JP2008513015A - Ｒａｃ経路のモディファイヤーとしてのｐｉｋ４ｃａおよび使用方法 - Google Patents

Abstract

ヒトＰＩＫ４ＣＡ遺伝子はＲＡＣ経路のモジュレーターとして同定されており、したがってこれらは欠陥ＲＡＣ機能を伴う疾患の治療上の標的である。ＰＩＫ４ＣＡの活性を調節する作用剤をスクリーニングすることを含む、ＲＡＣのモジュレーターを同定する方法が提供される。

Description

（関連出願への言及）
本出願は、２００４年９月１７日出願の米国特許仮出願第６０／６１１，１２７号の優先権を主張するものである。先行出願の内容は、その全体が本明細書中に組み込まれる。

（発明の背景）
細胞移行は正常な発達と生理的プロセス（例えば、被包、嚢胚形成、および創傷治癒）を構成する重要な部分であり、また腫瘍の進行と転移、血管形成、炎症及びアテローム性動脈硬化症においても重要である。細胞移行のプロセスには、シグナルに応じた細胞間及び細胞−基質間の相互作用、並びにアクチン及び微小管細胞骨格の再編成が伴う。Ｒｈｏ／Ｒａｃファミリーの小ＧＴＰａｓｅは様々な分子と相互作用し、細胞運動性、細胞間接着及び細胞−基質間接着を制御する。Ｃｄｃ４２及びＲａｃは、細胞移行を開始させるのに必要な膜状仮足及び糸状仮足の形成に関係しており、Ｒｈｏは張力繊維及び局所接着の形成を制御している。Ｒｈｏ／Ｒａｃタンパク質はカドヘリン／カテニン媒介性の細胞間接着、及びインテグリンの下流の機能のエフェクターであり、細胞接着及び運動性に重要な細胞骨格の変化を制御する成長因子である。
線虫のＲｈｏ／Ｒａｃファミリーには５つのメンバーが存在する。ｒｈｏ−１は、ヒトＲｈｏＡ及びＲｈｏＣに最も近いタンパク質をコードし、ｃｄｃ−４２はヒトＣｄｃ４２のオルソログをコードし、そしてｃｅｄ−１０、ｍｉｇ−２、及びｒａｃ−２はＲａｃ関連タンパク質をコードする。ｃｅｄ−１０、ｍｉｇ−２及びｒａｃ−２は、虫の細胞数及び軸索移行の制御において一部重複する機能を有し、これら遺伝子の２つ又は全てを不活性化することにより、単一の突然変異と比較して遊走欠陥が亢進される。さらに、ｃｅｄ−１０とｍｉｇ−２の二重突然変異は、いずれの単一突然変異にも見られない肉眼的な形態上の欠陥と運動欠陥を有し、これは形態形成段階における細胞遊走又は細胞移行の欠陥の二次的な影響と考えられる。これらの欠陥には、完全貫通刺胞非協調表現型、並びに不定貫通刺胞遅成長欠陥、産卵口欠陥、萎縮した尾部、及び無菌性欠陥が含まれ、これらのいずれもが各単一突然変異には見られない。

ホスファチジルイノシトール（ＰＩ）４−キナーゼ（ＰＩＫ４ＣＡ）は、ホスファチジルイノシトール４，５−二リン酸エステルの生合成の最初の段階を触媒する。哺乳動物のＰＩ４−キナーゼは、その分子量、及び界面活性剤とアデノシンによる変性に基づき、ＩＩ及びＩＩＩの２種類に分類されている。この遺伝子については、異なるアイソフォームをコードする２つの転写変異体が開示されている。
線虫などモデル生物のゲノムを操作できると、顕著な進化的保存の数により複雑な脊椎動物との直接の関連性を有する生化学プロセスを分析する、強力な手段が提供される。遺伝子および経路の保存レベルが高いこと、細胞プロセスの類似性が高いこと、ならびにこれらモデル生物と哺乳動物との間で遺伝子の機能が保存されていることにより、特定の経路における新規遺伝子の関与およびこのようなモデル生物中におけるその機能の同定は、哺乳動物中における相関経路およびこれらを調節する方法を理解するのに直接寄与することができる（たとえば、DulubovaI等、J Neurochem 2001 Apr; 77(1):229-38; Cai T等、Diabetologia 2001 Jan; 44(1):81-8; Pasquinelli AE等、Nature. 2000 Nov 2; 408(6808):37-8; Ivanov IP等、EMBOJ 2000 Apr 17; 19(8):1907-17; VajoZ等,Mamm Genome 1999 Oct; 10(10):1000-4参照）。たとえば、目に見える表現型がもたらされる遺伝子の過少発現（たとえばノックアウト）または過剰発現（「遺伝的エントリーポイント（ｇｅｎｅｔｉｃ ｅｎｔｒｙ ｐｏｉｎｔ）」と呼ばれる）を有する脊椎モデル生物で、遺伝子スクリーニングを行うことができる。追加の遺伝子を、無作為にまたは標的を定めた方式で変異させる。ある遺伝子の変異によって遺伝的エントリーポイントの突然変異により引き起こされた最初の表現型が変化する場合、この遺伝子は、遺伝的エントリーポイントと同じまたは重複する経路に関与する「モディファイヤー」として同定される。遺伝的エントリーポイントがＲＡＣなどの疾病経路に関係づけられているヒト遺伝子のオルソログである場合、新規の治療薬の魅力的な候補標的となり得るモディファイヤー遺伝子を同定することができる。

特許、特許出願、公開公報、及び参照したＧｅｎｂａｎｋ識別番号の配列情報を含めた本明細書中で引用するすべての参考文献は、その全体が本明細書中に組み込まれる。

（発明の概要）
本発明者らは、線虫でＲＡＣ経路を改変させる遺伝子を発見し、ヒトにおけるそのオルソログを同定し、本明細書中では以降これをＰＩＫ４ＣＡと呼ぶ。本発明は、これらのＲＡＣモディファイヤー遺伝子およびポリペプチドを利用して、ＲＡＣ機能及び／又はＰＩＫ４ＣＡ機能の欠陥又は不全に関連する疾患の治療に使用できる候補治療剤であるＰＩＫ４ＣＡ調節剤を同定する方法を提供する。好ましいＰＩＫ４ＣＡ調節剤（ｍｏｄｕｌａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ）は、ＰＩＫ４ＣＡポリペプチドに特異的に結合してＲＡＣ機能を修復する。他の好ましいＰＩＫ４ＣＡ調節剤は、アンチセンスオリゴマーやＲＮＡｉなど、たとえば対応する核酸（すなわちＤＮＡまたはｍＲＮＡ）に結合してそれを阻害することによってＰＩＫ４ＣＡ遺伝子発現または生成物の活性を抑制する核酸モジュレーターである。
ＰＩＫ４ＣＡ調節剤は、ＰＩＫ４ＣＡポリペプチドまたは核酸との分子相互作用のための任意の都合のよいインビトロまたはインビボのアッセイによって評価することができる。一実施態様では、ＰＩＫ４ＣＡポリペプチドまたは核酸を含むアッセイ系を用いて候補ＰＩＫ４ＣＡ調節剤を試験する。対照と比べてアッセイ系の活性に変化を生じさせる作用剤は、候補ＲＡＣ調節剤として同定される。このアッセイ系は細胞に基づくものでも、細胞を含まないものでもよい。ＰＩＫ４ＣＡ調節剤には、ＰＩＫ４ＣＡ関連タンパク質（たとえばドミナントネガティブ変異体やバイオ治療薬）；ＰＩＫ４ＣＡに特異的な抗体；ＰＩＫ４ＣＡに特異的なアンチセンスオリゴマーおよび他の核酸モジュレーター；ＰＩＫ４ＣＡと特異的に結合するか相互作用する、または（例えばＰＩＫ４ＣＡ結合パートナーに結合することにより）ＰＩＫ４ＣＡ結合パートナーと競合する化学剤が含まれる。特定の一実施態様では、キナーゼアッセイを用いて小分子モジュレーターを同定する。特定の実施態様では、スクリーニングアッセイ系は、結合アッセイ、アポトーシスアッセイ、細胞増殖アッセイ、血管新生アッセイ、および低酸素誘発アッセイから選択される。

別の実施態様では、最初に同定した候補作用剤や最初の作用剤から誘導した作用剤によって生じた血管形成、細胞死、または細胞増殖の変化など、ＲＡＣ経路における変化を検出する第２アッセイ系を使用して、候補ＲＡＣ経路調節剤をさらに試験する。第２アッセイ系には、培養細胞または非ヒト動物を使用することができる。特定の実施態様では、この二次アッセイ系は、血管新生、細胞死、または細胞増殖の疾患（たとえば癌）などＲＡＣ経路に関係づけられた疾病または疾患を有することが事前に確定されている動物を含めた、非ヒト動物を使用する。
本発明はさらに、哺乳動物細胞をＰＩＫ４ＣＡポリペプチドまたは核酸に特異的に結合する作用剤と接触させることによって、哺乳動物細胞中のＰＩＫ４ＣＡ機能及び／又はＲＡＣ経路を調節する方法を提供する。この作用剤は、小分子モジュレーター、核酸モジュレーター、または抗体であってよく、ＲＡＣ経路に関連する病状を有することが事前に確定されている哺乳動物に投与することができる。

（発明の詳細な記載）
線虫における細胞遊走にも影響するＲａｃシグナル伝達経路のモディファイヤーを同定するために遺伝子スクリーニングが設定され、様々な特定の遺伝子をｃｅｄ−１０；ｍｉｇ−２の二重突然変異バックグラウンドにおいてＲＮＡ干渉（ＲＮＡｉ）により沈黙させた。線虫の遺伝子を沈黙させるためのＲＮＡｉを用いる方法は従来技術において既知である（Fire A等、1998 Nature 391:806-811; Fire, A. Trends Genet. 15, 358-363 (1999); WO9932619）。虫の表現型を変化させる遺伝子が、ＲＡＣ経路のモディファイヤーとして同定された。特に興味深いモディファイヤーである３Ｎ３４２が同定され、続いてそのオルソログが同定された。したがって、このモディファイヤーの脊椎動物のオルソログ、好ましくはヒトのオルソログであるＰＩＫ４ＣＡ遺伝子（すなわち核酸およびポリペプチド）は、癌などのＲＡＣシグナル伝達経路の欠陥に関連する病変の治療における魅力的な薬剤標的である。
本発明では、ＰＩＫ４ＣＡ機能を評価するインビトロおよびインビボの方法を提供する。ＰＩＫ４ＣＡまたはその対応する結合パートナーの変調は、正常状態および病態におけるＲＡＣ経路とそのメンバーとの関連性を理解し、ＲＡＣに関連する病状の診断方法および治療様式を開発するのに有用である。本発明で提供する方法を使用して、直接的または間接的に、たとえば酵素（たとえば触媒）活性または結合活性などのＰＩＫ４ＣＡ機能に影響を与えてＰＩＫ４ＣＡの発現を阻害または亢進することによって作用するＰＩＫ４ＣＡ調節剤を同定することができる。ＰＩＫ４ＣＡ調節剤は、診断、治療、および製薬の開発に有用である。

本発明の核酸およびポリペプチド
本発明で使用することができるＰＩＫ４ＣＡ核酸及びポリペプチドに関連する配列は、核酸はＧＩ＃４５０５８０６（配列番号１）、１７１０５３９９（配列番号２）、１７３９０２６５（配列番号３）、３２１９７２１５（配列番号４）、２１７５５１４６（配列番号５）、３４５３０５５０（配列番号６）、及び６８５３３０５８（配列番号７）、ポリペプチドはＧＩ＃１７１０５４００（配列番号８）として、Ｇｅｎｂａｎｋに開示されている（Ｇｅｎｂａｎｋ識別（ＧＩ）番号により参照）。

用語「ＰＩＫ４ＣＡポリペプチド」とは、完全長のＰＩＫ４ＣＡタンパク質またはその機能的に活性のある断片または誘導体を言う。「機能的に活性のある」ＰＩＫ４ＣＡ断片または誘導体は、抗原活性や免疫原性活性、酵素活性、天然の細胞基質に結合する能力など完全長の野生型ＰＩＫ４ＣＡタンパク質に関連する機能活性を１つまたは複数示す。ＰＩＫ４ＣＡタンパク質、誘導体および断片の機能活性は、当業者に周知の様々な方法によって（Current Protocols in Protein Science、1998年、Coligan他編、John Wiley & Sons, Inc.、ニュージャージー州ソマーセット）また以下にさらに述べるようにアッセイすることができる。一実施態様では、例えば細胞に基づくアッセイ又は動物アッセイにおいて、機能的に活性のあるＰＩＫ４ＣＡポリペプチドは、内因性ＰＩＫ４ＣＡ活性の欠陥を救援する能力を有するＰＩＫ４ＣＡ誘導体であり、レスキュー誘導体は同じ種由来でも、異なる種由来でもよい。本発明の目的のために、機能的に活性のある断片には、キナーゼドメインや結合ドメインなどＰＩＫ４ＣＡの構造ドメインを１つまたは複数含む断片も含まれる。タンパク質ドメインは、ＰＦＡＭプログラムを使用して同定することができる（Bateman A.他、Nucleic Acids Res、1999年、27:260-2）。例えば、ＧＩ＃１７１０５４００（配列番号８）のＰＩＫ４ＣＡのキナーゼドメイン（ＰＦＡＭ００６１３）は、概ねアミノ酸残基１５０１−１６７０、及び１７８６−１９９３に位置している。ＰＩＫ４ＣＡポリペプチドを取得する方法については後述でさらに説明する。一部の実施態様では、好ましい断片は、機能的に活性のある、ＰＩＫ４ＣＡの少なくとも２５個の連続したアミノ酸、好ましくは少なくとも５０個、より好ましくは７５個、最も好ましくは１００個の連続したアミノ酸を含むドメイン含有断片である。さらに好ましい実施態様では、この断片は機能的に活性のあるドメインの全体を含む。

用語「ＰＩＫ４ＣＡ核酸」とは、ＰＩＫ４ＣＡポリペプチドをコードするＤＮＡまたはＲＮＡ分子を言う。好ましくは、このＰＩＫ４ＣＡポリペプチドまたは核酸あるいはその断片はヒト由来であるが、ヒトＰＩＫ４ＣＡと少なくとも７０％の配列同一性、好ましくは少なくとも８０％、より好ましくは８５％、さらに好ましくは９０％、最も好ましくは少なくとも９５％の配列同一性を有するオルソログまたはその誘導体でもよい。オルソログの同定方法は当技術分野において既知である。通常、異なる種のオルソログは、１つ以上のタンパク質モチーフの存在および／または３次元構造のために、同じ機能を保持している。一般に、オルソログは、通常タンパク質ベイト配列を使用し、ＢＬＡＳＴ分析のような配列相同分析により同定される。フォワードＢＬＡＳＴ結果のうち最も合致する配列が、リバースＢＬＡＳＴの元のクエリ配列を取り出すのであれば、配列を潜在的オルソログとして指定する（Huynen MAおよびBork P, Proc Natl Acad Sci、1998年、95:5849-5856; Huynen MA他、Genome Research、2000年、10:1204-1210）。ＣＬＵＳＴＡＬ（Thompson JD他、1994年、NucleicAcidsRes22:4673-4680）など、多重配列アラインメントのためのプログラムを使用して、オルソログのタンパク質の保存域および／または残基をハイライトし、系統樹を作製してもよい。多様種の多重相同配列（例えばＢＬＡＳＴ分析により取り出されたもの）を表す系統樹において、２種のオルソログ配列は、それら２種のそれ以外の全配列に対し、系統樹中最も接近して現われる。構造のスレッディング、またはタンパク質の折りたたみのその他分析法（例えばＰｒｏＣｅｒｙｏｎ（バイオサイエンス、オーストリア国ザルツブルク）を使用したもの）により潜在的なオルソログを同定してもよい。進化において、種分化に続いて遺伝子重複が起こるとき、線虫など単一種の単一遺伝子は、ヒトなど別の種の複数の遺伝子に対応する場合がある（パラログ）。本明細書において、「オルソログ」という表現は、パラログも含む。対象配列または対象配列の特定の一部分に関して本明細書中で使用する「パーセント（％）配列同一性」とは、配列のアラインメントを行い、最大のパーセント配列同一性を得るために必要な場合はすべての検索パラメータを初期値に設定したプログラムＷＵ−ＢＬＡＳＴ−２．０ａ１９（Altschul他、J. Mol. Biol.、1997年、215:403-410）によって作製されたギャップを導入した後の、対象配列（またはその特定の一部分）中のヌクレオチドやアミノ酸と同一である候補誘導体の配列中のヌクレオチドやアミノ酸の割合として定義される。ＨＳＰ ＳおよびＨＳＰ Ｓ２パラメータは動的値であり、プログラム自体により、具体的な配列の組成と、目的配列と比較して検索する個々のデータベースの組成とに応じて確定される。％同一性値は、一致する同一ヌクレオチドまたはアミノ酸の数を、パーセント同一性が報告される対象となる配列の長さで割ることによって決定される。「パーセント（％）アミノ酸配列類似性」は、％アミノ酸配列同一性の決定と同じ計算を行うが、同一アミノ酸に加えて保存的アミノ酸置換を含めて算定することによって決定される。

保存的アミノ酸置換とは、タンパク質のフォールディングや活性が顕著に影響されないように、あるアミノ酸が類似の特性を有する別のアミノ酸で置換される置換である。互いに置換できる芳香族アミノ酸はフェニルアラニン、トリプトファン、およびチロシンであり、互換性のある疎水性アミノ酸はロイシン、イソロイシン、メチオニン、およびバリンであり、互換性のある極性アミノ酸はグルタミンおよびアスパラギンであり、互換性のある塩基性アミノ酸はアルギニン、リジンおよびヒスチジンであり、互換性のある酸性アミノ酸はアスパラギン酸およびグルタミン酸であり、互換性のある小さいアミノ酸はアラニン、セリン、スレオニン、システインおよびグリシンである。
あるいは、核酸配列のアラインメントは、SmithおよびWatermanの局所相同性アルゴリズムによって提供される（SmithおよびWaterman、1981年、Advances in Applied Mathematics、2:482-489; database:European Bioinformatics Institute; SmithおよびWaterman、1981年、J. of Molec. Biol.、147:195-197;Nicholas他、1998年、「A Tutorialon Searching Sequence Databases and Sequence Scoring Methods」(www.psc.edu)およびこれに引用される参考文献であるW.R.Pearson、1991年、Genomics、11:635-650）。このアルゴリズムは、Dayhoffによって開発され（Dayhoff: Atlas of Protein Sequences and Structure、M. O. Dayhoff編、5suppl.、3:353-358、National Biomedical Research Foundation、米国ワシントンD.C.）、Gribskovによって正規化された（Gribskov、1986年、Nucl. Acids Res.14(6):6745-6763）スコアマトリックス（ｓｃｏｒｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ）を使用することによって、アミノ酸配列に適用することができる。スコアをつけるのに初期パラメータを用いたＳｍｉｔｈ−Ｗａｔｅｒｍａｎアルゴリズムを使用することができる（たとえば、ギャップ隙間ペナルティー（ｇａｐ ｏｐｅｎ ｐｅｎａｌｔｙ）１２、ギャップ伸張ペナルティー（ｇａｐ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｐｅｎａｌｔｙ）２）。作成されたデータでは、「一致」値は「配列同一性」を反映している。

対象核酸分子から誘導した核酸分子には、ＰＩＫ４ＣＡの核酸配列とハイブリダイズする配列が含まれる。ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーは、温度、イオン強度、ｐＨ、ならびにハイブリダイズおよび洗浄中にホルムアミドなど変性剤を存在させることによって調節することができる。日常的に使用される条件は、容易に入手可能な手順書に記載されている（たとえば、Current Protocol in Molecular Biology、第1巻、第2.10章、John Wiley & Sons, Publishers、1994年; Sambrook他、Molecular Cloning、Cold Spring Harbor、1989年）。一部の実施態様では、本発明の核酸分子は、６×単位強度クエン酸（ｓｉｎｇｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｉｔｒａｔｅ）（ＳＳＣ）（１×ＳＳＣは０．１５ＭのＮａＣｌ、０．０１５Ｍのクエン酸Ｎａ、ｐＨ７．０である）、５×デンハルト溶液、０．０５％のピロリン酸ナトリウムおよび１００μｇ／ｍｌのニシン精子ＤＮＡを含む溶液中で、核酸を含むフィルターを８時間〜終夜、６５℃でプレハイブリダイゼーションを行い；６×ＳＳＣ、１×デンハルト溶液、１００μｇ／ｍｌの酵母ｔＲＮＡおよび０．０５％のピロリン酸ナトリウムを含む溶液中で、１８〜２０時間、６５℃でハイブリダイゼーションを行い、；０．１×ＳＳＣおよび０．１％のＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）を含む溶液で、６５℃で１時間フィルターを洗浄する高度にストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で、ＰＩＫ４ＣＡのヌクレオチド配列を含む核酸分子にハイブリダイズすることができる。
他の実施態様では、３５％のホルムアミド、５×ＳＳＣ、５０ｍＭのＴｒｉｓ−ＨＣｌ（ｐＨ７．５）、５ｍＭのＥＤＴＡ、０．１％のＰＶＰ、０．１％のフィコール、１％のＢＳＡ、および５００μｇ／ｍｌの変性サケ精子ＤＮＡを含む溶液中で、核酸を含むフィルターを６時間、４０℃で前処理し；３５％のホルムアミド、５×ＳＳＣ、５０ｍＭのＴｒｉｓ−ＨＣｌ（ｐＨ７．５）、５ｍＭのＥＤＴＡ、０．０２％のＰＶＰ、０．０２％のフィコール、０．２％のＢＳＡ、１００μｇ／ｍｌのサケ精子ＤＮＡ、および１０％（重量／体積）のデキストラン硫酸を含む溶液中で、１８〜２０時間、４０℃でハイブリダイゼーションを行い；次いで、２×ＳＳＣおよび０．１％のＳＤＳを含む溶液で２度、１時間５５℃で洗浄する、中程度にストリンジェントなハイブリダイゼーション条件を使用する。
あるいは、２０％のホルムアミド、５×ＳＳＣ、５０ｍＭのリン酸ナトリウム（ｐＨ７．６）、５×デンハルト溶液、１０％のデキストラン硫酸、および２０μｇ／ｍｌの変性剪断サケ精子ＤＮＡを含む溶液中で、８時間〜終夜、３７℃でインキュベートし；同じ緩衝液中で１８〜２０時間、ハイブリダイゼーションを行い；１×ＳＳＣで、約３７℃で１時間洗浄する、低いストリンジェントな条件を使用することができる。

ＰＩＫ４ＣＡ核酸およびポリペプチドの単離、生成、発現、および異常発現
ＰＩＫ４ＣＡ核酸およびポリペプチドは、ＰＩＫ４ＣＡ機能を調節する薬剤の同定および試験、ならびにＲＡＣ経路におけるＰＩＫ４ＣＡの関与に関連する他の用途に有用である。ＰＩＫ４ＣＡ核酸ならびにその誘導体およびオルソログは、利用可能な任意の方法を使用して得ることができる。たとえば、ＤＮＡライブラリをスクリーニングすることによって、またはポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を使用することによって、目的のｃＤＮＡまたはゲノムＤＮＡ配列を単離する技術が、当分野で周知である。一般的に、タンパク質の具体的な使用により、発現、生成、および精製方法の詳細が規定される。たとえば、スクリーニングして調節剤を探すために使用するタンパク質を生成するには、これらタンパク質の特異的生物活性を保存する方法が必要であるかもしれないが、抗体を産生するためのタンパク質を生成するには、特定のエピトープの構造的な完全性が必要であるかもしれない。スクリーニングまたは抗体を産生するために精製すべきタンパク質を発現させるには、特定のタグの付加が必要であるかもしれない（たとえば融合タンパク質の生成）。細胞周期制御や低酸素性応答の関与などＰＩＫ４ＣＡ機能を評価するのに使用するアッセイのためのＰＩＫ４ＣＡタンパク質を過剰発現させるには、これらの細胞活動が可能な真核細胞系中での発現が必要であるかもしれない。タンパク質を発現、生成、および精製する方法は当分野で周知であり、したがって、任意の適切な手段を使用することができる（たとえば、Higgins SJおよびHames BD編、Protein Expression: A Practical Approach、Oxford University PressInc.、ニューヨーク、1999年; Stanbury PF他、Principles of Fermentation Technology、第2版、Elsevier Science、ニューヨーク、1995年; Doonan S編、Protein Purification Protocols、Humana Press、ニュージャージー、1996年; Coligan JE他、Current Protocols in Protein Science編、1999年、John Wiley & Sons、ニューヨーク）。具体的な実施態様では、組換えＰＩＫ４ＣＡは、欠陥ＲＡＣ機能を有することで知られている細胞系で発現される。この組換え細胞は、以下にさらに記載する本発明の細胞に基づくスクリーニングアッセイ系で使用する。

ＰＩＫ４ＣＡポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を、任意の適切な発現ベクター内に挿入することができる。プロモーター／エンハンサーエレメントを含めて必要な転写シグナルおよび翻訳シグナルは、ネイティブＰＩＫ４ＣＡ遺伝子および／またはそのフランキング領域由来のものでよく、また異種性のものでもよい。ウイルス（たとえばワクシニアウイルス、アデノウイルスなど）で感染させた哺乳動物細胞系；ウイルス（たとえばバキュロウイルス）で感染させた昆虫細胞系；酵母ベクターを含む酵母、あるいはバクテリオファージ、プラスミド、またはコスミドＤＮＡで形質転換させた細菌などの微生物など、様々な宿主−ベクター発現系が利用できる。遺伝子産物の発現を変調させ、修飾し、および／または特異的にプロセッシングする単離された宿主細胞系を使用することができる。
ＰＩＫ４ＣＡ遺伝子産物を検出するために、発現ベクターは、ＰＩＫ４ＣＡ遺伝子の核酸に発現可能に連結されたプロモーター、１つまたは複数の複製起点、および１つまたは複数の選択可能なマーカー（たとえばチミジンキナーゼ活性、抗生物質耐性など）を含むことができる。あるいは、インビトロアッセイ系（たとえば免疫アッセイ）におけるＰＩＫ４ＣＡタンパク質の物理的または機能的特性に基づいてＰＩＫ４ＣＡ遺伝子産物の発現をアッセイすることによって、組換え発現ベクターを同定することもできる。

たとえば精製または検出を促進するために、ＰＩＫ４ＣＡタンパク質、断片、またはその誘導体を、任意選択で融合体またはキメラタンパク質産物（すなわち、ＰＩＫ４ＣＡタンパク質が異なるタンパク質の異種タンパク質配列にペプチド結合を介して結合されている）として発現させることができる。標準の方法を使用して所望のアミノ酸配列をコードする適切な核酸配列を互いにライゲートさせ、キメラ産物を発現させることによって、キメラ産物を作製することができる。また、タンパク質合成技術、たとえばペプチド合成機の使用（Hunkapiller他、Nature、1984年、310:105-111）によってキメラ産物を作製することもできる。
ＰＩＫ４ＣＡ遺伝子配列を発現する組換え細胞が同定された後は、標準の方法（たとえばイオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、およびゲル排除クロマトグラフィー；遠心分離；溶解度差；電気泳動）を使用して遺伝子産物を単離および精製することができる。あるいは、標準の方法（たとえば免疫親和性精製）によって、天然源から天然に生じたＰＩＫ４ＣＡタンパク質を精製することができる。タンパク質を得た後は、免疫アッセイ、バイオアッセイ、または結晶学など他の物理的特性の測定など適切な方法によってこれを定量し、その活性を測定することができる。
本発明の方法では、ＰＩＫ４ＣＡまたはＲＡＣ経路に関連する他の遺伝子の発現が変化するように（異常発現されるように）操作した細胞を使用することもできる。本明細書中で使用する異常発現とは、異所性発現、過剰発現、過少発現、および無発現（たとえば遺伝子のノックアウトまたは通常は正常に引き起こされる発現の遮断による）を包含する。

遺伝子改変動物
候補ＲＡＣ調節剤の活性を試験するため、または細胞死や細胞増殖などＲＡＣ経路のプロセスにおけるＰＩＫ４ＣＡの役割をさらに評価するために、ＰＩＫ４ＣＡの発現が変化するように遺伝子が改変された動物モデルを、インビボアッセイで使用することができる。好ましくは、変化したＰＩＫ４ＣＡの発現により、正常なＰＩＫ４ＣＡ発現を有する対照動物に比べて低減または上昇した細胞増殖、血管新生、または細胞死のレベルなど、検出可能な表現型がもたらされる。この遺伝子改変動物はさらに、ＲＡＣ発現が変化していてもよい（たとえばＲＡＣノックアウト）。好ましい遺伝子改変動物は、特に、霊長類、げっ歯類（好ましくはマウス又はラット）などの哺乳動物である。好ましい哺乳動物でない種には、ゼブラフィッシュ、線虫（Ｃ．ｅｌｅｇａｎｓ）、およびショウジョウバエが含まれる。好ましい遺伝子改変動物は、染色体外エレメントとして存在する異種核酸配列をその細胞の一部分内に有するトランスジェニック動物、すなわちモザイク動物（たとえば、Jakobovits、1994年、Curr. Biol.、4:761-763によって記載されている技術参照）、または異種核酸が生殖系列ＤＮＡ内（すなわち細胞のほとんどまたはすべてのゲノム配列中）に安定に組み込まれているトランスジェニック動物である。異種核酸は、たとえば宿主動物の胚または胚性幹細胞を遺伝子操作することによって、このようなトランスジェニック動物の生殖系列内に導入される。

トランスジェニック動物を作製する方法は当分野で周知である（トランスジェニックマウスには、Brinster他、Proc. Nat. Acad. Sci. USA、82:4438-4442、1985年、どちらもLeder他による米国特許第４，７３６，８６６号および第４，８７０，００９号、Wagner他による米国特許第４，８７３，１９１号、ならびにHogan, B.、Manipulating the Mouse Embryo、Cold Spring Harbor Laboratory Press、ニューヨーク州コールドスプリングハーバー、1986年参照；パーティクルボンバードメントについては、Sandford他による米国特許第４，９４５，０５０号参照；トランスジェニックショウジョウバエについては、RubinおよびSpradling、Science、1982年、218:348-53および米国特許第４，６７０，３８８号参照；トランスジェニック昆虫については、Berghammer A.J.他、A Universal Marker for Transgenic Insects、1999年、Nature、402:370-371参照；トランスジェニックゼブラフィッシュについては、LinS.、Transgenic Zebrafish、Methods Mol Biol.、2000年、136:375-3830参照）；魚、両生類卵および鳥でのマイクロインジェクションについては、HoudebineおよびChourrout、Experientia、1991年、47:897-905参照；トランスジェニックラットについては、Hammer他、Cell、1990年、63:1099-1112参照；胚性幹（ＥＳ）細胞を培養し、その後、電気穿孔、リン酸カルシウム／ＤＮＡ沈降、直接注入などの方法を使用してＤＮＡをＥＳ細胞に導入することによるトランスジェニック動物の作製には、たとえばTeratocarcinomas and Embryonic Stem Cells, A Practical Approach、E. J. Robertson編、IRL Press、1987年参照）。利用可能な方法に従って非ヒトトランスジェニック動物を作製することができる（Wilmut,I.他、1997年、Nature、385:810-813；ＰＣＴ国際公開公報ＷＯ９７／０７６６８号およびＷＯ９７／０７６６９号参照）。

一実施態様では、このトランスジェニック動物は、好ましくはＰＩＫ４ＣＡ発現が検出不可能または僅かとなるようにＰＩＫ４ＣＡ機能の低下をもたらす、内因性ＰＩＫ４ＣＡ遺伝子の配列中のヘテロ接合性またはホモ接合性の変化を有する「ノックアウト」動物である。ノックアウト動物は通常、ノックアウトする遺伝子の少なくとも一部分を有する導入遺伝子を含むベクターを用いた相同組換えによって作製される。通常、導入遺伝子を機能的に破壊するために、これに欠失、追加、または置換を導入しておく。この導入遺伝子はヒト遺伝子（たとえばヒトゲノムクローン由来）でもよいが、より好ましくは、トランスジェニック宿主種由来の、ヒト遺伝子のオルソログである。たとえば、マウスゲノム中の内因性ＰＩＫ４ＣＡ遺伝子を変化させるのに適した相同組換えベクターを構築するためには、マウスＰＩＫ４ＣＡ遺伝子を使用する。マウスにおける相同組換えの詳細な方法が利用可能である（Capecchi、Science、1989年、244:1288-1292; Joyner他、Nature、1989年、338:153-156参照）。げっ歯類でない哺乳動物および他の動物のトランスジェニックを作製する手順も、利用可能である（HoudebineおよびChourrout、上掲;Pursel他、Science、1989年、244:1281-1288;Simms他、Bio/Technology、1988、6:179-183）。好ましい実施態様では、特定の遺伝子がノックアウトされたマウスなどのノックアウト動物を使用して、ノックアウトされた遺伝子のヒトでの対応物に対する抗体を産生させることができる（Claesson MH他、1994年、Scan J Immunol、40:257-264;DeclerckPJ他、1995年、J Biol Chem.、270:8397-400）。
別の実施態様では、このトランスジェニック動物は、たとえばＰＩＫ４ＣＡの追加のコピーを導入することによって、またはＰＩＫ４ＣＡ遺伝子の内因性コピーの発現を変化させる制御配列を作用可能に挿入することによって、ＰＩＫ４ＣＡ遺伝子の発現の変化（たとえば発現の増大（異所性の増大を含む）又は低減）をもたらす変化をそのゲノム中に有する「ノックイン」動物である。このような制御配列としては、誘発性であり、組織特異的で構成的なプロモーターおよびエンハンサーエレメントが含まれる。このノックインは、ホモ接合性またはヘテロ接合性であることができる。

導入遺伝子の発現を制限可能にする選択された系を含む非ヒト動物のトランスジェニックも、作製することができる。作製し得るこのような系の一例は、バクテリオファージＰ１のｃｒｅ／ｌｏｘＰリコンビナーゼ系である（Lakso他、PNAS、1992、89:6232-6236；米国特許第４，９５９，３１７号）。導入遺伝子の発現を制御するためにｃｒｅ／ｌｏｘＰリコンビナーゼ系を使用する場合、Ｃｒｅリコンビナーゼと選択されたタンパク質の両方をコードする導入遺伝子を含む動物が必要となる。このような動物は、たとえば、一方が選択されたタンパク質をコードする導入遺伝子を含み、他方がリコンビナーゼをコードする導入遺伝子を含む２匹のトランスジェニック動物を交配させることによる「ダブル」トランスジェニック動物を作製することによって、提供することができる。リコンビナーゼ系の別の例は、サッカロミセス・セレビシエ（Saccharomyce scerevisiae）のＦＬＰリコンビナーゼ系である（O'Gorman他、1991年、Science、251:1351-1355；米国特許第５，６５４，１８２号）。好ましい実施態様では、導入遺伝子の発現を制御するため、また同一細胞内でのベクター配列が順次削除されるように、Ｃｒｅ−ＬｏｘＰおよびＦｌｐ−Ｆｒｔの両方が同一系内で使用される（SunX他、2000年、NatGenet、25:83-6）。
遺伝学の研究において欠陥ＲＡＣ機能に関係する疾病および疾患の動物モデルとして、また以下に記載するスクリーニングで同定されたものなど候補治療剤のインビボ試験のために、遺伝子改変動物を使用してＲＡＣ経路をさらに解明することができる。この候補治療剤をＰＩＫ４ＣＡ機能が変化した遺伝子改変動物に投与し、表現型の変化を、偽薬による処置を与えた遺伝子改変動物および／または候補治療剤を与えたＰＩＫ４ＣＡ発現が変化していない動物などの適切な対照動物と比較する。

ＰＩＫ４ＣＡ機能が変化した上述の遺伝子改変動物に加えて、欠陥ＲＡＣ機能（およびそれ以外は正常なＰＩＫ４ＣＡ機能）を有する動物モデルを本発明の方法において使用することができる。たとえば、以下に記載するインビトロアッセイのうちの１つで同定された候補ＲＡＣ調節剤の活性をインビボで評価するために、ＲＡＣノックアウトマウスを使用することができる。好ましくは、候補ＲＡＣ調節剤をＲＡＣ機能に欠陥がある細胞を有するモデル系に投与した場合、モデル系において検出可能な表現型の変化がもたらされ、これにより、ＲＡＣ機能が修復されている、すなわち細胞が正常な細胞周期進行を示していることが示される。

調節剤
本発明は、ＰＩＫ４ＣＡの機能および／またはＲＡＣ経路と相互作用しおよび／またはこれを調節する作用剤を同定する方法を提供する。本方法により同定された調節剤もまた本発明の一部である。このような作用剤は、ＲＡＣ経路に関連する様々な診断および治療用途、ならびにＰＩＫ４ＣＡタンパク質およびＲＡＣ経路におけるその寄与のより詳しい分析に有用である。したがって、本発明はまた、ＰＩＫ４ＣＡ相互作用剤または調節剤を投与することによってＰＩＫ４ＣＡ活性を特異的に調節する工程を含む、ＲＡＣ経路を調節する方法も提供する。
ここで使用する「ＰＩＫ４ＣＡ調節剤」とは、ＰＩＫ４ＣＡ機能を調節する任意の薬剤、例えば、ＰＩＫ４ＣＡと相互作用してＰＩＫ４ＣＡ活性を阻害又は増強するか、或いは正常なＰＩＫ４ＣＡ機能にその他の影響を与える薬剤である。ＰＩＫ４ＣＡ機能への影響は、転写、タンパク質発現、タンパク質の局在化、細胞活性または細胞外活性を含め、いかなるレベルでもよい。好ましい実施態様では、ＰＩＫ４ＣＡ調節剤はＰＩＫ４ＣＡの機能を特異的に調節する。表現「特異的調節剤」、「特異的に調節する」などは、本明細書中では、ＰＩＫ４ＣＡポリペプチドまたは核酸に直接結合し、好ましくはＰＩＫ４ＣＡの機能を阻害、増強、または他の形で変化させる調節剤を言うために使用する。また、これらの用語は、（たとえば、ＰＩＫ４ＣＡの結合パートナーと、またはタンパク質／結合パートナー複合体と結合してＰＩＫ４ＣＡ機能を変化させることによって）ＰＩＫ４ＣＡと結合パートナー、基質、またはコファクターとの相互作用を変化させる調節剤も包含する。さらに好ましい実施態様では、ＰＩＫ４ＣＡ調節剤はＲＡＣ経路のモジュレーターであり（例えばＲＡＣ機能を回復させる及び／又は上方制御する）、よってＲＡＣ調節剤でもある。
好ましいＰＩＫ４ＣＡ調節剤には、小分子化合物；ＰＩＫ４ＣＡ相互作用タンパク質（抗体および他の生物療法物質を含む）；およびアンチセンスやＲＮＡ阻害剤などの核酸調節剤が含まれる。調節剤を、たとえば組合せ療法などにおけるような他の活性成分および／または適切な担体や賦形剤を含んでもよい組成物として、薬剤組成物中に配合してもよい。化合物を配合または投与する技術は、「Remington's Pharmaceutical Sciences」、Mack Publishing Co.、ペンシルベニア州イーストン、第１９版に出ている。

小分子モジュレーター
小分子は多くの場合、酵素機能を有しおよび／またはタンパク質相互作用ドメインを含むタンパク質の機能を調節することが好ましい。当分野で「小分子」化合物と呼ばれる化学剤は通常、分子量が１０，０００以下、好ましくは５，０００以下、より好ましくは１，０００以下、最も好ましくは５００ダルトン以下である有機非ペプチド分子である。このクラスのモジュレーターには、化学的に合成した分子、たとえばコンビナトリアル化学ライブラリからの化合物が含まれる。合成化合物は、既知または推定ＰＩＫ４ＣＡタンパク質の特性に基づいて合理的に設計または同定する、あるいは化合物ライブラリをスクリーニングすることによっても同定することができる。このクラスの代わりの適切なモジュレーターは、天然産物、特に、やはり化合物ライブラリをスクリーニングしてＰＩＫ４ＣＡ調節活性を探すことによって同定することができる、植物や真菌類など生物由来の二次代謝産物である。化合物を作製して得る方法は、当分野で周知である（Schreiber SL、Science、2000年、151:1964-1969; Radmann JおよびGunther J、Science、2000、151:1947-1948）。
以下に記載するスクリーニングアッセイから同定された小分子モジュレーターをリード化合物として使用することができ、それから候補臨床化合物を設計し、最適化し、合成することができる。このような臨床化合物は、ＲＡＣ経路に関連する病状を処置するのに有用であるかもしれない。候補小分子調節剤の活性は、以下にさらに記載する反復性の二次的な機能検証、構造決定、および候補モジュレーターの改変および試験によって、数倍改善されるかもしれない。さらに、候補臨床化合物は、臨床的および薬理的特性に特に注意を払って作製される。たとえば、活性を最適化し、製薬開発における毒性を最小限に抑えるために、試薬を誘導体化し、インビトロおよびインビボアッセイを使用して再スクリーニングすることができる。

タンパク質モジュレーター
特異的なＰＩＫ４ＣＡ相互作用タンパク質は、ＲＡＣ経路および関連疾患に関連する様々な診断上および治療上の用途、ならびに他のＰＩＫ４ＣＡ調節剤の検証アッセイにおいて有用である。好ましい実施態様では、ＰＩＫ４ＣＡ相互作用タンパク質は、転写、タンパク質の発現、タンパク質の局在化、細胞活性または細胞外活性を含めた正常なＰＩＫ４ＣＡ機能に影響を与える。別の実施態様では、ＰＩＫ４ＣＡ相互作用タンパク質は、癌などＲＡＣに関連する疾患に関連性があるので、ＰＩＫ４ＣＡタンパク質の機能に関する情報を検出および提供するのに有用である（たとえば診断上の手段用）。
ＰＩＫ４ＣＡ相互作用タンパク質は、ＰＩＫ４ＣＡ発現、局在化、および／または活性を調節するＰＩＫ４ＣＡ経路のメンバーなど内因性のもの、すなわちＰＩＫ４ＣＡと自然に遺伝学的または生化学的に相互作用するものであってよい。ＰＩＫ４ＣＡモジュレーターには、ＰＩＫ４ＣＡ相互作用タンパク質およびＰＩＫ４ＣＡタンパク質自体のドミナントネガティブの形が含まれる。酵母ツーハイブリッドおよび変異体スクリーニングにより、内因性ＰＩＫ４ＣＡ相互作用タンパク質を同定する好ましい方法が提供されている（Finley, R. L.他、1996年、DNA Cloning-Expression Systems: A Practical Approach、Glover D.およびHames B.D編、Oxford University Press、英国オックスフォード、ページ169-203;Fashema SF他、Gene、2000年、250:1-14;DreesBL、Curr Opin Chem Biol、1999、3:64-70;VidalMおよびLegrain P、Nucleic Acids Res、1999年、27:919-29；米国特許第５，９２８，８６８号）。タンパク質複合体を解明するための好ましい代替方法は、質量分析である（たとえば、Pandley AおよびMann M、Nature、2000年、405:837-846;Yates JR 3rd、Trends Genet、2000年、16:5-8の総説）。

ＰＩＫ４ＣＡ相互作用タンパク質は、ＰＩＫ４ＣＡに特異的な抗体やＴ細胞抗原受容体などの外因性タンパク質でよい（たとえば、HarlowおよびLane、1988年、Antibodies, A Laboratory Manual、Cold Spring Harbor Laboratory; HarlowおよびLane、1999年、Using antibodies: a laboratory manual.、ニューヨーク州コールドスプリングハーバー:Cold Spring Harbor Loboratory Press参照）。ＰＩＫ４ＣＡ抗体については以下でさらに論じる。
好ましい実施態様では、ＰＩＫ４ＣＡ相互作用タンパク質はＰＩＫ４ＣＡタンパク質に特異的に結合する。好ましい代替実施態様では、ＰＩＫ４ＣＡ調節剤はＰＩＫ４ＣＡ基質、結合パートナー、またはコファクターと結合する。

抗体
別の実施態様では、このタンパク質モジュレーターはＰＩＫ４ＣＡに特異的な抗体アゴニストまたはアンタゴニストである。この抗体は治療上および診断上の用途を有しており、ＰＩＫ４ＣＡモジュレーターを同定するスクリーニングアッセイで使用することができる。また、様々な細胞応答ならびにＰＩＫ４ＣＡの通常のプロセッシングおよび成熟を担当するＰＩＫ４ＣＡ経路の部分の分析においても、この抗体を使用することができる。
周知の方法を使用してＰＩＫ４ＣＡポリペプチドと特異的に結合する抗体を作製することができる。好ましくは、この抗体はＰＩＫ４ＣＡポリペプチドの哺乳動物オルソログ、より好ましくはヒトＰＩＫ４ＣＡに、特異的である。抗体は、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体（ｍＡｂｓ）、ヒト化またはキメラ抗体、単鎖抗体、Ｆａｂ断片、Ｆ（ａｂ’）_２断片、ＦＡｂ発現ライブラリによって産生された断片、抗イディオタイプ（抗−Ｉｄ）抗体、および上記のうちいずれかのエピトープ結合断片であってよい。たとえば、ＰＩＫ４ＣＡのアミノ酸配列に対する抗原性を探すための通常のＰＩＫ４ＣＡポリペプチドスクリーニングによって、またはこれに対するタンパク質の抗原性領域を選択する理論的な方法を施用することによって、特に抗原性であるＰＩＫ４ＣＡのエピトープを選択することができる（HoppおよびWood、1981年、Proc. Nati. Acad. Sci. U.S.A.、78:3824-28; HoppおよびWood、1983年、Mol. Immunol.、20:483-89; Sutcliffe他、1983年、Science、219:660-66）。記載の標準手順によって、１０^８Ｍ^−１、好ましくは１０^９Ｍ^−１〜１０^１０Ｍ^−１、またはそれより強力な親和性を有するモノクローナル抗体を作製することができる（HarlowおよびLane、上掲; Goding、1986年、Monoclonal Antibodies: Principles and Practice(第2版)、Academic Press、ニューヨーク；米国特許第４，３８１，２９２号；米国特許第４，４５１，５７０号；米国特許第４，６１８，５７７号）。ＰＩＫ４ＣＡの粗細胞抽出物または実質的に精製されたその断片に対する抗体を作製することができる。ＰＩＫ４ＣＡ断片を使用する場合は、これらは、好ましくはＰＩＫ４ＣＡタンパク質の少なくとも１０個、より好ましくは少なくとも２０個の連続したアミノ酸を含む。特定の実施態様では、ＰＩＫ４ＣＡに特異的な抗原および／または免疫原は、免疫応答を刺激する担体タンパク質に結合している。たとえば、対象ポリペプチドはキーホールリンペットヘモシアニン（ＫＬＨ）担体に共有結合しており、このコンジュゲートは免疫応答を増強させるフロイント完全アジュバント中で乳化されている。従来のプロトコルに従って実験ウサギやマウスなど適切な免疫系を免疫化する。

固定した対応するＰＩＫ４ＣＡポリペプチドを使用した固相酵素結合免疫吸着検定法（ＥＬＩＳＡ）など適切なアッセイによって、ＰＩＫ４ＣＡに特異的な抗体の存在をアッセイした。ラジオイムノアッセイや蛍光アッセイなど他のアッセイを使用することもできる。
異なる動物種由来の異なる部分を含む、ＰＩＫ４ＣＡポリペプチドに特異的なキメラ抗体を作製することができる。たとえば、抗体の生物活性はヒト抗体由来であり、その結合特異性はマウス断片由来となるように、ヒト免疫グロブリン定常領域をマウスｍＡｂの可変領域に連結させてもよい。それぞれの種由来の適切な領域をコードする遺伝子を継ぎ合わせることによってキメラ抗体を作製する（Morrison他、Proc. Natl. Acad. Sci.、1984、81:6851-6855; Neuberger他、Nature、1984、312:604-608;Takeda他、Nature、1985、31:452-454）。キメラ抗体の一形態であるヒト化抗体は、組換えＤＮＡ技術によって（Riechmann LM他、1988年、Nature、323:323-327）マウス抗体の相補性決定領域（ＣＤＲ）をヒトフレームワーク領域および定常領域のバックグラウンドに移植することによって（Carlos, T.M.、J.M. Harlan、1994年、Blood、84:2068-2101）作製することができる。ヒト化抗体は１０％以下のマウス配列および９０％以下のヒト配列を含み、それにより、抗体特異性を保持したままで免疫原性がさらに低下または排除される（CoM SおよびQueen C.、1991年、Nature、351:501-501;Morrison SL.、1992年、Ann. Rev. Immun.、10:239-265）。ヒト化抗体およびそれらを産生させる方法は当分野で周知である（米国特許第５，５３０，１０１号、第５，５８５，０８９号、第５，６９３，７６２号、および第６，１８０，３７０号）。

アミノ酸架橋によってＦｖ領域の重鎖断片と軽鎖断片とを連結させて形成した組換え単鎖ポリペプチドであるＰＩＫ４ＣＡ特異的単鎖抗体を、当分野で周知の方法によって産生することができる（米国特許第４，９４６，７７８号；Bird、Science、1988年、242:423-426; Huston他、Proc. Natl. Acad. Sci. USA、1988年、85:5879-5883; Ward他、Nature、1989、334:544-546）。
抗体を産生するための他の適切な技術は、リンパ球をインビトロで、抗原ポリペプチド、または代わりにファージや類似のベクター中の選定抗体ライブラリに曝すことを含む（Huse他、Science、1989年、246:1275-1281）。本明細書中で使用するＴ細胞抗原受容体は、抗体モジュレーターの範囲内に含まれる（HarlowおよびLane、1988年、上掲）。

本発明のポリペプチドおよび抗体は、改変してまたは改変せずに使用することができる。多くの場合、検出可能なシグナルをもたらす基質または標的タンパク質を発現する、細胞にとって毒性である基質を共有結合または非共有結合のどちらかによって結合させることによって抗体を標識する（MenardS他、Int J. Biol Markers、1989、4:131-134）。幅広い種類の標識およびコンジュゲーション技術が知られており、科学文献および特許文献のどちらにも広く報告されている。適切な標識には、放射性核種、酵素、基質、コファクター、阻害剤、蛍光部分（ｍｏｉｅｔｙ）、蛍光発光ランタニド金属、化学発光部分、生物発光部分、磁気粒子などが含まれる（米国特許第３，８１７，８３７号；第３，８５０，７５２号；第３，９３９，３５０号；第３，９９６，３４５号；第４，２７７，４３７号；第４，２７５，１４９号；第４，３６６，２４１号）。また、組換え免疫グロブリンを産生させてもよい（米国特許第４，８１６，５６７号）。膜貫通毒素タンパク質とコンジュゲートさせることによって細胞質ポリペプチドに対する抗体をその標的に送達し到達させることができる（米国特許第６，０８６，９００号）。
患者で治療的に使用する場合は、可能な場合は標的部位に非経口的投与によって、または静脈投与によって本発明の抗体を投与する。臨床研究によって治療上有効な用量および投与計画を決定する。通常、投与する抗体の量は患者の重量１ｋｇあたり約０．１ｍｇ〜約１０ｍｇである。非経口投与には、薬学的に許容されるベヒクルを含む単位用量の注射可能な形態（たとえば溶液、懸濁液、乳濁液）で抗体を配合する。このようなベヒクルは本質的に無毒性で治療作用がない。例えば、水、生理食塩水、リンゲル溶液、ブドウ糖溶液、および５％のヒト血清アルブミンである。また、不揮発性油、オレイン酸エチル、またはリポソーム担体などの非水性ベヒクルを使用してもよい。ベヒクルには、等張性や化学的安定性を高めるまたは他の形で治療の可能性を高める緩衝剤や保存料など少量の添加剤が含まれ得る。このようなベヒクル中の抗体濃度は、通常約１ｍｇ／ｍｌ〜約１０ｍｇ／ｍｌである。免疫療法的な方法は文献にさらに記載されている（米国特許第５，８５９，２０６；国際公開公報００７３４６９号）。

核酸モジュレーター
他の好ましいＰＩＫ４ＣＡ調節剤としては、一般的にＰＩＫ４ＣＡ活性を阻害するアンチセンスオリゴマーや二本鎖ＲＮＡ（ｄｓＲＮＡ）などの核酸分子が含まれる。好ましい核酸モジュレーターは、ＤＮＡの複製、転写、タンパク質翻訳部位へのＰＩＫ４ＣＡ ＲＮＡの転位、ＰＩＫ４ＣＡ ＲＮＡからのタンパク質の翻訳、ＰＩＫ４ＣＡ ＲＮＡをスプライシングして１つまたは複数のｍＲＮＡ種を得ること、またはＰＩＫ４ＣＡ ＲＮＡに関与しまたはそれによって促進され得る触媒活性など、ＰＩＫ４ＣＡ核酸の機能を妨げる。
一実施態様では、このアンチセンスオリゴマーは、好ましくは５’非翻訳領域に結合することによってＰＩＫ４ＣＡ ｍＲＮＡと結合して、翻訳を阻止するのに十分相補的なオリゴヌクレオチドである。ＰＩＫ４ＣＡに特異的なアンチセンスオリゴヌクレオチドは、好ましくは少なくとも６〜約２００個の範囲のヌクレオチドである。一部の実施態様では、このオリゴヌクレオチドは、好ましくは少なくとも１０、１５、または２０ヌクレオチド長である。他の実施態様では、このオリゴヌクレオチドは、好ましくは５０未満、４０、または３０ヌクレオチド長である。このオリゴヌクレオチドは、一本鎖または二本鎖のＤＮＡまたはＲＮＡ、あるいはそのキメラ混合物や誘導体またはそれを改変した変形であり得る。このオリゴヌクレオチドの塩基部分、糖部分、またはリン酸主鎖を改変してもよい。このオリゴヌクレオチドは、ペプチド、細胞膜を横切る輸送を促進する作用剤、ハイブリダイゼーションによってトリガされる切断剤、インターカレーション剤など他の付属基を含んでいてもよい。

別の実施態様では、このアンチセンスオリゴマーはホスホチオエートモルホリノオリゴマー（ＰＭＯ）である。ＰＭＯは、それぞれがモルホリンの六員環に結合している４種の遺伝子塩基（Ａ、Ｃ、Ｇ、またはＴ）のうちの１つを含む、４種の異なるモルホリノサブユニットから組み立てられている。これらサブユニットのポリマーは、非イオン性のホスホジアミデートサブユニット間の連結によって結合されている。ＰＭＯおよび他のアンチセンスオリゴマーの詳細な作製方法および使用方法は、当分野で周知である（たとえば、国際公開公報９９／１８１９３号；Probst JC、Antisense Oligodeoxynucleotide and Ribozyme Design, Methods.、2000年、22(3):271-281;Summerton JおよびWeller D.、1997年、Antisense Nucleic Acid Drug Dev.、7:187-95；米国特許第５，２３５，０３３号；米国特許第５，３７８，８４１号参照）。
好ましい代替ＰＩＫ４ＣＡ核酸モジュレーターは、ＲＮＡ干渉（ＲＮＡｉ）を媒介する二本鎖ＲＮＡ種である。ＲＮＡｉは、動物および植物における配列特異的な翻訳後の遺伝子サイレンシングプロセスであり、サイレンシングされる遺伝子と相同の配列をもつ二本鎖ＲＮＡ（ｄｓＲＮＡ）によって開始される。線虫、ショウジョウバエ、植物、およびヒトで遺伝子をサイレンシングするためのＲＮＡｉの使用に関する方法は、当分野で周知である（Fire A他、1998年、Nature、391:806-811;Fire, A.、Trends Genet.、15、358-363、1999年; Sharp, P.A.、RNA interference 2001.、Genes Dev.、15、485-490、2001年; Hammond, S.M.他、Nature Rev. Genet.、2、110-1119、2001年; Tuschl, T.、Chem. Biochem.、2、239-245、2001年;Hamilton, A.他、Science、286、950-952、1999年;Hammond, S. M.他、Nature、404、293-296、2000年; Zamore, P.D.他、Cell、101、25-33、2000年; Bernstein, E.他、Nature、409、363-366、2001;Elbashir, S.M.他、Genes Dev.、15、188-200、2001年；国際公開公報０１２９０５８号；国際公開公報９９３２６１９号； Elbashir SM他、2001年、Nature、411:494-498; Novina CD及びSharp P. 2004 Nature 430:161-164; Soutschek J等 2004 Nature 432: 173-178; Hsieh AC等 (2004) NAR 32(3):893-901）。

核酸モジュレーターは一般的に、研究試薬、診断薬、治療薬として使用される。たとえば、遺伝子の発現を厳密な特異性で阻害することができるアンチセンスオリゴヌクレオチドは、しばしば特定の遺伝子の機能を解明するのに使用される（たとえば、米国特許第６，１６５，７９０号参照）。また、核酸モジュレーターは、たとえば生体経路の様々なメンバーの機能を識別するためにも使用される。たとえば、アンチセンスオリゴマーは、病態の動物および人の処置における治療的部分として利用されてきており、安全かつ効果的であることが数々の臨床治験で実証されてきた（Milligan J F他、Current Concepts in Antisense Drug Design、J Med、Chem.、1993年、36:1923-1937;TonkinsonJL他、Antisense Oligodeoxynucleotides as Clinical Therapeutic Agents、Cancer Invest.、1996年、14:54-65）。したがって、本発明の一態様では、ＲＡＣ経路におけるＰＩＫ４ＣＡの役割、および／またはＰＩＫ４ＣＡとこの経路の他のメンバーとの関係をさらに解明するためのアッセイで、ＰＩＫ４ＣＡに特異的な核酸モジュレーターを使用する。本発明の別の態様では、ＲＡＣに関連する病態を処置する治療剤として、ＰＩＫ４ＣＡに特異的なアンチセンスオリゴマーを使用する。

アッセイ系
本発明は、ＰＩＫ４ＣＡ活性の特異的なモジュレーターを同定するアッセイ系およびスクリーニング方法を提供する。本明細書中で使用する「アッセイ系」とは、具体的な事象を検出および／または測定するアッセイを実施してその結果を分析するのに必要なすべての構成要素を包含する。一般的に、一次アッセイを使用して、ＰＩＫ４ＣＡ核酸またはタンパク質に関するモジュレーターの特異的な生化学的効果または分子効果を同定または確認する。一般的に、二次アッセイでは、一次アッセイによって同定されたＰＩＫ４ＣＡ調節剤の活性がさらに評価され、この調節剤がＲＡＣ経路に関連する方式でＰＩＫ４ＣＡに影響を与えることが確認されることもある。場合によっては、ＰＩＫ４ＣＡモジュレーターを直接二次アッセイで試験する。
好ましい実施態様では、スクリーニング方法は、候補剤が存在しなければスクリーニング方法で検出される特定の分子事象に基づく対照活性（たとえばキナーゼ活性）が系によってもたらされる条件下で、ＰＩＫ４ＣＡポリペプチド又は核酸を含む適切なアッセイ系を候補剤と接触させることを含む。作用剤の影響を受ける活性と対照活性との統計的に有意な差により、この候補剤がＰＩＫ４ＣＡ活性を、したがってＲＡＣ経路を調節することが示される。アッセイに使用するＰＩＫ４ＣＡポリペプチド又は核酸は、上述の核酸又はポリペプチドのいずれを含んでもよい。

一次アッセイ
一般的に、試験するモジュレーターの種類によって一次アッセイの種類が決まる。

小分子モジュレーター用の一次アッセイ
小分子モジュレーターには、候補モジュレーターを同定するためにスクリーニングアッセイを使用する。スクリーニングアッセイは、細胞に基づくものでもよく、またこの標的タンパク質に関連する生化学的反応を再度引き起こさせるまたは保持する無細胞系を使用してもよい（Sittampalam GS他、Curr Opin Chem Biol、1997年、1:384-91および付随の参考文献に総説がある）。本明細書中で使用する用語「細胞に基づく（細胞ベースの）」とは、生細胞、死滅細胞、または膜分画、小胞体分画、ミトコンドリア分画など特定の細胞分画を使用したアッセイを言う。用語「無細胞」とは、実質的に精製されたタンパク質（内因性または組換えによって生成された）、部分的に精製したまたは粗細胞抽出物を使用したアッセイを包含する。スクリーニングアッセイでは、タンパク質−ＤＮＡ相互作用、タンパク質−タンパク質相互作用（たとえば受容体−リガンド結合）、転写活性（たとえばレポーター遺伝子）、酵素活性（たとえば基質の特徴を介するもの）、セカンドメッセンジャーの活性、免疫原性、および細胞形態や他の細胞性特徴の変化を含めた様々な分子事象を検出することができる。適切なスクリーニングアッセイでは、蛍光、放射活性、比色、分光光度、および電流滴定を含めた広範囲の検出方法を使用して、検出する具体的な分子事象の読出しを行うことができる。
通常、細胞に基づくスクリーニングアッセイには、ＰＩＫ４ＣＡを組換えによって発現する系および個々のアッセイで要求される任意の補助タンパク質が必要である。組換えタンパク質を生じさせる適切な方法では、関連する生物活性を保持しており、活性を最適化してアッセイの再現性を保証するのに十分な純度のタンパク質が、十分な量で生成される。酵母ツーハイブリッドスクリーニング、変異体スクリーニングおよび質量分析は、タンパク質−タンパク質相互作用を決定し、タンパク質複合体を解明する好ましい方法を提供する。ある種の用途では、小分子モジュレーターを同定するスクリーニングにＰＩＫ４ＣＡ相互作用タンパク質を使用する場合、ＰＩＫ４ＣＡタンパク質に対する相互作用タンパク質の結合特異性を、基質による処理（たとえば候補ＰＩＫ４ＣＡに特異的に結合する作用剤の、ＰＩＫ４ＣＡ発現性細胞におけるネガティブエフェクターとして機能する能力）、結合平衡定数（通常少なくとも約１０^７Ｍ^−１、好ましくは少なくとも約１０^８Ｍ^−１、より好ましくは少なくとも約１０^９Ｍ^−１）、免疫原性（たとえばマウス、ラット、ヤギまたはウサギなどの異種宿主中でＰＩＫ４ＣＡに特異的な抗体を誘発する能力）など様々な周知の方法によってアッセイすることができる。酵素および受容体について、結合はそれぞれ基質およびリガンドによる処理によってアッセイすることができる。

スクリーニングアッセイでは、ＰＩＫ４ＣＡポリペプチド、その融合タンパク質、またはこのポリペプチドもしくは融合タンパク質を含む細胞または膜に特異的に結合する、あるいはその活性を調節する、候補剤の能力を測定することができる。ＰＩＫ４ＣＡポリペプチドは、完全長のものでも、また機能的なＰＩＫ４ＣＡ活性を保持しているその断片でもよい。ＰＩＫ４ＣＡポリペプチドは、検出または固定用のペプチドタグあるいは別のタグなど別のポリペプチドに融合させてもよい。ＰＩＫ４ＣＡポリペプチドは、好ましくはヒトＰＩＫ４ＣＡ、あるいは上記のようなそのオルソログまたは誘導体である。好ましい実施態様では、スクリーニングアッセイで、ＰＩＫ４ＣＡと内因性タンパク質、外因性タンパク質、またはＰＩＫ４ＣＡに特異的な結合活性を有する他の基質などの結合標的との相互作用の候補剤に基づく変調を検出し、これを使用して正常なＰＩＫ４ＣＡ遺伝子機能を評価することができる。
ＰＩＫ４ＣＡモジュレーターを探すためのスクリーニングに適合させることのできる適切なアッセイ様式は、当分野で周知である。好ましいスクリーニングアッセイはハイスループットまたはウルトラハイスループットであり、したがって、リード化合物用の化合物ライブラリをスクリーニングする、自動化された費用効果の高い手段を提供する（Fernandes PB、Curr Opin Chem Biol、1998年、2:597-603; Sundberg SA、Curr Opin Biotechnol、2000年、11:47-53）。好ましい一実施態様では、スクリーニングアッセイで、蛍光偏光、時間分解蛍光、蛍光共鳴エネルギー移動を含めた蛍光技術を使用する。これらの系は、色素で標識した分子から放出されたシグナルの強度がそのパートナー分子との相互作用に依存する、タンパク質−タンパク質またはＤＮＡ−タンパク質相互作用をモニターする手段を提供する（たとえば、Selvin PR、Nat Struct Biol、2000年、7:730-4; Fernandes PB、上掲; Hertzberg RPおよびPope AJ、Curr Opin Chem Biol、2000年、4:445-451）。
候補ＰＩＫ４ＣＡおよびＲＡＣ経路モジュレーターを同定するために様々な適切なアッセイ系を使用することができる（例えば、特に、米国特許第６，１６５，９９２号及び同第６，７２０，１６２号（キナーゼアッセイ）、同第５，５５０，０１９号及び６，１３３，４３７号（アポトーシスアッセイ）、同第５，９７６，７８２号、６，２２５，１１８号及び６，４４４，４３４号（血管新生アッセイ））。好ましい特異的なアッセイを以下に詳述する。

キナーゼアッセイ。幾つかの好ましい実施形態では、スクリーニングアッセイにより、試薬が有するＰＩＫ４ＣＡポリペプチドのキナーゼ活性調整能を検出する。さらなる実施形態では、無細胞キナーゼアッセイ系を使用して候補ＲＡＣ調節剤を同定し、そして、二次的な細胞に基づくアッセイ、例えばアポトーシスアッセイ又は低酸素誘発アッセイ（後述）を使用して候補ＲＡＣ調節剤をさらに特徴付けることができる。文献にキナーゼに関する多数の異なるアッセイが報告されており、当技術分野において周知である（例えば米国特許第６１６５９９２号；Zhu等、Nature Genetics (2000) 26:283-289；及びＷＯ００７３４６９）。γリン酸の伝達をモニタするラジオアッセイが頻繁に使用される。例えば、ｐ５６（ｌｃｋ）キナーゼ活性のシンチレーションアッセイは、γ−^３３ＰＡＴＰからビオチン化したペプチド基質へのγリン酸の転移をモニターする；基質はシグナルを伝達するストレプトアビジン被覆ビーズに捕らえられる（Beveridge M他、J Biomol Screen、(2000)5:205-212）。このアッセイはシンチレーション近接アッセイ（ＳＰＡ）を使用する。ＳＰＡにおいては、ＳＰＡビーズの表面に拘束された受容体に結合したラジオリガンドのみが、内部に固定化されたシンチラントによって検出され、それにより自由リガンドから結合体を分離することなく、結合を測定することができる。
プロテインキナーゼ活性のほかのアッセイでは、リン酸化した基質を特異的に認識する抗体を使用できる。例えば、キナーゼレセプター活性化（ＫＩＲＡ）アッセイは、培養細胞中の無償レセプターを刺激するリガンドによりレセプターチロシンキナーゼ活性を測定し、次いで特異的抗体で可溶化されたレセプターを培養し、ホスホチロシンＥＬＩＳＡによりリン酸化を定量化する（Sadick MD, Dev Biol Stand (1999) 97:121-133）。

プロテインキナーゼ活性のための抗体に基づくアッセイの別の例は、ＴＲＦ（時間分解蛍光光度法）である。この方法では、ユーロピウムキレート標識した抗ホスホチロシン抗体を利用してマイクロタイタープレートウェル上にコーティングされた重合体基質へのリン酸の転移を検出する。次いで、時間分解、乖離増強蛍光を使用してリン酸化の量を検知する（Braunwalder AF,他,Anal Biochem 1996 Jul 1;238(2):159-64）。
キナーゼのまた別のアッセイには脱共役ｐＨ感度アッセイがあり、これを使用して潜在的インヒビターのハイスループットスクリーニングを行うか、又は基質特異性を決定することができる。キナーゼが、水素イオンの放出により、γ−ホスホリル基の、ＡＴＰから適切なヒドロキシル受容器への移動を触媒することから、ｐＨ感度アッセイは、適合する緩衝液／指標システムを用いたこの水素イオンの検出に基づいている（Chapman EおよびWong CH (2002) Bioorg Med Chem. 10:551-5）。

アポトーシスアッセイ。アポトーシス又はプログラムされた細胞死とは、細胞内部で自殺プログラムが起動されて、ＤＮＡの断片化、細胞質の収縮、膜の変化、及び細胞死が起こることである。アポトーシスは、カスパーゼファミリーのタンパク質分解酵素によって媒介される。細胞の多くの変更パラメータは、アポトーシスが起こる間に測定することができる。アポトーシスのアッセイは、末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼに媒介されたジゴキシゲニン−１１−ｄＵＴＰニックエンド標識（ＴＵＮＥＬ）アッセイによって実施することができる。ＴＵＮＥＬアッセイは、フルオレセイン−ｄＵＴＰの取り込み（Yonehara他、1989、J. Exp. Med.、169、1747）を追跡することによって細胞死に特徴的な核ＤＮＡの断片化を測定すること（Lazebnik他、1994、Nature、371、346）に使用される。組織培養細胞のアクリジンオレンジ染色によってアポトーシスをさらにアッセイすることができる（Lucas, R.他、1998、Blood、15:4730-41）。その他の細胞に基づくアポトーシスアッセイには、カスパーゼ−３／７アッセイ及び細胞死ヌクレオソームＥＬＩＳＡアッセイが含まれる。カスパーゼ−３／７アッセイは、多数のアポトーシス経路におけるプログラム細胞死の段階で発生する事象のカスケードの一部としてのカスパーゼ切断活性の活性化に基づいている。カスパーゼ３／７アッセイ（Ｐｒｏｍｅｇａ社から市販されているＡｐｏ−ＯＮＥ（登録商標）同種カスパーゼ−３／７、ｃａｔ＃６７７９０）では、溶解緩衝液と基質を混合して細胞に添加する。カスパーゼ基質は活性のカスパーゼ３／７で切断すると蛍光性となる。ヌクレオソームＥＬＩＳＡアッセイは、当技術分野の専門家に周知の通常の細胞死アッセイであり、市販されている（Ｒｏｃｈｅ社、Ｃａｔ＃１７７４４２５）。このアッセイは、ＤＮＡとヒストンそれぞれに対して方向付けられたモノクローナル抗体を使用することにより、特に細胞可溶化物の細胞質断片中のモノおよびオリゴヌクレオソームの量を決定する定量的サンドイッチ−酵素−イムノアッセイである。ＤＮＡ断片化が原形質膜の崩壊の数時間前に起こり、細胞質中に蓄積されるという事実から、モノおよびオリゴヌクレオソームはアポトーシスの間に細胞質中で濃縮された。アポトーシスが起こっていない細胞の細胞質断片にヌクレオソームは存在しない。ホスホ−ヒストンＨ２Ｂアッセイは、アポトーシスの結果であるヒストンＨ２Ｂのリン酸化に基づく別のアポトーシスアッセイである。ホスホヒストンＨ２Ｂを伴う蛍光色素を使用して、アポトーシスに起因するホスホヒストンＨ２Ｂの増大を測定することが出来る。アポトーシスに関連する多数のパラメータを同時に測定するアポトーシスアッセイも開発されている。そのようなアッセイでは、抗体又は蛍光色素に関連付けることができ、アポトーシスの様々な段階を特徴づける様々な細胞パラメータを標識し、Ｃｅｌｌｏｍｉｃｓ(登録商標)ＡｒｒａｙＳｃａｎ（登録商標）ＨＣＳシステムなどの装置を用いて結果を測定する。測定可能なパラメータ及びそれらのマーカーには、中間段階のアポトーシスを特徴づける抗活性カスパーゼ３抗体、アポトーシスの後期段階を特徴づける抗ＰＡＲＰ−ｐ８５抗体（切断ＰＡＲＰ）、核を標識し、初期アポトーシスの指標としての核膨張と、後期アポトーシスの指標としての核凝縮とを測定するために使用されるヘキスト標識、高い細胞膜透過性により死細胞のＤＮＡを標識するＴＯＴＯ−３蛍光色素、及び細胞の細胞骨格の変化を評価してＴＯＴＯ−３標識と相関する抗αチューブリン又はＦ−アクチン標識が含まれる。

アポトーシスアッセイ系は、ＰＩＫ４ＣＡを発現する細胞、および任意選択で欠陥ＲＡＣ機能を有する（たとえば、野生型細胞に比べてＲＡＣが過剰発現または過少発現されている）ものを含むことができる。このアポトーシスアッセイ系に試験剤を加えることができ、試験剤を加えない対照と比較したアポトーシスの誘発における変化により、候補ＲＡＣ調節剤が同定される。本発明の一部の実施態様では、無細胞系を使用して最初に同定された候補ＲＡＣ調節剤を試験する二次アッセイとして、アポトーシスアッセイを使用することができる。また、ＰＩＫ４ＣＡ機能がアポトーシスにおいて直接役割を果たすかどうかを試験するためにアポトーシスアッセイを使用することもできる。たとえば、野生型細胞に比べてＰＩＫ４ＣＡを過剰発現または過少発現する細胞でアポトーシスアッセイを実施することができる。野生型細胞と比較した細胞死応答の差により、ＰＩＫ４ＣＡが細胞死応答において直接役割を果たすことが示唆される。アポトーシスアッセイは、米国特許第６，１３３，４３７号にさらに記載されている。

細胞増殖および細胞周期アッセイ。細胞増殖は、ブロモデオキシウリジン（ＢＲＤＵ）の取り込みを介してアッセイすることができる。このアッセイでは、新しく合成されたＤＮＡにＢＲＤＵが取り込まれることにより、ＤＮＡが合成されている細胞集団が同定される。その後、抗ＢＲＤＵ抗体を用いて（Hoshino他、1986年、Int. J. Cancer、38、369; Campana他、1988年、J. Immunol. Meth.、107、79）、または他の手段によって、新しく合成されたＤＮＡを検出することができる。
また、ヒストンＨ３のリン酸化による有糸分裂が起こった細胞集団を同定するホスホ−ヒストンＨ３染色によって細胞増殖をアッセイする。セリン１０におけるヒストンＨ３のリン酸化は、ヒストンＨ３のセリン１０残基のリン酸化形態に特異的な抗体を用いて検出される（Chadlee,D.N.1995,J.Biol.Chem270:20098-105）。また、［^３Ｈ］−チミジンの取り込みを使用して細胞増殖を検査することもできる（Chen, J.、1996年、Oncogene、13:1395-403;Jeoung, J.、1995年、J. Biol. Chem.、270:18367-73）。このアッセイにより、Ｓ期のＤＮＡ合成の定量的な特徴づけが可能になる。このアッセイでは、ＤＮＡを合成している細胞が新しく合成されるＤＮＡ中に［^３Ｈ］−チミジンを取り込む。その後、シンチレーション計数器（たとえば、Ｂｅｃｋｍａｎ ＬＳ ３８００液体シンチレーション計数器）による放射性同位元素の計数など標準の技術によって取り込みを測定することができる。別の細胞増殖アッセイでは、染料アラマーブルー（Ｂｉｏｓｏｕｒｃｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌより入手可能）を使用する。これにより、生存細胞が減少した際には、蛍光発光させて細胞数を間接的測定値を提供する（Voytik-Harbin SL他, 1998, InVitro Cell Dev Biol Anim 34:239-46）。また別の増殖アッセイであるＭＴＳアッセイは、インビトロでの化成物の細胞障害性の評価に基づき、可溶性のテトラゾリウム塩であるＭＴＳを使用する。ＭＴＳアッセイとして例えばＰｒｏｍｅｇａ ＣｅｌｌＴｉｔｅｒ９６（登録商標）水溶性非放射性細胞増殖アッセイ（Ｃａｔ．＃Ｇ５４２１）などが市販されている。

また、軟寒天中のコロニー形成、又はクローン原性生存アッセイによって細胞増殖をアッセイすることもできる（Sambrook他、Molecular Cloning、Cold Spring Harbor、1989年）。たとえば、ＰＩＫ４ＣＡで形質転換させた細胞を軟寒天プレートに播種し、２週間インキュベートした後コロニーを測定して計数する。
細胞増殖は代謝的活性細胞の指標としてＡＴＰレベルを測定することによってもアッセイできる。このようなアッセイとしては、Ｐｒｏｍｅｇａ社による発光同種アッセイであるＣｅｌｌ Ｔｉｔｅｒ−Ｇｌｏ（登録商標）などが市販されている。

フローサイトメトリーによって細胞周期における遺伝子の関与をアッセイすることができる（Gray JW他、1986年、Int J Radiat Biol Relat Stud Phys Chem Med、49:237-55）。ＰＩＫ４ＣＡで形質移入させた細胞をヨウ化プロピジウムで染色し、細胞周期の異なる段階における細胞の蓄積を示すフローサイトメトリー（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎから入手可能）で評価することができる。
したがって、細胞増殖または細胞周期アッセイ系は、ＰＩＫ４ＣＡを発現する細胞、および任意選択で欠陥ＲＡＣ機能を有する（たとえば、野生型細胞に比べてＲＡＣが過剰発現または過少発現されている）ものを含むことができる。このアッセイ系に試験剤を加えることができ、試験剤を加えない対照と比較した細胞増殖または細胞周期の変化により候補ＲＡＣ調節剤が同定される。本発明の一部の実施態様では、無細胞アッセイ系など別のアッセイ系を使用して最初に同定された候補ＲＡＣ調節剤を試験する二次アッセイとして、細胞増殖または細胞周期アッセイを使用することができる。また、ＰＩＫ４ＣＡ機能が細胞増殖または細胞周期において直接役割を果たすかどうかを試験するために細胞増殖アッセイを使用することもできる。たとえば、野生型細胞に比べてＰＩＫ４ＣＡを過剰発現または過少発現する細胞で細胞増殖または細胞周期アッセイを実施することができる。野生型細胞と比較した増殖または細胞周期の差により、ＰＩＫ４ＣＡが細胞増殖または細胞周期において直接役割を果たすことが示唆される。

血管新生。臍帯、冠動脈、または真皮細胞など様々なヒト内皮細胞系を用いて血管新生をアッセイすることができる。適切なアッセイには、増殖を測定するアラマーブルーに基づいたアッセイ（Ｂｉｏｓｏｕｒｃｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから入手可能）；血管新生エンハンサーまたはサプレッサーが存在するまたは存在しない場合の細胞が膜を通り抜ける遊走を測定するＢｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ Ｆａｌｃｏｎ ＨＴＳ ＦｌｕｏｒｏＢｌｏｃｋセルカルチャーインサートの使用など蛍光分子を用いた遊走アッセイ；Ｍａｔｒｉｇｅｌ（登録商標）（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ）上の内皮細胞による管状構造の形成に基づいた細管形成アッセイが含まれる。したがって、血管新生アッセイ系は、ＰＩＫ４ＣＡを発現する細胞、および任意選択で欠陥ＲＡＣ機能を有する（たとえば、野生型細胞に比べてＲＡＣが過剰発現または過少発現されている）ものを含むことができる。この血管新生アッセイ系に試験剤を加えることができ、試験剤を加えない対照と比較した血管新生の変化により候補ＲＡＣ調節剤が同定される。本発明の一部の実施態様では、別のアッセイ系を使用して最初に同定された候補ＲＡＣ調節剤を試験する二次アッセイとして、血管新生アッセイを使用することができる。また、ＰＩＫ４ＣＡ機能が細胞増殖において直接役割を果たすかどうかを試験するために血管新生アッセイを使用することもできる。たとえば、野生型細胞に比べてＰＩＫ４ＣＡを過剰発現または過少発現する細胞で血管新生アッセイを実施することができる。野生型細胞と比較した血管新生の差により、ＰＩＫ４ＣＡが血管新生において直接役割を果たすことが示唆される。特に、米国特許第５，９７６，７８２号、同第６，２２５，１１８号及び同第６，４４４，４３４号に様々な血管新生アッセイが記載されている。

低酸素誘発。転写因子である低酸素誘発性因子−１（ＨＩＦ−１）のαサブユニットは、インビトロで低酸素に曝した後に腫瘍細胞中で上方制御される。低酸素条件下では、ＨＩＦ−１は、糖分解酵素やＶＥＧＦをコードする遺伝子など腫瘍細胞の生存に重要であることで知られている遺伝子の発現を刺激する。低酸素条件によるこのような遺伝子の誘発は、ＰＩＫ４ＣＡで形質移入させた細胞を（たとえばＮａｐｃｏ７００１インキュベーター（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）で発生させた０．１％のＯ２、５％のＣＯ２、および残りはＮ２を用いた）低酸素条件下および正常酸素（ｎｏｒｍｏｘｉｃ）条件下で増殖させ、その後Ｔａｑｍａｎ（登録商標）によって遺伝子の活性または発現を評価することによってアッセイすることができる。たとえば、低酸素誘発アッセイ系は、ＰＩＫ４ＣＡを発現する細胞、および場合によっては欠陥ＲＡＣ機能を有する（たとえば、野生型細胞に比べてＲＡＣが過剰発現または過少発現されている）ものを含むことができる。この低酸素誘発アッセイ系に試験剤を加えることができ、試験剤を加えない対照と比較した低酸素応答の変化により候補ＲＡＣ調節剤が同定される。本発明の一部の実施態様では、別のアッセイ系を使用して最初に同定された候補ＲＡＣ調節剤を試験する二次アッセイとして、低酸素誘発アッセイを使用することができる。また、ＰＩＫ４ＣＡ機能が低酸素応答において直接役割を果たすかどうかを試験するために低酸素誘発アッセイを使用することもできる。たとえば、野生型細胞に比べてＰＩＫ４ＣＡを過剰発現または過少発現する細胞で低酸素誘発アッセイを実施することができる。野生型細胞と比較した低酸素応答の差により、ＰＩＫ４ＣＡが低酸素誘発において直接役割を果たすことが示唆される。

細胞接着。細胞接着アッセイでは、候補調節剤が存在するまたは存在しない場合の、細胞と精製した接着タンパク質との接着、または細胞の相互接着を測定する。細胞−タンパク質接着アッセイでは、細胞が精製したタンパク質に接着することを調節する作用剤の能力を測定する。たとえば、組換えタンパク質を生成し、ＰＢＳで２．５ｇ／ｍＬまで希釈し、マイクロタイタープレートのウェルをコーティングするのに使用する。陰性対照で使用するウェルはコーティングしない。その後、コーティングしたウェルを洗浄し、１％のＢＳＡで遮断し、再度洗浄する。化合物を２×最終試験濃度まで希釈し、ブロッキングし、コーティングしたウェルに加える。その後、細胞をウェルに加え、結合しなかった細胞を洗い流す。カルセイン−ＡＭなど膜透過性蛍光色素を加えることによって保持された細胞をプレート上で直接標識し、蛍光マイクロプレート読取装置でシグナルを定量する。
細胞−細胞接着アッセイでは、天然で生じたリガンドとの細胞接着タンパク質の結合を調節する作用剤の能力を測定する。これらのアッセイには、天然にまたは組換えによって選択した接着タンパク質を発現する細胞を使用する。例示的なアッセイでは、細胞接着タンパク質を発現している細胞をマルチウェルプレートのウェル内に植え付ける。リガンドを発現している細胞をＢＣＥＣＦなど膜透過性蛍光色素で標識し、候補剤の存在下で単層に接着させる。結合しなかった細胞を洗い流し、蛍光プレート読取装置を使用して結合した細胞を検出する。

ハイスループット細胞接着アッセイも記載されている。このようなアッセイの１つでは、マイクロアレイスポッターを使用して小分子リガンドおよびペプチドを顕微鏡スライドの表面に結合させ、その後、未処置の細胞をスライドと接触させ、結合しなかった細胞を洗い流す。このアッセイでは、細胞系に対するペプチドおよびモジュレーターの結合特異性が決定されるだけでなく、付着した細胞の機能的細胞シグナル伝達も、マイクロチップ上で免疫蛍光技術をインサイツで使用して測定される（Falsey JR他、Bioconjug Chem.、2001年5-6月、12(3):346-53）。

抗体モジュレーターの一次アッセイ
抗体モジュレーターでは、適切な一次アッセイ試験は、ＰＩＫ４ＣＡタンパク質に対する抗体の親和性および特異性を試験する結合アッセイである。抗体の親和性および特異性を試験する方法は当分野で周知である（HarlowおよびLane、1988年、1999年、上掲）。ＰＩＫ４ＣＡに特異的な抗体を検出する好ましい方法は酵素結合免疫吸着検定法（ＥＬＩＳＡ）である。他の方法には、ＦＡＣＳアッセイ、ラジオイムノアッセイ、および蛍光アッセイが含まれる。
場合によっては、小分子モジュレーターについて記載したスクリーニングアッセイも、抗体モジュレーターを試験するために使用できる。

核酸モジュレーターの一次アッセイ
核酸モジュレーターでは、一次アッセイにより核酸モジュレーターがＰＩＫ４ＣＡ遺伝子の発現、好ましくはｍＲＮＡの発現を阻害または増強する能力を試験し得る。一般的に、発現分析には、核酸モジュレーター存在下または非存在下の細胞の類似集団（たとえば、内因的にまたは組換えによってＰＩＫ４ＣＡを発現する２種の細胞プール）中のＰＩＫ４ＣＡ発現を比較することが含まれる。ｍＲＮＡおよびタンパク質の発現を分析する方法は当分野で周知である。たとえば、ノーザンブロッティング、スロットブロッティング、ＲＮＡ分解酵素保護、定量的ＲＴ−ＰＣＲ（たとえばＴａｑＭａｎ（登録商標）、ＰＥ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓを使用）、またはマイクロアレイ分析を使用して、核酸モジュレーターで処置した細胞中でＰＩＫ４ＣＡ ｍＲＮＡの発現が低減していることを確認することができる（たとえば、Current Protocols in Molecular Biology、1994年、Ausubel FM他編、John Wiley & Sons, Inc.、第4章; Freeman WM他、Biotechniques、1999年、26:112-125;Kallioniemi OP、Ann Med、2001年、33:142-147;Blohm DHおよびGuiseppi-Elie、A Curr Opin Biotechnol、2001年、12:41-47）。タンパク質の発現をモニターすることもできる。タンパク質は、最も一般的にはＰＩＫ４ＣＡタンパク質または特異的なペプチドのどちらかに対する特異的な抗体または抗血清を用いて検出される。ウエスタンブロッティング、ＥＬＩＳＡ、インサイツ検出を含めた様々な手段が利用可能である（Harlow EおよびLane D、1988年および1999年、上掲）。
場合によっては、特にＰＩＫ４ＣＡ ｍＲＮＡ発現を伴うアッセイ系において、小分子モジュレーターについて記載したスクリーニングアッセイも核酸モジュレーターを試験するために使用できる。

二次アッセイ
調節剤がＲＡＣ経路に関連する様式でＰＩＫ４ＣＡに影響を与えることを確認するために、二次アッセイを使用して上記の任意の方法によって同定したＰＩＫ４ＣＡ調節剤の活性をさらに評価することができる。本明細書中で使用するＰＩＫ４ＣＡ調節剤は、以前に同定した調節剤から誘導した候補臨床化合物または他の作用剤を包含する。また、二次アッセイを使用して、特定の遺伝的または生化学的経路における調節剤の活性を試験する、あるいは調節剤がＰＩＫ４ＣＡと相互作用する特異性を試験することもできる。
二次アッセイでは一般的に、候補モジュレーター存在下または非存在下において、細胞や動物の類似集団（たとえば、内因的にまたは組換えによってＰＩＫ４ＣＡを発現する２種の細胞プール）を比較する。一般的に、このようなアッセイでは、候補ＰＩＫ４ＣＡ調節剤を用いて細胞や動物を処置することにより、処置しない（あるいはモック処置またはプラシーボ処置）細胞や動物と比較してＲＡＣ経路に変化がもたらされるかどうかを試験する。特定のアッセイでは、「感作させた遺伝的バックグラウンド」を使用する。本明細書中で使用する「感作させた遺伝的バックグラウンド」とは、ＲＡＣまたは相互作用する経路における遺伝子の発現が変化するように操作した細胞や動物を表す。

細胞に基づいたアッセイ
細胞に基づいたアッセイでは内因性ＲＡＣ経路活性を検出するか、あるいはこれはＲＡＣ経路構成要素の組換えによる発現に依存し得る。前述の任意のアッセイをこの細胞に基づいた形式で使用することができる。候補モジュレーターは、通常は細胞培地に加えるが、細胞に注入するまたは任意の他の有効な手段によって送達してもよい。

動物アッセイ
候補ＰＩＫ４ＣＡモジュレーターを試験するために、正常または欠陥のあるＲＡＣ経路の様々な非ヒト動物のモデルを使用することができる。通常、欠陥ＲＡＣ経路のモデルでは、ＲＡＣ経路に関与する遺伝子が異常発現される（たとえば過剰発現または発現が欠けている）ように操作された遺伝子改変動物を使用する。一般的に、アッセイには、経口投与、注入などによって候補モジュレーターを全身に送達する必要がある。
好ましい実施態様では、新脈管形成および血管新生をモニターすることによってＲＡＣ経路の活性を評価する。Ｍａｔｒｉｇｅｌ（登録商標）アッセイにおける、ＰＩＫ４ＣＡに対する候補モジュレーターの影響を試験するために、欠陥のあるＲＡＣおよび正常なＲＡＣを有する動物モデルを使用する。Ｍａｔｒｉｇｅｌ（登録商標）は基底膜タンパク質の抽出物であり、主にラミニン、コラーゲンＩＶ、およびヘパリン硫酸プロテオグリカンから構成される。これは、４℃の無菌的な液体として提供されるが、３７℃で迅速にゲルを形成する。液体のＭａｔｒｉｇｅｌ（登録商標）を、ｂＦＧＦおよびＶＥＧＦなど様々な血管新生剤、またはＰＩＫ４ＣＡを過剰発現するヒト腫瘍細胞と混合する。その後、激しい血管性応答をサポートするためにこの混合物を雌の無胸腺ヌードマウス（Ｔａｃｏｎｉｃ、ニューヨーク州ジャーマンタウン）に皮下注入（ＳＣ）する。Ｍａｔｒｉｇｅｌ（登録商標）ペレットを有するマウスに、経口（ＰＯ）、腹腔内（ＩＰ）、または静脈内（ＩＶ）経路で候補モジュレーターを投薬してもよい。注入後５〜１２日にマウスを安楽死させ、ヘモグロビン分析のためにＭａｔｒｉｇｅｌ（登録商標）ペレットを回収する（Ｓｉｇｍａ ｐｌａｓｍａ ｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎ ｋｉｔ）。ゲルのヘモグロビン含有量は、ゲル中の新脈管形成の程度と相関していることが判明した。

別の好ましい実施態様では、ＰＩＫ４ＣＡにおける候補モジュレーターの効果を腫瘍形成アッセイによって評価する。腫瘍異種移植アッセイは、当技術分野において既知である（例えば、Ogawa K他,2000, Oncogene 19:6043-6052を参照）。異種移植片は、通常、既存の腫瘍由来またはインビトロ培養物由来のいずれかの単一細胞懸濁液として、６〜７週齢の雌の無胸腺マウスに皮下組織内投与にて移植される。内因的にＰＩＫ４ＣＡを発現する腫瘍を、マウス１匹あたり１×１０^５〜１×１０^７個の細胞を１００μＬの体積で、２７ゲージの針を用いて脇腹に注入する。その後、マウスの耳に札をつけ、週２回腫瘍を測定した。平均腫瘍重量が１００ｍｇに達した日に候補モジュレーターによる処置を開始した。候補モジュレーターは、大量瞬時投与によってＩＶ、ＳＣ、ＩＰ、またはＰＯで送達される。それぞれの独特な候補モジュレーターの薬理動態に応じて、１日に複数回投薬を行うことができる。腫瘍の重量を、カリパーを用いて垂直直径を測定することによって評価し、２つの次元の直径の測定値を掛け合わせることによって計算した。実験の最後に、切除した腫瘍をさらなる分析用のバイオマーカーの同定に利用することができる。免疫組織化学染色では、異種移植腫瘍を４％のパラホルムアルデヒド、０．１Ｍのリン酸、ｐＨ７．２で６時間、４℃で固定し、ＰＢＳ中３０％のショ糖に浸し、液体窒素で冷却したイソペンタン中で迅速に凍結させる。

別の好ましい実施態様では、ホローファイバーアッセイを使用して腫瘍形成能をモニターする。ホローファイバーアッセイは米国特許第５，６９８，４１３号に開示されている。要約すると、本方法は、実験動物に対し、標的細胞を含む生体適合性の半透明なカプセル封入器を埋め込むこと、実験動物を候補調節剤で処置すること、及び候補モジュレーターに対する反応について標的細胞を評価することを含む。埋め込まれる細胞は、通常、既存の腫瘍又は腫瘍細胞系由来のヒト細胞である。適当な時間、通常約６日を置いて、埋め込んだ細胞を回収し、候補モジュレーターの評価に使用する。腫瘍形成能とモジュレーターの有効性は、マクロカプセル中に存在する生細胞の量をアッセイすることにより評価してもよく、これは、当技術分野において既知の試験、例えばＭＴＴ染色変換アッセイ、ニュートラルレッド染色取り込み、トリパンブルー染色、生細胞計算、軟寒天中に形成されたコロニーの数、細胞の回復能及びインビトロでの複製能等により決定できる。

別の好ましい実施態様では、腫瘍形成能アッセイは、組織特異的な制御配列の制御の下で、優性オンコジーン、又は腫瘍サプレッサー遺伝子ノックアウトを有するトランスジェニック動物、通常マウスを使用する。これらのアッセイは通常トランスジェニック腫瘍アッセイと呼ばれる。好ましい用途では、トランスジェニックモデルにおける腫瘍の進行の特徴づけ又は制御が良好に行われる。例示的なモデルでは、「ＲＩＰ１−Ｔａｇ２」導入遺伝子は、インスリン遺伝子制御領域の制御の下でＳＶ４０大型Ｔ抗原オンコジーンを有し、膵臓β細胞に発現し、結果的に島細胞悪性腫瘍となる（Hanahan D, 1985, Nature 315:115-122; Parangi S等, 1996, Proc Natl Acad Sci USA 93:2002-2007; Bergers G等, 1999, Science 284:808-812）。通常過剰増殖性の島細胞のサブセット中の静止毛細血管が血管新生性となるので、「血管新生スイッチ（angiogenicswitch）」は、約５週目に起こる。ＲＩＰ１−ＴＡＧ２マウスは１４週で死亡する。候補モジュレーターは、血管新生スイッチの直前（例えば腫瘍予防のモデルの場合）、小規模腫瘍の成長期（例えば処置のモデルの場合）、又は大規模及び／又は浸潤性腫瘍の成長期（例えば退行のモデルの場合）を含め、様々な段階において投与できる。腫瘍形成能及びモジュレーターの有効性は、腫瘍の数、腫瘍の大きさ、腫瘍の形態、血管密度、アポトーシス指数などを含め、寿命延長及び／又は腫瘍特性の評価であってもよい。

診断および治療上の使用
特異的なＰＩＫ４ＣＡ調節剤は、疾病または疾病予後が血管新生、アポトーシス、または細胞増殖性疾患などＲＡＣ経路の欠陥に関連している様々な診断および治療用途に有用である。したがって、本発明は、ＰＩＫ４ＣＡ活性を特異的に調節する作用剤を細胞に投与する工程を含む、細胞、好ましくはＲＡＣ機能の欠陥又は不全（例えば、ＲＡＣの過剰発現、過少発現、又は誤発現、或いは遺伝子突然変異による）を有することが事前に確定されている細胞におけるＲＡＣ経路を調節する方法も提供する。好ましくは、調節剤は細胞中に検出可能な表現型の変化を生じさせ、これにより、ＲＡＣ機能が修復されたことが示される。本明細書で使用する「機能が修復された」という表現、及びそれと同等の表現は、所望の表現型が達成されたか、又は未処理の細胞と比較した場合に正常に近づいたことを意味する。例えば、ＲＡＣ機能が修復されると、細胞増殖及び／又は細胞周期の進行が正常化するか、又は未処理の細胞と比較した場合に正常に近づく。本発明はまた、ＲＡＣ経路を調節するＰＩＫ４ＣＡ調節剤の治療的有効量を投与することによる、ＲＡＣ機能不全に関連する疾患又は疾病の治療方法を提供する。さらに本発明は、ＰＩＫ４ＣＡ調節剤を投与することによる、細胞、好ましくはＰＩＫ４ＣＡ機能の欠陥又は不全を有することが事前に決定されている細胞において、ＰＩＫ４ＣＡ機能を調節する方法を提供する。これらに加えて、本発明は、ＰＩＫ４ＣＡ調節剤の治療的有効量を投与することによる、ＰＩＫ４ＣＡ機能不全に関連する疾患又は疾病の治療法を提供する。
ＰＩＫ４ＣＡがＲＡＣ経路に関係しているという発見により、ＲＡＣ経路の欠陥を伴う疾病および疾患の診断および予後評価、ならびにこのような疾病および疾患の素因を有する対象の同定に使用可能な様々な方法が提供される。

特定の試料でＰＩＫ４ＣＡが発現されるかどうかを診断するために、ノーザンブロッティング、スロットブロッティング、ＲＮＡ分解酵素保護、定量的ＲＴ−ＰＣＲ、およびマイクロアレイ分析など様々な発現分析方法を使用することができる（たとえば、Current Protocols in Molecular Biology、1994年、Ausubel FM他編、John Wiley & Sons, Inc.、第4章; Freeman WM他、Biotechniques、1999年、26:112-125; Kallioniemi OP、Ann Med、2001年、33:142-147; BlohmおよびGuiseppi-Elie、Curr Opin Biotechnol、2001年、12:41-47）。ＰＩＫ４ＣＡを発現する欠陥ＲＡＣシグナル伝達に関係する疾病または疾患を有する組織は、ＰＩＫ４ＣＡ調節剤を用いた処置に影響を受けやすいことが同定されている。好ましい用途では、ＲＡＣ欠陥組織は正常組織に比べてＰＩＫ４ＣＡを過剰発現する。たとえば、完全または部分ＰＩＫ４ＣＡ ｃＤＮＡ配列をプローブとして使用した、腫瘍および正常細胞系由来、または腫瘍および同一患者からの対応する正常組織試料由来のｍＲＮＡのノーザンブロット分析により、特定の腫瘍がＰＩＫ４ＣＡを発現または過剰発現するかどうかを決定することができる。あるいは、細胞系、正常組織および腫瘍試料中のＰＩＫ４ＣＡ発現の定量的ＲＴ−ＰＣＲ分析のために、ＴａｑＭａｎ（登録商標）を使用する（ＰＥ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）。
たとえばＰＩＫ４ＣＡオリゴヌクレオチドなどの試薬、およびＰＩＫ４ＣＡに対する抗体を利用して、上に記載した（１）ＰＩＫ４ＣＡ遺伝子変異の存在の検出、または疾患でない状態と比較したＰＩＫ４ＣＡ ｍＲＮＡの過剰発現または過少発現のいずれかの検出、（２）疾患でない状態と比較したＰＩＫ４ＣＡ遺伝子産物の過剰存在または過少存在のいずれかの検出、ならびに（３）ＰＩＫ４ＣＡに媒介されたシグナル伝達経路における摂動または異常の検出のために、様々な他の診断方法を実施することができる。

ＰＩＫ４ＣＡに特異的な抗体を少なくとも１つ、抗体の検出や抗体の固定化等に適する全ての試薬及び／又は装置、並びにそのようなキットを診断又は治療に使用する際の指示書を備えた、様々な試料中のＰＩＫ４ＣＡの発現を検出するキットもまた提供される。
したがって、特定の実施態様では、本発明は、（ａ）患者から生体試料を得ること、（ｂ）試料をＰＩＫ４ＣＡ発現用のプローブと接触させること、（ｃ）工程（ｂ）からの結果を対照と比較すること、および（ｄ）工程（ｃ）が疾病又は疾患の可能性を示しているかどうかを決定することを含む、ＰＩＫ４ＣＡ発現の変化と結び付けられる患者の疾病又は疾患を診断する方法を対象としている。好ましくは、この疾病は癌であり、最も好ましくは表１に示す癌である。プローブは、ＤＮＡまたは抗体を含めたタンパク質のどちらであってもよい。

以下の実験セクションおよび実施例は、限定ではなく例示のために提供するものである。

Ｉ．線虫ＲＡＣエンハンサーのスクリーニング
線虫における細胞遊走にも影響するＲａｃシグナル伝達経路のモディファイヤーを同定するために遺伝子スクリーニングを設計した。このスクリーニングは、ｃｅｄ−１０及びｍｉｇ−２の単一突然変異の形態及び運動が野生型虫に類似している一方、二重突然変異が大きな形態欠陥及び運動欠陥を有するという観察結果に基づいている。一次スクリーニングにおいて、Ｌ４段階にある野生型、ｃｅｄ−１０及びｍｉｇ−２の虫においてＲＮＡ干渉（ＲＮＡｉ）により個々の遺伝子の機能を不活性化した。その後、ＲＮＡで処理した動物の子孫を、ｃｅｄ−１０及びｍｉｇ−２の二重突然変異の形態上の欠陥と運動欠陥に類似する同欠陥について検査した。ｃｅｄ−１０又はｍｉｇ−２突然変異バックグラウンドの表現型を示すが野生型バックグラウンドの表現型を示さない遺伝子全てを直接細胞遊走アッセイにおいて試験した。細胞遊走アッセイでは、これらの細胞に発現されたＧＦＰマーカーを用いて、ＡＶＭ及びＡＬＭとして知られる機械感覚性のニューロンを、動物中のそれらの最終位置について採点した。この遊走アッセイは、野生型、及びｃｅｄ−１０又はｍｉｇ−２突然変異バックグラウンドの両方で行った。ＡＶＭ及びＡＬＭ細胞は、第一幼生段階において通常その最終位置へ移動及び到達するので、位置の採点は後の幼生段階又は成虫段階で行った。野生型バックグラウンド又はｒａｃ突然変異バックグラウンドにおいて不活性化したとき、これらニューロンの移動不足又は移動方向の間違いを起こす遺伝子を、細胞遊走に関連する疾病の治療に関連する可能性があるとした。
ＢＬＡＳＴ分析（Altschul他、上掲）を行って線虫モディファイヤーのオルソログを同定した。例えば、ＰＩＫ４ＣＡ由来の代表的配列であるＧＩ＃１７１０５４００（配列番号８）は、線虫３Ｎ３４２と５３％のアミノ酸同一性を有していた。

タンパク質の様々なドメイン、シグナル、および機能的サブユニットを、ＰＳＯＲＴ（Nakai K.およびHorton P.、Trends Biochem Sci、1999年、24:34-6; Kenta Nakai、Protein sorting signals and prediction of subcellular localization, Adv. Protein Chem. 54, 277-344、2000年）、ＰＦＡＭ（BatemanA.他、Nucleic Acids Res、1999年、27:260-2）、ＳＭＡＲＴ（Ponting CP他、SMART: identification and an notation of domains from signaling and extracellular protein sequences. Nucleic Acids Res.、1999年1月1;27(1):229-32）、ＴＭ−ＨＭＭ（Erik L. L. Sonnhammer, Gunnar von Heijne、およびAnders Krogh: Ahidden Markov model for predicting transmembrane helices in protein sequences. In Proc. of Sixth Int. Conf. on Intelligent Systems for Molecular Biology, P175-182 Ed J. Glasgow, T. Littlejohn, F. Major, R. Lathrop, D. Sankoff, and C. Sensen Menlo Park, CA: AAAI Press、1998年）、およびクラスト（clust）（Remm MおよびSonnhammer E. Classification of transmembrane protein families in the Caenorhabditis elegans genome and identification of human orthologs. Genome Res. 2000年11月; 10(11):1679-89）プログラムを使用して分析した。例えば、ＧＩ＃１７１０５４００（配列番号８）のＰＩＫ４ＣＡのキナーゼドメイン（ＰＦＡＭ００６１３）は、概ねアミノ酸残基１５０１−１６７０、及び１７８６−１９９３に位置している。

ＩＩ．キナーゼアッセイ
精製したか、部分的に精製したＰＩＫ４ＣＡを、適切な反応緩衝液（例えば、塩化マグネシウムまたは塩化マンガン（１−２０ｍＭ）、およびミエリン塩基性タンパク質またはカゼインなどのペプチドまたはポリペプチド基質（１−１０μｇ／ｍｌ）を含むｐＨ７．５の５０ｍＭ Ｈｅｐｅｓ）に希釈する。キナーゼの最終的な濃度は１−２０ｎＭである。酵素反応をマイクロタイタープレートで行い、アッセイのスループットを増大させることにより反応条件の最適化を促進する。９６ウェルのマイクロタイタープレートを用い、最終容量を３０−１００μｌとする。^３３ＰγＡＴＰ（０．５μＣｉ／ｍｌ）を加えて反応を開始させ、０．５から３時間室温でインキュベートする。ＥＤＴＡ付加によりネガティブコントロールを行い、それにより酵素活性に必要な二価カチオン（Ｍｇ^２＋またはＭｎ^２＋）をキレート化する。インキュベーション後、ＥＤＴＡを使用して酵素反応を消光させる。反応物の試料を９６ウェルのガラフファイバーフィルタプレート(MultiScreen,Millipore)に移す。続いてフィルタをリン酸緩衝整理食塩水、希釈したリン酸（０．５％）、またはその他適切な媒体で洗浄し、過剰なラジオ標識ＡＴＰを除去する。シンチレーションカクテルをフィルタプレートに添加し、シンチレーションカウンティングにより取り込まれた放射能を定量化する（Wallac/PerkinElmer）。活性は、ネガティブコントロール反応値（ＥＤＴＡクエンチ）の差引き後に検出される放射能の量と定義する。

ＩＩＩ．発現分析
以下の実験で使用したすべての細胞系はＮＣＩ（米国立癌センター）の系であり、ＡＴＣＣ（アメリカンタイプカルチャーコレクション、バージニア州マナサス、２０１１０-２２０９）から入手可能である。正常組織および腫瘍組織は、Ｉｍｐａｔｈ、ＵＣ Ｄａｖｉｓ、Ｃｌｏｎｔｅｃｈ、Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ、Ａｒｄａｉｓ、Ｇｅｎｏｍｅ ＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅおよびＡｍｂｉｏｎから得た。
様々な試料中における開示した遺伝子の発現レベルを評価するために、ＴａｑＭａｎ（登録商標）分析を使用した。

Ｑｉａｇｅｎ（カリフォルニア州バレンシア）のＲＮｅａｓｙ ｋｉｔを使用し、製造者のプロトコルに従って各組織試料からＲＮＡを抽出して最終濃度５０ｎｇ／μｌにした。その後、ランダムヘキサマーおよび１反応当たり５００ｎｇの全ＲＮＡを使用して、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ（カリフォルニア州フォスターシティー）のプロトコル４３０４９６５に従ってＲＮＡ試料を逆転写させることによって一本鎖ｃＤＮＡを合成した。
ＴａｑＭａｎ（登録商標）プロトコルならびに以下の基準に従って、ＴａｑＭａｎ（登録商標）アッセイ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ、カリフォルニア州フォスターシティー）を使用した発現分析用のプライマーを調製した。その基準は、ａ）ゲノムの混入を排除するために、イントロンにまたがるようにプライマーの対を設定すること、およびｂ）各プライマーの対が１つの産物のみを生成することである。発現分析は７９００ＨＴ機器を使用して行った。

製造者のプロトコルに従って、３００ｎＭのプライマーおよび２５０ｎＭのプローブならびに約２５ｎｇのｃＤＮＡを、９６ウェルプレートでは２５μｌの全体積、３８４ウェルプレートでは１０μｌの全体積で使用して、ＴａｑＭａｎ（登録商標）反応を実施した。標的が大量に存在する可能性が高くなるように広範囲の組織由来のｃＤＮＡを含む混合物である、ヒトｃＤＮＡ試料のユニバーサルプール(universalpool)を使用して結果分析用の標準曲線を作成した。１８ＳｒＲＮＡ（すべての組織および細胞中で普遍的に発現される）を使用して生データを正規化した。
それぞれの発現分析について、腫瘍組織試料を、同一患者からの対応する正常組織と比較した。対応する正常試料と比べて腫瘍中の遺伝子発現レベルが２倍以上高い場合に、ある遺伝子は腫瘍中で過剰発現されているとみなされる。正常組織が入手可能でない場合は、ｃＤＮＡ試料のユニバーサルプールを代わりに使用する。これらの場合では、腫瘍試料と同じ組織タイプからのすべての正常試料の平均との発現レベルの差が、すべての正常試料の標準偏差の２倍を超える場合（すなわち、腫瘍−平均（すべての正常試料）＞２×ＳＴＤＥＶ（すべての正常試料））に、遺伝子は腫瘍試料中で過剰発現されているとみなされる。

結果を表１に示す。各腫瘍種類について、同一患者から採取した腫瘍試料と一致する正常組織の対の数を示す。また、各腫瘍種類について、少なくとも二倍の過剰発現を示した試料の割合を示す。遺伝子が過剰発現されている腫瘍に投与することによって、本明細書中に記載したアッセイによって同定されたモジュレーターの治療上の効果をさらに検証することができる。腫瘍増殖の低下により、モジュレーターの治療上の有用性が確認される。患者から腫瘍試料を得、モジュレーターが標的としている遺伝子の発現をアッセイすることによって、モジュレーターを用いて患者を処置する前に患者が処置に応答する可能性を診断することができる。この遺伝子（または複数の遺伝子）の発現データも、疾病の進行を診断する上でのマーカーとして使用することができる。このアッセイは、上記の発現分析によって、遺伝子標的に対する抗体によって、または任意の他の利用可能な検出方法によって実施することができる。
表１

ＩＶ．ＰＩＫ４ＣＡ機能アッセイ
ＲＮＡｉの実験を行い、低分子干渉ＲＮＡを用いて様々な細胞株におけるＰＩＫ４ＣＡ（配列番号１）の発現をノックダウンした（siRNA, Elbashir等、上掲）。
アポトーシスに対するＰＩＫ４ＣＡ ＲＮＡｉの影響。上述のようにホスホ−ヒストンＨ２Ｂアッセイを用いてアポトーシスに対するＰＩＫ４ＣＡの発現低下の影響を研究した。この実験の結果、ＰＩＫ４ＣＡのＲＮＡｉにより、Ａ５４９肺癌細胞、ＳＷ４８０大腸癌細胞、及びＵ８７ＭＧ神経膠芽腫細胞におけるアポトーシスが増大することが示された。
上述のように、更に多パラメータアポトーシスアッセイを用いてアポトーシスに対するＰＩＫ４ＣＡ発現の低下の影響を研究した。カスパーゼ３に加えてホスホ−ヒストンＨ２Ｂを読み取りに使用したところ、この実験の結果、ＰＩＫ４ＣＡのＲＮＡｉにより、Ａ５４９肺癌細胞、ＳＷ４８０大腸癌細胞、及びＵ８７ＭＧ神経膠芽腫細胞におけるアポトーシスが増大することが示された。

Claims (25)

1. （ａ）ＰＩＫ４ＣＡポリペプチドまたは核酸を含むアッセイ系を提供する工程と、
   （ｂ）試験剤が存在しない場合に系により対照活性がもたらされる条件下で、アッセイ系を試験剤と接触させる工程と、
   （ｃ）試験剤の影響を受けたアッセイ系の活性を検出し、試験剤の影響を受けた活性と対照活性との差により試験剤を候補ＲＡＣ経路調節剤として同定する工程と
   を含む、候補ＲＡＣ経路調節剤を同定する方法。
2. アッセイ系がＰＩＫ４ＣＡポリペプチドを発現する培養細胞を含む、請求項１に記載の方法。
3. 培養細胞がさらに欠陥ＲＡＣ機能を有する、請求項２に記載の方法。
4. アッセイ系がＰＩＫ４ＣＡポリペプチドを含むスクリーニングアッセイを含み、候補試験剤が小分子モジュレーターである、請求項１に記載の方法。
5. アッセイがキナーゼアッセイである、請求項４に記載の方法。
6. アッセイ系が、アポトーシスアッセイ系、細胞増殖アッセイ系、血管形成アッセイ系、および低酸素誘発アッセイ系からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
7. アッセイ系がＰＩＫ４ＣＡポリペプチドを含む結合アッセイを含み、候補試験剤が抗体である、請求項１に記載の方法。
8. アッセイ系がＰＩＫ４ＣＡ核酸を含む発現アッセイを含み、候補試験剤が核酸モジュレーターである、請求項１に記載の方法。
9. 核酸モジュレーターがアンチセンスオリゴマーである、請求項８に記載の方法。
10. 核酸モジュレーターがＰＭＯである、請求項８に記載の方法。
11. （ｄ）（ｃ）で同定された候補ＲＡＣ経路調節剤を、ＲＡＣ機能に欠陥がある細胞を含むモデル系に投与し、ＲＡＣ機能が修復されたことを示すモデル系における表現型の変化を検出する工程
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
12. モデル系が欠陥ＲＡＣ機能を有するマウスモデルである、請求項１１に記載の方法。
13. ＲＡＣ機能に欠陥がある細胞を、ＰＩＫ４ＣＡポリペプチドと特異的に結合する候補モジュレーターと接触させることを含み、それによりＲＡＣ機能が修復される、細胞のＲＡＣ経路を調節する方法。
14. ＲＡＣ機能の欠陥に起因する疾病または疾患を有することが事前に確定されている脊椎動物に候補モジュレーターを投与する、請求項１３に記載の方法。
15. 候補モジュレーターが抗体および小分子からなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
16. （ｄ）ＰＩＫ４ＣＡを発現している非ヒト動物または培養細胞を含む二次アッセイ系を提供する工程と、
    （ｅ）二次アッセイ系を（ｂ）の試験剤またはそれから誘導した作用剤と、試験剤またはそれから誘導した作用剤が存在しない場合に二次アッセイ系により対照活性がもたらされる条件下で接触させる工程と、
    （ｆ）作用剤の影響を受けた第２アッセイ系の活性を検出する工程
    をさらに含み、作用剤の影響を受けた第２アッセイ系の活性と対照活性との差により試験剤またはそれから誘導した作用剤が候補ＲＡＣ経路調節剤であることが同定される方法であり、
    ここでの第２アッセイが作用剤の影響を受けたＲＡＣ経路における変化を検出する、請求項１に記載の方法。
17. 二次アッセイ系が培養細胞を含む、請求項１６に記載の方法。
18. 二次アッセイ系が非ヒト動物を含む、請求項１６に記載の方法。
19. 非ヒト動物がＲＡＣ経路の遺伝子を異常発現する、請求項１８に記載の方法。
20. 哺乳動物の細胞をＰＩＫ４ＣＡポリペプチドまたは核酸と特異的に結合する作用剤と接触させることを含む、哺乳動物細胞内のＲＡＣ経路を調節する方法。
21. ＲＡＣ経路に関連する病状を有することが事前に確定されている哺乳動物に作用剤を投与する、請求項２０に記載の方法。
22. 作用剤が小分子モジュレーター、核酸モジュレーター、または抗体である、請求項２０に記載の方法。
23. （ａ）患者から生体試料を得て、
    （ｂ）試料をＰＩＫ４ＣＡ発現用のプローブと接触させ、
    （ｃ）工程（ｂ）の結果を対照と比較して、
    （ｄ）工程（ｃ）が疾病の可能性を示しているかどうかを決定する
    ことを含む、患者の疾病を診断する方法。
24. 前記疾病が癌である、請求項２３に記載の方法。
25. 前記癌が、表１に示すように２５％より高い発現レベルである癌である、請求項２４に記載の方法。