JP2014105158A - Probe for detecting dead cell - Google Patents

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JP2014105158A
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Yasuyoshi Watanabe
恭良 渡辺
Kyoko Matsumoto
恭子 松本
Chinuyo Tsunoda
ちぬよ 角田
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RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide molecular imaging probes which accumulate specifically and with high sensitivity at tumor parts in vivo, and enabling quantitative analysis.SOLUTION: There is provided a molecular imaging probe for detecting apoptotic cells and/or necrotic cells that comprises a fusion protein in which a protein or a polypeptide capable of forming a dimer is bound to a C-terminus of a Tim4 protein, and a mucin domain and the domain of the C-terminal end of the Tim4 protein are substituted by a polypeptide comprising an amino acid sequence of following a) or b): a) a sequence included in the amino acid sequence of the mucin domain of a wild type Tim4 protein whose length is 30 to 120 amino acid residues, b) a sequence having 80% or higher identity to a).

Description

本発明は、アポトーシス細胞やネクローシス細胞等の死細胞を検出し、該細胞の分子イメージングを可能にするプローブに関する。   The present invention relates to a probe that detects dead cells such as apoptotic cells and necrotic cells and enables molecular imaging of the cells.

生体内における細胞死を検出し分子イメージングを行うことは、癌等の疾患の診断や薬剤の治療効果を判定するのに重要である。腫瘍組織の画像診断にはポジトロン断層法(PET)や単一光子放射断層撮影法(SPECT)などが確立されており、種々の分子イメージングプローブが用いられている。   Detection of cell death in vivo and molecular imaging are important for diagnosis of diseases such as cancer and determination of therapeutic effects of drugs. For imaging diagnosis of tumor tissue, positron tomography (PET), single photon emission tomography (SPECT), etc. have been established, and various molecular imaging probes are used.

そのような分子イメージングプローブには、フォスファチジルセリン(Phosphatydilserine、以下PSとも記す)を認識して結合する分子が含まれる。これは、アポトーシスやネクローシスを呈した細胞が、細胞膜表面上にPSを表出することに基づき、腫瘍組織における該細胞を検出するものである(非特許文献1)。具体的には、PS結合分子であるAnnexin A5やSynaptotagmin IのC2Aドメインを核種標識したものを、SPECT又はPET用トレーサーとして用いることが提案されている。   Such molecular imaging probes include molecules that recognize and bind to phosphatidylserine (hereinafter also referred to as PS). This is based on the fact that cells exhibiting apoptosis or necrosis express PS on the cell membrane surface, and detect the cells in tumor tissue (Non-patent Document 1). Specifically, it has been proposed to use a radionuclide-labeled C2A domain of Annexin A5 or Synaptotagmin I which is a PS-binding molecule as a tracer for SPECT or PET.

ところで、免疫機能及び細胞の生存に関連するタンパク質のひとつとしてTim4(T細胞免疫グロブリンタンパク質及びムチンドメイン4)が知られている(特許文献1)。Tim4は、保存されたIgV及びムチンドメインを有する細胞表面分子であり、PS受容体であることが確認されている(非特許文献6)。
Tim4は、一回膜貫通型のタンパク質で二量化してPSへ結合する。三次構造としては金属イオンポケットを有することがわかっているが(非特許文献2、3)、PSへの結合にCa2+を要するAnnexin A5とは異なり、Ca2+非依存的にPSへ結合する
ことも確認されている(非特許文献4、5)。
なお、これまでにTim4タンパク質が分子イメージングプローブとして用いられた例はない。
By the way, Tim4 (T cell immunoglobulin protein and mucin domain 4) is known as one of proteins related to immune function and cell survival (Patent Document 1). Tim4 is a cell surface molecule having conserved IgV and mucin domains, and has been confirmed to be a PS receptor (Non-Patent Document 6).
Tim4 is dimerized with a single transmembrane protein and binds to PS. As the tertiary structure has been found to have a metal ion pocket (Non-Patent Documents 2 and 3), unlike the Annexin A5 requiring Ca 2+ for binding to PS, Ca 2+ independent binds to PS It has also been confirmed (Non-Patent Documents 4 and 5).
There has been no example of using Tim4 protein as a molecular imaging probe so far.

特許4572276号Japanese Patent No. 4572276

Apotosis, (2010) 15, 1072-1082Apotosis, (2010) 15, 1072-1082 Immunity, (2007) 27(6), 941-951Immunity, (2007) 27 (6), 941-951 Immunological Reviews, (2010) 235, 172-189Immunological Reviews, (2010) 235, 172-189 Nature (2007) 450, 435-439Nature (2007) 450, 435-439 Immunity (2007) 27, 927-940Immunity (2007) 27, 927-940 Nature, 2007, Nov. 15, p.435-9Nature, 2007, Nov. 15, p.435-9

PS結合性プローブとして知られているAnnexin A5やSynaptotag
min IのC2Aドメインは、肝臓又は腎臓へ非特異的に集積することが指摘されてお
り、核種標識したプローブとして適用すると生体への放射能の影響が懸念されるという問題がある。また、これらの分子は、PSへの結合の際に多量(2.5mM以上)のCa2+
を必要とすることから、生体内において定量的な画像解析を行うのには適さない。
本発明はかかる状況に鑑み、生体内において、細胞死を呈した腫瘍部位へ特異的かつ高感度に集積し、さらに定量的な解析を可能とする分子イメージングプローブを提供することを課題とする。
Annexin A5 and Synaptotag known as PS binding probes
It has been pointed out that the C2A domain of min I accumulates non-specifically in the liver or kidney, and there is a problem that when applied as a nuclide-labeled probe, there is a concern about the influence of radioactivity on the living body. In addition, these molecules contain a large amount (2.5 mM or more) of Ca 2+ upon binding to PS.
Therefore, it is not suitable for performing quantitative image analysis in vivo.
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a molecular imaging probe that accumulates specifically and highly sensitively at a tumor site exhibiting cell death in a living body, and further enables quantitative analysis.

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意研究の結果、PS結合分子であるTim4と二量体を形成するタンパク質又はポリペプチドとの融合タンパク質が、アポトーシス細胞及び/又はネクローシス細胞を高感度に検出できることを見出した。さらに、Tim4タンパク質中のムチンドメインの大きさを野生型よりも小さいサイズとすることにより、アポトーシスを呈した腫瘍組織への集積の特異性を高めることができることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下の通りである。
[1]アポトーシス細胞及び/又はネクローシス細胞の検出のためのプローブ用タンパク質であって、
Tim4タンパク質のC末端に、二量体を形成するタンパク質又はポリペプチドが結合した融合タンパク質であり、
前記Tim4タンパク質のムチンドメイン及びそのC末端側のドメインは、下記a)又はb)のアミノ酸配列からなるポリペプチドに置換されている、タンパク質(以下、「本発明のタンパク質」とも記す)。
a)野生型Tim4タンパク質のムチンドメインのアミノ酸配列に含まれる30〜120アミノ酸残基長の配列
b)a)と80%以上の同一性を有する配列
[2]前記Tim4タンパク質のムチンドメイン及びそのC末端側のドメインは、下記a)又はb)のアミノ酸配列からなるポリペプチドに置換されている、[1]に記載のタンパク質。
a)野生型Tim4タンパク質のムチンドメインのアミノ酸配列のN末端から30〜120番目のアミノ酸残基までの配列
b)a)と80%以上の同一性を有する配列
[3]前記二量体を形成するタンパク質又はポリペプチドが、ヒトIgG Fc領域タン
パク質である、[1]又は[2]に記載のタンパク質。
[4]前記野生型Tim4タンパク質が、ヒトTim4タンパク質である、[1]〜[3]のいずれかに記載のタンパク質。
[5]非還元条件下でのSDS−PAGEで測定される前記融合タンパク質の分子量が100kDa〜250kDaである、[1]〜[4]のいずれかに記載のタンパク質。
[6]標識化された、[1]〜[5]のいずれかに記載のタンパク質を含むプローブ(以下、「本発明のプローブ」とも記す)。
[7][6]に記載のプローブを含む、腫瘍の画像診断剤。
[8][7]に記載の腫瘍の画像診断剤を含む、画像診断用キット。
[9][6]に記載のプローブを用いて、アポトーシス細胞及び/又はネクローシス細胞を検出する方法。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a fusion protein of a PS-binding molecule Tim4 and a protein or polypeptide that forms a dimer is highly sensitive to apoptotic cells and / or necrotic cells. It was found that it can be detected. Furthermore, the inventors have found that by setting the size of the mucin domain in the Tim4 protein to be smaller than that of the wild type, the specificity of accumulation in tumor tissue exhibiting apoptosis can be increased, and the present invention has been completed.
That is, the present invention is as follows.
[1] A protein for a probe for detecting apoptotic cells and / or necrotic cells,
A fusion protein in which a dimer-forming protein or polypeptide is bound to the C-terminus of the Tim4 protein;
A protein (hereinafter also referred to as “protein of the present invention”) in which the mucin domain of the Tim4 protein and the domain on the C-terminal side thereof are substituted with a polypeptide having the amino acid sequence of a) or b) below.
a) a sequence having a length of 30 to 120 amino acid residues contained in the amino acid sequence of the mucin domain of the wild type Tim4 protein b) a sequence having 80% or more identity with a) [2] The mucin domain of the Tim4 protein and its C The protein according to [1], wherein the terminal domain is substituted with a polypeptide having the amino acid sequence of a) or b) below.
a) Sequence from the N-terminal to the 30th to 120th amino acid residues of the amino acid sequence of the mucin domain of the wild-type Tim4 protein b) A sequence having 80% or more identity with a) [3] Forming the dimer The protein according to [1] or [2], wherein the protein or polypeptide to be processed is a human IgG Fc region protein.
[4] The protein according to any one of [1] to [3], wherein the wild-type Tim4 protein is a human Tim4 protein.
[5] The protein according to any one of [1] to [4], wherein the fusion protein has a molecular weight of 100 kDa to 250 kDa as measured by SDS-PAGE under non-reducing conditions.
[6] A labeled probe containing the protein according to any one of [1] to [5] (hereinafter also referred to as “probe of the present invention”).
[7] A diagnostic imaging agent for tumors comprising the probe according to [6].
[8] A diagnostic imaging kit comprising the tumor diagnostic imaging agent according to [7].
[9] A method for detecting apoptotic cells and / or necrotic cells using the probe according to [6].

本発明により、死細胞を高感度に検出することができ、生体内において細胞死を呈した腫瘍部位へ特異的に集積し、さらに定量的な解析を可能とする分子イメージングプローブが提供される。本発明のプローブは、生体内における細胞死を的確に検出し画像化して、疾患の診断や薬剤の試料効果判定に供することができる。   The present invention provides a molecular imaging probe that can detect dead cells with high sensitivity, specifically accumulates in a tumor site exhibiting cell death in a living body, and enables quantitative analysis. The probe of the present invention can accurately detect and image cell death in a living body, and can be used for disease diagnosis and drug sample effect determination.

mTim4−FcまたはmTim4−Δ230−Fc投与48時間後のマウスのPET画像(写真、最大値投影表示)。PET image of a mouse 48 hours after administration of mTim4-Fc or mTim4-Δ230-Fc (photograph, maximum projection display). 摘出腫瘍切片の免疫染色像(写真)。A〜C:MMC投与個体摘出腫瘍、D〜E:生理食塩水投与個体摘出腫瘍、A及びB:抗活性化カスパーゼ3抗体による免疫染色像(赤)、B及びE:TUNEL染色像(緑)、C及びF:抗活性化カスパーゼ3抗体による免疫染色像、TUNEL染色像、及びHoechist33258による核染色像(青)の合成画像。Immunostained image (photograph) of an excised tumor section. A to C: MMC-administered tumor isolated, D to E: Saline-administered tumor, A and B: Immunostained images with anti-activated caspase 3 antibody (red), B and E: TUNEL stained images (green) , C and F: Composite images of immunostained image with anti-activated caspase 3 antibody, TUNEL stained image, and nuclear stained image with Hoechist 33258 (blue). PSに対する各hTim−Fcの結合性を示すドットブロッティング像(写真)。The dot blotting image (photograph) which shows the binding property of each hTim-Fc with respect to PS. 各種リン脂質に対するhTim4−187−Fcの結合性を示すドットブロッティング像(写真)。The dot blotting image (photograph) which shows the binding property of hTim4-187-Fc with respect to various phospholipids. hTim4−187−Fc又はAnnexin A5によるアポトーシス誘導細胞の免疫染色像(写真)。A:hTim4−187−Fc及びPIによる免疫染色像、B:Annexin A5及びPIによる免疫染色像。それぞれ、左列:hTim4−187−Fc又はAnnexin A5の染色像、中央列:PIの染色像、右列:蛍光画像と透過光像の合成画像。上下段とも同条件の別視野の画像である。Immunostaining images of apoptosis-inducing cells with hTim4-187-Fc or Annexin A5 (photos). A: immunostained image with hTim4-187-Fc and PI, B: immunostained image with Annexin A5 and PI. Left column: hTim4-187-Fc or Annexin A5 stained image, middle column: PI stained image, right column: synthesized image of fluorescence image and transmitted light image, respectively. The upper and lower stages are images of different fields of view under the same conditions.

本発明のプローブ用タンパク質は、Tim4タンパク質のC末端に、二量体を形成するタンパク質又はポリペプチドが結合した融合タンパク質である。   The probe protein of the present invention is a fusion protein in which a protein or polypeptide that forms a dimer is bound to the C-terminus of the Tim4 protein.

野生型Tim4タンパク質は、N末端側から順にシグナル配列、IgVドメイン、ムチンドメイン、膜貫通ドメイン、及び細胞質領域で構成される。IgVドメインはPS結合部位であり、ムチンドメインは糖鎖結合部位である。
なお、野生型Tim4タンパク質のアミノ酸配列について、ヒトのものを配列番号2に、マウスのものを配列番号4に記すが、両者はアミノ酸配列において48%の同一性がある。
Wild-type Tim4 protein is composed of a signal sequence, an IgV domain, a mucin domain, a transmembrane domain, and a cytoplasmic region in this order from the N-terminal side. The IgV domain is a PS binding site, and the mucin domain is a sugar chain binding site.
As for the amino acid sequence of the wild-type Tim4 protein, the human one is shown in SEQ ID NO: 2 and the mouse one is shown in SEQ ID NO: 4, both of which have 48% identity in the amino acid sequence.

本発明のタンパク質におけるTim4タンパク質のムチンドメイン及びそのC末端側のドメインは、野生型のムチンドメインのC末端及び/又はN末端を欠損させて小型化したポリペプチドに置換されている。置換される領域は、Tim4タンパク質のムチンドメイン、膜貫通ドメイン、及び細胞質領域の一部又は全部であって少なくとも全長ムチンドメインを含む領域である。融合タンパク質の作製の簡便さの観点から、好ましくはムチンドメイン、膜貫通ドメイン、及び細胞質領域の全てが置換される。
野生型のムチンドメインのC末端及び/又はN末端を欠損させて小型化したポリペプチドとは、具体的には、a)野生型Tim4タンパク質のムチンドメインのアミノ酸配列に含まれる30〜120、好ましくは45〜80、より好ましくは50〜60アミノ酸残基長のアミノ酸配列、又はb)a)と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドである。またはc)a)の配列において1または数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、及び/又は付加されたアミノ酸配列からなるポリペプチドであってもよい。なお、本明細書において「数個」とは、アミノ酸残基のタンパク質の立体構造における位置や種類によっても異なるが、本発明の効果を大きく損なわない範囲のものであり、具体的には、2〜50個、好ましくは2〜30個、さらに好ましくは2〜10個、特に好ましくは2〜5個である。
野生型のムチンドメインの小型化は、そのC末端側を欠損させることが調製の容易さの観点から好ましい。すなわち、a’)野生型Tim4タンパク質のムチンドメインのアミノ酸配列のN末端から30〜120番目、好ましくは45〜80番目、より好ましくは50〜60番目のアミノ酸残基までの配列に置換されることが好ましい。あるいは、b’)a’)と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上の同一性を有するアミノ酸配列、またはc’)a’)の配列において1または数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、及び/又は付加されたアミノ酸配列からなるポリペプチドに置換されていても
よい。
The mucin domain of the Tim4 protein and its C-terminal domain in the protein of the present invention are replaced with a polypeptide that is reduced in size by deleting the C-terminal and / or N-terminal of the wild-type mucin domain. The region to be replaced is a region that includes at least the full-length mucin domain that is a part or all of the mucin domain, transmembrane domain, and cytoplasmic region of the Tim4 protein. From the viewpoint of ease of production of the fusion protein, preferably, all of the mucin domain, transmembrane domain, and cytoplasmic region are replaced.
Specifically, the polypeptide reduced in size by deleting the C-terminal and / or N-terminal of the wild-type mucin domain is specifically a) 30-120, preferably included in the amino acid sequence of the mucin domain of the wild-type Tim4 protein Consists of an amino acid sequence having a length of 45-80, more preferably 50-60 amino acid residues, or b) a) an amino acid sequence having 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more identity with a) It is a polypeptide. Or c) A polypeptide consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, inserted, and / or added in the sequence a). In the present specification, “several” differs depending on the position and type of the amino acid residue in the three-dimensional structure of the protein, but is within a range that does not significantly impair the effects of the present invention. -50, preferably 2-30, more preferably 2-10, particularly preferably 2-5.
In order to reduce the size of the wild-type mucin domain, it is preferable to delete the C-terminal side from the viewpoint of ease of preparation. That is, a ′) the amino acid sequence of the mucin domain of the wild-type Tim4 protein is substituted with a sequence from the N-terminal to the 30th to 120th, preferably 45 to 80th, more preferably 50 to 60th amino acid residues. Is preferred. Alternatively, an amino acid sequence having 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more identity with b ') a'), or c ') a') in the sequence of 1 'or several amino acids It may be substituted with a polypeptide comprising an amino acid sequence that is deleted, substituted, inserted, and / or added.

融合タンパク質中のTim4タンパク質を、ムチンドメインのアミノ酸配列長を短くし、小型化した改変Tim4タンパク質とすることにより、腫瘍等の細胞死を呈した部位・組織を有する個体に標識化タンパク質(プローブ)として投与した場合に、標的とする死細胞を有する部位・組織へ特異的に集積しそれ以外の部位への非特異集積が抑えられる。
なお、ヒトTim4タンパク質のムチンドメインのアミノ酸配列を配列番号6に、マウスTim4タンパク質のムチンドメインのアミノ酸配列を配列番号8に示す。本発明のプローブを、臨床における画像診断等へ適用する際は、Tim4タンパク質はヒト由来のものを用いることが特に好ましい。
By labeling the Tim4 protein in the fusion protein into a modified Tim4 protein that has been shortened and shortened in the amino acid sequence length of the mucin domain, a labeled protein (probe) is labeled on an individual having a site / tissue exhibiting cell death such as a tumor. When it is administered as, it specifically accumulates in a site / tissue having a target dead cell and suppresses non-specific accumulation in other sites.
The amino acid sequence of the mucin domain of human Tim4 protein is shown in SEQ ID NO: 6, and the amino acid sequence of the mucin domain of mouse Tim4 protein is shown in SEQ ID NO: 8. When the probe of the present invention is applied to clinical image diagnosis or the like, it is particularly preferable to use a human Tim4 protein.

本発明のタンパク質におけるTim4タンパク質のIgVドメインは、野生型でも改変型でもよい。ここで、改変型とは、野生型のアミノ酸配列において1または数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、かつPS結合能を有するものをいう。前記IgVドメインは、PSへの結合性維持の観点から、野生型の配列を有することが好ましい。
Tim4タンパク質のPSへの結合には、IgVドメイン中の内側の領域が主に関与することが知られているが(非特許文献2、3)、IgVドメインの両端に近い部位はβシート構造を形成してTim4タンパク質の三次構造の維持に関与し、PSへの結合性に間接的に寄与していると考えられている。そのため、前記改変型IgVドメインにおける改変においては、PSへの結合性に加え、Tim4タンパク質の三次構造の維持の観点から、IgVドメイン中のPS結合部位及び両端におけるβシート構造形成部位を保持することが好ましい。
The IgV domain of the Tim4 protein in the protein of the present invention may be wild type or modified. Here, the modified type means an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the wild-type amino acid sequence and have PS binding ability. The IgV domain preferably has a wild type sequence from the viewpoint of maintaining binding to PS.
Although it is known that the inner region in the IgV domain is mainly involved in the binding of the Tim4 protein to PS (Non-patent Documents 2 and 3), the sites near both ends of the IgV domain have a β-sheet structure. It is thought that it forms and is involved in maintaining the tertiary structure of the Tim4 protein and indirectly contributes to the binding to PS. Therefore, in the modification in the modified IgV domain, in addition to the binding property to PS, from the viewpoint of maintaining the tertiary structure of the Tim4 protein, the PS binding site in the IgV domain and β sheet structure forming sites at both ends should be retained. Is preferred.

本発明のタンパク質における二量体を形成するタンパク質又はポリペプチドは、前述した改変Tim4タンパク質のC末端に結合している。この二量体を形成するタンパク質は、Tim4タンパク質がPSへ結合する際に二量化するのを促すために導入される。
二量体を形成するタンパク質又はポリペプチドとしては、IgG Fc領域タンパク質
、ロイシンジッパー構造を有するタンパク質又はポリペプチド等が挙げられる。また、任意のタンパク質又はポリペプチドをTim4タンパク質に融合させて、2分子の融合タンパク質の該タンパク質又はポリペプチド同士をS−S結合させて融合タンパク質とした場合も、本発明のタンパク質に含まれる。これらのうち、適当な分子量としてプローブの標的部位以外への非特異的集積を抑制する観点、及び後述するプローブ作製におけるタンパク質の精製の容易さの観点から、ヒトIgG−Fcタンパク質が好ましい。
The protein or polypeptide that forms a dimer in the protein of the present invention is bound to the C-terminus of the modified Tim4 protein described above. The protein forming this dimer is introduced to promote dimerization when the Tim4 protein binds to PS.
Examples of the protein or polypeptide forming the dimer include IgG Fc region protein, protein or polypeptide having a leucine zipper structure, and the like. In addition, a case where an arbitrary protein or polypeptide is fused to the Tim4 protein and the protein or polypeptide of two molecules of the fusion protein is SS-bonded to form a fusion protein is also included in the protein of the present invention. Among these, human IgG-Fc protein is preferable from the viewpoint of suppressing non-specific accumulation of the probe other than the target site as an appropriate molecular weight, and from the viewpoint of ease of protein purification in probe preparation described later.

本発明のタンパク質の分子量は、非還元条件下でのSDS−PAGEで測定した場合、好ましくは100kDa〜250kDa、より好ましくは130kDa〜200kDa、さらに好ましくは150kDa〜180kDaである。
生体内に投与したプローブ分子は、一般に、分子量が大きいものでは肝臓へ、分子量が小さいものは腎臓へ、非特異的に集積する傾向が見られる。そのため、本発明における融合タンパク質は、標的とする死細胞を有する部位・組織へ特異的に集積させ、それ以外の部位への非特異集積を抑える観点から上記の大きさとすることが好ましい。
The molecular weight of the protein of the present invention is preferably 100 kDa to 250 kDa, more preferably 130 kDa to 200 kDa, and even more preferably 150 kDa to 180 kDa, as measured by SDS-PAGE under non-reducing conditions.
In general, probe molecules administered in vivo tend to accumulate nonspecifically in the liver when the molecular weight is large, and in the kidney when the molecular weight is small. Therefore, it is preferable that the fusion protein in the present invention has the above-mentioned size from the viewpoint of specific accumulation in a site / tissue having a target dead cell and suppression of non-specific accumulation in other sites.

本発明のタンパク質は、周知の遺伝子操作法を含む任意の方法で作製することができ、特に限定されない。
例えば、野生型のTim4をコードするDNAに対して、所望のアミノ酸長の改変型ムチンドメインが残るように該DNA中のムチンドメインのC末端又はN末端側をコードする領域を欠損させて、改変型Tim4をコードするDNA断片を取得し、周知の方法で二量体を形成するタンパク質又はポリペプチドをコードするDNA断片と連結して、融合タンパク質をコードするDNA断片を作製する。得られた融合タンパク質をコードするDN
A断片を適当な発現ベクターに導入して、該ベクターで大腸菌を形質転換して周知の方法で融合タンパク質を発現、回収し、クロマトグラフィー等により適宜精製を行えばよい。
また、野生型の配列に欠失、置換、挿入、及び/又は付加等の変異も、周知の手法により導入することができる。
The protein of the present invention can be prepared by any method including a well-known gene manipulation method, and is not particularly limited.
For example, a DNA encoding wild-type Tim4 is modified by deleting a region encoding the C-terminal or N-terminal side of the mucin domain in the DNA so that a modified mucin domain having a desired amino acid length remains. A DNA fragment encoding type Tim4 is obtained and ligated with a DNA fragment encoding a protein or polypeptide that forms a dimer by a known method to produce a DNA fragment encoding a fusion protein. DN encoding the resulting fusion protein
The A fragment is introduced into an appropriate expression vector, E. coli is transformed with the vector, the fusion protein is expressed and recovered by a known method, and purified appropriately by chromatography or the like.
In addition, mutations such as deletion, substitution, insertion, and / or addition can be introduced into a wild-type sequence by a known method.

本発明のタンパク質は、標識化することによりプローブとなり、アポトーシス細胞及び/又はネクローシス細胞を検出するために適用できる。アポトーシス細胞及び/又はネクローシス細胞を有する腫瘍部位・組織の簡便な検出のため、標識化は検出可能な態様であれば特にその種類は限定されない。標識化は周知の方法で適宜行うことができ、例えば、FITCなどを用いる蛍光標識法、ペルオキシダーゼなどを用いる酵素標識法、PET、SPECT等の画像診断に通常用いられる核種を用いるRI標識法、ビオチン標識法などが挙げられる。
PETやSPECT等汎用されている画像診断法への適用の観点から、本発明のプローブはRI標識化されていることが特に好ましい。PET核種としては、例えば、半減期が数日の64Cu、89Zr、68Ga、124I、18F等が挙げられるが、これらに限定されない
。SPECT核種としては、例えば、半減期が数日の123I、111In、99mTc等が挙げ
られるが、これらに限定されない。
The protein of the present invention becomes a probe by labeling and can be applied to detect apoptotic cells and / or necrotic cells. For easy detection of a tumor site / tissue having apoptotic cells and / or necrotic cells, the type of labeling is not particularly limited as long as it is a detectable mode. The labeling can be appropriately performed by a known method. For example, a fluorescent labeling method using FITC, an enzyme labeling method using peroxidase, an RI labeling method using a nuclide usually used for diagnostic imaging such as PET and SPECT, biotin Examples include labeling methods.
From the viewpoint of application to widely used diagnostic imaging methods such as PET and SPECT, the probe of the present invention is particularly preferably labeled with RI. Examples of the PET nuclide include, but are not limited to, 64 Cu, 89 Zr, 68 Ga, 124 I, 18 F and the like having a half-life of several days. Examples of SPECT nuclides include, but are not limited to, 123 I, 111 In, and 99m Tc with a half-life of several days.

本発明のタンパク質は、細胞膜に種々存在するリン脂質のうち、PSに特異的に結合することができる。なお、その結合能は、既知のPS結合タンパク質であるAnnexin
A5と同等である。また、一般に標識体では標識前よりも標的分子への結合能の低下が
みられるが、本発明のタンパク質はRI等で標識化したプローブの態様としてもPSへの結合性が低下せず維持される。
上記性質に基づき、本発明のプローブは、細胞膜表面にPSを表出させている細胞のPSに結合し、それにより該細胞を検出することができる。一般に、生細胞ではPSは細胞膜の内側に存在しているが、死細胞においては細胞膜表面にPSを表出させるため、本発明のプローブは死細胞を特異的に検出することができる。具体的には、アポトーシス細胞及びネクローシス細胞を検出することができ、アポトーシス誘導等で死につつある段階にある細胞も既に細胞死を起こした細胞も検出することができる。
The protein of the present invention can specifically bind to PS among various phospholipids present in the cell membrane. In addition, the binding ability is Annexin which is a known PS binding protein.
Equivalent to A5. In general, the labeled body shows a lower binding ability to the target molecule than before the labeling, but the protein of the present invention is maintained in the form of the probe labeled with RI or the like without decreasing the binding ability to PS. The
Based on the above properties, the probe of the present invention binds to the PS of a cell expressing PS on the cell membrane surface, thereby detecting the cell. In general, in living cells, PS is present inside the cell membrane, but in dead cells, PS is expressed on the cell membrane surface, so that the probe of the present invention can specifically detect dead cells. Specifically, apoptotic cells and necrotic cells can be detected, and cells that are in a stage of dying due to induction of apoptosis or cells that have already undergone cell death can be detected.

また、本発明のタンパク質は、改変型Tim4タンパク質を融合タンパク質としたことにより、生体に投与した場合に腎臓への非特異的集積を生じず、アポトーシス細胞及び/又はネクローシス細胞を有する部位・組織へ特異的に集積する。
さらに、本発明のタンパク質は、Ca2+濃度に依存せずにPSへ結合するため、本発明のプローブを生体に投与した場合でも定量的な解析を可能にする。
In addition, the modified Tim4 protein is used as a fusion protein, so that the protein of the present invention does not cause non-specific accumulation in the kidney when administered to a living body, and to a site / tissue having apoptotic cells and / or necrotic cells. Accumulate specifically.
Furthermore, since the protein of the present invention binds to PS without depending on the Ca 2+ concentration, quantitative analysis is possible even when the probe of the present invention is administered to a living body.

したがって、本発明のタンパク質は、プローブの態様とすることで死細胞を高感度に検出することができ、生体内において細胞死を呈した腫瘍部位へ特異的に集積し、さらに定量的な解析を可能とする分子イメージングプローブとなり得る。特に、RI等で適宜標識化することにより、PETやSPECT等の画像診断におけるトレーサーとして用いることができる。したがって、本発明のプローブは、腫瘍の画像診断剤に含めることができ、また該画像診断剤を画像診断用キットの態様とすることもできる。
本発明のプローブを、PETやSPECT等の画像診断におけるトレーサーとして用いた場合の利用態様としては、癌等の疾患診断、薬剤の治療効果判定へ適用を挙げることができる。対象となる癌や腫瘍組織の種類は特に限定されない。
Therefore, the protein of the present invention can detect dead cells with high sensitivity by adopting a probe mode, and specifically accumulates in a tumor site exhibiting cell death in a living body, and further performs quantitative analysis. It can be a molecular imaging probe. In particular, by appropriately labeling with RI or the like, it can be used as a tracer in diagnostic imaging such as PET or SPECT. Therefore, the probe of the present invention can be included in a diagnostic imaging agent for tumors, and the diagnostic imaging agent can be used as a diagnostic imaging kit.
Examples of usage when the probe of the present invention is used as a tracer in diagnostic imaging such as PET and SPECT include application to diagnosis of diseases such as cancer and determination of therapeutic effects of drugs. The type of cancer or tumor tissue to be targeted is not particularly limited.

本発明のプローブを用いてアポトーシス細胞及び/又はネクローシス細胞、あるいはこれらを含む腫瘍組織を検出する方法を行う場合は、一般的な手法に準じて行う。
インビトロにおいては、例えば、試料細胞に対して本発明のプローブを添加し、適当な時間反応させた後に、標識に応じた手法での検出を行えばよい。
生体においては、本発明のプローブを対象個体の静脈へ注射(局所又は全身)や輸液等の手段にて投与し、適当時間経過後、例えば投与後1〜24時間経過後にSPECT又はPETにて放射線を測定し、診断や判定に供する。診断、検査の方法、手技は、通常の癌の診断や検査、又は通常の画像診断の方法、手技と基本的に変わらない。
When performing the method of detecting apoptotic cells and / or necrotic cells, or tumor tissue containing these using the probe of the present invention, it is performed according to a general technique.
In vitro, for example, the probe of the present invention may be added to a sample cell and allowed to react for an appropriate time, and then detection may be performed by a technique according to the label.
In a living body, the probe of the present invention is administered by means such as injection (local or systemic) or infusion into the vein of a subject individual, and after an appropriate time has elapsed, for example, 1 to 24 hours after administration, the radiation is emitted by SPECT or PET. Is used for diagnosis and judgment. Diagnosis, examination methods and procedures are basically the same as normal cancer diagnosis and examinations or normal diagnostic imaging methods and procedures.

本発明のプローブを個体に投与する場合の適用量としては、特に限定されるものではないが、ヒトに対しては10〜100μg/個体が好ましく、15〜74μg/個体がより好ましい。または、RI標識化したプローブの場合においては、50〜250MBq/個体、好ましくは40〜200MBq/個体、より好ましくは37〜185MBq/個体となるように投与する。
また、マウスに対する投与量としては、500〜700μg/kgが好ましく、RI標識化したプローブの場合は10〜25MBq/個体が好ましい。
The amount of application when the probe of the present invention is administered to an individual is not particularly limited, but is preferably 10 to 100 μg / individual for humans, and more preferably 15 to 74 μg / individual. Alternatively, in the case of an RI-labeled probe, administration is performed so as to be 50 to 250 MBq / individual, preferably 40 to 200 MBq / individual, more preferably 37 to 185 MBq / individual.
In addition, the dose to mice is preferably 500 to 700 μg / kg, and in the case of an RI-labeled probe, 10 to 25 MBq / individual is preferable.

<野生型又は改変型mTim4−Fcの作製>
以下の手順で、野生型又は改変型のマウスTim4とヒトIgG Fc領域タンパク質
との融合タンパク質を作製した。
野生型マウスTim4とヒトIgG Fc領域タンパク質との融合タンパク質(mTi
m4−Fc)の配列情報をコードしたプラスミドpTim4−Fc(長田重一教授提供、作製方法は非特許文献6を参照されたい)で、大腸菌(JM109、タカラバイオ)を形質転換し、プラスミドベクターを増幅した。該プラスミドベクターをFASTPLASMID MINI KIT−250 PREPS(VPrime)を用いて精製し、得られた
pTim4−Fcを鋳型として、Expand High Fidelity PCR System(ロシュ)を用いてPCRを行った。配列番号11及び12のプライマーを用いて、mTim4−ΔM230−Fc(mTim4部分において、野生型mTim4のムチンドメインのC末端側を欠損させて、ムチンドメインのN末端から96番目のアミノ酸までのアミノ酸配列を残した改変型)をコードするDNA断片を調製した。また、配列番号11及び13のプライマーを用いて、mTim4−ΔM184−Fc(mTim4部分において、野生型mTim4のムチンドメインのC末端側を欠損させて、ムチンドメインのN末端から50番目のアミノ酸までのアミノ酸配列を残した改変型)をコードするDNA断片を調製した。これらのPCR産物及びpTim4−Fcをそれぞれ制限酵素SalI及びEcoRV(ともにタカラバイオ)で消化し、アガロースゲル電気泳動によって目的のバンドを切り出し、精製した。精製後のPCR産物とpTim4−Fcをライゲーションし、大腸菌に形質転換した。アンピシリン添加LBプレート(0.1mg/mLアンピシリン、1.5% アガロース、40カプセル/L、Circle grow、Q−BIO
gene)に形質転換した大腸菌を播種し、37℃、16時間インキュベートした。形
成されたコロニーを鋳型として配列番号14及び15のプライマーとEmeraldAmp MAX PCR Master Mix(タカラバイオ)を用いてコロニーPCRを行い、形質転換体を確認後、DNA配列解析を行った。mTim4−Fc、mTim4−ΔM230−Fc、及びmTim4−ΔM184−FcをコードするDNAをそれぞれ含む目的のプラスミドベクターを用いて、以下に示す方法にて各融合タンパク質の発現を行った。なお、作製した各発現タンパク質のDNA配列とアミノ酸配列及びムチンドメインのアミノ酸残基数を表1に示す。
<Preparation of wild-type or modified mTim4-Fc>
A fusion protein of wild-type or modified mouse Tim4 and human IgG Fc region protein was prepared by the following procedure.
Fusion protein of wild type mouse Tim4 and human IgG Fc region protein (mTi
m-Fc) is encoded by plasmid pTim4-Fc (provided by Professor Shigekazu Nagata, refer to Non-Patent Document 6 for the production method), E. coli (JM109, Takara Bio) is transformed, and the plasmid vector is Amplified. The plasmid vector was purified using FASTPLASMID MINI KIT-250 PREPS (VPprime), and PCR was performed using Expand High Fidelity PCR System (Roche) using the obtained pTim4-Fc as a template. Using the primers of SEQ ID NOs: 11 and 12, mTim4-ΔM230-Fc (amino acid sequence from the N-terminal to the 96th amino acid of the mucin domain by deleting the C-terminal side of the mucin domain of wild-type mTim4 in the mTim4 part) A DNA fragment encoding a modified type leaving a) was prepared. In addition, using the primers of SEQ ID NOS: 11 and 13, mTim4-ΔM184-Fc (in the mTim4 part, the C-terminal side of the mucin domain of wild-type mTim4 was deleted, and the amino acid from the N-terminal of the mucin domain to the 50th amino acid A DNA fragment encoding a modified type leaving the amino acid sequence was prepared. These PCR products and pTim4-Fc were digested with restriction enzymes SalI and EcoRV (both Takara Bio), and the target band was excised and purified by agarose gel electrophoresis. The purified PCR product and pTim4-Fc were ligated and transformed into E. coli. Ampicillin-added LB plate (0.1 mg / mL ampicillin, 1.5% agarose, 40 capsules / L, Circle grow, Q-BIO
gene) was inoculated with E. coli transformed and incubated at 37 ° C. for 16 hours. Colony PCR was performed using the formed colonies as templates and primers of SEQ ID NOs: 14 and 15 and EmeraldAmp MAX PCR Master Mix (Takara Bio), and after confirming the transformants, DNA sequence analysis was performed. Each fusion protein was expressed by the following method using the target plasmid vectors each containing DNA encoding mTim4-Fc, mTim4-ΔM230-Fc, and mTim4-ΔM184-Fc. Table 1 shows the DNA sequence, amino acid sequence, and number of amino acid residues of the mucin domain of each expressed protein.

融合タンパク質をコードするプラスミドベクターで形質転換した大腸菌を0.1 mg/mL アンピシリン、200mL LB培地で37℃、16時間振とう培養し、EndoFree Plasmid Maxi Kit(キアゲン)を用いて増幅したベクターを精製した。精製ベクターをリン酸カルシウム法で293T細胞にトランスフェクションし、24時間後に培地をDMEM培地に交換した。培地交換から48時間後に培地を回収し、1000×gで5分間遠心分離を行い、上清を回収した。回収した培地50mLあたりProtein A アガロースビーズ(Thermo Scientific)を25μL加え、4℃
で一晩ローテートした。翌日ビーズを回収し、PBS(150mM NaCl、20mM Phosphate buffer、pH7.0)で5回洗浄し、100μLの100mMグリシンバッファー、pH3.0でビーズを懸濁し、室温に5分間静置後、遠心分離によ
って上清を回収した。回収した上清をアミコンウルトラ(Millipore、30kDa cut)を用いてPBSに置換・濃縮し、使用まで−20℃にて保存した。この結果
、培養上清200mLから100〜150μgの各融合タンパク質を得ることができた。
E. coli transformed with the plasmid vector encoding the fusion protein was cultured with shaking in 0.1 mg / mL ampicillin and 200 mL LB at 37 ° C. for 16 hours, and the amplified vector was purified using EndoFree Plasmid Maxi Kit (Qiagen). The purified vector was transfected into 293T cells by the calcium phosphate method, and the medium was replaced with DMEM medium 24 hours later. After 48 hours from the medium exchange, the medium was collected, centrifuged at 1000 × g for 5 minutes, and the supernatant was collected. 25 μL of Protein A agarose beads (Thermo Scientific) was added to 50 mL of the collected medium at 4 ° C.
And rotated overnight. The next day, the beads were collected, washed 5 times with PBS (150 mM NaCl, 20 mM Phosphate buffer, pH 7.0), suspended in 100 μL of 100 mM glycine buffer, pH 3.0, allowed to stand at room temperature for 5 minutes, and then centrifuged. The supernatant was collected by The collected supernatant was replaced with PBS using Amicon Ultra (Millipore, 30 kDa cut), concentrated, and stored at −20 ° C. until use. As a result, 100 to 150 μg of each fusion protein could be obtained from 200 mL of the culture supernatant.

<PETイメージング>
以下の手順で、前述のようにして得た融合タンパク質(mTim4−Fc、mTim4−ΔM230−Fc、及びmTim4−ΔM184−Fc)をそれぞれRI標識化した。
各融合タンパク質の保存液をPBS(D-PBS、和光純薬)に置換した。10mM p−SCN−Bn−NOTA(NOTA、Macrocyclics)水溶液を0.1N Na
OHでpH7.9〜8.4に調整したものを、各融合タンパク質に対し1000等量となるように加え、4℃にて一晩静置した。その後、PBSで平衡化した脱塩カラム(PD−10、Thermo Sci.)でNOTAに結合した融合タンパク質と未反応のNOTAとを分離した。NOTA結合融合タンパク質分画をアミコンウルトラにて濃縮し、100mM酢酸バッファー(pH6.5)に置換し、NOTA結合融合タンパク質1μgあたり
6MBqの[64Cu]CuCl2水溶液を加え、40℃、30分間保温し、64Cuのキレ
ート反応を行った。反応後、アミコンウルトラにて300μLの100mMグリシンバッファー(pH6.5)で未反応の64Cuを3回洗い出し、0.05% Tween20−
PBS(PBS−T)に置換し、タンパク質濃度を測定した。その結果、90%以上の精製度で、比放射能はおよそ600〜800MBq/nmolのRI標識体をそれぞれ得た
(表2)。
<PET imaging>
The fusion proteins (mTim4-Fc, mTim4-ΔM230-Fc, and mTim4-ΔM184-Fc) obtained as described above were each labeled with RI by the following procedure.
The stock solution of each fusion protein was replaced with PBS (D-PBS, Wako Pure Chemical Industries). 10 mM p-SCN-Bn-NOTA (NOTA, Macrocyclics) aqueous solution was added to 0.1N Na.
What was adjusted to pH 7.9-8.4 with OH was added so that it might become 1000 equivalent with respect to each fusion protein, and it left still at 4 degreeC overnight. Thereafter, the fusion protein bound to NOTA and unreacted NOTA were separated by a desalting column (PD-10, Thermo Sci.) Equilibrated with PBS. The NOTA-binding fusion protein fraction was concentrated with Amicon Ultra, replaced with 100 mM acetate buffer (pH 6.5), 6 MBq of [ 64 Cu] CuCl 2 aqueous solution was added per μg of NOTA-binding fusion protein, and incubated at 40 ° C. for 30 minutes. Then, a chelate reaction of 64 Cu was performed. After the reaction, unreacted 64 Cu was washed three times with 300 μL of 100 mM glycine buffer (pH 6.5) using Amicon Ultra, and 0.05% Tween 20−
The protein concentration was measured by replacing with PBS (PBS-T). As a result, RI labeled bodies having a specific activity of about 600 to 800 MBq / nmol were obtained with a purity of 90% or more (Table 2).

PETイメージング実験に際し、以下のようにモデル動物を作製した。
5〜6週齢の雄のBalb/c-Ajcl-nu/nuマウス(日本クレア)を用意し、2群(MMC投
与群及びVehicle群、各群3匹)に分けた。MMC投与群にはPET実験の2〜3週間前に、Vehicle群には10日〜2週間前に、それぞれA431細胞を左大腿部に接種し、RI標識体投与の前日に腫瘍サイズが50〜120cm3となった個体をPE
T実験に使用した。RI標識体投与の1日、3日、5日前に、MMC投与群にはMMC(マイトマイシンC)を5mg/6.25mL/kgとなるよう調整して尾静脈投与し、Vehicle群には6.25mL/kgの生理食塩水を尾静脈投与した。
前述のようにして調製した各64Cu標識体を0.2〜0.25mg/kg(15〜25MBq/body)となるように尾静脈投与し、投与後48時間に1時間のダイナミック撮像を行った(MicroPET Focus 220、Siemens)。得られた画像を図1に示す。
すべての撮像終了後にマウスを解剖し、各組織の放射能をγ-カウンターにて測定した
(表3)。
これらの結果、[64Cu]Tim4―Fcを投与したMMC投与動物と生食投与動物間での差は見られなかったが、[64Cu]mTim4−ΔM230−Fc、及び[64Cu]mTim4−ΔM184−FcではMMC投与動物において腫瘍への集積が認められた。
In the PET imaging experiment, a model animal was prepared as follows.
5-6 weeks old male Balb / c-Ajcl-nu / nu mice (CLEA Japan) were prepared and divided into 2 groups (MMC administration group and Vehicle group, 3 mice each). The MMC administration group was inoculated with A431 cells in the left thigh 2 to 3 weeks before the PET experiment and the Vehicle group 10 to 2 weeks before, and the tumor size was 50 days before the RI label administration. Individuals that became ~ 120cm 3 were PE
Used for T experiments. One day, three days, and five days before RI-labeled substance administration, MMC (mitomycin C) was adjusted to 5 mg / 6.25 mL / kg in the MMC administration group and administered via the tail vein, and 6. 25 mL / kg of physiological saline was administered via the tail vein.
Each 64 Cu labeled body prepared as described above is administered via the tail vein so as to be 0.2 to 0.25 mg / kg (15 to 25 MBq / body), and dynamic imaging is performed for 48 hours after the administration. (MicroPET Focus 220, Siemens). The obtained image is shown in FIG.
Mice were dissected after completion of all imaging, and the radioactivity of each tissue was measured with a γ-counter (Table 3).
As a result, although there was no difference between the MMC-administered animals administered with [ 64 Cu] Tim4-Fc and the saline-administered animals, [ 64 Cu] mTim4-ΔM230-Fc and [ 64 Cu] mTim4-ΔM184 were observed. -In Fc, accumulation in tumors was observed in MMC-administered animals.

<標的組織におけるアポトーシスの判定>
前述のPET実験終了後、マウスから腫瘍を摘出し凍結切片を作製した。作製した凍結
切片は冷却メタノール固定した後、使用まで−20℃で保存し、解剖から3〜5日間の間に実験に使用した。
凍結切片をProtein Block、Serum−Free(Dako)でブロッ
キングし、DeadEnd Fluorometric TUNEL System(Pr
omega)を用いてTUNEL染色後、1000倍希釈した一次抗体(Cleaved
Caspase−3(Asp175)Antibody、CST)を室温で2時間反応
させ、さらに二次抗体(Cy3標識抗ウサギIgG抗体)を室温で2時間反応させた。また、Hoechist33256(Dojindo)をもちいて核染色も行った。反応後、試料を共焦点レーザー顕微鏡で観察した。
結果を図2に示す。MMC投与個体から採取した腫瘍の凍結切片では、全体に活性化カスパーゼ3抗体とTUNELの陽性細胞が観察された。一方、生理食塩水投与個体のものはいずれも陰性であった。このことから、MMC投与個体の腫瘍ではアポトーシスが生じていることを確認した。
<Determination of apoptosis in target tissue>
After the above PET experiment was completed, tumors were removed from the mice and frozen sections were prepared. The prepared frozen sections were fixed with chilled methanol, stored at −20 ° C. until use, and used for experiments during 3-5 days after dissection.
Frozen sections were blocked with Protein Block, Serum-Free (Dako), and DeadEnd Fluorometric TUNEL System (Pr
primary antibody (Cleaved) diluted 1000 times after TUNEL staining using
Caspase-3 (Asp175) Antibody, CST) was reacted at room temperature for 2 hours, and a secondary antibody (Cy3-labeled anti-rabbit IgG antibody) was further reacted at room temperature for 2 hours. Nuclear staining was also performed using Hoechist 33256 (Dojindo). After the reaction, the sample was observed with a confocal laser microscope.
The results are shown in FIG. In a frozen section of a tumor collected from an MMC-administered individual, activated caspase 3 antibody and TUNEL positive cells were observed throughout. On the other hand, all of the saline-administered individuals were negative. From this, it was confirmed that apoptosis occurred in the tumor of the individual administered with MMC.

<野生型又は改変型hTim4−Fcの作製>
以下の手順で、ヒトTim4(野生型、ムチンドメインの長さを様々に変えた改変型)とヒトIgG Fc領域タンパク質との融合タンパク質を作製した。
hTim4配列をコードしたベクター(pCMV6−XL5 Homo sapiens
T−cell immunoglobulin and mucin domain containing 4、transcript variant 1 as transfec
tion−ready DNA、OriGene Technologies)を鋳型として、5’末端にEcoRV制限酵素サイトを含むプライマー(配列番号22)及び3’末端にBglII制限サイトを含むプライマー(配列番号23)を用いてPCRを行った。得られたPCR産物とヒトIgG−Fc領域をコードしたpFUSE−hIgG1e3―Fc2(InvivoGen)をそれぞれEcoRV及びBglIIで消化したものをライゲーションし、大腸菌(JM109、タカラバイオ)に形質転換させ、コロニーを得た。得られたコロニーからプラスミドを抽出しDNA配列解析を行い、hTim4配列の挿入されたコロニーを大量培養しベクターを得た。得られたベクターを配列番号20及び21に示すプライマーを用いて増幅し、タンパク質発現用ベクター(pcDNA3.3−TOPO、Life technologies)に挿入した。挿入ベクターを大腸菌(T
OP10、Life technologies)に形質転換し、DNA配列解析で挿入
方向を確認した。得られたベクター(phTim4−Fc)を鋳型として、表4に示す各プライマーを用いて様々な長さのムチンドメインを持つベクターを作成した。ムチン様ドメインの削除にはPrimeSTAR Mutagenesis Basal Kit(タ
カラバイオ)を使用した。作製した各発現タンパク質のDNA配列とアミノ酸配列及びムチンドメインのアミノ酸残基数を表5に示す。
得られたベクター37.5μgを1×106個/mLに調整したFreestyle 293F細胞(Life technologies)30 mLにFreestyle M
AX Reagent(Life technologies)を用いてトランスフェクションし、37℃、8% CO2の条件下で4日間振とう培養し、培養3日目に10mLの培地を追加した。回収した培養上清40mLに対しProtein Aアガロースビーズ(
Pierce)250μLを加え、発現タンパク質を回収した。回収した発現タンパク質をゲル濾過カラム(Superdex 200 10/300 GL、GE healthcare)で精製し、PBS pH6.8に置換し4℃で使用まで保存した。精製タンパク
質のSDS−PAGEを行い、非還元状態における分子量を算出した(表6)。
<Production of wild-type or modified hTim4-Fc>
A fusion protein of human Tim4 (wild type, modified type in which the length of the mucin domain was varied) and a human IgG Fc region protein was prepared by the following procedure.
A vector encoding the hTim4 sequence (pCMV6-XL5 Homo sapiens
T-cell immunoglobulin and mucin domain containing 4, transscript variant 1 as transfec
PCR was carried out using a primer (SEQ ID NO: 22) containing an EcoRV restriction enzyme site at the 5 ′ end and a primer containing a BglII restriction site (SEQ ID NO: 23) at the 3 ′ end using the template (ion-ready DNA, OriGene Technologies) as a template. It was. The obtained PCR product and pFUSE-hIgG1e3-Fc2 (InvivoGen) encoding human IgG-Fc region were digested with EcoRV and BglII, respectively, and transformed into E. coli (JM109, Takara Bio) to obtain a colony. It was. A plasmid was extracted from the obtained colonies and subjected to DNA sequence analysis, and a large number of colonies into which the hTim4 sequence had been inserted were cultured to obtain a vector. The obtained vector was amplified using the primers shown in SEQ ID NOs: 20 and 21, and inserted into a protein expression vector (pcDNA3.3-TOPO, Life technologies). The insertion vector is E. coli (T
OP10, Life technologies), and the insertion direction was confirmed by DNA sequence analysis. Using the obtained vector (phTim4-Fc) as a template, vectors having mucin domains of various lengths were prepared using the primers shown in Table 4. For deletion of the mucin-like domain, PrimeSTA Mutagenesis Basal Kit (Takara Bio) was used. Table 5 shows the DNA sequence and amino acid sequence of each produced expressed protein and the number of amino acid residues of the mucin domain.
Freestyle M was added to 30 mL of Freestyle 293F cells (Life technologies) prepared by adjusting 37.5 μg of the obtained vector to 1 × 10 6 cells / mL.
The cells were transfected using AX Reagent (Life technologies), cultured under shaking at 37 ° C. and 8% CO 2 for 4 days, and 10 mL of medium was added on the third day of culture. Protein A agarose beads (40 mL of collected culture supernatant)
Pierce) 250 μL was added and the expressed protein was recovered. The collected expressed protein was purified with a gel filtration column (Superdex 200 10/300 GL, GE healthcare), replaced with PBS pH 6.8, and stored at 4 ° C. until use. The purified protein was subjected to SDS-PAGE, and the molecular weight in a non-reduced state was calculated (Table 6).

<野生型又は改変型hTim4−FcのPSに対する結合能の評価>
以下の手順でドットブロッティングを行い、前述のように作製した各融合タンパク質(hTim4−Fc)のPSに対する結合能を検討した。
10mm角のPVDF膜(GE Healthcare)に0.15μgのPSをスポ
ットし、24穴プレート中で500μLのブロッキングバッファー(5%スキムミルク−PBS−T)を用いて室温で1時間インキュベートし、ブロッキングを行った。ブロッキングバッファーに各融合タンパク質を終濃度0.5μg/mLとなるように加え、4℃で一晩インキュベートした。コントロールはブロッキングバッファーのみとした。その後、PVDF膜を2mLのPBS−Tで5回洗浄し、500μLのブロッキングバッファーで10000倍希釈したHRP標識抗ヒトIgG−Fc抗体(Bethyl)溶液中で室温にて2時間インキュベートした。その後、2mLのPBS−Tで5回洗浄し、ECL p
rime(GE healthcare)で化学発光させ、LAS3000(Fujif
ilm)で検出した。
図3に示す結果のとおり、hTim4−240−Fc、hTim4−187−Fc、hTim4−184−Fc、hTim4−181-Fc、hTim4−178−Fc、hTim4−175−Fc及びhTim4−162−FcでPSへの結合が確認された。
<Evaluation of binding ability of wild type or modified hTim4-Fc to PS>
Dot blotting was performed according to the following procedure to examine the binding ability of each fusion protein (hTim4-Fc) prepared as described above to PS.
Blocking was performed by spotting 0.15 μg of PS on a 10 mm square PVDF membrane (GE Healthcare) and incubating in a 24-well plate with 500 μL of blocking buffer (5% skim milk-PBS-T) at room temperature for 1 hour. It was. Each fusion protein was added to the blocking buffer to a final concentration of 0.5 μg / mL and incubated overnight at 4 ° C. The control was only blocking buffer. Thereafter, the PVDF membrane was washed 5 times with 2 mL of PBS-T and incubated at room temperature for 2 hours in an HRP-labeled anti-human IgG-Fc antibody (Bethyl) solution diluted 10,000 times with 500 μL of blocking buffer. Then, it was washed 5 times with 2 mL PBS-T and ECL p
chemiluminescence with lime (GE healthcare), LAS3000 (Fujif
ilm).
As shown in FIG. 3, hTim4-240-Fc, hTim4-187-Fc, hTim4-184-Fc, hTim4-181-Fc, hTim4-178-Fc, hTim4-175-Fc and hTim4-162-Fc Binding to PS was confirmed.

<改変型hTim4−FcのPSに対する結合特異性の評価>
以下の手順でドットブロッティングを行い、本発明の融合タンパク質の種々のリン脂質に対する結合性を検討した。
PVDF膜(GE Healthcare)に100pmol/μLの3−sn−Ph
osphatidylethanolamine(PE)、L−α−Phosphatidylcholine(PC)、L−α−Phosphatidylinositol(PI)、及び3−sn−phosphatidyl−L−serine(Sigma A
ldrich)を各1μLスポットし、2mLのブロッキングバッファー(5%スキムミルク−PBS)を用いて室温で1時間インキュベートし、ブロッキングを行った。各ウェルにブロッキングバッファーにhTim4−187−Fcを終濃度0.5μg/mLとなるように加え、室温で2時間インキュベートした。その後、PVDF膜を5mLのPBS−Tで5回洗浄したのち、2mLのブロッキングバッファーで10000倍希釈したHR
P標識抗ヒトIgG−Fc抗体(Bethyl)溶液中で室温にて2時間反応させた。反応後、5mLのPBS−Tで5回洗浄し、ECL prime(GE healthcare)で化学発光させ、LAS3000(Fujifilm)で検出した。
図4に示す結果のとおり、hTim4−187−FcはPSにのみ結合することを確認した。
<Evaluation of binding specificity of modified hTim4-Fc to PS>
Dot blotting was performed according to the following procedure, and the binding properties of the fusion protein of the present invention to various phospholipids were examined.
100 pmol / μL 3-sn-Ph on PVDF membrane (GE Healthcare)
osphatidylethanolamine (PE), L-α-Phosphatylylcholine (PC), L-α-Phosphatylylinositol (PI), and 3-sn-phosphatidyl-L-serine (Sigma A
ldrich) was spotted 1 μL each, and blocking was performed by incubating with 2 mL blocking buffer (5% skim milk-PBS) at room temperature for 1 hour. To each well, hTim4-187-Fc was added to the blocking buffer to a final concentration of 0.5 μg / mL and incubated at room temperature for 2 hours. Thereafter, the PVDF membrane was washed 5 times with 5 mL PBS-T, and then diluted 10000 times with 2 mL blocking buffer.
The reaction was carried out in a P-labeled anti-human IgG-Fc antibody (Bethyl) solution at room temperature for 2 hours. After the reaction, it was washed 5 times with 5 mL of PBS-T, chemiluminescent with ECL prime (GE healthcare), and detected with LAS3000 (Fujifilm).
As shown in the results shown in FIG. 4, it was confirmed that hTim4-187-Fc binds only to PS.

<アポトーシス誘導細胞の検出>
以下の手順で免疫染色を行い、アポトーシスを誘導した細胞に対するhTim4−187−Fc又はAnnexin A5の結合性を検討した。
1×106個/mLのJurkat細胞に終濃度100μMのEtoposidを加え
、5% CO2、37℃で6時間培養し、アポトーシスの誘導を行った。細胞を回収し冷却PBSで洗浄後、2%FBS−PBSに1×107個/mLとなるよう懸濁した。hTi
m4−187−Fcによる免疫染色は、前記細胞液に終濃度がそれぞれ0.5μg/mL
hTim4−187−Fc、2.5ng/mL CF488標識抗ヒトIgG−Fc抗体(Biotium)、20μL/mL Propidium Iodide(PI)溶液(BioVision)を加え、室温で5分間インキュベートした。その後冷却PBSで洗浄し、蛍光顕微鏡で観察した。Annexin A5による染色は、前記細胞液に対して
Annexin V−FITC Apoptosis Detection Kit(BioVision)を用いて行い、同様に蛍光顕微鏡で観察した。
結果を図5に示す。既存のプローブであるAnnexin A5同様に、hTim4−
187−Fcはアポトーシス誘導細胞に対して結合性を示し、また生細胞に対しては結合しないことが確認された。なお、PI陽性は死細胞を示すところ、Annexin A5
と同様に、hTim4−187−Fcはアポトーシス誘導され死につつある段階にある細胞と死細胞とを検出できることも確認された。
<Detection of apoptosis-inducing cells>
Immunostaining was performed according to the following procedure to examine the binding of hTim4-187-Fc or Annexin A5 to cells in which apoptosis was induced.
Apoptosis was induced by adding Etoposid at a final concentration of 100 μM to 1 × 10 6 cells / mL Jurkat cells and culturing at 37 ° C. with 5% CO 2 for 6 hours. The cells were collected, washed with cold PBS, and suspended in 2% FBS-PBS at 1 × 10 7 cells / mL. hTi
The immunostaining with m4-187-Fc was performed at a final concentration of 0.5 μg / mL in the cell solution.
hTim4-187-Fc, 2.5 ng / mL CF488-labeled anti-human IgG-Fc antibody (Biotium), 20 μL / mL Propidium Iodide (PI) solution (BioVision) was added and incubated at room temperature for 5 minutes. Thereafter, it was washed with cold PBS and observed with a fluorescence microscope. Staining with Annexin A5 was performed on the cell solution using Annexin V-FITC Apoptosis Detection Kit (BioVision), and similarly observed with a fluorescence microscope.
The results are shown in FIG. Like the existing probe Annexin A5, hTim4-
It was confirmed that 187-Fc showed binding to apoptosis-inducing cells and did not bind to living cells. PI positive indicates dead cells, Annexin A5
Similarly, it was also confirmed that hTim4-187-Fc can detect apoptosis-induced cells and dead cells.

本発明によれば、死細胞を高感度に検出することができ、生体内において細胞死を呈した腫瘍部位へ特異的に集積し、さらに定量的な解析を可能とする分子イメージングプローブが提供される。したがって、生体内における細胞死を的確に検出し画像化して、疾患の診断や薬剤の試料効果判定に供することができるため、産業上非常に有用である。   According to the present invention, there is provided a molecular imaging probe that can detect dead cells with high sensitivity, specifically accumulates in a tumor site exhibiting cell death in a living body, and enables quantitative analysis. The Therefore, since cell death in a living body can be accurately detected and imaged and used for disease diagnosis and drug sample effect determination, it is very useful industrially.

Claims (9)

アポトーシス細胞及び/又はネクローシス細胞の検出のためのプローブ用タンパク質であって、
Tim4タンパク質のC末端に、二量体を形成するタンパク質又はポリペプチドが結合した融合タンパク質であり、
前記Tim4タンパク質のムチンドメイン及びそのC末端側のドメインは、下記a)又はb)のアミノ酸配列からなるポリペプチドに置換されている、タンパク質。
a)野生型Tim4タンパク質のムチンドメインのアミノ酸配列に含まれる30〜120アミノ酸残基長の配列
b)a)と80%以上の同一性を有する配列
A protein for a probe for detection of apoptotic cells and / or necrotic cells,
A fusion protein in which a dimer-forming protein or polypeptide is bound to the C-terminus of the Tim4 protein;
A protein in which the mucin domain of the Tim4 protein and the domain on the C-terminal side thereof are substituted with a polypeptide comprising the amino acid sequence of a) or b) below.
a) a sequence of 30 to 120 amino acid residues in the amino acid sequence of the mucin domain of the wild-type Tim4 protein b) a sequence having 80% or more identity with a)
前記Tim4タンパク質のムチンドメイン及びそのC末端側のドメインは、下記a)又はb)のアミノ酸配列からなるポリペプチドに置換されている、請求項1に記載のタンパク質。
a)野生型Tim4タンパク質のムチンドメインのアミノ酸配列のN末端から30〜120番目のアミノ酸残基までの配列
b)a)と80%以上の同一性を有する配列
The protein according to claim 1, wherein the mucin domain of the Tim4 protein and the domain on the C-terminal side thereof are substituted with a polypeptide having the amino acid sequence of a) or b) below.
a) Sequence from the N-terminal to the 30th to 120th amino acid residues of the amino acid sequence of the mucin domain of the wild-type Tim4 protein b) A sequence having 80% or more identity with a)
前記二量体を形成するタンパク質又はポリペプチドが、ヒトIgG Fc領域タンパク
質である、請求項1又は2に記載のタンパク質。
The protein according to claim 1 or 2, wherein the protein or polypeptide forming the dimer is a human IgG Fc region protein.
前記野生型Tim4タンパク質が、ヒトTim4タンパク質である、請求項1〜3の何れか一項に記載のタンパク質。   The protein according to any one of claims 1 to 3, wherein the wild-type Tim4 protein is a human Tim4 protein. 非還元条件下でのSDS−PAGEで測定される前記融合タンパク質の分子量が100kDa〜250kDaである、請求項1〜4のいずれか一項に記載のタンパク質。   The protein according to any one of claims 1 to 4, wherein the molecular weight of the fusion protein measured by SDS-PAGE under non-reducing conditions is 100 kDa to 250 kDa. 標識化された、請求項1〜5のいずれか一項に記載のタンパク質を含むプローブ。   A probe comprising the protein according to any one of claims 1 to 5, which is labeled. 請求項6に記載のプローブを含む、腫瘍の画像診断剤。   A diagnostic imaging agent for a tumor comprising the probe according to claim 6. 請求項7に記載の腫瘍の画像診断剤を含む、画像診断用キット。   A diagnostic imaging kit comprising the tumor diagnostic imaging agent according to claim 7. 請求項6に記載のプローブを用いて、アポトーシス細胞及び/又はネクローシス細胞を検出する方法。   A method for detecting apoptotic cells and / or necrotic cells using the probe according to claim 6.
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