JP2008237220A - トランスジェニック植物におけるヒト乳タンパク質の発現 - Google Patents

トランスジェニック植物におけるヒト乳タンパク質の発現 Download PDF

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Abstract

【課題】トランスジェニック植物の種子中で生成される１つ以上のヒト乳タンパク質を含有する食物および食物添加組成物、ならびに同一物を生成する方法、さらに、このような食物補助組成物を含む改善された乳幼児用ミルクを提供すること。
【解決手段】栄養補強された食物であって、１つ以上の植物由来食物成分、ならびに添加物としての種子組成物であって、成熟単子葉植物種子から獲得された穀粉、抽出物、または麦芽、および１つ以上の種子産生ヒト乳タンパク質を実質的に未精製形態で含有する組成物、を含有する食物。
【選択図】なし

Description

（発明の分野）
本発明は、トランスジェニック植物の種子中で生成されるヒト乳タンパク質、このタンパク質を含有する種子抽出物、トランスジェニック植物および種子、ならびに同一物を生成および使用する方法に関する。
（参考文献）
以下の参考文献が、本明細書中で引用されており、これらが本発明の実施に関連する範囲まで、本明細書中で参考として援用される。
Figure 2008237220
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（発明の背景）
乳タンパク質（例えば、ラクトフェリン（ＬＦ）、リゾチーム（ＬＺ）、ラクトペルオキシダーゼ（ＬＰ）、免疫グロブリンＡ（ＩｇＡ）、α−ラクトアルブミン、β−ラクトグロブリン、α−カゼイン、β−カゼイン、およびκ−カゼイン、血清アルブミン、リパーゼなど）は、多くの栄養効果および他の有益な効果を有することが公知である（特に、乳幼児に対して）。従来から、新鮮なヒト乳の乳房からの供給は、乳幼児に栄養を提供する最良の手段であると考えられている。ヒト乳タンパク質の全ての生理学的役割が解明されているわけではないけれども、リゾチーム、ラクトフェリン、および他の乳タンパク質が、乳幼児の腸において微生物叢を制御するという証拠が得られている（Ｌｏｎｎｅｒｄａｌ、１９８５）。母乳は、乳幼児の腸の未発達の防御機構を補う多くの免疫因子を含むことが示唆されている（Ｓａａｒｉｎｅｎ ＫＭら、２０００）。いくつかのヒト乳タンパク質は、乳幼児において（特に、感染に対する防御において、および栄養摂取の最適化において）有益な生理学的効果を有することが実証されている。
しかし、乳幼児が母から母乳を供給され得ない多くの状況が存在し、母乳の供給の代わりに、合成乳幼児用ミルクが使用されている（Ｍｏｔｉｌ ＫＪ、２０００）。より母乳を模倣するために合成乳幼児用ミルクを改善するために、多大な努力がなされている。
ヒト乳およびウシ乳のタンパク質組成および非タンパク質組成は、Ｋｕｎｚら、１９９９に記載されている。乳タンパク質の相対的な濃度は、ヒトとウシの乳の間で異なる。例えば、ラクトフェリンおよびリゾチームは、ヒト乳において比較的多量に存在するが、ウシ乳においては、少量のみかまたは微量しか存在しない。
一般的に、合成乳幼児用ミルクは、ヒト乳において見出されるタンパク質組成と類似しないウシの乳を用いて調製される。従って、ウシの乳ベースの乳幼児用ミルクは、代表的に、種々のヒト乳タンパク質成分で補充されている。代表的に、ウシの乳に基づく市販の乳幼児用ミルクは、約０．１ｍｇ／ｍＬのラクトフェリンを含むのに対して、天然のヒト母乳は、平均濃度１．４ｍｇ／ｍＬのラクトフェリンを含む。ダイズベースの乳幼児用ミルクは、添加ラクトフェリンを含まない。
乳幼児用ミルクに組み換えヒト乳タンパク質を添加することが提案されているが（例えば、トランスジェニックウシを用いてか、またはミルクまたは乳幼児用ミルクに微生物産生ヒト乳タンパク質を添加することによって）、これらのアプローチは、種々の問題（（ｉ）ウシ乳に対するアレルギー、（ｉｉ）組換えタンパク質生成の費用の高さ、および／または（ｉｉｉ）食物製品に関する安全問題）を克服していない。
従って、通常はヒト乳に存在する有益なレベルの１つ以上のタンパク質を有する植物由来乳幼児用ミルクを提供する一方で、費用の高い組換えタンパク質生成技術およびそれに付随する安全問題を大いに回避することが望まれる。より一般的には、容易かつ安価に多量に獲得され得、ヒトの健康に有益な１つ以上のヒト乳タンパク質を供給するために、ニュートラシューティカル（ｎｕｔｒａｃｅｕｔｉｃａｌ）としてそれ自体により送達され得るか、または加工食品に添加され得る栄養食物抽出物を提供することが望まれる。
（発明の要旨）
１つの局面において、本発明は、１つ以上の植物由来食物成分、および添加物として種子組成物を含む栄養補強された食物を包含する。この種子組成物は、成熟単子葉植物種子から獲得された穀粉、抽出物、または麦芽、および１つ以上の種子産生ヒト乳タンパク質を実質的に未精製形態で含有する。これらの種子産生タンパク質として、ラクトフェリン、リゾチーム、ラクトフェリシン、上皮増殖因子、インシュリン様増殖因子１、ラクトヘドリン、κ−カゼイン、ハプトコリン、ラクトペルオキシダーゼ、および／またはα−１−抗トリプシンが挙げられ、好ましくは、少なくともリゾチームおよび／またはラクトフェリンである。
種子組成物は、好ましくは、この食物の総固体重量の０．１％〜２０％を占める。この種子産生ヒト乳タンパク質は、好ましくは、ヒト乳のタンパク質の量の少なくとも５０％の量で存在する（重量／重量）。
１つの実施形態において、この食物は、乾燥形態または液体形態のいずれかの乳幼児用ミルクである。この乳タンパク質は、少なくともリゾチームおよびラクトフェリンを含み、そして種子組成物は、イネまたはオオムギの成熟種子から獲得された種子抽出物または麦芽を含む。リゾチームは、好ましくは、０．０３〜０．３ｇタンパク質／リットルミルクの量で存在し、そしてラクトフェリンは、０．３〜３ｇタンパク質／リットル２の量で存在する。
別の局面において、本発明は、成熟単子葉植物種子から獲得された穀粉、抽出物、または麦芽、および１つ以上の種子産生ヒト乳タンパク質を実質的に未精製形態で含有する摂取可能な単子葉植物種子組成物を包含する。上記のように、種子産生タンパク質は、好ましくは、ラクトフェリンおよび／またはリゾチームを含むが、代替的にまたはそれに加えて、ラクトフェリシン、上皮増殖因子、インシュリン様増殖因子１、ラクトヘドリン、κ−カゼイン、ハプトコリン、ラクトペルオキシダーゼ、ＩｇＡ、およびα−１−抗トリプシンを含み得る。１つ以上の乳タンパク質は、１ｍｇ／ｇ抽出物乾燥重量より多い量で組成物中に存在する。
穀粉は、成熟単子葉植物種子を製粉することにより調製され得；抽出物は、緩衝性水性媒体中に製粉した穀粉を懸濁することにより調製され得；そして麦芽は、（ｉ）オオムギ種子を所望の含水率になるまで浸し、（ｉｉ）浸したオオムギを発芽させ、（ｉｉｉ）発芽を停止するのに有効な条件下で発芽した種子を乾燥させ、（ｉｖ）乾燥した種子を粉砕し、（ｖ）必要に応じて、非オオムギ単子葉植物由来の粉砕種子を添加し、（ｖｉ）水中で粉砕種子の混合物を形成し、そして（ｖｉｉ）所望の麦芽が得られるまで粉砕種子混合物を麦芽処理することにより調製される（オオムギまたは非オオムギ単子葉植物種子のうちの少なくとも１つはこのような乳タンパク質を含有する）。
通常ヒト乳中に存在する１つ以上のタンパク質を抽出可能な形態で含有する単子葉植物種子もまた開示される。ここで、このヒト乳タンパク質として、ラクトフェリン、リゾチーム、ラクトフェリシン、ＥＧＦ、ＩＧＦ−Ｉ、ラクトヘドリン、κ−カゼイン、ハプトコリン、ラクトペルオキシダーゼ、α−１−抗トリプシン、および免疫グロブリンが挙げられ、好ましくは、少なくともラクトフェリンおよび／またはリゾチームである。乳タンパク質は、好ましくは、収穫された成熟種子中の総タンパク質の少なくとも０．２５重量％を構成する。
関連する局面において、本発明は、摂取可能な種子組成物を生成する方法を包含する。この方法を実施する上で、（ｉ）種子成熟特異的プロモーターを有する単子葉植物遺伝子由来の転写調節領域、（ｉｉ）連結されたポリペプチドを内乳細胞のオルガネラに標的化し得る単子葉植物種子特異的トランジット配列をコードする、転写調節領域に作動可能に連結されたリーダーＤＮＡ配列、および（ｉｉｉ）通常ヒト乳中に存在するタンパク質をコードするタンパク質コード配列を有する第１のキメラ遺伝子で安定に形質転換された単子葉植物が、最初に獲得される。形質転換された植物は、種子成熟条件下で栽培され、そして成熟した種子が収穫される。この収穫した種子から、ヒト乳タンパク質を実質的に未精製形態で含有する穀粉、抽出物、または麦芽組成物が獲得される。ヒト乳タンパク質は、好ましくは、収穫された成熟種子中の総タンパク質の少なくとも０．１重量％を構成する
穀粉は、成熟単子葉植物種子を製粉することにより調製され；抽出物は、緩衝性水性媒体中に製粉した穀粉を懸濁することにより調製され；そして、麦芽は、（ｉ）オオムギ種子を所望の含水率になるまで浸し、（ｉｉ）浸したオオムギを発芽させ、（ｉｉｉ）発芽を停止するのに有効な条件下で発芽した種子を乾燥させ、（ｉｖ）乾燥した種子を粉砕し、（ｖ）必要に応じて、非オオムギ単子葉植物由来の粉砕種子を添加し、（ｖｉ）水中で粉砕種子の混合物を形成し、そして（ｖｉｉ）所望の麦芽が得られるまで粉砕種子混合物を麦芽処理することにより調製される。ここで、オオムギまたは非オオムギ単子葉植物種子のうちの少なくとも１つがこのような乳タンパク質を含む。
獲得された単子葉植物はさらに、（ｉ）種子成熟特異的プロモーターを有する単子葉植物遺伝子由来の転写調節領域、（ｉｉ）連結されたポリペプチドを内乳細胞のオルガネラに標的化し得る単子葉植物種子特異的トランジット配列をコードする、転写調節領域に作動可能に連結されたトランジットＤＮＡ配列、および（ｉｉｉ）第１のキメラ遺伝子によりコードされるタンパク質以外の、ヒト母乳中に通常存在するタンパク質をコードするタンパク質コード配列を有する第２のキメラ遺伝子により形質転換され得る。
関連する局面において、本発明は、（ｉ）種子成熟特異的プロモーターを有する単子葉植物遺伝子由来の転写調節領域、（ｉｉ）連結されたポリペプチドを内乳細胞のオルガネラに標的化し得る単子葉植物種子特異的トランジット配列をコードする、転写調節領域に作動可能に連結されたトランジットＤＮＡ配列、および（ｉｉｉ）通常ヒト乳中に存在するタンパク質をコードするタンパク質コード配列を有する第１のキメラ遺伝子で安定に形質転換されるトランスジェニック単子葉植物を包含する。
このキメラ遺伝子における例示的な転写調節領域は、以下の遺伝子群：イネグルテリン遺伝子、イネグロブリン遺伝子、イネオリジン遺伝子、およびイネプロラミン遺伝子、オオムギホルデイン遺伝子、コムギグリアジン遺伝子およびコムギグルテリン遺伝子、トウモロコシゼイン遺伝子およびトウモロコシグルテリン遺伝子、カラスムギグルテリン遺伝子、およびサトウモロコシカフィリン遺伝子、キビペニセチン遺伝子、ならびにライムギセカリン遺伝子のプロモーター由来である。同様に、リーダー配列は、以下の遺伝子群由来である：イネグルテリン遺伝子、イネグロブリン遺伝子、イネオリジン遺伝子、およびイネプロラミン遺伝子、オオムギホルデイン遺伝子、コムギグリアジン遺伝子およびコムギグルテリン遺伝子、トウモロコシゼイン遺伝子およびトウモロコシグルテリン遺伝子、カラスムギグルテリン遺伝子、およびサトウモロコシカフィリン遺伝子、キビペニセチン遺伝子、ならびにライムギセカリン遺伝子からなる群より選択される遺伝子。
１つの好ましい実施形態において、このキメラ遺伝子の転写調節領域は、イネＧｔ１プロモーターであり、リーダーＤＮＡ配列は、連結されたポリペプチドをタンパク質貯蔵体に標的化し得るイネグルテリンＧｔ１シグナル配列である。例示されるグルテリンＧｔ１プロモーターおよびグルテリンＧｔ１シグナル配列は、配列番号１５により同定される配列に含まれる。別の好ましい実施形態において、このキメラ遺伝子の転写調節領域は、イネグルテリンＧｌｂプロモーターであり、リーダーＤＮＡ配列は、連結されたポリペプチドをタンパク質貯蔵体に標的化し得るイネグルテリンＧｔ１シグナル配列である。例示されるグルテリンＧｌｂプロモーターおよびグルテリンＧｔ１シグナル配列は、配列番号１６により同定される配列に含まれる。
形質転換された単子葉植物種子はさらに、少なくとも１つの転写因子Ｏ２、ＰＢＦ、およびＲｅｂ（それぞれ、配列番号３１、３２、および３３により例示される）をコードし得、好ましくは、Ｏ２および／またはＰＢＦをコードし得る。
タンパク質コード配列は、ラクトフェリン、リゾチーム、ラクトフェリシン、ＥＧＦ、ＩＧＦ−Ｉ、ラクトヘドリン、κ−カゼイン、ハプトコリン、ラクトペルオキシダーゼ、α−１−抗トリプシン、および免疫グロブリンからなる群より選択されるヒト乳タンパク質のコード配列であり、好ましくは、単子葉植物における発現のためにコドン最適化された配列である。これらのタンパク質の例示的なコドン最適化配列は、配列番号１、３、および７〜１４により示される。
この植物はさらに、（ｉ）種子成熟特異的プロモーターを有する単子葉植物遺伝子由来の転写調節領域、（ｉｉ）連結されたポリペプチドを内乳細胞のオルガネラに標的化し得る単子葉植物種子特異的トランジット配列をコードする、転写調節領域に作動可能に連結されたトランジットＤＮＡ配列、および（ｉｉｉ）第１のキメラ遺伝子によりコードされるタンパク質以外の、ヒト母乳中に通常存在するタンパク質をコードするタンパク質コード配列を有する第２のキメラ遺伝子で安定に形質転換され得る。
なお別の局面において、本発明は、１つ以上のヒト乳タンパク質を含有する麦芽シロップを形成する方法を包含する。この方法は、（ｉ）オオムギ種子を所望の含水率になるまで浸す工程、（ｉｉ）浸したオオムギを発芽させる工程、（ｉｉｉ）発芽を停止するのに有効な条件下で発芽した種子を乾燥させる工程、（ｉｖ）乾燥した種子を粉砕する工程、（ｖ）必要に応じて、非オオムギ単子葉植物由来の粉砕種子を添加する工程、（ｖｉ）水中で粉砕種子の混合物を形成する工程、および（ｖｉｉ）所望の麦芽が得られるまで粉砕種子混合物を麦芽処理する工程を包含する。オオムギまたは非オオムギ単子葉植物種子のうちの少なくとも１つは、（ｉ）種子成熟特異的プロモーターを有する単子葉植物遺伝子由来の転写調節領域、（ｉｉ）連結されたポリペプチドを内乳細胞のオルガネラに標的化し得る単子葉植物種子特異的トランジット配列をコードする、転写調節領域に作動可能に連結されたトランジットＤＮＡ配列、および（ｉｉｉ）通常ヒト母乳中に存在するタンパク質をコードするタンパク質コード配列を有する第１のキメラ遺伝子で安定に形質転換された植物から獲得される。
上記に加えて、本発明は、以下を提供する：
（項目１）
栄養補強された食物であって、
１つ以上の植物由来食物成分、ならびに
添加物としての種子組成物であって、成熟単子葉植物種子から獲得された穀粉、抽出物、または麦芽、および１つ以上の種子産生ヒト乳タンパク質を実質的に未精製形態で含有する組成物、
を含有する食物。
（項目２）
前記食物中に存在する前記種子産生タンパク質が、ラクトフェリン、リゾチーム、ラクトフェリシン、上皮増殖因子、インシュリン様増殖因子１、ラクトヘドリン、κ−カゼイン、ハプトコリン、ラクトペルオキシダーゼ、およびα−１−抗トリプシンからなる群より選択される、項目１に記載の食物。
（項目３）
前記種子産生タンパク質がリゾチームおよびラクトフェリンである、項目２に記載の食物。
（項目４）
前記食物が乳幼児用ミルクであり、そして前記種子産生タンパク質が、０．０３ｇ〜０．３ｇタンパク質／リットルミルクの量のリゾチーム、および０．３〜３ｇ／リットルミルクの量のラクトフェリンである、項目３に記載の食物。
（項目５）
前記種子組成物が、前記食物の総固体重量の０．１％〜２０％を占める、項目１に記載の食物。
（項目６）
前記食物が乳幼児用ミルクであり、そして前記種子組成物が、イネまたはオオムギの成熟種子から獲得された種子抽出物または麦芽を含有する、項目５に記載の食物。
（項目７）
成熟単子葉植物種子から獲得された穀粉、抽出物、または麦芽、および１つ以上の種子産生ヒト乳タンパク質を実質的に未精製形態で含有する、摂取可能な単子葉植物種子組成物。
（項目８）
前記抽出物中に存在する前記種子産生タンパク質が、ラクトフェリン、リゾチーム、ラクトフェリシン、上皮増殖因子、インシュリン様増殖因子１、ラクトヘドリン、κ−カゼイン、ハプトコリン、ラクトペルオキシダーゼ、およびα−１−抗トリプシンからなる群より選択される、項目７に記載の組成物。
（項目９）
前記種子産生タンパク質がリゾチームおよびラクトフェリンである、項目８に記載の組成物。
（項目１０）
添加された前記抽出物中に、少なくとも１つのヒトタンパク質が、１ｍｇ／ｇ抽出物乾燥重量より多い量で存在する、項目７に記載の組成物。
（項目１１）
（ａ）前記穀粉が、成熟単子葉植物種子を製粉することにより調製され；
（ｂ）前記抽出物が、緩衝性水性媒体中に製粉した穀粉を懸濁することにより調製され；そして
（ｃ）前記麦芽が、（ｉ）オオムギ種子を所望の含水率になるまで浸し、（ｉｉ）該浸したオオムギを発芽させ、（ｉｉｉ）発芽を停止するのに有効な条件下で該発芽した種子を乾燥させ、（ｉｖ）該乾燥した種子を粉砕し、（ｖ）必要に応じて、非オオムギ単子葉植物由来の粉砕種子を添加し、（ｖｉ）水中で粉砕種子の混合物を形成し、そして（ｖｉｉ）所望の麦芽が得られるまで該粉砕種子混合物を麦芽処理することにより調製され、ここで、オオムギまたは非オオムギ単子葉植物種子のうちの少なくとも１つがこのような乳タンパク質を含有する、項目１に記載の組成物。
（項目１２）
工程（ｖ）が、前記粉砕した乾燥オオムギ種子に、乳タンパク質を生成する成熟イネトランスジェニック種子を添加する工程を包含する、項目１１に記載の組成物。
（項目１３）
ヒト乳中に通常存在する１つ以上のタンパク質を抽出可能な形態で含有する、単子葉植物種子。
（項目１４）
前記ヒト乳タンパク質が、ラクトフェリン、リゾチーム、ラクトフェリシン、ＥＧＦ、ＫＧＦ、ＩＧＦ−Ｉ、ラクトヘドリン、κ−カゼイン、ハプトコリン、ラクトペルオキシダーゼ、α−１−抗トリプシン、および免疫グロブリンからなる群より選択される、項目１３に記載の種子。
（項目１５）
前記ヒト乳タンパク質がリゾチームおよび／またはラクトフェリンである、項目１４に記載の種子。
（項目１６）
ヒト乳中に通常見出される２つ以上のタンパク質を含有する、項目１３に記載の種子。
（項目１７）
前記乳タンパク質が、収穫された成熟種子中の総タンパク質の少なくとも０．２５重量％を構成する、項目１３に記載の種子。
（項目１８）
摂取可能な種子組成物を生成する方法であって：
（ａ）（ｉ）種子成熟特異的プロモーターを有する単子葉植物遺伝子由来の転写調節領域、（ｉｉ）連結されたポリペプチドを内乳細胞のオルガネラに標的化し得る単子葉植物種子特異的トランジット配列をコードする、該転写調節領域に作動可能に連結されたリーダーＤＮＡ配列、および（ｉｉｉ）ヒト乳中に通常存在するタンパク質をコードするタンパク質コード配列を有する第１のキメラ遺伝子で安定に形質転換された単子葉植物を獲得する工程；
（ｂ）種子成熟条件下で該形質転換植物を栽培する工程；
（ｃ）該栽培した植物から成熟種子を収穫する工程；ならびに
（ｄ）該収穫した種子から、ヒト乳タンパク質を実質的に未精製形態で含有する穀粉、抽出物、または麦芽組成物を抽出する工程、
を包含する、方法。
（項目１９）
前記ヒト乳タンパク質が、前記収穫された成熟種子中の総タンパク質の少なくとも０．２５重量％を構成する、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
（ａ）前記穀粉が、成熟単子葉植物種子を製粉することにより調製され；
（ｂ）前記抽出物が、緩衝性水性媒体中に製粉した穀粉を懸濁することにより調製され；そして
（ｃ）前記麦芽が、（ｉ）オオムギ種子を所望の含水率になるまで浸し、（ｉｉ）該浸したオオムギを発芽させ、（ｉｉｉ）発芽を停止するのに有効な条件下で該発芽した種子を乾燥させ、（ｉｖ）該乾燥した種子を粉砕し、そして（ｖ）該粉砕した種子を水と混合した後、所望の麦芽が得られるまで該粉砕種子混合物を麦芽処理することにより、調製される、項目１８に記載の方法。
（項目２１）
前記麦芽がさらに、乳タンパク質を生成する成熟非オオムギトランスジェニック単子葉植物種子を、前記粉砕乾燥種子に添加することにより調製される、項目２０に記載の方法。
（項目２２）
獲得された前記単子葉植物が、（ｉ）種子成熟特異的プロモーターを有する単子葉植物遺伝子由来の転写調節領域、（ｉｉ）連結されたポリペプチドを内乳細胞のオルガネラに標的化し得る単子葉植物種子特異的トランジット配列をコードする、該転写調節領域に作動可能に連結されたトランジットＤＮＡ配列、および（ｉｉｉ）前記第１のキメラ遺伝子によりコードされるタンパク質以外の、ヒト母乳中に通常存在するタンパク質をコードするタンパク質コード配列を有する第２のキメラ遺伝子でさらに形質転換される、項目１８に記載の方法。
（項目２３）
トランスジェニック単子葉植物であって、該植物は：
（ｉ）種子成熟特異的プロモーターを有する単子葉植物遺伝子由来の転写調節領域、
（ｉｉ）連結されたポリペプチドを内乳細胞のオルガネラに標的化し得る単子葉植物種子特異的トランジット配列をコードする、該転写調節領域に作動可能に連結されたトランジットＤＮＡ配列、および
（ｉｉｉ）ヒト乳中に通常存在するタンパク質をコードするタンパク質コード配列、
を有する第１のキメラ遺伝子で安定に形質転換されている、植物。
（項目２４）
前記キメラ遺伝子の転写調節領域が、イネグルテリン遺伝子、イネグロブリン遺伝子、イネオリジン遺伝子、およびイネプロラミン遺伝子、オオムギホルデイン遺伝子、コムギグリアジン遺伝子およびコムギグルテリン遺伝子、トウモロコシゼイン遺伝子およびトウモロコシグルテリン遺伝子、カラスムギグルテリン遺伝子、およびサトウモロコシカフィリン遺伝子、キビペニセチン遺伝子、ならびにライムギセカリン遺伝子の群より選択される遺伝子のプロモーター由来である、項目２３に記載の植物。
（項目２５）
前記キメラ遺伝子のリーダー配列が、イネグルテリン遺伝子、イネグロブリン遺伝子、イネオリジン遺伝子、およびイネプロラミン遺伝子、オオムギホルデイン遺伝子、コムギグリアジン遺伝子およびコムギグルテリン遺伝子、トウモロコシゼイン遺伝子およびトウモロコシグルテリン遺伝子、カラスムギグルテリン遺伝子、およびサトウモロコシカフィリン遺伝子、キビペニセチン遺伝子、ならびにライムギセカリン遺伝子の群より選択される遺伝子由来である、項目２４に記載の植物。
（項目２６）
前記キメラ遺伝子の転写調節領域が、イネグルテリンＧｔ１プロモーターであり、前記リーダーＤＮＡ配列が、連結されたポリペプチドをタンパク質貯蔵体に標的化し得るイネグルテリンＧｔ１シグナル配列である、項目２５に記載の植物。
（項目２７）
グルテリンＧｔ１プロモーターおよびグルテリンＧｔ１シグナル配列が、配列番号１５により同定される配列内に含まれる、項目２６に記載の植物。
（項目２８）
前記キメラ遺伝子の転写調節領域が、イネグルテリンＧｌｂプロモーターであり、前記リーダーＤＮＡ配列が、連結されたポリペプチドをタンパク質貯蔵体に標的化し得るイネグルテリンＧｔ１シグナル配列である、項目２５に記載の植物。
（項目２９）
前記グルテリンＧｌｂプロモーターおよびグルテリンＧｔ１シグナル配列が、配列番号１６により同定される配列内に含まれる、項目２８に記載の植物。
（項目３０）
前記形質転換された単子葉植物がさらに、Ｒｅｂ、Ｏ２、およびＰＢＦ、ならびにそれらの活性フラグメントからなる群より選択される少なくとも１つの転写因子をコードする核酸を含有する、項目２３に記載の植物。
（項目３１）
前記転写因子が、Ｏ２および／またはＰＢＦである、項目３０に記載の植物。
（項目３２）
前記タンパク質コード配列が、ラクトフェリン、リゾチーム、ラクトフェリシン、ＥＧＦ、ＩＧＦ−Ｉ、ラクトヘドリン、κ−カゼイン、ハプトコリン、ラクトペルオキシダーゼ、α−１−抗トリプシン、および免疫グロブリンからなる群より選択されるヒト乳タンパク質のコード配列である、項目１８に記載の植物。
（項目３３）
前記タンパク質コード配列が、配列番号１、３、および７〜１４により同定されるコドン最適化配列の群より選択される、項目３２に記載の植物。
（項目３４）
項目１８に記載の植物であって、該植物はさらに：
（ｉ）種子成熟特異的プロモーターを有する単子葉植物遺伝子由来の転写調節領域、
（ｉｉ）連結されたポリペプチドを内乳細胞のオルガネラに標的化し得る単子葉植物種子特異的トランジット配列をコードする、該転写調節領域に作動可能に連結されたトランジットＤＮＡ配列、および
（ｉｉｉ）前記第１のキメラ遺伝子によりコードされるタンパク質以外の、ヒト乳中に通常存在するタンパク質をコードするタンパク質コード配列、
を有する第２のキメラ遺伝子で安定に形質転換されている、植物。
（項目３５）
１つ以上のヒト乳タンパク質を含有する麦芽シロップを形成する方法であって、該方法は：
（ｉ）オオムギ種子を所望の含水率になるまで浸す工程、
（ｉｉ）該浸したオオムギを発芽させる工程、
（ｉｉｉ）発芽を停止するのに有効な条件下で該発芽した種子を乾燥させる工程、
（ｉｖ）該乾燥した種子を粉砕する工程、
（ｖ）必要に応じて、非オオムギ単子葉植物由来の粉砕種子を添加する工程、および
（ｖｉ）水中で粉砕種子の混合物を形成する工程、および
（ｖｉｉ）所望の麦芽が得られるまで該粉砕種子混合物を麦芽処理する工程、
を包含し、ここで、オオムギまたは非オオムギ単子葉植物種子のうちの少なくとも１つが、（ｉ）種子成熟特異的プロモーターを有する単子葉植物遺伝子由来の転写調節領域、（ｉｉ）連結されたポリペプチドを内乳細胞のオルガネラに標的化し得る単子葉植物種子特異的トランジット配列をコードする、該転写調節領域に作動可能に連結されたトランジットＤＮＡ配列、および（ｉｉｉ）ヒト母乳中に通常存在するタンパク質をコードするタンパク質コード配列を有する第１のキメラ遺伝子で安定に形質転換された植物から獲得される、方法。
（項目３６）
工程（ｖ）が、前記粉砕した乾燥オオムギ種子に、乳タンパク質を生成する成熟イネトランスジェニック種子を添加する工程を包含する、項目３５に記載の方法。
（項目３７）
前記抽出工程が、前記種子を粉砕する工程、および生理学的ｐＨに緩衝化された水性媒体中で前記粉砕種子を懸濁する工程を包含する、項目１８に記載の方法。
本発明のこれらおよび他の目的ならびに特徴は、以下の本発明の詳細な説明を添付の図面と合わせて読むことで、より完全に明らかとなる。
（発明の詳細な説明）
（Ｉ．定義）
他に指示されない限り、本明細書中で使用される全ての用語は、以下に示される意味を有し、そして一般に、本発明の当業者に対してこの用語が有する意味と一致する。当該分野での定義および用語について、実行者は、特に、Ｓａｍｂｒｏｏｋら（１９８９）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ（第二版），Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｐｒｅｓｓ，Ｐｌａｉｎｖｉｅｗ，Ｎ．Ｙ．およびＡｕｓｕｂｅｌ ＦＭら（１９９３）Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ
Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，Ｎ．Ｙ．に従う。本発明は、記載される特定の方法論、プロトコルおよび試薬に対して、限定されず、それらが変化し得ると理解されるべきである。
本明細書中に引用される刊行物の全てが、本発明に関連して使用され得る組成物および方法論を記載する目的ならびに開示する目的のために、本明細書中に参考として明確に援用される。
用語「ポリペプチド」とは、ペプチド結合により連結される単鎖のアミノ酸残基で構成される、生体高分子化合物をいう。用語「タンパク質」は、本明細書中で使用される場合、用語「ポリペプチド」と同義語であり得るか、またはさらに、２つ以上のポリペプチドの複合体のことをいい得る。
用語「抗微生物タンパク質」とは、抗細菌性であるタンパク質のことをいい、そして急性期タンパク質、カチオン性抗菌ペプチドおよびプロバイオティック（ｐｒｏｂｉｏｔｉｃ）タンパク質を含み得る。このような、抗微生物タンパク質は、１つ以上のグラム陰性菌、グラム陽性菌、真菌（酵母を含む）、寄生生物（プラナリアおよび線虫を含む）ならびにウイルスの増殖を阻害し得る。代表的には、このような抗微生物ペプチドは、真核生物細胞よりもこのような微生物に対し、選択的生物学的活性を示す。
用語「抗菌タンパク質」とは、事実上、静菌性または殺菌性であるタンパク質をいう。
用語「静菌性タンパク質」とは、細菌の増殖を阻害し得るが、細菌を死滅させ得ないタンパク質をいう。
用語「殺菌性タンパク質」とは、細菌を死滅させ得るタンパク質をいう。
用語「ベクター」とは、異なる宿主細胞間の移入のために設計された核酸構築物を言う。「発現ベクター」とは、異種ＤＮＡフラグメントを外来細胞中に組み込み、そしてその細胞中で発現する能力を有するベクターをいう。原核生物の発現ベクターおよび真核生物の発現ベクターの多くは、市販されている。適切な発現ベクターの選択は、当業者の知識の範囲内である。従って、「発現カセット」または「発現ベクター」は、組換え的にか、または合成的に生成される、標的細胞中での特定の核酸の転写を可能にする、一連の特定された核酸エレメントを有する核酸構築物である。この組換え発現カセットは、プラスミド、染色体、ミトコンドリアＤＮＡ、プラスミドＤＮＡ、ウイルスまたは核酸フラグメント中に組み込まれ得る。代表的に、発現ベクターの組換え発現カセット部分は、特に、転写されるべき核酸配列およびプロモーターを含む。
用語「プラスミド」とは、クローニングベクターとして使用される環状二本鎖（ｄｓ）ＤＮＡ構築物をいい、多くの細菌およびいくつかの真核生物中で、染色体外の自己複製遺伝要素を形成する。
用語「選択マーカーをコードするヌクレオチド配列」とは、植物細胞中で発現し得るヌクレオチド配列をいい、ここで、選択マーカーの発現は、発現される遺伝子を含む植物細胞に、選択試薬の存在下で増殖し得る能力を与える。本明細書中で使用される場合、用語「Ｂａｒ遺伝子」とは、発現の時、除草剤グルホシネート（ｇｌｕｆｏｓｉｎａｔｅ）−アンモニウム（「Ｂａｓｔａ」）に対する耐性を与える、フォスフィノスリシン（ｐｈｏｓｐｈｉｎｏｔｈｒｉｃｉｎ）アセチルトランスフェラーゼ酵素をコードするヌクレオチド配列をいう。
「転写調節領域」または「プロモーター」とは、転写の開始に影響しそして／または転写の開始を促進する核酸配列をいう。プロモーターは、通常、調節領域（例えば、エンハンサーエレメントまたはインデューサエレメント）を含むと考えられる。このプロモーターは、一般に、標的の遺伝子が発現される宿主細胞に適切である。このプロモーターは、他の転写調節核酸領域および翻訳調節核酸領域（「制御配列」ともいう）と一緒になって、任意の所与の遺伝子を発現するために必要である。概して、転写調節配列および翻訳調節配列としては、プロモーター配列、リボソーム結合部位、転写開始配列および転写終止配列、翻訳開始配列および翻訳終止配列、ならびにエンハンサー配列またはアクチベータ配列が挙げられるが、これらに限定されない。
「キメラ遺伝子」または「異種核酸構築物」とは、本明細書中で定義される場合、宿主中に導入されている構築物をいい、外因性起源または自己起源の異なる遺伝子の一部（調節エレメントを含む）を含み得る。植物／種子の形質転換のためのキメラ遺伝子構築物は、概して、異種タンパク質をコードする配列に作動可能に連結されている転写調節領域（プロモーター）から構成されるか、あるいは、選択マーカー異種核酸構築物において、形質転換された植物細胞に抗生物質耐性を与えるタンパク質をコードする選択マーカー遺伝子に作動可能に連結されている転写調節領域から構成される。本発明の代表的なキメラ遺伝子は、種子発達中に誘導され得る転写調節領域、タンパク質コード配列、およびターミネーター配列を含む。キメラ遺伝子構築物はまた、標的のタンパク質の分泌が所望される場合、シグナルペプチドをコードする第２のＤＮＡ配列を含み得る。
核酸配列は、別の核酸配列との機能的相関で配置される場合、「作動可能に連結されている」。例えば、プレ配列または分泌性リーダーについてのＤＮＡは、ポリペプチドの分泌に関与するプレタンパク質として発現される場合、ポリペプチドについてのＤＮＡに作動可能に連結されているか；プロモーターまたはエンハンサーは、配列の転写に影響を及ぼす場合、コード配列に作動可能に連結されているか；またはリボソーム結合部位は、転写を促進するように配置される場合、コード配列に作動可能に連結されている。一般に、「作動可能に連結されている」とは、連結されているＤＮＡ配列が、隣接しており、そして，分泌性リーダーである場合には、隣接しそしてリーディングフレーム中にあることを意味する。しかし、「作動可能に連結されている」エレメント（例えば、エンハンサー）は、隣接する必要はない。連結は、好都合な制限酵素部位で、ライゲーションにより達成される。このような部位が存在しない場合、従来の実践に従って、合成オリゴヌクレオチドアダプターまたはリンカーが使用される。
用語「遺伝子」は、ポリペプチド鎖の産生に関与するＤＮＡのセグメントを意味し、これは、コード領域の前の領域および後の領域（例えば、５’非翻訳（５’ＵＴＲ）または「リーダー」配列および３’ＵＴＲまたは「トレーラ（ｔｒａｉｌｅｒ）」配列）ならびに個々のコードセグメント（エキソン）間の介在配列（イントロン）を含んでも含まなくてもよい。
用語「配列同一性」は、２つ以上の整列した配列（配列アラインメントプログラムを用いて整列した配列）における、核酸配列同一性またはアミノ酸配列同一性を意味する。用語「％相同性」は、本明細書中で、用語「％同一性」と相互交換可能に用いられ、そして、配列アラインメントプログラムを用いて整列される場合、２つ以上の整列した配列間の、核酸配列同一性またはアミノ酸配列同一性のレベルのことをいう。例えば、７０％相同性は、定義されたアルゴリズムによって決定される７０％配列が同一であるものと同じことを意味し、そして従って、所与の配列のホモログは、所与の配列長に対して、８０％より高い配列同一性を有する。配列同一性の代表的なレベルとしては、所与の配列（例えば、本明細書中に記載される場合、ラクトフェリンについてのコード配列）に対して８０％、８５％、９０％または９５％以上の配列同一性が挙げられるが、これらに限定されない。
２つの配列間の同一性を決定するために使用され得る代表的なコンピュータープログラムとしては、ＢＬＡＳＴプログラム一式（例えば、ＢＬＡＳＴＮ、ＢＬＡＳＴＸ、およびＴＢＬＡＳＴＸ、ＢＬＡＳＴＰならびにＴＢＬＡＳＴＮ）（インターネット上の「ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｇｏｖ／ＢＬＡＳＴ／」で、公に入手可能）が挙げられるが、これらに限定されない。また、Ａｌｔｓｃｈｕｌ，Ｓ．Ｆ．ら、１９９０およびＡｌｔｓｃｈｕｌ，Ｓ．Ｆ．ら、１９９７を参照のこと。
配列探索は、ＧｅｎＢａｎｋ ＤＮＡ配列および他の公開データベース内の核酸配列に関して、所与の核酸配列を評価する場合、代表的に、ＢＬＡＳＴＮプログラムを用いて実施される。ＢＬＡＳＴＸプログラムは、ＧｅｎＢａｎｋ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓおよび他の公開データベース内のアミノ酸配列に対するリーディングフレーム全てにおいて翻訳されている核酸配列の探索のために好ましい。ＢＬＡＳＴＮおよびＢＬＡＳＴＸの両方は、オープンギャップペナルティ１１．０および拡張ギャップペナルティ１．０のデフォルトパラメータを用いて作動し、そしてＢＬＯＳＵＭ６２マトリクスを利用する。［Ａｌｔｓｃｈｕｌら、１９９７を参照のこと］。
２つ以上の配列間の「％同一性」を決定するために好ましい、選択された配列のアラインメントは、例えば、デフォルトパラメータ（１０．０のオープンギャップペナルティ、０．１の拡張ギャップペナルティ、およびＢＬＯＳＵＭ３０の類似性マトリクスを含む）により操作されるＭａｃＶｅｃｔｏｒ バージョン６．５の中のＣＬＵＳＴＡＬ−Ｗプログラムを用いて行われる。
核酸配列は、中程度〜高いストリンジェンシーのハイブリダイゼーションおよび洗浄の条件下で、２つの配列が、互いに特異的にハイブリダイズする場合、参照の核酸配列に対して「選択的にハイブリダイズ可能」であると考えられる。ハイブリダイゼーション条件は、核酸結合複合体またはプローブの融解温度（Ｔｍ）に基づく。例えば、概して、「最大のストリンジェンシー」は、約Ｔｍ−５℃（プローブのＴｍより５°低い）で現れ；「高いストリンジェンシー」は、Ｔｍより約５〜１０°低く；「中程度のストリンジェンシー」は、プローブのＴｍより約１０〜２０°低く；そして「低いストリンジェンシー」は、Ｔｍより約２０〜２５°低い。機能的に、最大のストリンジェンシー条件は、ハイブリダイゼーションプローブと厳密な同一性または厳密に近い同一性を有する配列を同定するために使用され得るが；一方、高いストリンジェンシー条件は、プローブと約８０％またはそれ以上の配列同一性を有する配列を同定するために使用される。
中程度および高いストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件は、当該分野で周知である（例えば、Ｓａｍｂｒｏｏｋら、１９８９，第９章および第１１章、およびＡｕｓｕｂｅｌら、１９９３（本明細書中で参照として明確に援用される）を参照のこと）。高いストリンジェンシー条件の例としては、５０％のホルムアミド、５×ＳＳＣ、５×デンハート溶液、０．５％ ＳＤＳおよび１００μｇ／ｍｌの変性されたキャリアＤＮＡ中で約４２℃でのハイブリダイゼーション、続いて室温で２×ＳＳＣおよび０．５％ ＳＤＳで２回洗浄、０．１×ＳＳＣおよび０．５％ ＳＤＳ中で４２℃でさらに２回の洗浄が挙げられる。
本明細書中で使用される場合、「組換え体」は、異種核酸配列の導入によって改変された細胞もしくはベクターに対する言及、またはその細胞がそのように改変された細胞由来であることを含む。従って、例えば、組換え体細胞は、その細胞のネイティブな（組換え体でない）形態内に同一の形態で見出されない遺伝子を発現するか、または故意のヒトの介入の結果として、別の方法で異常に発現されるか、過少発現されるか、または全く発現されないネイティブな遺伝子を発現する。
抗微生物タンパク質またはペプチドについてのコード配列を含む異種の核酸構築物が導入された、植物細胞、組織、器官、または植物は、形質転換されたか、トランスフェクトされたか、またはトランスジェニックであるとみなされる。トランスジェニックまたは形質転換された細胞または植物はまた、細胞または植物の子孫および交雑における親としてのこのようなトランスジェニック植物を使用する育種プログラムから産出される子孫、および、抗微生物タンパク質についてのコード配列の存在から生じる改変された表現系を示す子孫を含む。従って、本発明の植物は、配列が、形質転換手段を介して直接植物に導入されたか、直接の形質転換によって最初に構築物を受け取った祖先細胞からの世代間転移によって導入されたかどうかに関わらず、導入された核酸を含む細胞を有する任意の植物を含む。
用語「トランスジェニック植物」は、組み込まれた外因性核酸配列（すなわち、ネイティブの（「形質転換されない」）植物または植物細胞に存在しない核酸配列）を有する植物をいう。従って、その細胞内に異種のポリヌクレオチドを有する植物は、本明細書中で、「トランスジェニック植物」といわれる。異種のポリヌクレオチドは、ゲノムに安定に組込まれ得るか、または染色体外のものであり得るかのいずれかである。好ましくは、本発明のポリヌクレオチドは、そのポリヌクレオチドが、継承世代に伝えられるように、ゲノム中に安定に組込まれる。用語「トランスジェニック」は、本明細書中で使用される場合、通常の植物育種方法、または天然に起こる事象（例えば、ランダムな交叉受精、非組換え体ウイルス感染、非組換え体細菌形質転換、非組換え体転位、または偶発突然変異）による、ゲノム（染色体のまたは染色体外の）の改変を含まない。「トランスジェニック」は、本明細書中で、その遺伝子型が、初期のトランスジェニックの有性交配または無性生殖によって生成されたトランスジェニックと同様に、最初にそのように改変されたトランスジェニックを含む異種核酸の存在によって改変された、任意の細胞、細胞株、カルス、組織、植物部分または植物を含むように使用される。
植物細胞に関する、用語「形質転換された」、「安定に形質転換された」または「トランスジェニック」は、植物細胞が、２以上の世代にわたって維持されるそのゲノムに組込まれたネイティブでない（異種の）核酸配列を有することを意味する。
タンパク質またはペプチドに関する用語「発現」は、遺伝子の核酸配列に基づいて、タンパク質またはペプチドが生成されるプロセスをいう。このプロセスは、転写および翻訳の両方を含む。用語「発現」は、ＤＮＡ配列からのＲＮＡの産出に関してもまた使用され得る。
細胞内に核酸配列を挿入する状況において、用語「導入された」は、「感染」、または「形質転換」もしくは「形質導入」を意味し、そして核酸配列の真核生物細胞または原核生物細胞への組み込みを含み、ここでこの核酸配列は、細胞のゲノム（例えば、染色体、プラスミド、プラスチド、またはミトコンドリアＤＮＡ）に組込まれ得るか、自律的レプリコンに転換され得るか、または一時的に発現され得る（例えば、トランスフェクトされたｍＲＮＡ）。
「宿主細胞」によって、ベクターを含み、発現構築物の複製および／もしくは転写、または転写および翻訳（発現）を支持する細胞が意味される。本発明における使用のための宿主細胞は、原核生物細胞（例えば、Ｅ．ｃｏｌｉ）または真核生物細胞（例えば、酵母、植物、昆虫、両生類、または哺乳動物細胞）であり得る。一般的に、宿主細胞は、単子葉植物細胞または双子葉植物細胞である。
「植物細胞」は、植物由来の任意の細胞をいい、未分化の組織（例えば、カルス）ならびに植物の種、花粉、ｐｒｏｇａｇｕｌｅおよび胚を含む。
用語「成熟植物」は、完全に分化した植物をいう。
植物の形質または表現型に関する、用語「ネイティブ」および「野生型」は、この形質または表現型が、天然の種々の同じ植物において見出される形態をいう。
用語「植物」は、植物全体、植物器官（例えば、葉、茎、根など）、種子、および植物細胞ならびにこれらの子孫に対する参照を含む。本明細書で使用される場合、植物細胞として、種子、懸濁培養物、胚、分裂組織領域、カルス組織、葉根苗条、配偶体、胞子体、花粉、および小胞子が挙げられるが、これらに限定されない。本発明の方法で使用され得る植物のクラスは、一般的に、形質転換技術の影響を受けやすい高等植物のクラスと同程度に広く、単子葉植物細胞および双子葉植物細胞の両方を含む。
用語「種子」は、種子成熟および種子発芽いずれかの間に、例えば、子葉鞘および葉、幼根および根鞘、菌甲（ｓｃｕｔｕｌｕｍ）、デンプン質内乳、アリューロン（ａｌｅｕｒｏｎｅ）層、果皮ならびに／または種皮を含む、全ての種子成分を含むことを意味する。
用語「食物または食物補充物としての使用のための形態の種子」としては、外殻除去された全種子、フラワー（製粉によって外郭が除去され、挽いて粉にされた種子）、種子タンパク質抽出物（ここで、フラワーのタンパク質画分は、炭水化物画分から分離されている）および／またはトランスジェニック穀類由来の精製されたタンパク質画分のような種子画分が挙げられるがこれらに限定されない。
用語「精製する」は、用語「単離する」と交換可能に使用され、そして一般的に、それが見出されるかまたは産出される環境の他の成分からの、特定の成分の分離をいう。例えば、組換えタンパク質が代表的に産出される植物細胞から組換えタンパク質を精製することは、植物材料を含むトランスジェニックタンパク質を生化学的精製および／またはカラムクロマトグラフィーに供することを意味する。
用語「活性な」は、例えば、ヒトリゾチームに関連する酵素活性のような、特定の乳タンパク質に関連する、任意の生物学的活性をいう。これは、所定の乳タンパク質の生物学的活性が、代表的には当業者による要素に帰する、任意の生物学的活性をいうことになる。
用語「ヒト乳タンパク質」または「ヒト乳中に通常存在するタンパク質」は、正常なヒト乳に見出される、ラクトフェリン、リゾチーム、ラクトフェリシン、ＥＧＦ、ＩＧＦ−Ｉ、ラクトヘドリン、κ−カゼイン、ハプトコリン、ラクトペルオキシダーゼ、α−１−抗トリプシン、および免疫グロブリン、ならびにその生物学的に活性なフラグメントを含むがそれらに限定されない、１つ以上のタンパク質またはその生物学的に活性なフラグメントをいう。
用語「栄養補強食品」は、種子が生成したヒト乳タンパク質が添加された、その食物を消費するヒトに対していくらかの健康利益（例えば、腸の健康状態の改善、病原細菌への耐性、または鉄輸送）を付与する有効量の食品、代表的には加工食品をいう。
「植物由来食物成分」は、植物由来食品、代表的には、単子葉植物の穀粒をいうが、レクチン、ゴム、糖、植物産生タンパク質および脂質もまた別々に含む植物由来食品をいう。これらは、食用食物を生成するように、ブレンド、または組合され得、単独または１つ以上の植物由来成分と組合わせられ得る。
「単子葉植物種子成分」は、単子葉植物種子、代表的には成熟単子葉植物種子から抽出可能な炭化水素、タンパク質、および脂質成分をいう。
「麦芽種子成分」は、麦芽製造法（すなわち、種子由来炭化水素を麦芽糖に転化するのに有効な条件下での、オオムギアミラーゼおよびグルカナーゼのような麦芽製造酵素での処理）による麦芽糖への複雑な炭水化物の転化後の、種子由来成分、主に、炭水化物成分をいう。
種子抽出物中のヒト乳タンパク質へ適用される場合、「実質的に未精製の形態」は、抽出物中に存在するタンパク質が、５０重量％未満、代表的には、０．１重量％と１０重量％との間の量で存在する。
「種子成熟」または「穀粒発達」は、種子（穀粒）（例えば、内乳、卵殻、アリューロン層、および胚盤上皮）における種々の組織に対して、標的化小胞を使用または使用しないで、代謝可能な貯蔵（例えば、糖、オリゴサッカライド、デンプン、フェノール類、アミノ酸、およびタンパク質）が貯蔵される受精で始まり、穀粒の肥大、穀粒の充填を導き、そして穀粒乾燥で終わる期間をいう。
「種子成熟の間誘導性の」は、種子成熟の間、実質的に（２５％を超えて）刺激されるプロモーターをいう。
「異種ＤＮＡ」または「外因性ＤＮＡ」は、別の供給源から植物細胞に導入されているか、または同じ植物供給源を含む植物供給源由来であるが、異種ＤＮＡの発現を通常は調節しないプロモーターまたはターミネーターの制御下にあるＤＮＡをいう。
「異種タンパク質」は、異種ＤＮＡによってコードされる、ポリペプチドを含むタンパク質である。
「シグナル／標的化／輸送配列」は、小胞もしくは他のタンパク質貯蔵体（葉緑体、ミトコンドリアもしくは小胞体）、または細胞外空間もしくは種子領域（例えば、内乳）を含む、選択された細胞内領域または細胞外領域に付着し、その後細胞から分泌される、ポリペプチドまたはタンパク質を局在化するのに有効な、Ｎ末端またはＣ末端のポリペプチド配列である。
ＤＮＡ分子によってコードされる「産物」としては、例えば、ＲＮＡ分子およびポリペプチドが挙げられる。
ＤＮＡ配列は、これが遺伝子のセグメントまたは領域に、配列が対応する場合、遺伝子「に由来する」。遺伝子に由来し得る遺伝子のセグメントは、その遺伝子の、プロモーター領域、５’非翻訳領域、および３’非翻訳領域を含む。
本明細書で使用される場合、「αアミラーゼ」は、主にデンプンをデキストリンに切断する酵素をいう。
本明細書で使用される場合、「βアミラーゼ」は、デンプン（ｓｔａｒｔ）またはデキストリンをマルトースに転化する酵素をいう。
本明細書で使用される場合、「穀類添加物」は、オオムギのマッシュに加えられる、穀類穀粒（主に、オオムギ、コムギ、ライムギ、エンバク、トウモロコシ、モロコシおよびコメ）、または加工されたそれらの全体もしくは一部（特にデンプン画分）をいい、オオムギ酵素がオオムギデンプンおよび穀類添加物由来のデンプンの両方を加水分解することを可能にする。本明細書で使用される場合、「トランスジェニック穀類添加物」は、トランスジェニック穀類穀粒、主にオオムギ、コムギ、ライムギ、エンバク、トウモロコシ、モロコシおよびコメをいい、穀粒部分（特に、内乳（デンプン）層）において組換え分子、を発現する。
本明細書で使用される場合、「転化」は、通常、酸または酵素作用によって触媒される、デンプンの加水分解の工程をいい、その工程によって、デンプンからデキストロース、麦芽糖、およびより高級のポリサッカライドが産生される。
本明細書で使用される場合、「糖化酵素（デンプン分解）」は、デンプンの加水分解を引き起こし得る酵素をいう。
本明細書で使用される場合、「糖化麦芽フラワー」は、出芽（麦芽処理された）オオムギから製粉にされた酵素活性フラワーをいう。
本明細書で使用される場合、「糖化麦芽シロップ」は、酵素活性液体麦芽シロップ（オオムギおよび穀類添加物）をいう
本明細書で使用される場合、「乾燥糖化麦芽」は、２０°Ｌｉｎｔｎｅｒおよび６０°Ｌｉｎｔｎｅｒで標準化された酵素レベルを有する、糖化麦芽処理オオムギフラワー、小麦粉またはデキストロースのブレンドをいう。
本明細書で使用される場合、「乾燥非糖化麦芽」は、液体非糖化麦芽抽出物またはシロップの噴霧乾燥形態をいう。
本明細書で使用される場合、「Ｌｉｎｔｎｅｒ」は、酵素活性強度の実験室測定値をいう。値がより大きいほど、活性はより高い。
本明細書で使用される場合、「乾燥麦芽」は、穀類穀粒（ｇｒｉｎｓ）（通常にはオオムギ）の制御された出芽から生じる乾燥穀粒をいう。しかし、他の穀類も同様に麦芽処理され得る。
本明細書で使用される場合、「麦芽抽出物」は、乾燥麦芽の水抽出物の粘性濃縮物をいう。
本明細書で使用される場合、「マルトデキストリン」は、食用デンプンから得られた、精製され濃縮された栄養価のあるサッカライドの水性溶液またはこの溶液から得られた乾燥生成物をいう。マルトデキストリンは、２０未満のデキストロース当量を有し、「非甘味性可溶性固体」と考えられる。これらマルトデキストリンは、通常、乾燥状態で売買されるが、濃縮された溶液として得られ得る。マルトデキストリンは、通常では、１０〜１４Ｄ．Ｅ．生成物として、または１５〜１９Ｄ．Ｅ．バージョンとして提供される。約５のＤ．Ｅ．を有する別のマルトデキストリンは、時々製造されるが、現在のところ、広くは使用されない。マルトデキストリンの組成は、約６５〜８０％の高級サッカライド、４〜９％のペンタサッカライド、４〜７％のテトラサッカライド、および５〜９％のトリサッカライドである。極微量のモノサッカライドおよびジサッカライドが存在する。これらサッカライドは、通常、甘味を有さない、バルク化薬剤または粘性ビルダーとして使用される。
本明細書で使用される場合、「麦芽シロップ」は、乾燥「麦芽」および他の穀類穀粒の水抽出物の粘性濃縮物をいう。
「麦芽」は、麦芽抽出物または麦芽シロップをいう。
本明細書で使用される場合、「非糖化麦芽シロップ」は、酵素活性を有さない、液体麦芽シロップ（オオムギおよび穀類穀粒）をいう。
本明細書で使用される場合、「トランスジェニック麦芽抽出物」は、組換えのタンパク質、ポリぺフチドおよび／または代謝産物を含む、乾燥麦芽の水抽出物の粘性濃縮物をいう。
本明細書で使用される場合、「トランスジェニック麦芽シロップ」は、組換えタンパク質、ポリぺフチドおよび／または代謝産物を含む、乾燥「麦芽」および他の穀類穀粒の水抽出物の粘性濃縮物をいう。
（ＩＩ．Ａｒｔ／Ｉｓｓｕｅｓの乳産物の状態）
健康でよく滋養された母によって供給されるヒト乳は、小児科医および栄養士によって、生涯の最初の６ヶ月間、乳幼児に栄養分を与える最適のものであると考えられる。母乳は、乳幼児に、バランスの良く取れた栄養補充だけでなく、栄養分の消化および吸収を容易にし、微生物から保護し、そして成長および発育を促進する、多数の独特の成分もまた供給する。ヒト乳は、ペプチド、アミノ酸、および窒素の供給源であり、そしてまた、他の非免疫原性防御タンパク質（例えば、ラクトフェリン）と一緒に、免疫応答の発達に関与する乳清タンパク質（例えば、免疫グロブリン）も含む。
しかし、特殊調製粉乳は、種々の理由（例えば、母親による不充分な乳汁酸性または母親の病原体の感染）のために、１歳未満の乳幼児に対する栄養源としてしばしば使用される。乳幼児調乳物および標準でない牛乳が、以下の理由により使用される：（１）牛乳は、母乳または乳幼児調乳物の２倍を超えるタンパク質を有し、このタンパク質が、赤子にとって消化が困難であり得るからであり；（２）（赤子がその食事に必要とする）鉄、亜鉛およびビタミンＣのレベルが、牛乳において低いからであり；そして（３）ナトリウムのレベルが、母乳の３〜４倍であり、これは１歳未満の乳幼児にとって、一般的に高すぎるからである。カロリー含量、栄養素組成、消化性、味、および価格が異なる多くの型の乳幼児調乳物が、母乳に対する代替物として入手可能である。例としては、標準的な牛乳ベースの調乳物、ダイズタンパク質調乳物、およびアレルギーなどに起因して、特別の食事を必要とする未成熟乳幼児または乳幼児に対する調乳物処が挙げられる
この数十年間の間、安定で、母乳と類似かまたはそれより高い栄養素濃度を含む、改良された乳幼児調乳物が入手可能になった。しかし、母乳で栄養を与えられる乳幼児は、調乳物で栄養を与えられる乳幼児よりも低い感染罹患率をなお有し、この乳幼児が病気になった場合、下痢およびより高い呼吸感染の両方の持続時間が、調乳物で栄養を与えられる乳幼児よりも短い（例えば、Ｋｏｖａｒら、１９８４，およびＤｅｗｅｙら、１９９５を参照のこと）。さらに、母乳で栄養を与えられる乳幼児は、調乳物で栄養を与えられる乳幼児とは異なる成長パターンを有し（Ｄｅｗｅｙら、１９９２；Ｄｅｗｅｙら、１９９３）、そして、疫学的研究が、母乳で栄養を与えられる乳幼児が、糖尿病および冠状心臓疾患のような、慢性疾患の低い発病率を有することを示すことが報告されている。
母乳を提供される乳幼児に対する多くの利点が、母乳中に存在するが、乳幼児調乳物には存在しない独特のタンパク質によって達成されることが推定されている（Ｌｏｎｎｅｒｄａｌ １９８５）。ヒト乳タンパク質は独特であり、乳幼児調乳物（例えば、スキムミルク、乳清タンパク質およびダイズ単離物）で使用される代替的なタンパク質供給源が、母乳において見出されるアミノ酸の濃度および比率を模倣する場合でさえ、ヒトタンパク質の生物学的特徴は、容易には模倣され得ない。
ヒト乳に存在する例示的なタンパク質としては、ラクトフェリンおよびリゾチームが挙げられる。ラクトフェリンは、抗細菌活性を発揮する好中球の顆粒に見出される鉄結合タンパク質であり、リゾチームは、唾液、涙、卵白、および多くの動物流体中に存在する、結晶性の塩基性タンパク質であり、抗細菌酵素として機能する。
ヒト乳タンパク質を含む改善された食品組成物が、本発明によって提供される。ヒト乳タンパク質は、トランスジェニック植物の穀粒で産生され、乳幼児調乳物が１つの例である新規食物組成物に加えられる。そのような組換えヒト乳タンパク質を含む乳幼児調乳物は、乳幼児（特に、超低誕生体重児）の食事補充または強化において有用である。
ヒト乳タンパク質で補充され得る他の食品として、組換えラクトフェリンが最終食品調乳物に外的に鉄を加える必要性を、置換する鉄補充物として添加および利用され得る食品が挙げられるが、これらに限定されない。
（ＩＩＩ．ヒト乳タンパク質を含む組成物）
本発明は、ヒト乳タンパク質を含む食品補充組成物（「改善された食品組成物」ともいわれる）およびそのような組成物を生成する方法を提供する。本発明の実施において、ヒト乳タンパク質は、ヒト乳タンパク質についての核酸コード配列を発現するトランスジェニック植物の、種子または穀粒で産出され、このトランスジェニック穀粒は、「改善された食品組成物」を生じるように、乳幼児調乳物のような食品に添加される。より具体的には、本発明は、コメにおいて、種子特異的プロモーターの制御下で、ヒトラクトフェリン（ｈＬＦ）およびヒトリゾチームによって実施される、ヒト乳タンパク質の発現に基づく。トランスジェニック植物によって産出されるヒトタンパク質は、同一タンパク質のナイーブな形態と比較され、乳幼児調乳物および／または他の食品における、組換えタンパク質の安定性ならびにそのような組換えヒト乳タンパク質を含むコメ穀粒の使用の利点についての情報は、以下にさらに記載される。
本発明は、本明細書中でラクトフェリンおよびリゾチームによって例示される、栄養学的価値および／または治療的価値のある市販の重要な乳タンパク質またはポリペプチドについてのコード配列を含む異種の核酸構築物の使用に依存する。
例示的な乳タンパク質（リゾチームおよびラクトフェリン）は、多細胞動物の免疫系の必須部分である。これら乳タンパク質は、上皮分泌（涙、粘液、胃液）ならびに哺乳動物、鳥類、爬虫類、両生類、および種々の脊椎動物の血漿において見出される。これら乳タンパク質はまた、哺乳動物のミルクおよび鳥類の卵で豊富であり、ここで、これらは主な抗細菌タンパク質として作用する。さらに、リゾチームは、好中球およびマクロファージの分泌顆粒の主要な成分であり、免疫応答の初期段階において感染部位で放出される。ラクトフェリンは、多形核白血球の特定の顆粒内に高濃度で見出される。
リゾチームおよびラクトフェリンが、実験動物およびヒトにおける感染症への耐性を増強することにおいて効力があり、これらが、消化管内での健康な微生物叢の確立における重要な決定因子であることに加えて、上皮表面上での初期防御タンパク質の役割を果たすことが以前に示されている。これらの特徴は、リゾチームおよび／またはラクトフェリンを含む食品補充物が、乳幼児の全体的健康に有益である。
本発明の改善された食品組成物は、トランスジェニック植物の穀粒において産出される、ラクトフェリンおよびリゾチームのような乳タンパク質を含み、これらは、改善された栄養摂取に有用である。１つの好ましいアプローチにおいて、改善された食品組成物は、乳幼児に投与される。代表的には、改善された食品組成物（例えば、乳幼児調乳物）は、内因性ヒト乳において見出される同じヒト乳タンパク質の量および特徴に対応する量の、１種以上の組換えヒト乳タンパク質を含む。
（Ａ．リゾチーム）
ムラミダーゼまたはペプチドグリカンＮ−アセチルムラモイル−ヒドロラーゼ（ＥＣ ３．２．１．１７）と呼ばれる、ヒト乳リゾチームは、１３０アミノ酸残基を含み、サイズが１４．７ｋＤａのタンパク質である。ヒトリゾチームはグリコシル化されておらず、そのアミノ酸および二次構造に起因する、インビトロおよびインビボでの異常な安定性を保持する。
リゾチームは、ヒト乳中に約４００μｇ／ｍｌの濃度で存在する最も豊富なタンパク質の１つである。リゾチームの濃度は、牛乳中に約０．１３μｇ／ｍｌ（ヒト乳中に見出されるよりほぼ１／３０００少ない）であり、ヤギ乳中に０．２５μｇ／ｍｌであり、ヒツジ乳中に０．１μｇ／ｍｌであり、そして齧歯類の乳中にはほとんど存在しない（Ｃｈａｎｄａｎ ＲＣ，１９６８）。リゾチームは、他の哺乳動物分泌物（例えば、涙および唾液）中にもまた見出される。
リゾチームの防御的役割は、細菌細胞壁の溶解、ペプチドグリカン溶解の最終産物のアジュバント活性、白血球に対する直接的免疫調節効果、および細菌内毒素の中和を含むことが観察されている。リゾチームの静菌作用および殺菌性作用は、もともと１９２２年にＦｌｅｍｍｉｎｇによって発見され、そして詳細に研究されてきた。リゾチームは、グラム陽性細菌およびグラム陰性細菌の両方ならびにいくつかの型の酵母に対して効果がある。リゾチームの抗菌効果は、しばしば、免疫グロブリンおよびラクトフェリンを含む、他の防衛分子と共に相乗的に作用する。さらに、リゾチームに起因する細胞壁における構造変化によって、細菌をマクロファージおよび好中球による食作用により感受性にする。
微生物のペプチドグリカンの加水分解によって、切断産物であるムラミルジペプチドが放出される。このムラミルジペプチドはあり、強力なアジュバントで、フロイントの完全アジュバントの活性成分である。ムラミルジペプチドは、ＩｇＡ産出、マクロファージ活性化、およびインビボでの種々の細菌病原体の迅速なクリアランスを増強する。リゾチームそれ自体は、免疫調節性でもある。リゾチームは、食細胞の細胞膜と直接相互作用し、細菌の取り込みを増加する。リゾチームはまた、マイトジェン刺激されたリンパ球のインターロイキン−２に対する増殖応答を増加し、ＩｇＧおよびＩｇＭの合成速度を、それぞれ５倍および２倍増加する。さらに、リゾチームの免疫調節作用は、酵素活性に依存せず、変性後に維持される。リゾチームをマウスに食べさせた場合、抗原を提示する上皮内リンパ球および腸間膜リンパ節リンパ球の数は増加する。
リゾチームは、特定の細菌において、微生物の遍在する細胞壁成分である、ペプチドグリカンを切断する酵素として作用する。具体的には、リゾチームは、Ｎ−アセチルムラミン酸とＮ−アセチルグルコサミンの間のグリコシド結合を加水分解する１，４− −アセチルムラミダーゼである。グラム陽性細菌は、細胞壁の外側のポリペプチドグリカンに起因して、リゾチームに高度に感受性である。グラム陰性株は、リポポリサッカライドによって覆われる、単一のポリペプチドグリカン層を有し、従って、リゾチームによる溶解への感受性がより低いが、感受性は、ＥＤＴＡの添加によって増加し得る（ＳｈｕｔｔｅおよびＫｕｌａ、１９９０）。リゾチームは、リゾチームによる患者の経口処置後に、陰部ヘルペスおよび唇ヘルペスの再発の有意な減少によって例示されるように、抗ウイルス活性もまた示す（Ｊｏｌｌｅｓ，１９９６）。より最近には、ニワトリ卵白、ヒト乳およびヒト好中球由来のリゾチームは、インビトロアッセイにおいて、ＨＩＶ−１の増殖を阻害することが示された（Ｌｅｅ−Ｈｕａｎｇら、１９９９）。さらに、リゾチームの抗真菌活性は、Ｃａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓ（ヒトにおいて、最も一般的な口腔咽頭感染の真菌原因因子（Ｓａｍａｒａｎａｙａｋｅら、１９９７））の経口単離物を使用して示している。従って、リゾチームは、広いスペクトルの抗菌剤として機能する。
リゾチームが細菌内毒素（特に、ＬＰＳ）に結合する能力は、分子に重要な抗菌特性を付与する。リゾチームは、１：３の分子比で、細菌内毒素のリピドＡ成分に静電的に結合する。内毒素で起こるコンフォメーション変化は、内毒素をマクロファージレセプターとの相互作用から遠ざけ、インターロイキン−１（ＩＬ−１）、インターロイキン−６（ＩＬ−６）、および腫瘍壊死因子（ＴＮＦ）のようなプロ炎症性サイトカインの放出を弱める。従って、リゾチームは、病原体チャレンジの間、抗炎症性活性を示す。
現在の主要な市販リゾチーム供給源は、ニワトリ卵白である。配列分析によって、ニワトリ卵白由来のリゾチームが、ヒトによって合成されたリゾチームと部分的な相同性（６０％）しか示さないことが示される。ニワトリリゾチームおよびヒトリゾチームは、それぞれの抗体と交差反応せず（Ｆａｕｒｅら、１９７０）、このことは、これら２つのリゾチームの間の有意な構造の相違を示す。ヒトリゾチームは、母乳（Ｂｏｅｓｍａｎ−Ｆｉｎｋｅｌｓｔｅｉｎら、１９８２；Ｗａｎｇら、１９８４）、好中球（Ｌｏｌｌｉｋｅら、１９９５）、および血液透析患者の尿（Ｔａｋａｉら、１９９６）から精製されている。母乳は、ヒトリゾチームの単離のための主要な供給源であり続けるが、その供給は限定される。ウイルス病原体および微生物病原体による汚染を避けるために、ヒト供給源からの酵素の単離については、用心が要求される。
組換えヒトリゾチームは、トランスジェニックマウスの乳腺で産出されている。この酵素は、抗菌活性を保持したが、ミルク中の最終濃度は低かった（Ｍａｇａら、１９９８；Ｍａｇａら、１９９４；Ｍａｇａら、１９９５）。ヒトリゾチームは、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｚａｅ（Ａ．ｏｒｙｚａｅ）（Ｔｓｕｃｈｉｙａら、１９９２）酵母（Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ；Ｃａｓｔａｎｏｎら、１９８８；Ｊｉｇａｍｉら、１９８６；およびＹｏｓｈｉｍｕｒａら、１９８８）およびタバコの葉に少量（Ｎａｋａｊｉｍａら、１９９７）発現されている。しかし、これらの器官における組換えヒトリゾチームの発現レベルは、非常に低くあり得、これらの形態のコストは、食品適用のためには値段がひどく高い。さらに、微生物で産生されるヒトリゾチームは、これが、特に乳幼児用および小児用の食品に使用され得る前に、さらなる精製工程を必要とし得る。
多くの他のタンパク質とは対照的に、リゾチームは、胃腸管における消化に対して非常に耐性である。インビトロでの研究は、両方の分子が、胃の中で見出されるｐＨ範囲におけるペプシンによる加水分解に対して耐性であることを実証した。さらに、リゾチームの部分的変性は、いくつかの型の細菌に対する殺菌活性を増大させ、そして、胃の中において見出されるような、低いｐＨは、リゾチームの殺菌効果を増大させる。酵素活性を完全に欠失しているタンパク質分解フラグメント（ニワトリ卵白リゾチームのアミノ酸）は、リゾチームの活性な殺菌成分であることが見出されている。さらに、ラクトフェリンのフラグメント（ラクトフェリシン（ｌａｃｔｏｆｅｒｒｉｃｉｎ）としても知られている）は、限定されたタンパク質分解消化により形成され、そして非常に有効な殺菌活性を有することが示されている。
本発明のイネにより産生されたヒトリゾチームは、酸性ｐＨ耐性、ならびにペプシンおよびパンクレアチンに対する耐性を示し、このヒトリゾチームを胃腸管における消化に対して耐性にする。優れた熱安定性は、組換えヒトリゾチームを含む製品を低温殺菌する可能性を与える。
（Ｂ．ラクトフェリン）
ラクトフェリンは、好中球の顆粒において見出される鉄結合タンパク質である。ここで、これは、摂取された細菌および真菌に鉄を与えないでおくことにより、抗微生物活性を明白に発揮し；これはまた多くの分泌物および浸出液（例えば、乳汁、涙、粘液、唾液、胆汁など）においても生じる。鉄輸送におけるその役割に加えて、ラクトフェリンは、抗酸化剤としての役割を果たすことに加えて、静菌活性および殺菌活性を有する（Ｓａｔｕｅ−Ｇｒａｃｉａら、２０００）。
成熟ラクトフェリン（ＬＦ）ポリペプチドは、６９２のアミノ酸からなり、タンパク質分解に対して比較的耐性である単鎖ポリペプチドからなり、２つの部位（Ｎ１３８およびＮ４７８）でグリコシル化され、そして約８０ｋＤの分子量を有する。ヒトラクトフェリン（ｈＬＦ）は、高い濃度で（平均１〜３ｍｇ／ｍｌで）ヒト乳において見出され、そしてより低い濃度（０．１〜０．３ｍｇ／ｍｌ）で、腺上皮細胞の外分泌液（例えば、胆汁、涙、唾液など）において見出される。
ラクトフェリンの主な機能は、鉄調節、免疫調節、および感染性微生物からの保護として記載されてきた。ラクトフェリンは、２つの第二鉄イオンを結合し得、そして静菌活性（Ｂｕｌｌｅｎら、１９７２）、殺菌活性（Ａｒｎｏｌｄら、１９８０）およびインビトロでの増殖因子活性を含む生物学的活性を有することが示されている。さらに、ラクトフェリンは、宿主生物に有益である細菌の存在下で鉄を放出することによって、これらの細菌の増殖を促進し得る。さらなる研究は、最近、ラクトフェリンが、インビトロおよびインビボの両方で、サイトメガロウイルス、単純ヘルペスウイルス、ロタウイルス（ｒｏｔｏｖｉｒｕｓ）およびＨＩＶに対する抗ウイルス活性を有することを示している（例えば、Ｆｕｊｉｈａｒａら、１９９５；Ｇｒｏｖｅｒら、１９９７；およびＨａｒｍｓｅｎら、１９９５を参照のこと）。
ラクトフェリンは、トランスフェリンと同様に、生理学的条件下で、その三次元構造に起因して、遊離の鉄を結合する強い能力を有する。この三次元構造は、延びたαへリックスにより連結した２つの球状のローブ（ｌｏｂｅ）からなる。ラクトフェリンが生理学的環境から鉄を取り出す能力は、微生物から、その微生物の代謝の必須成分を奪うこと（このことは、インビボおよびインビトロでの微生物の増殖を阻害する）によって、「全微生物の９０％より多く」の増殖を有効に阻害し得る。
鉄結合に無関係に、ラクトフェリンの殺菌活性は、細菌の細胞壁を構築するリポポリサッカリドの遊離によって、グラム陰性細菌の外膜を不安化する能力に由来する。さらに、ラクトフェリンは、最近、プリオン（Ｅ．ｃｏｌｉに共通する分子の群）に結合して細胞壁において透過性の変化を引き起こすことが示されている。Ｅ．ｃｏｌｉを用いてチャレンジする前に、ラクトフェリンを与えた無菌仔豚における研究は、コントロール群と比較して、致死率の有意な低下を示す。
組換えＬＦ（ｒＬＦ）は、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｚａｅ（Ｗａｒｄら、１９９２）およびバキュロウイルス発現系（Ｓａｌｍｏｎら、１９９７）において、融合タンパク質として産生されている。Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓにより産生されたタンパク質は、食品添加物として使用する前に、高度な精製、ならびに安全性試験および毒性試験を必要とする（Ｌｏｅｎｎｅｒｄａｌ，１９９６）。ラクトフェリンはまた、タバコ（Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ Ｌ．ｃｖ Ｂｒｉｇｈｔ Ｙｅｌｌｏｗ）細胞培養物（ＭｉｔｒａおよびＺｈａｎｇ，１９９４）、タバコ植物（Ｓａｌｍｏｎら、１９９８）、およびジャガイモ（Ｓｏｌａｎｕｍ ｔｕｂｅｒｏｓｕｍ）植物（ＣｈｏｎｇおよびＬａｎｇｒｉｄｇｅ，２０００）において発現されている。タバコ細胞培養物において、このタンパク質は短縮化され、一方で、タバコ植物およびジャガイモ植物において、ｒＬＦは、正確にプロセシングされたが、その発現レベルは非常に低かった（総可溶性タンパク質の０．１％）（ＣｈｏｎｇおよびＬａｎｇｒｉｄｇｅ，２０００）。しかし、これらの生物における組換えヒトラクトフェリンの発現レベルは、非常に低くなり得、そしてこれらの形態の費用は、食品適用には非常に値段が高い。さらに、微生物中で産生されるヒトラクトフェリンは、これを食品（特に、乳幼児用および小児用の食品）に使用し得る前に、かなりの精製が必要であり得る。
殆どの他のタンパク質とは対照的に、ラクトフェリンはまた、トリプシンおよびキモトリプシンを用いる、インビトロでのタンパク質分解に対して耐性であり、トリプシンおよびキモトリプシンは、ラクトフェリン（特にその鉄飽和形態）を消化するのに著しく効果がないことが示されている。ラクトフェリンのいくつかの大きなフラグメントが形成されるが、タンパク質分解は明らかに制限された。
（Ｃ．ラクトペルオキシダーゼ）
ラクトペルオキシダーゼは、過酸化水素の水への変換を触媒する酵素である。この酵素は、ヒト乳において見出され、そして抗微生物活性を介して宿主防御的な役割を果たす。過酸化水素およびチオシアネートが、生乳に添加される場合、ＳＣＮは、グラム陰性細菌を破壊する殺菌化合物を産生する酵素−過酸化水素複合体により酸化される（Ｓｈｉｎ）。
（Ｄ．κ−カゼイン）
この群のタンパク質は、容易に消化され、そしてヒト乳中のタンパク質含量のほぼ半分を占める。これらは、母乳で育つ乳幼児のための栄養タンパク質として重要である。また、ヒト乳の抗微生物活性の一部が、カゼイン（最も有望なのはグリコシル化κ−カゼイン）に存在することが提唱されている（Ａｎｉａｎｓｓｏｎ）。
（Ｅ．α−１−アンチトリプシン（「ＡＡＴ」））
ＡＡＴは、セルピンインヒビターのクラスに属し、５２ｋＤの分子量を有し、そして約１５％の糖質を含む（Ｃａｒｒｅｌｌら、１９８３）。ヒト乳におけるＡＡＴの濃度は、０．１〜０．４ｍｇ／ｍＬの範囲である（ＤａｖｉｄｓｏｎおよびＬｏｅｎｎｅｒｄａｌ、１９７９；ＭｃＧｉｌｌｉｇａｎら、１９８７）。ＡＡＴの結合親和性は、ヒト好中球エラスターゼについて最も高いが、これはまた、膵臓プロテアーゼ（例えば、キモトリプシンおよびトリプシン）についても親和性を有する（Ｂｅａｔｔｙら、１９８０）。
乳タンパク質は、トランスジェニックウシおよびＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓのような系で発現されている（Ｌｏｅｎｎｅｒｄａｌ、１９９６）が、トランスジェニックイネは、食品適用のための組換えヒトＡＡＴの産生についてのより魅力のあるビヒクルを提供する。高レベルの発現は、本明細書中に開示されるような、プロモーター、シグナルペプチド、およびターミネーターのような調節エレメントの組み合わせを用いることによって可能である。さらに、イネは、しばしば、その栄養価および低アレルギー性に起因して、乳幼児に導入される最初の食品の１つである。微生物発現系（例えば、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）についての安全性の問題は、調合乳における食品成分として、このような供給源由来のタンパク質の使用の可能性を制限する（Ｌｏｅｎｎｅｒｄａｌ、１９９６）。さらに、これらの他の系からタンパク質を産生および精製する費用は、しばしば、食品適用には非常に値段が高い。従って、イネにおける組換えヒト乳タンパク質の発現は、乳幼児用調合乳にこのようなタンパク質を補充するために、安全かつ経済的に存立できる可能性があり得る。（Ｃｈｏｗａｎａｄｉｓａｉ；Ｈｕａｎｇ；Ｊｏｈｎｓｏｎ；Ｌｉｎｄｂｅｒｇ；およびＲｕｄｌｏｆｆもまた参照のこと）。
（Ｆ．ラクトアドヘリン（ｌａｃｔａｄｈｅｒｉｎ））
ラクトアドヘリンは、微生物による感染から母乳で育つ乳幼児を保護するのに役立つ、ヒト乳に存在する保護的な糖タンパク質である。ヒト乳による特定のウイルス感染に対する保護もまた、ラクトアドヘリンと関係する（Ｎｅｗｂｕｒｇ，１９９９，１９９８；Ｐｅｔｅｒｓｏｎ；Ｈａｍｏｓｈ）。
（Ｇ．上皮増殖因子およびインスリン様増殖因子）
上皮増殖因子およびインスリン様増殖因子−１は、ヒト乳中に存在する２つの増殖因子である。これらの分子は、乳幼児の胃腸管の成長および発達を刺激し得る（Ｍｕｒｐｈｙ；Ｐｒｏｓｓｅｒ）。
（Ｈ．免疫グロブリン）
ヒトに存在する免疫グロブリンは、種々の病原体（この病原体に母親は曝され得る）に対する耐性を与えるように作用する。（例えば、Ｈｕｍｐｈｒｅｙｓ；Ｋｏｒｔｔ；Ｌａｒｒｉｃｋ；Ｍａｙｎａｒｄ；およびＰｅｅｔｅｒｓを参照のこと）。
（ＩＶ．ヒト乳タンパク質を発現するトランスジェニック植物の産生のための発現ベクター）
本発明で使用するための発現ベクターは、植物における作動のために設計され、上流配列および下流配列が結合している、キメラ核酸構築物（または発現ベクターまたは発現カセット）である。
一般に、本発明を実施するのに使用するための発現ベクターは、キメラ遺伝子を構成する、以下の作動可能に連結された成分を含む：（ｉ）種子成熟特異的プロモーターを有する単子葉植物遺伝子由来の転写調節領域、（ｉｉ）この転写調節領域に作動可能に連結したリーダーＤＮＡ配列（このリーダーＤＮＡ配列は、連結したポリペプチドを、胚乳細胞の細胞小器官に標的化し得る、単子葉植物種子特異的トランジット配列（ｍｏｎｏｃｏｔ
ｓｅｅｄ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｔｒａｎｓｉｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）をコードする（例えば、タンパク質貯蔵体（ｐｒｏｔｅｉｎ−ｓｔｒａｇｅ ｂｏｄｙ）に対して標的化するためのリーダー配列））；および（ｉｉｉ）ヒト乳に通常存在するタンパク質をコードするタンパク質コード配列。
次いで、キメラ遺伝子は、代表的には、以下を有する、適切な植物形質転換ベクター中に配置される：（ｉ）キメラ遺伝子の上流および／または下流の付随配列（この配列は、プラスミド起源またはウイルス起源であり、そしてベクターが、細菌から所望の植物宿主へとＤＮＡを移動することを可能にするのに必要な特徴をベクターに提供する）；（ｉｉ）選択マーカー配列；ならびに（ｉｉｉ）一般的に、このベクターの、転写開始調節領域と反対側の端部にある、転写終結領域。
キメラ遺伝子、およびこのキメラ遺伝子を保有する形質転換ベクターを構築するための例示的方法を、以下の実施例に提供する。
（Ａ．プロモーター）
この実施形態の１つの局面において、発現構築物は、種子の成熟の間に特異的にアップレギュレートされた活性を示す、転写調節領域（プロモーター）を含む。このようなプロモーターの例としては、以下の成熟特異的単子葉植物貯蔵タンパク質の１つと関係する、成熟特異的プロモーター領域が挙げられる：イネグルテリン、イネオリジン（ｏｒｙｚｉｎ）、およびイネプロラミン、オオムギホルデイン、コムギグリアジンおよびコムギグルテニン、トウモロコシゼインおよびトウモロコシグルテリン、カラスムギグルテリン、ならびにモロコシカフィリン（ｋａｆｉｒｉｎ）、キビペニセチン（ｐｅｎｎｉｓｅｔｉｎ）、ならびにライムギセカリン（ｓｅｃａｌｉｎ）。これらの遺伝子由来の例示的調節領域は、配列の説明において確認される、配列番号１５〜２３によって例示される。
特に興味深いものは、植物種子組織から優先的に発現される、転写開始領域からのヒト乳タンパク質コード核酸の発現である。このような種子優先的転写開始配列の例としては、植物貯蔵タンパク質遺伝子をコードする配列、または脂肪種子における脂肪酸生合成に関与する遺伝子由来の配列が挙げられる。好ましいプロモーターの例としては、グルテリン（Ｇｔ−１）プロモーター（配列番号１８に例示される、これは胚乳の外層における遺伝子発現を生じる）、およびグロブリン（Ｇｌｂ）プロモーター（配列番号１６に例示される、これは胚乳の中心における遺伝子発現を生じる）が挙げられる。これらに作動可能に連結される配列をコードする遺伝子の転写を調節するためのプロモーター配列としては、天然に存在するプロモーター、または種子特異的転写を指向し得るそれらの領域、およびハイブリッドプロモーター（これは、１つより多いプロモーターのエレメントを組合わせる）が挙げられる。このようなハイブリッドプロモーターを構築するための方法は、当該分野で周知である。
いくつかの場合、このプロモーターは、キメラ核酸構築物が導入される植物細胞と同じ植物種に由来する。本発明における使用のためのプロモーターは、代表的には、イネ、オオムギ、コムギ、カラスムギ、ライムギ、トウモロコシ、キビ、ライコムギまたはモロコシのような、穀類に由来する。
あるいは、１つの型の単子葉植物由来の種子特異的プロモーターは、異なる単子葉植物または非穀類単子葉植物由来の核酸コード配列の転写を調節するために用いられ得る。
多数の型の適切な発現ベクター、および適切な調節配列は、種々の植物宿主細胞について当該分野において公知である。転写調節領域またはプロモーター領域は、種子成熟条件下での誘導を可能にする様式で調節されるように選択される。このようなプロモーターの例としては、以下の単子葉植物貯蔵タンパク質と関係するものが挙げられる：イネグルテリン、イネオリジン（ｏｒｙｚｉｎ）、およびイネプロラミン、オオムギホルデイン、コムギグリアジンおよびコムギグルテリン、トウモロコシゼインおよびトウモロコシグルテリン、カラスムギグルテリンならびにモロコシカフィリン（ｋａｆｉｒｉｎ）、キビペニセチン（ｐｅｎｎｉｓｅｔｉｎ）、ならびにライムギセカリン（ｓｅｃａｌｉｎ）。例示的プロモーター配列は、配列番号１５〜２３として本明細書中で確認される。成熟中の種子において発現するのに適切な他のプロモーターとしては、特に、これらのプロモーターが転写因子に関連して用いられる場合、オオムギ胚乳特異的Ｂ１−ホルデインプロモーター（Ｂｒａｎｄｔ，Ａ．ら、（１９８５））、Ｇｌｕｂ−２プロモーター、Ｂｘ７プロモーター、Ｇｔ３プロモーター、Ｇｌｕｂ−１プロモーターおよびＲｐ−６プロモーターが挙げられる。オオムギ由来のＢ１ホルデイン遺伝子の一次構造は、Ｃａｒｌｓｂｅｒｇ Ｒｅｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．５０，３３３−３４５に提供される。
（Ｂ．シグナル／標的化／輸送配列）
目的のタンパク質をコードすることに加えて、発現カセットまたは異種核酸構築物は、適切な場合に、タンパク質のプロセシングおよびトランスロケーションを可能にする、シグナル／標的化／輸送ペプチドをコードし得る。（特に、小胞のような、細胞内物質（ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ ｂｏｄｙ）に対してタンパク質を標的化するための）例示的シグナル／標的化／輸送配列は、以下の単子葉植物成熟特異的遺伝子と関連するシグナル／標的化配列である：グルテリン、プロラミン、ホルデイン、グリアジン、グルテニン、ゼイン、アルブミン、グロブリン、ＡＤＰグルコースピロホスホリラーゼ、デンプンシンターゼ、枝作り酵素、Ｅｍ、およびｌｅａ。タンパク質貯蔵体についてのリーダー配列をコードする例示的配列は、本明細書中で、配列番号２４〜３０として確認される。
１つの好ましい実施形態では、本方法は、所定の細胞内区画（特に、タンパク質貯蔵体であるが、ミトコンドリア、小胞体、小胞、葉緑体または他の色素体区画もまた含む）における、組換え乳タンパク質発現の局在に関する。例えば、組換え乳タンパク質発現が、色素体（例えば、葉緑体）に対して標的化される場合、発現が生じるために、構築物はまた、色素体に対して遺伝子を指向させる配列の使用を用いる。このような配列は、本明細書中で、葉緑体トランジットペプチド（ＣＴＰ）または色素体トランジットペプチド（ＰＴＰ）といわれる。この様式において、目的の遺伝子が、色素体へと直接挿入されない場合、発現構築物は、色素体に対して目的の遺伝子を指向させるトランジットペプチドをコードする遺伝子をさらに含む。葉緑体トランジットペプチドは、目的の遺伝子由来であり得るか、またはＣＴＰを有する異種配列由来であり得る。このようなトランジットペプチドは、当該分野において公知である。例えば、Ｖｏｎ Ｈｅｉｊｎｅら、１９９１；Ｃｌａｒｋら、１９８９；ｄｅｌｌａ−Ｃｉｐｐａら、１９８７；Ｒｏｍｅｒら、１９９３；およびＳｈａｈら、１９８６を参照のこと。小胞体（ＥＲ）へのタンパク質のトランスロケーション（Ｃｈｒｉｓｐｅｅｌｓ，Ｋ．，１９９１）、核局在シグナル（Ｒａｉｋｈｅｌ，１９９２）、または小胞についてのさらなるトランジットペプチドはまた、本発明の構築物における用途を見出し得る。
シグナル／標的化／輸送配列の別の例示的クラスは、種子発芽の間に、アリューロン細胞からの異種タンパク質の分泌を促進するのに有効な配列であり、これらとしては、α−アミラーゼ、プロテアーゼ、カルボキシペプチダーゼ、エンドプロテアーゼ、リボヌクレアーゼ、ＤＮａｓｅ／ＲＮａｓｅ、（１−３）−β−グルカナーゼ、（１−３）（１−４）−β−グルカナーゼ、エステラーゼ、酸性ホスファターゼ、ペントースアミン、エンドキシラナーゼ、β−キシロピラノシダーゼ、アラビノフラシダーゼ、β−グルコシダーゼ、（１−６）−β−グルカナーゼ、ペルオキシダーゼ、およびリゾホスホリパーゼに関連するシグナル配列が挙げられる。
多くのタンパク質貯蔵タンパク質が、成熟特異的プロモーターの制御下にあり、そしてこのプロモーターは、タンパク質粒に対する標的化のためのリーダー配列に作動可能に連結されているので、このプロモーターおよびリーダー配列は、単一のタンパク質貯蔵遺伝子から単離され得、次いで、キメラ遺伝子構築物中の乳タンパク質貯蔵タンパク質に作動可能に連結され得る。１つの好ましくかつ例示的なプロモーター−リーダー配列は、配列番号１５により確認される例示的配列を有する、イネＧｔ１遺伝子に由来する。あるいは、プロモーターおよびリーダー配列は、異なる遺伝子に由来し得る。１つの好ましくかつ例示的なプロモーター／リーダー配列の組み合わせは、配列番号１６に例示される、イネＧｔ１リーダー配列に連結したイネＧｌｂプロモーターである。
（Ｃ．タンパク質コード配列）
構築物はまた、プロモーター（好ましくは、種子特異的プロモーター）の制御下にある、異種タンパク質についての核酸コード配列を含む。本発明に従って、ヒト乳タンパク質（例えば、リゾチームまたはラクトフェリン）をコードするポリヌクレオチド配列は、スプライス改変体、このようなヒト乳タンパク質のフラグメント、融合タンパク質、その改変された形態または機能的等価物を含み、本明細書中では、まとめて、「ヒト乳タンパク質をコードする核酸配列」といわれる。
このような「ヒト乳タンパク質をコードする核酸配列」は、適切な宿主細胞においてヒト乳タンパク質の発現を指向する組換え発現ベクター（異種核酸構築物ともいわれる）中で用いられ得る。
遺伝コードの固有の縮重に起因して、実質的に同一のアミノ酸配列または機能的に等価なアミノ酸配列をコードする多数の核酸配列が、本発明を実施するために用いられるコドンが最適化されたコード配列によって本明細書中で例示されるように（以下にさらに記載される）、作製され得、そして所定のヒト乳タンパク質をクローン化および発現するために用いられ得る。従って、所定のヒト乳タンパク質をコードする核酸配列について、遺伝コードの縮重の結果として、同一のヒト乳タンパク質のアミノ酸配列をコードする、多数のコード配列が作製され得ることが理解される。例えば、トリプレットＣＧＴは、アミノ酸アルギニンをコードする。アルギニンは、あるいは、ＣＧＡ、ＣＧＣ、ＣＧＧ、ＡＧＡ、およびＡＧＧによりコードされる。従って、コード領域におけるこのような置換は、本発明により包含される配列改変体の範囲内にある。これらの配列改変体のいずれかおよび全ては、ヒト乳タンパク質をコードする「参照」核酸配列について、本明細書中で記載されるのと同じ方法で利用され得る。
「改変体」ヒト乳タンパク質をコードする核酸配列は、ネイティブの乳タンパク質配列から１つ以上のアミノ酸が変化した、「改変体」ヒト乳タンパク質アミノ酸配列をコードし得、それらはどちらも本発明の範囲内に含まれる。同様に、所定のヒト乳タンパク質と比較して「改変形態の」という用語は、ネイティブのヒト乳タンパク質またはそのコード配列の誘導体または改変体形態を意味する。すなわち、ヒト乳タンパク質の「改変形態」は、少なくとも１つの核酸またはアミノ酸の置換、欠失、または挿入を含む誘導体配列を有する。核酸またはアミノ酸の置換、挿入、または欠失は、コードされるアミノ酸配列が、ネイティブのヒト乳タンパク質の生物学的活性、例えばリゾチームの殺菌作用を維持する限り、配列内のあらゆる残基で起こり得る。
「改変体」ヒト乳タンパク質をコードする核酸配列は、アミノ酸の挿入もしくは欠失、または両方を含む「改変体」ヒト乳タンパク質配列をコードし得る。さらに、改変体ヒト乳タンパク質をコードする配列は、参照ポリヌクレオチドまたはネイティブの配列と同じポリペプチドをコードし得るが、遺伝コードの縮重によって、参照ポリヌクレオチド配列またはネイティブのポリヌクレオチド配列から１つ以上の塩基が変化した核酸コード配列を有する。
改変体核酸コード配列は、「保存的」置換を含む改変体アミノ酸配列をコードし得、ここで置換アミノ酸は、置換するアミノ酸と同様の構造的性質または化学的性質、および天然に見出される相同タンパク質におけるアミノ酸側鎖の物理化学的性質および高い置換頻度を有する（例えば、標準的なＤａｙｈｏｆｆ頻度交換マトリックスまたはＢＬＯＳＵＭマトリックスによって決定した場合）。それに加えて、またはあるいは、改変体核酸コード配列は、「非保存的」置換を含む改変体アミノ酸配列をコードし得、ここで置換アミノ酸は、それが置換するアミノ酸と異なる構造的性質または化学的性質を有する。
一般的に当業者に明らかであり、そして改変体ヒト乳タンパク質をコードする核酸配列を開発するために採用され得るように、標準的な置換の分類は、共通の側鎖の性質および天然における相同タンパク質における最も高い置換頻度に基づく、アミノ酸の６つの分類を含む。「改変体」ヒト乳タンパク質をコードする核酸配列は、あらゆる２つまたは３つのアミノ酸の挿入、欠失、または置換の組み合せを含む「改変体」ヒト乳タンパク質配列をコードし得る。
ヒト乳タンパク質をコードするヌクレオチド配列はまた、ポリヌクレオチド配列の代替の形態として定義される「対立遺伝子改変体」も含み、それはコードされるポリペプチドの機能を実質的に変化させない、１つ以上のヌクレオチドの置換、欠失、または付加を有し得る。
本発明の実施において使用するポリヌクレオチドは、ヒト乳タンパク質およびそのスプライシング改変体をコードする配列、そのタンパク質をコードする配列に相補的な配列、およびそのポリヌクレオチドの新規フラグメントを含む。ポリヌクレオチドは、ＲＮＡの形態またはＤＮＡの形態であり得、そしてメッセンジャーＲＮＡ、合成ＲＮＡおよびＤＮＡ、ｃＤＮＡ、およびゲノムＤＮＡを含む。ＤＮＡは二本鎖または一本鎖であり得、そしてもし一本鎖ならばコード鎖または非コード（アンチセンス、相補）鎖であり得る。
当業者によって理解されるように、いくつかの場合には、天然に存在しないコドンを有する、ヒト乳タンパク質をコードするヌクレオチド配列を使用することが有利であり得る。特定の真核生物宿主で好ましいコドン（Ｍｕｒｒａｙら、１９８９）を選択して、例えばヒト乳タンパク質の発現率を増加させ得る、または天然に存在する配列から産生される転写物よりも長い半減期のような、望ましい性質を有する組換えＲＮＡ転写物を産生し得る。本発明の実施において使用するコドン最適化配列を、下記でさらに記載する。
ヒト乳タンパク質をコードするヌクレオチド配列を、細胞によるヒト乳タンパク質のクローニング、プロセシング、および／または発現を改変する変化を含むがこれらに限らない、様々な理由のためにヒト乳タンパク質をコードする配列を変化させるために、遺伝子操作し得る。
異種核酸構築物は、所定のヒト乳タンパク質、その改変体、フラグメント、またはスプライシング改変体のコード配列を、（ｉ）独立して；（ｉｉ）融合タンパク質またはシグナルペプチドのような、さらなるコード配列と組み合せて（ここでヒト乳タンパク質をコードする配列が主要なコード配列である）；（ｉｉｉ）適当な宿主におけるコード配列の発現に有効な、イントロンならびにプロモーターエレメントおよびターミネーターエレメントのような制御エレメント、または５’および／もしくは３’非翻訳領域のような非コード配列と組み合せて；ならびに／あるいは（ｉｖ）ヒト乳タンパク質をコードする配列が異種遺伝子であるベクターまたは宿主環境において、含み得る。
意図する使用に依存して、発現構築物は、ヒト乳タンパク質全体、またはその一部をコードする核酸配列を含み得る。例えば、ヒト乳タンパク質配列がプローブとして使用される構築物において使用される場合、ヒト乳タンパク質をコードする配列の特定の部分、例えば高度に保存されたヒト乳タンパク質領域をコードすることが発見された配列のみを含む構築物を調製することが有利であり得る。
１つの一般的な実施形態において、本発明の実施に使用される発現ベクターにおいて、ヒトリゾチームをコードする核酸配列によってコードされるヒトリゾチームアミノ酸配列は、配列番号２として示されたヒトリゾチームアミノ酸配列と、少なくとも７０％、好ましくは８０％、８５％、９０％、または９５％以上の配列同一性を有する。
別の一般的な実施形態において、本発明の実施に使用される発現ベクターにおいて、ヒトラクトフェリンをコードする核酸配列によってコードされるヒトラクトフェリンアミノ酸配列は、配列番号４として示されたヒトラクトフェリンアミノ酸配列と、少なくとも７０％、好ましくは８０％、８５％、９０％、または９５％以上の配列同一性を有する。
（Ｄ．コドンの最適化）
トランスジェニックオオムギ穀粒における組換えタンパク質の産生は、遺伝子のコドン最適化によって増強されることが示された（Ｈｏｒｖａｔｈら、２０００；Ｊａｎｓｅｎら、１９９６）。コドン最適化の意図は、コドンの第３位のＡまたはＴをＧまたはＣに変化させることであった。この配置は、典型的なイネ遺伝子におけるコドン使用法とより密接に一致する（Ｈｕａｎｇら、１９９０ａ）。
イネ細胞においてヒトリゾチームの高い発現レベルを得るために、コード配列をコドン最適化した。従ってＧ＋Ｃ含有量は４６％から６８％に増加した。本発明を実施するために使用するコドン最適化リゾチームコード配列を、配列番号１として示す。
同様に、イネ細胞においてヒトラクトフェリン（ｈＬＦ）の高レベルの発現レベルを得るために、ネイティブのｈＬＦコード配列をコドン最適化した。ラクトフェリン遺伝子で使用される６９３コドンのうち、４１３コドンを１または２ヌクレオチド変化させた。ＬＦのアミノ酸配列は変化しなかった。本発明を実施するために使用するコドン最適化ラクトフェリンコード配列を、配列番号３として示す。
他のヒト乳タンパク質のコドン最適化配列を、以下のように与える：ラクトフェリシン（ｌａｃｔｏｆｅｒｒｉｃｉｎ）に関しては配列番号７；ＥＧＦに関しては配列番号８；ＩＧＦ−１に関しては配列番号９；ラクトヘドリン（ｌａｃｔｏｈｅｄｒｉｎ）に関しては配列番号１０；κ−カゼインに関しては配列番号１１；ハプトコリンに関しては配列番号１２；ラクトペルオキシダーゼに関しては配列番号１３；およびα−１−アンチトリプシンに関しては配列番号１４。
（Ｅ．転写因子コード配列）
本発明の１つの実施形態において、トランスジェニック植物をまた、成熟−特異的プロモーターの発現を刺激し得る１つ以上の転写因子のコード配列で形質転換する。具体的には、その実施形態は、単子葉植物貯蔵タンパク質遺伝子の転写アクチベーターとして、イネ内乳ｂＺｉｐ（Ｒｅｂ）タンパク質と共にトウモロコシＯｐａｑｕｅ２（Ｏ２）およびプロラミンボックス結合因子（ＰＢＦ）の使用を含む。これら３つの転写因子の例示的な配列は、下記で配列番号３１〜３３として同定される。本発明に適用可能な転写因子配列および構築物は、共同出願ＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ０１／１４２３４、２００１年１１月８日に公開された国際公開番号ＷＯ０１／８３７９２Ａ１で詳述され、それは本明細書中で参考として援用される。
転写因子は、遺伝子配列または遺伝子調節配列と、配列特異的に相互作用し得る。その相互作用は、転写因子が直接的に遺伝子または遺伝子調節配列と接触する直接的配列特異的結合か、または転写因子と他のタンパク質との相互作用によって媒介される間接的配列特異的結合であり得る。ある場合には、転写因子の結合および／または効果は、別の転写因子によって影響される（相加的、相乗的、または阻害的方式で）。その遺伝子または遺伝子調節領域および転写因子は、同じ型（例えば種または属）の植物または異なる型の植物に由来し得る。遺伝子配列または遺伝子調節配列への転写因子の結合は、当業者によって日常的に使用される多くのアッセイによって評価され得、例えば配列特異的結合は、標識を用いて直接的に、またはゲルシフト分析によって評価され得る。
引用したＰＣＴ出願において詳述されるように、転写因子遺伝子に作動可能に連結した適当なプロモーター、好ましくは成熟−特異的種子プロモーターを含むキメラ遺伝子中で、転写因子遺伝子を植物に導入する。乳タンパク質遺伝子に関して記載されたものと同様の方法によって、植物を、転写因子を含むキメラ遺伝子で安定に形質転換し得る。外来性の転写因子および乳タンパク質遺伝子の両方で安定に形質転換された植物を、両方の遺伝子構築物で植物細胞または組織を同時形質転換して、同時形質転換された植物細胞または組織を選択し、そして形質転換細胞または組織を植物へ再生することによって調製し得る。あるいは、異なる植物を、外来性転写因子遺伝子および乳タンパク質遺伝子で別々に形質転換し、次いで交雑して加えた遺伝子を含む植物ハイブリッドを産生し得る。
（Ｆ．さらなる発現ベクター構成成分）
植物において作用するために設計された発現ベクターまたは異種由来核酸構築物は、発現カセットの上流および下流にコンパニオン（ｃｏｍｐａｎｉｏｎ）配列を含む。コンパニオン（ｃｏｍｐａｎｉｏｎ）配列はプラスミドまたはウイルス由来であり、そして複製起点および選択可能なマーカーを含む配列のような、ベクターがＤＮＡを細菌から植物宿主へ移動させることを可能にするために必要な特徴をベクターに与える。典型的な２次宿主としては、細菌および酵母が挙げられる。
１つの実施形態において、２次宿主はＥ．ｃｏｌｉであり、複製起点はｃｏｌＥ１型、そして選択可能なマーカーはアンピシリン耐性をコードする遺伝子である。そのような配列は当該分野において周知であり、そして市販で入手可能でもある（例えばＣｌｏｎｔｅｃｈ、Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ、Ｃａｌｉｆ．；Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ、Ｌａ Ｊｏｌｌａ、ＣＡ）。
転写終了領域を、転写開始領域と通常関連する遺伝子からとり得るか、または異なる遺伝子からとり得る。例示的な転写終了領域は、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ＴｉプラスミドのＮＯＳターミネーターおよびイネα−アミラーゼターミネーターを含む。
高レベルの転写および適当な転写終了をそれぞれ最適化するために、ポリアデニル化尾部（Ａｌｂｅｒら、１９８２）も発現カセットに加え得る。ポリアデニル化配列としては、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｏｃｔｏｐｉｎｅシンセターゼシグナル、Ｇｉｅｌｅｎら、１９８４または同じ種のノパリンシンターゼ、Ｄｅｐｉｃｋｅｒら、１９８２が挙げられるがこれに限らない。
植物細胞における選択のために適当な選択可能なマーカーとしては、カナマイシン（ｎｐｔＩＩ）、Ｇ４１８、ブレオマイシン、ハイグロマイシン、クロラムフェニコール、アンピシリン、テトラサイクリンなどのような抗生物質耐性遺伝子が挙げられるがこれに限らない。さらなる選択可能なマーカーとしては、ビアラホス耐性をコードするｂａｒ遺伝子；グリフォセート耐性をコードする変異ＥＰＳＰシンターゼ遺伝子；ブロモキシニルに対する耐性を与えるニトリラーゼ遺伝子；イミダゾリノン（ｉｍｉｄａｚｏｌｉｎｏｎｅ）またはスルホニルウレア耐性を与える変異アセトラクテートシンターゼ遺伝子（ＡＬＳ）；およびメトトレキサート耐性ＤＨＦＲ遺伝子が挙げられる。
使用される特定のマーカー遺伝子は、導入されたＤＮＡを欠く細胞と比較して、形質転換された細胞の選択を可能にするものである。好ましくは、選択可能なマーカー遺伝子は、組織培養段階における選択を容易にするもの、例えばカナマイシン、ハイグロマイシン、またはアンピシリン耐性遺伝子である。
本発明のベクターをまた、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓベクターと相同的な領域、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓのＴ−ＤＮＡ境界領域、およびキメラ遺伝子または発現カセット（上記で記載した）を含む中間体植物形質転換プラスミドを含むように修飾し得る。さらに、本発明のベクターは、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓのプラスミドを誘導する無力化植物腫瘍を含み得る。
一般的に、選択された核酸配列を、ベクターの適当な制限エンドヌクレアーゼ部位または複数の部位に挿入する。切断、ライゲーション、およびＥ．ｃｏｌｉ形質転換の、当業者に公知の標準的な方法を、本発明で使用するベクターを構築するのに使用する。（一般的には、Ｍａｎｉａｔｉｓら、ＭＯＬＥＣＵＬＡＲ ＣＬＯＮＩＮＧ： Ａ ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ ＭＡＮＵＡＬ、第２版（１９８９）；Ａｕｓｕｂｅｌら、（ｃ）１９８７、１９８８、１９８９、１９９０、１９９３、ＣＵＲＲＥＮＴ ＰＲＯＴＯＣＯＬＳ ＩＮ
ＭＯＬＥＣＵＬＡＲ ＢＩＯＬＯＧＹ、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ、Ｎｅｗ
Ｙｏｒｋ、Ｎ．Ｙ．；およびＧｅｌｖｉｎ，Ｓ．Ｂ．ら編、ＰＬＡＮＴ ＭＯＬＥＣＵＬＡＲ ＢＩＯＬＯＧＹ ＭＡＮＵＡＬ（１９９０）を参照のこと、これら３つは全て明白に本明細書中で参考として援用される。）
（Ｖ．トランスジェニック植物の産生）
植物細胞または組織を、様々な標準的な技術を用いて、発現構築物（異種核酸構築物、例えば目的の遺伝子が挿入されたプラスミドＤＮＡ）で形質転換する。増強された植物遺伝子の発現を促進するための、ベクターの効率的な導入は、本発明の重要な局面である。ベクター配列が宿主ゲノムに安定に組み込まれることが好ましい。
宿主植物細胞の形質転換に使用する方法は、本発明にとって決定的ではない。植物の形質転換は、好ましくは永久的、すなわち導入された発現構築物の宿主植物ゲノムへの組込みにより、導入された構築物が連続する植物の世代に受け継がれる。当業者は、広く多様な形質転換技術が当該分野に存在し、そして新規技術が引き続いて利用可能になりつつあることを認識する。
標的宿主植物に適当なあらゆる技術を、本発明の範囲内で使用し得る。例えば、構築物をＤＮＡの鎖として、プラスミド中、または人工染色体中を含むがこれに限らない様々な形態で導入し得る。標的植物細胞への構築物の導入を、リン酸カルシウムＤＮＡ共沈法、エレクトロポレーション、マイクロインジェクション、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍによる形質転換、リポソームによる形質転換、プロトプラスト融合、または微粒子銃照射を含むがこれに限らない様々な技術によって達成し得る。当業者は、詳細に文献を参照し、そして本発明の方法で使用するための適当な技術を選択し得る。植物形質転換の例示的な方法を、実施例２で与える。
植物細胞形質転換のためにＡｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍを使用する場合、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ宿主に存在するＴ−ＤＮＡまたはＴｉ−またはＲｉ−プラスミドとの相同的組換えのために、ベクターをＡｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ宿主に導入する。組換えのためのＴ−ＤＮＡを含むＴｉ−またはＲｉ−プラスミドは、能力のある（ａｒｍｅｄ）（菌こぶ形成を引き起こし得る）または無力化（菌こぶ形成を引き起こせない）であり得、ｖｉｒ遺伝子が形質転換されたＡｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ宿主に存在する限り、後者は許容される。能力のあるプラスミドは、正常植物細胞および菌こぶの混合物を与え得る。
宿主植物細胞を形質転換する媒体としてＡｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍを使用するいくつかの場合において、Ｔ−ＤＮＡ境界領域で縁取りした発現構築物または転写構築物を、Ｅ．ｃｏｌｉおよびＡｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ中で複製可能な、広い宿主範囲のベクターに挿入する。その例は、文献に記載されており、例えばｐＲＫ２またはその誘導体がある。例えば、本明細書中で明白に参考として援用される、Ｄｉｔｔａら、１９８０およびＥＰＡ０１２０５１５を参照のこと。あるいは、植物細胞内で発現される配列を、１つはＥ．ｃｏｌｉ中で、他方はＡｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ中でベクターを安定化させる別々の複製配列を含むベクターへ挿入し得る。例えば、ＭｃＢｒｉｄｅら、１９９０を参照のこと、ここでｐＲｉＨＲＩ（Ｊｏｕａｎｉｎら、１９８５、複製起点が使用され、そして宿主Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ細胞中で、植物発現ベクターのさらなる安定性を提供する。
発現構築物およびＴ−ＤＮＡとともに形質転換したＡｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍおよび形質転換した植物細胞の選択を可能にする、１つまたはそれ以上の選択可能なマーカーをコードする配列が含まれる。クロラムフェニコール、カナマイシン、アミノグリコシド Ｇ４１８、ハイグロマイシン等に対する耐性のような、多くのマーカーが植物細胞で使用するために開発された。使用される特定のマーカーは、本発明にとって本質的ではなく、特定の宿主および構築の方式に依存して特定のマーカーが好ましい。
植物細胞のＡｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍによる形質転換に関して、外植片を、感染が起こるのに十分な時間Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍとインキュベートし、細菌を殺菌し、そして植物細胞を適当な選択培地中で培養する。カルスが形成されたら、公知の方法によって適当な植物ホルモンを使用することによって、苗条形成を促進し得、そして植物再生のために苗条を発根培地へ移す。次いで植物を、種子を生ずるために成長させ、そして反復する世代を確立するため、および植物によって産生された組換えタンパク質の単離のために種子を使用する。
１つより多くの発現構築物を含む植物細胞を得る、多くの可能な方法が存在する。１つのアプローチでは、単一の形質転換ベクターに両方の発現構築物を含むことによってか、または１つの望ましい遺伝子を発現する別々のベクターを用いることによって、植物細胞を１番目および２番目の構築物で同時形質転換する。２番目の構築物を１番目の発現構築物で既に形質転換された植物に導入し得るか、あるいは、形質転換植物、１番目の構築物を有するものおよび２番目の構築物を有するものを交雑させて、同じ植物にその構築物をもってくることができる。
（Ａ．植物）
本発明の宿主細胞は、植物細胞、単子葉および双子葉の両方を含む。１つの好ましい実施形態において、本発明の方法で使用される植物は、単子葉植物、特にＧｒａｍｉｎｅａｅとして知られる分類学的科のメンバー由来である。これは、その食用可能な種類が穀類として知られる、イネ科のメンバー全てを含む。穀類は、小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ種）、イネ（Ｏｒｙｚａ種）、大麦（Ｈｏｒｄｅｕｍ種）、オート麦（Ａｖｅｎａ種）、ライ麦（Ｓｅｃａｌｅ種）、トウモロコシ（トウモロコシ）（Ｚｅａ種）およびキビ（Ｐｅｎｎｉｓｅｔｔｕｍ種）のような、広く様々な種を含む。本発明の実施において、好ましい穀物はイネ、小麦、トウモロコシ、大麦、ライ麦、ライ小麦である。ダイズ（Ｇｌｙｃｉｎｅ種）によって例示される双子葉植物も好ましい。
ヒト乳タンパク質を発現するトランスジェニック植物を産生するために、単子葉植物細胞またはそれら由来の組織を、ヒト乳タンパク質のコード配列を含む発現ベクターで形質転換する。そのような形質転換の結果として得られたトランスジェニック植物細胞は、リゾチームまたはラクトフェリンのようなヒト乳タンパク質のコード配列を発現する。トランスジェニック植物細胞を、適当な選択試薬を含む培地中で培養して、異種核酸配列を発現する植物細胞を同定および選択する。異種核酸配列を発現する植物細胞を選択した後、選択したトランスジェニック植物細胞から植物全体を再生する。形質転換された植物細胞から植物全体を再生する技術は、一般的に当該分野において公知である。トランスジェニック植物系統、例えばイネ、小麦、トウモロコシ、または大麦を開発し得、そして遺伝的交雑を従来の植物交配技術を用いて行ない得る。
単子葉植物の種子、例えばイネ（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）の種子における組換えタンパク質の産生は、（ａ）高レベルの発現のためにそれは経済的に実用的な戦略である、および（ｂ）コメは乳幼児および子供の通常の食事の一部であり、良好な栄養価および低いアレルギー誘発性を有する、という利点を有する。従って、補助食品の基礎としてコメを使用することは、危険性を持ち込む可能性が低く、そして従って乳幼児用ミルクに含まれる場合の高度な精製の必要性を排除する。
それに加えて、イネは世界人口の半分以上で主要な食用作物である。イネの種におけるプロビタミンＡ（βカロテン）の産生に関する最近の報告は、特にイネが主要な食用作物として用いられる発展途上国において、付加価値食用作物の必要性を例示する（Ｙｅら、２０００）。
（ＶＩ．組換えヒト乳タンパク質の発現の検出）
形質転換植物細胞を、選択試薬の閾値濃度を有する選択培地中で培養する能力に関してスクリーニングする。選択培地上または中で成長する植物細胞を、典型的には同じ培地の新しい供給に移し、そして再び培養する。次いで、外植片を再生条件下で培養して再生植物苗条を産生する。苗条の形成後、苗条を選択的発根培地に移して完全な苗木を提供する。次いで苗木を成長させて、形質転換植物を繁殖させるために種子、挿し木等を提供し得る。その方法は、自己由来または異種由来の遺伝子の発現による植物細胞の効率的な形質転換、および組換えヒト乳タンパク質を産生し得るトランスジェニック植物の再生を提供する。
組換えヒト乳タンパク質の発現を、ウェスタンブロット、ＥＬＩＳＡ、ＰＣＲ、ＨＰＬＣ、ＮＭＲ、または質量分析のような標準的な分析技術を、発現される特定のタンパク質に特異的な生物学的活性についてのアッセイと共に用いて確認し得る。
実施例３は、トランスジェニックイネ植物の種子において産生されるヒトリゾチームの特徴付けを記載する。トランスジェニックイネにおいて産生された組換えリゾチームが、物理的特徴および生物学的活性の両方において、天然の形態のタンパク質と本質的に同じであることを確認するために使用した分析としては、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ、逆向きＩＥＦゲル電気泳動、ウェスタンブロット分析、酵素結合イムノソルベント検定法（ＥＬＩＳＡ）、酵素活性アッセイおよびインジケーター株（Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｕｔｅｕｓおよびＥ．ｃｏｌｉ株ＪＭ１０９）を用いる殺菌活性アッセイが挙げられる。
実施例４は、トランスジェニックイネ植物の種子において産生されたヒトラクトフェリンの特徴付けを記載する。トランスジェニックイネにおいて産生された組換えラクトフェリンが、物理的特徴および生物学的活性の両方において、天然の形態のタンパク質と本質的に同じであることを確認するために使用した分析としては、サザンブロット、ウェスタンブロット、ＥＬＩＳＡ、Ｎ−末端アミノ酸配列決定、グリコシル化の分析および糖含有量の決定、等電点の決定、ｒＬＦのｐＨ依存性鉄の解離、インジケーター株として腸病原性Ｅ．ｃｏｌｉを用いるｒＬＦの静菌活性アッセイが挙げられる。
実施例５は、トランスジェニック単子葉植物細胞によって産生されたα−１−アンチトリプシンの特徴付けを詳述する。実施例６はまた、本発明のキメラ遺伝子で形質転換した単子葉植物によって産生された他の乳タンパク質の特徴付けを詳述する。
（ＶＩＩ．種子組成物および加工食品の調製）
本発明は、１つの実施形態において、成熟単子葉植物の種子から得られた穀粉、抽出物、または麦芽、および実質的に未精製形態で１つ以上の種子産生ヒト乳タンパク質を含む種子組成物を提供する。乳タンパク質が種子重量の約０．１〜１％の間のレベルで発現する場合、その組成物は同じまたは好ましくはより高い割合の乳タンパク質（例えば、加えた組成物に依存して例えば組成物の０．１から２０％）を含む。特に、穀物組成物は、成熟種子中のものと匹敵する量の乳タンパク質を産生する；対照的に、ほとんどのデンプンが除去された抽出組成物は、典型的には乳タンパク質の割合において数倍の増加、例えば抽出物全重量の１０−４０％を示す。麦芽組成物は、中間のレベル、典型的には穀物より多いが抽出物より少ないレベルを含む。
食品に加える穀物、抽出物、または麦芽組成物の量の決定において、存在するあらゆる乳タンパク質の量を決定し（上記の第ＩＶ項を参照のこと）、そして乳タンパク質の最終レベルを食品中で所望のレベルをもたらす組成物の量を加えることが有用である。例えば、乳幼児用ミルクにおいて、ミルク１リットルあたり０．０３〜０．３グラムの間の最終リゾチーム濃度、およびミルク１リットルあたり約０．３〜３グラムの間のラクトフェリン量を有することが所望され得る。従って、種子組成物が１０ｇ／ｋｇのリゾチームを含むことが見出された場合、約１０グラムの組成物を加えて約０．１ｇ／リットルの最終リゾチーム濃度のミルク１リットルを作る。３つの型の乳タンパク質を含む種子組成物をそれぞれ調製する方法を下記に記載する。
（Ａ．穀粉組成物）
成熟単子葉植物の種子を、例えば精製穀粉の調製において、標準的な製粉および必要に応じて穀粉精製方法を用いて製粉することによって、穀粉組成物を調製する。簡単には、成熟種子を脱穀して、次いで脱穀した種子を、従来の製粉装置によって細かい穀粉へ粉砕する。
標準的な食品加工方法によって、食品加工中に穀粉を食品へ加え得る。好ましくは、加工温度は乳タンパク質の変性、例えば６０−７０℃より上には至らない。穀粉をまた、栄養学的組成物として、カプセル、錠剤、または穀粉形態のいずれかで直接的に使用し得る。１つの好ましい穀粉組成物は、ラクトフェリンおよび／またはリゾチームを含む。あるいは、それに加えて、穀粉は、上皮増殖因子、インスリン様増殖因子−１、ラクトヘドリン（ｌａｃｔｏｈｅｄｒｉｎ）、κ−カゼイン、ハプトコリン、ラクトペルオキシダーゼ、およびα−１−アンチトリプシンのような、１つ以上の他のヒト乳タンパク質を含む。
２つ以上の乳タンパク質を含む穀粉を、異なるタンパク質を別々に産生する種子からの穀粉、例えば同量のリゾチームを含む穀粉およびラクトフェリンを含む穀粉を組み合せることによって調製し得る。あるいは、異なる乳タンパク質（例えばラクトフェリンおよびリゾチーム）を発現するキメラ遺伝子で同時形質転換した単子葉植物のような植物からの種子穀粉としてマルチタンパク質組成物を調製し得る。
（Ｂ．抽出物組成物）
種子を製粉して穀粉を形成すること、水性緩衝化溶液で穀粉を抽出すること、および任意で抽出物をさらに処理して抽出物を部分的に濃縮および／または望ましくない成分を除去することによって、抽出物組成物を調製する。抽出物組成物を産生する例示的な方法の詳細を、実施例９で与える。簡単には、イネ種子のような成熟単子葉植物種子を穀粉へ製粉し、次いで穀粉を生理食塩水またはリン酸緩衝化生理食塩水（「ＰＢＳ」）、重炭酸アンモニウム緩衝液、酢酸アンモニウム緩衝液、またはＴｒｉｓ緩衝液のような緩衝液中に懸濁する。重炭酸アンモニウムまたは酢酸アンモニウムのような揮発性緩衝液または塩は、塩を除去する工程への供給を不要にし、そして従って抽出処理方法を単純化し得る。
穀粉懸濁液を、典型的には３０分〜４時間の間、２０−５５℃の間の温度で、振とうしながらインキュベートする。できたホモジネートを、ろ過または遠心分離によって透明にする。透明にしたろ液または上清を、例えば限外ろ過または透析または両方によってさらに処理して、脂質、糖、および塩のような混入物を除去し得る。最後に、その材料を例えば凍結乾燥によって乾燥し、乾燥塊または粉末を形成し得る。抽出物は、高い乳タンパク質収率の利点を兼ね備え、実質的にタンパク質精製に伴う損失を制限する。同時に、乳タンパク質は、抽出物または抽出物を含む食品の摂取時に容易に使用可能および利用可能な形態である。乳幼児用ミルクまたは乳幼児用食品において使用する１つの特定の利点は、抽出物中に存在する低い量の種子デンプンである。特に、抽出物は組換えタンパク質の濃度を、従来のアプローチにおける全可溶性タンパク質（「ＴＳＰ」）の約０．５％から、抽出物アプローチにおけるＴＳＰの約２５％を超えて増加させ得る。本抽出アプローチのいくつかは、種子における組換えタンパク質の発現レベルに依存して、ＴＳＰの４０％にまで達した。それに加えて、抽出アプローチは、高いゲル化温度（例えば、約７５℃を超える）を必要とするデンプン顆粒を除去する。従って、乳幼児は未変性種子デンプンを消化するのが困難であるので、抽出物アプローチは、イネ穀物および組換えタンパク質の食品および栄養飲料（特に乳幼児用食品およびミルク）への加工においてより柔軟性を提供する。未変性デンプン顆粒は、例えば高温による最初のゼラチン化が無ければ、ヒトの消化管によって消化され得ない。
抽出物を、例えばカプセル、錠剤、または粉末形態で、直接的な使用のために栄養食品として、または食品加工における食品添加物として使用し得る。１つの実施形態において、抽出物を、典型的にはミルク全重量の乾重量で０．１〜１０％の間の量で、好ましくは乾重量で１−５％の量で、乳幼児用ミルクに添加する。１つの好ましい乳幼児用ミルクは、好ましくは、それぞれ正常ヒト乳で見出されるヒトラクトフェリンまたはリゾチームの５０−２００％の量で、ラクトフェリンおよびリゾチームを両方含む。上記で記載したように、ラクトフェリンはヒト乳１リットルあたり約１グラムの濃度で、そしてリゾチームはヒト乳１リットルあたり約０．１グラムの濃度で存在する。あるいは、またはそれに加えて、抽出物は、上皮増殖因子、インスリン様増殖因子−１、ラクトヘドリン（ｌａｃｔｏｈｅｄｒｉｎ）、κ−カゼイン、ハプトコリン、ラクトペルオキシダーゼ、α−１−アンチトリプシン、および免疫グロブリンを含む、１つ以上の他のヒト乳タンパク質を含み得る。同様に、固形乳幼児用食品または栄養飲料への添加物として使用するために、抽出物を乾重量で食品／飲料物質の、好ましくは約０．１〜１０％の間の量で添加する。
上記のように、２つ以上の乳タンパク質を含む抽出物を、異なるタンパク質を別々に産生する種子からの抽出物を組み合せることによってか、または異なる乳タンパク質（例えばラクトフェリンおよびリゾチーム）を発現するキメラ遺伝子で同時形質転換した植物からの種子を加工することによって調製し得る。
（Ｃ．麦芽組成物）
ヒト乳タンパク質を発現する操作された単子葉穀物の商業化に対する１つの技術的な難題は、最終産物における生体利用可能な乳タンパク質の損失なく、トランスジェニック穀物を食用可能な製品にすることである。
別の実施形態によって、本発明は、種子のデンプンがほとんど麦芽糖に還元され、乳タンパク質が活性な、生体利用可能な形態である、麦芽抽出物または麦芽シロップ（「麦芽」）を提供する。広い範囲の食品および／または食品添加物を、使用する麦芽の型、糖化プログラム、および続いて麦汁を処理する方法を変化させることによって産生し得る。大麦麦芽以外の材料（例えば、他の穀物由来のデンプン）の糖化で使用する場合、生じた産物は麦芽シロップとして分類される。シロップのような粘稠度を有し得るか、または粉末であり得る麦芽抽出物を、従来の醸造装置で粉砕した麦芽、通常大麦麦芽を糖化すること、麦汁を回収すること、およびそれを濃縮または乾燥することによって作成する。食品麦芽抽出物および麦芽シロップの近代的産生は、３つの基本的な穀物工程：浸液、発芽、および発芽種子の乾燥に発展し、続いて発芽穀物の液化、発芽穀物の糖化、ｌａｕｔｅｒｉｎｇ（ろ過）、および蒸発を含むさらに３つの工程が続く。麦芽抽出物またはシロップの多くのバリエーションが可能である。風味、色、固体、酵素活性、およびタンパク質が、所定の食品適用に特異的な麦芽を与えるために、産生中に調整し得る基本的な特徴である。（一般的に、Ｅｌｅｙ；Ｈｉｃｋｅｎｂｏｔｔｏｍ、１９９６、１９９７ａ、１９９７ｂ、１９８３；Ｌａｋｅ；Ｍｏｏｒｅ；Ｍｏｅ；Ｓｆａｔ；Ｄｏｎｃｈｅｃｋ；Ｂｒｉｇｇｓ、１９８１、１９９８；およびＨｏｕｇｈを参照のこと）。
（Ｃ１．浸液）
選択した大麦から外来性物質を除去した後、大きさで格付けして、そして水の入口パイプおよび出口パイプを備えた浸液タンクに移す。激しい空気混和および大麦／水混合物を混合するために、タンクの底から圧縮空気を送る。大麦が４３〜４５％の水含有量に達したら、浸液を停止する。
（Ｃ２．発芽）
浸液した大麦を、特定の麦芽製造所の能力に依存して発芽階または発芽室に移し、そして制御した温度、空気、および湿度条件下で発芽させる。発芽全体は、大麦の型、濃度、麦芽の最終用途、および使用した制御または発芽方法に依存して、４日〜７日間まで変化する。発芽の全ての局面を、適当な穀粒改変および収率を保証するために、一定のバランスに保たなければならない。
多くの酵素系が発芽中に活性化される。その系の２つは、呼吸相に関与する酸化系および還元系である。他の酵素が内乳細胞構造を破壊し、それはペントースの産生を評価する場合にそれ自身において発芽率の測定値となる。タンパク質溶解酵素がベータ−アミラーゼを放出または活性化し、そしてまた存在するタンパク質に作用してそれらを可溶性にする。実際、全タンパク質の約４０％が水溶性になる。最適な発芽は、バランスのとれた酵素系を活性化し、それは存在するデンプンを加水分解する。
（Ｃ３．乾燥）
乾燥（ｄｒｙｉｎｇ）または乾燥（ｋｉｌｎｉｎｇ）は、適当な時間および最適な程度のデンプン改変がなされた場合、発芽を停止させる。熱はまたさらなる反応、特に風味および色の発生を触媒する。加熱工程を、周知の乾燥条件によって実施する。乾燥が終了したら、芽および他の外側の物質を除去し、次いで穀粒はさらなる処理の準備ができる。
（Ｃ４．麦芽抽出物およびシロップ）
麦芽にした大麦（穀粒）を粉砕機で粗く粉砕し、そして糖化醸造桶に入れて、そこで水と混合する。一連の時間および温度変化の間に、いくらかのデンプンは、糖化システムとしてよく知られている、天然のα−アミラーゼおよびβ−アミラーゼの作用によって、発酵性の糖に変化する。もし穀類添加物を加える場合、それは抽出物よりも熟し、かつより甘い風味を有する麦芽シロップになる。それらはこの工程で加えられ、通常、穀類の粒、トウモロコシおよびイネ由来であるが、大麦、小麦、ライ麦、キビ、およびモロコシも時々使用され、望ましい組換え乳タンパク質を産生する成熟種子由来である。
糖化バッチが加水分解の正しい程度に達したら、濾過醸造桶に移す。濾過醸造桶は、本当の底から数インチ上に、溝のついた底または上げ底を有し、濾過を可能にし、そしてまたなんらかの振動手段を備える。この抽出段階の間に、デンプン分解酵素がさらなる不溶性デンプンを液化し、それらを麦芽糖およびデキストリンに変換する。同時に、タンパク質溶解酵素があるタンパク質に付着し、それらをより単純な可溶性の形態に変換する。適切な条件に合致した後、液相または麦汁を濾過醸造桶から蒸発装置へ引き込む。
麦汁の蒸発を減圧下で実施し、ここで約８０％固形のシロップに変換する。使用する温度に依存して、高い、中程度、またはゼロである酵素活性の麦芽抽出物またはシロップを生成し得る。色および風味もまたこの段階で調節し得る。ろ過、冷却、および梱包の最終段階が、麦芽抽出物／シロップ処理を完成させる。
（Ｃ５．トランスジェニック麦芽抽出物）
トランスジェニック麦芽抽出物に関しては、最初の大麦は、穀粒成熟または麦芽にする処理のいずれかの間に、またはその両方の時に、内乳で１つ以上のヒト乳タンパク質を産生するように操作したトランスジェニック大麦である。麦芽製造および処理の時間および条件を調節し、その結果、標的組換え分子の生物活性が保存され、そして標的組換え分子の生物学的利用能が最大になる。得られた麦芽抽出物は、濃縮物として直接食品として消費されるか、または食品混合物中に成分として組み込まれる。本発明を支持するために実施された研究は、組換えタンパク質は麦芽作成後少なくとも２８８時間までは活性を保持することを示す。
（Ｃ６．トランスジェニック麦芽シロップ）
トランスジェニック麦芽シロップに関しては、最初の大麦は、非トランスジェニック大麦、またはトランスジェニック大麦、または両方の混合物であり得る。糖化処理の間に、トランスジェニック穀類添加物内に見出される標的組換え分子の生物学的利用能および生物活性を同時に保持および産生して糖化処理の間に変換される形式で、穀物添加物を加える以外は、大麦を記載したように処理する。トランスジェニック穀物添加物の使用は、トランスジェニック穀物内乳で発現される標的組換え分子の麦芽シロップ中での産生を可能にする。
麦芽抽出物またはシロップを、シロップとして直接使用され得るか、または例えば甘味づけのために穀物抽出物またはシロップを採用する標準的な食品加工手順によって、加工食品または飲料に加え得る。１つの好ましい食品は、０．１から１０％の麦芽（抽出物またはシロップ）を含む乳幼児用ミルクである。麦芽はまた、乳幼児および成人食品、および栄養飲料における甘味料／栄養添加物として有用である。
好ましい麦芽抽出物またはシロップは、ラクトフェリンおよび／またはリゾチームを含む。あるいは、またはそれに加えて、麦芽は上皮増殖因子、インスリン様増殖因子−１、ラクトヘドリン（ｌａｃｔｏｈｅｄｒｉｎ）、κ−カゼイン、ハプトコリン、ラクトペルオキシダーゼ、α−１−アンチトリプシンおよび免疫グロブリンのような、１つ以上のヒト乳タンパク質を含む。上記のように、２つ以上の乳タンパク質を含む麦芽を、異なるタンパク質を別々に産生する種子からの麦芽を組み合せるまたは調製することによって、あるいは異なる乳タンパク質（例えばラクトフェリンおよびリゾチーム）を発現するキメラ遺伝子で同時形質転換した植物の種子からの麦芽を調製することによって調製し得る。
前述のことから、どれだけ様々な本発明の目的および特徴が合致するか評価され得る。本明細書中でイネによって例示される穀物における、高レベルのヒト乳タンパク質の産生は、食品添加物を、ほとんど精製なしかまたは精製なしで調製し得るという明確な利点を提供する。好ましいアプローチにおいて、ヒト乳タンパク質を含むトランスジェニック穀物を粉砕して（例えば穀粉に）、そしてさらなる処理なしに、乳幼児用ミルクのような食品に直接加える。組換え穀物は食品または食品添加物として有用であるので、純度に関する規制の必要条件は厳しくない。
トランスジェニック種子は、低い生産コストおよび低いまたは最低限の使用前の下流処理コストを併せ持つ、理想的なバイオリアクターである。種子穀物タンパク質は、穀物重量の９−１９％まで蓄積し得る（Ｌａｓｚｔｉｔｙｍ １９９６）；内乳タンパク質は、穀物成熟の間に合成され、そして発芽および次の植物世代の実生苗成長に使用するためにタンパク質小体に保存される；穀物は、機能の損失なく何年間も保存し得る、従って成長シーズンとは独立に下流の処理を行ない得る。
本発明のヒト乳タンパク質を含むトランスジェニック穀物を、食品として、例えばコメ、トウモロコシ、小麦、大麦、ダイズ等として直接使用し得る。あるいは、食品添加物を、ヒト乳タンパク質を含むトランスジェニック穀物から調製する。本明細書中で示した結果は、ヒト乳タンパク質が、トランスジェニック植物の種子において高レベルで、例えば全種子乾重量の０．２５から１％まで発現し得ることを示す。本明細書中でイネによって例示される、穀物における高レベルのヒト乳タンパク質の産生は、食品添加物を、ほとんど精製なしかまたは精製なしで調製し得るという明確な利点を提供する。好ましいアプローチにおいて、ヒト乳タンパク質を含むトランスジェニック穀物を粉砕して（例えば穀粉に）、そしてさらなる処理無しに、直接食品に加える、または栄養補強乳幼児用ミルクを調製するためのように、抽出物または麦芽の形式である。組換え穀物は、食品または食品添加物として、穀粉、抽出物または麦芽として有用であるので、純度に関する規制の必要条件は厳しくない。従って、ヒト乳タンパク質を含むトランスジェニック穀物は、低い生産コストおよび低いまたは最低限の使用前の下流処理コストを併せ持つ、理想的なバイオリアクターである。
本発明のヒト乳タンパク質を含むトランスジェニック穀物を、食品として、例えばコメ、トウモロコシ、小麦、大麦、ダイズ等として直接使用し得る。あるいは、食品添加物を、ヒト乳タンパク質を含むトランスジェニック穀物から調製する。トランスジェニック種子がコメである場合、本発明はその中でさらなる利点を提供する：コメは世界の人口の大部分で消費され、そして一般的にヒトの食用に安全であると考えられている。コメに基づく食品は、低アレルゲン性であると考えられる（ＮＩＨ出版物、１９８４）。多くの国で、コメは乳幼児の最初の固形食品であり、コメに基づく乳幼児用ミルクが市販で入手可能である（Ｂｈａｎら、１９８８；Ｇａｓｔａｎａｄｕｙら、１９９０）。これらのためにコメは、ヒトが消費するために生物医薬および栄養補助食品を産生する「タンパク質工場」として魅力的である。コメ穀物におけるヒトタンパク質（例えば、ヒト乳タンパク質リゾチームおよびラクトフェリン）のクローニングおよび発現は、他の乳タンパク質の生体産生（ｂｉｏｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）へ新しい手段を切り開いた。
全ての出版物、特許および特許出願は、個々の出版物、特許または特許出願各々が全体として参考文献に援用されると明確にそして個々に示されたのと同じ程度、全体として本明細書中で明確に参考文献に援用される。
以下の実施例は例示するが、いかなる方法でも本発明を制限することを意図しない。
（実施例１）
（トランスジェニック植物を産生するための発現ベクター）
一般的に、Ａｕｓｕｂｅｌら、１９８７において記載されたような標準的な分子生物学的技術を用いて、発現ベクターを構築した。ベクターは、下記でさらに記載するように、ラクトフェリンまたはリゾチームの異種由来タンパク質コード配列を、イネ組織特異的プロモーターの調節下において含む。
（Ａ．トランスジェニックイネ細胞におけるヒトリゾチーム発現のための発現ベクター）
合成リゾチーム遺伝子を、伝統的な分子クローニング技術によって、ＡＰＩに基づくベクターｐＡＰＩ１３７にクローニングした（Ｓａｍｂｒｏｏｋら、１９８９）。プラスミドｐＡＰＩ１３７は、ＲＡｍｙ３Ｄプロモーター（Ｈｕａｎｇら、１９９３）、ＲＡｍｙ３ＤシグナルペプチドおよびＲＡｍｙ３Ｄターミネーターのコドンを含む。イネアミラーゼ遺伝子ファミリーから単離されたＲＡｍｙ３Ｄプロモーターを、糖飢餓によってイネ細胞において活性化する（Ｈｕａｎｇら、１９９３）。ヒトリゾチーム遺伝子を、ＲＡｍｙ３ＤシグナルペプチドおよびＲＡｍｙ３Ｄターミネーターの配列の間に置き、４８２９ｂｐの大きさを有するプラスミドｐＡＰＩ１５６を得た。
イネグルテリン１遺伝子（Ｇｔ−１）のプロモーターおよびシグナルペプチドのヌクレオチド配列を、発表されたＧｔ１遺伝子配列に基づく２つのプライマーと共にクローニングした（Ｏｋｉｔａら、Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．２６４：１２５７３−１２５８１、１９８９）。ＨｉｎｄＩＩＩ部位を有する順方向プライマーを、ＭＶ−Ｇｔ−１−Ｆ１と名付けた；５’−ＡＴＣＧＡＡＧＣＴＴＣＡＴＧＡＧＴＡＡＴＧＴＧＴＧＡＧＣＡＴＴＡＴＧＧＧＡＣＣＡＣＧ−３’（配列番号５）。逆方向プライマーをＸｂａ−Ｇｔ−１−Ｒ１と名付けた；５’−ＣＴＡＧＴＣＴＡＧＡＣＴＣＧＡＧＣＣＡＣＧＧＣＣＡＴＧＧＧＧＣＣＧＧＣＴＡＧＧＧＡＧＣＣＡＴＣＧＣＡＣＡＡＧＡＧＧＡＡ−３’（配列番号６）。ゲノムＤＮＡを、イネ変種Ｍ２０２の葉から単離した（Ｄｅｌｌａｐｏｒｔａら、１９８３）。ゲノムＤＮＡから増幅したＰＣＲ産物を、ｐＣＲ２．１（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ、Ｃａｒｌｓｂａｄ、ＣＡ）にクローニングした。得られたプラスミドをｐＣＲＧｔ−１またはｐＡＰＩ１３４と名付けた。
Ｇｔ−１発現プラスミドを産生するために、ｐＡＰＩ１３４をＨｉｎｄＩＩＩおよびＸｂａＩで消化した。Ｇｔ−１プロモーターおよびＧｔ−１シグナルペプチドを含むフラグメントを、ノパリンシンターゼ３’（ｎｏｓ）ターミネーターを含むｐＵＣ１９に基づくプラスミドにクローニングした。得られたプラスミドをｐＡＰＩ１４１と名付け、そしてそれはイネＧｔ−１プロモーター、Ｇｔ−１シグナルペプチド、複数のクローニング部位およびｎｏｓターミネーターを含む。
イネ遺伝子コドンの用法に基づいて最適化した、合成ヒトリゾチーム遺伝子「ｌｙｓ−ｇｅｒ」（Ｏｐｅｒｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．、Ａｌａｍｅｄａ、ＣＡによる）を、ＤｒａＩおよびＸｈｏＩで消化し、そして標準的なクローニング技術によってＮａｅＩおよびＸｈｏＩで消化したｐＡＰＩ１４１にクローニングした（Ｓａｍｂｒｏｏｋら、１９８９）。４１３１ｂｐの大きさを有する得られたプラスミドをｐＡＰＩ１５９と呼んだ（図１）。
（Ｂ．トランスジェニックイネにおけるヒトラクトフェリン発現のための発現ベクター）
ｈＬＦ遺伝子（Ｒｅｙ、ＭＷ、１９９０）をコドン最適化し、そしてＯｐｅｒｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ＣＡ、ＵＳＡ）によって合成した。コドン最適化遺伝子を含むプラスミドを、Ｌａｃ−ｇｅｒと呼んだ。Ｌａｃ−ｇｅｒをＳｍａＩ／ＸｈｏＩで消化し、そしてラクトフェリン遺伝子を含むフラグメントを、ＮａｅＩで部分的に消化し、そしてＸｈｏＩで完全に消化したｐＡＰＩ１４１にクローニングした。得られたプラスミドをｐＡＰＩ１６４と名付けた。イネ種子におけるｈＬＦの発現のために、コドン最適化遺伝子を、イネ内乳特異的グルテリン（Ｇｔ１）プロモーターおよびＮＯＳターミネーターに操作可能に連結した（図７）。
（実施例２）
（ヒト乳タンパク質を発現するトランスジェニック植物細胞の産生）
微粒子銃によるイネ形質転換の手順（米国特許第６，２８４，９５６号）に従った。ＴＰ３０９成熟イネ種子からカルスを育て、直径２ｍｍ〜４ｍｍのカルスを選択し、そして照射前に０．３Ｍのマンニトールおよび０．３Ｍのソルビトールを添加したＮ６培地に２０時間置いた。微粒子銃ＰＤＣ−１０００／Ｈｅシステム（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、ＵＳＡ）を用いて、微粒子銃の照射を行なった。乳タンパク質遺伝子およびｐＡＰＩ１７６を有するプラスミド、ハイグロマイシン選択可能マーカー遺伝子を有するプラスミドを金でコーティングし、そして１１００ｐｓｉのヘリウム圧で、６：１の比で同時照射した。次いで、照射から２日後のカルスを２０ｍｇ／ｌのハイグロマイシンＢを添加したＮ８選択培地に移し、そして暗所で、２６℃で４５日間増殖させた。
トランスジェニックイネ植物を開発するために、選択したカルスをプレ再生培地および再生培地へ移した。再生植物が高さ１−３ｃｍになると、苗木をＭＳの濃度の半分および０．０５ｍｇ／ｌのＮＡＡからなる発根培地へ移した。２週間後、発達した根および苗条を有する苗木を土壌へ移し、そしてプラスチック容器のカバーの下に１週間置いた。植物を約１２ｃｍの高さまで成長させ、そして温室に移して、そこで成熟するまで成長させた。
（Ａ．ヒトリゾチームを発現するトランスジェニックイネ細胞およびトランスジェニック植物の産生）
ｐＡＰＩ１５６プラスミド（実施例１Ａ）においてＲＡｍｙ３Ｄプロモーターおよびターミネーターの調節下にある合成ヒトリゾチーム（ｈＬｙｓ）遺伝子を使用して、微粒子照射による形質転換によって６０個の独立した形質転換体を産生した。
イネの微粒子照射による形質転換を、上記で記載したように行なった。簡単には、ＴＰ３０９由来のイネカルスに、プラスミドｐＡＰＩ１５６およびｐＡＰＩ７６でコーティングした金粒子を６：１の比で、ヘリウム微粒子伝達システム、ＰＤＳ１０００（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、ＣＡ）を用いて照射した。Ｎ６（Ｓｉｇｍａ、ＭＯ）上でハイグロマイシンＢ（３５ｍｇ／Ｌ）の存在下で、形質転換したカルスを選択した。
選択した細胞株を、３％のスクロースを含む培養培地で維持した（Ｈｕａｎｇら、１９９３）。リゾチームの発現を、糖飢餓によって誘導した。簡単には、ＡＡ培地（３％のスクロースを含む）を吸引によって除去し、続いて細胞をＡＡマイナススクロース（ＡＡ−Ｓ）で３回洗浄した。次いで細胞をＡＡ−Ｓと共に４０％（ｖ／ｖ）の密度で３日半インキュベートし、最適なレベルのリゾチーム発現を得た。
リゾチームを発現する形質転換体を、イムノブロット分析、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｙｓｏｄｅｉｋｔｉｃｕｓを用いた比濁比の決定またはＥＬＩＳＡで同定した。発現したリゾチームレベルでカルスを評価した。上位の株からの懸濁細胞培養物を、以前に記載された手順に従って樹立した（Ｈｕａｎｇら、１９９３）。全タンパク質（Ｂｒａｄｆｏｒｄアッセイ）およびリゾチーム（ＥＬＩＳＡ）の量を、選択したカルスで評価した（表１）。
Figure 2008237220
ｐＡＰＩ１５９プラスミド（図１）においてＧｔ１プロモーターおよびＮｏｓターミネーターの調節下にある合成ヒトリゾチーム（ｈＬｙｓ）遺伝子を使用して、微粒子照射による形質転換によって、独立した形質転換体を産生した。上記で記載したように形質転換したカルスを選択し、次いでプレ再生および再生培地に移した。再生植物が高さ１−３ｃｍになると、苗木をＭＳの半分の濃度および０．０５ｍｇ／ｌのＮＡＡからなる発根培地に移した。２週間後、発達した根および苗条を有する苗木を土壌に移し、そしてプラスチック容器のカバーの下に１週間置いた。植物を約１２ｃｍの高さまで成長させ、そして温室に移してそこで成熟するまで成長させた（Ｒ０植物）。
ヒトリゾチームを発現するＲ０植物のスクリーニング。個々のイネ内乳または穀粒を、０．３５ＭのＮａＣｌを加えた冷却リン酸緩衝化生理食塩水（ＰＢＳ）とともに粉砕した。前もって冷却した乳鉢および乳棒で、１ｍｌ緩衝液／穀粒で粉砕を行なった。得られた穀粒抽出物を、４０℃、１４，０００ｒｐｍで１０分間遠心分離にかけることによって、透明な穀粒ホモジネートを得た。
１０μｇ／種子より高いリゾチーム発現のレベルを示す、個々のＲ１種子（Ｒ０植物から得た）からの胚を保存し、そしてＲ１植物を産生するために使用した。簡単には、種子を胚および内乳部分に切断した。内乳を粉砕し、そしてリゾチーム発現に関してアッセイした（下記でさらに記載するように）。胚を５０％の市販の漂白剤で２５分間滅菌し、そして滅菌Ｈ２Ｏで３回それぞれ５分間洗浄した。滅菌胚を、ＭＳ固体培地を含む組織培養チューブに置いた。胚は発芽し、そして約３インチの苗条および健康な根システムを有する苗木を２週間で得た。次いで苗木をポットに移して、成熟植物を得た（Ｒ１）。
１２個の選択されたＲ０植物由来の、全部で１９７個の胚を発芽させ、そして１５７個のＲ１実生苗を温室に植えてＲ２穀粒を産生した。１０９個のＲ１受精植物からのＲ２穀粒（ｎ＝１５０２）それぞれを、リゾチーム活性アッセイによってリゾチームの発現に関してスクリーニングし、４２個のホモ接合植物を同定した。
ホモ接合Ｒ１植物を、最低２０個の個々のＲ２穀粒から、組換えヒトリゾチーム（ｒＨｌｙｓ）の陽性発現を分析することによって同定した。これらの植物由来のホモ接合株を、カリフォルニアのイネ畑に植えた。成長の間に、トランスジェニックおよび非トランスジェニック植物両方の、植物の高さ、受精の割合、有効な若木の数、詰まった穀粒／円錐花序、詰まっていない穀粒／植物、成熟までの時間および１０００穀粒重量のような作物学的特徴を決定および比較した。満足のいく作物学的特性を有する植物を選択し、そしてｒＨｌｙｓ発現レベルを、リゾチーム活性アッセイによって決定した。満足のいく作物学的特性の基準に合致し、そして３５μｇより多いｒＨｌｙｓ／穀粒を有する植物を、次の世代に進めた。
ＳＤＳ−ＰＡＧＥ、電気泳動的転写、およびウェスタンブロット分析を、実施例３で記載するように１８％の成形済みゲル（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ、Ｃａｒｉｓｂａｄ、ＣＡ）で行なった。ヒトリゾチームに対する一次ウサギポリクローナル抗体をＤａｋｏ Ａ／Ｓ（Ｄｅｎｍａｒｋ）から購入し、そして１：５０００で使用した。実施例３で記載するように、９６ウエルのマイクロタイタープレートで、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｕｔｅｕｓ（Ｓｉｇｍａ）を用いた比濁活性アッセイによって、リゾチームを定量化した。簡単には、２５０μｌの０．０１５％Ｍ．ｌｕｔｅｕｓ細胞懸濁液を、２．４μｇ／ｍｌより少ない濃度でリゾチームを含む１０μｌのサンプルとインキュベートした。反応を、Ｍｉｃｒｏｐｌａｔｅ Ｍａｎａｇｅｒ（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、ＣＡ）で動的モードによって、４５０ｎｍで５分間続けた。次いでリゾチームの濃度を、標準曲線を参照して決定した。
ヒトリゾチーム（ｒＨｌｙｓ）の安定な発現レベルは、玄米重量あたり少なくとも約０．６％のｒＨｌｙｓに達し、イネ穀粒からの全可溶性タンパク質抽出物の４５％に達した。図２は、トランスジェニック植物におけるヒトリゾチームの種子特異的発現を示す。ｒＨｌｙｓは、成熟穀粒および発芽穀粒でのみ見出されるが、試験した他のどの組織においても見出されなかった。図６は、トランスジェニックイネ植物から採取した粉末Ｒ３種子中の、ヒトリゾチームの発現レベルを示す。
（Ｂ．ヒトリゾチームを発現するトランスジェニック小麦細胞およびトランスジェニック植物の産生）
プラスミドＡＰＩ１５９（図１）およびＡＰＩ２３０（図３５）を用いて、イネ細胞を形質転換するのと本質的に同じ方法で小麦細胞を形質転換した。８個のトランスジェニック小麦株をＡＰＩ１５９で産生し、穀粒あたり約１５０から３００μｇのリゾチームの発現レベルを産生した。２つのトランスジェニック小麦株をＡＰＩ２３０で産生し、穀粒あたり約５０から１２０μｇのリゾチームの発現レベルを得た。
（Ｃ．ヒトリゾチームを発現するトランスジェニック大麦細胞およびトランスジェニック植物の産生）
プラスミドＡＰＩ１５９をまた使用して、本質的にイネ細胞の形質転換に関して記載したように、大麦細胞を形質転換した。５つのトランスジェニック大麦株を産生し、穀粒あたり約３．９から１２．３μｇのリゾチームを得た。
（Ｄ．ヒトラクトフェリンを発現するトランスジェニックイネ細胞およびトランスジェニック植物の産生）
ｐＡＰＩ１６４プラスミドにおいてＧｔ１プロモーターの調節下にある合成ヒトラクトフェリン遺伝子を使用して、微粒子照射による形質転換によって１００個を超える独立した形質転換体を産生した。
イネの微粒子照射による形質転換を、上記のように行なった。各Ｒ０植物由来の、少なくとも２０個のＲ１穀粒を、ｒＨＬＦの発現に関して分析した。個々のＲ１穀粒を半分に切断した。内乳の半分をウェスタンブロットまたはＥＬＩＳＡによるｒＨＬＦ発現分析にかけ、そして対応する陽性胚の半分を発芽させて、Ｒ１実生苗を産生した。実生苗を移植して、Ｒ２穀粒を産生した。Ｒ１穀粒のスクリーニング中に、本発明者らは全ての陽性穀粒が、陰性穀粒またはコントロール穀粒と比較して、不透明なピンクがかった色であることを観察した。次いでイネ穀粒の不透明なピンクがかった色を、ホモ接合体株を同定するために使用した。植物からの全ての穀粒が不透明なピンクがかった色である場合、そのトランスジェニック植物はホモ接合体であり、そしてｒＨＬＦを発現すると考えられた。次いでホモ接合体の株をＥＬＩＳＡ分析によって確認した。発現分析および作物学的特徴に基づいて、選択したホモ接合体Ｒ２株を、Ｒ３およびＲ６世代に進めた。
（実施例３）
（トランスジェニックイネ細胞およびトランスジェニック植物によって産生された組換えヒトリゾチーム（ｒＬｙｓ）の特徴付け）
（Ａ．サザンブロット分析）
約３グラムの若い葉を採取し、そして液体窒素と共に細かい粉末へ粉砕した。Ｄｅｌｌａｐｏｒｔａら、１９８３において記載されたような手順に従って、ゲノムＤＮＡを単離し、そしてフェノール−クロロホルム抽出によって精製した。約５μｇのＤＮＡを次いでＨｉｎｄＩＩＩおよびＥｃｏＲＩで処理し、１％アガロースゲルで分離し、Ｈｙｂｏｎｄ＋膜（Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｐｈａｒｍａｃｉａ Ｂｉｏｔｅｃｈ、Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ、ＮＪ）にブロットした。ブロットをゲル精製したヒトＨｌｙｓ遺伝子でプローブし、そしてＥＣＬＴＭ直接核酸標識および検出システム（Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｐｈａｒｍａｃｉａ）によって展開した。インタクトな１４７０ｂｐヒトリゾチーム（Ｈｌｙｓ）遺伝子の公知の量と比較することによって、プロモーターおよびＨｌｙｓ遺伝子を含む導入遺伝子のインタクトなコピー数は、約１から約６まで異なることが推定された。ｒＨｌｙｓ導入遺伝子のコピー数と合成されたｒＨｌｙｓ量との間に正の関係は認識できなかった。
（Ｂ．ＳＤＳ−ＰＡＧＥおよび逆方向ＩＥＦゲル電気泳動）
誘導したカルスまたは懸濁細胞培養から回収した細胞を、プロテアーゼ阻害剤カクテル（２μｇ／ｍｌのアプロチニン、０．５μｇ／ｍｌのロイペプチン、１ｍＭのＥＤＴＡ、および２ｍＭのＰｅｆａｂｌｏｃ）と共に冷却リン酸緩衝化生理食塩水（ＰＢＳ）で粉砕した。阻害剤はリゾチーム発現の収量を増加させないので、プロテアーゼ阻害剤カクテルを、酵素の精製の間に続いて使用する緩衝液から除去した。前もって冷却した乳鉢および乳棒を用いて、カルスまたは細胞１ｇあたり約２ｍｌの緩衝液で粉砕を行なった。得られた抽出物を４℃で、１６，０００×ｇの遠心分離に１０分間かけることによって、透明なホモジネートを得た。
１８％の成形済みゲル（Ｎｏｖｅｘ、ＣＡ）を用いてＳＤＳ−ＰＡＧＥを行なった。得られたゲルを、０．１％のクマシーブリリアントブルーＲ−２５０を用いて、４５％のメタノールおよび１０％の氷酢酸で３時間染色した。ゲルの脱染を４５％のメタノールおよび１０％の氷酢酸で、望ましいバックグラウンドに達するまで行なった。
逆方向ＩＥＦゲル電気泳動を、成形済みＮｏｖｅｘ ｐＨ３−１０ ＩＥＦゲルを用いて、製造会社の指示に従って行なった（Ｎｏｖｅｘ、ＣＡ）。約３０μｇのリゾチームをゲルに負荷し、そして１００Ｖで５０分間電気泳動し、続いて２００Ｖを２０分間印加した。次いでゲルを１３６ｍＭのスルホサリチル酸および１１．５％のＴＣＡで３０分間固定し、そして０．１％のクマシーブリリアントブルーＲ−２５０、４０％のエタノール、１０％の氷酢酸で３０分間染色した。脱染溶液は、２５％のエタノールおよび８％の酢酸を含んでいた。
（Ｃ．ウエスタンブロット分析）
ＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルを、Ｍｉｎｉ Ｔｒａｎｓ−Ｂｌｏｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｃｅｌｌ（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、ＣＡ）を用いて、０．４５μｍのニトロセルロース膜に電気泳動的転写し、そして続いてイムノブロット分析にかけた。ブロットをＰＢＳ、ｐＨ７．４中５％の無脂肪粉乳で少なくとも２時間固定し、続いてＰＢＳ、ｐＨ７．４で３回、各１０分間洗浄した。ヒトリゾチームに対する一次ウサギポリクローナル抗体（Ｄａｋｏ Ａ／Ｓ、Ｄｅｎｍａｒｋ）を固定緩衝液で１：２０００に希釈し、そしてブロットをその溶液中で少なくとも１時間インキュベートした。次いでブロットをＰＢＳで３回、各１０分間洗浄した。二次ヤギ抗ウサギＩｇＧ（Ｈ＋Ｌ）−アルカリホスファターゼ結合物（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、ＣＡ）を、固定緩衝液で１：４０００に希釈した。次いで膜を二次抗体溶液中で１時間インキュベートし、そして次いで３回洗浄した。基質システムＢＣＩＰ−ＮＢＴ（Ｓｉｇｍａ）を加えることによって、色素の展開を開始し、そしてバンドの望ましい強度が達成されたら、ブロットをＨ２Ｏですすぐことによって、その過程を停止させた。
（Ｄ．酵素結合イムノソルベント検定法（ＥＬＩＳＡ））
イネカルスまたは細胞中に発現した全リゾチームを定量するために間接的サンドイッチＥＬＩＳＡを開発し、そしてリゾチーム発現収量を決定するための代替アッセイとして使用した。リゾチーム定量のための直接サンドイッチＥＬＩＳＡが以前に報告されたが（Ｌｏｌｌｉｋｅら、１９９５、Ｔａｙｌｏｒ、１９９２）、そのアッセイで使用される重要な試薬がもはや市販で入手可能でないので、代替のアッセイを開発した。
アッセイの実施において、ウサギ抗ヒトリゾチーム抗体（Ｄａｋｏ Ｄ／Ｋ、Ｄｅｎｍａｒｋ）を使用して、ＰＢＳ中１：５０００に希釈して、室温で一晩９６穴プレートをコートした。ＰＢＳで洗浄した後、プレートをＰＢＳ中５％の正常ロバ血清（Ｊａｃｋｓｏｎ ＩｍｍｕｎｏＲｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、ＰＡ）で１時間ブロックした。プレートを再びＰＢＳで洗浄した。リゾチーム試料をＰＢＳ中０．０５％のＴｗｅｅｎで希釈し、そしてプレートに加え、そして１時間インキュベートすることによって捕捉した。ＰＢＳでプレートを洗浄した後、ＰＢＳ中０．０５％のＴｗｅｅｎで１：１０００に希釈したヒツジ抗ヒトリゾチームを加え、そして１時間インキュベートした。プレートを再びＰＢＳで洗浄した。ＰＢＳ中０．０５％のＴｗｅｅｎで１：１０，０００に希釈したペルオキシダーゼ−結合ａｆｆｉｎｉｐｕｒｅロバ抗ヒツジＩｇＧ（Ｈ＋Ｌ）を加え、そして１時間インキュベートした。プレートをＰＢＳで最終的に洗浄した後、プレートをＴＭＢ基質（Ｓｉｇｍａ、ＭＯ）と５−１５分間インキュベートすることによって色素を展開し、そして吸収を６５５ｎｍで測定した。
（Ｅ．リゾチームの酵素活性アッセイ）
酵素的に活性なリゾチームの発現レベルを分析するために、信頼でき、そして定量的な方法を開発した。比濁分析アッセイを、９６穴マイクロタイタープレート形式を用いて、そしてキュベット中で分光測光法で行なわれる標準的なリゾチームアッセイに基づいて開発した。ヒト好中球から放出されたリゾチームを検出するために以前に記載された、マイクロタイタープレートに基づく方法は、１−１００ｎｇ／ｍｌの検出範囲を有していた（Ｍｏｒｅｉｒａ−Ｌｕｄｅｗｉｇら、１９９２）。３．０μｇ／ｍｌまで検出の直線性を維持するために、アッセイ条件を変更した。
リゾチームの酵素活性を、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｕｔｅｕｓ（Ｍ．ｌｙｓｏｄｅｉｋｔｉｃｕｓ）細胞懸濁液の４５０ｎｍにおける濁度の減少を分光測光法でモニターすることによって、日常的に決定した（Ｓｈｕｇａｒ、１９５２）。具体的には２５０μｌの０．０１５％（ｗ／ｖ）Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｕｔｅｕｓ細胞懸濁液を、６６ｍＭのリン酸カリウム、ｐＨ６．２４（緩衝液Ａ）中で調製した。細胞懸濁液を室温で平衡化し、そしてリゾチームを０から２．４μｇ／ｍｌの濃度で含む１０μｌの試料を加えることによって、反応を開始した。リゾチーム活性を、動的モードで、４５０ｎｍで５分間決定した。次いでリゾチームの濃度を、ヒト乳由来リゾチームで構築された標準曲線を参照することによって計算した。
ヒト乳リゾチームおよび本発明のイネ細胞由来リゾチームの酵素活性を比較した。図４に示すように、４５０ｎｍにおけるＭｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｅｔｅｕｓ細胞懸濁液の、リゾチームによる濁度の減少は、２つの供給源由来のリゾチームで非常に類似していたが、緩衝液単独は濁度の減少に影響しなかった。
３つの選択された懸濁細胞培養系統を、リゾチームを発現するように誘導し、そして収量をＥＬＩＳＡおよび上記で記載した酵素活性アッセイによって同時に評価した（表２）。Ｔ−テスト分析は、ＥＬＩＳＡおよび酵素活性アッセイによって測定されたリゾチーム濃度の間に、有意な差は無いことを示した（ｐ＜０．０５）。これらの結果は、活性組換えヒト乳リゾチームが、イネカルス細胞において合成および維持され、そしてその活性を失うことなく単離し得ることを示す。
Figure 2008237220
（Ｆ．組換えヒトリゾチームは殺菌機能を有する）
比濁分析アッセイにおけるＭｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｌｕｔｅｕｓ細胞の鋭敏な溶解（図４）は、組換えヒトリゾチームが酵素活性を有し、そして殺菌剤として機能することを示す。これをグラム陰性菌で確認するために、試験微生物としてＥ．ｃｏｌｉ株（ＪＭ１０９）を用いて殺菌アッセイを行なった（図３）。
アッセイの実施において、ＪＭ１０９の一晩培養したアリコートを、ＬＢ培地で対数期中期まで増殖させた。殺菌アッセイにおいて、２×１０５ＣＦＵ（コロニー形成ユニット）／ｍｌにおける、標準的な対数期中期ＪＭ１０９の接種を使用した。緩衝液（２０ｍＭのリン酸ナトリウム、ｐＨ７．０、０．５ｍＭのＥＤＴＡ）単独、約３０μｇ／ｍｌでヒト乳リゾチームまたはイネ種子由来リゾチームを含む緩衝液を、ろ過によって滅菌した。細胞およびリゾチーム溶液の混合物を、次いで３７℃で指定した長さの時間インキュベートした。コロニー形成ユニットの数を決定するために、混合物容積の５分の１をＬＢ寒天プレートにまき、そして３７℃で一晩インキュベートした。３０μｇ／ｍｌの濃度で、組換えヒトリゾチームは、ヒト乳由来のリゾチームと同様の殺菌効果を示した。非トランスジェニックコントロール由来の抽出物を用いると、コロニー形成ユニットの減少はなかった。
（Ｇ．イネカルス、懸濁培養およびトランスジェニックイネ穀粒からのリゾチームの精製）
高レベルのリゾチームを発現する５つのイネカルス系統を増殖させ、そしてスクロース飢餓によって誘導した。カルスまたは細胞を、抽出緩衝液（ＰＢＳ、０．３５ＭのＮａＣｌ）中、湿潤カルス１ｇあたり２ｍｌの緩衝液で、Ｔｉｓｓｕｅｍｉｚｅｒによって粉砕した。できた組織ホモジネートを４℃、２５，０００×ｇで３０分間遠心した。上清を除去し、プレフィルターおよび次いで０．４５μｍのニトロセルロースフィルターを通してろ過した。
５００グラムの誘導湿潤カルスからの、約１リットルのろ過した上清を、次いで５０ｍＭのリン酸ナトリウム、ｐＨ８．５に対して４℃で一晩透析した。上清をローディングバッファー（５０ｍＭのリン酸ナトリウム、ｐＨ８．５）で４ｍｌ／分の流速で平衡化した２００ｍｌのＳＰ Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ｆａｓｔ ｆｌｏｗカラム（ＸＫ２６／４０、Ｐｈａｒｍａｃｉａ）に充填した。次いでカラムを同じ緩衝液でＡ２８０の基準線に達するまで洗浄した。リゾチームをローディングバッファー中０．２ＭのＮａＣｌで溶出し、そしてリゾチーム活性を含む画分をプールし、濃縮し、そしてＰＢＳで１ｍｌ／分の流速で平衡化および流したＳｅｐｈａｃｒｙｌ−１００カラムに再びアプライした。１ｍｌ／分の流速でＰＢＳを用いてタンパク質を溶出および分離した。純粋なリゾチーム画分を、活性アッセイおよび全タンパク質アッセイ（Ｂｒａｄｆｏｒｄ）によって同定し、そしてリゾチームの純度をＳＤＳ−ＰＡＧＥによって確認した。
リゾチームの単離および精製のために、最も高いリゾチーム発現レベルを有する５つの系統を選択し、そしてペトリ皿または振とうフラスコで持続的に増殖させた。イネカルス由来の粗製抽出物は、組換えヒトリゾチームおよび大量の天然イネタンパク質を両方含む。リゾチームの計算されたｐＩは約１１であるので、強い陽イオン交換カラム、ＳＰ−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ｆａｓｔ ｆｌｏｗ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ）を、イネタンパク質を組換えヒトリゾチームから分離するための最初のカラムとして選択した。５０ｍＭのリン酸ナトリウム、ｐＨ８．５で平衡化した場合、ほとんどのイネタンパク質はカラムに結合しなかった。一方、組換えヒトリゾチームは、カラムに結合し、そして０．２ＭのＮａＣｌにじよって溶出された。組換えヒトリゾチームと同時溶出されるイネタンパク質を、Ｓｅｐｈａｃｒｙｌ Ｓ−１００カラムによるゲルろ過によってリゾチームから分離し、そして高度に精製された組換えヒトリゾチームを得た。
コメ穀粒からヒトリゾチームを精製するために、伝統的な方法を用いて、トランスジェニック植物からのＲ２イネ種子を脱穀し、そして穀粉に製粉した。イネ穀粉をＰＢＳ中０．３５ＮのＮａＣｌと１００グラム／リットルで、室温で１時間混合することによって、リゾチームを抽出した。できた混合物を、３μｍのひだ状カプセル、次いで１．２μｍの血清カプセル、そして最終的に０．４５μｍのフィルターの上に０．８μｍのガラスフィルターを有するＳｕｐｏｒｃｕｐ ５０カプセル（Ｐａｌｌ、ＭＩ）を通してろ過した。
透明なイネ抽出物（１リットル）を次いで５０ｍｍのリン酸ナトリウム、ｐＨ８．５に対して４℃で一晩透析し、そして透析試料を、充填前に５０ｍｍのリン酸ナトリウム、ｐＨ８．５であらかじめ調整した、陽イオン交換樹脂ＳＰ−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ Ａｍｅｒｓｈａｍ）に充填した。充填後、カラムを同じ緩衝液でＡ２８０測定値が基準線に達するまで洗浄し、次いでリゾチームを５０ｍｍのリン酸ナトリウム、ｐＨ８．５中０．２ＮのＮａＣｌで溶出した。リゾチームを含む画分をプールし、そしてＳｅｐｈａｃｒｙｌ Ｓ−１００カラム（Ｂｉｏ−Ｒａｄ；ＰＢＳで平衡化および流した）に再びアプライした。酵素アッセイおよび全タンパク質アッセイ（Ｂｒａｄｆｏｒｄ）によって、純粋なリゾチーム画分を同定した。最終的にリゾチームの純度をＳＤＳ−ＰＡＧＥによって確認した。
（Ｈ．イネにおいて産生された組換えヒトリゾチームの属性）
（（ｉ）Ｎ−末端アミノ酸配列決定）
上記で記載したようにイネ細胞から単離された組換えヒトリゾチーム（ｒＬｙｓ）を、１８％ＳＤＳ−ＰＡＧＥによって分離し、続いてＰＶＤＦ膜（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、ＣＡ）に電気泳動的転写した。リゾチームのバンドを、膜を４０％のメタノールおよび１％の氷酢酸中０．１％のクマシーブリリアントブルーＲ−２５０で１分間染色することによって同定した。染色したＰＶＤＦ膜をすぐに５０％メタノール中でバンドがはっきり見えるまで脱染した。ブロットをＨ２Ｏで完全に洗浄し、そして空気乾燥した後、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ａｔ ＤａｖｉｓのＰｒｏｔｅｉｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙで、エドマン分解化学によって、シークエンサーＡＢＩ４７７を用いて配列決定した。その結果は、トランスジェニックイネ種子において産生されたｒＬｙｓは、以下のようにヒトリゾチームと同じＮ−末端配列を有することを示した：
Figure 2008237220
組換えリゾチームの空のカッコは、機械によって検出され得なかったＣｙｓ残基を示す。このサイクルは明確ではなく、そしてエドマン分解分析で安定な誘導体を形成できない非修飾システイン残基のためであり得る。
さらに、分子量、ｐＩ、Ｅ．ｃｏｌｉでの殺菌効果、温度安定性およびｐＨ安定性および特異的活性を含む、ヒトリゾチームおよびイネで産生された組換えリゾチームの多くの構造的および機能的属性が同じであることが見出された。
（ｉｉ）リゾチームの温度およびｐＨ安定性
組換えヒトリゾチームの生物工学的適用のために、その温度およびｐＨ安定性およびプロテアーゼに対する抵抗性は決定的に重要である。ヒトリゾチーム標準およびイネ由来のリゾチームをＰＢＳ中で５０μｇ／ｍｌの最終濃度まで希釈し、そして連続した方式で以下の温度処理を行なった：（１）：６２℃で１５分間；（２）：７２℃で２０秒間；（３）：８５℃で３分間および最終的に；（４）：１００℃で約８から約２０秒間。チューブあたり１００μｌで研究を行ない、そして３回繰り返した。各処理の最後にアリコートを保存し、そして残っているリゾチーム活性を活性アッセイによって測定した。その結果は、組換えリゾチームは、６２℃から１００℃の温度範囲で、ヒトリゾチームと同じ程度の温度安定性を示すことを示した。
別の実施形態において、約５０μｌのＨｌｙｓまたはｒＨｌｙｓをＰＢＳに１００μｇ／ｍｌで溶解し、そして熱処理にかけた。６５℃、７２℃、８５℃、および１００℃の４つの異なる温度を試験した。各温度で０分、０．３３分、１．５分、３分、５分および１５分を選択して、リゾチームの安定性に対するインキュベーション時間の影響を分析した（図５Ａ）。
ｐＨ安定性の研究に関しては、リゾチームをｐＨ１０、９、７．４、５、４、および２で、０．９％のＮａＣｌに１００μｇ／ｍｌで溶解した。溶液を２４℃で１時間インキュベートした、実験をチューブあたり２００μｌで行い、そして３回繰り返した。残ったリゾチームを、リゾチーム活性アッセイによって検出した。
ｐＨ２、４、および５でのｐＨ処理に関しては、ＨｌｙｓおよびｒＨｌｙｓを、１００μｇ／ｍｌのＨＣｌで対応するｐＨに調整したＰＢＳに溶解した。ｐＨ９および１０に関しては、リゾチームをそれぞれ１００μｇ／ｍｌのＴＢＳおよび１５０ｍＭの炭酸／重炭酸ナトリウムに溶解した。約１００μｌのリゾチーム溶液を３７℃で３０分間インキュベートした。リゾチーム活性を、活性アッセイによって評価した（図５Ｅ）。
ＨｌｙｓおよびｒＨｌｙｓはどちらも同様の温度安定性およびｐＨ安定性を示した。
（（ｉｉｉ）リゾチームのインビトロプロテアーゼ抵抗性の決定）
リゾチームを０．９％のＮａＣｌに１００μｇ／ｍｌで溶解した。溶液のｐＨをＨＣｌで３、４、および５に減少させた。ペプシン（Ｓｉｇｍａ、ＭＯ）（ペプシン：リゾチーム＝１：２２（ｗ／ｗ））を加え、そして溶液を３７℃で１時間インキュベートした。次いで全ての処理のｐＨを重炭酸塩でｐＨ７に増加させた。パンクレアチン（Ｓｉｇｍａ、ＭＯ）（パンクレアチン：リゾチーム＝１：１１０（ｗ／ｗ））を中性溶液に加え、そして３７℃で２時間インキュベートした。残ったリゾチーム活性を活性アッセイによって測定した。
ペプシンおよびパンクレアチンによるインビトロ消化実験において、天然および組換えヒトリゾチームは、ペプシンおよびパンクレアチン消化に対して非常に類似した抵抗性を示した。これらの条件下で、ヒトアルブミンはＳＤＳ−ＰＡＧＥによって示されたように分解された（データは示していない）。
（（ｉｖ）リゾチームの生化学的特徴付け）
組換えヒトリゾチームをほぼ均質に精製した後、いくつかの生化学的特徴付けを行なって、ヒト乳リゾチームとイネ細胞由来の組換えヒト乳リゾチームを比較した。表３にまとめた結果は、ＳＤＳ−ＰＡＧＥによって、天然ヒト乳リゾチームおよび組換えリゾチームは、同じ位置に移動したことを示す。
イネＲＡｍｙ３Ｄシグナルペプチドをコードするヌクレオチドを、発現ベクターｐＡＰＩ１５６においてヒトリゾチーム遺伝子に結合させた。精製組換えヒトリゾチームのＮ−末端アミノ酸配列決定は、上記で詳述したように、天然ヒトリゾチームのものと同じＮ−末端配列を明らかにした。従って、イネ細胞は、それがヒトリゾチーム前駆体に結合している場合には、ＲＡｍｙ３Ｄシグナルペプチドを、正しいペプチド結合を切断して除去する。
組換えおよび天然ヒトリゾチームの全体の荷電を、等電点電気泳動（ＩＥＦ）ゲル電気泳動によって比較し、そしてｐＩの値を決定した。リゾチームは計算された１０．２０のｐＩを有する塩基性タンパク質であるので、ｐＩ比較研究を、逆向きＩＥＦゲル電気泳動によって行なった。組換えおよび天然ヒトリゾチームは、同じｐＩを示し、同じ全体の荷電を示した（データは示していない）。
トランスジェニックイネ由来の組換えヒトリゾチームは、天然リゾチーム（２００，０００ユニット／ｍｇ（Ｓｉｇｍａ、ＭＯ））と同様の特異的活性を有していたが、ニワトリ卵白由来のリゾチームは、予期された３−４倍低い特異的活性を有していた（Ｓｉｇｍａ、ＭＯ）（図４）。
Figure 2008237220
＊このサイクルは明確でなく、そしてエドマン分解分析で安定な誘導体を形成し得ない非修飾システイン残基のためであり得る。
上記で記載した結果は、乳由来ヒトリゾチームを発現する生産システムとしてイネ細胞を使用する能力を示す。１６０以上の個々の形質転換体を、イムノブロット、酵素活性アッセイ、およびＥＬＩＳＡによってスクリーニングした。組換えヒト乳リゾチームの収量は、培養細胞において可溶性細胞タンパク質の４％、そしてイネ穀粒において可溶性タンパク質の４０％以上に達した。メカニズムは本発明の一部ではないが、高レベルの発現を、培養細胞システムにおける強力なＲＡｍｙ３Ｄプロモーター（Ｈｕａｎｇら、１９９３）、および穀粒発現システムにおけるＧｔ１プロモーターおよびコドン最適化遺伝子の使用によって説明し得る。
本発明の方法で得られる植物由来ヒト乳リゾチームは、電気泳動の移動度、分子量、全体の表面電荷および特異的殺菌活性において、内因性のヒトリゾチームと同じであった。
（実施例４）
トランスジェニックイネ植物によって産生された組換えヒトラクトフェリン（ｒＬＦ）の特徴付け
（Ａ．サザンブロット分析）
約３グラムの若い葉を採取し、そして液体窒素と共に非常に細かい粉末へ粉砕した。Ｄｅｌｌａｐｏｒｔａら、１９８３において記載された手順によってＤＮＡを単離し、そしてフェノール−クロロホルム抽出によって精製した。各系統由来の約５μｇのＥｃｏＲＩおよびＨｉｎｄＩＩＩ消化ＤＮＡを使用して、サザン分析のためのブロットを作成した。ＥＣＬＴＭ直接核酸標識および検出システム（Ａｍｅｒｓｈａｍ、ＵＳＡ）を分析のために使用した。
ラクトフェリン遺伝子のコピー数を、ＥｃｏＲＩおよびＨｉｎｄＩＩＩ消化ゲノムＤＮＡを用いたサザンブロットハイブリダイゼーションによって決定したように、約１から約１０と推定した。ＡＰＩ１６４−１２−１（Ｒ０）トランスジェニック植物系統を、１０個のウェスタンブロット陽性、畑で成長したＲ１系統と共にサザン分析にかけた。典型的なサザンブロットは、もとのプラスミド由来植物形質転換ユニット（３１５６ｂｐ）の上に少なくとも３つの断片が存在することを示す。全てのＬＦ挿入は、もとのＲ０トランスジェニック植物の発生からＲ５世代まで受け継がれているようである。
（Ｂ．タンパク質の単離およびウェスタンブロット）
イネ種子を、リン酸緩衝化生理食塩水（ＰＢＳ）、ｐＨ７．４中０．３５ＮのＮａＣｌ１ｍｌと共に、氷冷乳鉢および乳棒を用いて粉砕し、そしてできたホモジネートを４℃、１５０００ｒｐｍで１５分間遠心した。上清をタンパク質抽出物として使用し、そして塩可溶性内容物の約１／２５または１／５０を１０％の成形済みゲル（Ｎｏｖｅｘ、ＵＳＡ）に充填し、そして製造会社の指示に従って電気泳動を行なった。全タンパク質の検出のために、ポリアクリルアミドゲルを０．１％のクマシーブリリアントブルーＲ−２５０（４５％のメタノールおよび１０％の氷酢酸に溶解）で少なくとも３時間染色し、そして４５％のメタノールおよび１０％の氷酢酸で、望ましいバックグラウンドに達するまで脱染した。
ウェスタンブロット分析に関しては、ＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルを、Ｍｉｎｉ−Ｔｒａｎｓ−Ｂｌｏｔ Ｅｌｅｃｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｃｅｌｌ Ｓｙｓｔｅｍ（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、ＵＳＡ）を用いて、０．４５μｍのニトロセルロース膜へ電気泳動的転写し、そして続いてイムノブロット分析を行なった。ブロットをＰＢＳ中５％の無脂肪粉乳で少なくとも２時間ブロックし、続いてＰＢＳで３回、各１０分間洗浄した。ｈＬＦに対する一次ウサギポリクローナル抗体（Ｄａｋａ Ａ／Ｓ、Ｄｅｎｍａｒｋ）をブロック緩衝液で１：２５００に希釈し、そしてブロットをその溶液中で１時間インキュベートした。ブロットをＰＢＳで３回、各１０分間洗浄した。二次ヤギ抗ウサギＩｇＧ（Ｈ＋Ｌ）−アルカリホスファターゼ結合物（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、ＵＳＡ）をブロック緩衝液で１：５０００の比で希釈した。膜を二次抗体溶液中で１時間インキュベートし、そして続いてＰＢＳで３回洗浄した。基質システムＢＣＩＰ−ＮＢＴ（Ｓｉｇｍａ、ＵＳＡ）を加えることによって色素の展開を開始し、そしてバンドの望ましい強度が達成されたら、ブロットをＨ２Ｏですすぐことによってその過程を停止させた。
１０８個のＲ０植物を成熟するまで成長させ、種子を５６個の受精植物から回収し、そして個々の種子をウェスタンブロットによって分析してｒＬＦの発現を検出した。ポジティブコントロールとしてレーンあたり４０μｇの天然精製ｈＬＦと共に、４０μｇの全タンパク質を各レーンに充填し、クマシーブルー染色を行なって、ｒＬＦの移動度を天然ヒトラクトフェリン（ｈＬＦ）と比較した（図８）。
ＥＬＩＳＡによる全ｒＬＦの評価は、形質転換イネ種子において９３μｇから１３０μｇのｒＬＦが発現したことを示した。典型的なウェスタンブロット分析（図９）は、ｒＬＦおよび天然ｈＬＦはおおよそ同じ速度で移動し、約８０ｋＤａの分子量で、他の研究者によって決定されたものと一致した（Ｗａｎｇら、１９８４）。
（Ｃ．タンパク質精製）
Ｒ２ホモ接合体世代のイネ種子を伝統的に脱穀し、そして穀粉に製粉した。イネ穀粉をＰＢＳ中０．３５ＮのＮａＣｌと１００ｇ／ｌで、室温で２時間混合することによって、組換えラクトフェリンを抽出した。できた混合物を４℃、１５，０００ｒｐｍで１時間遠心した。回収した上清を、Ｓｅｐｈａｒｏｓｅカラムに充填する前に、以下のろ過工程にかけた。まず、上清を数層のチーズクロスを通した。次いでろ液を、８μｍの紙、１μｍの紙、そして０．２５μｍのニトロセルロース膜に連続的に通した。透明なタンパク質溶液を、２０ｍＭのＴｒｉｓ、ｐＨ７．４（結合緩衝液）中０．５ＮのＮａＣｌで、４ｍｌ／分の流速で平衡化したＣｏｎＡ Ｓｅｐｈａｒｏｓｅカラム（Ｐｈａｒｍａｃｉａ、ＸＫ２６）に充填した。充填が完了した後、カラムを結合緩衝液でＡ２８０ｎｍでの基準線に達するまで洗浄した。ラクトフェリンを結合緩衝液中０．１Ｎのマンノシドで溶出した。ラクトフェリンを含む画分をプールして、そして２番目のカラム、５０ｍＭのリン酸ナトリウム、ｐＨ８．０（結合緩衝液Ｂ）中０．４ＮのＮａＣｌで４ｍｌ／分の流速で平衡化したＳＰ−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、ＵＳＡ）に充填した。次いで、カラムを結合緩衝液ＢでＡ２８０ｎｍの基準線に達するまで洗浄した。ラクトフェリンを、５０ｍＭのリン酸ナトリウム、ｐＨ８．０中１ＮのＮａＣｌで溶出し、そしてＬＦを含む画分をプールして、そしてＰＢＳに対して透析した。最終的にＬＦの純度をＳＤＳ−ＰＡＧＥによって評価し、そして−８０℃で保存した。
別の実施形態において、イネ穀粉をＰＢＳ中０．３５ＭのＮａＣｌと７５ｇ／Ｌで、室温で２．５時間混合することによって、組換えヒトラクトフェリン（ｒＨＬＦ）を抽出した。抽出物を、遠心（４℃、１０，０００ｇで１時間）の前に６層のチーズクロスを通した。上清を回収し、そしてＮａＣｌ濃度を０．４Ｍ（ｐＨ８．０）に調整した。４℃、１０，０００ｇで１０分間の２回目の遠心後、上清を回収し、そして０．４５μｍのニトロセルロース膜を通してろ過した。ろ液を、５０ｍＭのリン酸ナトリウム、ｐＨ８．０（結合緩衝液）中０．４ＭのＮａＣｌで４ｍｌ／分の流速で平衡化したＳＰ−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅカラム（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ、ＣＡ）に充填した。カラムを結合緩衝液でＡ２８０の基準線に達するまで洗浄した。ラクトフェリンを直線的な勾配によって溶出し、そしてＰＢＳに対して透析した。精製ｒＨＬＦをＳＤＳ−ＰＡＧＥによって分析し、そして−８０℃で保存した。
（Ｄ．酵素結合イムノソルベント検定法（ＥＬＩＳＡ））
上記で記載したように単離した種子抽出物を用いて、ＥＬＩＳＡを行ない、Ｂｒａｄｆｏｒｄ法を用いて全タンパク質をアッセイした（Ｂｒａｄｆｏｒｄ，Ｍ．、１９７６）。ＥＬＩＳＡは当該分野で一般的に公知の典型的なサンドイッチ形式に基づいていた。簡単には、９６穴プレートをウサギ抗ヒトラクトフェリン抗体（Ｄａｋａ Ａ／Ｓ、Ｄｅｎｍａｒｋ）でコートし、次いでｒＬＦおよびコントロール試料をプレートの各ウェルに加え、そして３５℃で１時間インキュベートした。次いでウサギ抗ヒトラクトフェリン西洋ワサビペルオキシダーゼ結合物（Ｂｉｏｄｅｓｉｇｎ、ＵＳＡ）を各ウェルに加え、そして３５℃で１時間インキュベートして、続いてテトラメチルベンジジン基質（Ｓｉｇｍａ、ＵＳＡ）を加え、そして室温で３分間インキュベートした。各ウェルに１ＮのＨ２ＳＯ４を加えることによって反応を停止させた。Ｍｉｃｒｏｐｌａｔｅ Ｒｅａｄｅｒ（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、モデル３５５０）で、４５０および６５０ｎｍの二つの波長でプレートを測定し、そしてＭｉｃｒｏｐｌａｔｅ Ｍａｎａｇｅｒ ＩＩＩ（Ｂｉｏ−Ｒａｄ）を用いてデータを処理した。１０個の選択したホモ接合系統の分析結果は、種子あたり９３μｇから１３０μｇのｒＬＦが発現したことを示した。
（Ｅ．先の世代の植物の選択）
１１個の独立した系統由来の少なくとも２０−４０個の種子を分析した。個々のＲ１種子を半分に切断し、そして内乳の半分をウェスタンブロットによる分析にかけ、陽性の対応する胚の半分を、０．７％の寒天を含む３％スクロース培地で発芽させた。Ｒ１産生のために実生苗を畑に移植した。１１個の個々の系統のうち、３つの系統が発現した。３つの発現母系統由来の、全部で３８個の植物を畑で成長させた。これら３８個の植物の作物学的特徴（表４）に基づいて、２８個の植物を選択した。
全てのウェスタン陽性Ｒ１種子は、コントロール種子と比較して不透明からピンクがかった色をしていたので、Ｒ２種子のスクリーニングにこの基準を適用した。成熟Ｒ２種子を成熟時に回収および脱穀した。ピンクがかったＲ２種子を、ウェスタンドットブロットおよびＥＬＩＳＡでｒＬＦを発現していることを確認した（データは示していない）。最終的に１０個のホモ接合Ｒ２系統を選択し、そして世代を進めるために畑で成長させた。
Figure 2008237220
Ｒ２およびＲ３世代の間、ホモ接合体トランスジェニック系統において、非トランスジェニックコントロールよりも空の種子の割合が高かった。これが１０００個の種子重量に影響した。しかし、Ｒ４世代において、非形質転換ＴＰ−３０９と比較した場合に、ホモ接合体トランスジェニック系統において、表現型特徴に有意な差は観察されなかった（表４）。
（Ｆ．イネにおいて産生された組換えヒトラクトフェリンの属性）
ｒＬＦの物理的特徴付けは、下記で記載する分析を用いて、Ｎ末端アミノ酸配列決定、ならびにＭＡＬＤＩ−ＭＳによって決定されるような分子量、同等のペプチドマップを示したＨＰＬＣプロファイル、ｐＨ依存性鉄の解離、および静菌活性のようなｒＬＦの物理的特徴に基づいて、ｒＬＦおよび市販で入手可能な精製形態のｈＬＦの間に有意な差は存在しないことを示した。
（（ｉ）Ｎ末端アミノ酸配列決定）
イネ種子由来の精製ｒＬＦを、１０％のＳＤＳ−ＰＡＧＥによって分離し、続いてＰＶＤＦ膜（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、ＵＳＡ）に電気泳動的転写した。膜を４０％のメタノールおよび１％の氷酢酸中０．１％のクマシーブリリアントブルーＲ−２５０で１分間染色することによって、標的バンドを同定した。染色したＰＶＤＦ膜を、５０％のメタノール中ですぐにバンドがはっきりと見えるまで脱染した。ブロットをｄｄＨ２Ｏで完全に洗浄し、そして空気乾燥した。最終的にこのサンプルを配列決定分析のためにＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ａｔ Ｄａｖｉｓ（ＣＡ、ＵＳＡ）のＰｒｏｔｅｉｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙに送った。
（（ｉｉ）．グリコシル化の検出および糖含有量の決定）
イネにおいて産生された組換えヒトラクトフェリンのグリコシル化を、糖タンパク質検出のためのイムノブロットキット（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、ＵＳＡ）によって、製造会社の指示に従って分析した。炭水化物含有量によるラクトフェリンの分子量の増加を、マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析（ＭＡＬＤＩ−ＭＳ）（ＰＥ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ、Ｖｏｙａｇｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）によって決定した。
イネにおいて産生された組換えラクトフェリンは、ＣｏｎＡ樹脂への結合、糖タンパク質検出キットによる陽性染色、およびペプチド骨格に基づいて計算される質量（７６．２ｋＤａ）と比較してより大きい検出された質量から明らかであるように、グリコシル化されている。ＭＡＬＤＩ−ＭＳは、種子由来組換えラクトフェリンは、７８．５ｋＤの分子量を有し、一方ヒト乳ラクトフェリンは８０．６ｋＤａであることを示した（表５）。その違いは、イネ種子由来ラクトフェリンのグリコシル化の程度が低いことにより得る。分析は、精製ｒＨＬＦはキシロースを含むがシアル酸を欠くことを示し、それは植物の翻訳後修飾のパターンと一致している（Ｍａｔｓｕｍｏｔｏら、１９９５）。
（（ｉｉｉ）．ラクトフェリンの等電点の決定）
逆向き等電点電気泳動（ＩＥＦ）ゲル電気泳動を、成形済みＮｏｖｅｘ ＩＥＦゲル、ｐＨ３〜１０を用いて、製造会社の指示に従って行なった。約３０μｇの精製ｒＬＦを装填し、そして流す条件は１００Ｖで５０分間および２００Ｖで２０分間であった。次いでゲルを１３６ｍＭのスルホサリチル酸および１１．５％のＴＣＡで３０分間固定し、０．１％のクマシーブリリアントブルーＲ−２５０、４０％のエタノール、１０％の氷酢酸で３０分間染色し、そして２５％のエタノールおよび８％の酢酸を含む溶液中で脱染した。
（（ｉｖ）．ｒＬＦと天然ｈＬＦの物理的特徴の比較）
天然およびｒＬＦのＨＰＬＣプロファイルは、類似したペプチドマップを示した。これは、２つの供給源由来のＬＦが同じアミノ酸配列を有することを確認した（データは示していない）。さらなる比較が、以下（１）ホモ接合体Ｒ２種子由来の精製ｒＬＦおよびｈＬＦ（Ｄａｋａｏ Ａ／Ｓ、Ｄｅｎｍａｒｋ）のＮ末端配列が同じであることが示されたこと（表５）；（２）天然およびイネ種子由来ＬＦの等電点（ｐＩ）が同じであり、それらが同様の表面電荷を有することを示すこと（表５）；（３）天然ｈＬＦのものと密接に関連することが示された、ｒＬＦのｐＨ依存性鉄解離（図１１および実施例４のｖｉｉ項を参照のこと）；および（４）腸病原性Ｅ．ｃｏｌｉ（ＥＰＥＣ；図１０）に対するｒＨＬｆの静菌活性が天然ヒトラクトフェリン（ｎＨＬｆ）のものと類似していることが示され、そして形質転換イネ種子由来の抽出物における活性な組換えＬＦの存在を確認したこと（実施例４のｉｘ項を参照のこと）ことによって明らかであるように、トランスジェニックイネにおいて産生されたヒトラクトフェリンは、天然ヒトラクトフェリンに非常に類似していることを確認する。
表５．ヒト（ｈＬＦ）およびイネ種子由来組換えラクトフェリン（ｒＬＦ）の物理的特徴データ
Figure 2008237220
（（ｖ）．イネ種子の鉄含有量および栄養価の決定）
Ｒ２ホモ接合体種子の鉄含有量を決定した。形質転換および非形質転換系統それぞれから２グラムの乾燥成熟種子の重量を測り、そしてＨＮＯ３およびＨ２Ｏ２溶液で、１１０℃で湿式灰化した（Ｇｏｔｏら、１９９９）。灰を１ＮのＨＣｌ溶液に溶解した。次いで鉄含有量を、Ｓｉｇｍａキット（Ｓｉｇｍａ、ＵＳＡ）を製造会社の指示によって使用して、５１０ｎｍにおけるＦｅ−Ｏ−フェナントロリンの吸光度によって測定した。
ホモ接合体トランスジェニック種子および非トランスジェニック種子の異なる栄養価を、Ａ＆Ｌ Ｗｅｓｔｅｒｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（Ｍｏｄｅｓｔｏ、ＣＡ、ＵＳＡ）で、標準的な手順によって測定した。
トランスジェニックラクトフェリン発現イネ種子と非形質転換天然Ｔｅｉｐｅｉ−３０９の比較分析は、鉄の含有量が５０％高いことを除いて、栄養価において形質転換種子および非形質転換種子の間に有意な差は存在しないことを示した（表６）。増加したレベルの鉄が、ｒＬＦを発現するトランスジェニックイネ種子の不透明さおよびピンク色の理由であり得る。
別の実施形態において、ｒＨＬＦを発現する０．２グラムの乾燥、脱穀穀粒を、濃ＨＮＯ３で２日間湿式灰化し、そして５ｍｌのＤＤＩ Ｈ２Ｏに溶解した。サンプルの鉄含有量を、フレーム原子吸光測光法（Ｔｈｅｒｍｏ Ｊａｒｒｅｌ Ａｓｈ ＳＨ４０００、Ｆｒａｎｋｌｉｎ、ＭＡ）によって測定した。標準曲線の正確さを実証するために、ＮＩＳＴ肝臓を同時に分析した。
トランスジェニックイネ穀粒の鉄含有量は、非形質転換ＴＰ３０９穀粒の２倍以上であり、一方形質転換穀粒および非形質転換穀粒の間で、他の試験した栄養因子に有意な差は存在しなかった（表７）。これは、ｒＨＬＦを含むトランスジェニックイネを摂取するグループは鉄摂取量を増加させることを示唆する。
増加した鉄含有量を有するトランスジェニック穀粒は、不透明なピンクがかった色をしていた。不透明なピンクがかった色は、イネ内乳の内側および外側で観察された。メンデルの様式で分離するこの不透明なピンクがかった色は、ｒＨＬＦの発現と関連しており、そしてＲ４世代まで遺伝した。
トランスジェニック種子の種子発芽の間には、違いは認識されず、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４植物の表現型は強健であり、そして種子の収量は非トランスジェニックＴｅｉｐｅｉ−３０９植物のものと同様であった（データは示していない）。
表６．非形質転換および形質転換イネ種子の１００グラムあたりの栄養価（ｍｇ）の比較
Figure 2008237220
表７．ｒＨＬＦ−形質転換穀粒および非形質転換イネ穀粒のグラムあたりのミネラル含有量（μｇ）の比較
Figure 2008237220
（（ｖｉ）ｒＬＦの組織特異性および安定性）
内乳特異的イネグルテリンプロモーターを使用して、成熟中または成熟した種子において組換えラクトフェリンを発現した。発現したラクトフェリンの組織特異性を確認するために、成熟種子以外に根、苗条、葉からタンパク質を抽出し、そしてウェスタンブロットにかけ、そしてその結果は種子／内乳以外に検出可能なｒＬＦの発現はなかったことを示した（図９）。さらに、５日目の発芽種子におけるｒＬＦの存在は、発芽中の植物細胞における貯蔵ｒＬＦの安定性を示した。
（（ｖｉｉ）鉄飽和およびｐＨ依存性鉄解離）
ラクトフェリンを２Ｍの過剰な第二鉄（ＦｅＣｌ３：ＮＴＡ＝１：４）および重炭酸ナトリウム（Ｆｅ：ＨＣＯ３ −＝１：１）と室温で２時間インキュベートした。ＰＤ−１０脱塩カラム（Ｐｈａｒｍａｃｉａ、ＵＳＡ）を用いて過剰な遊離鉄を除去し、そして鉄飽和レベルをＡ２８０／Ａ４５６比によって決定した。天然ｈＬＦおよびｒＬＦはどちらも完全に鉄で飽和していた。Ｈｏｌｏ ｈＬＦを、２から７．４の間のｐＨを有する緩衝液中で、室温で２４時間インキュベートした。ｈＬＦから解離した遊離鉄を除去し、そして鉄飽和レベルをＡ２８０／Ａ４５６比によって決定した。
その結果は、鉄の解離はｈＬＦおよびｒＬＦの両方で類似していることを示した。鉄の解離は約ｐＨ４で始まり、そして約ｐＨ２で終了した（図１１）。鉄脱飽和したｒＬＦは、ｐＨを７に上げることによって再飽和したので、鉄の結合は可逆的であった（データは示していない）。ｒＬＦのｐＨ依存性鉄解離とｈＬＦ標準のものとの類似性は、ｒＬＦは適当な鉄の結合および解離のための、適当な３次構造をとり得ることを示した（Ｓａｌｍｏｎ、Ｌｅｇｒａｎｄら、１９９７）。
（（ｖｉｉｉ）．Ｃａｃｏ−２細胞による結合および取り込み）
２４または４８ウェル組織培養プレートにおいて、ウェルあたり５０，０００個のＣａｃｏ−２細胞を播種し、そして１０％の胎児ウシ血清を含む最少必須培地（ＧＩＢＣＯ、Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ、ＭＤ）中で３週間増殖させた。結合研究に関しては、Ｃａｃｏ−２細胞を、１００倍過剰の未標識ｎＨＬｆの存在下または非存在下で、異なる濃度（０〜２μＭ）の１２５Ｉ−ＨＬｆと４℃で２時間インキュベートし、そして細胞を氷冷ＰＢＳで５回洗浄した。細胞を０．５ｍｌの０．１％ＳＤＳで可溶化し、そして放射活性をガンマカウンターで定量した。取り込み研究に関しては、０．４μＭの１２５Ｉ−ＨＬｆをＣａｃｏ−２細胞と３７℃で０から２４時間インキュベートし、そして結合研究と同じ方法によって細胞を洗浄、分離した。０．５ｍｌの２４％ＴＣＡ溶液を分離細胞に加え、そして遊離のヨウ素を遠心によって除去した。遊離１２５Ｉおよびタンパク質結合１２５Ｉを別々に定量し、どれだけのＨＬｆが細胞内で分解されたか評価した。ｒＨＬｆのヒト腸Ｃａｃｏ−２細胞株に対するレセプター結合は、飽和可能および特異的であり、ｒＨＬｆはＬｆレセプターに結合することを示した。結合定数はｒＨＬｆおよびｎＨＬｆで同様であったが、結合部位の数はｒＨＬｆでわずかに多く、それはグリコシル化の違いによるものであり得る。Ｃａｃｏ−２細胞によるＨＬｆの取り込みは、ｒＨＬｆおよびｎＨＬｆで同じであった。
（（ｉｘ）インビトロ消化：抗菌活性およびＣｏｃａ−２細胞に対する結合／取り込みに対する影響）
ラクトフェリンは、その鉄キレート化および直接殺菌性質に基づいて、様々な細菌種の増殖を阻害することが知られている。イネ種子から抽出されたｒＬＦの抗菌効果を、ペプシン（胃で活性な酵素）およびパンクレアチン（十二指腸で活性な酵素）を含む酵素系を有するインビトロ消化モデルを用いた処理後に試験した。
ＬＦタンパク質をＰＢＳに１ｍｇ／ｍｌで溶解し、そして未処理のまま、ペプシン処理（０．０８ｍｇ／ｍｌ、３７℃で３０分間）、またはペプシン／パンクレアチン処理（０．０１６ｍｇ／ｍｌ、３７℃で３０分間）のいずれかをした。ＬＦタンパク質を、０．２μｍの孔径を有する膜フィルターを通して滅菌した（Ｒｕｄｌｏｆｆ、１９９２）。フィルター滅菌したＬＦ（０．５μｇ／ｍｌ）を、０．１％のデキストロースおよび０．４ｐｐｍの硫酸第一鉄を含む１００μｌの滅菌合成ブロス（１．７％：ＡＯＡＣ）中で、１０４コロニー形成ユニット（ＣＦＵ）の腸病原性Ｅ．ｃｏｌｉ（ＥＰＥＣ）／μｌと３７℃で１２時間インキュベートし、そしてコロニー形成ユニット（ＣＦＵ）を決定した。
１０４ＣＦＵ（コロニー形成ユニット）の腸病原性Ｅ．ｃｏｌｉ（ＥＰＥＣ）濃度から始めて、ｒＬＦの未処理サンプルは、１０６ＣＦＵまで産生したｈＬＦと比較して、３７℃で１２時間のインキュベーション後１０６．５ＣＦＵに達した。ペプシン（胃で活性な酵素）およびパンクレアチン（十二指腸で活性な酵素）を含む酵素系を使用し、乳幼児の消化管を通るタンパク質の通過を模倣するために中程度に振とうする、インビトロ消化モデルを使用した（Ｒｕｄｌｏｆｆ、１９９２）。ｒＬＦおよびｎＨＬｆを活性ペプシンおよびパンクレアチン酵素で処理し、そして１０４ＣＦＵのＥＰＥＣ細胞に３７℃で１２時間曝露した（図１０）。天然ヒトラクトフェリン標準（ｎＨＬｆ）および組換えイネ由来ラクトフェリン（ｒＬｆ）はどちらも、腸病原性Ｅ．ｃｏｌｉの増殖を阻害するのに活性のままであり、ｎＨＬｆおよびｒＨＬｆはどちらもプロテアーゼ消化に対して抵抗性であることを示した。
ＳＤＳ−ＰＡＧＥおよびＥＬＩＳＡは、ｎＨＬｆおよびｒＨＬｆはペプシン（ｐＨ３．８で）およびパンクレアチンによる消化に抵抗するが、ヒト血清アルブミンはインビトロ消化後完全に消化されることを明らかにした。ウェスタンブロットは、免疫反応性も消化後に維持されることを明らかにした。ＨＬｆの消化の間にいくつかのより小さい分子が産生されるが、ほとんどの免疫学的に検出可能なＨＬｆは、そのもとの大きさを維持していた。ｒＨＬｆおよびｎＨＬｆの５０％より多くがＥＬＩＳＡによって免疫学的に検出可能であったが、１２５Ｉ−ＨＬｆは約４０％、そして５９Ｆｅ−ＨＬｆは２０％だけが検出可能であり、ＥＬＩＳＡはＰＤ−１０カラムによって除去されるＨＬｆの小さなペプチド断片を検出すること、および約５０〜６０％のＦｅがインビトロ消化の後に検出可能なＨＬｆから放出されたことを示した。鉄保持能力は有意に異なっていなかった。
ＨＬｆのそのレセプターへの解離定数（Ｋｄ）および結合部位の数を、結合研究から決定した。Ｋｄおよび結合部位の数はどちらも、インビトロ消化の後でｎＨＬｆおよびｒＨＬｆの間に有意な差はなかった（図１２Ａ、１２Ｂ）。消化はＫｄに影響を与えないが、結合部位の数を少なくしたようであった。Ｌｆ取り込み全体は、インビトロ消化の後ｎＨＬｆおよびｒＨＬｆの間で有意な差はなかったが（図１２Ｃ）、未消化のｎＨＬｆと比較すると取り込みは約３分の１であった。ｎＨＬｆからの鉄取り込み全体は、ｒＨＬｆからのものの２倍であった。ＨＬｆの分解割合は、消化または未消化、および天然または組換え形態に関わらず、同様であった（図１２Ｄ）。
（（ｘ）．熱安定性：抗菌活性およびＣａｃｏ−２細胞への結合／取り込みに対する影響）
ＰＢＳ中１．０ｍｇ／ｍｌのｈｏｌｏ−ＨＬｆを、以下の条件で処理した:（ａ）６２
℃で１５分間、（ｂ）７２℃で２０秒間、（ｃ）８５℃で３分間、または（ｄ）１００℃で８秒間。ＥＬＩＳＡによって決定されたＨＬｆの残存率は、６２℃で１５分間、７２℃で２０秒間、または８５℃で３分間での処理後は９０％より高かったが、１００℃で８秒間の後はかなり低かった。この高温は、両方の型のＨＬｆを沈殿させ、そして１０％のＨＬｆのみがＥＬＩＳＡによって検出可能であった。１００℃で８秒間を除いて、全ての熱処理の後に、８０％より多くの鉄が依然としてｒＨＬｆおよびｎＨＬｆの両方に結合していた。１００℃で８秒間の後に残存したＨＬｆの１０％において、ｎＨＬｆの鉄飽和レベルは８０％より高かったが、ｒＨＬｆは約４０％のみであった。
ＳＤＳ−ＰＡＧＥおよびウェスタンブロットは、６２℃で１５分間、７２℃で２０秒間、および８５℃で３分間において、ｎＨＬｆおよびｒＨＬｆの間に免疫反応性に差はないが、１００℃で８秒間では、ｒＨＬｆはその免疫学的活性をほとんど完全に失ったのに対し、ｎＨＬｆは依然として検出可能な免疫反応性を維持していたことを明らかにした。
熱処理の後に、ｎＨＬｆおよびｒＨＬｆの間の抗菌活性において有意な差はなかった。ＨＬｆの抗菌活性は、６２℃で１５分間、７２℃で２０秒間、または８５℃で３分間のいずれの処理によっても影響されなかった。
ｎＨＬｆおよびｒＨＬｆのＫｄおよび結合部位の数は、６２℃および７２℃で有意な差はなかったが、ｎＨＬｆがｒＨＬｆよりいくらか低いＫｄおよび結合部位である傾向がある。温度が上がるにつれて（８５℃および１００℃のような）、おそらくｎＨＬｆより多くのｒＨＬｆが変性したことに起因する非特異的結合によって、より多くのｒＨＬｆがＣａｃｏ−２細胞に結合した。取り込みの性質は、１００℃で処理したグループにおいてもｎＨＬｆおよびｒＨＬｆで同様であった。１００℃ではどちらの型のＨＬｆの取り込みも、全ての熱処理のなかで最も高かった。ＨＬｆの分解を反映するので、細胞における遊離ヨウ素レベルも評価した。約２０％のＨＬｆが未処理サンプルで分解された。ｎＨＬｆおよびｒＨＬｆの間に有意な差はなかった。興味深いことに、１００℃で処理したサンプルは、ｎＨＬｆおよびｒＨＬｆの未処理サンプルの２倍分解され、それは熱処理によって引き起こされたＨＬｆの変性が、タンパク質を細胞中のプロテアーゼに対してより影響されやすくすることを示し得る。
（（ｘｉ）．ｐＨ安定性：抗菌活性およびＣａｃｏ−２細胞への結合／取り込みに対する影響）
ＰＢＳ中１．０ｍｇ／ｍｌのｈｏｌｏ−ＨＬｆを、１ＭのＨＣｌを加えることによってｐＨ２、４、６、または７．４に調整し、そして室温で１時間インキュベートした。次いでｐＨを１ＭのＮａＨＣＯ３で７．０に調整した。ＨＬｆから解離した遊離の鉄を、脱塩カラムによって除去した。
低ｐＨ処理の後、ｎＨＬｆおよびｒＨＬｆどちらも１００％が残存した。鉄保持能力は全てのサンプルで維持され、そして鉄飽和レベルは９５％より高かった。ＳＤＳ−ＰＡＧＥおよびウェスタンブロットは、どの処理に関してもｎＨＬｆおよびｒＨＬｆの間に違いはないことを明らかにした。ｎＨＬｆをｐＨ２および４に、そしてｒＨＬｆをｐＨ２に曝露した後に、わずかに小さい免疫反応性分子（約７０ｋＤ）が検出された。
ｎＨＬｆおよびｒＨＬｆの抗菌活性は、ｐＨ２．０から７．４の範囲で低いｐＨに曝露した後も安定であった。ｐＨを下げるにつれて、ｒＨＬｆの活性はより高くそして安定であるようであったが、ｎＨＬｆはいかなるｐＨ依存性も示さなかった。
ｎＨＬｆのＫｄおよび結合部位の数は、ｒＨＬｆのものと有意に異なっていなかったが、ｐＨ２．０から７．４の範囲で常にｎＨＬｆで低い傾向があり、それはコントロールおよび熱処理サンプルと同様であった。ｎＨＬｆおよびｒＨＬｆのＫｄおよび結合部位の数は、１時間の２．０までのｐＨ処理によって影響されなかった。取り込みの性質は、２．０から７．４までのｐＨ範囲で、ｎＨＬｆおよびｒＨＬｆで同様であった。Ｃａｃｏ−２細胞におけるＨＬｆの分解も評価し、そしてｎＨＬｆおよびｒＨＬｆの間に有意な差はなかった。
（実施例５）
（トランスジェニックイネ植物によって産生された組換えヒトα−１−アンチトリプシン（ＡＡＴ）の産生および特徴付け）
（Ａ．イネ細胞におけるヒトＡＡＴの構築および発現）
機能的組換えヒトＡＡＴの構築および精製を、前の実施例で例示されたように行なった。簡単には、コドン最適化ＡＡＴ遺伝子を、実施例１で例示されたように、イネＧｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、およびＮｏｓターミネーターを含むｐＡＰＩ１４５、Ｇｌｂプロモーター、Ｇｌｂシグナルペプチド、およびＮｏｓターミネーターを含むｐＡＰＩ２４１、ならびにＢｘ７プロモーター、Ｂｘ７シグナルペプチド、およびＮｏｓターミネーターを含むＡＰＩ２８０にクローニングした。得られたプラスミドを、それぞれｐＡＰＩ２５０、ｐＡＰＩ２５５、およびｐＡＰＩ２８２と名付けた（図１３）。ＡＡＴを発現するトランスジェニック植物を上記のように産生し、そして植物産生組換えＡＡＴを特徴付けした。培養細胞でＡＡＴを発現するために、コドン最適化ＡＡＴ遺伝子を、イネＲＡｍｙ３Ｄプロモーター、シグナルペプチド、およびターミネーターを含む発現カセットにクローニングした。糖飢餓条件下で、組換えＡＡＴ発現を誘導し、そして培地へ分泌させた。アフィニティーカラム（ＣｏｎＡ）、陰イオン交換カラム（ＤＥＡＥ）、および疎水性相互作用カラム（Ｏｃｔｙｌ）からなるスキームで、ｒＡＡＴの精製を達成した。
（Ｂ．ＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ））
ＡＡＴサンプルをＰＢＳと共に、乳鉢および乳棒で粉砕した。得られた抽出物を遠心し、そして２０μｌの上清を成形済みＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルへ装填した。ＡＡＴタンパク質は、クマシーブリリアントブルー染色によってはっきりと可視化された（図１４）。
（Ｃ．ウェスタンブロット分析）
イムノブロッティング分析に関しては、ゲルをＭｉｎｉ Ｔｒａｎｓ−ｂｌｏｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｃｅｌｌ（Ｂｉｏ−Ｒａｄ、ＵＳＡ）で、０．４５μｍのニトロセルロース膜に電気泳動的転写し、そして続いてイムノブロッティング分析にかけた。ブロットをＰＢＳ、ｐＨ７．４中５％の脱脂粉乳で少なくとも２時間固定し、続いてＰＢＳ、ｐＨ７．４で３回、各１０分間洗浄した。ヒトα−１−アンチトリプシンに対する一次ウサギポリクローナル抗体（Ｄａｋｏ Ａ／Ｓ、Ｄｅｎｍａｒｋ）を、固定緩衝液中で１：２５００に希釈し、そしてブロットを少なくとも１時間インキュベートした。次いでブロットを以前に記載したように洗浄した。二次抗体、ヤギ抗ウサギＩｇＧ（Ｈ＋Ｌ）−アルカリホスファターゼ結合体（Ｂｉｏ−Ｒａｄ）を、固定緩衝液中で１：４０００の希釈で希釈した。次いで膜を二次抗体溶液中で１時間インキュベートし、続いて同じ洗浄過程を行なった。Ｓｉｇｍａの基質ＢＣＩＰ／ＮＢＴを加えることによって、色素の展開を開始した。
ウェスタンの結果は、ＡＡＴタンパク質ははっきりと可視化されることを示し、そしてトランスジェニックイネ穀粒で発現および沈殿したＡＡＴは、天然ＡＴＴのものよりいくらか小さい分子量を有することを確認した（図１５）。
（Ｄ．ＥＬＩＳＡ）
このアッセイの標準は、ＰＢＳＴに希釈した１．２５〜２０ｎｇ／ｍＬの範囲のＡＡＴ（Ａｔｈｅｎａ）であった。Ｎｕｎｃ Ｉｍｍｕｎｏ−ｐｌａｔｅ Ｍａｘｉｓｏｒｐ ９６ウェルプレート（Ｎｕｎｃ、Ｄｅｎｍａｒｋ）を、ウサギ抗ヒトＡＡＴの０．０５Ｍ重炭酸ナトリウム、ｐＨ９．６中１：１０，０００希釈によって、４℃で１６時間コートした。プレートをＰＢＳＴ（ＰＢＳ、ｐＨ＝７．４、０．０５％のＴｗｅｅｎ−２０）で３回洗浄し、続いてサンプルとともに室温で１時間、振とうしながらインキュベートした。プレートを再びＰＢＳＴで３回洗浄し、続いてＨＲＰに結合したヤギ抗ヒトＡＡＴの１：５０，０００希釈と室温で１時間インキュベートした。プレートをＰＢＳＴで３回洗浄し、そして結合した抗体をＴＭＢのＨＲＰ／過酸化水素触媒反応によって検出した。２Ｍの硫酸で反応を停止させ、そしてプレートを、６２０ｎｍを参照フィルターとして使用して、マイクロプレートリーダーで４５０ｎｍにおいて測定した。
組換えＡＡＴは、Ｌｏｗｒｙアッセイによって決定されたように同じ濃度を比較した場合、２．１倍より免疫反応性である。
（Ｅ．ＡＡＴ活性アッセイ）
ＡＡＴ活性を、ＴｒａｖｉｓおよびＪｏｈｎｓｏｎ（１９８１）によって公開された、修飾された方法を用いて分析した。９６ウェルマイクロタイタープレートに、Ｔｒｉｓ緩衝液（０．２Ｍ Ｔｒｉｓ、ｐＨ８．０）に希釈した６０μＬのサンプルを加えた。各ウェルに、６０μＬのエラスターゼ（Ｔｒｉｓ緩衝液中０．０１ｍｇ／ｍＬのブタ膵臓エラスターゼ（ＰＰＥ））も加えた。プレートを室温で５分間振とうし、あらゆる利用可能なＡＡＴをエラスターゼに結合させた。さらに１２０μＬの基質溶液（０．３３ＭのＮ−スクシニル−ＡＡＡ−ｐ−ニトロアニリドを与えるためにＴｒｉｓ緩衝液で希釈したＤＭＳＯ中１０ＭのＮ−スクシニル−ＡＡＡ−ｐ−ニトロアニリド）を加え、そしてプレートを室温で１〜２分振とうした。プレートをすぐにマイクロタイタープレート上で４０５ｎｍにおいて測定した。プレートを５分後に再び測定し、そして吸光度の違いを計算した。ＡＡＴ活性を、標準曲線からの線形回帰を用いて決定した。その結果は、イネ穀粒において産生されたＡＡＴタンパク質は、天然ＡＡＴのものと類似の生物活性を有することを示す。
（Ｆ．バンドシフトアッセイ）
ＡＡＴおよびＰＰＥの間で形成される共有結合複合体の独特の性質が、ＳＤＳ−ＰＡＧＥによるＡＡＴの活性の分析を可能にする。簡単には、スクリーニングまたは精製過程からのＡＡＴを含む試験サンプル２０μｌを、１００ｎｇのＰＰＥと３７℃で１５分間インキュベートした。５μｌのＳＤＳ−装填色素を加え、そして反応混合物を５分間沸騰させた。次いでサンプルを遠心し、そして１０％の成形済みＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルに装填するまで氷上に置いた。得られたゲルを、下記で記載するように０．１％のクマシーブリリアントブルーＲ−２５０で染色した。免疫検出のために、ウェスタンブロット分析を上記で記載したように行なった。再び、バンドシフトアッセイは、イネ穀粒において産生されたＡＡＴタンパク質は、天然ＡＡＴのものと類似の生物活性を有することを示した（図１６Ａおよび１６Ｂ）。
（Ｇ．インビトロ消化）消化を、いくつかの改変の後に用いた、ＲｕｄｌｏｆｆおよびＬｏｎｎｅｒｄａｌ（１９９２）の変法を用いて実施した。ネイティブなＡＡＴおよび組換えＡＡＴを、ＰＢＳ中に希釈したかまたは０．５ｍｇ／ｍＬに処方した。塩酸（１Ｍ）を全てのサンプルに添加してｐＨを３、４および５に調整し、次いで０．０１Ｍ ＨＣｌ中の２％ペプシン（２．５μＬ）（３，１００Ｕ／ｍｇ固体）を添加し、そして全てのサンプルを、３７℃で３０分間または６０分間にわたって振盪インキュベーター中に配置した。ｐＨを、１Ｍ ＮａＨＣＯ３の滴下によって回復し、そして０．１Ｍ ＮａＨＣＯ３中の０．４％パンクレアチン（２．５μＬ）を添加した。サンプルを、３７℃で１時間または２時間にわたってインキュベートし、そして反応を、サンプル緩衝液中に１：２希釈し、そして３分間にわたって煮沸することによって停止した。ペプシン消化のみに供したサンプルに関して、煮沸は不要であった。なぜなら、このペプシンは、ＮａＨＣＯ３を用いてｐＨをｐＨ６より上に上昇させた場合に不活化されたからである（ＰｉｐｅｒおよびＦｅｎｔｏｎ，１９６５）。この酵素：基質の比は、緩衝液のみにおけるサンプルに関して約１：２０であり、そして調合乳中のサンプルに関して約１：６００であった。
顕著な量の組換えＡＡＴおよびネイティブなＡＡＴは、インビトロ消化に耐え、そして両方の形態は、分解に対して、ヒト血清アルブミンよりも耐性が強かった。ｐＨ４でペプシンを用いる消化は、組換えＡＡＴの６５％が、消化後にＥＬＩＳＡによって検出可能であり、このことは、ネイティブなＡＡＴの残存が６７％であることと類似することを示す。このトリプシンアッセイは、両方の形態の阻害特性の多くがインタクトなままであることを示し、そして活性のアッセイは、ネイティブなＡＡＴの活性の６３％および組換えＡＡＴの活性の５９％がそれぞれ残存することを明らかにする。緩衝液中でペプシンおよびパンクレアチンの両方に曝露した場合、ネイティブなＡＡＴは、ペプシンインキュベーションのｐＨがｐＨ４以上である場合、分解に耐えた。この条件下で、組換え形態はより耐性が低かったが、大部分はｐＨ５でのペプシン消化後およびパンクレアチン消化後に残った。ｐＨ４では、ペプシン活性またはｐＨの不安定性のいずれかに起因して、より多くの組換えタンパク質が分解された。ＡＡＴ活性は、ＡＡＴ活性もまた不活化する煮沸によるパンクレアチンの不活化に起因して、ペプシンおよびパンクレアチンによる消化後に決定され得ない。調合乳中では、両方の形態は、分解に対して等しく耐性であるようであった。ネイティブなＡＡＴおよび組換えＡＡＴの両方とも、ｐＨ５でのペプシン消化、続いてパンクレアチン消化後に依然として存在するようであったが、約３３ｋＤ（カゼイン）のバンドは薄いかまたは消失している。調合乳中の他のタンパク質が優先的に切断され、消化されるＡＡＴの量を減少させることが可能である。
Ｈ．組換えヒトＡＴＴの熱安定性。ネイティブなＡＡＴおよび組換えヒトＡＡＴの両方を、リン酸緩衝化生理食塩水（ＰＢＳ）または乳幼児調合乳（Ｅｎｆａｍｉｌ ｗｉｔｈ Ｉｒｏｎ，Ｍｅａｄ Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｅｖａｎｓｖｉｌｌｅ，ＩＬ）中に、０．１ｍｇ／ｍＬの濃度になるように希釈した。サンプル（キャップをした１０×７５ｍｍガラスチューブ中１００μＬ）を、以下の通りに処理した：６０℃で１５分間、７２℃で２０秒間、８５℃で３分間および１３７℃（油浴の温度）で２０秒間。サンプルを、熱処理後、室温まで冷ました。胆汁抽出物を添加した調合乳サンプルに関しては、２．５μＬの１２％ブタ胆汁抽出物（Ｓｉｇｍａ）を添加し、次いで迅速にボルテックスにかけ、３７℃で１０分間インキュベートし、そして再度ボルテックスにかけた。全てのサンプルを、ＰＢＳ中に１：１０に希釈し、そして１．５ｍＬのチューブに移した。調合乳サンプルを１５，０００ｇで２０分間遠心分離して、不溶性画分を除去し、そして上清を、脂肪の除去後に回収した。続いて、全てのサンプルを１．５ｍＬチューブに移し、そして分析した。
ネイティブなＡＡＴの熱安定性は、緩衝液中の組換え形態の熱安定性を超えていたが、組換えＡＡＴは、大部分の条件下で顕著な安定性を保持していた。緩衝液のみの中で加熱した場合、ＳＤＳ−ＰＡＧＥおよびウェスタンブロットは、この２つの形態のＡＡＴが類似の構造的安定性を有することを示す。ＥＬＩＳＡデータは、組換えタンパク質が、より高温では安定性がより低いが、組換えタンパク質は、他の条件下ではネイティブな形態と同様であることを示す。しかし、組換えタンパク質の機能的安定性は、影響を受け得る。熱安定性アッセイは、組換えタンパク質が、熱条件のいくつかで機能的性能を失ったが、ネイティブなタンパク質は６２℃で１５分間を除く全ての熱条件で機能的であったことを示す。ネイティブなＡＡＴのエラスターゼ阻害特性は、全ての熱処理後に約９０％であったが、組換えタンパク質の活性の６２％および５１％が、それぞれ、８５℃３分間および１３７℃２０秒間の後に残存していた。
調合乳中のネイティブなＡＡＴおよび組換えＡＡＴの熱処理は、タンパク質の検出に影響を与えたが、熱処理後の胆汁抽出物の添加は、組換え形態の抗体認識を回復させた。ウェスタンブロットデータは、ネイティブなＡＡＴについて８５℃で３分間で、そして組換えＡＡＴについて７２℃で２０秒間および１３７℃で２０秒間でのみ、より少ない、検出可能なタンパク質を示すが、ＥＬＩＳＡデータは、両方の形態および全ての熱条件について検出された２０％未満のタンパク質を示す。胆汁抽出物を、加熱した調合乳サンプルに添加した場合、組換え形態についてのＥＬＩＳＡデータは、５０％より多くが、熱処理後に依然として検出可能であることを示した。胆汁抽出物は、熱処理の大部分について、ＥＬＩＳＡによるネイティブな形態の検出に影響を与えた。ウェスタンブロットはＥＬＩＳＡデータを確認し、そして胆汁抽出物が組換えＡＡＴを他の調合乳タンパク質から解離させ得るが、これは、ネイティブなＡＡＴについては、より高い温度では有効ではないことを示した。
（Ｉ．ヒトＡＴＴのｐＨ安定性）ネイティブなＡＡＴおよび組換えＡＡＴを、ＰＢＳまたは調合乳中に０．１ｍｇ／ｍＬになるように希釈した。サンプルの容量は１ｍＬであり、そして各サンプルのｐＨを、１Ｍ ＨＣｌを滴下して調整した。試験したｐＨの範囲は、ＰＢＳ中のサンプルについてｐＨ２〜ｐＨ８であり、そして調合乳中のサンプルについてｐＨ２〜ｐＨ７であった。室温での１時間のインキュベーション後、ｐＨを、１Ｍ ＮａＨＣＯ３でｐＨ７に戻した。調合乳サンプルを上記の熱安定性の節に例示したとおりに遠心分離した。
ネイティブなＡＡＴおよび組換えＡＡＴの両方とも、ＰＢＳおよび調合乳の両方において低ｐＨ条件に耐性のようである。ＳＤＳ−ＰＡＧＥ、ウェスタンブロットおよびトリプシンアッセイによれば、ｐＨ３〜ｐＨ７について処置群とコントロールとの間、ならびにコントロールまたはネイティブなＡＡＴと組換えＡＡＴとの間に相違は存在しなかった。しかし、エラスターゼアッセイおよびＥＬＩＳＡデータは、組換えＡＡＴが、酸性条件によって、ネイティブな形態よりも影響されることを示す。ＰＢＳ中では、ネイティブなＡＡＴは、９５％より多くがインタクトであり、一方組換えＡＡＴ活性の約６０％〜約８０％がインタクトであった。乳幼児調合乳は、組換えタンパク質に対して安定化効果を有し得る。なぜなら、ネイティブな形態と同様に安定であることが、ＥＬＩＳＡおよびウェスタンブロットによって見出されたからである。
ネイティブなＡＡＴおよび組換えＡＡＴは、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ、ウェスタンブロット、ＥＬＩＳＡおよび活性アッセイによって評価した場合、酸性条件および消化条件に抵抗し得る。ネイティブなＡＡＴは、その構造的安定性および機能的安定性の多くを、酸性条件での処理、続いて中和の後に回復し、一方、組換えＡＡＴは、広範なｐＨ範囲でいくらかの活性の喪失を示し、これは、異なるグリコシル化パターンを反映し得る。乳幼児モデル化消化の条件（ペプシン処理の間、ｐＨ５）はペプシンにとって理想的ではなく、ペプシンは通常、ｐＨ２で完全活性を保有する。ＡＡＴは、ヒト乳幼児糞便において検出されており、このことは、ＡＡＴがインビボでの消化に、特に乳幼児の人生の最初の三ヶ月の間、存続し得るという考えを支持する。この証拠はまた、インビトロ消化システムの妥当性を支持する。ＡＡＴは、酸性条件および消化条件に対して充分な耐性を保有して、顕著な量が生き延びて消化プロセスに影響を与えるのを可能にするようである。
組換えＡＡＴは、低ｐＨ、インビトロ消化およびいくつかの種類の熱処理に曝露した後に機能的にインタクトなままであった。それゆえ、組換えＡＡＴが、乳幼児調合乳に添加され得、いくつかの加工条件に耐え得、そして乳幼児の胃腸管においてインタクトなままであることが可能である。従って、組換えＡＡＴは、生理学的に活性な他のタンパク質（例えば、ラクトフェリンおよびリゾチーム）（これらはまた、組換え形態で調合乳が給餌された乳幼児の腸に添加され得る）を保護するのを助け得る。結論として、他の組換えタンパク質と一緒での組換えＡＡＴの添加は、それらの生物活性を増強し得、そして調合乳をヒト乳とより類似にし得る。
（Ｊ．トランスジェニック小麦におけるＡＡＴの発現）Ｂｘ７プロモーター、Ｂｘ７シグナルペプチドおよびＡＡＴ遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性遺伝子を含むプラスミドＡＰ１２８２を用いて、イネ細胞の形質転換においてと実質的に同様にコムギ細胞を形質転換した。２１個の形質転換系統が産生された。ＡＡＴの発現は、コムギ種子穀粒１粒あたり約５μｇ〜約１２μｇであると決定された。
（実施例６）
（トランスジェニックイネ植物によって産生される組換えタンパク質の作製および特徴付け）
（Ａ．組換え抗体の作製）
組換え抗体は、トランスジェニック植物において発現された（例えば、Ｐｅｅｔｅｒｓら，２００１；Ｇｉｄｄｉｎｇｓら，２０００；Ｌａｒｒｉｃｋら，１９９８を参照のこと）。しかし、トランスジェニック植物の種子における組換え抗体の発現および産生は、特定の利点を有する。穀粒（例えば、イネ穀粒）における高レベルの抗体産生は、食物補充物が、ほとんどまたは全く精製されずに調製され得るという明白な利点、および本特許出願において本明細書中に例示した他の利点を提供する。
１つの実施形態では、抗体の機能的成分をコードするコドン最適化ヌクレオチド配列を含む発現ベクターは、実施例１に図示されるように構築される。例えば、この成分は、重鎖、軽鎖、リンカー領域またはＪ鎖および分泌成分であり得る。発現ベクターはまた、プロモーター、シグナル配列／標的配列／輸送配列および終結配列を含み得る。好ましいプロモーター配列、シグナル配列／標的配列／輸送配列および終結配列は、本明細書中に例示される。例えば、イネ種子における抗体の各機能的成分の発現について、コドン最適化成分の遺伝子が、イネの内乳特異的グルテリン（Ｇｔ１）プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチドおよびＮＯＳターミネーターに作動可能に連結されて、成分発現ベクターが形成される。
各成分の発現ベクターは、実施例２に例示されるように、イネ細胞およびイネ植物に導入されて、抗体成分発現トランスジェニックイネ細胞およびイネ植物が作製される。１つの実施形態では、抗体の重鎖、軽鎖、リンカー領域またはＪ鎖、および分泌成分を含む発現ベクターは、個々に導入され得る。各個々の成分を発現する植物を交配して、機能的抗体を発現する植物が作製され得る。
別の実施形態では、抗体の機能的成分を含む発現ベクターを、実施例２に例示される形質転換方法を用いて、例えば、同時ボンバードメントによって、同時に植物に導入し得る。機能的抗体を発現する植物は、さらなる繁殖のために選択される。
別の実施形態では、単鎖抗体をコードするコドン最適化ヌクレオチド配列を含む発現ベクターをイネの細胞および植物に導入して、実施例２に例示されるように、抗体発現トランスジェニックイネ細胞およびイネ植物を作製する。単鎖抗体をコードするヌクレオチド配列は、当該分野において従来通りに（例えば、Ｋｏｒｔｔら，２００１，ＭａｙｎａｒｄおよびＧｅｏｒｇｉｏｕ，２０００；Ｈｕｍｐｈｒｅｙｓ ＤＰおよびＧｌｏｖｅｒ，２００１）構築され得る。
植物によって作製される組換え抗体は、本特許出願に例示したとおりに単離および精製され得る。
（Ｂ．ヒトＥＧＦの作製）
上皮増殖因子（ＥＧＦ）遺伝子を、図２０に示すとおりにコドンを最適化し、そして配列番号８で、Ｏｐｅｒｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ＣＡ，ＵＳＡ）によって合成した。この遺伝子を、実施例１に例示されるとおりにそれぞれｐＡＰＩ１４５およびｐＡＰＩ２４１にクローニングした。得られるプラスミドをそれぞれ、ＡＰＩ２７０（図２１）およびＡＰＩ３０３（図２２）と命名した。イネの種子におけるＥＧＦの発現のために、コドン最適化遺伝子を、ｐＡＰＴ３０３中のイネ内乳特異的グルテリン（Ｇｔ１）プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチドおよびＮＯＳターミネーターに、および、ＡＰＩ２７０中のイネ内乳特異的グロブリン（Ｇｌｂ）プロモーター、ＧｌｂシグナルペプチドおよびＮＯＳターミネーターに作動可能に連結した。ＥＧＦを発現するトランスジェニック植物を作製し、そして植物によって作製された組換えＥＧＦが、図２３に示されかつ本明細書中に例示されるように検出された。
（Ｃ．ヒトＩＧＦの作製）
インスリン様増殖因子（ＩＧＦ）遺伝子を、図２４に示すとおりにコドンを最適化し、そしてＯｐｅｒｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ＣＡ，ＵＳＡ）によって配列番号９で合成した。この遺伝子を、実施例１に例示するとおりに、それぞれ、ｐＡＰＩ１４５およびｐＡＰＩ２４１にクローニングした。得られたプラスミドを、それぞれ、ＡＰＩ２７１（図２６）およびＡＰＩ３０４（図２５）と命名した。イネ種子におけるＩＧＦの発現のために、コドン最適化遺伝子を、ｐＡＰＩ３０４中のイネ内乳特異的グルテリン（Ｇｔ１）プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチドおよびＮＯＳターミネーターに、およびＡＰＩ２７１中のイネ内乳特異的グロブリン（Ｇｌｂ）プロモーター、ＧｌｂシグナルペプチドおよびＮＯＳターミネーターに作動可能に連結した。ＩＧＦを発現するトランスジェニック植物を作製し、そして植物によって作製された組換えＩＧＦは、図２７に示されかつ本明細書中に例示されるように検出された。
（Ｄ．他の発現プラスミドの作製）
トランスジェニック植物中での組換えポリペプチドの産生のための、本明細書中の植物を形質転換する際に使用するための他の発現プラスミドを、実質的に上記の通りに作製した。これらのプラスミドを、以下に示す：図２８（Ｇｌｂプロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化ハプトコリン遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性遺伝子を含むＡＰＩ３２１を示す）；図２９（Ｇｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化ヒトハプトコリン遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性遺伝子を含むＡＰＩ３２０を示す）；図３０（Ｇｌｂプロモーター、Ｇｌｂシグナルペプチド、κ−カゼイン遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性遺伝子を含むＡＰＩ２９２を示す）；図３１（Ｇｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、成熟κ（ｋａｐｐｙ）−カゼインポリペプチドをコードする遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性遺伝子を含むＡＰＩ２９７を示す）；図３２（Ｇｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、ラクトヘドリン遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびカナマイシン耐性遺伝子を含むＡＰＩ４２０を示す）；図３３（Ｇｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、プロペプチドをコードする配列を含まないラクトペルオキシダーゼ遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびカナマイシン耐性遺伝子を含むＡＰＩ４１８を示す）；図３４（イネＧｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化ラクトペルオキシダーゼ遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびカナマイシン耐性遺伝子を含むＡＰＩ４１６を示す）；および図３５（Ｂｘ７プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化リゾチーム遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性遺伝子を含むＡＰＩ２３０を示す）；図３６Ａ（Ｇｌｂプロモーター、Ｇｌｂシグナルペプチド、ラクトフェリン遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性遺伝子を含むＡＰＩ２５４を示す）；図３６Ｂ（Ｇｌｂプロモーター、Ｇｌｂシグナルペプチド、ヒトリゾチーム遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性遺伝子を含むＡＰＩ２６４を示す）；図３７（ＧＴ３プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化リゾチーム遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性遺伝子を含むＡＰＩ２２５を示す）；および図３８（ＲＰ−６プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化リゾチーム遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性遺伝子を含むＡＰＩ２２９を示す）。
（実施例７）
（トランスジェニックイネにおけるリゾチームの発現におけるプロモーター活性の比較）
（Ａ．Ｇｔ１のプロモーターおよびシグナルペプチドと、Ｇｌｂのプロモーターおよびシグナルペプチドとの間の比較）
以前の研究では、一過性アッセイデータによるＧｌｂおよびＧｔ１のプロモーター活性と、シグナルペプチドと共にこのプロモーターを保有するトランスジェニック植物におけるタンパク質蓄積レベルとの間に矛盾が観察された。これらの未公開の研究は、翻訳後調節が、内乳における組換えタンパク質の発現および蓄積に関与することを示唆した。貯蔵タンパク質のシグナルペプチドが、組換えタンパク質の発現レベルにおいて役割を果たすか否かまたは異種タンパク質が、ネイティブな貯蔵タンパク質の選別経路に沿ってタンパク質粒に送られ得るか否かは未知であった。穀類作物種子における組換えタンパク質の発現レベルを改善するために、内乳発現システムにおける組換えタンパク質の標的化および輸送を理解することが重要である。それ故、グルテリン−１遺伝子（「Ｇｔ１」）由来のイネ貯蔵タンパク質プロモーターおよびシグナルペプチドと、グロブリン遺伝子（「Ｇｌｂ」）由来のイネ貯蔵タンパク質プロモーターおよびシグナルペプチドとの間で行った比較によって、両方のプロモーターおよび両方のシグナルペプチドが、リゾチームの発現に影響を与え得ることが示された。
（（ｉ）貯蔵タンパク質）
イネ内乳は、以下の４つの主な貯蔵タンパク質を含む：酸可溶性グルテリン、アルコール可溶性プロラミン、水溶性アルブミンおよび塩可溶性グロブリン（Ｊｕｌｉａｎｏ ＢＯ．Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ，ｐｒｏｔｅｉｎｓ，ａｎｄ ｌｉｐｉｄｓ ｏｆ ｒｉｃｅ．Ａｍ．Ａｓｓｏｃ．Ｃｅｒｅａｌ Ｃｈｅｍ．，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ（１９８５））。これらは、イネ内乳内の２種類のタンパク質粒へと標的化する。プロラミンは、小胞体（「ＥＲ」）腔内で凝集して、１型タンパク質粒と呼ばれる規則的な形状の液胞となる。これらのタンパク質粒の形成は、ＥＲ中のシャペロンＢｉＰ８０に依存する。グルテリンは、ゴルジ装置を介してタンパク質貯蔵液胞（ＰＳＶ）中に沈着して、ＩＩ型タンパク質粒と呼ばれる不規則な形状の液胞となる。ＩＩ型タンパク質粒中の成分およびその選別経路は、周知ではない。グロブリンおよびアルブミンの標的化位置および選別経路もまた、未知のままである。一旦シグナル配列がＥＲ中で除去されると、選別および輸送は、そのポリペプチド中の標的化情報およびＥＲ中のシャペロンに依存するようである。選別シグナルは、Ｆｒｉｇｅｒｉｏ Ｌ．ら，Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌ．１２６：１６７−１７５（２００１）；Ｍａｔｓｕｏｋａ Ｋ．ら，Ｊ．Ｅｘｐ．Ｂｏｔａｎｙ ５０：１６５−１７４（１９９９）ならびにＶｉｔａｌｅ Ａ．およびＲａｉｋｈｅｌ Ｎ．Ｖ．，Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ４：１４９−１５５（１９９９）に記載されるように、３つのカテゴリーに分けられる：配列特異的液胞選別シグナル（ｓｓＶＳＳ）、Ｃ末端液胞選別シグナル（ｃｔＶＳＳ）および物理的構造液胞選別シグナル（ｐｓＶＳＳ）。
（（ｉｉ）方法）
貯蔵タンパク質遺伝子の２つのプロモーター（Ｇｔ１およびＧｌｂ）、および対応するグルテリン−１およびグロブリンのシグナルペプチドコード配列を用いて、ヒトリゾチームタンパク質を発生中の内乳において発現させた。３つのプラスミド（ｐＡＰＩ２６４、ｐＡＰＩ１５９およびｐＡＰＩ２２８）では、ヒトリゾチーム遺伝子を、ぞれぞれ、Ｇｌｂプロモーターのヌクレオチド配列およびグロブリンシグナルペプチドコード配列と、Ｇｔ１プロモーターおよびグルテリンシグナルペプチドコード配列と、ならびにＧｌｂプロモーターとグルテリン（ＧＴ１）シグナルペプチドコード配列との組合せと融合させた（図３９Ａ）。Ｔ１種子のリゾチームの量を、ｐＡＰＩ２６４の２３個の独立した形質転換体系統、ｐＡＰＩ１５９の１０個の系統、およびｐＡＰＩ１５９の７個の系統について決定した。ｐＡＰ１１５９のトランスジェニック系統（これは、Ｇｔ１プロモーターおよびグルテリンシグナルペプチドを用いてリゾチームを合成した）は、酵素を、３４．２５μｇ〜２９７．２３μｇ・ｍｇ−１総可溶性タンパク質（ＴＳＰ）の範囲の、平均１３３．７６μｇ・ｍｇ−１ ＴＳＰの量で生成した。Ｇｌｂプロモーターおよびグロブリンシグナルペプチドを保有するｐＡＰＩ２６４で形質転換した植物は、４．０９μｇ・ｍｇ−１ ＴＳＰと６３．６４μｇ・ｍｇ−１ ＴＳＰとの間の、平均３３．９６μｇ・ｍｇ−１ ＴＳＰのリゾチームを生じ、一方、ｐＡＰＩ２２８の系統（これは、Ｇｌｂプロモーターとグルテリンシグナルペプチドとを合わせた）は、８．９μｇ・ｍｇ−１ ＴＳＰと２０３．４６μｇ・ｍｇ−１ ＴＳＰとの間の、平均８７．７０μｇ・ｍｇ−１ ＴＳＰで生じた。
Ｇｔ１プロモーター＋ＧＴ１シグナルペプチドを用いて達成されるリゾチーム発現量は、Ｇｌｂプロモーター＋ＧＬＢシグナルペプチドを用いて達成されるリゾチーム発現量よりも３．９４倍高く、一方、Ｇｌｂプロモーター＋ＧＴ１シグナルペプチドを用いて生成されるリゾチームの発現量は中間であるが、ＧＬＢシグナルペプチドを用いて得られるリゾチームの発現量よりも２．５８倍増加した（図３９Ｂ）。明らかに、ＧＴ１シグナルペプチドは、イネ内乳中でのリゾチーム発現および沈着について、ＧＬＢシグナルペプチドよりも効率的である。このことは、発達中のイネ穀粒中での組換えタンパク質の産生に最適なシグナルペプチドを選択することの重要性を実証する。
（（ｉｉｉ）キメラ遺伝子構成要素）
イネ内乳発達の間のヒトリゾチーム発現の時間経過。本発明者は、トランスジェニック系統１５９−１−５３−１６−１および２６４−９２−６の内乳発達の間のリゾチーム蓄積をモニタリングした。未成熟の小穂を、受粉後（「ＤＡＰ」）７日目、１４日目、２１日目、２８日目、３５日目、４２日目および４９日目に収穫した。内乳中のリゾチームの量を、活性アッセイによって測定した。トランスジェニック植物１５９−１−５３−１６−１の種子中のリゾチーム蓄積は、７ ＤＡＰに始まり、そして２１ ＤＡＰにピークを迎えた。その後、リゾチーム含量は、３５ ＤＡＰまで減少し、次いで手指が成熟するまで安定化した（図４０）。トランスジェニック植物２６４−９２−６の発達中の種子におけるリゾチーム蓄積は、同様に７ ＤＡＰに始まり、２８ ＤＡＰにピークを迎え、その後、種子の成熟を通してリゾチーム含量は常に減少した（図４０）。これらの結果は、内乳発達中の２種類のトランスジェニック系統におけるリゾチーム蓄積が、ネイティブなグロブリン貯蔵タンパク質およびグルテリン貯蔵タンパク質のパターンと同じパターンに従うことを示す。
（（ｉｖ）トランスジェニック種子中でのヒトリゾチームの細胞内局在）
組換えリゾチームが内乳中のタンパク質粒に標的化されたか否かを決定するために、本発明者らは、その細胞内局在を、免疫蛍光顕微鏡法によって調査した。Ｇｌｂプロモーターおよびグロブリンシグナルペプチドを有する、リゾチームを合成するトランスジェニック植物２６４−９２−６、ならびにＧｔ−１プロモーターおよびグルテリンシグナルペプチドを有する、ヒトリゾチームを産生するトランスジェニック植物１５９−１−５３−１６−１を分析した。ネイティブなグルテリンまたはグロブリンのいずれかを用いた二重局在決定を用いて、リゾチーム沈着の部位を決定した。
イネのグルテリンおよびグロブリンのアミノ酸配列由来の合成ペプチドを用いて、ウサギ中で抗体を惹起した。抗体特異性を、内乳タンパク質のウェスタンブロットを用いて確認した。グルテリン抗体およびグロブリン抗体と他の内乳タンパク質との交叉反応は、宿主ＴＰ３０９またはトランスジェニック系統２６４−９２−６および１５９−１−５３−１６−１を用いて、検出されなかった。ヒトリゾチーム特異的抗体によって、分画タンパク質抽出物中および総タンパク質抽出物中に１３ｋＤのリゾチームタンパク質がもっぱら検出された。
２つのトランスジェニック系統１５９−１−５３−１６−１（Ｔ４）および２６４−９２−６（Ｔ２）ならびに非形質転換コントロールであるＴＰ３０９由来の未成熟種子を１４ ＤＡＰで収穫し、固定し、そして比較可能な分析を実施した。トランスジェニック系統２６４−９２−６では、リゾチームとグロブリンと、またはリゾチームとグルテリンとの両方を比較した場合、リゾチームおよびネイティブなタンパク質の強力な免疫蛍光シグナルが、充分に重複したパターンで検出された（データは示さず）。２つの別々に記録された画像を合わせることによって、黄色の擬似色シグナルが生み出される。極めて完全には整列していない画像における白色の線に沿った、５つのタンパク質粒にまたがる緑色波長および赤色波長の発光についてのスキャンは、ヒトリゾチームとグロブリンとの同時局在を同定する。タンパク質粒の橙色の色合いは、緑色よりも赤色蛍光の発光の方がより強いことに起因する。完全に画像を合わせることによって山吹色が提供され、そして白色の線に沿った緑色および赤色の蛍光発光の記録によって、同じ５つのタンパク質粒が同定される。これらの結果は、リゾチームがタンパク質粒中でネイティブな貯蔵タンパク質と同時局在していたことを実証する。この結果はまた、貯蔵タンパク質であるグロブリンおよびグルテリンが、同じ細胞区画に局在することを実証した。このことは、グロブリンおよびグルテリンがイネ内乳内の同じＩＩ型タンパク質粒中に標的化されることの表示を実証する。本発明者らは、少なくとも、イネ貯蔵タンパク質と同時発現された場合、リゾチームがタンパク質粒標的化についての全ての選別情報を含むと結論する。
しかし、１５９−１−５３−１６−１におけるリゾチームおよびネイティブな貯蔵タンパク質の局在パターンは、トランスジェニック系統２６４−９２−６のこれらの局在パターンと比較して極めて異なり、そしてより複雑である。トランスジェニック１５９−１−５３−１６−１では、リゾチームは、ネイティブな貯蔵タンパク質と完全には共存しない。グロブリンは、１４ ＤＡＰ内乳由来の皮質領域のより若い細胞中の、より小さな周辺のタンパク質粒に優先的に局在し、一方、リゾチームは、不規則な形状のタンパク質粒中に優先的に局在した。しかし、リゾチームは、発達中の内乳由来の中心領域のより古い細胞中ではグロブリンとより均等に共存した。２つの別個にスキャンした画像を合わせることによって、緑色の蛍光を発するリゾチームリッチＩＩ型タンパク質粒および赤色の蛍光を発する、より小さなグロブリンリッチタンパク質粒が可視化された。白色の走査線に沿った赤色および緑色の蛍光発光の記録は、大きなＩＩ型タンパク質粒中に小さなタンパク質粒中のほぼ２倍多いリゾチームが存在し、一方、小さなタンパク質粒中のグロブリンシグナルは、ＩＩ型タンパク質粒中で観察されたシグナルの２〜３倍であることを明らかにする。従って、これらの２つのタンパク質の優先的な標的化が存在するようである。内乳の中心領域（特により大きなＩＩ型タンパク質粒）では、緑色および赤色の蛍光（これは、この２つの画像が合わさると黄色を提供する）の強度によって判断した場合、リゾチームおよびグロブリンのより均質な同時局在が観察された。これは、２つの発光波長での、合わせた画像スキャンから明らかである。しかし、これらの細胞において優勢な部分のグロブリンまたはリゾチームを含む小さなタンパク質粒もまた存在する。
発達中の内乳由来の皮質領域の若い細胞において、抗グルテリン抗体を、抗リゾチーム抗体と同時インキュベートした場合も、１５９−１−５３−１６−１において明確なパターンが見出された。グロブリンと同様、ほとんどのグルテリンは、若い細胞においてより小さい末梢のタンパク質小体に局在していたが、リゾチームは不規則な形をしたタンパク質小体に局在していた。リゾチームは、発達中の内乳の中央領域からのより古い細胞において、部分的にグルテリンと同時局在していた。２つの映像を合わせ、そして２つの波長における蛍光強度を走査することは、いくつかはリゾチームが非常に豊富であり、そして他はグルテリンが豊富である、大きいおよび小さいタンパク質小体における２つのタンパク質の同時局在を明らかにする。同様の分布が、内乳の中央部分の細胞において観察される。その結果は、リゾチームが、Ｇｔ１プロモーター／ＧＴシグナルペプチドの調節下にあって高いリゾチーム発現を産生する場合、天然の貯蔵タンパク質標的化／分類をゆがめるが、低いリゾチームを発現するＧｌｂプロモーター／ＧＬＢシグナルペプチドの調節下にある場合にはゆがめないことを示唆した。
天然タンパク質の蓄積がトランスジェニック植物の内乳において影響されたかどうかを決定するために、我々は、２つのトランスジェニック系統およびＴＰ３０９からのグルテリン、グロブリン、およびリゾチームタンパク質の量を、ウェスタンブロッティングによって分析した。その結果は、グルテリンタンパク質が、ＴＰ３０９と比較して、１５９−１−５３−１６−１において抑制されたが、２６４−９２−６において増加したことを示した。グロブリンタンパク質の量は、２６４−９２−６および１５９−１−５３−１６−１の両方で抑制された。この変化は、高いリゾチーム発現レベルを有するトランスジェニック系統１５９−１−５３−１６−１において特に有意である。その結果は、どちらのシグナルペプチドを使用しても、グロブリンがグルテリンより影響されることを示した。
その結果に基づいて、我々は、リゾチームがタンパク質小体に標的化されること、そしてリゾチームの発現においてシグナルペプチドが重要な役割を果たすことを結論付けた。組換えタンパク質の高い発現レベルを有する植物は、ゆがんだ天然タンパク質発現および輸送を示した。
従って、Ｇｔ１プロモーターおよびＧｔ１シグナルペプチドの組み合せが、ＧｌｂプロモーターおよびＧｌｂシグナルペプチドの組み合せより有効であり、ＧｌｂプロモーターおよびＧｔ１シグナルペプチドの組み合せは中間レベルの活性を有していた。結果は、組換えタンパク質の高レベルの発現が、天然貯蔵タンパク質の輸送および分類をゆがめ、そして天然貯蔵タンパク質の発現に影響することを示した。結果はまた、成熟ヒトリゾチームタンパク質が、植物細胞において、シグナルペプチド切断後、タンパク質貯蔵液胞（ＰＳＶ）分類のために認識される決定基を含むこと、およびリゾチームがＩＩ型タンパク質小体へ分類されることを示した。
（Ｂ．リゾチーム発現の調節における７つのプロモーターおよびＧｔ１シグナルペプチドの比較）
プラスミドＡＰＩ１５９（Ｇｔ１プロモーター）（図１）、ＡＰＩ２２８（Ｇｌｂプロモーター（図３９）、ＡＰＩ２３０（図３５）、ＡＰＩ２２９（ＲＰ−６プロモーター）（図３８）、ＡＰＩ２２５（ＧＴ３プロモーター）、Ｇｌｕｂ−２プロモーターを有するプラスミド、およびＧｌｕｂ−１プロモーターを有する別のプラスミドを、トランスジェニックイネＴ１種子におけるリゾチームの発現に影響を与える能力に関して比較した。図４１に示す結果は、リゾチームの発現に関して、Ｇｔ１が一番強いプロモーターであり、プロモーター強度の順に、次にＧｌｂ、Ｇｌｕｂ−２、Ｂｘ７、Ｇｔ３、Ｇｌｕｂ−１およびＲｐ６が続くことを示す。
（実施例８）
（トランスジェニックイネ植物における異種由来ポリペプチドおよびＲｅｂ遺伝子の同時形質転換）
（Ａ．Ｒｅｂと同時形質転換したトランスジェニックイネ種子における増強されたリゾチーム発現）
コドン最適化ヒトリゾチーム遺伝子を、ＧｌｂプロモーターおよびＧｌｂシグナルペプチドと連結させて、プラスミドＧｌｂ−Ｌｙｓ（ＡＰＩ２６４）を図３６Ｂに示すように産生し、それを使用して、以前に記載されたように、およびＷＯ０１／８３７９２において記載されたように、天然−Ｒｅｂと共にまたは無しにイネを形質転換した。Ｇｌｂ−Ｌｙｓ単独または天然−Ｒｅｂと共に含む形質転換体の中に正常植物表現型を得た。トランスジェニックイネゲノム中のＲｅｂ遺伝子およびＧｌｂ−Ｌｙｓの存在を決定するために、ベクター配列から設計された１つのプライマー、およびＲｅｂ遺伝子３’ターミネーターから設計した別のプライマーを使用して、これらの系統を同定した。この場合、組換えＲｅｂ遺伝子のみを増幅し得る。ＰＣＲ分析が、イネゲノムにおける導入遺伝子の存在を確認した。独立した形質転換発生由来の１１植物のうち１０個が、Ｒｅｂおよびリゾチーム導入遺伝子を両方含んでいた。５つの無作為に選択したトランスジェニック系統由来の未成熟種子のＲＥＢタンパク質を、ウェスタンブロッティングによって検出した。トランスジェニック系統におけるＲＥＢタンパク質の発現レベルは、非形質転換ＴＰ３０９のものより２５％〜７１％の範囲で高かった。これは、トランスジェニックＲｅｂ遺伝子が、トランスジェニック植物中で活性であることを示した。
確認したトランスジェニックイネ植物の種子を成熟時に回収し、そしてリゾチーム活性を分析した。図１９に示すように、天然−ＲｅｂおよびＧｌｂ−Ｌｙｓを両方含む、３０個の独立した形質転換発生由来の種子におけるリゾチーム発現は、３０．５７〜２７９．６１μｇ／ｍｇＴＳＰであり、平均１２５．７５±６８．６５μｇ／ｍｇＴＳＰであった。Ｇｌｂ−Ｌｙｓ遺伝子単独を含む１７個のトランスジェニック発生の種子は、７〜７６μｇ／ｍｇＴＳＰの範囲で、平均３３．９５±２０．５５μｇ／ｍｇＴＳＰの量でリゾチームを発現した。非形質転換イネ種子においては、リゾチーム活性は検出されなかった。その結果は、種子がＲｅｂ遺伝子およびＧｌｂ−Ｌｙｓ両方のトランスジェニックである場合、リゾチームの発現レベルは平均３．７倍増加することを示した。統計学的分析（ｔ試験）は、Ｒｅｂ遺伝子およびＧｌｂ−Ｌｙｓでトランスジェニックの植物由来の種子におけるリゾチームの量が、Ｇｌｂ−Ｌｙｓ単独でトランスジェニックの植物におけるものより有意に高いことを示した（ｐ＜０．００１）。
（Ｂ．トウモロコシ転写因子、プロラミン−ボックス結合因子（ＰＢＦ）と同時形質転換したトランスジェニックイネ種子における増強されたヒトリゾチーム発現）
３つの転写因子を試験した：イネ内乳ｂＺＩＰタンパク質（ＲＥＢ）、Ｏｐａｑｕｅ２（Ｏ２）、およびＰＢＦ。転写因子およびイネグルテリン１（Ｇｔ１）またはグロブリン（Ｇｌｂ）プロモーターの調節下にあるヒトリゾチーム遺伝子を、イネカルスに同時照射した。両方の遺伝子を有するトランスジェニックＲ１穀粒を得た。ヒトリゾチームの発現に対する転写因子の影響をモニターした。Ｇｌｂプロモーターの調節下で、ＲＥＢはＬｙｓの発現を約３倍増加させた。ＲＥＢはより強いプロモーター、Ｇｔ１に対して影響を示さなかった。転写因子はＬｙｓ発現を増加させたが、有意ではなかった。ＰＢＦは、Ｇｔ１−Ｌｙｓ単独に対してＬｙｓの発現を平均１．５倍増加させた。最も高いＬｙｓ発現系統を選択し、そして温室でＲ２世代へ進めた。下記の表８で示すように、Ｒ２系統、２６５／１５９−４１−５由来のＬｙｓ発現レベルは、穀粒あたり約１９０μｇであり、そして玄米穀粉１グラムあたり９．５ｍｇ（穀粒重量の０．８％に相当する）であった。発現レベルは、転写因子なしで最も高い発現系統の約１．５倍高かった。それに加えて、データは、ＰＢＦがＬｙｓの発現を増加させるだけでなく、グルテリンおよびグロブリンのような天然貯蔵タンパク質およびタンパク質の輸送に関連するタンパク質の発現も増加させることを示した。それは、ＰＢＦは、イネ内乳において、複数の遺伝子のプロモーターに作用して、それらのタンパク質の発現を増加させ得ることを示唆する。
Figure 2008237220
＊発現データは、Ｒ１では１０個の種子から、そしてＲ２では１０個の系統から平均した。
（実施例９）
（組換えタンパク質を含むイネ抽出物の産生およびその食品における使用）
（Ａ．イネ抽出物産生の一般的な手順）
異種由来のポリペプチドを含むトランスジェニックイネを、乾燥製粉または湿潤製粉過程のどちらかによって、イネ抽出物に変換し得る。乾燥製粉過程において、組換えヒトリゾチームまたはラクトフェリンのような異種由来ポリペプチドを含むトランスジェニックイネ種子を、脱穀機で脱穀した。イネを乾燥製粉過程によって、例えば１つの実験においては、Ｋ−ＴＥＣのモデル９１Ｋｉｔｃｈｅｎ Ｍｉｌｌのスピード３で、細かい穀粉に粉砕した。０．１３５ＮのＮａＣｌ、２．７ｍＭのＫＣｌ、１０ｍＭのＮａ２ＨＰＯ４、１．７ｍＭのＫＨ２ＰＯ４を含むｐＨ７．４のリン酸緩衝化生理食塩水（「ＰＢＳ」）を、０．３５ＮのＮａＣｌのようなさらなるＮａＣｌと共にまたは無しにイネ穀粉に加えた。いくつかの実験において、約１０ｍｌの抽出緩衝液を、穀粉各１ｇあたりに使用した。別の実験において、最初の穀粉／緩衝液比は１ｇ／４０ｍｌ〜１ｇ／１０ｍｌのような範囲で変動した。混合物を室温でおだやかに振とうしながら１時間穏やかに振盪した。別の実験において、インキュベーション温度は約２２℃〜約６０℃のようにより低くまたは高く、そしてインキュベーション時間は約１０分間〜約２４時間のようにより長くまたは短かった。ハイスピードにセットしたＴｈｅｒｍｏｌｙｎｅ ＶａｒｉＭｉｘ プラットホームミキサーを使用して、微粒子を懸濁したまま保った。
ＰＢＳの代わりに、いくつかの実験において重炭酸アンモニウムのような他の緩衝液を使用した。１つの実施形態において、１０リットルの０．５Ｍ重炭酸アンモニウムを１ｋｇのイネ穀粉に加えた。
できたホモジネートを、ろ過または遠心によって透明にした。ろ過法に関しては、混合物を室温で約３０分置き、その後ホモジネートを回収およびろ過した。３つの異なる構成のフィルターをＰａｌｌ Ｇｅｍａｎｓｃｉｅｎｃｅｓから購入および使用した。それらは：３μｍのひだつきカプセル、１．２μｍの血清カプセル、およびＳｕｐｏｒｃａｐカプセル５０（０．２μｍ）であった。遠心分離に関しては、Ｂｅｃｋｍａｎ Ｊ２−ＨＣ遠心機を用いて、そして混合物を４℃、３０，０００ｇで約１時間遠心した。上清を保存し、そしてペレットを廃棄した。
１つの実施形態において、ろ液および上清を、例えば限外ろ過もしくは透析または両方によってさらに処理し、脂質、糖および塩のような成分を除去した。
透明にした抽出物とも呼ばれる、上記のろ過手順からのろ液を、次いでバッチ再循環モードで操作される渦巻き型接線流フィルター（ｓｐｉｒａｌ ｗｏｕｎｄ ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｆｌｏｗ ｆｉｌｔｅｒ）を用いて濃縮した。１つの実施形態において、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）３０００〜４０００分子量カットオフ膜をこの工程に使用した。これらの最終的な濃縮抽出物を、低温室に一晩置いた。
濃縮抽出物を次に凍結乾燥によって粉末へ乾燥させた。凍結乾燥機のトレイへ入れる間に、標的タンパク質の損失を最小限にするために、抽出物を最終的な０．２または０．４５ミクロン深さのろ過を行なわなかった。凍結乾燥した物質を凍結乾燥機のトレイからけずって、そしてプラスチックの袋に合わせた。乾燥物質を、袋を減圧することによって圧縮し、そして次いで物質を混和して、そしてプラスチックの上から手でこねることによって粒子サイズを小さくした。
凍結乾燥物質は次いで抽出物として直接または他の食品との混合物で使用するために適当である。１つの実験において、凍結乾燥物質を様々な成分と混和して、コントロールおよび試験乳幼児用ミルクを産生した。成分を、パドル攪拌機を備えたＨｏｂａｒｔミキサー（１４０クウォートサイズ）を用いて混和した。これらの最終的な混和物を１ｋｇの二重Ｍｙｌａｒバッグに詰め、そして密閉する前に上部空きスペースに窒素を満たした。
表９は、各抽出工程における、１０５ｋｇのトランスジェニックイネ穀粉からの組換えヒトラクトフェリンの回収を示す。存在する組換えヒトＬＦの量は、実施例４で記載したように定量的に決定した。
Figure 2008237220
コメ抽出物を、湿潤製粉手順を使用しても産生し得る。組換えヒトリゾチームを含むトランスジェニックコメ種子を、３０℃で０〜２８８時間の間再水和した。再水和種子を、ＰＢＳ抽出緩衝液中で粉砕した。最初の種子／緩衝液比は、１ｇ／４０ｍｌ〜１ｇ／１０ｍｌのような範囲で変動した。表１０は、０〜２８８時間浸したイネ種子からのヒトリゾチームの回収を示す。
Figure 2008237220
６０％以上のヒトリゾチームが湿潤製粉手順から回収された。湿潤製粉の結果が最初の抽出物となり、それは使用まで凍結保存し得る。乾燥抽出物を得るための、最初の抽出物の処理は、この項で乾燥製粉に関して記載したものと同じであった。
（Ｂ．組換えリゾチームおよびコントロールイネ抽出物の濃縮およびダイアフィルトレーション）
濃縮およびダイアフィルトレーションで使用した条件は、容積、スピード、コスト等に依存して変動した。これらの条件はすべて、本明細書における記載に基づいて、当該分野で日常的なものである。凍結した最初の抽出物を、低温室（約２−８℃）で６時間解凍した。解凍した物質を、０．４５μｍのフィルターを通して透明にし、そしてポリエーテルスルホンの５０００ Ｎｏｍｉｎａｌ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｗｅｉｇｈｔ Ｃｕｔｏｆｆ膜を用いて濃縮した。
コントロール抽出物のろ液の９０ｍｌを１６ｍｌに濃縮し、そして濃縮ろ液にイオン除去水をさらに１０ｍｌ加えた。希釈ろ液を、水を用いてもう一度ダイアフィルトレーションした。沈殿が１０ｍＳで形成し始め、そしてイオン強度が減少するにつれて増加した。イオン強度を加えるために、１Ｍの重炭酸アンモニウムを保持液に加えた。曇りは減少したが、完全には消えなかった。物質を水で複数回、１つの実施様態では３回、および０．１Ｍの重炭酸アンモニウムで複数回、１つの実施形態では３回、ダイアフィルトレーションした。それを９ｍｌに濃縮し、そして膜を０．１Ｍの重炭酸アンモニウムで洗浄した。濃縮液を、いくつかの０．２μｍボタンフィルターを通してろ過した。１つの実施形態では、２．３ｍｌのろ液をそのまま凍結乾燥した；２．３ｍｌのろ液をイオン除去水で１２ｍｌに希釈し、そして凍結乾燥した；そして２．０ｍｌのろ液をイオン除去水で２５ｍｌに希釈し、そして凍結乾燥した。全て透明なままであった。
ｒＨＬｙｓ抽出物の全部で８９ｍｌのろ液を１０ｍｌに濃縮し、そして１０ｍｌの０．１Ｍ重炭酸アンモニウムをさらに加えた。できた混合物を１０ｍｌに濃縮して戻し、そして１０ｍｌの０．１Ｍ重炭酸アンモニウムを別に加えた。保持液は曇り始めた。物質を複数回、１つの実施形態では３回、０．１Ｍの重炭酸アンモニウムでダイアフィルトレーションした。それを９ｍｌに濃縮し、そして膜を０．１Ｍの重炭酸アンモニウムで洗浄した。濃縮液をいくつかの０．４５μｍボタンフィルターを通してろ過した。１つの実施形態では、２．０ｍｌのろ液をそのまま凍結乾燥した；２．０ｍｌのろ液をイオン除去水で１２ｍｌに希釈してここで曇りが形成され、そして凍結乾燥した、そして２．０ｍｌのろ液を０．１Ｍの重炭酸アンモニウムで１２ｍｌに希釈して、これは透明なままであり、そして凍結乾燥した。
（Ｃ．ＰＢＳおよび重炭酸アンモニウムを用いた組換えリゾチームイネの試験的抽出の比較）
濃縮およびダイアフィルトレーションで使用した条件は、容積、スピード、コスト等に依存して変動した。これらの条件は全て、本明細書中の記載に基づいて当該分野において日常的である。ｒＨｌｙｓイネ穀粒を、抽出緩衝液と約１００ｇ／Ｌで約１時間磁気攪拌棒を用いて混合した。１つの２リットルのビーカーで、抽出緩衝液はＰＢＳ、ｐＨ７．４プラス０．３５ＭのＮａＣｌであった。別の２リットルビーカーで、抽出緩衝液は０．５Ｍの重炭酸アンモニウムであった。１５ｃｍのｂｕｃｈｎｅｒを、さらに２０ｇのＣｅｌ−ｐｕｒｅ Ｃ３００を加える前に、約６ｇのＣｅｌ−ｐｕｒｅ Ｃ３００でプレコートした。混合物を約３−４Ｈｇでろ過した。それを次いで約１００ｍｌの各抽出緩衝液で２回洗浄した。抽出ろ液を回収し、そして限外ろ過カートリッジ：５Ｋ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ、５Ｋ ＰＥＳ、および１Ｋ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅで濃縮した。濃縮物を凍結乾燥し、そしてｒＨｌｙｓ含有量を分析した。重炭酸アンモニウムおよびＰＢＳ、ｐＨ７．４プラス０．３５ＭのＮａＣｌはどちらも、約同量のｒＨｌｙｓを抽出した。使用したどの限外ろ過ユニットによる浸透においても、リゾチームユニットの損失はわずかしかなかった。
トランスジェニックイネ穀粒において発現した組換えタンパク質を抽出するために、適用に依存して、他の抽出緩衝液、例えばＴｒｉｓ緩衝液、酢酸アンモニウムも使用し得る。例えば、鉄の補充のために組換えヒトＬＦを使用するために、鉄を抽出緩衝液に加え得、そして緩衝液を、ａｐｏ−ＬＦが抽出過程の間に鉄を獲得し得るようなｐＨにセットする。この条件下で、ＬＦは鉄で飽和し得る（ｈｏｌｏ−ＬＦ）。別の例で、鉄を欠く緩衝液およびＬＦからの鉄の解離を引き起こすｐＨを使用して、ａｐｏ−ＬＦを産生する。
（Ｄ．組換えタンパク質を含むイネ抽出物の産生）
濃縮およびダイアフィルトレーションで使用した条件は、容積、スピード、コスト等に依存して変動した。これらの条件は全て、本明細書中の記載に基づいて当該分野において日常的である。全ての装置を熱い０．１ＭのＮａＯＨに、約５５℃の開始温度で浸した。イネ穀粉を、０．５Ｍの重炭酸アンモニウムを約９５〜１０５ｇ／Ｌで含む約２５０〜５００ガロンのステンレススチールタンクに加えた。それを約９℃で約６０〜８０分間混合した。
１２プレートの３６インチフィルタープレスＣ３００を、約３〜６ｋｇのＣｅｌ−ｐｕｒｅ Ｃ３００でプレコートした。約１９〜２６ｇ／ＬのＣｅｌ−ｐｕｒｅを抽出物に加え、そして完全に混合した。混合物を約２２ｐｓｉの圧力で、約８２リットル／分の流速で圧迫した。ろ液を２５０ガロンのステンレススチールタンクに回収し、そして０．５Ｍの重炭酸アンモニウムで洗浄した。圧縮機を送風乾燥した。処理を約１０℃で行なった。
コントロールランの後０．１ＭのＮａＯＨで洗浄および保存した３００ＮＭＷカットオフ膜（ポリスルホン（Ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ））を、イオン除去水で完全に洗浄した。抽出物を濃縮して、そして１００ガロンのステンレススチールタンクに落とした。膜および濃縮タンクを０．１Ｍの重炭酸アンモニウムで流してすべての産物を回収した。産物をプラスチックで覆い、そして１００ガロンのタンク中に室温で一晩置いた。濃縮物を渦巻き型（ｓｐｉｒａｌ ｗｏｕｎｄ）１μｍフィルターを通して、そして５ガロンのポリ容器にろ過した。濃縮物を凍結乾燥した。約８１％のラクトフェリンおよび約５８％のリゾチームがそれぞれトランスジェニックイネ穀粒から回収された。
（Ｅ．組換えタンパク質を含むイネ抽出物の乳幼児用ミルクへの混和）
イネタンパク質（コントロール）またはリゾチームもしくはラクトフェリンと共にイネタンパク質を含む、３つの型の凍結乾燥抽出物を、標準的な乳幼児用ミルクと混合した。最終的な乳幼児用ミルクが、乳幼児用ミルク１リットルあたり約１グラムのラクトフェリンおよび０．１グラムのリゾチームを含むように混和を行なった。パドル攪拌機を備えたＨｏｂａｒｔミキサー（１４０クウォートサイズ）を用いて成分を混和した。これらの最終的な混和物を、１ｋｇの二重Ｍｙｌａｒバッグに詰めて、そして密閉する前に上部空きスペースを窒素で満たした。
ヒトリゾチームおよびラクトフェリンを含む乳幼児用ミルクの試料を、実施例３および４で記載した手順を用いて定量した。
表１１は乳幼児用ミルクにおけるヒトリゾチームおよびラクトフェリンを示す。
Figure 2008237220
組換えタンパク質の送達方法として抽出物を使用することは、精製形式または穀粒全体と比べて明らかな利点を有する。穀粒全体におけるような、伝統的なアプローチは、高温および圧処理中のタンパク質安定性のような限界を有する。さらに、精製アプローチは高価である。従って、抽出物アプローチは、１）精製アプローチと比較して低いコストを維持する；２）より少ない容積、例えば穀粒重量全体の１〜１０％を必要とする；３）組換えタンパク質の濃度を、穀粒全体形式における約０．０５〜０．５％から、抽出形式における１０〜２０％まで増加させる。組換えタンパク質の発現レベルに依存して、ある抽出物形式は４０％にも達する。従って、抽出物アプローチは、全穀粒アプローチに比較して、組換えタンパク質のより広い適用を可能にする。それに加えて、抽出物アプローチは、高いゲル化温度、例えば約７５℃を必要とする、デンプン顆粒を除去する。従って、抽出物アプローチは、デンプン顆粒を変性させるために高温を使用することを心配せずに、イネ穀粒および組換えタンパク質を食品および食事等へ加工することにおいてより柔軟性を提供する。未変性デンプン顆粒は、例えば高温によるゼラチン化無しには、ヒトの消化管によって消化され得ない。
（配列の簡単な説明）
Figure 2008237220
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図１は、Ｇｔ１プロモーターおよびＧｔ１シグナル配列の制御下で、ヒトリゾチームコード配列を含む、ｐＡＰＩ１５９発現構築物の地図を示す。 図２は、イネ（ｒｉｃｅ ｐｌａｎｔ）の種々の組織における組換えヒトリゾチームの発現について、ウェスタンブロット分析の結果を示す。ここで、レーン１および１５は、ヒト乳リゾチーム標準であり；レーン２は、幅広い範囲の分子量のマーカー（Ｓｉｇｍａ）であり；レーン３およびレーン４は、成熟種子組織抽出物を表し；レーン５およびレーン６は、発芽種子抽出物を示し；レーン７およびレーン８は、根組織抽出物を表し；レーン９およびレーン１０は、若い根組織からの抽出物を表し；レーン１１およびレーン１２は、葉の抽出物を表し；そしてレーン１３およびレーン１４は、それぞれ、若い葉からの抽出物（形質転換されていない（「Ｕ」）植物またはトランスジェニック（「Ｔ」）植物）を表す。ロードした総タンパク質量は、１レーンにつき４０μｇであった。 図３は、Ｅ．ｃｏｌｉ株ＪＭ１０９の増殖に対して、トランスジェニックイネ種子由来の組換えヒトリゾチーム、ヒトリゾチーム標準（３０μｇ／ｍｌ）、コントロール（２０ｍＭ リン酸ナトリウム、ｐＨ７．０、５ｍＭ ＥＤＴＡ）または形質転換されていないイネ抽出物をインキュベートする効果を示す。インキュベーションの最後（示される時間について）に、混合物のアリコートをＬＢプレート上にプレートし、そして１ｍｌごとのコロニー形成単位（ＣＦＵ／ｍｌ）を算定した。 図４は、Ｍ．ｌｕｔｅｕｓの標準量と同濃度のヒトリゾチーム標準、トランスジェニックイネ（植物）由来のヒトリゾチームおよびニワトリの卵の白身（ｗｈｉｔｅ）由来のリゾチームをインキュベートし、続いて、５分間にわたるリゾチームの活性に起因して混濁度の低下を評価することにより決定される場合の、リゾチーム比活性を示すグラフである。 図５Ａ：ヒトリゾチーム（「Ｈｌｙｓ」）およびトランスジェニックイネ由来の組換えヒトリゾチーム（「ｒＨＬｙｓ」）の熱安定性。リゾチームを、１００μｇ／ｍｌでＰＢＳ中に溶解した。その混合物を、異なる時間長の間、異なる温度に供した。各熱処理の終わりに、活性アッセイにより残存するリゾチーム活性を評価した。図５Ｂ：ＨｌｙｓおよびｒＨｌｙｓのｐＨ安定性。リゾチームを異なる緩衝液に１００μｇ／ｍｌで溶解した。この混合物を、３７℃で３０分間インキュベートした。そのリゾチーム活性を、活性アッセイにより測定した。 図６は、いくつかの世代にわたる、トランスジェニックイネ穀粒におけるリゾチーム発現の分析結果を示す。１ｇの玄米粉末からのタンパク質を、０．３５ＭのＮａＣｌをＰＢＳ中に含む４０ｍｌの抽出緩衝液で抽出した。抽出物を、室温で１時間攪拌しながら処理した。ホモジネートを４℃で１４，０００ｒｐｍで１５分間遠心分離した。タンパク質上清を除去し、そしてリゾチーム比濁活性アッセイに必要な場合、希釈した。抽出を３回繰り返し、そして標準偏差値を誤差バーとして示した。リゾチームの収率を、可溶性タンパク質全体のパーセンテージで表わした（％ＴＳＰ）。 図７は、イネグルテリン（Ｇｔ１）プロモーター、ａＧｔ１シグナルペプチド、およびノパリンシンターゼ（ＮＯＳ）ターミネーター／ポリアデニル化部位の制御下で、ヒトラクトフェリンコード配列を含むｐＡＰＩ１６４プラスミドの制限酵素地図である。 図８は、クマシーブルーを用いて染色した、ヒトラクトフェリンについてのＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析の結果を示し、ここで、レーン１は、分子量マーカーであり；レーン２〜５は、精製されたヒト由来ラクトフェリン（Ｓｉｇｍａ，ＵＳＡ）であり；レーン６〜１０は、ホモ接合性トランスジェニック株由来の単一の種子抽出物であり、そしてレーン１１は、形質転換されていないＴＰ−３０９からの種子抽出物である。 図９は、トランスジェニックイネの種々の組織のウェスタンブロット分析結果を示し、ｒＬＦ発現の組織特異性を立証する。レーン１は、分子量マーカーであり；レーン２は、ヒトラクトフェリン（Ｓｉｇｍａ，ＵＳＡ）であり；レーン３は、葉からの抽出物であり；レーン４は、葉鞘からの抽出物であり；レーン５は、根からの抽出物であり；レーン６は、種子からの抽出物であり、そしてレーン７は５日目の発芽種子からの抽出物である。 図１０は、ペプシン／パンクレアチン（ｐａｎｃｒｅａｔｉｃ）処理後のＥ．ｃｏｌｉ増殖（ＥＰＥＣ）における、ネイティブヒトラクトフェリン（「ｎＨＬＦ」）およびトランスジェニックイネにより産生され、精製された組換えヒトラクトフェリン（「ｒＨＬＦ」）の殺細菌効果を説明するバーダイアグラムである。 図１１は、ネイティブヒトラクトフェリン（「ｎＨＬＦ」）およびトランスジェニックイネ種子により産生され、精製された組換えヒトラクトフェリン（「ｒＨＬＦ」）によるｐＨ依存性鉄放出を説明するグラフである。 図１２は、インビトロでの消化後のＨＬｆのＣａｃｏ−２細胞への結合および取り込みを示す。図１２Ａは、分離定数の測定を示す。図１２Ｂは、Ｃａｃｏ−２細胞上のＨＬｆに対する結合部位の数を示す。図１２Ｃは、２４時間以内のＨＬｆおよびＦｅのＣａｃｏ−２細胞への総取り込みを示す。図１２Ｄは、細胞分画中の遊離１２５Ｉの量により決定される、Ｃａｃｏ細胞内への取り込み後のＨＬｆの分解を示す。 図１３は、以下の３つのＡＡＴプラスミドを示す：Ｇｌｂプロモーター、Ｇｌｂシグナルペプチド、コドン最適化ＡＡＴ遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性遺伝子を含むｐＡＰＩ２５５；Ｇｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化ＡＡＴ遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性遺伝子を含むｐＡＰＩ２５０；ならびにＢｘ７プロモーター、Ｂｘ７シグナルペプチド、コドン最適化ＡＡＴ遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性遺伝子を含むｐＡＰＩ２８２。 図１４は、ヒトＡＡＴを発現するトランスジェニックイネ細胞の水相抽出物のクマシーブリリアントブルー染色を示す。形質転換されていないイネ穀物およびトランスジェニックイネ穀物の両方をＰＢＳを用いて砕いた（ｇｒｏｕｎｄ）。生じた抽出物を１４，０００ｒｐｍで４℃で１０分間回した。上清を回収し、そしてプレキャストＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルにロードした。 図１５は、トランスジェニックイネ穀物由来の組換えヒトＡＡＴのウェスタンブロット分析を示す。トランスジェニックイネ穀物からの抽出物をＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルで分離し、次いでフィルターにブロットした。イネ穀物のＡＡＴの同定を、抗−ＡＡＴ抗体によるウェスタン分析により行った。 図１６は、ＡＡＴを発現するトランスジェニックイネ穀物由来のタンパク質のクマシー染色（図１６Ａ）およびウェスタンブロット分析（図１６Ｂ）を示す。ｒＡＡＴの活性を、バンドシフトアッセイにより示した。異なる供給源由来のＡＡＴサンプルを、同じモルのブタの膵性エラスターゼ（ＰＰＥ）を用いて３７℃で１５分間インキュベートした。バンドシフトアッセイに対するネガティブコントロールを、加えられた等量のＰＰＥと共にインキュベートしたＡＡＴサンプルで調製した。レーンＭは、分子量マーカーである。レーン１ａは、ヒト血漿から精製されたＡＡＴである。レーン１ｂは、ヒト血漿から精製されたＡＡＴ＋ＰＰＥである。レーン２ａは、トランスジェニックイネ種子由来のＡＡＴを含むタンパク質抽出物であり；レーン２ｂは、トランスジェニックイネ種子由来のＡＡＴを含むタンパク質抽出物＋ＰＰＥである。レーン３ａは、形質転換されていない種子抽出物である。レーン３ｂは、形質転換されていない種子抽出物＋ＰＰＥである。シフトしたバンドを、図１６Ａのレーン１ｂ、２ｂおよび３ｂに示した。このシフトしたバンドを、図１６ＢでＡＡＴ実体を含むことをウェスタンブロットにより確認した。 図１７Ａ〜Ｃは、３つの異なるプロモーターの制御下における、Ｒｅｂコード配列を含む、３つのプラスミドの図解表示である。図１７Ａは、Ｒｅｂ遺伝子およびＲｅｂターミネーターを有するグロブリンプロモーター（Ｇｌｂ）を示す。 図１７Ａ〜Ｃは、３つの異なるプロモーターの制御下における、Ｒｅｂコード配列を含む、３つのプラスミドの図解表示である。図１７Ｂは、Ｒｅｂ遺伝子およびＲｅｂターミネーターを有する、アクチンプロモーター（Ａｃｔ）を示す。 図１７Ａ〜Ｃは、３つの異なるプロモーターの制御下における、Ｒｅｂコード配列を含む、３つのプラスミドの図解表示である。図１７Ｃは、Ｒｅｂ遺伝子およびＲｅｂターミネーターを有する、ネイティブＲｅｂプロモーターを示す。 図１８Ａは、イネ内乳特異的グルテリンプロモーター（Ｇｔ−１）の制御下における、異なる転写因子のコード配列を含む、２つのプラスミドの図解描写である。図１８Ａは、Ｇｔ１プロモーター、オオムギプロラミンボックス結合因子（ＢＰＢＦ）、Ｎｏｓターミネーターおよびカナマイシン耐性遺伝子を含む、プラスミドｐＧＴ１−ＢＰＢＦ（ＡＰＩ２８６）を示す。 図１８Ｂは、イネ内乳特異的グルテリンプロモーター（Ｇｔ−１）の制御下における、異なる転写因子のコード配列を含む、２つのプラスミドの図解描写である。図１８Ｂは、Ｇｔ１プロモーター、トウモロコシプロラミンボックス結合因子（ＰＢＦ）、Ｎｏｓターミネーターおよびカナマイシン耐性遺伝子を含む、ｐＧＴ１−ＰＢＦ（ＡＰＩ２８５）を示す。 図１９は、Ｇｌｂプロモーターの制御下で発現されるヒトリゾチーム遺伝子、およびそれ自身のプロモーター（「ネイティブ−Ｒｅｂ」）の制御下で発現されるＲｅｂ遺伝子を含む構築物により形質転換された前駆細胞由来のＴ０トランスジェニック植物の成熟した種子での組換えヒトリゾチームの発現についての分析結果を図示する。分析された各植物の２０個の別個の種子を含む、Ｒｅｂ遺伝子およびリゾチーム遺伝子を含む３０個の植物の種子ならびにリゾチーム遺伝子のみを含む１７個の植物由来の種子を、リゾチームについて分析した。 図２０は、２７個（５１％）のコドン変化および３０個（１９％）のヌクレオチド変化を有する成熟配列中の５３コドンを示すために整列した、コドン最適化上皮増殖因子の配列（「Ｅｇ因子」）のネイティブ上皮増殖因子の配列（「ネイティブ遺伝子」）との比較である。 図２１は、上皮増殖因子（「ＥＧＦ」）についての発現カセットを示し、そしてＧｌｂプロモーター、Ｇｌｂシグナルペプチド、コドン最適化ＥＧＦ、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性選択マーカーを含む、４，１４３ｂｐのプラスミドである、ＡＰＩ２７０（ｐＧｌｂ−ＥＦＧ ｖ２．１）の制限酵素地図である。 図２２は、上皮増殖因子（ＥＧＦ）についての発現カセットを示し、そしてイネＧｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化ＥＧＦ、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性選択マーカーを含む、３８７７ｂｐのプラスミドである、ＡＰＩ３０３（ｐＧｔ１−ＥＧＦ ｖ２．１）の制限酵素地図である。 図２３は、トランスジェニックイネ種子における組換えヒトＥＦＧ（「ｒｈＥＧＦ」）のウェスタンブロット分析である。レーン１は、幅広い範囲の分子量のマーカーを示す。レーン２は、１２５ｎｇでロードされた、酵母中で発現されたｒｈＥＧＦを示す。レーン２〜６は、異なるトランスジェニックイネ種子から発現されたｒｈＥＧＦを示す。レーン７は、コントロールの、形質転換されていないＴＰ３０９種子由来である。 図２４は、４０個（５７％）のコドン変化および４７個（２２％）のヌクレオチド変化を有する成熟配列中の７０コドンを示すように整列された、ネイティブヒトインスリン様増殖因子Ｉの配列（「ネイティブ遺伝子」）とのコドン最適化インスリン様増殖因子Ｉの配列（「Ｉｎｓｇｆａｃｔ」）の比較である。 図２５は、インスリン様増殖因子Ｉ（「ＩＧＦ」）についての発現カセットを示し、そしてイネＧｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化ＩＧＦ、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性選択マーカーを含む、３９２８ｂｐのプラスミドである、ＡＰＩ３０４（ｐＧｔ１−ＩＦＧ ｖ２．１）の制限酵素地図である。 図２６は、インスリン様増殖因子Ｉ（「ＩＧＦ」）についての発現カセットを示し、そしてＧｌｂプロモーター、Ｇｌｂシグナルペプチド、コドン最適化ＩＧＦ、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性選択マーカーを含む、４１９４ｂｐのプラスミドである、ＡＰＩ２７１（ｐＧｌｂ−ＩＧＦ ｖ２．１）の制限酵素地図である。 図２７は、トランスジェニックイネ種子において発現される組換えヒトＩＧＦ−Ｉ（「ｒｈＩＧＦ」）のウェスタンブロット分析である。レーン１は、幅広い範囲の分子量のマーカーを示す。レーン２は、１μｇでロードされた、酵母中で発現されたｒｈＩＧＦを示す。レーン３〜９は、異なるトランスジェニック種子から発現されたｒｈＩＧＦを示す。レーン１０は、コントロールの、形質転換されていないＴＰ３０９種子由来である。 図２８は、ハプトコリン（ｈａｐｔｏｃｏｒｒｉｎ）についての発現カセットを示し、そしてＧｌｂプロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化ハプトコリン、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性選択マーカーを含む、５２５０ｂｐのプラスミドである、ＡＰＩ３２１（ｐＧｌｂ−ｇｔ１ｓｉｇ−ハプトコリンｖ２．１）の制限酵素地図である。 図２９は、ハプトコリンについての発現カセットを示し、そしてＧｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化ハプトコリン、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性選択マーカーを含む、４９４８ｂｐのプラスミドである、ＡＰＩ３２０（ｐＧｔ１−ハプトコリンｖ２．１）の制限酵素地図である。 図３０は、κ−カゼイン（「κ−カゼイン」）についての発現カセットを示し、そしてＧｌｂプロモーター、Ｇｌｂシグナルペプチド、κ−カゼイン遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性選択マーカーを含む、４４６８ｂｐプラスミド、ＡＰＩ２９２（ｐＧｌｂ−κカゼインｖ２．１）の制限酵素地図である。 図３１は、κ−カゼインについての発現カセットを示し、そしてＧｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、成熟κ−カゼインポリペプチドをコードする遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性選択マーカーを含む、４２０４ｂｐプラスミド、ＡＰＩ２９７（ｐＧＴ１κ−カゼインｖ２．１）の制限酵素地図である。 図３２は、ラクタへドリン（ｌａｃｔａｈｅｄｒｉｎ）についての発現カセットを示し、そしてＧｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、ラクタへドリン遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびカナマイシン耐性選択マーカーを含む、４８３４ｂｐのプラスミドである、ＡＰＩ４２０（ｐＧｔ１−ＬＡＤ）の制限酵素地図である。 図３３は、ラクトペルオキシダーゼ（プロペプチドのない）についての発現カセットを示し、そしてＧｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、プロペプチドを含まないラクトペルオキシダーゼ遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびカナマイシン耐性選択マーカーを含む、５６３８ｂｐプラスミド、ＡＰＩ４１８（ｐＧＴ１−ＬＰＯ−Ｓ）の制限酵素地図である。 図３４は、コドン最適化ヒトラクトペルオキシダーゼについての発現カセットを示し、そしてイネＧｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化ラクトペルオキシダーゼ、Ｎｏｓターミネーターおよびカナマイシン耐性選択マーカーを含む、５８０１ｂｐのプラスミドである、ＡＰＩ４１６（ｐＧｔ１−ラクトペルオキシダーゼ）の制限酵素地図である。 図３５は、コドン最適化リゾチームについての発現カセットを示し、そしてＢＸ−７プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化リゾチーム遺伝子、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性選択マーカーを含む、４４０８ｂｐプラスミド、ＡＰＩ２３０（ｐＢＸ７リゾチームｖ２．１．１）の制限酵素地図である。 図３６Ａは、イネ内乳特異的グロブリンプロモーター（Ｇｌｂ）、Ｇｌｂシグナルペプチド、およびＮｏｓターミネーターの制御下で、異種タンパク質をコードする配列を含む２つのプラスミド（ＡＰＩ２５４（図３６Ａ）およびＡＰＩ２６４（図３６Ｂ））の地図の模式図を示す。ＡＰＩ２５４は、ラクトフェリンをコードする配列を含み、そしてＡＰＩ２６４は、ヒトリゾチームをコードする配列を含む。 図３６Ｂは、イネ内乳特異的グロブリンプロモーター（Ｇｌｂ）、Ｇｌｂシグナルペプチド、およびＮｏｓターミネーターの制御下で、異種タンパク質をコードする配列を含む２つのプラスミド（ＡＰＩ２５４（図３６Ａ）およびＡＰＩ２６４（図３６Ｂ））の地図の模式図を示す。ＡＰＩ２５４は、ラクトフェリンをコードする配列を含み、そしてＡＰＩ２６４は、ヒトリゾチームをコードする配列を含む。 図３７は、コドン最適化リゾチームについての発現カセットを示し、そしてＧＴ−３プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化リゾチーム、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性選択マーカーを含む、４２７１ｂｐのプラスミドである、ＡＰＩ２２５の制限酵素地図である。 図３８は、コドン最適化リゾチームについての発現カセットを示し、そしてＲＰ−６プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、コドン最適化リゾチーム、Ｎｏｓターミネーターおよびアンピシリン耐性選択マーカーを含む、４１０６ｂｐのプラスミドである、ＡＰＩ２２９の制限酵素地図である。 図３９Ａ〜Ｂは、Ｇｔ１シグナルペプチドまたはＧｌｂシグナルペプチドを有するＧｔ１プロモーターまたはＧｌｂプロモーターの下での、リゾチームの発現の比較である。図３９Ａは、以下の３つのプラスミドの図式表示である：Ｇｔ１プロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、リゾチーム遺伝子およびＮｏｓターミネーターを含む、プラスミドＡＰＩ１５９；Ｇｌｂプロモーター、Ｇｔ１シグナルペプチド、リゾチーム遺伝子およびＮｏｓターミネーターを含む、プラスミドＡＰＩ ２２８；ならびにＧｌｂプロモーター、Ｇｌｂシグナルペプチド、リゾチーム遺伝子およびＮｏｓターミネーターを含むプラスミドＡＰＩ２６４。図３９Ｂは、ＡＰＩ１５９、ＡＰＩ２２８およびＡＰＩ２６４で形質転換されたトランスジェニックイネ植物中で生成されたリゾチーム陽性種子におけるリゾチームの活性を示す。各構築物の複数の株由来の種子を、リゾチーム活性アッセイにより分析した。各植物由来の個々の種子を分析した。検出可能な量のリゾチームを欠いている種子を、除外した。ヘミ接合性種子およびホモ接合性種子の両方を含む、１植物につき２０個のリゾチーム陽性種子の活性を、平均した。この平均活性を、チャート上にプロットした。 図４０は、トランスジェニック株における内乳発達中のヒトリゾチーム発現の時間経過を示す。１０個の小穂を、受粉後７日目、１４日目、２１日目、２８日目、３５日目、４２日目および４９日目（「ＤＡＰ」）に回収し、そしてリゾチーム活性アッセイにより分析した。黒いバーは、１５９−１−５３−１６−１由来である。白いバーは、２６４−１−９２−６−１由来である。 図４１は、７つの異なるプロモーター：Ｇｔ１、Ｇｌｂ、Ｇｌｕｂ−２、Ｂｘ７、Ｇｔ３、Ｇｌｕｂ−１およびＲｐ６の下での、トランスジェニックＴ１イネ種子におけるリゾチームの発現レベルを比較している棒グラフである。構築物全てが、Ｇｔ１シグナルペプチドを含む。
(配列表)
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