターを介した感染（例えば、レトロウイルス、アデノウイルス、アデノ関連ウイルス、レンチウイルス、プソイド型レトロウイルス、またはポックスウイルスベクター）、注射（例えば、マイクロインジェクション、電気穿孔法、ソノポレーション、遺伝子銃）、リポソーム送達（例えば、Ｌｉｐｏｆｅｃｔｉｏｎ（登録商標）、Ｌｉｐｏｆｅｃｔａｍｉｎｅ（登録商標）（ＧＩＢＣＯ−ＢＲＬ， Ｉｎｃ．、Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ、ＭＤ）、または従来の標準的な手順に従って開発された他のリポソーム）、または受容体媒介取り込みおよび他のエンドサイトーシス機構が挙げられる。当業者が理解するように、先行する方法の一部もまた細胞をインビボで「接触させる」のに用いられる。本発明のポリペプチドによりインビボで細胞を接触させる他の方法（例えば、そのようなポリペプチドを必要としている被験者に該ポリペプチドを投与する方法）を、以下に説明する。

本発明のポリヌクレオチドを含む細胞を、該ポリヌクレオチドによってコードされた組換えポリペプチドの発現にとって有効な条件下で、インキュベートすることが可能である。有効な条件は、当業者に明らかである。それらは、例えば、温度、Ｏ_２またはＣＯ_２の濃度、適当な培養容器、および培地、その他であり、それらの全てが日常的に最適化される。ポリペプチドを収集して単離（例えば精製）する方法は、従来のものであり、当業者に周知である。

本発明の修飾カタラーゼポリペプチドまたはそれをコードする核酸を生成するための別の方法は、従来の手順を用いて、化学合成によってポリペプチドまたはポリヌクレオチドを生産することが含まれる。ポリペプチドまたはポリヌクレオチドの一部（例えば、カタラーゼの一部、例えば活性部位；ＰＴＳ；または送達ペプチド、あるいはそのようなペプチドをコードするポリヌクレオチド）を合成することができ、合成された他のポリペプチドまたはポリヌクレオチド、または組換えにより生成された１種類以上の分子、または天然の源から単離された分子を連結してもよい。そのような分子を連結する手順は従来通りである。

他の実施形態において、本発明は、例えば年齢関連および／または遊離基関連のヒト細胞病理学を処置する種々の生理的、製薬的、または治療的な組成物で、本発明の標的カタラーゼの使用に関する。本発明の方法によって予防または処置することができる状態（疾患状態または障害）は、異常なほどに低い有効性またはカタラーゼのレベルをもたらし、特に細胞内Ｈ_２Ｏ_２レベルとＲＯＳ生成のレベルの結果的上昇をもたらす。また、そのような状態を予防または処置する方法は、ペルオキシソームのＨ_２Ｏ_２レベルおよび他のＲＯＳレベルをペルオキシソーム内で、結果的に細胞内で、また引き続いて周辺組織で、減少させることを含む。

一般に、本発明は、ペルオキシソームカタラーゼが不適当なレベルであることに関連した状態（例えば、疾患）の被験体（例えば、ヒト等の哺乳類）を処置する方法に関するもので、該方法は、被験体に対して本発明の修飾カタラーゼを有効量投与、好ましくは本発明の送達可能な修飾カタラーゼを投与することを含む。本発明の方法によって予防または処置される症状の種類のなかには、例えば、（１）皮膚疾患、好ましくは年齢関連性の変化および癌放射線障害性損傷に対する皮膚の保護；（２）乏血、特に再灌流損傷に対する保護；（３）一つには特定の脂質低下性の薬剤が肝癌を促進するので高脂血症を処置するために与えられる薬剤と同時におこなう血清脂質の低下；（４）神経変性疾患；および（５）老化が挙げられる。

鉄原子が触媒部位に存在する形態で、カタラーゼ酵素を本発明の方法で使用することができる。あるいは、酵素のアポ酵素型（鉄原子欠如）を使用してもよい。

ＵＰＴＳおよびペプチド送達系、特に本発明のカタラーゼターゲッティングおよび送達系の１つの好ましい使用は、局所キャリア（例えば、クリーム）のかたちで皮膚に対して投与することで、年齢関連皮膚変化を予防および／または処置する。正しく標的化可能なカタラーゼ（ヒト基底皮膚細胞に導入）は、ペルオキシソームに入り、年齢依存型の変化および日光によって誘発される皮膚の変化に対して、有用である。一定の濃度のカタラーゼ溶液が酵素活性部位に結合した鉄原子によって緑色を呈することから、物質は潜在的利用者にとってつまらなく見える可能性がある。このことは、金属原子を欠いたカタラーゼアポ酵素の使用、またはビヒクル製剤に染料物質を含有させること管理することが可能である。

上記のように、本発明の標的カタラーゼ技術を用いることで、細胞（ヒト細胞を含む）の寿命を延ばすことができる。細胞は、通常、５０または６０回にわたる個体数倍加で老化する。改変カタラーゼを細胞および該細胞のペルオキシソームに導入することで、個体数倍加回数の増加が予想される。本組成物は、細胞および生物レベルで寿命を延ばすことに使用することができる。例えば、幹細胞での個体数倍加回数を、特定の人工臓器が最長寿命になるにつれて、増加させることができる。最終的には、組成物は、例えば、家畜、ペット、クローン動物、またはヒトの寿命を増加させることに適用できる。

本技術は、組織工学、特に老化から幹細胞および前駆細胞を遠ざけようとする分野に適用できる。これらの細胞は、調製するのが非常に困難（かつ高価）である。すなわち、それらの細胞が長期間にわたって機能を保つ何らかの機構が、大きな関心事になっている。したがって、一実施形態では、本発明の組成物は、人のクラスまたはタイプの培養幹細胞に対して送達されるもので、該細胞として、全能性幹細胞、多能性造血幹細胞、神経（心臓）肝臓、骨、筋肉、その他を含む任意の系統の抗原感作幹細胞、および組織、器官体腔または体液で現れる幹細胞が挙げられる。細胞へのエントリーとペルオキシソームに対するターゲティングによって、カタラーゼＳＫＬ等の上記組成物は幹細胞の寿命を延ばす一方で、「若い」状態に細胞を保ち、さらに／または分裂を繰り返すことによるインビトロでの老化を抑制する。一実施形態では、そのような幹細胞または前駆細胞に対する処置が人工臓器の長命を高める。

注目すべきことは、この標的カタラーゼ技術が寿命を延ばすことを求めており、障害細胞が分裂するのを妨げる天然の障壁を取り除くものではなく、これまでに起こる遊離基の蓄積や誘導された障害や妨げることによる。

心臓または脳の乏血の１つの徴候はＲＯＳによって誘発された損傷である。そして、それはこれらの器官の組織に相当な損傷をもたらす。症状の多くは再灌流中に、特にＲＯＳ（それは蓄積する）から生じる。これは、医療を受けているが、患部組織に酸素の再導入による罹患率および死亡率で苦しむ患者の深刻な問題である。この発明によれば、ペルオキシソームのターゲティング技術（望ましくは標的カタラーゼまたは他のタンパク質の細胞に改良された送達に連結する）は、再灌流損傷を予防する際に、また乏血の処置の他の用途のために適用できる。遊離基攻撃を経験している組織の正しくターゲッティングされた高レベルのカタラーゼのタイムリーな存在は、患者の回復のためになる。

本発明の好ましい動物の被験体は、哺乳類である。本発明は、特にヒト被験体の処置に有用である。用語「処置（ｔｒｅａｔｉｎｇ）」は、本発明の修飾カタラーゼを含んでいる薬学的組成物の被験体に投与することを意味する。治療用組成物、例えば、Ｐｅｐ−１と混合した標的カタラーゼ（例えば、Ｃ末端でＳＫＬまたはＡＫＬのようなＵＰＴＳを持つ）の組合せは、生物学的に効果的であるか治療的効果的量で、薬学的に受容可能なキャリアで哺乳類の被験体（望ましくはヒト）に投与される。上記組成物は、単独でまたはもう一つの薬剤と組み合わせて投与することが可能である。例えば、スーパーオキシドジスムターゼ（ＳＯＤ）活性を持つるポリペプチドまたはペプチドと同時に、またはＳＯＤ活性を刺激する小分子で投与してもよい。治療的有効量は、有効期間にわたって投与される場合、かなりの臨床効果を達成する投薬量である。

本組成物の治療上効果のある量は、個体の症状、年齢、性、および体重等の因子やその個体での所望の応答を引き出す該組成物の能力によって変化する。投薬管理は、おそらく最適治療反応を提供するために調整される。例えば、毎日幾つかに分割した服用量を投与することができ、または服用量を治療状況の要求により指示されるとおりに比例的に減少させることができる。

標的カタラーゼの有効量は、一般にレシピエントの体重１キログラムあたり約１ナノグラムないし約５０ミリグラムであり、より好ましくは約１μｇないし約１０ｍｇ／ｋｇである。内服に適した剤形は、好ましくは１単位あたり約０．０１μｇないし１００μｇの主成分を含む（後の用量範囲のために）。活性成分は、組成物の全重量に基づいて重量あたり０．５から９５％まで変動させることも可能である。ペルオキシソームの欠乏症（正常な老化のためのそれを含む）を伴う状況の治療の当業者は、過度の実験なしでこれらの用量を調整することが可能である。

活性化合物は、簡便な方法（例えば簡便かつ効果的なルートで注射）で投与されることができる。好ましいルートとして、皮下、皮内、静脈内、腹膜内、および筋肉内のルートが挙げられる。他の可能なルートとして、局所（経口）髄腔内、吸入、経皮または直腸内適用が挙げられる。

本発明の１つの好ましい実施形態は、老化関連の変化を予防または改善するためにヒト皮膚を処置するための局所医薬（および／または化粧品）製剤における本標的カタラーゼ組成物である。

他の可能な美容的に許容可能なキャリアとして、流動パラフィン、イソプロピルパルミテート、ポリエチレングリコール、エタノール（９５％）、ポリオキシエチレンモノラウリル酸塩（５％）、またはラウリル硫酸ナトリウム（５％）を含む水が挙げられる。他の材料、例えば抗酸化剤、湿潤薬、粘性安定剤（水性の注射サスペンション用）、および類似の薬剤を必要に応じて添加してもよい。また、芳香剤を組成物に添加してその香りを改善してもよく、あるいは外観を強調するために有色の薬剤を添加してもよい。

そのような製剤は、多数の典型的な油のいずれかを含むものであってもよく、該油として、ミネラル油（流動パラフィン）、植物油（カライト（ｋａｒｉｔｅ）バター、ひまわり油、ごま油の液体分画）、動物油（ペリヒドロスクアレン）、合成油（パーセリン（ｐｕｒｃｅｌｌｉｎ）油）、シリコン油（シクロメチコン）、およびフルオロ油（ペルフルオロポリエーテル）が挙げられる。脂肪族アルコール、脂肪酸（ステアリン酸）、または合成脂肪酸エステル（エチルオレエートまたはトリグリセライド）およびワックス（固形パラフィン、カマウバ（ｃａｍａｕｂａ）ワックス、および蜜蝋）を脂肪として使うこともできる。

本明細書で使用されるように、「美容的に許容可能な局所キャリア」または「美容的に許容可能なビヒクル」とは、キャリア、希釈剤、または分散剤のことをいい、送達ペプチド／ポリペプチドと組み合わさった標的カタラーゼを皮膚（またはその適当な層）に、過度の有害性、刺激性、アレルギー性等をともなうことなく、送達することができる。加えて、美容的に許容可能であるために、局所キャリアは、望ましくは、有利な美容性質（例えば全体の感触、すりこまれる能力、過剰なべとつきの欠如等）を持つ。最も好ましい局所キャリアは、活性薬剤が分散または溶解することができる有機物質であり（Ｓａｇａｒｉｎ， Ｅら、（１９７２）Ｃｏｓｍｅｔｉｃｓ， Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，第２版、１：４８−６５、本明細書で援用）、美容的に許容可能な適当な局所キャリアの数多くの例が含まれる。実施例は、後述するように、種々の緩和剤、乳化剤、湿潤薬、増粘剤、および粉、さらに溶媒（水を含む）を含む。

美容的に許容可能な有機溶媒の例は、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール（２００−６００）、ポリプロピレングリコール（４２５−２０２５）、グリセロール、ソルビトールエステル、１，２，６−ヘキサントリオール、エタノール、イソプロパノール、ブタンジオール、およびそれらの混合物である。

美容的に許容可能なビヒクルは、一般に活性化合物の重量で５％ないし９９．９％、好ましくは２５％ないし８０％であり、他の化粧用添加剤がない場合、組成物のバランスを形成することができる。

組成物は、水性、水性／アルコール性、または油性の溶液；ローション剤または血清型の分散；無水のまたは親油性ゲル類；水相中脂肪相またはその逆の分散によって得られる液体または半液体体コンシステンシーのエマルジョン；または、クリームまたはゲルのスムーズ、半固体、固体コンシステンシーのサスペンションまたはエマルジョンの状態とすることが可能である。これらの組成物は、周知の技術によって処方される。

本発明の組成物がエマルジョンとして処方される場合、脂肪相の比率は組成物の全重量を基準として、５重量％ないし８０重量％、好ましくは５％ないし５０％とすることができる。エマルジョン形状で組成物に取り入れられる油、乳化剤、および共乳化剤は、化粧または皮膚科学的分野では従来使用されているものの中から選択される。乳化剤および共乳化剤は、組成物の全重量に対して、０．３重量％ないし３０重量％、好ましくは０．５％ないし２０％の比率範囲で、組成物に存在することができる。

本発明の組成物が油性溶液またはゲルとして処方される場合、脂肪相は組成物の全重量の９０％以上を構成することができる。

本発明の組成物は、添加物およびアジュバントを含むこともでき、それらは化粧、医薬、または皮膚科学の分野で従前通りであり、例えば親水性または親油性ゼラチン化剤、親水性または親油性の活性薬剤、防腐剤、抗酸化剤、溶媒、芳香剤、充填材、殺菌剤、脱臭剤、色素、または着色剤が挙げられる。これらの種々の添加物およびアジュバントの量は、従来技術で使用される量であって、例えば組成物の全重量の０．０１％から１０％まで変動する。それらの性質に従い、これらの添加物およびアジュバントを、脂肪相に、または水相に導入することができる。

親水性ゲル化剤として、カルボキシビニルポリマー（カルボマー）、アクリルコポリマー、例えばアクリレート／アクリルアクリレートコポリマー、ポリアクリルアミド、ポリサッカリド、例えばヒドロキシプロピルセルロース、天然のガムおよびクレイが挙げられ、さらに親油性ゲル化剤として、典型的には改質クレイ（例えばベネトン）、脂肪酸金属塩（例えばステアリン酸アルミニウムおよび疎水性二酸化ケイ素）、あるいはエチルセルロースおよびポリエチレンが挙げられる。

使用される緩和剤の平均親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）に主に依存して、油中水型乳剤または水中油型乳剤を提供する緩和剤とともに、油または油性材料が存在してもよい。そのような皮膚軟化剤の量は、組成物全体の約０．５重量％ないし約５０重量％、好ましくは約５重量％ないし３０重量％である。緩和剤は、エステル、脂肪酸およびアルコール類、ポリオール、ならびに炭化水素として分類される。

エステルは、モノエステルまたはジエステルであってもよい。許容される脂肪酸ジエステルとして、ジブチルアジペート、セバシン酸ジエチル、ジイソプロピルジメレート、およびジオクチル琥珀酸エステルが挙げられる。許容可能な側鎖脂肪酸エステルとして、２−エチルヘキシルミリスチン酸、イソプロピルステアリン酸、およびイソステアリルパルミチン酸が挙げられる。許容可能な三塩基性酸性エステルとして、トリイソプロピルトリリノール酸およびトリラウリルシトラートが挙げられる。許容可能な直鎖脂肪酸エステルとして、ラウリルパルミチン酸、ミリスチル乳酸塩、オレイルユーケート（ｅｕｒｃａｔｅ）、ステアリルオレイン酸を含む。好ましいエステルとして、ココヤシ−カプリル酸塩／カプリン酸エステル（ココヤシ−カプリル酸塩とココヤシ−カプリン酸エステルとの混合）、プロピレングリコールミリスチルエーテル酢酸塩、ジイソプロピルアジペート、およびセシルオクタン酸塩が挙げられる。

適当な脂肪族アルコールおよび酸として、１０〜２０炭素原子からなる鎖を持つ化合物が挙げられる。特に好ましいものは、セチル、ミリスチル、パルミチルおよびステアリルアルコールならびに酸の化合物である。

直鎖または分岐状鎖アルキルポリヒドロキシル化合物は、皮膚軟化剤として用いることができるポリオールの一つである。例えば、プロピレングリコール、ソルビット、およびグリセリンが好ましい。また、有用なものは、重合体ポリオール（例えばポリプロピレングリコールおよびポリエチレングリコール）である。ブチレングリコールおよびプロピレングリコールも浸透増進剤として特に好ましい。

典型的な炭化水素は、どこでも１２ないし３０の炭素原子からなる炭化水素鎖を持つ。具体例としては、鉱物油、石油ゼリー、スクアレン、およびイソパラフィンが挙げられる。

本発明の化粧用組成物に含まれる機能的な成分のもう一つのカテゴリーは、増粘剤である。増粘剤は、通常、組成物の重量で、どこでも０．１ないし２０重量％、好ましくは約０．５重量％ないし１０重量％で存在する。典型的な増粘剤は、Ｃａｒｂｏｐｏｌ（商標）のもとで利用できる架橋ポリアクリラート材料である。キサンタン、カラギーナン、ゼラチン、カラヤ、ペクチン、およびイナゴマメゴムのようなゴムを用いることができる。場合によっては、増粘機能は、シリコーンや皮膚緩和薬としても機能する物質によって達成可能である。例えば、１０センチストークより粘度の高いシリコーンゴム及びステアリン酸グリセロールのようなエステルは両方の機能を有している。

本発明の化粧品組成物には粉末を配合してもよい。該粉末として、チョーク、タルク、白土、澱粉、スメクタイトクレイ、化学的に改質した珪酸アルミウニムマグネシウム、有機的に改質モンモリロナイトクレイ、水和珪酸アルミニウム、ヒュームドシリカ、軽銀澱粉オクテニル琥珀酸エステル、および混合物が挙げられる。

組成物は、凍結乾燥された分散粒子（無菌または無菌的に生産された溶液）のかたちであってもよい。ベヒクル、例えば水（好ましくは、生理学的に許容されるｐＨに、例えばリン酸緩衝生理食塩水で緩衝されている）または他の不活性固体若しくは液体材料、例えば通常生理食塩溶液または種々の緩衝液が存在してもよい。局所または皮下投与のために組成物を最適化する際に、特定のベヒクルを選ばれなければならない。

一般的な用語では、医薬／化粧用組成物は、標的カタラーゼ組成物を１種類以上の水不溶性または水溶性水性または非水性ベヒクルと混合、溶解、結合、またはさもなれば化合することによって調製される。必要に応じて、もう一つの適当な添加物またはアジュバントも含むませることができる。それはベヒクル、キャリア、または賦形剤、同様に組成物を処方するための条件は、タンパク質またはペプチドの生物活性または医薬活性に対して悪影響を及ぼすことがないようにすることが不可欠である。

本方法では、組成物を一度に投与することができるが、一般には複数回、当業者が経典的に判断するように、一般に、おそらく数週、数月、または数年にわたって定期的に投与する。処置を毎日（または１日あたり数回）おこなうことができるが、有益、所望、または必要に応じて、一般には２〜３日毎に、あるいは週に一度というようにたまに、おこなう。被験体間の投薬量および期間必要条件は、皮膚および体型に応じて変えることが可能である。概して、約１．０ｎｇないし約１．０ｇ、好ましくは１．０μｇないし約１００ｍｇ、最も好ましくは約１００μｇないし約１０ｍｇの標的カタラーゼ、好ましくは適当な比率で細胞送達ポリペプチドを組成物に含ませる。いずれにしても、所望の結果を達成するのに必要とされる頻度および／または投薬量が経験的に決定されることは、当業者にとってルーチンワークの範囲内である。

活性薬剤を局所的に適用されたベヒクル、例えば、溶液、サスペンション、エマルジョン類、油、クリーム、軟膏、粉、塗布剤、塗剤等、所望の領域に直接活性成分を投与するための手段としてベヒクルの中に、好ましくは取り込む。活性薬剤のためのキャリアは、噴霧可能または噴霧不可能な形状のどちらでもよい。噴霧不可能な形状は、局所投与用に固有のキャリアを含んでおり、動粘性率を水のそれより望ましくは大きくしている半固体または確実な形であるとよい。必要に応じて、これらを殺菌することができるか、補助薬剤（例えば浸透圧などに影響を及ぼす防腐剤、安定剤、湿潤剤、緩衝液または塩類）を混ぜ合わせることができる。噴霧不可能な局所製剤が含む好ましいベヒクルの例として、軟膏基剤（例えばポリエチレングリコール−１０００（ＰＥＧ−１０００））；ＨＥＢクリームのような従来のクリーム；ゲル類；およびワセリン等が挙げられる。

ヒトの皮膚に対する好ましい局所適用について、本発明にもとづく化合物の有効量を所望の皮膚面に投与することが好ましい。処置される領域と使用される局所ベヒクルの性質とによって、この量は、通常、１回の適用あたり約０．００１ｍｇないし約１ｇまで変動する。好ましい局所調製は、軟膏であり、約０．０１ｍｇ〜約５０ｍｇの活性成分が、ＰＥＧ−１０００等の軟膏基剤１ｍｌあたりで使用される。

投与経路に依存して、活性化合物が材料でおおわれ、該化合物を不活性化することができる酵素、酸、および他の自然条件の動作から保護されている。したがって、組成物をその不活性化を遮る材料で覆う、もしくはそれと同時投与することが必要かもしれない。例えば、ヌクレアーゼまたはプロテアーゼの酵素阻害剤（例えば、膵臓トリプシンイン、ジイソプロピルフルオロ燐酸、およびトラジロール）またはリポソーム等のキャリア（従来のリポソームと同様に水中油中水型乳剤を含む）（Ｓｔｒｅｊａｎら、（１９８４）Ｊ Ｎｅｕｒｏｉｍｍｕｎｏｌ ７：２７）を用いることができる。

ペルオキシソームターゲッティング用として、修飾カタラーゼポリペプチドまたは他のポリペプチド（融合タンパク質、複合体、フラグメント、改変体等を含む）を、移植可能な制御された放出（または「持続性放出」）製剤およびマトリックスを介して投与してもよい。これらの製剤として、限定されるものではないが、一般にポリオペプチドに適用可能であるポリ（Ｄ−、Ｌ−、またはＤＬ−乳酸／ポリグリコリド）ポリマー、エチレン−ビニルアセテート（ＥＶＡｃ：Ｅｌｖａｘ４０Ｗ、Ｄｕｐｏｎｔ）−生体分解性ポリ無水塩、ポリイミノ炭酸塩、アルギン酸ナトリウムミクロスフェア、ヒドロゲル、ＤおよびポリＤＬ（ラクチド／グリコリド）コポリマーが、本明細書で援用する以下の特許および刊行物で詳細に説明される数あるなかでも、挙げられる（米国特許第４，８９１，２２５号、第４，９４２，０３５号、第４，８７７，６０６号、第４，９０６４７４号、第４，８０６，６２１号、第４，７８９，５１６号、第４，９２５，６７７号、欧州特許第９２９１８８１号、欧州特許第０１６６５９６Ｂ１号；Ｊｅｙａｎｔｈｉ， Ｒら、Ｊ． Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｌｅａｓｅ，１３：９１−９８（１９９０）；Ｇｒｅｉｇ，Ｎら、Ｊ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｌｅａｓｅ １１：６１−７８（１９９０）；Ｋａｉｔｓｕ，Ｉ．ら、Ｊ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｌｅａｓｅ ６：２４９−２６３（１９８７）；Ｙａｎｇ，Ｍ．Ｂ．ら、Ｃａｎｃｅｒ Ｒｅｓ ４９：５１０３−５１０７（１９８９）；Ｅｃｋｅｎｈｏｆｆ，Ｂら、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２：８９（１９８１））。

鎌型赤血球は、修飾カタラーゼポリペプチドのキャリアとして用いられることができる。鎌型赤血球が正常な赤血球より微小血管内皮に付着して、局所低酸素およびアシドーシスの条件下でより大きな範囲に付着することは、知られている。低酸素血症の症状は、正常な赤血球の付着に対してはなんら効果はないが、血管内皮細胞への鎌赤血球付着は有意に増加する。脱酸素されたヘモグロビンＳの重合は、赤血球の変形とその変形性の著しい減少とに帰着する。これらの柔軟性のない細胞は、鎌型赤血球疾患の脈管閉塞現象の原因となる。微小血管内皮へのこの増加した付着は、α_４β_１インテグリンおよびＣＤ３６の発現が異常に増加することによって起こる。領域がよりいっそう低酸素になるので、反応性内皮上でのＶＣＡＭ−１およびＰセレクチンの発現が上方制御される。それによって、その領域で鎌状細胞がトラッピングされ、さらに多く循環する。

本発明では、修飾カタラーゼポリペプチド、または該修飾ポリペプチドをコードする核酸を、内皮、特に微小血管系の細胞に対して、送達することが求められている場合、鎌形赤血球を送達ベクトルとして使うことができる。生理的状況下で正常であることから、鎌状赤血球体質細胞（異型接合体から）の使用が好ましい。しかし、アシドーシスおよび／または低酸素血症微小血管系では鎌形となり、粘着しやすくなる。腫瘍に対する薬剤の送達のためのそのような鎌型赤血球の使用が記載されている。鎌形細胞を形質移入することができるか、核摘出に先行する分化段階の目的とする遺伝子を形質導入することができる。核を摘出した細胞も作用するにもかかわらず、核をもつ鎌網状赤血球は遺伝物質を導入するための好ましい段階である。

鎌型赤血球は、注射または輸液によって非経口的に投与される。第一に、しかし、鎌形赤血球は適合細胞を選択するために、ＡＢＯおよびＲｈ抗原表現型について試験される。好ましくは、目的とする特異的な部位または器官、例えば頸動脈、門脈、大腿動脈、その他を、従来の輸血注入のために、従来の血液輸液および治療上有効な量（すなわち、組成物を治療量、送達）の細胞に必要な同じ量の時間にわたって、潅流して、静脈内または動脈内を通って細胞を血管に送達させる。これは、１時間にわたって、静脈内投与された１〜２５ｍｌ容量の充填細胞を含むことができる。一般に処置は、３日毎におこなわれるが、処置スケジュールは、柔軟であり、患者の応答に応じて延長されたり、短くなったりする。

本発明の一実施態様は、本発明の修飾カタラーゼポリペプチドのいずれかと、薬学的に受容可能な賦形剤またはキャリアとを含む薬学的組成物である。

本明細書で使用されるように、「薬学的に受容可能なキャリア」として、溶媒、分散媒、コーティング、抗細菌剤および抗真菌剤、等張および吸収遅延剤等を含む。製薬学的に活性な物質のためのこのような媒体及び作用物質の使用は、当業界では周知されている。いかなる従来の媒体または薬剤が活性化合物と適合しないこと以外は、治療用組成物で用いることが考察される。補助活性化合物は、組成物に組み込まれることもできる。

好ましい薬学的に受容可能な希釈剤として、生理食塩水および水性緩衝液が挙げられる。注射のために適当な薬学的組成物として、無菌水溶液（水溶性）、あるいは無菌の注射可能溶液または分散を即席調製するための分散系および無菌粉である。等張力性薬剤、例えば、糖、マンニトールのような多価アルコール、ソルビトール、塩化ナトリウムを薬学的組成物に含んでもよい。全例において、内用のために、組成物は無菌でなければならず、かつ流動的でなければならない。製造および保存の条件下で、安定でなければならず、微生物（例えば細菌と菌類）による汚染を予防する防腐剤を含まなければならない。グリセロール、液体ポリエチレングリコール、およびそれら混合物中、および油中で分散液を調製することもできる。通常の貯蔵および使用条件で、これらの調製は、微生物の増殖を防ぐために、防腐剤を含むことができる。

キャリアは、溶媒または分散媒であり、例えば、水、エタノール、ポリオール（例えば、グリセロール、プロピレングリコール、および液体ポリエチレングリコール、ならびにその他）、およびそれらの適当な混合物を含む。適当な流動性は、たとえば、レシチンなどのコーティングを使用することによって、分散液の場合は必要な粒径を維持することによって、および界面活性剤を使用することによって維持することができる。

微生物の作用を防止することは種々の抗菌および抗かび剤、例えば、パラベン、クロロプタノール、フェノール、アスコルビン酸、チメロサール等によって達成可能である。

非経口組成物は、投与の容易さと投薬量の均一性のために投薬量単位形態で望ましくは処方される。投薬量単位形態は、哺乳類の被験体のために一体的投薬量として適している物理的に離散的な単位のことをいう。各々の単位は、必須の医薬キャリアに関連して所望の治療効果を生産することを意図した活性化合物の予め定められた量を含む。本発明の投薬単位形態に関する明細書を指示し、かつ直接、以下の点に依存する。すなわち、
（ａ）活性化合物の独特の特徴と達成すべき特定の治療効果、および
（ｂ）個体での感度の処置に対する活性化合物を合成する従来技術で固有の限界。

肺滴下注入のために、エアロゾル化した溶液が使われる。噴霧可能なエアゾール調製では、活性タンパク質が、固体または液体不活性キャリア材料と結合することができる。これは、スクイーズボトルにも充填し、または加圧された揮発性、かつ通常ガス状の推進体によって混合される。エアゾール調製は、発明のタンパク質に加えて、溶媒、緩衝液、およびサーファクタント抗酸化剤を含むことができる。

本発明にもとづく組成物に対する他の薬学的に受容可能なキャリアは、リポソームであり、活性タンパク質が含まれる薬学的組成物は、脂質層に粘着した水性かつ同心性の複数の層からなるカプセルに分散して、数多く存在する。活性部分は、好ましくは水性層と脂質層、内側または外側、あるいは任意のイベント、リポソーム懸濁液として一般に知られている非均質系で存在する。疎水性層、脂質層、一般に、排他的ではないが、リン脂質（例えば、レシチンおよびスフィンゴミエリン）、ステロイド（例えば、コレステロール）、多少のイオン表面活性物質（ジアセチルホスフェート、ステアリルアミン、またはホスファチジン酸、ならびに／または疎水性である他の物質を含む。

好ましい実施形態では、例えばカタラーゼＳＫＬを運搬するリポソームは、該リポソームの表面にホスファチジルセリン（ＰＳ）が豊富である。細胞の内側および外側の膜リーフレットのアミノホスホリピドコンテントに関して詳細な検討がなれた。通常、健康な若い細胞で、ＰＳは細胞膜の細胞質側で比較的高い濃度で見つけられるのに対し、ホスファチジルエタノールアミン（ＰＥ）は膜の外面で比較的高い濃度で見つかる。このＰＥ／ＰＳ比率（外側／内部）は、老化細胞で、またはある種の癌細胞で逆転する。老化またはプログラム死細胞の食細胞排除は、マクロファージ（クリアランスに関係する他の細胞型と同様に）のような食細胞上で、受容体が外部のＰＳを認識することよって、部分的に生じる。このように、外部のＰＳは、取り込みのために「細胞をマークする」傾向がある。このことは、インビトロで見いだされるだけではなく、そのようなリポソームがインビボで注射されて、特定の部位（例えば肝臓洞様血管および脳）取り込まれる場合にも見られる。例えば、以下の文献を参照せよ。Ｋａｇａｎ ＶＥら、Ａｍ Ｊ Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｌｕｎｇ Ｃｅｌｌ Ｍｏｌ Ｐｈｙｓｉｏｌ．２００３ Ｊｕｌ；２８５（ｌ）：Ｌ１−１７；Ｂｏｒｉｓｅｎｋｏ ＧＧら、Ａｒｃｈ Ｂｉｏｃｈｅｍ Ｂｉｏｐｈｙｓ．２００３ Ｍａｙ １；４１３（１）：４１−５２；Ｂａｌａｓｕｂｒａｍａｎｉａｎ Ｋら、Ａｎｎｕ Ｒｅｖ Ｐｈｙｓｉｏｌ．２００３；６５：７０１−３４．Ｅｐｕｂ ２００２ Ｍａｙ ０１；Ｍａｎｎｏ Ｓ，ら、７：Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ．２００２ Ｆｅｂ １９；９９（４）：１９４３−８；Ｈｏｆｆｍａｎｎ ＰＲら、Ｊ Ｃｅｌｌ Ｂｉｏｌ．２００１ Ｎｏｖ １２；１５５（４）：６４９−５９；Ｓｃｈｌｅｇｅｌ ＲＡら、Ｃｅｌｌ Ｄｅａｔｈ Ｄｉｆｆｅｒ．２００１ Ｊｕｎ；８（６）：５５１−６３；Ｓｃｈｌｅｇｅｌ ＲＡら、Ａｎｎ ＮＹ Ａｃａｄ Ｓｃｉ． ２０００；９２６：２１７−２５；Ｆａｄｏｋ ＶＡら、Ｊ Ｂｉｅｌ Ｃｈｅｍ．２００１ Ｊａｎ １２；２７６（２）：１０７１−７；Ｗｉｔｔｉｎｇ Ａら、Ｊ Ｎｅｕｒｏｃｈｅｍ．２０００ Ｓｅｐ；７５（３）：１０６０−７０；Ｋａｍｐｓ ＪＡら、−Ｂｉｏｃｈｅｍ Ｂｉｏｐｈｙｓ Ｒｅｓ Ｃｏｍｍｕｎ．１９９９ Ｍａｒ ５；２５６（１）：５７−６２；Ｂｅｖｅｒｓ ＥＭら、Ｌｕｐｕｓ．１９９８；７ Ｓｕｐｐｌ ２：５１２６−３１；Ｂｅｖｅｒｓ ＥＭら、２１：Ｌｕｐｕｓ．１９９６ Ｏｃｔ；５（５）：４８０−７；Ｂｒｕｃｋｈｅｉｍｅｒ ＥＭら、７ Ｌｅｕｋｏｃ Ｂｉｏｌ．１９９６ Ｊｕｎ；５９（６）：７８４−８；Ｔｏｍｉｚａｗａ Ｈら、Ｐｈａｎｎ Ｒｅｓ．１９９３ Ａｐｒ；１０（４）：５４９−５２；Ｌｅｅ ＫＤら、Ｂｉｏｃｈｉｍ Ｂｉｏｐｈｙｓ Ａｃｔａ．１９９２ Ｊａｎ ３１；１１０３（２）：１８５−９７；Ｐａｌａｔｉｎｉ Ｐら、Ｂｒ Ｊ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．１９９１ Ｆｅｂ；１０２（２）：３４５−５０；Ｕｔｓｕｇｉ Ｔら、Ｃａｎｃｅｒ Ｒｅｓ．１９９１ Ｊｕｎ １；５１（１１）：３０６２−６．；Ｃｏｎｎｏｒ Ｊら、Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ Ｕ．Ｓ Ａ．１９８９ Ｍａｙ；８６（９）：３１８４−８．；Ｆｉｄｌｅｒ ＩＪら、Ｂｉｏｃｈｉｍ Ｂｉｏｐｈｙｓ Ａｃｔａ．１９８８ Ｎｏｖ １５；９４８（２）：１５１−７３；Ａｌｌｅｎ ＴＭら、Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ．１９８８ Ｎｏｖ；８５（２１）：８０６７−７１；Ｓｃｈｒｏｉｔ ＡＪら、Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ．１９８５ Ａｐｒ ２５；２６０（８）：５１３１−８；Ｓｃｈｒｏｉｔ ＡＪら、Ｂｉｏｌ Ｃｅｌｌ．１９８４；５１（２）：２２７−３８．；Ｒｉｍｌｅ Ｄら、Ｍｏｌ Ｃｅｌｌ Ｂｉｏｃｈｅｍ．１９８４ Ｓｅｐ；６４（ｌ）：８１−７；Ｆｉｄｌｅｒ ＩＪら、Ｃａｎｃｅｒ Ｒｅｓ．１９８０ Ｄｅｃ；４０（１２）：４４６０−６；Ｐｏｓｔｅ Ｇら、Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ Ｕ Ｓ Ａ．１９７６ Ｍａｙ；７３（５）：１６０３−７；これらの文献を本明細書では援用する。

この特性は、相対的に高濃度のＰＳを外側層に有するリポソームを用いることで、本発明で利用され、「標識」細胞を模倣する。このことは、細胞質ゾルに放出された後にペルオキシソームに移動されるカプセルに入れられた材料、例えばカタラーゼＳＫＬが送達される効率を高める。

別の実施形態では、リポソームは、さらに、タンパク質、またはそのフラグメントもしくは改変体を含み、融合誘導特性、例えばいくつかのウイルスタンパク質を持つ。そのようなタンパク質は当業者に周知であり、議論されている。例えば、米国特許第５，９１６，８０３号；Ｈｕｇｈｓｏｎ（１９９５）Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｂｉｏｌ．５，２６５；Ｉｌｏｅｋｓｔｒａ（１９９０）Ｊ．Ｂｉｏｅｎｅｒｇｅｔｉｃｓ Ｂｉｏｍｅｍｂｒａｎｅｓ ２２，６７５；およびＷｈｉｔｅ（１９９０）Ａｎｎ．Ｒｅｖ．Ｐｈｙｓｉｏｌ．５２，６７５を見よ。従来の方法は、そのようなタンパク質またはフラグメントをリポソームに付着させることができる。

関連する実施形態では、赤血球細胞、または好ましくは、赤血球細胞ゴーストを、本発明の組成物をある種の細胞に入れる強化送達ベヒクルとして用いてもよい。上記リストに示す参照文献を見よ。

この出願の考察の多くは、改質ペルオキシソーム標的カタラーゼポリペプチドに向けられている。しかし、当業者はペルオキシソームに対するターゲティングカタラーゼ分子のための方法が同様に他の分子に適用され、これらの標的とされた分子が標的カタラーゼのために記載されるそれらと同等の組成物および方法で使用できることを理解する。発明の方法は、目的とする任意の分子をペルオキシソームに対して標的化させることにも用いられる。好ましい実施形態において、標的分子は、ペルオキシソームでＨ_２Ｏ_２または他のＲＯＳのレベルの減少を促進するものである。

本発明の一実施形態では、標的分子は、ペルオキシソームＨ_２Ｏ_２の量を調整することができる種々の小分子のいずれかを含む。適当な小分子は、当業者によって明らかにされるものであり、例えば、ペルオキシソームでオキシダーゼの一つ以上の活性を阻害する小有機分子またはカタラーゼの活性を刺激する小有機分子を含む。本発明のペルオキシソームターゲティング分子をそのような小分子（それらの有効性のためのテストのための方法と同様に）に取り付ける方法は、従前通りである。

別の実施形態では、標的分子はカタラーゼ（または活性改変体もしくはそのフラグメント、もしくはカタラーゼについて上記したように、）以外の種々の酵素のいずれかを含み、それによってペルオキシソームの過酸化水素のレベルを低下させる。そのような酵素は、例えば、（ａ）グルタチオンレダクターゼとグルタチオンペルオキシダーゼとの組合せ；および（ｂ）ペロキシレドキシンを含む。

ペルオキシソーム、グルタチオンレダクターゼ、およびグルタチオンペルオキシダーゼで効果的にＲＯＳを減らすことは、オルガネラに対して共輸送されなければならない。細胞質ゾルで還元グルタチオンを高レベルに維持するヒトグルタチオンレダクターゼは、適当なグルタチオンレダクターゼの一つである。適当なグルタチオンの間で、ｐｅｒオキシダーゼはヒトグルタチオンペルオキシダーゼ１であり、酸化分解から赤血球内のヘモグロビンを保護する。

種々のペルオキシレドキシンを本発明の組成物および方法で使うことができる。これらは、ヒトおよび他の動物源からの酵素を含む。例えば、ヒト酵素は、適当なペロキシレドキシンの１つである。

（１）ペロキシレドキシン１（ペロキシレドキシン １（チオレドキシンペルオキシダーゼ２；チオレドキシン依存過酸化物レダクターゼ２；増殖関連タンパク質ＰＡＧ；ナチュラルキラー細胞増強因子Ａ（ＮＫＥＦ−Ａ）。この酵素は、細胞のレドックス調節に関与している；それは、グルタレドキシンからチオレドキシン系を通して以外提供されない還元当量で、過酸化物を還元する。酵素は代謝の間、発生する過酸化物を除去することにおいて重要な役割を果たすことができ、Ｈ_２Ｏ_２細胞内濃度を調整することによって、成長因子および腫瘍壊死因子アルファのシグナル伝達カスケードに関与するかもしれない。

（２）ペロキシレドキシン２（チオレドキシンペルオキシダーゼ１；
チオレドキシン依存過酸化物レダクターゼ；チオール特異性抗酸化剤タンパク質（ＴＳＡ）；ＲＰＲ；Ｂ因子（ＮＫＥＦ−Ｂ）を強化しているナチュラルキラー細胞）。この酵素は、細胞のレドックス調節に関与している；それは、チオレドキシン系を通して提供される還元当量で、過酸化物を還元する。酵素は、グルタレドキシンから電子を受け取ることが可能でない。それは代謝の間、発生する過酸化物を除去することにおいて重要な役割を果たすことができ、Ｈ_２Ｏ_２の細胞内濃度を調整することによって、成長因子と腫瘍壊死因子アルファのシグナル伝達カスケードに関与すると考えられる。

（３）ペロキシレドキシン３（チオレドキシン依存過酸化物レダクターゼ、ミトコンドリア前駆体；抗酸化剤タンパク質（ＡＯＰ−１）；ＭＥＲ５タンパク質ホモログ；ＨＢＣ１８９；ＰＲＸ ＩＩＩ）。この酵素は、細胞のレドックス調節に関与している。それは、ラジカル発生系によって根本的な感光性酵素を酸化損傷から保護する。

（４）ペロキシレドキシン４（Ｐｒｘ−ＩＶ；チオレドキシンペルオキシダーゼＡ０３７２；チオレドキシン依存過酸化物レダクターゼＡ０３７２；抗酸化剤酵素ＡＯＥ３７２；ＡＯＥ３７−２）。この酵素は、細胞のレドックス調節に関与していると思われる。それは、Ｉ−κ−Ｂ−αリン酸化の変調によって、細胞質ゾルでＮＦ−κ−ＢのＢ活性化を調整する。

（５）ペロキシレドキシン５（ａ，ｂ，ｃ）（ペロキシレドキシン５前駆体イソ型ａ，ｂ，またはｃ；抗酸化剤酵素Ｂ １６６；ＴＰｘ型ＶＩ；肝臓組織二次元−ＰＡＧＥスポット７１Ｂ；Ａｌｕコリプレッサー１［ヒト］）。ペロキシレドキシン５は抗酸化剤酵素のペロキシレドキシンファミリーのメンバーであり、過酸化水素とアルキルヒドロペルオキシドとを減らす。タンパク質は、標準条件下で、炎症性のプロセスの間、異なる組織において抗酸化剤保護役割を果たすことができる。このタンパク質は、Ｐｅｘ５ｐと相互作用する。還元型であるこのタンパク質の結晶構造は、１．５オングストローム解像度に分解された。遺伝子コード化ペロキシレドキシン５は、ミトコンドリアまたはペルオキシソームの／細胞質の形状を生成するために、代わりのインフレームの翻訳開始部位を使用する。異なったイソ型をコードしている３つの転写産物改変体（ａ、ｂ、およびｃ）は、この遺伝子のために同定された。

（６）ペロキシレドキシン６（ペロキシレドキシン６；抗酸化剤タンパク質２；非セレニウムグルタチオンペルオキシダーゼ；酸性のカルシウム非依存型ホスホリパーゼＡ２；１−システインペロキシレドキシン［ヒト］）。ペロキシレドキシン６は、チオール特異性抗酸化剤タンパク質ファミリーメンバーである。このタンパク質は、２つの異なった活性部位による二機能性酵素である。細胞のレドックス調節に関与している； Ｈ_２Ｏ_２と有機短鎖（脂肪酸とホスホリピドヒドロペルオキシド）を減らすことができる。酸化的損傷に対する防御と同様にホスホリピド代謝回転の調節の役割を果たすことができる。

したがって、本発明の一実施態様は分子または二個以上分子の組合せであり、そのような処置（例えば老化細胞）を必要とする細胞のペルオキシソームで、Ｈ_２Ｏ_２（および間接的に、他のＲＯＳのレベルを減少させる）のレベルを減少させる。例えば、そのような分子は、酵素を含むことができ、それはＨ_２Ｏ_２の分析に関与するか、もしくは合成がＨ_２Ｏ_２に依存しているもう一つのＲＯＳの生成を禁止する。ここで、酵素は本発明によってＰＴＳペプチドに結合する。酵素はＰＴＳ１型配列のＣ末端に付着することがで、および／またはＰＴＳ２型配列はそのＮ末端で、またはその近傍で付着した。一実施態様において、酵素はペロキシレドキシン（例えば上述のヒトペロキシレドキシンの６つのタイプのうちの１つ）である。もう一つの実施形態において、２つの分子が存在することができる。すなわち、グルタチオンレダクターゼおよびグルタチオンペルオキシダーゼであり、どちらの酵素も本発明のＰＴＳを含む。

ここで本発明の一般的な説明をおこなったが、以下の実施例を参照することで同じことがよりいっそう容易に理解される。なお、実施例は例証すること目的に提供されるものであって、特に言及しない限り、本発明を限定するものではない。

（実施例Ｉ）
（材料および方法）
（細胞培養）
Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ａｇｉｎｇ，Ａｇｉｎｇ Ｃｅｌｌ Ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ／Ｃｏｒｉｅｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ（Ｃａｍｄｅｎ， ＮＪ）およびＡＴＣＣ（Ｍａｎａｓｓａｓ， ＶＡ）からそれぞれ得た継代早期ＩＭＲ９０およびＨｓ２７ ＨＤＦを、それぞれ、１０％のウシ胎仔血清追加ＤＭＥＭ（Ｇｉｂｃｏ，Ｇｒａｎｄ Ｉｓｌａｎｄ、ＮＹ）、ペニシリンおよびストレプトマイシンで培養した。細胞を、５％の二酸化炭素で補足された加湿インキュベーターで、３７℃に維持した。高継代レベルを達成するために、継代培養を通して細胞を膨張させた。継代後期細胞は、老化に関連する３−ガラクトシダーゼ（Ｄｉｍｒｉら、１９９５）．のための染色によって、複製老化でまたはその近くで確認された。

ここで示す細胞はＰｒｏＮｅｃｔｉｎ Ｆ（Ｂｉｏｓｏｕｒｃｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｃａｍａｒｉｌｌｏ，ＣＡ）で前処理されたガラスカバーグラスの上で成長した。

（インビトロ移入アッセイ）
ペルオキシソームタンパク質移入は、ＥＬＩＳＡおよび免疫蛍光をベースとするインビトロアッセイを使用する半透過細胞において検討された。両方のアプローチでは、基質タンパク質（ルシフェラーゼ．）を含むＰＴＳ１（−ＳＫＬ）を使用した。ＥＬＩＳＡ（酵素結合免疫測定法）システムのために、ルシフェラーゼは、直接に細胞でまたは細胞／オルガネラ／ペルオキシソームの単離後に、ｂｉｏｔｉｎｙｌａｔｃｄおよび定量化した（Ｔｅｒｌｅｃｋｙ、２００２）。この方法に関する図示を、図２に示す。比較が等価数の細胞から製造されることを確実にするために、全ての実験でＤＮＡ含有量を測定し、適切に修正した。ＤＮＡ定量化の蛍光定量的方法は、ＳＹＢＲ（登録商標）Ｇｒｅｅｎ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ，Ｅｕｇｅｎｅ、ＯＲ）をＤＮＡ結合染料として使用したことを除き、ＤｏｗｎｓとＷｉｌｆｉｎｇｅｒ（１９８３）によって記載されたようにした。

免疫蛍光をベースとする移入アッセイは、ＬｅｇａｋｉｓおよびＴｅｒｌｅｃｋｙ（２００１）でＩＭＲ９０繊維芽細胞について詳述されたようにして実施した。

移入におけるＨ_２Ｏ_２の効果を検討するために、細胞を、血清添加媒体中の１２５μＭＨ_２Ｏ_２で終夜にわたって、および収穫／透過化処理に先立って無血清媒体の２５０μＭＨ_２Ｏ_２で２時間にわたって前処理した。

（免疫細胞化学／顕微鏡検査）
細胞（ガラスカバーグラス上で成長した）を、１０ｍＭ ＮＨ_４ＣＩを用いて４％（ｗ／ｖ）のパラホルムアルデヒドに１０分間にわたって固定し、および１％（ｖ／ｖ）のトリトンＸ−１００を用いて５分間にわたって透過した。細胞を、４％（ｗ／ｖ）のウシ血清アルブミンを用いて１時間にわたって阻害し、１時間にわたって主要な抗体を用い、および３０〜４５分間にわたって他の抗体を使用して孵化させた。ラビット抗ＰＭＰ７０（７０ｋＤａのペルオキシソーム膜タンパク質）抗体は、１／２５０倍希釈で使用し、ウサギ抗カタラーゼ抗体は１／５００倍希釈で使用し、ウサギ抗Ｐｅｘ５ｐ抗体は１／５００倍希釈で使用し、そしてＣＹ３共役のヤギ抗ウサギ抗体は１／３００倍希釈で使用した。全て反応をＰＢＳで実施した。カバーグラスは、Ｓｌｏｗｆａｄｅ ａｎｔｉｆａｄｅ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ）を使用してマウントした。Ｚｅｉｓｓ ＬＳＭ−３１０の共焦点顕微鏡を、全ての蛍光画像を得るために使用した。

細胞Ｈ_２Ｏ_２の検出のために、使用する方法は、Ｏｈｂａら、１９９４およびＢａｓｓら、１９８３から修正した。ここで、細胞はＰＢＳで３回洗浄し、２５．ｔＭの２’，７’−ジクロロフルオレシン二酢酸を用いて３７℃で１０分間処理した。細胞を再び洗浄し、細胞蛍光について４８８ナノメートルの励起波長を使用する共焦点顕微鏡によって検討した。ここで示す継代早期Ｈｓ２７ ＨＤＦは、それらが赤いＦｌｕｏＳｐｈｅｒｅミクロスフェア（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ）を取り込むようにすることによって「標識」された。終夜にわたるインキュベーションの後、それらの細胞を洗浄し、（「非標識である」）継代後期細胞を含むカバーグラス上へ接種した。

（酵素反応期間（Ｅｎｚｙｍｅ Ｌａｔｅｎｃｙ））
Ｗａｎｄｅｒｓら（１９８４）からの改変として、Ｈ_２Ｏ_２−酵素反応期間実験の生成について検討した。手短に言うと、集密的な１５ｃｍの皿を、ＨＢＳＳを用いて２回洗浄し、細胞をトリプシン処理によって取り除き、（−１０ｍｌ）１０ｍＭのＨｅｐｅｓ（ｐＨ７．４）、０．２５Ｍのスクロース、０．１％（ｖ／ｖ）のエタノール（緩衝液Ａ）中に再懸濁させた。次いで、細胞は、（ｉ）臨床用小型遠心器中で小球状にし、（ｉｉ）緩衝液Ａを用いて１回洗浄し、（ｉｉｉ）緩衝液Ａ中に再懸濁させ、（ｉｖ）適当なジギトニンおよびトリトンＸ−１００を含有する緩衝液Ａ反応溶液に等分した。透過化処理は、細胞をｍｉｃｒｏｆｕｇｅｄ（２分）した後、４℃で５分間にわたって実施し、その結果生じた上澄を、Ｓｔｏｒｒｉｅ および Ｍａｄｄｅｎ（１９９０）に記載されたように、乳酸デヒドロゲナーゼまたはカタラーゼについて試験した。

（プラスミド／タンパク質の調製）
ｐＧＦＰ−ＫＡＮＬおよびｐＤｓＲｅｄ２−ＳＫＬ哺乳類の発現ベクターを、ｐＥＧＦＰ−Ｃ３ベクター（Ｃｌｏｎｔｅｃｈ、パロアルト、ＣＡ）におけるＧＦＰの３’末端に対する１５の核酸配列、およびＰＣＲ増幅によるｐＤｓＲｅｄ２−Ｃ １ベクター（Ｃｌｏｎｔｅｃｈ）におけるＤｓＲｅｄ２の３’末端に対する１２の核酸配列に加えることによって生成した。前方のプライマーであるＧＦＰ−ＫＡＮＬについては、５’−ＧＴＧＡＡＣＣＧＴＣＡＧＡＴＣＣＧＣＴ−３’（配列番号１２）であり、Ｅｃｏ４７ＩＩＩ部位を含んだＧＦＰ ＡＴＧ開始部位の上流で、核酸配列を補足した。
逆プライマーについては、５’−ＣＧＴｅｔｃｇａｇＴＴＡＴＡＧＡＴＣＡＧＣＴＴＴＣＡＧＣＴＣＧＴＣ−ＣＡＴＧＣＣＧＡＧＡＧＴＧＡＴＣＣ−３’（配列番号１３）であり、ＧＦＰの最後２２のヌクレオチドを補足し、そしてカタラーゼのペルオキシソームのターゲティングシグナル（−ＫＡＮＬ（下線部）、停止コドン、およびＸｈｏｌ部位（小文字部））のためのヌクレオチドコーディングを含む末端であるインフレーム３’末端を生成する。前方のプライマーであるＤｓＲｅｄ２−ＳＫＬについては、５’−ＣＣＧＣＴＡＧＣＧＣＴＡＣＣＧＧＴＣＧＣＣＡＣＣＡＴＧＧＣＣ−３’（配列番号１４）であり、Ｅｃｏ４７１ＩＩ部位を含んだＤｓＲｅｄ２ ＡＴＧ開始部位の上流で、核酸配列を補足した。逆プライマーについては５’ＣＧＴｃｔｃｇａｇＴＴＡＴＡＡＴＴＴＧＧＡＣＡＧＧＡＡＣＡＧＧＴＧＧＴＧＧＣＧＧＣＣ−３’（配列番号１５）であり、ＤｓＲｅｄ２の最後２１のヌクレオチドを補足し、そして、ペルオキシソームのターゲティングシグナル（−ＳＫＬ（下線部）、停止コドン、Ｘｈｏｌ部位（小文字部））のためのヌクレオチドコーディングを含む末端であるインフレーム３′末端を生成する。ＰＣＲは、Ｐｗｏ重合酵素（Ｒｏｃｈｅ，Ｌａｖａｌ，Ｑｕｅｂｅｃ，Ｃａｎａｄａ）を用いるパーキンエルマーＧｅｎｅＡｍｐ ＰＣＲ Ｓｙｓｔｅｍ ２４００において実施し、Ｅｃｏ４７１１ＩおよびＸｈｏｌ部位によって側面に並んでいるＧＦＰ−ＫＡＮＬかＤｓＲｅｄ２−ＳＫＬかをコードしたフラグメントを得た。ｐＥＧＦＰ−Ｃ３およびｐＤｓＲｅｄ２−Ｃ１ベクターは、それぞれ、ＧＦＰ−とＤｓＲｅｄ２とを含有するフラグメントの解放に帰着する、ＸｈｏＩおよびＥｃｏ４７ＩＩＩを使用して消化された。次いで、直線化ベクターを、Ｔ４ＤＮＡ Ｌｉｇａｓｅ（Ｒｏｃｈｅ，Ｌａｖａｌ，Ｑｕｅｂｅｃ，Ｃａｎａｄａ）を用いて、適当な消化されたＰＣＲフラグメント、ＧＦＰ−ＫＡＮＬまたはＤｓＲｅｄ２−ＳＫＬのいずれかを用いて終夜にわたって連結させた。結果は、ｐＧＦＰ−ＫＡＮＬおよびｐＤｓＲｅｄ２−ＳＫＬ（ＧＦＰ−ＫＡＮＬとＤｓＲｅｄ２−ＳＫＬによる哺乳類の発現プラスミド）であり、それぞれサイトメガロウイルスプロモータの管理下によるものである。核酸連結製品を、ＪＭ１０９細菌宿主に変えて、５０のμｇ／ｍｌカナマイシンを含むＬＢプレートの上で平板培養した。各々の形質転換体の１つを選択し、増幅し、（ｐＧＦＰ−ＫＡＮＬとｐＤｓＲｅｄ２−ＳＫＬ）プラスミドを単離し、配列決定（Ｒｏｂａｒｔｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ Ｆａｃｉｌｉｔｙ）し、正確な構成配列を確認した。ペルオキシソームのターゲティングシグナル−ＳＫＬのためのヌクレオチドコーディングをＫＡＮＬのためのものに変えて使用することを除き、同様にしてｐＧＦＰ−ＳＫＬを構築した。

Ｐｅｘ５ｐ−結合アッセイにおける使用のために、それらのカルボキシ末端残基の同一性によってのみ異なる３つの（Ｉ−Ｉｉｓ）６標識ヒトカタラーゼタンパク質を、ニッケル−腎毒性抗体アガロースを利用して細菌内で発現させ、精製した。組換えタンパク質は、（ｉ）ＫＡＮＬ配列（ＫＡＮＬ）、（ｉｉ）ＳＫＬ配列（ＳＫＬ）が自然に生じるか、または（ｉｉｉ）全てにＰＴＳ１配列がない、いずれかのそれらのカルボキシ末端に含むように設計した。後者の場合、ＫＡＮＬ配列は、簡単に削除した。これらの分子を生成するための、ヒトカタラーゼ遺伝子は、全身の相補的ＤＮＡクローン（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）から増幅されたＰＣＲであった。同じ前方のプライマーを、３つのコンストラクトの各々を増幅するために使用した。このヌクレオチドプライマーは５’−ＡＣＧＣａｇｇｃｃｔＧＣＴＧＡＣＡＣＧＣＧＧＧＡＴＣＣＣＧＣＣ−３’（配列番号１６）であり、Ｓｔｕｌ制限サイト（小文字の）とともに、ヒトカタラーゼのアミノ末端側配列を補足した。

３つの逆プライマー：
５’−ＧＧＧＣＧＣＡＡＧＣＴＴＴＣＡＣＡＧＡＴＴＴＧＣＣＴＴＣＴＣＣＣＴ−３’ （配列番号１７）、
５’−ＧＧＧＣＧＣＡＡＧＣＴＴＴＣＡＣＡＧＴＴＴＣＧＡＴＴＴＣＴＣＣＣＴＴＧＣＣＧＣＣＡＡＧＴ−３’（配列番号１８）、および
５’−ＧＧＣＧＣＡＡＧＣＴＴＴＣＡＣＴＣＣＣＴＴＧＣＣＧＣＣＡＡＧＴＧ−３’（配列番号１９）
を、ＫＡＮＬ、ＳＫＬ、およびカタラーゼの「−」バージョンをそれぞれ生成するために設計した。これらのプライマーは、適当なアミノ酸置換および／または欠失のために符号化したヌクレオチド変化を含んだ。ＨｉｎｄＩＩＩ制限サイト（小文字部）についても、停止コドンの下流に組み込まれた。「カタラーゼ」遺伝子の各々を、ＰＣＲ（Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ Ｍａｓｔｅｒｃｙｃｌｅｒ）によって増幅し、適切に消化して、ｐＱＥ３０−Ｘａ（Ｑｉａｇｅｎ）に連結させた。核酸連結製品は大腸菌株ＤＨ５ａに変わり、そして回収されたプラスミドを切断解析とＤＮＡ塩基配列決定によって正しいことを確認した。次いで、配列を変化した（Ｈｉｓ）６標識ヒトカタラーゼコンストラクトを、発現させ、製造業者の指示（Ｑｉａｇｅｎ）に従って精製した。

（核マイクロインジェクション及びイメージング）
ガラスカバーグラスの上で成長する初期のおよび継代後期のＨｓ２７細胞を、微量注入器（マイクロインジェクター）を備えるＬｅｉｔｚ Ｌａｂｏｖｅｒｔ ＦＳの上に微量注入した。ガラス毛管針（Ｗｏｒｌｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｓａｒａｓｏｔａ，ＦＬ）は、Ｋｏｐｆ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｐｉｐｅｔｔｅ ｐｕｌｌｅｒ（ガラス電極製作器）を用いて作製した。プラスミドは、１００ｍＭのＫＣＩと２０ｍｍのＫＨ_２ＰＯ_４（ｐＨ７．４）からなる注入緩衝液において１５μｇ／ｍｌに希釈した。細胞は、ｐＧＦＰ−ＳＫＬかまたはｐＧＦＰ−ＫＡＮＬを用いて核注入し、１８または４５時間にわたって孵化させた。微量注入された細胞の有効な蛍光画像は、ＦＩＴＣフィルタとＣＣＤ カメラを備えたＺｅｉｓｓ Ａｘｉｏｖｅｒｔ ５１００倒立顕微鏡の上で収集された。画像は、ＳｅｎｓｉＣａｍイメージングソフトウェア（ＰＣＯ ＣＣＤ Ｉｍａｇｉｎｇ）を使用して加工した。

ｐＧＦＰ−ＫＡＮＬおよびＤｓＲｅｄ２−ＳＫＬが継代後期ＨＤＦに同時に核微量注入される場合、それらは、２０ｐｇ／ｍｌおよび１５μｇ／ｍｌの濃度でそれぞれ加えた。これらの細胞を、ガラスカバーグラスの上で成長させ、微量注入し、４２時間後に固定した。ガラススライドにマウントした後、細胞はＺｅｉｓｓ Ａｘｉｏｐｌａｎ２顕微鏡の上で像形成した。

（Ｐｅｘ５ｐ 結合アッセイ）
Ａｍｅｒｙら、（２００１）に記載されたように、Ｐｅｘ５ｐ結合アッセイヒトＰｅｘ５ｐは、大腸菌からグルタチオンＳトランスフェラーゼ融合タンパクとして単離された。タンパク質（Ｓｉｇｍａから入手した）を、５０ｍＭの炭酸ナトリウム（ｐＨ９．０）において、マイクロタイターのウェル細片（Ｍａｘｉｓｏｒｐ Ｉｍｍｕｎｏｍｏｄｕｌｅ、Ｎｏｎｅ）上に、終夜にわたってコートした。（マイクロウェルのタンパク質の等価コーティングは、元の位置で実施されるＢｉｏ−Ｒａｄタンパク質アッセイによって確認した。）、ウェルは、ＰＢＳを用いて２回洗浄し、ＰＢＳの１０ｍｇ／ｍｌの脱脂乳に加えて０．０５％（ｖ／ｖ）のＴｗｅｅｎ−２０を用いて、３０℃で４時間にわたってブロックした。ウェルを再び洗浄して、ＰＢＳ中で１．６ｐｇのＧＳＴ−ＨｓＰｅｘ５ｐを用いて終夜にわたって暖めた。ＧＳＴ−Ｐｅｘ５ｐ結合の量を測定するために、ウェルを洗浄し、ウサギ抗ＧＳＴ抗体（希釈１：２５００）に続いてペルオキシダーゼで標識したヤギ抗ウサギ抗体（希釈１：２５００）で孵化させた。洗浄後、Ｓｍｙｔｈｅら（１９９２）およびＴｅｒｌｅｃｋｙ（２００２）．に記載されたように、ウェルを展開し、停止した。ミクロプレートリーダーは、４９０ｎｍで吸光度を決めるために使用した。

Ｐｅｘ５ｐリガンドブロッティングは、以降の変化を伴いＦｒａｎｓｅｎら（１９９８年）に記載したようにして実施した。ここでは、反応緩衝液中にメチオニンを使用せず、そしてリガンドはＧＳＴ−Ｐｅｘ５ｐであった。また、結合と洗浄ステップの後、ＧＳＴ−Ｐｅｘ５ｐは、ウサギ抗ＧＳＴ抗体（１：２５００）とペルオキシダーゼで標識したヤギ抗ウサギＩｇ二次抗体（１：２５００）を用いて検出された。

（免疫沈降／プロテアーゼプロテクション）
免疫沈降とプロテアーゼ防御実験は、ＩＭＲ９０繊維芽細胞からオルガネラの上で実施した。それらを調製するために、細胞の等価数（上述のようにＤＮＡ含有量測定によって確認した）は、ＨＥＳＳで洗浄し、ラバーポリスマンを用いてホモジナイゼーション緩衝液（１０ｍＭのエタノールアミン（ｐＨ７．８）、１０ｍＭの酢酸、１ｍＭのエチレンジアミン四酢酸、０．１％のエタノール、０．２５Ｍのスクロース）で集められ、細いゲージ針それに続くＤｏｕｎｃｅホモジナイゼーションを通過することによって崩壊した。核と完全な細胞は、４℃で１０分間にわたって１０００Ｘｇで遠心分離によって取り除き、そしてオルガネラは４℃で２０分間にわたって１０，０００Ｘｇで遠心分離によって単離した。（後のステップは、これら細胞からＰＭＰ７０／ペルオキシソームに定量的に小球状化する）。オルガネラの免疫沈降については、改質ＲＩＰＡ緩衝液（５０ｍＭのＴｒｉｓ／ＨＣｌ（ｐＨ ７．４）、１５０ｍＭのＮａＣＩ、１％（ｖ／ｖ）のＮＰ４０、０．５％（ｖ／ｖ）のデオキシコール酸、０．１％（ｗ／ｖ）のＳＤＳ）をプロテアーゼ阻害剤（完全なカクテル−Ｓｉｇｍａ）に加えて溶解し、抗Ｐｅｘ５ｐ（または免疫前）抗体に加えた。回転筋の４℃、２時間後に、プロテインＡセファロース（Ｓｉｇｍａ）を４℃で３０分間にわたり加えた。免疫沈降物を遠心分離によって採集し、洗浄し、１０％のＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルを通した。ニトロセルロースへの移動後、抗Ｐｅｘ５ｐ抗体、引き続き化学発光二次抗体（ＫＰＬ、Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ、ＭＤ）を用いてブロットをプローブした。

プロテアーゼを処理した場合、オルガネラは氷上で３０分間にわたり５０ｉｔｇ／ｍｌのプロティナーゼＫ（Ｓｉｇｍａ）でインキュベートした。２ｍｇ／ｍｌのフェニルメチルスルホニルフルオリドを追加することによって、反応を終了させた。次いで、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ試料緩衝液を試料に加え、タンパク質を１０％のゲル上で分離した。ニトロセルロースへの移動後、上述のようにして、抗Ｐｅｘ５ｐまたは抗カタラーゼ抗体を用いて免疫ブロットを実施した。ここで示すオルガネラは、プロテアーゼ処置の前に１％のトリトンＸ−１００で崩壊された。

（実施例ＩＩ）
（ＰＴＳ１移入効率の年齢関連低下）
生化学的に規定されるインビトロアッセイでの年齢に関係する低下は、ペルオキシソームのＰＴＳ１タンパク質移入が老化細胞において還元されることを示すために使用された（図１）。この分析で使用された細胞（ＩＭＲ９０か、あるいはＨｓ２７ ＨＤＦ）は、適切な集団倍加レベル（ＰＤＬ ｓ）を達成するために、連続して通過させた。細胞のＰＤＬは、その年齢に類似しているとみなしてよく（検討のために、Ｂｅｃｋｍａｎ および Ａｍｅｓ（１９９８年）、Ｄｉｃｅ（１９９３年）を参照されたい）、ここで、我々の目的のために、（ＩＭＲ９０）継代早期細胞をＰＤＬ１−３５として、継代中期細胞をＰＤＬ３６−４５として、継代後期をＰＤＬ４６−６０として定義する。ＩＭＲ９０細胞は、ＰＤＬ６０で複製老化に到達する。Ｈｓ２７細胞（比較可能な継代数の老化）は、継代早期、継代中期、および継代後期で同様にして分析した。興味深いことに、両方の細胞型は、継代中期で始まる移入欠損を示した（図１）。

これらのアッセイの移入基質は、ルシフェラーゼ、カルボキシ末端配列を含むＰＴＳ １−タンパク質、セリン−リシン−ロイシン（Ｇｏｕｌｄら、１９８７）であった。図１ＡとＢにおいて、我々は移入を評価するために、この基質のビオチニル化バージョンとＥＬＩＳＡ法による定量分析を利用した。このアッセイは、半透過性細胞を使用し、ペルオキシソームの内側のビオチニル化−ルシフェラーゼの蓄積を測定する（Ｔｅｒｌｅｃｋｙら、２００１、Ｔｅｒｌｅｃｋｙ，２００２）。輸送反応の後、非移入基質におけるビオチン基はブロックされ、移入は、細胞のホモジナイズおよび分画化によって調製されたオルガネラ（図１Ａ）、または（溶解された）細胞（図１Ｂ）のいずれかで評価した。使用される細胞型またはアッセイ変化にかかわりなく、ＰＴＳ １−タンパク質移入は、継代後期ＨＤＦで最高６０％まで減少した。質的に類似の結果は、免疫蛍光をベースとする移入アッセイを使用して得られた（ＷｅｎｄｌａｎｄおよびＳｕｂｒａｍａｎｉ，１９９３；Ｒａｐｐら、１９９３）。そのアッセイでは、細胞がストレプトリジン−Ｏを用いて半透過され、ルシフェラーゼのペルオキシソームの蓄積が決定される。検出可能なペルオキシソームの数は、細胞の各々において免疫反応性構造を計数することによって決定された。継代早期細胞では平均品目数／細胞は約１６０であり、継代中期細胞では約４０であり、後の通過細胞では約１７０であった。このシステムで、移入は継代中期細胞でより劇的に影響を受けて現れ、おそらくアッセイの閾値性質を反映する。すなわち、得られる免疫蛍光シグナルは、主に全部または無であり、特定のクリティカルなレベルよりも下に減らされた移入は検出されない。

（実施例ＩＩＩ）
（老化細胞でのペルオキシソームの特徴付け）
継代早期、継代中期、および継代後期ＨＤＦの老化細胞ペルオキシソームにおけるペルオキシソームの特徴は、間接的な免疫蛍光顕微鏡によって検討された。オルガネラ（７０ｋＤａ（ＰＭＰ７０）のペルオキシソーム膜タンパク質に対する抗体との反応性によって同定される）は、継代早期細胞においてランダムに散在する点状構造として現れた。中間のおよび継代後期細胞において、これら構造の数は、増加した。より慎重にこの点を記載するために、我々は、継代早期、継代中期、および継代後期ＩＭＲ９０細胞における単位面積当たりの免疫反応性構造の数を計数した。我々は、誰であっても、継代早期細胞におけるそのような構造が、継代中期細胞で１．６、継代後期細胞で２．２存在することを発見した。同様の結果がＨｓ２７細胞を用いて得られた。さらにまた、ペルオキシソーム数値におけるこの増加は、膜ペロキシン（ｐｅｒｏｘｉｎ）（Ｐｅｘｌ４ｐ）に対する抗体を用いても観察された。

初期のおよび継代後期細胞をより直接的に比較するために、我々は共培養細胞においてペルオキシソームのマーカーを分析した。これらの実験のために、初期のおよび継代後期ＨＤＦは、免疫染色の前に、同じ培養皿とカバーグラス上で二段階培養した（継代後期細胞の同定は、組織化学的バイオマーカーの老化関連（３−ガラクトシダーゼ）を用いた染色によって確認した。一旦、ＰＭＰ７０に対する抗体を用いて染色した後に、再度、異なった齢の細胞においてペルオキシソーム番号および形状の違いを明らかにした。

ペルオキシソームマトリックスタンパク質についても、共培養細胞における免疫細胞化学によって検討された。この目的のために２つの抗体、カタラーゼに発生するもの、カルボキシ末端ＰＴＳ１配列（セリン−リシン−ロイシン）を含むペプチドに対して特有のものを使用した。両方の抗体は、継代早期細胞において点状構造を認識した。しかし、継代後期細胞では染色は顕著に異なり、ＩＭＲ９０では、両方のマーカーが、相当量の広がり（細胞質ゾル染色）を有する、より少ない強度で現れた。継代後期細胞のペルオキシソームマトリックスマーカーの反応は、より可変的でもあった。Ｈｓ２７ｓにおいて、例えば、いくつかの経時細胞カタラーゼは、細胞質ゾルではなく、異なった、ペルオキシソームのコンストラクトに現れた。他の染色では、より完全に細胞質ゾルだった。これらの結果は、少なくとも、一部の細胞カタラーゼと他のＰＴＳ１を含有する酵素が継代後期細胞においてミスローカライズされることを示唆する。

さらに、この点を調査するために、我々は潜在性分析を実施した（図２）。このアッセイにおいて、初期のおよび継代後期（ＩＭＲ９０）細胞は、ジギトニン濃度を増大して処理され、（細胞内可溶質）乳酸デヒドロゲナーゼと（ペルオキシソーム）カタラーゼとのリリースが酵素的に測定された。１００μｇ／ｍｌジギトニンで、乳酸デヒドロゲナーゼは継代早期細胞でほぼ完全にリリースされた。（相似輪郭は継代後期細胞で得られたが、簡潔化のために示さない。）かかる濃度は、形質膜が妥協され、細胞質ゾルの区画へのアクセスが得られる地点を確立する。ジギトニンのより大きな濃度において、検出可能なカタラーゼの相対量は、継代後期細胞において著しく高く、それにより免疫蛍光によって提示される位置確認の誤認を確認した。カタラーゼの完全なリリースが、ＴｒｉｔｏｎＸ−１００を用いて補足した緩衝液でのみ得られた点に注意されたい。

（実施例ＩＶ）
（カタラーゼは、Ｐｅｘ５ｐとの分子間反応に乏しい弱いＰＴＳ１を含む）
原型のセリン−リシン−ロイシン カルボキシ末端を含むＰＴＳ１−タンパク質の移入は、老化細胞において明らかに易感染性である（例えば図１参照）。また、分岐ＰＴＳ１を含むカタラーゼ（特に、リシン−アラニン−アスパラギン−ロイシン）は、その移入効率の年齢に関連した低下を示す（図２参照）。これらのシグナルのうちの１つが他より有意に影響を受けるか否かを調べるために、我々は、継代早期ＨＤＦおよび継代後期ＨＤＦに対して、コードしているセリン−リシン−ロイシン（ＧＦＰ−ＳＫＬ）またはリシン−アラニン−アスパラギン−ロイシン（ＧＦＰ−ＫＡＮＬ）のいずれかと連結した緑色蛍光タンパク質をコードするプラスミドを、核マイクロインジェクションした。次いで、生細胞は、蛍光顕微鏡下で１８時間後と４５時間後に、雑種タンパク質の発現について検討された。

ＧＦＰ−ＳＫＬは、１８時間だけペルオキシソームに蓄積した後に、継代早期細胞において効率的に移入された。継代後期細胞において、１８時間後に現れた蛍光構造は僅かであり、移入は遅発性だった。４５時間後によるもののみ、ＧＦＰ−ＳＫＬが有意な程度に移入されたように見える。カタラーゼ標識ＧＦＰ（ＧＦＰ−ＫＡＮＬ）は、微量注入後の４５時間まで継代早期細胞のペルオキシソームに現われず、継代後期細胞のペルオキシソームに４５時間で全く蓄積しなかった。経時細胞において、最終的にＧＦＰ−ＫＡＮＬの移入が発見される前に、約１１５時間を要した。

また、我々は、同じ（老齢化の）細胞において２つのＰＴＳ１配列を含むレポーターの移入を検討した。この実験では、ＤｓＲｅｄ２はセリン−リシン−ロイシン（ＤｓＲｅｄ２−ＳＫＬ）に結合され、ＧＦＰはリシン−アラニン−アスパラギン−ロイシン（ＧＦＰ−ＫＡＮＬ）に結合された。微量注入の４２時間後に、ＤｓＲｅｄ２−ＳＫＬがペルオキシソームにおいてどのように現れたかを記録し、残りのＧＦＰ−ＫＡＮＬは細胞質ゾルに大部分が留まった。明らかに、老化現象は、特に影響を受けるカタラーゼのＰＴＳによって、ペルオキシソームタンパク質移入装置を汚染する。

ＰＴＳ １を含有するタンパク質の移入は、Ｐｅｘ５ｐ、可溶性の受容体分子（細胞質ゾルとオルガネラの間のシャトル）（ＤａｍｍａｉおよびＳｕｂｒａｍａｎｉ，２００１）；ＤｏｄｔおよびＧｏｕｌｄ（１９９６）によって媒介される。Ｐｅｘ５ｐの機能的なサイクルは、細胞質ゾルにおけるそのカーゴ（ｃａｒｇｏ）の結合で始まる。２つのＰＴＳ １を含有するタンパク質の移入効率の違いの潜在的な説明は、このステップにおけるＰｅｘ５ｐによって異なる認識となる。Ｐｅｘ５ｐが、セリン−リシン−ロイシンＰＴＳ１を含むタンパク質（例えばルシフェラーゼ）と、これに対しリシン−アラニン−アスパラギン−ロイシンＰＴＳ１を含むタンパク質（例えばカタラーゼ）との選択相互作用を示したか否かを決定するために、我々は固相とリガンドブロット結合アッセイを実施した（図３Ａ〜３Ｆ）。前者において、ルシフェラーゼ、カタラーゼと２つの対照のタンパク質（ウシ血清アルブミンと卵アルブミン）は、ミクロプレートのウェルと検討されるＧＳＴ標識ヒトＰｅｘ５ｐの結合上にコートされた。我々の結果は、ルシフェラーゼに対するＰｅｘ５ｐの結合が、一貫して、カタラーゼ（図３Ａに示される代表的な実験を参照）に対するよりも３倍から４倍高いことを示す。ほとんど結合していないことが対照のタンパク質について観察され（図３Ａ）、非結合は、（ｉ） Ｐｅｘ５ｐの添加なし、（ｉｉ）コートされたタンパク質なし、（ｉｉｉ）または熱変性したＰｅｘ５ｐで実施した実施例において検出された。類似の結果はリガンドブロッティングで得られた。リガンドブロッティングにおいて、ルシフェラーゼ、カタラーゼ、およびウシ血清アルブミンは、ＳＤＳ−ＰＡＧＥによって分離され、ニトロセルロースへ移され、Ｐｅｘ５ｐで吸い取られた。ルシフェラーゼに対するＰｅｘ５ｐの再度の結合は、試験される他のタンパク質に対するよりも劇的に高かった（図３Ｂ、３Ｃ）。

我々は、それらのカルボキシ末端残基の同定だけによって異なる精製組換えヒトカタラーゼ分子に対するＰｅｘ５ｐの結合を検討することによって、この点についても示した。この実験では、カタラーゼ分子は、ポリ−ヒスチジンタグ（精製用）、およびそれ自身のＰＴＳ １（ＫＡＮＬ）、別のＰＴＳ １（ＳＫＬ）、あるいはＰＴＳ １（−）のいずれかを含むように設計された。発現、精製、およびキャラクタリゼーションの後（図３Ｄ、３Ｅ）、３つの種がＰｅｘ５ｐで吸い取られた。図３Ｆで示すように、Ｐｅｘ５ｐは優先して「ＳＫＬ」ＰＴＳ １を有するカタラーゼと結合する。

（実施例Ｖ）
（Ｐｅｘ５ｐサイクリング）
ペルオキシソームに対するその「拡張シャトル」の一部として、Ｐｅｘ５ｐと結合したカーゴを、オルガネラの膜上でドッキングタンパク質と相互作用する。この相互作用は一時的である；ペルオキシソーム膜の受容体の蓄積は、循環機構におけるエラーとタンパク質移入（ＤｏｄｔおよびＧｏｕｌｄ，１９９６）の結果として生じる減少と関係している。異常なＰｅｘ５ｐ循環が老化細胞に関連しているかどうかを調べるために、我々はペルオキシソーム関連Ｐｅｘ５ｐのレベルを分析した。これを達成するために、我々は異なる年齢と免疫沈降Ｐｅｘ５ｐ（図４Ａ−４Ｄ）でＨＤＦからオルガネラ（等量のＰＭＰ７０で正規化）を単離した。重要なことに、膜結合Ｐｅｘ５ｐのレベルは、継代中期のおよび継代後期細胞で一貫してより高かった。対照実験によれば、細胞Ｐｅｘ５ｐの総量がこれらの細胞で変わらなかった。オルガネラ膜に結合した量のみが変化した。細胞のＰｅｘ５ｐの免疫接触によって、ペルオキシソーム結合での年齢関連増加が確認された。

近年では、Ｐｅｘ５ｐはその反応サイクル（ＤａｍｍａｉおよびＳｕｂｒａｍａｎｉ，２００１）の一部として実際にペルオキシソームに入ることが示された。継代後期細胞で観察されるペルオキシソーム関連Ｐｅｘ５ｐが膜またはオルガネラ内部にあったかどうか決定するために、我々はプロテアーゼ−防御アッセイ（図４Ｅ）を実行した。この実験では、継代後期細胞からのオルガネラをプロティナーゼＫで処置して免疫ブロットにかけた。管腔の酵素であるカタラーゼが主に非感受性であった条件下で、我々の結果は、Ｐｅｘ５ｐがプロテアーゼによって完全に分解したことを示す。重要なことに、オルガネラが界面活性剤で前処理されたとき、Ｐｅｘ５ｐおよびカタラーゼ両方はプロテアーゼによって完全に分解した。まとめると、これらの結果は、老化細胞がそれらのペルオキシソームの表面でＰｅｘ５ｐを蓄積することを示唆する。Ｐｅｘ５ｐも継代早期細胞でペルオキシソーム（高プロテアーゼ感受性である）の表面に現れる点に留意する必要がある。さらに、おそらくＰＴＳ １移入受容体の正常な輸送を反映する。

（実施例ＶＩ）
（ペリオキシソーム老化における過酸化水素の役割）
酵素移入能力の減退を示すペリオキシソームに起こりうる結果は、恒常性調整の喪失である。多分、それはＨ_２Ｏ_２や他の活性酸素（ＲＯＳ）を作り出すペリオキシソーム酵素と有害代謝物を分解するカタラーゼのようなものとの間のバランスの変化による。そうした不均衡の一つの現れは、細胞中のＨ_２Ｏ_２の蓄積に示されうる。これを分析するため、我々は多様な年齢のヒト二倍体線維芽細胞（ＨＤＦ）を酸化反応型の染料（ｏｘｉｄａｔｉｏｎ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｙｅ）２’、７’ジクロロフルオレシン ジアセテート（ｄｉｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｅｓｃｉｎ ｄｉａｃｅｔａｔｅ）で処理した（Ｂａｓｓ ｅｔ ａｌ、１９８３；Ｏｈｂａら、１９９４）。この化合物は細胞に入り、非蛍光性で細胞不浸透の誘導体に変換される。次いで、それをＨ_２Ｏ_２にさらすと、化合物はその蛍光型である２’、７’ジクロロフルオレセン（ｄｅｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ）に変換され、共焦点顕微鏡で容易に観察できる。少量のＨ_２Ｏ_２が早期および継代中期細胞で見られた。しかしながら、継代後期細胞においては、活性酸素の目覚しい増加が現れた。同様な結果が、この測定を共同培養された継代早期および後期ヒト二倍体線維芽細胞に行った際も観察された。また、継代早期ＨＤＦをカタラーゼ抑制剤のアミノトリアゾール（ａｍｉｎｏｔｒｉａｚｏｌｅ）で処理したものは、Ｈ_２Ｏ_２誘発という継代後期細胞でみられたものと大変似通った結果となった。従って、我々の研究は、ペリオキシソームが継代後期細胞でのＨ_２Ｏ_２産生に貢献するかもしれないという考え方を確かに支持はするものの、その貢献の程度については未だ重要な問題として残されている。また、ペリオキシソームのタンパク質移入が既に継代中期細胞で損なわれているにもかかわらず、なぜＨ_２Ｏ_２が継代後期細胞において大量に蓄積するのかも、完全には明らかではない（図１）。多分、これはグルタチオン ペロキシダーゼ、あるいは、継代後期細胞において活性酸素を処理する能力が事実上圧倒的になる他のＨ_２Ｏ_２の分解活動の関与を反映している。

Ｈ_２Ｏ_２の細胞内蓄積と老化表現型の関係は、既に確立されている。特に、ＣｈｅｎとＡｍｅｓは（１９９４）、Ｈ_２Ｏ_２の準致死量投与（ｓｕｂ−ｌｅｔｈａｌ ｄｏｓｅｓ）で処理されたＨＤＦが、成長停止、重要な細胞内酵素の活動低下、そして「老化」形態を含む、多くの老化細胞の特徴を示すことを明らかにした。我々は、図５で少し違った問題点に目を向け、継代早期細胞をＨ_２Ｏ_２にさらすことが「ペリオキシソーム老化」を誘発するのか否か、そしてその構成酵素を移入するオルガネラの能力を縮小させる結果となるか、を試した。我々の結果は、細胞のＨ_２Ｏ_２による処理がＰＴＳ１タンパク質の移入を著しく減少させる例を示している（図５）。さらに、これらのタンパク質は、免疫蛍光や免疫沈降で測定された通り、そのペリオキシソームにＰｅｘ５ｐを蓄積していた。要するに、これらの結果は、Ｈ_２Ｏ_２が老化した細胞に蓄積し、そうした蓄積がペリオキシソームの機能的な完全さを減退させることに貢献しているかもしれないことを示している。こうした現象は、「ペリオキシソームの老化」だけでなく、細胞の老化にも同様に貢献していると推定できる。

（実施例ＶＩＩ）
（ペリオキシソームへのカタラーゼ移入の追加的研究）
その後の研究ではペリオキシソームタンパク質移入のメカニズムとヒトの健康や老化におけるオルガネラ生物発生（ｏｒｇａｎｅｌｌｅ ｂｉｏｇｅｎｅｓｉｓ）との理解を意図した。上で見た通り、ペリオキシソームの移入装置は年齢との妥協で成り立ち、とりわけカタラーゼ酵素の影響を受ける。ペリオキシソームはそのオルガネルで行われる多くの酸化反応の副産物としてＨ_２Ｏ_２を作り出す。１つの結果としてのペリオキシソーム内におけるカタラーゼ濃度の低下は、Ｈ_２Ｏ_２とおそらくは有害な活性酸素の蓄積可能性をもたらす。この結果は、老化細胞は実に高いレベルのＨ_２Ｏ_２を産生し、これがオルガネルの移入能力の更なる低下に貢献することを示した。また、ペリオキシソームの酸化促進と酸化防止の間のこのバランス喪失は、細胞の老化現象に貢献しているのであろう。

本発明者らは以前に、その構成酵素を効果的に移入することはできなかったが、老化したヒトの細胞にペリオキシソームがしかしながら大量に現れることを観察した。ペリオキシソーム生物発生を制御するメカニズムが機能しなくなったために、このオルガネルが、重要なタンパク質移入を欠いている間に、分裂する。この観察は、継代早期および継代後期細胞を電子顕微鏡で検査することで補強された。継代後期（古い）線維芽細胞は、免疫蛍光分析による観察でペリオキシソームであると解釈される大量の小さな小胞を明らかに収容している。少なくともこれらの小胞の一部はペリオキシソーム膜タンパク質７０（ＰＭＰ７０）に特異的な抗体、および金標識二次抗体により免疫装飾される。

上記で議論した通り、老化に伴うタンパク質移入の不足はペリオキシソームの機能に障害をもたらす。これは、ある種のペリオキシソーム酵素の活動が、その移入減少のためか、または多分Ｈ_２Ｏ_２の蓄積による不活発化のために、妥協させられるからである。この問題は、エーテル−リン脂質生物生成の第１段階の触媒を担っている酵素、すなわちジハイドロキシアセトン−フォスフェイト アセチルトランスフェラーゼ（ＤＨＡＰ−ＡＴ）を測る測定法を用いることで対応した。その結果は、継代後期細胞はこの重要な酵素の活動減退を表しており、このことは継代後期細胞のペリオキシソームは、ＤＨＡＰ−ＡＴにより開始される酵素的カスケードの最終産物である膜プラズマロゲンを低いレベルでしか収容していないであろうとの予測へと結びつく。ペリオキシソームおよび／または他の細胞膜でのプラズマロゲンの減少は、プラズマロゲンが各種の有害な損傷に保護的な効果を発揮するだけに、その影響は深刻である。ＤＨＡＰ−ＡＴ酵素自身ＰＴＳ１とＰＴＳ２の２つの要素を含み、すなわち異種二量体である。このことは、ＰＴＳ１移入の不足（例えば、ツェルヴェーガー症候群（Ｚｅｌｌｗｅｇｅｒ ｓｙｎｄｒｏｍｅ）患者の細胞中）、またはＰＴＳ２移入の不足（例えば、リゾメリック軟骨異形成パンクタタ（ｒｈｉｚｏｍｅｌｉｃ ｃｈｏｎｄｒｏｄｙｓｐｌａｓｉａ ｐｕｎｃｔａｔａ）患者の細胞中）がＤＨＡＰ−ＡＴレベルの顕著な減少をもたらすという観察により確認される。

カタラーゼは継代早期および継代後期細胞両方において比較的少量移入される基質であるという我々の公開した観察を拡張するために、インビトロでの移入測定を行った。結果は図６（図８および図９につづく）の通りである。とりわけ、カタラーゼの移入は継代後期細胞において減少しており、上記１から６までの実施例とも合わせて、このことはこの酵素の細胞内における誤った局在性を示している。この場合も、カタラーゼはそのＣ末端に非標準的な（ｎｏｎ−ｃａｎｏｎｉｃａｌ）ＰＴＳ１（−ＫＡＮＬ）を持っている。リガンドブロティング（ｌｉｇａｎｄ ｂｌｏｔｔｉｎｇ）手法に基づく研究は、再構築された（ｒｅ−ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ）Ｃ末端、すなわち−ＳＫＬペプチド（−ＳＫＬ ｐｅｐｔｉｄｅ）の存在を持つカタラーゼが、ＰＴＳ１移入受容体のＰｅｘ５ｐとより活発な相互作用を行うことを示した。ここに記述した通り、これらの観察はＢＩＡＣＯＲＥバイオセンサー３０００を用いた表面プラズモン共鳴を使うことにより構築した（図７）。この結果は前の観察を支持するものであり、その自然発生的なＰＴＳ１を持つカタラーゼは、−ＳＫＬ ＰＴＳ１を含むその分子の変形に比べると不十分にしか認知されない。１つの濃度しか示されていないが、より詳しい「運動」分析はオンレート（ｏｎ−ｒａｔｅｓ）、オフレート（ｏｆｆ−ｒａｔｅｓ）およびＫｕ値の計算を可能にした。

別の実験では、−ＳＫＬを含む酵素、ルシフェラーゼおよびカタラーゼの、インビトロでの移入効率を比較した。図８に示された通り、ルシフェラーゼはカタラーゼに比べ、効果が細胞の老化により複合するペリオキシソームの移入装置としてはるかに活発な基質である。

これらの結果からの我々の予測は、−ＳＫＬ ＰＴＳ１を含むように構築されたカタラーゼは自然発生する−ＫＡＮＬ−を含む酵素よりもより効率的に移入されるということである。図９はこの予測を確認しており、「強い」ＰＴＳ１を持つカタラーゼははるか大量に移入される。この実験は通常使われる細胞株である、ヒト細胞（Ａ４３１）を用いて行った。同様な結果はヒト線維芽細胞からも得られている。

この変更された（ＰＴＳ１）標的シグナルの効力によるより効率的なカタラーゼの移入は、ペリオキシソーム劣化のコースを変更しようとする本発明者の戦略の基礎として役立つ。ペリオキシソームに「再導入」されたカタラーゼは、管理できるレベルのＨ_２Ｏ_２を産生し、このおよび他の有害活性酸素の蓄積減少をもたらすという効果を細胞に与える。

カタラーゼの細胞中への効率的な導入を図るため、本発明者はＭｏｒｒｉｓとその同僚により記述された「タンパク質形質導入（ｐｒｏｔｅｉｎ ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ）」戦略を活用する（Ｎａｔｕｒｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、１９、１１７３−１１７６、２００１）。この手法の基本は、特別に設計された２１アミノ酸ペプチド（Ｐｅｐ１またはＣｈａｒｉｏｔＴ Ａと呼ばれる）が関心対象のタンパク質、ここではカタラーゼを初期結合段階で吸収する点にある。このペプチド／カタラーゼ複合体は、次いでこの手順の形質導入段階で細胞に加えられる。複合体は細胞膜を越えて形質導入され、細胞の細胞質に接近し、その時点で複合体は分離する。カタラーゼは今やペリオキシソームの移入装置として自由に働くことができ、そしてそのオルガネル内に移入される。

最初に、容易にビジュアル化できるリポータータンパク質、ベータ−ガラクトシダーゼ（β−ｇａｌａｃｔｏｓｉｄａｓｅ）を用い、本発明者はヒト線維芽細胞へのタンパク質の形質導入を行った。重要なことに、実験を４℃またはＡＴＰ不在の下で行った時には、細胞は未だ青色で（このことは、細胞β−ガラクトシダーゼの存在を示す）エンドサイトーシスはその結果を表さなかった。

次いで、カタラーゼは本技法により細胞中へと送達された（図１０）。これらの実験は極めて少量のカタラーゼしか発現しない細胞である無カタラーゼ性（ａｃａｔａｌａｓｅｍｉｃ）の線維芽細胞に依存して行った（「Ａｃａｔ」と表示されたものと通常の「ＩＭＲ９０」線維芽細胞の細胞中の免疫反応性カタラーゼのレベルを比較して欲しい）。しかしながら、形質導入が行われるや、（Ａｃａｔ）細胞内でカタラーゼのレベルは著しく増加した。もし、カタラーゼのＨｉｓ標識された（Ｈｉｓ−ｔａｇｇｅｄ）ものが用いられたとしたら、このより大きい分子は形質導入され、やや遅く移動する（免疫反応性）種として存在した。この実験では研究対象のカタラーゼは独自のＰＴＳ１を持っていたが、他の結果から、この細胞の−ＳＫＬ−標識された種類についても同様に形質導入されることが分かる。

本発明者らは前に継代早期細胞に比べ継代後期線維芽細胞は高いレベルのＨ_２Ｏ_２を産生することを示した。ここで、無カタラーゼ性線維芽細胞もまた高いレベルのＨ_２Ｏ_２を産生することを示し、そのレベルは例えば継代早期のＩＭＲ９０細胞と比べてもかなり高いものであった。重要なことに、こうした細胞へのカタラーゼの形質導入はＨ_２Ｏ_２の含有量を劇的に減少させた。こうした方法で調べた数多くの細胞で定量分析を行った。重要なことに、細胞中のＨ_２Ｏ_２の量はこの実験でおよそ５０％減少した。これらの無カタラーセ性細胞は通常量のカタラーゼを作らないことに留意して頂きたい。しかしながら、それらの細胞が欠陥そのものを移入したという事前の証拠は存在しない。従って、これらの細胞を「老化」したとみなしてはならず、それ自身の「より弱い」ＰＴＳ２を使ってカタラーゼを移入することが期待される。

強い標識シグナル（ＳＫＬ）を含むカタラーゼを構築し、それを継代後期細胞に導入する実験も行った。そうしたカタラーゼは細胞のＨ_２Ｏ_２を減少させる。更に、カタラーゼ−ＳＫＬの継代早期細胞への導入は老化の開始を遅らせる（あるいは、解消する）。

（実施例ＶＩＩＩ）
（哺乳動物でのカタラーゼ−ＳＫＬ処理のインビボ研究）
「タンパク質形質導入」は、細胞や動物組織の中に生物学的に関連のあるポリペプチドを導入する比較的新しい方法で、マウスで研究された。例えば、「インビボタンパク質形質導入：生物学的活性タンパク質のマウスへの送達（Ｉｎ Ｖｉｖｏ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ：Ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｏｆ ａ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ Ａｃｔｉｖｅ Ｐｒｏｔｅｉｎ ｉｎｔｏ ｔｈｅ Ｍｏｕｓｅ）」を参照（Ｓｃｉｅｎｃｅ、１９９９、２８５：１５６９−１５７２）。

従って、研究はカタラーゼ−ＳＫＬを生きている器官に導入して行った。手順は次の通りである。ＨＩＶ−Ｔａｔタンパク質（既述）からのタンパク質形質導入領域をｃａｔａｌａｓｅ−ＳＫＬのＮ末端に融合させる。ポリヒスチジン親和性標識（Ｈｉｓ−Ｔａｇ）を分子に取り付ける（グループＡ）。１つの対照として（グループＢ）、自然のカタラーゼを同様にＨＩＶ−Ｔａｔ領域に融合させ、Ｈｉｓ−Ｔａｇを取り付ける。他の対照として（グループＣ）、自然のカタラーゼからＰＴＳ配列を取り除いたものをＨＩＶ−Ｔａｔ領域に融合させ、Ｈｉｓ−Ｔａｇを取り付ける。追加の対照はグループＤで、ヒト血清アルブミンを含む同様な分子量を持つ無関係のタンパク質でカタラーゼ酵素活性を欠いているもの、を融合させ同じように処理し、ＳＫＬに結び付けた。

融合タンパク質を、ポリヒスチジン配列を金属原子に結合させることに基づくニッケルクロマトグラフィーを用いて単離した。単離した融合タンパク質を次に変性し、別のグループに分けられたマウスにマウス一匹当たり１０μｇから１ｍｇ（Ｋｇ当たり０．１ｍｇから１０ｍｇ）の投与量で腹膜内注射をした。

２から４時間の間隔を空けた後、生体内配分（ｂｉｏｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）と注入されたタンパク質の活性を測定した。生体内配分は関心ある組織夫々の酵素測定により測った。トータルとしての細胞カタラーゼの活性は、Ｄを除くＡ，ＢそしてＣグループで増加していることが分かった。グループＡにおける増加が一番大きかった。処理されたマウスから採られた肝臓、線維芽細胞、肺、心臓、脳、脾臓そして腎臓の細胞や組織からペリオキシソームを取りそこに存在するカタラーゼの量と酵素活性を測定した。グループＡは、グループＢとＣよりもカタラーゼ酵素活性に加え、目立って多くのカタラーゼタンパク質を有していた。グループＤはペリオキシソーム中に血清アルブミンタンパク質の存在を示しはするが、当然のことにカタラーゼ酵素活性の増加は全く無い。

形質導入されたカタローズタンパク質の存在を、ａｎｔｉ−Ｈｉｓ抗体またはＮｉ−ＨＲＰ細胞化学的染色試薬との反応性に加え、寸法という利点（内生形態のものに比べ少し大きい）により、内生カタラーゼ酵素から区別できる。

生体内配分の研究は、測定可能な量のカタラーゼとグループＤのタンパク質が事実上検査された全ての組織に行きわたっていることを確認する。

前述を踏まえて、次のパラメーターを測定すべく研究を組み立て、次の結果を得た。

（１）カタラーゼ−ＳＫＬを受け入れたより多くの動物が、対照に比べ酸化的ストレスに対し抵抗力を持つ（この効果を数量化するために、細胞および／または組織を酸化的ストレス導入剤パラコートで処理し、タンパク質、ＤＮＡそして脂質への損傷を評価した。Ｈｓｐ７０族メンバーを含むストレスマーカーを測定した。更に、（ａ）酸化されたタンパク質（タンパク質のカルボニル修飾の程度を検査して測定）、（ｂ）プラズマロゲンの細胞内レベルを測定した。そして、ＤＮＡに与える酸化損傷を測った。）；
（２）マウスが齢をとると共に、かれらの融合自然カタラーゼを移入する能力は、その融合カタラーゼ−ＳＫＬを移入する能力に比べて、相対的に低下する；
（３）カタラーゼ−ＳＫＬにより長期間にわたり（１週間に１回または２週間に１回）処理された動物においては（対照と比べて）：
（ｉ）ペリオキシソームおよび他の細胞小器官および生化学的過程が、構造と機能において「若い」レベルを維持している。

（ｉｉ）その発現が加齢に密接に関連していることで知られている遺伝子の発現プロファイルが、若い動物のそれとより密接に似通っている。

（ｉｉｉ）「生活の質」（例えば、免疫機能、性欲、食欲、身体活動）や認知機能が改善した。

（４）カタラーゼ−ＳＫＬにより長期間にわたり（１週間に１回または２週間に１回）処理された動物は（対照に比べ）より長く生きた。―彼らの寿命は約３０％増加した。

（実施例の考察）
ペルオキシソームは、有核細胞の遍在するオルガネラである。ペルオキシソームは、コレステロールの種々の生理的プロセスで役割を果たす。例えば、該プロセスとして、脂質代謝と、コレステロール、胆汁酸、およびプラスマロゲン生合成の特異的なステップが挙げられ、ペルオキシソームがヒト健康のために不可欠なものとしている。オルガネラは、そのオキシダーゼにより呼吸の形態を実行してＨ_２Ｏ_２を最終産物として生成する。この非常に有毒ＲＯＳは、ペルオキシソームカタラーゼの作用を通して、少なくとも大部分の状況下で水に急速に変わる。ヒト細胞が老化するにつれて、ペルオキシソームが持つＨ_２Ｏ_２の生成と分解とのバランスの維持する能力と酸化ストレスを妨げる能力が損なわれて、細胞老化プロセスに貢献する。本発明者は、老化ＨＤＦでのペルオキシソームを特徴づけて、平衡が失われ、オルガネラ機能が減少したこの状態がどのようにして起こるのかを説明する。

翻訳後に細胞質ゾルから酵素がペルオキシソームに移入される（（Ｌａｚａｒｏｗ ａｎｄ Ｆｕｊｉｋｉ）。上記したように、オルガネラの移入効率の年齢関連性の変化を検討した。結果は、高齢ではヒトペルオキシソームによるＳＫＬ含有ＰＴＳ１−レポーターの移入の効率が低いことを示した。ＰＴＳ １は、ペルオキシソームにタンパク質を導くペプチド配列のクラスに与えられる名前である。全てのＰＴＳｌを含有する酵素は、それらの移送機構の一部として循環受容体（Ｐｅｘ５ｐ）を係合すると考えられる。カタラーゼは、ＰＴＳ １を含有するが、他の全てのものと非常に異なるものである。融合タンパク質が生ずるＧＦＰへのＰＴＳ１の付加は、（ａ）継代早期細胞のセリン−リジン−ロイシン標識ＧＦＰ受容体よりも効率が低く移入が起こり、また（ｂ）継代後期細胞での他の受容体よりもかなり移入が少ない。これらの結果は、カタラーゼがペルオキシソームタンパク質移入装置（ＬＬａｚａｒｏｗら、１９８２）にとって相対的に劣った基質であることを再び確認した。より最近の研究において、２つの繊維芽細胞細胞系統はゼルウィガー（Ｚｅｌｌｗｅｇｅｒ）様障害を有する患者から単離していた。ここでは、カタラーゼの移入は選択的に損なわれる（Ｓｈｅｉｋｈら、前出）。「無カタラーゼペルオキシソーム」は、幼児レフサム疾患の患者でも説明されている（Ｆｕｊｉｗａｒａら、２０００）。

継代早期細胞であってもカタラーゼの移入効率が劣る理由および継代後期細胞で効果が悪化する理由の問題に関しては、Ｐｅｘ５ｐがカタラーゼを十分に認識するだけではないという事実に、部分的に、１番目の問題に対する答えが見える。

本研究は、とてもＰｅｘ５ｐ循環の老化細胞で影響を受ける少なくとも１つの重要な機械的ステップを同定した。酸化的に傷害を受けた巨大分子の蓄積は、細胞老化で役割を果たして、有機体の長命の重要なデターミナントであることがたしかなようである（Ｌｅｅ ａｎｄ Ｗｅｉ，２００１；Ｊｏｈｎｓｏｎら、１９９９；ＢｅｃｋｍａｎおよびＡｍｅｓ，１９９８）。多数の退行性疾患を、細胞機能（ＭａｓｔｅｒｓおよびＣｒａｎｅ，１９９５）でのＲＯＳによって誘発された変更にも関連させることが可能である。本発明によれば、ペルオキシソーム（脂質−膜生合成と機能的に不可欠なオルガネラ）は老化細胞によって経験される酸化的負荷の一因である。オルガネラは、それがＨ_２Ｏ_２（Ｓｉｎｇｈ， １９９６）に消費する分子状酸素のほとんど全てを変える。１０％以上の全細胞酸素を消費している肝性ペルオキシソームの推定値を加味すると、これが考慮中のＲＯＳの有意な量であることは明らかである。ペルオキシソームにおけるＰＴＳ１含有酵素（特にカタラーゼ）を移入する能力の減少は、過酸化水素を能率的に新陳代謝させない（深刻な潜在的結果）老化細胞で、機能的に易感染性のオルガネラを作成する。集積したＨ_２Ｏ_２は酸化ストレスを増して、細胞構成要素に損害を与える。最後に、Ｈ_２Ｏ_２の効果は、実際にさらにペルオキシソームの基質タンパク質移入の効率を低下させることができることから、無際限に継続できる陰性の螺旋を結果として種ずることになる。重要なことは、老化の明らかな特徴がなんらか観察される前に、この螺旋は早く動くことが可能である。ペルオキシソーム機能障害および細胞老化の初期に貢献することができる。このように、本組成物および方法（そのような螺旋に反対に作用するようになっている）は、重要な構成要素を老化の効果の一部と戦う我々の能力に加える。

（上記で引用した文献）

上記で引用されたすべての参考文献は、特に援用されていようとなかろうと、その全体が本明細書中で参考として援用される。本願は、米国仮特許出願番号６０／４２２，１００（２００２年１０月３０日出願）（その全体が本明細書中で参考として援用される）の出願日の利益を主張する。

ここで、本発明を完全に記載することにより、同一のものが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、そして過度の実験を必要とせずに、等価なパラメータ、濃度、および条件の広範な範囲内で実施され得ることが当業者により理解される。

図１は、継代早期、継代中期、および継代後期のヒト二倍体繊維芽細胞（ＨＤＦ）でのＰＴＳ１（−ＳＫＬ）タンパク質移入を示す一連のグラフである。図１Ａ：半無傷ＩＭＲ９０ ＨＤＦを３７℃で、インビトロ移入反応でビオチニル化ルシフェラーゼとインキュベートした。４５分後、細胞を遠心およびホモゲナイズし、オルガネラペレット／ペルオキシソーム分画を調製した。オルガネラペレットの等価部分への移入の度合い（レベル）は、酵素結合免疫測定法（ＥＬＩＳＡ）で測定した。表示された値（重複試料の平均値および範囲）は、０値減算した時間経過にともなう４９０ｎｍでの吸光度単位である。Ｅ＝継代早期細胞、Ｍ＝継代中期細胞、およびＬ＝継代後期細胞。図１Ｂ：移入を細胞で直接検定したことを除いて図１Ａと同様に、半無傷Ｈｓ２７ ＨＤＦをビオチニル化ルシフェラーゼとともにインキュベートした。 図２は、カタラーゼ潜在性を示すグラフである。ＩＭＲ９０ ＨＤＦは、ジギトニン濃度を増大させて処理し、カタラーゼ（黒四角）および乳酸デヒドロゲナーゼ（黒丸）のレベルを測定した。データは、１％ＴｒｉｔｏｎＸ−１００存在下で測定し、全細胞活性（１００と設定）の％として表した。ベタのシンボル＝継代早期細胞、白抜きのシンボル＝継代後期細胞。 図３は、固相アッセイでのＰｅｘ５ｐ結合の分析を示すグラフおよび一連のブロットである。図３Ａ：２μｇのルシフェラーゼ（Ｌｕｃ）、カタラーゼ（Ｃａｔ）、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）、または卵アルブミン（Ｏｖａｌ）をマイクロタイタープレートに被覆し、ＧＳＴ−Ｐｅｘ５ｐの結合を調べた。示した値（４９０ｎｍでの吸光度単位）は、平均値±標準偏差（ＳＤ）（ｎ＝５）を表す。リガンドブロットアッセイを図３Ｂないし図３Ｆに示す。８００ｍｇのＬｕｃ、Ｃａｔ、またはＢＳＡをＳＤＳ−ＰＡＧＥで分離し、クマシーブルーで染色するか（図３Ｂ）、もしくはニトロセルロース膜に移してＧＳＴ−Ｐｅｘ５ｐでブロットした（図３Ｃ）。図３Ｄ、３Ｅ、および３Ｆ：特有のＰＴＳ１（ＫＡＬ）、改変ＰＴＳ１（ＳＫＬ）、もしくは無ＰＴＳ１（−）を含む２００μｇの組換えヒトカタラーゼをＳＤＳ−ＰＡＧＥで分離し、クマシーブルーで染色するか（図３Ｄ）、またはニトロセルロース膜に移して抗カタラーゼ抗血清で免疫ブロット（図３Ｅ）もしくはＧＳＴ−Ｐｅｘ５ｐでブロット（図３Ｆ）した。 図４は、オルガネラ膜とＰｅｘ５との結合を示す一連のブロットおよびグラフである。図４Ａないし図４Ｃは、老化ＨＤＦのオルガネラ上でのＰｅｘ５ｐ蓄積を示す。Ｐｅｘ５ｐは、抗Ｐｅｘ５ｐ抗血清（α５）または免疫前血清（ＰＩ）を用いた継代早期（Ｅ）、継代中期（Ｍ）、または継代後期（Ｌ）ＩＭＲ９０ ＨＤＦの界面活性剤可溶化オルガネラ由来の免疫沈降であり、また示したように、抗Ｐｅｘ５ｐ抗血清によって免疫ブロットした。オルガネラＰＭＰ７０もまた、免疫ブロッティングによって調べた。図４Ｄは、Ｆｕｊｉｆｉｌｍ ＬＡＳ １００ｐｌｕｓルミネッセンスイメージアナライザによるα５免疫ブロットの定量化を示す。縦軸の単位は任意である。同等の結果が３つの異なる実験で得られた。図４Ｅは、継代後期細胞から得たオルガネラの外側でＰｅｘ５ｐが蓄積することを示す。継代後期ＩＭＲ９０ ＨＤＦから得たオルガネラを、プロティナーゼＫおよびＴｒｉｔｏｎＸ−１００による処理を施すか未処理とし、示されるように、結果として生ずるオルガネラを抗Ｐｅｘ５ｐまたは抗カタラーゼ抗血清により免疫ブロットした。 図５は、老化ＨＤＦに蓄積するＨ_２Ｏ_２がペルオキシソームタンパク質移入を阻害することを示すグラフである。継代早期ＩＭＲ９０ ＨＤＦをＨ_２Ｏ_２で前処理し、ペルオキシソーム移入を図１Ａに示すように検討した。結果（平均値±ＳＤ）を４回の実験からプールし、未処理対照値（任意に１００に設定）に対して正規化して比較をおこなった。 図６は、継代早期（Ｅ）および継代後期（Ｌ）ヒト二媒体繊維芽細胞へのカタラーゼ移入を示す。Ｌｅｇａｋｉｓら（２００２）Ｍｏｌ．Ｂｉｏｌ．Ｃｅｌｌ．１３，４２４３−４２５５に概説されたように細胞数に対して正規化した反応で、ビオチニル化カタラーゼのペルオキシソーム移入を記載通りに検討した（Ｔｅｒｌｅｃｋｙら（２００１），Ｅｘｐ．Ｃｅｌｌ Ｒｅｓ．２６３，９８−１０６）。 図７は、カタラーゼ誘導体に対するＰｅｘ５ｐの結合を示す。表面プラズモン共鳴を用いて、改変ＰＴＳ（カタラーゼ−ＳＫＬ）と同様にそれ自身のＰＴＳ（カタラーゼ−ＫＡＮＬ）でカタラーゼに対するＰｅｘ５ｐの結合を検討した。提示される結果が応答単位（ＲＵ）であって、対照面に対しての非特異的結合について修正された点に注意する。ＧＳＴ標識Ｐｅｘ５ｐの１０００応答単位を、ＢＩＡＣＯＲＥのプロトコルに従ってアミン結合により、ＣＭ５センサーチップ表面に結合させた。１０μＭのカタラーゼコンストラクトを１０μＬ／分で１分間にわたり、チップ表面上に注入した。全ての実験で、ＢＩＡＣＯＲＥバイオセンサー３０００を用いた。 ペルオキシソームタンパク質移入の定量分析（ヒト二媒体繊維芽細胞へのルシフェラーゼ（−ＳＫＬ）およびカタラーゼ（−ＫＡＮＬ）移入の比較）を示す。ビオチニル化ルシフェラーゼおよびカタラーゼのペルオキシソーム移入を、種々の時間で、既に説明されたように（Ｔｅｒｌｅｃｋｙら（２００１），Ｅｘｐ．Ｃｅｌｌ Ｒｅｓ．２６３，９８−１０６）、ＥＬＩＳＡ法による定量分析によって測定した。 図９は、カタラーゼ誘導体のペルオキシソーム移入（ヒト細胞のペルオキシソームへのルシフェラーゼ（−ＳＫＬ）およびカタラーゼ（−ＫＡＮＬ）移入の比較）を示す。ビオチニル化カタラーゼ誘導体のペルオキシソーム移入を、種々の時間で、既に説明されたように（Ｔｅｒｌｅｃｋｙら（２００１），Ｅｘｐ．Ｃｅｌｌ Ｒｅｓ．２６３２，９８−１０６）、ＥＬＩＳＡ法による定量分析によって測定した。 図１０は、カタラーゼの形質導入を示す。ウエスタンブロットは、無カタラーゼ症細胞（Ａｃａｔ）、ＩＭＲ９０細胞（ＩＭＲ９０）、またはヒトカタラーゼが形質導入された無カタラーゼ羞悪細胞（Ａｃａｔ＋Ｃａｔ）、あるいは標識カタラーゼ（Ａｃａｔ＋Ｈｉｓ−Ｃａｔ）の生成を示す（抗ヒトカタラーゼ抗体をプライマリーインキュベーションで使用した。注記：カタラーゼモノマーがＳＤＳ−ＰＡＧＥ上で６０ｋＤａに移動）。 図１１は、細胞過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）レベルの分析を示す。ヒト無カタラーゼ症（Ａｃａｔ）と、カタラーゼが形質導入された無カタラーゼ症細胞（Ａｃａｔ＋Ｃａｔ）を、蛍光色素２’，７’−ジクロロフルオレセインジアセテートを用いて、Ｈ_２Ｏ_２の存在について検討した。累積細胞蛍光の定量分析は、アメリカ国立衛生研究所のＩｍａｇｅ Ｊ Ｓｏｆｔｗａｒｅを用いておこなった。注意する点は、表示された結果が、カタラーゼ処理細胞でのＨ_２Ｏ_２レベルが約６０％減少することを示しているということである。 図１２は、ペルオキシソームタンパク質移入の定量的インビトロアッセイを模式的に示す。このアッセイはＥＬＩＳＡに基づき、半透過性ヒト細胞およびビオチニル化移入基質を用いる。「基本プロトコル」では、移入は細胞で直接評価される。「代替プロトコル」では、移入は細胞オルガネラ／ペルオキシソームの単離後に定量化される。Ａ、アビジン；Ｂ、ビオチン；ＨＲＰ、西洋わさびペルオキシダーゼ；Ｐ、ペルオキシソーム；ＰＴＳ、ペルオキシソーム標的シグナル；ＳＡ、ストレプトアビジン。

Claims (55)

1. 配列Ｘａａ_−３−Ｘａａ_−２−Ｘａａ_−１を含むＰＴＳでの置換によって、Ｌｙｓ−Ａｌａ−Ａｓｎ−Ｌｅｕ（配列番号１）の天然配列から修飾カルボキシル末端ペルオキシソーム標的シグナル（ＰＴＳ）を有する修飾カタラーゼポリペプチドであって、ここで、独立して、
   Ｘａａ_−３がＳｅｒ、Ａｌａ、またはＣｙｓであり；
   Ｘａａ_−２がＬｙｓ，Ａｒｇ、またはＨｉｓであり；そして
   Ｘａａ_−１がＬｅｕまたはＭｅである
   修飾カタラーゼポリペプチド。
2. Ｘａａ_−３のアミノ末端側に、ｎ個の付加アミノ酸残基（ここで、ｎは１ないし約１７の整数である）をさらに含み、該付加残基が、第１の付加残基に対するＸａａ_−４から１７番目の付加残基に対するＸａａ_−２０まで連続的に番号付けされている、請求項１に記載の修飾カタラーゼポリペプチド。
3. ｎが約５ないし約１７である、請求項２に記載の修飾カタラーゼポリペプチド。
4. ｎが約７ないし約１３である、請求項３に記載の修飾カタラーゼポリペプチド。
5. ｎが約９ないし約１１である、請求項３記載の修飾カタラーゼポリペプチド。
6. ｎが９である、請求項３記載の修飾カタラーゼポリペプチド。
7. ｎが少なくとも１、２、または３であり、Ｘａａ_−６からＸａａ_−４のいずれか１つにおける残基が、疎水性アミノ酸である、請求項１に記載の修飾カタラーゼポリペプチド。
8. Ｘａａ_−６からＸａａ_−４のいずれか１つにおける残基が、独立して、Ｌｅｕ、Ｖａｌ、Ｉｌｅ、Ａｌａ、またはＧｌｙである、請求項７に記載の修飾カタラーゼポリペプチド。
9. ｎが少なくとも１であり、残基Ｘａａ_−４が負に帯電したアミノ酸である、請求項１に記載の修飾カタラーゼポリペプチド。
10. 残基Ｘａａ_−４がＬｙｓ、Ａｒｇ、またはＨｉｓである、請求項９に記載の修飾カタラーゼポリペプチド。
11. 残基Ｘａａ_−４がＬｙｓである、請求項１０に記載の修飾カタラーゼポリペプチド。
12. Ｘａａ_−３がＳｅｒであり、Ｘａａ_−２がＬｙｓであり、そしてＸａａ_−１がＬｅｕである、請求項１〜１１のいずれかに記載の修飾カタラーゼポリペプチド。
13. ＰＴＳ２型配列（Ａｒｇ／Ｌｙｓ）−（Ｌｅｕ／Ｉｌｅ／Ｖａｌ）−（Ｘ５）−（Ｈｉｓ／Ｇｌｎ）−（Ａｌａ／Ｌｅｕ／Ｐｈｅ）を含むアミノ酸配列を、アミノ末端またはアミノ末端の近傍に含む、修飾カタラーゼポリペプチド。
14. 前記ＰＴＳ２型配列が、Ａｒｇ−Ｌｅｕ−Ｇｌｎ−Ｖａｌ−Ｖａｌ−Ｌｅｕ−Ｇｌｙ−Ｈｉｓ−Ｌｅｕ（配列番号１１）である、請求項１３に記載の修飾カタラーゼポリペプチド。
15. ＰＴＳ２型配列（Ａｒｇ／Ｌｙｓ）−（Ｌｅｕ／Ｉｌｅ／Ｖａｌ）−（Ｘ_５）−（Ｈｉｓ／Ｇｌｎ）−（Ａｌａ／Ｌｅｕ／Ｐｈｅ）を含むアミノ酸配列を、アミノ末端またはアミノ末端近傍にさらに含む、請求項１に記載の修飾カタラーゼ。
16. 前記ＰＴＳ２型配列が、Ａｒｇ−Ｌｅｕ−Ｇｌｎ−Ｖａｌ−Ｖａｌ−Ｌｅｕ−Ｇｌｙ−Ｈｉｓ−Ｌｅｕ（配列番号１１）である、請求項１５に記載の修飾カタラーゼ。
17. 請求項１、２、１３、または１５に記載の修飾カタラーゼポリペプチドをコードする核酸分子であって、該コード配列が発現制御配列に作動可能に連結されている、核酸分子。
18. 請求項１７に記載のポリヌクレオチドを含む、宿主細胞。
19. 請求項１、２、１３、または１５に記載の修飾カタラーゼを調製するための方法であって、
    （ａ）該修飾カタラーゼポリペプチドをコードする核酸を含む宿主細胞を、該ポリペプチドの発現に有効な条件下でインキュベートする工程、および
    （ｂ）該宿主細胞から該修飾カタラーゼを収集する工程
    を包含する、方法。
20. （ａ）請求項１〜１１のいずれかに記載の修飾カタラーゼポリペプチドと
    （ｂ）薬学的に受容可能な賦形剤またはキャリアと
    を含む、薬学的組成物。
21. （ａ）請求項１２に記載の修飾カタラーゼポリペプチドと、
    （ｂ）薬学的に受容可能な賦形剤またはキャリアと
    を含む、薬学的組成物。
22. （ａ）請求項１３または１５のいずれかに記載の修飾カタラーゼポリペプチドと、
    （ｂ）薬学的に受容可能な賦形剤またはキャリアと
    を含む、薬学的組成物。
23. （ａ）請求項１〜１１のいずれかに記載の修飾カタラーゼポリペプチドと、
    （ｂ）それに結合もしくはそれと会合した送達もしくは転位分子または部分と
    を含む、送達可能なペルオキシソーム標的ポリペプチド。
24. （ａ）請求項１２に記載の修飾カタラーゼポリペプチドと、
    （ｂ）それに結合もしくはそれと会合した送達もしくは転位分子または部分と
    を含む、送達可能なペルオキシソーム標的ポリペプチド。
25. （ａ）請求項１３または１５のいずれかに記載の修飾カタラーゼポリペプチドと、
    （ｂ）それに結合もしくはそれと会合した送達もしくは転位分子または部分と
    を含む、送達可能なペルオキシソーム標的ポリペプチド。
26. 前記送達分子が、ペプチドまたはポリペプチドである、請求項２３に記載の送達可能なペルオキシソーム標的ポリペプチド。
27. 前記送達分子が、ペプチドまたはポリペプチドである、請求項２４に記載の送達可能なペルオキシソーム標的ポリペプチド。
28. 前記送達分子が、ペプチドまたはポリペプチドである、請求項２５に記載の送達可能なペルオキシソーム標的ポリペプチド。
29. 前記ペプチドまたはポリペプチドが、以下：
    （ａ）ＨＩＶ−ＴＡＴタンパク質またはその転位活性誘導体、
    （ｂ）配列ＲＱＩＫＩＷＦＱＮＲＲＭＫＷＫＫ（配列番号４）を有するペネトラチン、
    （ｃ）配列ＲＱＩＫＩＦＦＱＮＲＲＭＫＷＫＫ（配列番号５）を有するペネトラチン改変体Ｗ４８Ｆ、
    （ｄ）配列ＲＱＩＫＩＷＦＱＮＲＲＭＫＦＫＫ（配列番号６）を有するペネトラチン改変体Ｗ５６Ｆ、
    （ｅ）配列ＲＱＩＫＩＷＦＱＮＲＲＭＫＦＫＫ（配列番号７）を有するペネトランチン改変体、
    （ｆ）異なるヘルペスウイルスに由来する単純ヘルペスウイルスタンパク質ＶＰ２２またはその転位活性相同体、および
    （ｇ）配列ＫＥＴＷＷＥＴＷＷＴＥＷＳＱＰＫＫＫＲＫＶ（配列番号９）を有するＰｅｐ−１
    からなる群から選択される、請求項２６に記載の送達可能なポリペプチド。
30. 前記ペプチドまたはポリペプチドが
    （ａ）ＨＩＶ−ＴＡＴタンパク質またはその転位活性誘導体、
    （ｂ）配列ＲＱＩＫＩＷＦＱＮＲＲＭＫＷＫＫ（配列番号４）を有するペネトラチン、
    （ｃ）配列ＲＱＩＫＩＦＦＱＮＲＲＭＫＷＫＫ（配列番号５）を有するペネトラチン改変体Ｗ４８Ｆ、
    （ｄ）配列ＲＱＩＫＩＷＦＱＮＲＲＭＫＦＫＫ（配列番号６）を有するペネトラチン改変体Ｗ５６Ｆ、
    （ｅ）配列ＲＱＩＫＩＷＦＱＮＲＲＭＫＦＫＫ（配列番号７）を有するペネトランチン改変体、
    （ｆ）異なるヘルペスウイルスに由来する単純ヘルペスウイルスタンパク質ＶＰ２２またはその転位活性相同体、および
    （ｇ）配列ＫＥＴＷＷＥＴＷＷＴＥＷＳＱＰＫＫＫＲＫＶ（配列番号９）を有するＰｅｐ−１
    からなる群から選択される、請求項２７に記載の送達可能なポリペプチド。
31. 前記ペプチドまたはポリペプチドが
    （ａ）ＨＩＶ−ＴＡＴタンパク質またはその転位活性誘導体、
    （ｂ）配列ＲＱＩＫＩＷＦＱＮＲＲＭＫＷＫＫ（配列番号４）を有するペネトラチン、
    （ｃ）配列ＲＱＩＫＩＦＦＱＮＲＲＭＫＷＫＫ（配列番号５）を有するペネトラチン改変体Ｗ４８Ｆ、
    （ｄ）配列ＲＱＩＫＩＷＦＱＮＲＲＭＫＦＫＫ（配列番号６）を有するペネトラチン改変体Ｗ５６Ｆ、
    （ｅ）配列ＲＱＩＫＩＷＦＱＮＲＲＭＫＦＫＫ（配列番号７）を有するペネトランチン改変体、
    （ｆ）異なるヘルペスウイルスに由来する単純ヘルペスウイルスタンパク質ＶＰ２２またはその転位活性相同体、および
    （ｇ）配列ＫＥＴＷＷＥＴＷＷＴＥＷＳＱＰＫＫＫＲＫＶ（配列番号９）を有するＰｅｐ−１
    からなる群から選択される、請求項２８に記載の送達可能なポリペプチド。
32. 前記送達分子がＰｅｐ−１である、請求項２９に記載の送達可能なポリペプチド。
33. 前記修飾カタラーゼと会合した送達部分が、リポソームである、請求項２３に記載の送達可能なポリペプチド。
34. 前記リポソームが、食細胞または他のホスファチジルセリン認識細胞による取り込みのために、有効濃度の外部膜ホスファチジルセリンを含む、請求項３３記載の送達可能なポリペプチド。
35. 細胞内の過酸化水素の濃度を減少させるための方法であって、該細胞を、請求項１〜１１および１３〜１６のいずれかに記載の修飾カタラーゼポリペプチドに、該ポリペプチドが該濃度を減少させるために十分な量でペルオキシソームに対して標的化される条件下で、接触させる工程を包含する、方法。
36. 前記修飾カタラーゼポリペプチドが、それに結合もしくはそれと会合した送達もしくは転位分子または部分をさらに含む、請求項３５に記載の方法。
37. 前記接触させる工程が、インビトロである、請求項３５に記載の方法。
38. 前記接触させる工程が、インビボである、請求項３５に記載の方法。
39. 前記細胞が幹細胞である、請求項３７に記載の方法。
40. 前記細胞が人工器官の一部である、請求項３７に記載の方法。
41. 前記接触させる工程が、インビトロである、請求項３６に記載の方法。
42. 前記接触させる工程が、インビボである、請求項３６に記載の方法。
43. 前記細胞が幹細胞である、請求項４１に記載の方法。
44. 前記細胞が人工器官の一部である、請求項４１に記載の方法。
45. ペルオキシソーム活性カタラーゼの不適当なレベルに関連するかまたはペルオキシソーム活性カタラーゼの不適当なレベルによって引き起こされる疾患または状態に罹患する哺乳類被験体を処置するための方法であって、該被験体に、請求項１〜１１および１３〜１６のいずれかに記載の修飾カタラーゼポリペプチドの有効量を投与する工程を包含する、方法。
46. ペルオキシソーム活性カタラーゼの不適当なレベルに関連するかまたはペルオキシソーム活性カタラーゼの不適当なレベルによって引き起こされる疾患または状態に罹患する被験体を処置するための方法であって、該被験体に請求項２０に記載の薬学的組成物の有効量を投与する工程を包含する、方法。
47. ペルオキシソーム活性カタラーゼの不適当なレベルに関連するかまたはペルオキシソーム活性カタラーゼの不適当なレベルによって引き起こされる疾患または状態に罹患する被験体を処置するための方法であって、該被験体に請求項２１に記載の薬学的組成物の有効量を投与する工程を包含する、方法。
48. ペルオキシソーム活性カタラーゼの不適当なレベルに関連するかまたはペルオキシソーム活性カタラーゼの不適当なレベルによって引き起こされる疾患または状態に罹患する被験体を処置するための方法であって、該被験体に請求項２２に記載の薬学的組成物の有効量を投与する工程を包含する、方法。
49. 前記被験体がヒトである、請求項４５に記載の方法。
50. 前記疾患または状態が年齢関連性である、請求項４５に記載の方法。
51. 年齢関連性皮膚皺または他の美観的損傷の発達を予防するための処置方法であって、請求項４５に記載の方法を実行する工程を包含する、方法。
52. 前記投与する工程が局所的である、請求項４５に記載の方法。
53. 前記疾患または状態が、高脂血症、皮膚疾患、神経変性疾患、既存の虚血性状態、または該虚血性状態の処置後の再灌流傷害の危険性である、請求項４５に記載の方法。
54. 前記投与する工程が局所的である、請求項５３に記載の方法。
55. 前記被験体が、家畜またはクローン動物である、請求項４５に記載の方法。