JP2016123342A - Vegf-binding peptides - Google Patents

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モハメッド ナイムディン
Mohammed Naimuddin
モハメッド ナイムディン
泰 久保
Yasushi Kubo
泰 久保
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide VEGF-binding peptides useful for treating diseases accompanied with angiogenesis such as malignant tumor.SOLUTION: Provided is a VEGF-binding peptide comprising an amino acid sequence of three finger-like scaffold, in which the sequence of a region from the second amino acid from the C1-Cys toward the C-terminal side to the 7th amino acid from C2-Cys toward the N-terminal side in Loop I is PLTRVV, the sequence of a region from the second amino acid from C3-Cys toward the C-terminal side to the 4th amino acid from C4-Cys toward the N-terminal side in Loop II is HGDHHTLSEW, and the sequence of a region from the 4th amino acid from C5-Cys toward the C-terminal side to the first amino acid from C6-Cys toward the N-terminal side in Loop III is EEPTAHV.SELECTED DRAWING: Figure 16

Description

本発明は、悪性腫瘍その他の血管新生を伴う疾患の治療に有用なVEGF結合性ペプチドに関する。   The present invention relates to VEGF-binding peptides useful for the treatment of malignant tumors and other diseases associated with angiogenesis.

血管内皮細胞増殖因子(VEGF:Vascular Endothelial Growth Factor)は、分子量4万〜4万5千の糖タンパク質で、主として血管内皮細胞で発現する脈管新生、血管新生を促進する成長因子である(非特許文献1)。特に胎生期における脈管形成に必須であり、循環器系など多くの組織の構築に重要な役割を果たしている。成体でも黄体形成、胎盤形成などの他、創傷の治癒においても重要である。一方で、固形癌をはじめ、慢性関節リューマチ、糖尿病性網膜症などに見られる病的血管新生においても中心的な役割を示すことが知られている。特に、固形癌においては、癌細胞がVEGFを過剰発現して、増殖に必要な栄養供給のための血管新生を促進し、この血管を通って転移することが知られている(非特許文献2〜4など)。   Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) is a glycoprotein having a molecular weight of 40,000 to 45,000, and is a growth factor that promotes angiogenesis and angiogenesis that are mainly expressed in vascular endothelial cells (non-) Patent Document 1). In particular, it is essential for angiogenesis during the embryonic period and plays an important role in the construction of many tissues such as the circulatory system. In adults, it is important not only for luteinization and placenta formation, but also for wound healing. On the other hand, it is known to play a central role in pathological angiogenesis as seen in solid cancer, rheumatoid arthritis, diabetic retinopathy and the like. In particular, in solid cancer, it is known that cancer cells overexpress VEGF, promote angiogenesis for supplying nutrients necessary for proliferation, and metastasize through the blood vessels (Non-patent Document 2). ~ 4 etc.).

また、以前から各種癌細胞を移植した担癌マウスへの投与実験から抗VEGF中和抗体の抗腫瘍効果が知られており(非特許文献5)、虚血性網膜疾患モデルの眼内での病的血管新生の抑制効果(非特許文献6)も知られている。したがって、近年、VEGFとそのレセプターとの結合を阻害するVEGF阻害剤、特に抗VEGF抗体に対し、病的血管新生への強力な抑制効果、及び有効な抗癌剤としての効果が期待され活発な研究開発がなされてきた。
抗VEGFマウス抗体の抗原性を低減するために、ヒト由来の抗VEGFヒト抗体(特許文献1)の開発の他、抗VEGFマウス抗体のキメラ化(非特許文献7)、抗VEGFマウス抗体のCDRを用いたヒト化抗体(非特許文献8)、ヒト抗体そのものを産生するトランスジェニックマウスを用いて免疫する方法(非特許文献9)も提案されている。ヒト化抗VEGF抗体についてはすでにベバシズマブ(ジェネンテック社、登録商標Avastin)という名称で、転移性大腸癌や転移性乳癌用の抗癌剤として実用化されている。そのベバシズマブの親和性Fabフラグメントもラビニズマブ(ジェネンテック社、登録商標Lucentis)で眼内血管新生治療用に販売されている。さらに、ベバシズマブ、その他のヒト化抗体をもとに、そのCDR領域の一部にファージディスプレイ技術などを利用して変異を導入し、さらに有効性の高く副作用の少ない抗VEGF抗体を取得する研究開発も活発に行われている(特許文献2〜4)。
In addition, antitumor effects of anti-VEGF neutralizing antibodies have been known from previous administration experiments to tumor-bearing mice transplanted with various cancer cells (Non-patent Document 5), and is an intraocular disease of an ischemic retinal disease model. An angiogenesis inhibitory effect (Non-patent Document 6) is also known. Therefore, in recent years, VEGF inhibitors that inhibit the binding of VEGF and its receptors, especially anti-VEGF antibodies, are expected to have a powerful inhibitory effect on pathological angiogenesis and an effective anticancer agent, and are actively researched and developed. Has been made.
In order to reduce the antigenicity of anti-VEGF mouse antibody, in addition to the development of human-derived anti-VEGF human antibody (Patent Document 1), anti-VEGF mouse antibody chimerization (Non-Patent Document 7), anti-VEGF mouse antibody CDR In addition, a humanized antibody using non-patent document 8 (non-patent document 8) and a method for immunization using a transgenic mouse producing a human antibody itself (non-patent document 9) have also been proposed. The humanized anti-VEGF antibody has already been put to practical use as an anticancer agent for metastatic colorectal cancer and metastatic breast cancer under the name bevacizumab (Genentech, registered trademark Avastin). The affinity Fab fragment of bevacizumab is also sold for the treatment of intraocular neovascularization by Rabinizumab (Genentech, registered trademark Lucentis). Furthermore, research and development to acquire anti-VEGF antibodies with higher efficacy and fewer side effects by introducing mutations into a part of the CDR region using phage display technology etc. based on bevacizumab and other humanized antibodies Is also actively carried out (Patent Documents 2 to 4).

しかしながら、ヒト化抗体の場合は抗原性に基づく副作用(非特許文献10)の懸念がすべて解消されているわけではない。抗体は、分子量の大きい(150kDa)タンパク質であるため細胞内で働かせることはできず、また糖鎖付加及びジスルフィド結合形成を伴う翻訳後修飾が必要なため微生物での大量生産には不向きであり生産コストがかかるなどの問題がある。特に、固形癌の治療に利用する場合には、分子量の大きいポリペプチドは患部への浸潤性が悪いことが報告されている(非特許文献11)。   However, in the case of a humanized antibody, all the concerns about side effects based on antigenicity (Non-Patent Document 10) have not been solved. Antibodies are proteins with large molecular weight (150 kDa) that cannot work in cells, and post-translational modifications that involve glycosylation and disulfide bond formation are not suitable and are not suitable for mass production in microorganisms. There are problems such as high costs. In particular, when used for the treatment of solid cancer, it has been reported that polypeptides having a large molecular weight have poor invasion into affected areas (Non-patent Document 11).

VEGFレセプターの細胞外ドメインは、複数のイムノグロブリン様ドメインが連なった構造をしており、VEGFに対し特異的に高親和性で結合する。しかも、もともとヒト由来ポリペプチドであるため抗原性が低いと考えられるため、可溶性のVEGFレセプター細胞外ドメインは優れたVEGF阻害剤となることが期待されるが、体内で速やかに代謝されてしまうため、実用的ではない。そこで、細胞外ドメイン全長ではなく、第1〜第3イムノグロブリン様ドメインなどの部分的領域を用い、抗体分子などとの融合ポリペプチドを構築することで、VEGFとの親和性を損なわず血中半減期が延長されたVEGF結合性ポリペプチドが提供されている(特許文献5〜7)。しかし、これらのVEGF結合性ポリペプチドは、細胞外ドメイン部分領域ポリペプチドだけでも200以上のアミノ酸残基を有しており、抗体分子などと融合タンパクとするとさらに大きな分子量となるため、前記抗体の場合と同様の問題点を有する。   The extracellular domain of the VEGF receptor has a structure in which a plurality of immunoglobulin-like domains are linked, and specifically binds to VEGF with high affinity. Moreover, because it is originally a human-derived polypeptide and is considered to have low antigenicity, soluble VEGF receptor extracellular domain is expected to be an excellent VEGF inhibitor, but it is rapidly metabolized in the body. Not practical. Therefore, by constructing a fusion polypeptide with an antibody molecule using a partial region such as the first to third immunoglobulin-like domains instead of the full length of the extracellular domain, the affinity with VEGF is not impaired in the blood. VEGF-binding polypeptides having an extended half-life have been provided (Patent Documents 5 to 7). However, these VEGF-binding polypeptides have an amino acid residue of 200 or more even in the extracellular domain partial region polypeptide alone, and the molecular weight of the antibody becomes higher when used as a fusion protein. It has the same problem as the case.

一般的に分子が抗原性(免疫原性)をもつ確率は、分子サイズが小さくなるにつれて小さくなると言われており、10kDa以上の分子には抗原性が現れ、異種タンパク質を構造要素として含むものはよりリスクが高まる。このような抗原性低下の期待もあり、より分子量の小さなVEGF阻害剤の研究開発が活発に志向されている。
VEGF阻害作用を示す経口投与可能な低分子化合物として、SU6668(非特許文献12)やPTK787/ZK222584(非特許文献13)などが報告され、キノリン−インデンインドリン誘導体に関する特許出願もなされている(特許文献8〜10)。
また、ペプチド医薬においても、分子量をより小さくする志向性があり、分子量の小さな非イムノグロブリンスキャフォールドを利用する研究開発も盛んである。従来から、イムノグロブリン様ドメインと同様に、複数の堅固なフレームワークと、フレームワーク上に配置された標的物質と特異的な結合をするループ領域とを有する天然の非イムノグロブリンドメイン構造を利用し、ループ領域がランダム化された多種類のペプチドライブラリーが知られている。これら非イムノグロブリンスキャフォールドペプチドライブラリーによるVEGF結合性ペプチドを探索する試みも複数行われており、III型フィブロネクチンドメイン(FN3)構造(特許文献11)や、ヘリックス−ループ−ヘリックス構造(特許文献12)を有するVEGF結合性ペプチドが提案されている。FN3は分子内にシステインを含まず約100アミノ酸からなるスキャフォールドなので大腸菌での高生産性が可能で熱やプロテアーゼにも安定である利点はあるが、最も低い解離速度定数(Kd値)でも0.1μM程度のVEGF結合活性であり、抗VEGF抗体のAvastin(Kd=1.1nM)にはとても及ばない。一方、ヘリックス−ループ−ヘリックス構造を有するVEGF結合性ペプチドの場合は、結合活性だけを見ると最も低いものはKd=2.9nMを示すペプチド(特許文献12、表18)が取得できているものの、ペプチド単独ではVEGF阻害活性も細胞増殖抑制作用も示さない。VEGF阻害活性及び細胞増殖抑制作用を得るためには、チオレドキシン(105アミノ酸、分子量12kDa)との融合タンパクを構築する必要があることから、分子量が小さいというメリットが十分に生かせないと考えられる。
In general, the probability that a molecule has antigenicity (immunogenicity) is said to decrease with decreasing molecular size. Antigenicity appears in molecules of 10 kDa or more, and those containing heterologous proteins as structural elements Risk increases. With the expectation of such a decrease in antigenicity, research and development of a VEGF inhibitor having a smaller molecular weight is being actively pursued.
SU6668 (Non-patent document 12), PTK787 / ZK222584 (Non-patent document 13), etc. have been reported as orally administrable low molecular weight compounds exhibiting VEGF inhibitory action, and patent applications relating to quinoline-indeneindoline derivatives have been made (patents) Literature 8-10).
In addition, peptide pharmaceuticals have a tendency to reduce the molecular weight, and research and development using non-immunoglobulin scaffolds having a small molecular weight are also active. Traditionally, like an immunoglobulin-like domain, a natural non-immunoglobulin domain structure having a plurality of rigid frameworks and a loop region that specifically binds to a target substance arranged on the framework is utilized. A variety of peptide libraries in which loop regions are randomized are known. Several attempts have been made to search for VEGF-binding peptides using these non-immunoglobulin scaffold peptide libraries, and include a type III fibronectin domain (FN3) structure (Patent Document 11) and a helix-loop-helix structure (Patent Document 12). VEGF-binding peptides having) have been proposed. FN3 is a scaffold consisting of about 100 amino acids that does not contain cysteine in the molecule, so it has the advantages of being highly productive in E. coli and stable to heat and protease, but even with the lowest dissociation rate constant (Kd value) of 0.1 It has a VEGF binding activity on the order of μM, which is very low compared to anti-VEGF antibody Avastin (Kd = 1.1 nM). On the other hand, in the case of a VEGF-binding peptide having a helix-loop-helix structure, a peptide showing Kd = 2.9 nM (Patent Document 12, Table 18) can be obtained by looking at the binding activity alone, The peptide alone does not show VEGF inhibitory activity or cell growth inhibitory action. In order to obtain a VEGF inhibitory activity and a cell growth inhibitory effect, it is necessary to construct a fusion protein with thioredoxin (105 amino acids, molecular weight 12 kDa). Therefore, it is considered that the merit of low molecular weight cannot be fully utilized.

したがって、単独でも高いVEGF結合活性と共にVEGF阻害活性を有する分子量の小さいVEGF結合性ペプチドであって、免疫原性が低く、かつ血清中での半減期の長い高安定性のペプチドの提供が望まれていた。   Therefore, it is desired to provide a highly stable peptide having a low molecular weight and a high half-life in serum, which is a low molecular weight VEGF binding peptide having a high VEGF binding activity and a VEGF inhibitory activity alone. It was.

特開平9−316099号公報JP 9-316099 A WO2010/148223WO2010 / 148223 WO2009/073160WO2009 / 073160 WO98/45331WO98 / 45331 特開平9−255700JP 9-255700 A 特開平9−154588JP-A-9-154588 WO98/31794WO98 / 31794 特開2005−145928JP-A-2005-145928 特開2005−298437JP-A-2005-298437 WO2002/094809WO2002 / 094809 WO2009/023184WO2009 / 023184 特開2014−47156JP2014-47156 特許第4959226号Patent No. 4959226

Science, 1989 Dec 8; 246(4935): 1306.Science, 1989 Dec 8; 246 (4935): 1306. Cancer Res., 1995 Sep 15; 55(18): 3964-8.Cancer Res., 1995 Sep 15; 55 (18): 3964-8. Cancer, 1996 Mar 1; 77(5): 858-63.Cancer, 1996 Mar 1; 77 (5): 858-63. Clin Cancer Res., 1997 Jun; 3(6):861-5.Clin Cancer Res., 1997 Jun; 3 (6): 861-5. Nature, 1993 Apr 29; 362(6423): 841-4.Nature, 1993 Apr 29; 362 (6423): 841-4. Arch. Ophthalmol., 114: 66-71(1996).Arch. Ophthalmol., 114: 66-71 (1996). S. L. Morrison et al., Proc. Natl. Acad. Sci.U. S. A., 81: 6851 (1989).S. L. Morrison et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 81: 6851 (1989). Cancer Res., 1997 Oct 15; 57(20): 4593-9.Cancer Res., 1997 Oct 15; 57 (20): 4593-9. S. Wagner et al., Nucleic Acid Res., 22: 1389(1994).S. Wagner et al., Nucleic Acid Res., 22: 1389 (1994). Blower 2009 Br. J. Nurs., 18(6): 351-358.Blower 2009 Br. J. Nurs., 18 (6): 351-358. Br. J. Cancer, 1994 Sep; 70(3): 521-5.Br. J. Cancer, 1994 Sep; 70 (3): 521-5. Cancer Res., 2000 Aug 1; 60(15): 4152-4160.Cancer Res., 2000 Aug 1; 60 (15): 4152-4160. Cancer Res., 2000 Apr 15; 60(8): 2178-2189.Cancer Res., 2000 Apr 15; 60 (8): 2178-2189. Naimuddin, M., et al, Mol. Brain 2011, 4, 2.Naimuddin, M., et al, Mol. Brain 2011, 4, 2. Kubo,T., et al., (2002), Program No.137. 16., 32nd Annual Meeting of Society for Neuroscience, Washington, DC, 3rd November, 2002.Kubo, T., et al., (2002), Program No. 137. 16., 32nd Annual Meeting of Society for Neuroscience, Washington, DC, 3rd November, 2002. Chen et al. JMB (1999) 293:865-881.Chen et al. JMB (1999) 293: 865-881. Yamaguchi, J., et al, Nucleic Acids Res. 2009, 37, e108.Yamaguchi, J., et al, Nucleic Acids Res. 2009, 37, e108. J Biol Chem. 1991 Jun 25; 266(18): 11947-54.J Biol Chem. 1991 Jun 25; 266 (18): 11947-54.

本発明は、分子量の小さいVEGF結合性ペプチドであって、高いVEGF結合活性及びVEGF阻害活性を有し、免疫原性が低く、かつ血清中での半減期の長い高安定性のペプチドを提供しようとするものである。   The present invention provides a highly stable peptide having a low molecular weight, having a high VEGF binding activity and a VEGF inhibitory activity, low immunogenicity, and a long half-life in serum. It is what.

本発明者らは、VEGF結合性ペプチドの探索に、本発明者らが以前標的物質への結合タンパク質スクリーニング用に開発したスリーフィンガー様スキャフォールド(3F)ペプチドライブラリーを用いたcDNAディスプレイ技術(特許文献13、非特許文献14)を利用することを想起した。
ヘビ毒に由来するスリーフィンガー様スキャフォールド(3F)は、60〜70個のアミノ酸で構成され、4〜5個のジスルフィド結合、3〜5個のアンチパラレルβシート、及びスリーフィンガー構造を形成する3つの突起ループからなる極めて安定な構造体である。特に、温度に対しては60〜70℃にも耐えられる熱安定性を示している。また、3Fの代表であるα型神経毒はニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)及びアセチルコリン結合タンパク質(AChBP)に結合し、両者へのリガンド結合を阻害する活性が観察されている。サイズが小さいことに加え、親水性で且つプロテアーゼ耐性のあるヘビ毒由来ペプチドであることから、より抗原として認識されにくく、血清中でのプロテアーゼ分解も受けにくいため、血清中での半減期が長いという特徴を有している。
3Fペプチドライブラリーを用いた先の特許文献13ではIL6R結合性ペプチドとして、Kd値が55〜115nMという高結合活性のペプチドを3種類取得し、同時にこれらペプチドがチオレドキシンとの融合体を形成しなくてもいずれも高い阻害活性を有する(IC50=105〜250nM)ことを確認している。
The present inventors searched for VEGF-binding peptides using cDNA display technology using a three-finger-like scaffold (3F) peptide library that we previously developed for screening protein binding to target substances (patents) I recalled using Document 13 and Non-Patent Document 14).
The three-finger-like scaffold (3F) derived from snake venom is composed of 60-70 amino acids and forms 4-5 disulfide bonds, 3-5 antiparallel beta sheets, and a three-finger structure It is a very stable structure consisting of three protruding loops. In particular, it shows thermal stability that can withstand temperatures of 60 to 70 ° C. In addition, α-type neurotoxin, which is representative of 3F, binds to nicotinic acetylcholine receptor (nAChR) and acetylcholine binding protein (AChBP) and has been observed to inhibit ligand binding to both. In addition to its small size, it is a snake venom-derived peptide that is hydrophilic and resistant to proteases, so it is more difficult to recognize as an antigen and is also less prone to protease degradation in serum, so it has a longer half-life in serum. It has the characteristics.
In the previous patent document 13 using a 3F peptide library, three types of highly binding activity peptides having a Kd value of 55 to 115 nM were obtained as IL6R binding peptides, and at the same time, these peptides did not form a fusion with thioredoxin. However, it has been confirmed that all have high inhibitory activity (IC 50 = 105 to 250 nM).

本発明者らは、効率のよいcDNAディスプレイ法の研究開発を行う中で、cDNAディスプレイに用いる新たなピューロマイシンリンカーを開発した。得られたピューロマイシンリンカー(リンカー−N)は無細胞翻訳系での翻訳効率が高く、収率、収量の高いcDNAディスプレイの合成が可能となるため、効率の良いcDNAディスプレイ法も確立することができた。当該リンカー−N及びそれを用いたcDNAディスプレイ法については、本出願と同日付で特許出願している。
本発明は、当該cDNAディスプレイ法を、本発明者らの開発した上記3Fペプチドライブラリーに適用し、ストレプトアビジンビーズ表面のビオチン化されたVEGFを用いた7回のセレクション後、Kd=2.1nMという高い結合活性のVEGF結合ペプチドを60%の高確率で取得することができた。
以上の知見を得たことで、本発明を完成することができた。
The present inventors have developed a new puromycin linker for use in cDNA display while conducting research and development of an efficient cDNA display method. The resulting puromycin linker (Linker-N) has high translation efficiency in a cell-free translation system, and can synthesize a high-yield and high-yield cDNA display, so that an efficient cDNA display method can be established. did it. The linker-N and a cDNA display method using the linker-N have been applied for a patent on the same date as the present application.
In the present invention, the cDNA display method is applied to the 3F peptide library developed by the present inventors, and Kd = 2.1 nM after seven selections using biotinylated VEGF on the surface of streptavidin beads. A high binding activity VEGF-binding peptide could be obtained with a high probability of 60%.
By obtaining the above knowledge, the present invention could be completed.

すなわち、本発明は以下の通りである。
〔1〕スリーフィンガー様スキャフォールド(3F)のアミノ酸配列において、
(i)ループIに含まれるC1-CysのC末端側2番目のアミノ酸からC2-CysのN末端側7番目のアミノ酸までの領域の配列が「PLTRVV(配列番号6)」であり;
(ii)ループIIに含まれるC3-CysのC末端側2番目のアミノ酸からC4-CysのN末端側4番目のアミノ酸までの領域の配列が「HGDHHTLSEW(配列番号7)」であり;および
(iii)ループIIIに含まれるC5-CysのC末端側4番目のアミノ酸からC6-CysのN末端側1番目のアミノ酸までの領域の配列が「EEPTAHV(配列番号8)」である、アミノ酸配列を含んでなるVEGF結合性ペプチド。
〔2〕配列番号16に示されるアミノ酸配列を含んでなるVEGF結合性ペプチド。
〔3〕前記〔1〕又は〔2〕に記載のアミノ酸配列をコードする核酸。
〔4〕スリーフィンガー様スキャフォールド(3F)のアミノ酸配列に由来する、下記(1)〜(3)のいずれかのアミノ酸配列を含むVEGF結合性ペプチド;
(1)ループIを形成するアミノ酸配列であって、かつループIに含まれるC1-CysのC末端側2番目のアミノ酸からC2-CysのN末端側7番目のアミノ酸までの領域の配列が「PLTRVV(配列番号6)」であり、環化に関与しないCysが他のアミノ酸に置換されているアミノ酸配列、
(2)ループIIを形成するアミノ酸配列であって、かつループIIに含まれるC3-CysのC末端側2番目のアミノ酸からC4-CysのN末端側4番目のアミノ酸までの領域の配列が「HGDHHTLSEW(配列番号7)」であり、環化に関与しないCysが他のアミノ酸に置換されているアミノ酸配列、
(3)ループIIIを形成するアミノ酸配列であって、かつループIIIに含まれるC5-CysのC末端側4番目のアミノ酸からC6-CysのN末端側1番目のアミノ酸までの領域の配列が「EEPTAHV(配列番号8)」であるアミノ酸配列。
〔5〕前記(1)のループIを形成するアミノ酸配列が、配列番号17に示されるアミノ酸配列であり、前記(2)のループIIを形成するアミノ酸配列が、配列番号18に示されるアミノ酸配列であり、そして、前記(3)のループIIIを形成するアミノ酸配列が、配列番号19に示されるアミノ酸配列である、前記〔4〕に記載のVEGF結合性ペプチド。
〔6〕前記〔4〕又は〔5〕に記載のアミノ酸配列をコードする核酸。
That is, the present invention is as follows.
[1] In the amino acid sequence of the three-finger-like scaffold (3F),
(I) the sequence of the region from the second amino acid on the C-terminal side of C1-Cys to the seventh amino acid on the N-terminal side of C2-Cys contained in Loop I is “PLTRVV (SEQ ID NO: 6)”;
(Ii) the sequence of the region from the second amino acid on the C-terminal side of C3-Cys to the fourth amino acid on the N-terminal side of C4-Cys contained in Loop II is “HGDHHTLSEW (SEQ ID NO: 7)”; iii) An amino acid sequence in which the sequence from the fourth amino acid on the C-terminal side of C5-Cys to the first amino acid on the N-terminal side of C6-Cys contained in Loop III is “EEPTAHV (SEQ ID NO: 8)” A VEGF-binding peptide comprising.
[2] A VEGF-binding peptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 16.
[3] A nucleic acid encoding the amino acid sequence according to [1] or [2].
[4] A VEGF-binding peptide derived from the amino acid sequence of three-finger-like scaffold (3F) and comprising any one of the following amino acid sequences (1) to (3);
(1) The amino acid sequence forming loop I, and the sequence of the region from the second amino acid on the C-terminal side of C1-Cys to the seventh amino acid on the N-terminal side of C2-Cys contained in loop I is “ PLTRVV (SEQ ID NO: 6) ", an amino acid sequence in which Cys that does not participate in cyclization is substituted with another amino acid,
(2) The amino acid sequence forming loop II, and the sequence of the region from the second amino acid on the C-terminal side of C3-Cys to the fourth amino acid on the N-terminal side of C4-Cys contained in loop II is “ HGDHHTLSEW (SEQ ID NO: 7) ", an amino acid sequence in which Cys not involved in cyclization is substituted with another amino acid,
(3) The amino acid sequence forming loop III, and the sequence of the region from the fourth amino acid on the C-terminal side of C5-Cys to the first amino acid on the N-terminal side of C6-Cys contained in loop III is “ An amino acid sequence which is “EEPTAHV (SEQ ID NO: 8)”.
[5] The amino acid sequence forming loop I of (1) is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17, and the amino acid sequence forming loop II of (2) is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18. The VEGF-binding peptide according to [4] above, wherein the amino acid sequence forming the loop III of (3) is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19.
[6] A nucleic acid encoding the amino acid sequence according to [4] or [5].

本発明のVEGF結合ペプチドは、熱に対してもプロテアーゼ分解にも安定なペプチドであり、抗原性もなく血清半減期も長いと考えられる。また、抗VEGF抗体(Kd=1.1nM)と匹敵するほどに高い結合活性(Kd=2.1nM)を有しており、基本骨格である3Fスキャフォールドの特性から見て、チオレドキシンとの融合体形成なしに単独で高いVEGF阻害活性を有することが期待できる。   The VEGF-binding peptide of the present invention is a peptide that is stable against heat and protease degradation, and is considered to have no antigenicity and a long serum half-life. In addition, it has a binding activity (Kd = 2.1 nM) that is comparable to that of anti-VEGF antibody (Kd = 1.1 nM), and forms a fusion with thioredoxin in view of the characteristics of the 3F scaffold, which is the basic skeleton. It can be expected to have high VEGF inhibitory activity alone.

本発明のリンカー−Nの構造、及びその製造方法。 (a)リンカー−Nが有する4つの機能特性;T4 RNAリガーゼによるライゲーションのためのライゲーション部位、合成されたタンパク質の共有結合のためのピューロマイシン部位、スペーサー配列及びオリゴdA部位、及び合成cDNAへの逆転写のためのプライミング部位。(b)リンカー−Nの製造方法。図中Cは、5-Me-dCを示す。The structure of linker-N of the present invention, and a method for producing the same. (A) Four functional properties of Linker-N; ligation site for ligation with T4 RNA ligase, puromycin site for covalent binding of the synthesized protein, spacer sequence and oligo dA site, and synthetic cDNA Priming site for reverse transcription. (B) A method for producing linker-N. C in the figure indicates 5-Me-dC. (1)mRNAタンパク質融合体、及び(2)cDNAタンパク質融合体(cDNAディスプレイ)形成の概略図。Schematic diagram of (1) mRNA protein fusion and (2) cDNA protein fusion (cDNA display) formation. cDNAディスプレイに導入された遺伝子構築物。図中、SP6はSP6プロモーター及びキャップ部位、UTRはXenopusβ−グロビンの5'非翻訳領域、Spcはスペーサー配列を表し、Y-tag配列の3'末端にはさらにリンカーとハイブリダイズするための配列を含む。A gene construct introduced into a cDNA display. In the figure, SP6 represents the SP6 promoter and cap site, UTR represents the 5 ′ untranslated region of Xenopus β-globin, Spc represents the spacer sequence, and the Y-tag sequence has a sequence for further hybridization with the linker at the 3 ′ end. Including. PDO(3F, 6R14, BDA) mRNA及びリンカー−N(比率、1:1)とのライゲーション反応。 (a)PDO-mRNAとリンカー−Nのライゲーション後のFITCの蛍光検出。図中、Mはサイズマーカーを表し、10min、20min、40minはそれぞれライゲーション反応時間を表す。(b)同Sybr Goldによる全核酸成分の検出。(c)3F、6R14及びBDA mRNAとリンカー−Nの10分間ライゲーション後の全核酸成分のSybr Green染色、図中左側の3Fは、サイズマーカーとして用いた3F-mRNA。Ligation reaction with PDO (3F, 6R14, BDA) mRNA and linker-N (ratio 1: 1). (A) FITC fluorescence detection after ligation of PDO-mRNA and linker-N. In the figure, M represents a size marker, and 10 min, 20 min, and 40 min represent ligation reaction times, respectively. (B) Detection of all nucleic acid components by the Sybr Gold. (C) Sybr Green staining of all nucleic acid components after ligation of 3F, 6R14 and BDA mRNA and linker-N for 10 minutes, 3F on the left in the figure is 3F-mRNA used as a size marker. PDO(3F, 6R14, BDA) mRNA及びリンカー−Nとのライゲーション効率Ligation efficiency with PDO (3F, 6R14, BDA) mRNA and linker-N リンカー−NにおけるオリゴdAの長さの検討。 (a)リンカー−N(18個のA残基)(b)リンカー−N−10A(10個のA残基)(c)リンカー−N−0A(0個のA残基)。Examination of the length of oligo dA in linker-N. (A) Linker-N (18 A residues) (b) Linker-N-10A (10 A residues) (c) Linker-N-0A (0 A residues). ウサギ網状赤血球翻訳系におけるオリゴdAの長さの違いによるタンパク質融合体の形成能比較。(a)電気泳動分析(Fluorescein蛍光画像)。(b)融合割合(%)比較。Comparison of the ability to form protein fusions based on the length of oligo dA in the rabbit reticulocyte translation system. (A) Electrophoretic analysis (Fluorescein fluorescence image). (B) Comparison of fusion rate (%). 小麦胚芽抽出液翻訳系におけるオリゴdAの長さの違いによるタンパク質融合体の形成能比較。 (a)リンカー−Nを用いた場合のタンパク質融合体の形成能に及ぼす高濃度塩存在下での成熟効果。図中、0;10分間翻訳後サンプリング、1;高濃度の塩非存在下1時間成熟化、2;高濃度の塩存在下30分成熟化、3;高濃度の塩存在下1時間成熟化した画分を示す。(b)リンカー−N−10A及びリンカー−N−0Aを用いた場合のタンパク質融合体の形成能。(c)融合割合(%)比較。Comparison of the ability to form protein fusions with different oligo dA lengths in the wheat germ extract translation system. (A) Maturation effect in the presence of a high concentration salt on the ability to form a protein fusion when linker-N is used. In the figure, 0: post-translational sampling for 10 minutes, 1; maturation for 1 hour in the absence of high concentration of salt, 2; maturation for 30 minutes in the presence of high concentration of salt, 3; maturation for 1 hour in the presence of high concentration of salt The fractions obtained are shown. (B) The ability to form a protein fusion when linker-N-10A and linker-N-0A are used. (C) Comparison of fusion rate (%). リンカー内のオリゴdAの存在の効果を示す概念図。 (a)リボソームのサイズ。(b)オリゴdAが無い場合(リンカー−N−0A)。(c)オリゴdAがある場合(リンカー−N)。(d)タンパク質合成後の溶液内のリボソームの位置の変化に対応し、リンカー−N内のオリゴdAの「幹」構造が、スペーサーの柔構造の可動域を増大させる効果を示す模式図。The conceptual diagram which shows the effect of presence of oligo dA in a linker. (A) Ribosome size. (B) When there is no oligo dA (linker-N-0A). (C) When oligo dA is present (linker-N). (D) A schematic diagram showing the effect of the “stem” structure of the oligo dA in the linker-N increasing the range of motion of the spacer flexible structure in response to a change in the position of the ribosome in the solution after protein synthesis. cDNAタンパク質融合体のHis-タグを利用した精製。図中、F.T.は通過画分、E1は溶出液1、E2は溶出液2をそれぞれ示し、PDOは逆転写反応していないmRNAタンパク質(PDO)融合体に対応する。mRNAタンパク質融合体はcDNAタンパク質融合体よりも泳動が遅い。そのためPDOのレーンは、濃度比較のために下方にずらして表示している。Purification of cDNA protein fusion using His-tag. In the figure, F.T. represents the flow-through fraction, E1 represents eluate 1 and E2 represents eluate 2, and PDO corresponds to the mRNA protein (PDO) fusion that has not undergone reverse transcription. The mRNA protein fusion is slower to migrate than the cDNA protein fusion. Therefore, the PDO lane is shifted downward for comparison of concentration. リンカー−Nを用いたcDNAディスプレイ及びそのインビトロセレクションのハイスループットに関する証明。(a)小麦胚芽ライセートを用いたcDNAディスプレイを機能させるために必須な工程とその所要時間を示す概略図。テンプレートDNAをmRNAに転写してこれを精製して定量する工程(〜1.5時間)。mRNAをリンカー−Nにライゲートする工程(0.2時間)。小麦胚芽ライセート系で翻訳し、高濃度塩の条件下で成熟してディスプレイタンパク質(mRNAタンパク質融合体)とする工程(〜1時間)。Ni-NTA磁性ビーズ上で、mRNAタンパク質融合体を精製し、逆転写を行い、かつcDNAタンパク質融合体の精製を行った後に溶出する工程(0.5時間)。ストレプトアビジン(SA)マトリックス上に固定化されている標的タンパク質に対しセレクション後、溶出させ、標的タンパク質に対応するDNAを増幅する工程(〜2時間)。PCR増幅物の分析工程(〜1時間)。全工程は6〜8時間で完了できる。(b)PDO及び3F、6R14、BDAのディスプレイタンパク質を用いたインビトロセレクション。非結合性のPDOと結合性のBDAあるいは3Fあるいは6R14の20:1混合物を、(1)BDAに結合するIgG、(2)3Fに結合するAChBP、及び(3)6R14に結合するIL6Rを結合させたSAビーズを用いたセレクション画分をPCR後、電気泳動。(c)(b)で得られたセレクション画分それぞれの、セレクション前後の比率の変化からセレクション効率を「フォールドエンリッチメント数」として表した。Demonstration of high-throughput cDNA display using linker-N and its in vitro selection. (A) Schematic diagram showing essential steps and required time for functioning a cDNA display using wheat germ lysate. Transcription of template DNA into mRNA, purification and quantification (˜1.5 hours). Ligating mRNA to linker-N (0.2 hours). A process of translation into a wheat germ lysate system and maturation under high salt conditions to form a display protein (mRNA protein fusion) (˜1 hour). Step of elution after purification of mRNA protein fusion on Ni-NTA magnetic beads, reverse transcription, and purification of cDNA protein fusion (0.5 hours). A process of selecting and elution from a target protein immobilized on a streptavidin (SA) matrix, and amplifying DNA corresponding to the target protein (˜2 hours). PCR amplification analysis step (~ 1 hour). The whole process can be completed in 6-8 hours. (B) In vitro selection using PDO and 3F, 6R14, BDA display proteins. Bind 20: 1 mixture of non-binding PDO and binding BDA or 3F or 6R14 to (1) IgG binding to BDA, (2) AChBP binding to 3F, and (3) IL6R binding to 6R14 The selection fraction using the SA beads was subjected to electrophoresis after PCR. (C) The selection efficiency was expressed as “the number of fold enrichments” from the change in the ratio before and after the selection of each selection fraction obtained in (b). 8-merペプチドライブラリーからのFLAG-タグ配列セレクション。 (a)8-merペプチドライブラリー調製用のDNA構築物。(b)セレクションサイクル。0.1%のFLAG-タグ配列を含む8-merペプチドライブラリー複合混合物を転写のセレクションサイクルプロセスに付し、リンカー−Nにライゲーションし、WGE中で翻訳してmRNA融合タンパク質を合成し、His-タグを用いて固相上で、精製し、逆転写してcDNA融合タンパク質を合成後精製し、抗-FLAG M2抗体マトリックス上でセレクションして、PCR増幅する。増幅産物を更に同一プロセスを2サイクル行い、クローニング及び配列決定する。(c)3回のセレクションサイクルの後のPCR増幅産物中のFLAG-タグ配列の比率。比較として示した「puro-Linker」では、同一の複合混合物を非特許文献13のセレクション手順に適用して、3回セレクションを行った。FLAG-tag sequence selection from 8-mer peptide library. (A) DNA construct for preparation of 8-mer peptide library. (B) Selection cycle. An 8-mer peptide library complex mixture containing 0.1% FLAG-tag sequence is subjected to a selection cycle process of transcription, ligated to linker-N, translated in WGE to synthesize mRNA fusion protein, and His-tag The cDNA fusion protein is synthesized after purification on the solid phase using reverse transcription and reverse transcription, followed by selection, selection on an anti-FLAG M2 antibody matrix, and PCR amplification. The amplified product is further subjected to two cycles of the same process for cloning and sequencing. (C) Ratio of FLAG-tag sequence in the PCR amplification product after 3 selection cycles. In “puro-Linker” shown as a comparison, the same composite mixture was applied to the selection procedure of Non-Patent Document 13 and selection was performed three times. スリーフィンガー(3F)の構造及び3Fライブラリーの遺伝子構築物。Three finger (3F) structure and gene construct of 3F library. VEGFを標的とする3Fライブラリーを用いたVEGF親和性タンパク質のインビトロセレクションの7ラウンド後のcDNAタンパク質融合体(R7)の結合アッセイ。 (a)(1)R7の1/3画分をストレプトアビジンビーズ(SA)に、(2) R7の1/3画分をVEGF固定化ビーズに、(3)R7 cDNA(R7を翻訳せずに逆転写したもの)をVEGF固定化ビーズに、及び(4) R7の1/3画分をFc固定化ビーズに結合させた後、溶出した画分をPCR増幅してゲル電気泳動で分析した。(b)(1)、(2)及び(4)の結合工程の後のそれぞれの溶出画分にELISAを適用してビーズへの結合性を450nm波長吸収量で検出した。Binding assay of cDNA protein fusion (R7) after 7 rounds of in vitro selection of VEGF affinity protein using 3F library targeting VEGF. (A) (1) 1/3 fraction of R7 to streptavidin beads (SA), (2) 1/3 fraction of R7 to VEGF immobilized beads, (3) R7 cDNA (R7 not translated) (4) After binding 1/3 fraction of R7 to Fc-immobilized beads, the eluted fraction was PCR amplified and analyzed by gel electrophoresis. . (B) ELISA was applied to each of the elution fractions after the binding steps (1), (2) and (4), and binding to beads was detected at a 450 nm wavelength absorption. 短期化を可能にする新規リンカーによる進化工学プロセス 創薬のリード化合物を見いだすための全自動化ハイスループットシステムが、1ラウンド約8時間であり、8〜10ラウンドで行っても約2週間でリード化合物を得ることができることを示している。Evolutionary engineering process with a new linker that enables shorter time The fully automated high-throughput system for finding lead compounds for drug discovery is about 8 hours per round, and lead compounds in about 2 weeks even if 8-10 rounds are performed That you can get. VEGF結合性ペプチドの推定立体構造図Estimated 3D structure of VEGF-binding peptide

1.本発明のVEGF結合性ペプチドについて
(1−1)本発明の3F骨格を有するVEGF結合性ペプチド
本発明のVEGF結合性ペプチドは、後述する「スリーフィンガー様スキャフォールド(3F)」を利用した3Fランダムペプチドライブラリーに対して進化工学的なインビトロセレクション法を用いて進化させたペプチド分子であるので、(特許文献13、非特許文献14)に記載された「スリーフィンガー様スキャフォールド(3F)」と同様の基本骨格を有している。そして、その突起ループ領域ループI、ループII及びループIIIの特定部分のアミノ酸配列が、それぞれ「PLTRVV(配列番号7)」、「HGDHHTLSEW(配列番号8)」及び「EEPTAHV(配列番号9)」である。
すなわち、本発明のVEGF結合性ペプチドの1つの態様は、3F骨格を有するVEGF結合性ペプチドであり、以下の様に表現することができる。

スリーフィンガー様スキャフォールド(3F)のアミノ酸配列において、
(i)ループIに含まれるC1-CysのC末端側2番目のアミノ酸からC2-CysのN末端側7番目のアミノ酸までの領域の配列が「PLTRVV(配列番号6)」であり;
(ii)ループIIに含まれるC3-CysのC末端側2番目のアミノ酸からC4-CysのN末端側4番目のアミノ酸までの領域の配列が「HGDHHTLSEW(配列番号7)」であり;および
(iii)ループIIIに含まれるC5-CysのC末端側4番目のアミノ酸からC6-CysのN末端側1番目のアミノ酸までの領域の配列が「EEPTAHV(配列番号8)」である、アミノ酸配列を含んでなるVEGF結合性ペプチド。
ここで、スリーフィンガー様スキャフォールド(3F)のアミノ酸配列において、ジスルフィド結合を形成する保存システインを、N末端側から順番にそれぞれC1〜C8と称し、C1とC2の間、C3とC4の間、およびC5とC6の間の領域を、それぞれループI、ループII、およびループIIIと称する。
1. About the VEGF-binding peptide of the present invention (1-1) VEGF-binding peptide having the 3F skeleton of the present invention The VEGF-binding peptide of the present invention is a 3F random using “three-finger-like scaffold (3F)” described later. Since it is a peptide molecule evolved by using an evolutionary engineering in vitro selection method for a peptide library, “three finger-like scaffold (3F)” described in (Patent Document 13, Non-Patent Document 14) and It has the same basic skeleton. The amino acid sequences of specific portions of the protruding loop regions Loop I, Loop II and Loop III are “PLTRVV (SEQ ID NO: 7)”, “HGDHHTLSEW (SEQ ID NO: 8)” and “EEPTAHV (SEQ ID NO: 9)”, respectively. is there.
That is, one embodiment of the VEGF-binding peptide of the present invention is a VEGF-binding peptide having a 3F skeleton and can be expressed as follows.

In the amino acid sequence of the three finger-like scaffold (3F),
(I) the sequence of the region from the second amino acid on the C-terminal side of C1-Cys to the seventh amino acid on the N-terminal side of C2-Cys contained in Loop I is “PLTRVV (SEQ ID NO: 6)”;
(Ii) the sequence of the region from the second amino acid on the C-terminal side of C3-Cys to the fourth amino acid on the N-terminal side of C4-Cys contained in Loop II is “HGDHHTLSEW (SEQ ID NO: 7)”; iii) An amino acid sequence in which the sequence from the fourth amino acid on the C-terminal side of C5-Cys to the first amino acid on the N-terminal side of C6-Cys contained in Loop III is “EEPTAHV (SEQ ID NO: 8)” A VEGF-binding peptide comprising.
Here, in the amino acid sequence of the three finger-like scaffold (3F), the conserved cysteines that form disulfide bonds are referred to as C1-C8 in order from the N-terminal side, between C1 and C2, between C3 and C4, And the region between C5 and C6 is referred to as Loop I, Loop II, and Loop III, respectively.

スリーフィンガー様スキャフォールド(3F)とは、(特許文献13、非特許文献14)に記載されている通り、ヘビ毒由来のα型神経毒(α-neurotoxin)のいくつかに共通して見いだされる60〜70個アミノ酸という小さいサイズの構造であり、4〜5個のジスルフィド結合、3〜5個のアンチパラレルβシート及びスリーフィンガー構造を形成する3つの突起ループを含む構造をいう。極めて安定性が高い。特に熱安定性が高く60〜70℃にも耐えられる(Biochemistry. 2000 Aug 1;39(30):8705-10)。また、サイズが小さいことから、抗原として認識されにくく、プロテアーゼ分解も受けにくいと考えられるので、血清中での半減期が長いことが予測される。
本発明で、「3Fペプチドライブラリー」、又は「3Fランダムペプチドライブラリー」というとき、(特許文献13、非特許文献14)において構築された、スリーフィンガー様スキャフォールド(3F)のループI、ループII及びループIIIの特定の領域のアミノ酸を同時にランダム化したランダムペプチドライブラリーを指す。典型的には、コンビナトリアルライブラリーとして用いることが可能なように、3Fペプチドライブラリーを構成する各ペプチドが、それぞれのペプチドをコードするポリヌクレオチド(cDNA)と対応する形で存在しているライブラリー(cDNAディスプレイともいう。)を指す。しかし、当該cDNAディスプレイを製造するために用いたランダム化された3FペプチドライブラリーをコードするmRNAまたはcDNAで構成される3Fポリヌクレオチドライブラリーを含めて「3Fペプチドライブラリー」と称する。
「3Fペプチドライブラリー」におけるループI、ループII及びループIIIの特定の領域のランダム化のための方法は、既知であり、例えば(特許文献13、非特許文献14)にも詳細に記載されている。
Three-finger-like scaffold (3F) is commonly found in some α-neurotoxins derived from snake venom, as described in (Patent Document 13 and Non-Patent Document 14). It is a structure having a small size of 60 to 70 amino acids, including 4 to 5 disulfide bonds, 3 to 5 antiparallel β-sheets, and 3 protruding loops forming a three-finger structure. Extremely stable. In particular, it has high thermal stability and can withstand 60 to 70 ° C. (Biochemistry. 2000 Aug 1; 39 (30): 8705-10). In addition, since it is small in size, it is unlikely to be recognized as an antigen and prone to protease degradation, so it is predicted that the half-life in serum is long.
In the present invention, when referring to “3F peptide library” or “3F random peptide library”, loop I and loop of three-finger-like scaffold (3F) constructed in (Patent Document 13, Non-Patent Document 14) A random peptide library in which amino acids in specific regions of II and Loop III are simultaneously randomized. Typically, a library in which each peptide constituting a 3F peptide library exists in a form corresponding to a polynucleotide (cDNA) encoding each peptide so that it can be used as a combinatorial library (Also referred to as cDNA display). However, a 3F polynucleotide library composed of mRNA or cDNA encoding the randomized 3F peptide library used to produce the cDNA display is referred to as a “3F peptide library”.
Methods for randomizing specific regions of Loop I, Loop II, and Loop III in the “3F peptide library” are known and described in detail in, for example, (Patent Document 13 and Non-Patent Document 14). Yes.

スリーフィンガー様スキャフォールド(3F)は、構成するアミノ酸が異なっていても、3次元的な構造は高度に保存されているため、例えば(特許文献13)の[表1]に列記されている種々の起源生物由来のスリーフィンガー様スキャフォールド(3F)を利用して構築されたライブラリーであってもよいが、特に、下記(式1)で示されるMicrurus corallinus由来のCTx3ペプチドライブラリー(配列番号15)が好ましい。
(式1)
LVCY(X)6PGTLETCPDDFTCV(X)10TQYCSHACAIP(X)7CCQTDKCNG(配列番号15)
(式中、Xは任意のアミノ酸残基である。)
Even though the three-finger-like scaffold (3F) is composed of different amino acids, the three-dimensional structure is highly conserved. For example, there are various types listed in [Table 1] of (Patent Document 13). Although it may be a library constructed using a three finger-like scaffold (3F) derived from the origin organism, a CTx3 peptide library derived from Micrurus corallinus represented by the following (formula 1) (SEQ ID NO: 15) is preferred.
(Formula 1)
LVCY (X) 6 PGTLETCPDDFTCV (X) 10 TQYCSHACAIP (X) 7 CCQTDKCNG (SEQ ID NO: 15)
(In the formula, X is an arbitrary amino acid residue.)

すなわち、本発明の最も好ましいVEGF結合ペプチドのアミノ酸配列は、下記(式2)で表される。
(式2)
LVCYPLTRVVPGTLETCPDDFTCVHGDHHTLSEWTQYCSHACAIPEEPTAHVCCQTDKCNG(配列番号16)
That is, the most preferred amino acid sequence of the VEGF-binding peptide of the present invention is represented by the following (Formula 2).
(Formula 2)
LVCYPLTRVVPGTLETCPDDFTCVHGDHHTLSEWTQYCSHACAIPEEPTAHVCCQTDKCNG (SEQ ID NO: 16)

(1−2)VEGF結合性ペプチドのサイズの最適化
本発明で用いられたスリーフィンガー様スキャフォールド(3F)は、例えば、CTx3由来の3Fの場合、全長61アミノ酸残基から構成されているが、ループI、ループII及びループIIIという3つのループが存在し、それぞれのループは、その末端領域にあたるS-S結合によりしっかり固定された構造となっている。したがって、各ループ構造の末端部S-S結合を形成するためのCysを残して切断した12〜25アミノ酸残基という小さなサイズのペプチド「1Fスキャフォールド」も、もとの立体構造を保持している。そして、非特許文献14では、ループIを含む1Fのペプチドにおいて、本来の3Fで示したと同様の阻害活性、アゴニスト活性、アンタゴニスト活性が保たれていることが実証されている。
本発明のVEGF結合性ペプチドについても、3F構造を構成し得る全長ペプチドである必要はなく、ループI、ループII及びループIIIのいずれかを含み、少なくとも「1Fスキャフォールド」を構成し得るペプチドであれば、3F構造を有する全長のVEGF結合性ペプチドと同様のVEGF結合活性を有し、かつVEGF阻害活性が期待できる。そして、全長ペプチドと比較して、小さいサイズであることによって、合成のしやすさに加え、抗原性のなさ、血清半減期の長さなど、サイズの小さいメリットが発揮される。
(1-2) Optimization of VEGF-binding peptide size The three-finger-like scaffold (3F) used in the present invention is composed of a total length of 61 amino acid residues in the case of 3F derived from CTx3, for example. There are three loops, loop I, loop II, and loop III, and each loop has a structure that is firmly fixed by an SS bond in the terminal region. Therefore, the peptide “1F scaffold” having a small size of 12 to 25 amino acid residues cleaved leaving Cys for forming the terminal SS bond of each loop structure also retains the original three-dimensional structure. In Non-Patent Document 14, it is demonstrated that the inhibitory activity, agonist activity, and antagonist activity similar to those shown in the original 3F are maintained in the 1F peptide containing loop I.
The VEGF-binding peptide of the present invention does not need to be a full-length peptide that can constitute a 3F structure, but includes any one of loop I, loop II, and loop III, and can constitute at least a “1F scaffold”. If present, it has the same VEGF-binding activity as the full-length VEGF-binding peptide having a 3F structure and can be expected to have VEGF inhibitory activity. In addition to the ease of synthesis, the small size of the full-length peptide provides advantages such as small antigenicity and serum half-life.

以上のことから、本発明のVEGF結合性ペプチドは、さらにサイズを小さくする最適化が施されることが好ましく、本発明の他の態様は、下記(式3)〜(式5)のいずれかのアミノ酸配列を含むペプチドであるということができる。特に、(式3)〜(式5)のいずれかのアミノ酸配列を含むペプチドであって、(式2)の部分ペプチドである場合がより好ましい。その際、1Fを構成するアミノ酸のうちで、環化に関与しないCysは、他のアミノ酸に変更することが好ましく、非特許文献14に倣い、(式3)及び(式4)では、途中のCysをGlyに置換している。また、環化に用いられる両端のCysの外側のアミノ酸、例えば(式3)におけるN末側の「Leu-Val」及びC末側の「Val」は他のアミノ酸に置き換えることもできる。
(式3)
LVCYPLTRVVPGTLETGPDDFTCV(配列番号17)
(式4)
ETCPDDFTGVHGDHHTLSEWTQYCS(配列番号18)
(式5)
ACAIPEEPTAHVC(配列番号19)
From the above, the VEGF-binding peptide of the present invention is preferably optimized to further reduce the size, and other aspects of the present invention are any of the following (Formula 3) to (Formula 5) It can be said that the peptide comprises the amino acid sequence of In particular, it is a peptide containing any one of the amino acid sequences of (Formula 3) to (Formula 5), and more preferably a partial peptide of (Formula 2). At that time, among the amino acids constituting 1F, Cys that is not involved in cyclization is preferably changed to another amino acid. According to Non-Patent Document 14, (Formula 3) and (Formula 4) Cys is replaced with Gly. In addition, amino acids outside Cys at both ends used for cyclization, for example, “Leu-Val” on the N-terminal side and “Val” on the C-terminal side in (Formula 3) can be replaced with other amino acids.
(Formula 3)
LVCYPLTRVVPGTLET G PDDFTCV (SEQ ID NO: 17)
(Formula 4)
ETCPDDFT G VHGDHHTLSEWTQYCS (SEQ ID NO: 18)
(Formula 5)
ACAIPEEPTAHVC (SEQ ID NO: 19)

2.本発明の「VEGF結合性ペプチド」にとっての標的物質となる「VEGF」について
VEGF(血管内皮細胞増殖因子)は、脈管形成、血管新生などに関与する増殖因子であり、ヒトを含む哺乳類ではVEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D及びPIGFの5種が知られており、VEGF-Aが最も強力に血管新生を亢進する。ヒトVEGF-Aは、成熟体全長が189アミノ酸残基からなるが、VEGF-A遺伝子の異なるスプライシングに基づき複数のアイソファームが知られており、エクソン6が欠如した165アミノ酸残基からなる「VEGF 165」は、全長「VEGF 189」と同等の生物学的活性を有している(非特許文献18)。
また、「VEGF 165」は、体内で主として発現しているVEGFであり、固形癌での発現量が多いことでも知られているので、本発明における「VEGF結合性ペプチド」のスクリーニング用には最も好ましい「標的VEGF」であるといえる。実施例では、配列番号20に示される「VEGF 165」の2量体からなる市販VEGF(PeproTech社製, London)を用い、既知の方法によりビオチン化して、ストレプトアビジンで被覆された磁気性ビーズに固定化した。
2. “VEGF” as a target substance for the “VEGF-binding peptide” of the present invention
VEGF (vascular endothelial growth factor) is a growth factor involved in angiogenesis, angiogenesis, etc. In mammals including humans, five types of VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D and PIGF Is known, and VEGF-A most potently enhances angiogenesis. Human VEGF-A consists of 189 amino acid residues in the full length of the mature body, but multiple isofarms are known based on different splicing of the VEGF-A gene, and VEGF consists of 165 amino acid residues lacking exon 6. 165 "has a biological activity equivalent to the full length" VEGF 189 "(Non-patent Document 18).
In addition, “VEGF 165” is a VEGF that is mainly expressed in the body and is known to have a large amount of expression in solid tumors. Therefore, “VEGF 165” is most suitable for screening of “VEGF-binding peptide” in the present invention. It can be said to be a preferred “target VEGF”. In the examples, commercially available VEGF (PeproTech, London) consisting of a dimer of “VEGF 165” shown in SEQ ID NO: 20 was used to biotinylate by a known method, and then applied to streptavidin-coated magnetic beads. Immobilized.

3.本発明のcDNAディスプレイ法でcDNAディスプレイとして用いる3F-cDNAタンパク質融合体ライブラリーの製造方法
(3−1)リンカー−Nの構造及び合成方法
本発明で用いたリンカー−Nは以下の様に構成される。通常のT字型ピューロマイシンリンカーオリゴヌクレオチドの場合と同様に、水平方向のDNA鎖を主鎖、垂直方向のピューロマイシンを有するDNA鎖を側鎖と称すると、主鎖の5'末端側から、mRNAとの「ライゲーション部位」及びmRNAとの「ハイブリダイゼーション領域」及び逆転写のための「プライマー部位」で構成され、側鎖は、付け根部分から、「オリゴdA」、「スペーサー配列」及びピューロマイシンとで構成され、リンカー内にはビオチン分子は含まれない(図1a)。
側鎖の「スペーサー配列」は、化学式「PO4(CH2CH2O)5CH2CH2PO4」で表される「Sp.18(Spacer 18 Phosphoramidite)」分子を用い、FITCを結合させた「(Sp.18×1)(T-FITC)(Sp.18×3)」の配列を用いた。
本発明で用いたリンカー−Nの合成は、以下の方法で行った。
5'-ライゲーション部位/ハイブリダイゼーション領域とピューロマイシン−オリゴdA含有スペーサー配列とが5-Me-dCで連結された図1(b)に記載の「5'-CCCCCCCGCCGCCCCCCG (5-Me-dC) A18 (Spec18) (Spec18) (Spec18) (F-dT) (Spec18) CC (Puro) -3'」をDNAシンセサイザーなどで合成する。ここで、(F-dT)は(T-FITC)を表す。5-Me-dCのレブリニル保護基を除去後、プライマー配列、例えば「5'-CCTTG-3'」を5-Me-dCに繋ぐことで、簡単に本発明のリンカー−Nを製造することができる。「リンカー−N」が生成できたことは、TOF-MSでもゲル電気泳動でも確認できる。
3. 3. Production method of 3F-cDNA protein fusion library used as a cDNA display by the cDNA display method of the present invention (3-1) Structure and synthesis method of linker-N The linker-N used in the present invention is constituted as follows. The As in the case of a normal T-shaped puromycin linker oligonucleotide, when a horizontal DNA strand is referred to as a main chain and a DNA strand having a vertical puromycin is referred to as a side chain, from the 5 ′ end side of the main chain, It consists of a “ligation site” with mRNA, a “hybridization region” with mRNA, and a “primer site” for reverse transcription, and the side chains from the base part to “oligo dA”, “spacer sequence” and puromycin The biotin molecule is not contained in the linker (FIG. 1a).
The “spacer sequence” of the side chain uses the “Sp.18 (Spacer 18 Phosphoramidite)” molecule represented by the chemical formula “PO 4 (CH 2 CH 2 O) 5 CH 2 CH 2 PO 4 ” and binds FITC. The sequence of “(Sp.18 × 1) (T-FITC) (Sp.18 × 3)” was used.
The linker-N used in the present invention was synthesized by the following method.
“5′-CCCCCCCGCCGCCCCCCG (5-Me-dC) A18” described in FIG. 1B in which the 5′-ligation site / hybridization region and puromycin-oligo dA-containing spacer sequence are linked by 5-Me-dC. (Spec18) (Spec18) (Spec18) (F-dT) (Spec18) CC (Puro) -3 '"is synthesized with a DNA synthesizer or the like. Here, (F-dT) represents (T-FITC). After removing the levulinyl protecting group of 5-Me-dC, a primer sequence, for example, “5′-CCTTG-3 ′”, is linked to 5-Me-dC to easily produce the linker-N of the present invention. it can. The generation of “Linker-N” can be confirmed by TOF-MS and gel electrophoresis.

(3−2)3F-mRNA−リンカー−N連結体
次いで、リンカー−Nと連結させる3F-mRNAライブラリーを、以下の様に調製する。
テンプレートDNAとしては、3FポリペプチドライブラリーをコードするDNA(特許文献13)遺伝子をコードする配列の他に、翻訳反応促進に必要な配列及びHisタグ配列、さらにその他の配列が含まれ、かつ最も3'末端側にはリンカー−Nの主鎖に相当するプライマー部位及びハイブリダイゼーション領域に相補的な塩基配列が含まれる(図3)。
mRNAとリンカーとの連結は、公知の手法によりハイブリダイゼーションによるアニーリングの後にT4 RNAリガーゼを用いてライゲーションによる連結を行わせる。
(3-2) 3F-mRNA-Linker-N Conjugate Next, a 3F-mRNA library to be linked to Linker-N is prepared as follows.
The template DNA includes a sequence encoding a DNA gene encoding a 3F polypeptide library (Patent Document 13), a sequence necessary for promoting a translation reaction, a His tag sequence, and other sequences. The terminal side includes a primer site corresponding to the main chain of linker-N and a base sequence complementary to the hybridization region (FIG. 3).
The mRNA and linker are linked by ligation using T4 RNA ligase after annealing by hybridization by a known method.

(3−3)3F-mRNAタンパク質融合体の調製
得られたmRNA−リンカー−N連結体を小麦胚芽抽出物(WGE)と接触させることによって、そのリボソームA内でタンパク質の合成を行うと同時に、ピューロマイシンを介して翻訳されたタンパク質とmRNA−リンカー−N連結体を融合させ、mRNA−リンカー−N−タンパク質融合体(以下、3F-mRNAタンパク質融合体ともいう。)を構築する。
小麦胚芽抽出物(WGE)としては、Promega社(Madison, WI, USA)で市販のキットが利用できる。
(3-3) Preparation of 3F-mRNA protein fusion The resulting mRNA-linker-N conjugate was contacted with wheat germ extract (WGE) to synthesize proteins in ribosome A, The protein translated via puromycin and the mRNA-linker-N conjugate are fused to construct an mRNA-linker-N-protein fusion (hereinafter also referred to as 3F-mRNA protein fusion).
As a wheat germ extract (WGE), a kit commercially available from Promega (Madison, Wis., USA) can be used.

(3−4)3F-cDNA−リンカー−N−タンパク質融合体(以下、3F-cDNAタンパク質融合体という。)の作製と精製
本発明のmRNAタンパク質融合体の精製、逆転写反応によるcDNAタンパク質融合体の作製、及び得られたcDNAタンパク質融合体の精製は、全て同一の市販Ni-NTA磁性ビーズ(Qiagen社)を用いる。
本発明の実施例では、mRNAを分解せずに、mRNA/cDNAタンパク質融合体のまま用いているが、RNaseH(Ambion, Austin, TX, USA)などによりmRNAを分解して用いてもよく、その場合はNi-NTA磁性ビーズ上で分解することができる。一般にcDNAディスプレイというとき、mRNA/cDNAタンパク質融合体及びcDNAタンパク質融合体のいずれの場合も指すので、本発明においても両者を区別せずに、cDNAタンパク質融合体という。
得られた3F-cDNAタンパク質融合体のランダムペプチドライブラリーを、cDNAディスプレイとして用い、cDNAディスプレイ法に適用して進化工学的なスクリーニングに供する。
(3-4) Production and purification of 3F-cDNA-linker-N-protein fusion (hereinafter referred to as 3F-cDNA protein fusion) Purification of mRNA protein fusion of the present invention, cDNA protein fusion by reverse transcription reaction The same commercially available Ni-NTA magnetic beads (Qiagen) are all used for the preparation of and the purification of the obtained cDNA protein fusion.
In the examples of the present invention, mRNA / cDNA protein fusion is used as it is without degrading mRNA. However, mRNA may be used after degrading with RNaseH (Ambion, Austin, TX, USA), etc. The case can be decomposed on Ni-NTA magnetic beads. In general, the term “cDNA display” refers to both cases of mRNA / cDNA protein fusion and cDNA protein fusion. Therefore, in the present invention, they are referred to as cDNA protein fusion without distinguishing both.
The obtained random peptide library of 3F-cDNA protein fusion is used as a cDNA display, and is applied to the cDNA display method and subjected to evolutionary engineering screening.

4.本発明で用いたcDNAディスプレイ法によるインビトロセレクション
(4−1)標的物質となる「VEGF」の調製、固定化
本発明のcDNAディスプレイ法により、3F-cDNAタンパク質融合体のランダムペプチドライブラリーを用いて作製したcDNAディスプレイをVEGFへの相互作用の強さでスクリーニングし、VEGF高親和性タンパク質をハイスループットスクリーニングする。
ここで、標的物質となる「VEGF」とは、VEGFと結合してVEGF受容体との結合阻害するペプチドを取得できる必要があるため、上述のヒトVEGF、特にヒトVEGF-Aであり、VEGF特異的なエピトープ配列、とりわけVEGF受容体との結合に関わる領域を一部もしくは全てを含むアミノ酸配列である。これらを本発明では単に「VEGF」と称する。なお、本実施例では、典型的な配列番号20に示される165アミノ酸残基からなるヒトVEGF-Aの市販ヒトVEGF 165(PeproTech社製, London)を用いた。
本発明においては、磁気性ビーズなど固相表面に固定化した本発明のcDNAディスプレイとの結合反応を、水溶液中で観察する。
標的物質と磁気性ビーズとの結合は、ビオチン化したVEGFを、あらかじめ磁気性ビーズに結合したストレプトアビジンとの親和性を利用して、結合させる。
4). In vitro selection by cDNA display method used in the present invention (4-1) Preparation and immobilization of “VEGF” as target substance Using random peptide library of 3F-cDNA protein fusion by cDNA display method of the present invention The prepared cDNA display is screened based on the strength of interaction with VEGF, and VEGF high affinity protein is screened at high throughput.
Here, since the target substance “VEGF” needs to be able to obtain a peptide that binds to VEGF and inhibits binding to the VEGF receptor, it is the above-mentioned human VEGF, particularly human VEGF-A, and is VEGF-specific. A typical epitope sequence, in particular, an amino acid sequence comprising part or all of a region involved in binding to a VEGF receptor. These are simply referred to as “VEGF” in the present invention. In this example, commercially available human VEGF 165 (PeproTech, London) consisting of 165 amino acid residues represented by typical SEQ ID NO: 20 was used.
In the present invention, the binding reaction with the cDNA display of the present invention immobilized on a solid surface such as magnetic beads is observed in an aqueous solution.
For binding between the target substance and the magnetic beads, biotinylated VEGF is bound using the affinity with streptavidin previously bound to the magnetic beads.

VEGFをビオチン化する方法は公知の方法が適用でき、ビオチンを結合し得る塩基(例えば、デオキシチミン(dT))もしくはビオチンが結合した塩基(例えば、ビオチン−デオキシチミン(Biotin-dT))、アミノ基によって修飾された塩基(例えば、アミノ修飾デオキシチミン(例、Amino-Modifier C6-dT:Glen Research Search社製))、カルボキシ基によって修飾された塩基(例えば、カルボキシ修飾デオキシチミン(Carboxy-dT))、チオール基によって修飾された塩基(例えば、チオール修飾デオキシチミン(4-Thio-dT))等でビオチン化することができる。市販のEZ-Link Sulfo-NHS-SS-ビオチン(Pierce, Rockford, USA)を用いることもできる。
ストレプトアビジンを結合した磁気性ビーズは、Ni-NTA磁性ビーズなどビーズ表面に公知の方法でストレプトアビジンを被覆して調製できるが、市販のストレプトアビジン被覆ビーズ(Magnotex-SA(タカラバイオ)又はMagnosphereTM MS300/Streptavidin(タカラバイオ))を用いても良い。
As a method for biotinylating VEGF, a known method can be applied. A base capable of binding biotin (for example, deoxythymine (dT)) or a base to which biotin is bound (for example, biotin-deoxythymine (Biotin-dT)), amino Base modified by a group (eg, amino-modified deoxythymine (eg, Amino-Modifier C6-dT: manufactured by Glen Research Search)), base modified by a carboxy group (eg, carboxy-modified deoxythymine (Carboxy-dT) ), A base modified with a thiol group (for example, thiol-modified deoxythymine (4-Thio-dT)) and the like. Commercially available EZ-Link Sulfo-NHS-SS-biotin (Pierce, Rockford, USA) can also be used.
Magnetic beads bound with streptavidin can be prepared by coating streptavidin on the surface of beads such as Ni-NTA magnetic beads by a known method, but commercially available streptavidin-coated beads (Magnotex-SA (Takara Bio) or Magnosphere ) MS300 / Streptavidin (Takara Bio) may be used.

(4−2)相互作用の測定方法と、得られたディスプレイタンパク質の同定方法
本発明のcDNAディスプレイ法において、ディスプレイされているタンパク質とVEGFとが相互作用しているか否かの測定は、両分子間の相互作用に基づいて発生される信号の変化を測定、検出することにより行う。
そのような測定手法としては、例えば、表面プラズモン共鳴法(Cullen D.C., et al., Biosensors, 3(4), 211-225 (1987-88))、エバネッセント場分子イメージング法(Funatsu T., et al., Nature, 374, 555-559 (1995))、蛍光イメージングアナライズ法、固相酵素免疫検定法(Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA):Crowther J.R., Methods in Molecular Biology, 42 (1995))、蛍光偏光解消法(Perran J., et al., J. Phys. Rad., 1, 390-401 (1926))、及び蛍光相関分光法(Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS):Eigen M., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 5740-5747 (1994))等が挙げられる。
(4-2) Measurement Method of Interaction and Identification Method of Obtained Display Protein In the cDNA display method of the present invention, whether or not the displayed protein and VEGF interact with each other is measured by both molecules. This is done by measuring and detecting changes in the signal generated based on the interaction between the two.
Examples of such measurement techniques include surface plasmon resonance (Cullen DC, et al., Biosensors, 3 (4), 211-225 (1987-88)), evanescent field molecular imaging (Funatsu T., et al. al., Nature, 374, 555-559 (1995)), fluorescence imaging analysis, Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA): Crowther JR, Methods in Molecular Biology, 42 (1995)), fluorescence Depolarization (Perran J., et al., J. Phys. Rad., 1, 390-401 (1926)), and Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS): Eigen M., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 5740-5747 (1994)).

本発明cDNAディスプレイ法において、VEGFと相互作用していると判断されたタンパク質-VEGF結合体中のディスプレイタンパク質の同定は、cDNAタンパク質融合体中のcDNAをPCR増幅し、塩基配列を解析して行う。標的物質の同定は、あらかじめ標識しておいた標識を利用して、NMR、IR、各種質量分析等を用いて行うことができる。標識物質がタンパク質であれば、通常のアミノ酸配列シークエンサーで行うこともできる。   In the cDNA display method of the present invention, identification of a display protein in a protein-VEGF conjugate determined to interact with VEGF is performed by PCR amplification of the cDNA in the cDNA protein fusion and analysis of the base sequence. . Identification of a target substance can be performed using NMR, IR, various mass spectrometry, etc., using a label that has been labeled in advance. If the labeling substance is a protein, it can also be performed with a normal amino acid sequencer.

(4−3)インビトロセレクションの全工程図(参考)
本発明のリンカー−Nを用いたcDNAディスプレイ法を用いたインビトロセレクションは、以下の手順に限られる分けではないが、図11aに従って説明する。
(a)テンプレートDNA(例えば、ランダムペプチドライブラリー)をmRNAに転写してこれを精製し、必要に応じ適宜し定量する工程(mRNAライブラリー):〜1.5時間。
(b)mRNAをリンカー−Nにライゲートする工程(mRNA−リンカー−N):0.2時間。
(c)小麦胚芽ライセート翻訳系で翻訳後、高濃度塩の条件下で成熟する工程(mRNA-タンパク質融合体):〜1時間。
(d)Ni-NTA磁性ビーズ上で、mRNAタンパク質融合体を精製し、逆転写を行い、かつcDNAタンパク質融合体の精製を行った後に溶出する工程(cDNAタンパク質融合体):0.5時間。
(e)SAビーズなどに固定化された標的タンパク質にcDNAタンパク質融合体を結合させ、洗浄後、溶出させる工程:〜2時間。
(f)溶出したcDNAタンパク質融合体のcDNAをPCR増幅し、DNA配列を決定する工程、又はテンプレートDNAを調製して再度工程(a)に供する工程:
全工程は6〜8時間で完了できる。
(4-3) Whole process diagram of in vitro selection (reference)
In vitro selection using the cDNA display method using the linker-N of the present invention is not limited to the following procedure, but will be described with reference to FIG. 11a.
(A) Transcribing template DNA (for example, random peptide library) to mRNA, purifying it, and quantifying it as appropriate (mRNA library): ~ 1.5 hours.
(B) Ligating mRNA to linker-N (mRNA-linker-N): 0.2 hours.
(C) Process of maturation under high salt condition (mRNA-protein fusion) after translation in wheat germ lysate translation system: ~ 1 hour.
(D) A step of purifying an mRNA protein fusion on Ni-NTA magnetic beads, performing reverse transcription, and purifying the cDNA protein fusion and then eluting it (cDNA protein fusion): 0.5 hours.
(E) A step of binding a cDNA protein fusion to a target protein immobilized on SA beads or the like, washing, and eluting: ~ 2 hours.
(F) PCR amplification of the eluted cDNA protein fusion cDNA and determining the DNA sequence, or preparing the template DNA and subjecting it to step (a) again:
The whole process can be completed in 6-8 hours.

以下に実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
本発明におけるその他の用語や概念は、当該分野において慣用的に使用される用語の意味に基づくものであり、本発明を実施するために使用する様々な技術は、特にその出典を明示した技術を除いては、公知の文献等に基づいて当業者であれば容易かつ確実に実施可能である。また、各種の分析などは、使用した分析機器又は試薬、キットの取り扱い説明書、カタログなどに記載の方法を準用して行った。
なお、本明細書中に引用した先行技術文献、特許公報及び特許出願明細書中の記載内容は、本発明の記載内容として参照されるものとする。
EXAMPLES The present invention will be described below in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Other terms and concepts in the present invention are based on the meanings of terms that are conventionally used in the field, and various techniques used to implement the present invention include those that clearly indicate the source. Except for this, it can be easily and reliably carried out by those skilled in the art based on known documents and the like. In addition, various analyzes were performed by applying the methods described in the analytical instruments or reagents used, kit instruction manuals, catalogs, and the like.
In addition, the description content in prior art documents, patent publications, and patent application specifications cited in the present specification shall be referred to as the description content of the present invention.

(参考例1)本発明の核酸リンカー(リンカー−N)の合成
多機能性の基を組み込んだ、5’-CCCCCCCGCCGCCCCCCG (5-Me-dC) A18 (Spec18) (Spec18) (Spec18) (F-dT) (Spec18) CC (Puro) -3’からなるピューロマイシン−オリゴヌクレオチドを、BEX社(日本)に委託してDNAシンセサイザーABI394(Applied Biosystem, Japan)で合成した。上記ピューロマイシン−オリゴヌクレオチドの5'末端はアセチル化により保護した。式中、記号(5-Me-dC)は5'-ジメトキシトリチル-N4-(O-レブリニル-6-オキシヘキシル)-5-メチル-2'-デオキシシチジン(Glen Research社製)を示す。(Spec18)はC18スペーサーホスホロアミダイトを、(F-dT)はフルオレセイン-dTを、そして(Puro)はピューロマイシンCPGを示す。
5-Me-dCのレブリニル保護基を1:1のピリジン/酢酸中の0.5Mのヒドラジン水和物で除去して、カラムをさらにピリジン/酢酸(1:1)で、次いでアセトニトリルで洗浄した。プライマー配列5'-CCTTG-3'をピューロマイシン−オリゴヌクレオチド中の5-Me-dCに繋ぎオリゴヌクレオチド鎖を分岐させた。得られたピューロマイシン−分岐オリゴヌクレオチドをメタノール中のK2CO3でカラムから切断して5'末端のアセチル基を脱保護した。この脱保護を完全にするために25%の水酸化アンモニウム中、65℃で1.5時間の反応を実施し、逆相HPLCで精製して本発明のピューロマイシン−リンカーオリゴヌクレオチド(以下、「リンカー−N」と称す。)を得た(図1)。「リンカー−N」が生成できたことは、TOF-MS及びゲル電気泳動で確認した。修飾のために用いた全てのホスホロアミダイト試薬はGlen Research社(Sterling, VA, USA)から入手した。
Reference Example 1 Synthesis of Nucleic Acid Linker of the Present Invention (Linker-N) 5′-CCCCCCCGCCGCCCCCCG (5-Me-dC) A18 (Spec18) (Spec18) (Spec18) (F- A puromycin-oligonucleotide consisting of dT) (Spec18) CC (Puro) -3 ′ was synthesized by DNA synthesizer ABI394 (Applied Biosystem, Japan) outsourced to BEX (Japan). The 5 ′ end of the puromycin-oligonucleotide was protected by acetylation. In the formula, the symbol (5-Me-dC) represents 5′-dimethoxytrityl-N4- (O-levulinyl-6-oxyhexyl) -5-methyl-2′-deoxycytidine (Glen Research). (Spec18) indicates C18 spacer phosphoramidite, (F-dT) indicates fluorescein-dT, and (Puro) indicates puromycin CPG.
The levulinyl protecting group of 5-Me-dC was removed with 0.5 M hydrazine hydrate in 1: 1 pyridine / acetic acid and the column was further washed with pyridine / acetic acid (1: 1) and then with acetonitrile. Primer sequence 5′-CCTTG-3 ′ was linked to 5-Me-dC in puromycin-oligonucleotide to branch the oligonucleotide chain. The resulting puromycin-branched oligonucleotide was cleaved from the column with K 2 CO 3 in methanol to deprotect the 5 ′ terminal acetyl group. In order to complete this deprotection, the reaction was carried out in 25% ammonium hydroxide at 65 ° C. for 1.5 hours and purified by reverse phase HPLC to purify the puromycin-linker oligonucleotide of the present invention (hereinafter “linker- N ”) was obtained (FIG. 1). The generation of “Linker-N” was confirmed by TOF-MS and gel electrophoresis. All phosphoramidite reagents used for modification were obtained from Glen Research (Sterling, VA, USA).

(参考例2)リンカー−Nのライゲーション効率
(2−1)テンプレートDNA構築物の調製
リンカー−Nのライゲーション効率を調べるために、リンカー−Nと繋ぐmRNAのテンプレートDNAを、既知のプロテインAのB-ドメイン(BDA:Gouda, H., et al, Biochemistry 1992, 31, 9665.)、Oct-1のPouドメイン(PDO:Dekker, N., et al, Nature 1993, 362, 852-855.)、スリーフィンガー(3F:非特許文献14)及びIL6レセプター(6R14:非特許文献14)をコードするDNAを用いて調製した。
「BDA(プロテインAのB-ドメイン)」は、非特許文献20に記載のpEFZZ18プロテインA融合ベクター(GE Healthcare社)から増幅し、「PDO(Oct-1のPouドメイン)」は、非特許文献21に従って合成した。そして、非特許文献14に従って、「3F(スリーフィンガー))は、南アメリカサンゴヘビMicrurus coralinusからクローンし、「6R14」(ヒトIL6レセプターαと結合活性のある3Fペプチド)は、非特許文献22に記載のpBADThio/TOPOベクターIL6R10-14から得た。
これらDNAの5'末端側に、非特許文献22に記載の「SP6プロモーターを含むオリゴヌクレオチド/キャップ部位/Xenopus β-globin5'非翻訳領域(UTR)」及び翻訳開始コドン(ATG)を繋ぎ、そして3'末端側には、「スペーサー(G3S)2/His-タグ配列(6×His)/スペーサー(G3S)/Y-タグ配列」を付加してPCRで増幅し、テンプレートDNA構築物を得た(図3)。ここで、スペーサー(G3S)は、「GGGS(G=グリシン;S=セリン)」である。PCR増幅は20秒の変性(94℃)工程、15秒のアニーリング(60℃)工程及び30秒のエクステンション工程(72℃)によって実施した。
Reference Example 2 Ligation Efficiency of Linker-N (2-1) Preparation of Template DNA Construct In order to examine the ligation efficiency of Linker-N, the template DNA of mRNA linked to Linker-N was used as a known protein A B- Domain (BDA: Gouda, H., et al, Biochemistry 1992, 31, 9665.), Oct-1 Pou domain (PDO: Dekker, N., et al, Nature 1993, 362, 852-855.), Three It was prepared using DNA encoding a finger (3F: Non-Patent Document 14) and an IL6 receptor (6R14: Non-Patent Document 14).
“BDA (B-domain of protein A)” is amplified from the pEFZZ18 protein A fusion vector (GE Healthcare) described in Non-patent document 20, and “PDO (Pou domain of Oct-1)” is non-patent document. Synthesized according to 21. According to Non-Patent Document 14, “3F (three finger)” is cloned from the South American coral snake Micrurus coralinus, and “6R14” (3F peptide having binding activity with human IL6 receptor α) is described in Non-Patent Document 22. PBADThio / TOPO vector IL6R10-14.
The 5 ′ terminal side of these DNAs is linked to “an oligonucleotide containing SP6 promoter / cap site / Xenopus β-globin 5 ′ untranslated region (UTR)” and a translation initiation codon (ATG) described in Non-Patent Document 22, and On the 3 ′ end side, “spacer (G3S) 2 / His-tag sequence (6 × His) / spacer (G3S) / Y-tag sequence” was added and amplified by PCR to obtain a template DNA construct ( FIG. 3). Here, the spacer (G3S) is “GGGS (G = glycine; S = serine)”. PCR amplification was performed with a 20 second denaturation (94 ° C) step, a 15 second annealing (60 ° C) step and a 30 second extension step (72 ° C).

(2−2)リンカー−Nと各種mRNAとのライゲーション
(2−1)で得られた4種類のテンプレートDNA構築物を、それぞれRiboMAX Large Scale Production System(Promega, Madison, WI, USA)において37℃で1時間SP6 RNAポリメラーゼによって転写してキャップ付転写産物を産生し、RNeasy 精製キット(Qiagen)で精製して、BDA-mRNA, PDO-mRNA, 3F-mRNA, 6R14-mRNAを得、260nmの吸光度によって定量した。
次いで、各mRNAとリンカー−Nとを比率1:1(50pmol)で、94℃で15〜30分間加熱下アニールした後、4℃まで徐冷した。3UのT4キナーゼ(NEB, USA)及び20UのT4RNAリガーゼ(Takara, Japan) を用い、25℃で10分間、20分間及び40分間ライゲーションを実施した。RNA−リンカー複合体が生成されたことは、DNAとハイブリッドしているmRNAをRNase H(Ambion, Austin, TX, USA)で分解し、変性ポリアクリルアミドゲルで電気泳動することで確認できる。
図4は、例としてPDO-mRNAとリンカーとをRNase H存在下もしくは非存在下で10分、20分、及び40分間ライゲーション反応を起こさせ、また10分間ライゲーション反応したものをRNase H処理したものも合わせて変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動(6%のゲル及び8Mの尿素)で分離したものである。なお、その結果はリンカー−Nに組み込まれたFITCによる蛍光画像(図4a)及びSybr Gold(Molecular Probes, USA)による核酸染色画像(図4b)をフルオロイメイジャー(Bio-Rad, Hercules, CA, USA)を用いて取得した。図4cには、PDO以外の3F-mRNA, 6R14mRNA及びBDAmRNAとリンカー−Nとの10分後のライゲーション結果を同様に示す(Sybr Gold染色)。
次いでそれぞれのライゲーション効率を以下の式で計算したところ、PDO 96±4%、3F 91±5%、6R14 95±3%、BDA 96±2%、という結果を得た(図5)。
ライゲーション%=(A/A+B)×100
(式中のAはライゲートされた産物のバンド強度で、Bは残余mRNAの強度である。)。
以上の結果は、リンカー−Nが従来のピューロマイシンリンカーなどのcDNAディスプレイ用又はmRNAディスプレイ用の核酸リンカーと比較して、低いリンカー:mRNA比と高いライゲーション効率を共に達成していることを示している。
(2-2) Four types of template DNA constructs obtained by ligation of linker-N and various mRNAs (2-1) were respectively performed at 37 ° C. in RiboMAX Large Scale Production System (Promega, Madison, WI, USA). Transcripted with SP6 RNA polymerase for 1 hour to produce capped transcripts and purified with RNeasy purification kit (Qiagen) to obtain BDA-mRNA, PDO-mRNA, 3F-mRNA, 6R14-mRNA, with absorbance at 260 nm Quantified.
Next, each mRNA and linker-N were annealed at a ratio of 1: 1 (50 pmol) at 94 ° C. for 15 to 30 minutes, and then gradually cooled to 4 ° C. Ligation was performed at 25 ° C. for 10 minutes, 20 minutes and 40 minutes using 3U T4 kinase (NEB, USA) and 20U T4 RNA ligase (Takara, Japan). The formation of an RNA-linker complex can be confirmed by degrading mRNA hybridized with DNA with RNase H (Ambion, Austin, TX, USA) and performing electrophoresis on a denaturing polyacrylamide gel.
Fig. 4 shows an example of ligation reaction of PDO-mRNA and linker in the presence or absence of RNase H for 10 minutes, 20 minutes, and 40 minutes, and ligase reaction for 10 minutes. These were separated by denaturing polyacrylamide gel electrophoresis (6% gel and 8M urea). The results were obtained by using a fluorescence image (FIG. 4a) by FITC incorporated in linker-N and a nucleic acid staining image (FIG. 4b) by Sybr Gold (Molecular Probes, USA) with fluoroimagers (Bio-Rad, Hercules, CA, USA). FIG. 4c shows similarly the ligation result after 10 minutes of 3F-mRNA other than PDO, 6R14 mRNA and BDA mRNA and linker-N (Sybr Gold staining).
Next, the ligation efficiency of each was calculated by the following formula, and the following results were obtained: PDO 96 ± 4%, 3F 91 ± 5%, 6R14 95 ± 3%, BDA 96 ± 2% (FIG. 5).
Ligation% = (A / A + B) × 100
(A in the formula is the band intensity of the ligated product and B is the intensity of the remaining mRNA).
The above results indicate that Linker-N achieves both a low linker: mRNA ratio and high ligation efficiency compared to conventional nucleic acid linkers for cDNA display or mRNA display such as puromycin linker. Yes.

(参考例3)各種無細胞翻訳系でのタンパク質翻訳効率からみたリンカー−Nにおける「オリゴdA」の長さの最適化
(3−1)オリゴdAの長さの異なるmRNA-リンカーの合成
リンカー−NにおけるオリゴdAの長さを、18個、10個、0個に変えて、前記実施例1と同様にリンカー−N(18A)、リンカー−N−10A(10A)及びリンカー−N−0A(0A)を合成した(図6)。各リンカーを用いて、前記参考例2(2−2)と同様に、各リンカー毎にmRNA(PDO, BDA, 3F, 6R14)−リンカー融合体を作製した。
(Reference Example 3) Optimization of the length of “oligo dA” in linker-N from the viewpoint of protein translation efficiency in various cell-free translation systems (3-1) Synthesis of mRNA-linkers having different oligo dA lengths The length of oligo dA in N was changed to 18, 10, 0, and linker-N (18A), linker-N-10A (10A) and linker-N-0A ( 0A) was synthesized (FIG. 6). Using each linker, an mRNA (PDO, BDA, 3F, 6R14) -linker fusion was prepared for each linker in the same manner as in Reference Example 2 (2-2).

(3−2)ウサギ網状赤血球翻訳系
各mRNA(PDO, BDA, 3F, 6R14)−リンカー融合体をそれぞれ、ウサギ網状赤血球ライセート(Rabbit Reticulocyte Lysate)IVTキット(Ambion, Austin, TX, USA)(以下、RRLと称す。)に供して、各mRNAの翻訳を行い、mRNA(PDO, BDA, 3F, 6R14)−タンパク質融合体を作製した。
具体的には、非特許文献13及び22に従い、mRNA-リンカーの融合体100nMをRRL反応系25μl(ライゼート16.75μl、80mM酢酸カリウム、0.5mM酢酸マグネシウム、10mMクレアチンリン酸、各0.05mMアミノ酸(メチオニン及びロイシンは各々0.025mM))でタンパク質合成反応を30℃で10分間実施した。その後、タンパク質融合体(すなわち、タンパク質のピューロマイシン部分への共有結合)を37℃で2時間65mMのMgCl2及び750mMのKClの存在下で成熟させた。電気泳動分析のサンプリングは10分時点で行った(図7a)。
融合体形成の効率は下記の式により計算し、それぞれのmRNAについてリンカー−N(18A)、リンカー−N−10A(10A)及びリンカー−N−0A(0A)での値はPDO(18A, 60±5;10A, 30±2;OA, 20±3)、BDA(18A, 65±3;10A, 35±3;0A, 22±2)、3F(18A, 50±4;10A, 30±3;0A, 18±3)、6R14(18A, 55±5;10A, 35±4;0A, 20±2)であった。
融合体形成%=(A/A+B)×100
(ここで、Aはタンパク質融合体(mRNA−リンカー−タンパク質)のバンド強度で、Bは残余mRNA−リンカーのバンド強度である。)
各mRNA−リンカーの融合体形成の能力を図7bに示す。
いずれのmRNAの場合もリンカー中のオリゴdAの長さが長いほど翻訳効率が高まることがわかった。
(3-2) Rabbit Reticulocyte Translation System Each mRNA (PDO, BDA, 3F, 6R14) -linker fusion is used as a rabbit reticulocyte lysate IVT kit (Ambion, Austin, TX, USA) (hereinafter referred to as “Rabbit Reticulocyte Lysate”). , And referred to as RRL), each mRNA was translated, and mRNA (PDO, BDA, 3F, 6R14) -protein fusion was prepared.
Specifically, according to Non-Patent Documents 13 and 22, 100 nM of mRNA-linker fusion was added to 25 μl of RRL reaction system (16.75 μl of lysate, 80 mM potassium acetate, 0.5 mM magnesium acetate, 10 mM creatine phosphate, 0.05 mM amino acid (methionine). And leucine were each 0.025 mM)) and the protein synthesis reaction was carried out at 30 ° C. for 10 minutes. The protein fusion (ie, covalent binding to the puromycin portion of the protein) was then matured in the presence of 65 mM MgCl 2 and 750 mM KCl for 2 hours at 37 ° C. Sampling for electrophoresis analysis was performed at 10 minutes (FIG. 7a).
The efficiency of fusion formation was calculated according to the following formula, and the values for linker-N (18A), linker-N-10A (10A) and linker-N-0A (0A) for each mRNA were PDO (18A, 60 ± 5; 10A, 30 ± 2; OA, 20 ± 3), BDA (18A, 65 ± 3; 10A, 35 ± 3; 0A, 22 ± 2), 3F (18A, 50 ± 4; 10A, 30 ± 3) 0A, 18 ± 3) and 6R14 (18A, 55 ± 5; 10A, 35 ± 4; 0A, 20 ± 2).
Fusion formation% = (A / A + B) × 100
(Here, A is the band intensity of the protein fusion (mRNA-linker-protein), and B is the band intensity of the remaining mRNA-linker.)
The ability of each mRNA-linker to form a fusion is shown in FIG. 7b.
In any mRNA, it was found that the longer the oligo dA in the linker, the higher the translation efficiency.

(3−3)小麦胚芽抽出液翻訳系
各mRNA(PDO, BDA, 3F, 6R14)とリンカー−Nとの融合体について、小麦胚芽抽出液(Wheat Germ Extract(Promega, Madison, WI, USA)(以下、WGEと称す。)に供して、上記(3−2)と同様に、各mRNAの翻訳を行い、mRNA(PDO, BDA, 3F, 6R14)−タンパク質融合体を作製した。
WGE内での翻訳は、mRNA-リンカーの融合体100nMをWGE反応系25μl(ライゼート12.5μl、その他製品プロトコルに従う)でタンパク質合成反応を25℃で10分間実施した後、25℃で1時間65mMのMgCl2及び750mMのKClを添加してタンパク質融合体を成熟させた。高濃度塩の効果を検証するためにコントロールとして、高濃度塩非存在下で1時間成熟させた場合も行った。
電気泳動分析は、10分時点(すなわち高濃度塩の添加前)、30分及び1時間時点(高濃度塩の添加後)にサンプリングを行った(図8a)。図8a中、0画分は10分翻訳した後にサンプリングした画分を示し、1画分は高濃度の塩なしで1時間培養したコントロール画分を示し、2画分は高濃度の塩と30分、3画分は1時間それぞれ培養した画分を示す。この結果、翻訳工程での高濃度の塩の添加は有効であり、1時間の成熟工程も有効であることがわかる。
次いで、各mRNA(PDO, BDA, 3F, 6R14)とリンカー−N−10A及びリンカー−N−0Aとの融合体を用いて、同様にWGE内で25℃、10分間実施した後、高濃度塩存在下で1時間成熟させた(図8b)。
各mRNAタンパク質融合体形成%を上記式に従って計算したところ、それぞれのmRNAについてリンカー−N(18A)、リンカー−N−10A(10A)及びリンカー−N−0A(0A)での値はPDO(18A, 90±5;10A, 65±3;0A, 30±4)、BDA(18A, 95±4;10A, 60±6;0A, 35±4)、3F(18A, 85±4;10A, 60±4;0A, 30±4)、6R14(18A, 90±6;10A, 60±5;0A, 35±5)であった(図8c)。
(3-3) Wheat germ extract translation system About the fusion of each mRNA (PDO, BDA, 3F, 6R14) and linker-N, wheat germ extract (Wheat Germ Extract (Promega, Madison, WI, USA) ( Hereinafter, each mRNA was translated in the same manner as in (3-2) above, and an mRNA (PDO, BDA, 3F, 6R14) -protein fusion was prepared.
For translation in WGE, 100 nM of the mRNA-linker fusion was performed in 25 μl of WGE reaction system (12.5 μl of lysate, according to other product protocols), followed by protein synthesis reaction at 25 ° C. for 10 minutes, and then at 65 mM for 1 hour at 25 ° C. It matured protein fusions with the addition of KCl MgCl 2 and 750 mM. In order to verify the effect of high-concentration salt, it was also carried out as a control when it was matured for 1 hour in the absence of high-concentration salt.
Electrophoretic analysis was sampled at 10 minutes (ie before the addition of high-concentration salt), 30 minutes and 1 hour (after addition of high-concentration salt) (FIG. 8a). In FIG. 8a, the 0 fraction represents the fraction sampled after 10 minutes of translation, the 1 fraction represents the control fraction cultured for 1 hour without high concentration salt, and the 2 fraction represents the high concentration salt and 30 fraction. The fractions and 3 fractions represent the fractions cultured for 1 hour, respectively. As a result, it can be seen that the addition of a high concentration of salt in the translation process is effective, and the one-hour maturation process is also effective.
Subsequently, using each mRNA (PDO, BDA, 3F, 6R14), a fusion of linker-N-10A and linker-N-0A, similarly in WGE at 25 ° C. for 10 minutes, Maturated for 1 hour in the presence (Figure 8b).
The percentage formation of each mRNA protein fusion was calculated according to the above formula, and the values for Linker-N (18A), Linker-N-10A (10A) and Linker-N-0A (0A) for each mRNA were PDO (18A , 90 ± 5; 10A, 65 ± 3; 0A, 30 ± 4), BDA (18A, 95 ± 4; 10A, 60 ± 6; 0A, 35 ± 4), 3F (18A, 85 ± 4; 10A, 60 ± 4; 0A, 30 ± 4) and 6R14 (18A, 90 ± 6; 10A, 60 ± 5; 0A, 35 ± 5) (FIG. 8c).

WGEを翻訳系として選択した場合(図8c)と、RRLを翻訳系として用いた場合(図7b)とのそれぞれのタンパク質融合体形成%を比較してみると、リンカー−Nでの値がRRLでは50〜65%であるのに対して、WGEでは90〜95%という極めて高い値を示している。
1ml(4μM)あたり、2.5×1015個で、RRL翻訳系での1ml(0.2μM)あたり、1.2×1014個という形成量からみて1オーダーもの差異を示している。
これらの結果から、WGEでの翻訳においても、リンカー内のオリゴdAの長さが長いほど翻訳効率が高まることが実証され、少なくともオリゴdAとして10以上、好ましくは12以上のdA(デオキシアデニン)の個数が必要であることがわかった。
リンカー−Nにおける「オリゴdA」が、図9dにあるように、柔軟なスペーサー配列を介してピューロマイシンをリボソームAのPサイト付近に適切に配置するのに寄与していることが裏付けられた。
When the% of protein fusion formation in the case where WGE is selected as the translation system (FIG. 8c) and the case where RRL is used as the translation system (FIG. 7b) are compared, the value at linker-N is RRL. Is 50 to 65%, whereas WGE shows an extremely high value of 90 to 95%.
The difference is as much as one order in terms of the formation amount of 2.5 × 10 15 per 1 ml (4 μM) and 1.2 × 10 14 per 1 ml (0.2 μM) in the RRL translation system.
From these results, it has been demonstrated that the translation efficiency increases as the length of the oligo dA in the linker increases in the WGE translation, and at least 10 or more, preferably 12 or more dA (deoxyadenine) as the oligo dA. It turns out that the number is necessary.
It was confirmed that “oligo dA” in linker-N contributes to proper placement of puromycin near the P site of ribosome A via a flexible spacer sequence, as shown in FIG. 9d.

(参考例4)mRNA(PDO, BDA, 3F, 6R14)タンパク質融合体の精製及び逆転写
本発明の各タンパク質融合体は、逆転写(RT)の前に、タンパク質にあらかじめ設けられたHisタグを利用して、IMAC (Immobilized metal affinity chromatography)の担体の一種であるNi-NTA磁性ビーズ(Qiagen)上に25℃で10分間固定して精製した。
ビーズを1X PBS緩衝液で洗浄して、M-MLV逆転写酵素(Takara, Japan)の20Uを加えて42℃で10分間RTを実施して氷の上に置いた。
数回洗浄した後、融合体を2回、250mMのイミダゾールを用いて25℃で5分間溶出した。
得られた各cDNAタンパク質融合体をRNaseH(Ambion, Austin, TX, USA)と37℃で30分間反応させてmRNA/cDNAの二本鎖を形成しているmRNAを分解除去した。例としてPDO-mRNAタンパク質融合体を用いた場合を図10として示す。各試料は、8M尿素含有12%SDS-PAGEにより分離しフルオロイメイジャーでバンドを確認した。磁気性ビーズからの1回目(E1)及び2回目(E2)溶出液いずれからの逆転写産物からmRNAを除去したものが極めて純度が高いことが見て取れる(図10)。
このことはHis-タグを利用した簡便なIMACによって、mRNAタンパク質融合体を磁気性ビーズ表面に結合させた状態で、mRNAタンパク質融合体の精製、逆転写、mRNAの分解除去、及びcDNAタンパク質融合体の精製の全工程を効率よく短時間で行うことができ、しかも高純度かつ高収率でcDNAタンパク質融合体を精製することができたことを意味する。
なお、図中、F.T.は濾過画分、E1及びE2は溶出液1及び2を逆転写後RNaseH処理によりmRNAを除去したものであり、PDOはmRNAタンパク質融合体に対応するが、cDNAタンパク質融合体との量比を示すためにPDOバンドの位置を上方にずらして表示している。
(Reference Example 4) mRNA (PDO, BDA, 3F, 6R14) each protein fusion purification and reverse transcription invention protein fusions, prior to reverse transcription (RT), the previously provided His-tag protein Utilizing this, it was fixed on Ni-NTA magnetic beads (Qiagen), which is a kind of IMAC (Immobilized metal affinity chromatography) carrier, at 25 ° C. for 10 minutes for purification.
The beads were washed with 1X PBS buffer, 20 U of M-MLV reverse transcriptase (Takara, Japan) was added, RT was performed at 42 ° C. for 10 minutes, and placed on ice.
After several washes, the fusion was eluted twice with 250 mM imidazole at 25 ° C. for 5 minutes.
Each of the obtained cDNA protein fusions was reacted with RNaseH (Ambion, Austin, TX, USA) at 37 ° C. for 30 minutes to decompose and remove mRNAs forming mRNA / cDNA duplexes. As an example, the case of using a PDO-mRNA protein fusion is shown in FIG. Each sample was separated by 12% SDS-PAGE containing 8M urea, and the band was confirmed with a fluoroimager. It can be seen that the product obtained by removing mRNA from the reverse transcripts from the first (E1) and second (E2) eluates from the magnetic beads has extremely high purity (FIG. 10).
This means that mRNA protein fusion is bound to the magnetic bead surface by simple IMAC using His-tag, purification of mRNA protein fusion, reverse transcription, mRNA degradation and removal, and cDNA protein fusion. This means that the entire purification process can be carried out efficiently and in a short time, and that the cDNA protein fusion can be purified with high purity and high yield.
In the figure, FT is the filtered fraction, E1 and E2 are those obtained by reverse transcription of eluates 1 and 2 and then removing mRNA by RNaseH treatment. PDO corresponds to the mRNA protein fusion, but cDNA protein fusion. In order to show the quantity ratio, the position of the PDO band is shifted upward.

(参考例5)インビトロセレクション
本実施例では、BDAが認識するIgG、3Fが認識するAChBP及び6R14が認識するIL6Rをモデルとして磁気性ビーズに固定化し、それぞれの標的タンパク質が本発明のBDA, 3F及び6R14 cDNAタンパク質融合体と共に、コントロールとしてPDO cDNAタンパク質融合体を用い、本発明のインビトロセレクション効率を評価する。
Reference Example 5 In Vitro Selection In this example, IgG recognized by BDA, AChBP recognized by 3F, and IL6R recognized by 6R14 were immobilized on magnetic beads as models, and each target protein was BDA, 3F of the present invention. The PDO cDNA protein fusion is used as a control together with the 6R14 cDNA protein fusion, and the in vitro selection efficiency of the present invention is evaluated.

(5−1)ビオチン標識された標的タンパク質を固定化した磁気性ビーズの調製
セレクションに用いる標的タンパク質のうち、免疫グロブリンG(IgG)はSigma社から、インターロイキン−6受容体(IL6Rα)及びVEGF(ヒトVEGF165)はPero Tech社(London, UK)から購入した。アセチルコリン結合タンパク質(AChBP)cDNAはAplysia kurodai[manuscript in preparation]からクローニングし、組換え大腸菌で発現させて精製した。
これらの標的タンパク質を磁気性ビーズに固定化するために、EZ-Link Sulfo-NHS-SS-ビオチン(Pierce, Rockford, USA)をモル比1:10で用いてビオチニル化した。未反応のビオチンは1MのTris-HCl(pH8)で不活性化して4℃で16時間透析して除去した。ビオチニル化された各標的タンパク質をSDS-PAGE及びストレプトアビジン-HRP(GE Healthcare)を用いるウェスタンブロットで確認した。定量的な固定化を、ストレプトアビジビンを被覆した磁性ビーズ(Takara, Japan)の一定量に対して25℃で30分間滴定してチェックした。上澄み液を保管して固定化した標的タンパク質を100mMのジチオスレイトール(DTT; Wako, Japan)を用いて25℃で10分間溶出した。
(5-1) Preparation of Magnetic Beads Immobilized with Biotin-Labeled Target Protein Among the target proteins used for selection, immunoglobulin G (IgG) was obtained from Sigma from Interleukin-6 receptor (IL6Rα) and VEGF (Human VEGF165) was purchased from Pero Tech (London, UK). Acetylcholine binding protein (AChBP) cDNA was cloned from Aplysia kurodai [manuscript in preparation], expressed in recombinant E. coli and purified.
In order to immobilize these target proteins on magnetic beads, they were biotinylated using EZ-Link Sulfo-NHS-SS-biotin (Pierce, Rockford, USA) at a molar ratio of 1:10. Unreacted biotin was inactivated with 1M Tris-HCl (pH 8) and removed by dialysis at 4 ° C. for 16 hours. Each biotinylated target protein was confirmed by SDS-PAGE and Western blot using streptavidin-HRP (GE Healthcare). Quantitative immobilization was checked by titrating at 25 ° C. for 30 minutes against a fixed amount of magnetic beads coated with streptavidin (Takara, Japan). The target protein immobilized by storing the supernatant was eluted with 100 mM dithiothreitol (DTT; Wako, Japan) at 25 ° C. for 10 minutes.

(5−2)インビトロセレクション
次いで、PDO及びBDA, 3F, 6R14の各cDNAタンパク質融合体を、上記(5−1)で調製した標的タンパク質(IgG, IL6R, AChBP)を固定化した磁気性ビーズに対して反応させる。
非結合性のPDOと結合性のBDA(又は3F, 6R14)のmRNA−(リンカー−N)複合体を20:1の比率で混合し、実施例4と同様の工程により翻訳、修飾されてcDNAディスプレイタンパク質とした。
ここで、3F及び6R14のようなジスルフィドが豊富なリガンドの場合は、非特許文献23に従い、タンパク質ジスルフィドイソメラーゼ(PDI)(インプットテンプレートに対して70%以上の融合体が形成されると仮定して、cDNAディスプレイに対して1:1のモル比)で、10mMの酸化グルタチオン(GSSG)及び1mMの還元グルタチオン(GSH)を存在させて翻訳、リフォールディング及び成熟工程に供した。
実施例4と同様にHis-タグで溶出した各サンプルそれぞれ50μlを150μlのセレクション緩衝液(SB;1×PBS、100mMのNaCl及び0.1%のTween-20)と混合して、25℃で30分間、IgG, IL6R及びAChBPを固定化した磁気性ビーズと共にインキュベートした。なお、各セレクション用に用いる緩衝液からはジチオスレイトール(DTT)を全て除いておく。
同じ緩衝液200μlでビーズを10回洗浄した後、100mMのDTTで溶出し(マイクロ−スピンカラム、GE Healthcare)、脱塩(10mM TrisHCl pH7)した。
「セレクション前」の画分と溶出された「セレクション後」の画分を、それぞれ下記の0.2mMのPS及びPv3Aプライマー(グライナー社に合成依頼)を用いて25サイクル増幅した(変性(94℃)、20秒;アニーリング(60℃)、15秒;延長(72℃)、20秒)。
P S:5'-ATTTAGGTGACACTATAGAATACAAGCTTGCT-3'(配列番号1)及び
Pv3 A:5’-TTTCCCCGCCGCCCCCCGTCCTGCTTCCGCCGTGATGAT-3’(配列番号2)
変性ゲル電気泳動(4.5%のゲル及び8Mの尿素)を行い、Sybr Gold染色によって各モデルタンパク質をコードするDNAの量を定量分析した。
これら一連の工程を図11aとして示す。最初のテンプレートDNAからmRNAへの転写工程から、最後の分析工程までのそれぞれの平均的所要時間も付記した。このように、各工程が極めて短時間で行われており、本発明のスクリーニング方法がハイスループットに行われることを実証するものでもある。
モデルとした(1)PDO/BDAとIgGの組み合わせではBDAが、(2)PDO/3FとAChBPの組み合わせではAChBPが、また(3)PDO/6R1とIL6Rとの組み合わせではIL6Rが、それぞれ混合したPDOと比較して選択的に増幅された(図11b)。(1)〜(3)それぞれのセレクション前後での定量的PCRでの値の変化比率である「フォールドエンリッチメント(Fold Enrichment)数」は、(1)40±5%、(2)30±3%、(3)35±2%であった(図11c)。
(5-2) In vitro selection Subsequently, each cDNA protein fusion of PDO and BDA, 3F, and 6R14 was immobilized on the magnetic beads immobilized with the target protein (IgG, IL6R, AChBP) prepared in (5-1) above. To react.
Non-binding PDO and binding BDA (or 3F, 6R14) mRNA- (linker-N) complex were mixed at a ratio of 20: 1, and translated and modified by the same steps as in Example 4 to obtain cDNA. Display protein.
Here, in the case of a ligand rich in disulfide such as 3F and 6R14, it is assumed that a fusion of 70% or more of protein disulfide isomerase (PDI) (input template is formed according to Non-Patent Document 23). (1: 1 molar ratio to cDNA display) in the presence of 10 mM oxidized glutathione (GSSG) and 1 mM reduced glutathione (GSH) and subjected to translation, refolding and maturation steps.
As in Example 4, 50 μl of each sample eluted with His-tag was mixed with 150 μl of selection buffer (SB; 1 × PBS, 100 mM NaCl and 0.1% Tween-20), and 30 minutes at 25 ° C. IgG, IL6R and AChBP were incubated with immobilized magnetic beads. All dithiothreitol (DTT) is removed from the buffer used for each selection.
The beads were washed 10 times with 200 μl of the same buffer, then eluted with 100 mM DTT (micro-spin column, GE Healthcare) and desalted (10 mM TrisHCl pH 7).
The “before selection” fraction and the eluted “after selection” fraction were amplified for 25 cycles using the following 0.2 mM PS and Pv3A primers (combined to Greiner), respectively (denaturation (94 ° C.)) 20 seconds; annealing (60 ° C), 15 seconds; extended (72 ° C), 20 seconds).
PS: 5'-ATTTAGGTGACACTATAGAATACAAGCTTGCT-3 '(SEQ ID NO: 1) and
Pv3 A: 5'-TTTCCCCGCCGCCCCCCGTCCTGCTTCCGCCGTGATGAT-3 '(SEQ ID NO: 2)
Denaturing gel electrophoresis (4.5% gel and 8M urea) was performed, and the amount of DNA encoding each model protein was quantitatively analyzed by Sybr Gold staining.
A series of these steps is shown as FIG. 11a. The average time required from the initial template DNA to mRNA transcription step to the final analysis step is also included. Thus, each process is performed in a very short time, and it is also proved that the screening method of the present invention is performed with high throughput.
The model (1) PDO / BDA and IgG combined with BDA, (2) PDO / 3F and AChBP combined with AChBP, and (3) PDO / 6R1 and IL6R combined with IL6R. It was selectively amplified compared to PDO (FIG. 11b). (1)-(3) “Fold Enrichment Number”, which is the ratio of change in quantitative PCR before and after each selection, is (1) 40 ± 5%, (2) 30 ± 3 %, (3) 35 ± 2% (FIG. 11c).

(参考例6)FLAG-タグ配列に対応した8-merペプチド混合物のライブラリーを用いたセレクション
FLAG-タグが抗FLAGM2抗体と結合するために必要な「DYKDDDDK(配列番号3)」に対応する8-merペプチドがランダム化された混合物である8-merペプチドライブラリーを以下の様に調製した。
8-merペプチドライブラリーは、相補する「オーバーラップ配列」を持つ2本のオリゴヌクレオチドを使って構築した。即ち
(1)上流プライマー;最も5'側にはSP6プロモーター及びキャップを有し、それに続いて5'-UTR, Kozak及びATGに続き「オーバーラップ配列」があるオリゴヌクレオチド、
(2)下流プライマー;「オーバーラップ配列」がランダム領域の3'末端側に設けられ、5'末端にHis-タグ及びY-タグ配列を有するように構築されたオリゴヌクレオチド断片
の混合物である(図12a)。
ここで、「オーバーラップ配列」とは、2本のセンスプライマーとランダム配列を入れたアンチセンスプライマーとなる合成オリゴヌクレオチドの3'側の十数ベースを相補的にオーバーラップさせ、PCRでお互いに5'側から3'側に伸長させながらライブラリーを構築する手法である。
ここで用いた2種類のプライマーは、以下の通りである。
上流センスプライマー:(配列番号4)
5’-ATTTAGGTGACACTATAGAATACAAGCTTGCTTGTTCTTTTTGCAGAAGCT
CAGAATAAACGCTCAACTTTGGCAGATCTACCATGG-3’
下流アンチセンスプライマー:(配列番号5)
5’-TTTCCCCGCCGCCCCCCGTCCTGCTTCCGCCGTGATGATGATGGTGGTGAG
ACCCTCCGCCTGAGCCTCCACCSNNSNNSNNSNNSNNSNNSNNSNNTGAACCTCCCATGGT-3’
ランダム領域は、NNSコドン(N=A, T, C又はG;S=C又はG)でコードして、下流プライマーに含めた。
この2つのプライマー断片を、変性(94℃)を20秒、アニーリング(60℃)を15秒及び延長(72℃)を30秒のオーバーラップPCR 15サイクルで結合した。
タグ構築物は、ランダムな領域をFLAG-タグ配列で置き換えた以外は同じ方法で調製した。
(Reference Example 6) Selection using library of 8-mer peptide mixture corresponding to FLAG-tag sequence
An 8-mer peptide library was prepared as follows, which was a randomized mixture of 8-mer peptides corresponding to “DYKDDDDK (SEQ ID NO: 3)” required for binding of the FLAG-tag to the anti-FLAGM2 antibody. .
The 8-mer peptide library was constructed using two oligonucleotides with complementary “overlap sequences”. (1) upstream primer; oligonucleotide having SP6 promoter and cap on the most 5 'side, followed by 5'-UTR, Kozak and ATG followed by "overlap sequence";
(2) Downstream primer; a mixture of oligonucleotide fragments constructed so that an “overlap sequence” is provided on the 3 ′ end side of the random region and has a His-tag and Y-tag sequence at the 5 ′ end ( FIG. 12a).
Here, “overlapping sequence” means that two or more bases on the 3 ′ side of a synthetic oligonucleotide that is an antisense primer containing two sense primers and a random sequence are complementarily overlapped with each other by PCR. This is a method of constructing a library while extending from the 5 'side to the 3' side.
The two types of primers used here are as follows.
Upstream sense primer: (SEQ ID NO: 4)
5'-ATTTAGGTGACACTATAGAATACAAGCTTGCTTGTTCTTTTTGCAGAAGCT
CAGAATAAACGCTCAACTTTGGCAGATCTACCATGG-3 '
Downstream antisense primer: (SEQ ID NO: 5)
5'-TTTCCCCGCCGCCCCCCGTCCTGCTTCCGCCGTGATGATGATGGTGGTGAG
ACCCTCCGCCTGAGCCTCCACC SNNSNNSNNSNNSNNSNNSNNSNN TGAACCTCCCATGGT-3 '
The random region was encoded by the NNS codon (N = A, T, C or G; S = C or G) and included in the downstream primer.
The two primer fragments were ligated in 15 cycles of overlapping PCR with denaturation (94 ° C) for 20 seconds, annealing (60 ° C) for 15 seconds and extension (72 ° C) for 30 seconds.
The tag construct was prepared in the same way except that the random region was replaced with a FLAG-tag sequence.

8-merペプチドライブラリーのmRNAを、参考例(2−2)と同様に、参考例1で得られたリンカー−Nにライゲーションして8-merペプチドライブラリーmRNA−リンカー−Nを調製した。10pmolの8-merペプチドライブラリーmRNA−リンカー−Nを、同様に調製した10fmolのFLAG-タグmRNA−リンカーと混合した。
実施例(3−3)と同様に、小麦胚芽抽出物翻訳系(WGE)中に供して翻訳及び成熟によりmRNAタンパク質融合体を得、参考例4と同様にHis-タグによる精製後に逆転写して溶出し、cDNAタンパク質融合体のライブラリーを得た。
一方、比較のために非特許文献17に記載の「puro−リンカー」を上記8-merペプチドライブラリーに適用して、当該文献のプロトコルに従ってcDNAタンパク質融合体のライブラリーを調製した。
The 8-mer peptide library mRNA-linker-N was prepared by ligating the 8-mer peptide library mRNA to the linker-N obtained in Reference Example 1 in the same manner as in Reference Example (2-2). 10 pmol of 8-mer peptide library mRNA-linker-N was mixed with 10 fmol of FLAG-tag mRNA-linker prepared similarly.
In the same manner as in Example (3-3), an mRNA protein fusion was obtained by translation and maturation in a wheat germ extract translation system (WGE), and reverse-transcribed after purification with a His-tag as in Reference Example 4. Elution gave a library of cDNA protein fusions.
On the other hand, for comparison, a “puro-linker” described in Non-Patent Document 17 was applied to the 8-mer peptide library, and a library of cDNA protein fusions was prepared according to the protocol of the document.

上記2種類のcDNAタンパク質融合体ライブラリーを、それぞれ実施例(5−1)と同様の手法で磁気性ビーズに固定化させた200nMの抗−FLAG M2抗体(Sigma社製)と共に、200μlのDTTが除かれた緩衝液(SB)中で混合し、25℃で30分間反応させた。実施例(5−2)と同様に、ビーズを等容量の緩衝液(SB)で5回(ラウンド1)、8回(ラウンド2)及び10回(ラウンド3)洗浄して100mMのDTTで溶出した後脱塩した。
溶出した画分をPCR増幅して次のラウンドへ進め、合計3サイクル選択を行った。ラウンド3の後、PCR産物をクローン化して(TAクローニング、Invitrogen)、ランダムピッキングで20クローンを選択し配列決定した。
これらの一連の工程の概念図は図12bに示す。
本発明のリンカー−Nを用いた場合と、非特許文献17のPuro−リンカーを用いた場合のセレクション結果を図12cに示す。
リンカー−Nを用いた場合には、3サイクル後には80%がDYKDDDDK(配列番号3)のFLAG-タグ配列を選択できたが、従来のPuro−リンカー(非特許文献17)を用いた場合は選択されたFLAG-タグ配列は20%に留まった。
Each of the above-mentioned two cDNA protein fusion libraries was combined with 200 nM anti-FLAG M2 antibody (manufactured by Sigma) immobilized on magnetic beads in the same manner as in Example (5-1), and 200 μl of DTT. Was mixed in a buffer solution (SB) from which was removed, and reacted at 25 ° C. for 30 minutes. As in Example (5-2), the beads were washed 5 times (Round 1), 8 times (Round 2) and 10 times (Round 3) with an equal volume of buffer (SB) and eluted with 100 mM DTT. And then desalted.
The eluted fraction was PCR amplified and proceeded to the next round, and a total of 3 cycles were selected. After round 3, PCR products were cloned (TA cloning, Invitrogen) and 20 clones were selected and sequenced by random picking.
A conceptual diagram of these series of steps is shown in FIG. 12b.
FIG. 12 c shows the selection results when the linker-N of the present invention is used and when the Puro-linker of Non-Patent Document 17 is used.
When linker-N was used, 80% of the FLAG-tag sequence of DYKDDDDK (SEQ ID NO: 3) could be selected after 3 cycles, but when the conventional Puro-linker (Non-patent Document 17) was used. The selected FLAG-tag sequence remained at 20%.

このことは、本発明のセレクション工程中では、「ノイズ」となる余剰mRNA−リンカー−N連結体、mRNAタンパク質融合体などを系から効率よく除去でき、S/N比が減少できたことを示している。   This indicates that, during the selection process of the present invention, surplus mRNA-linker-N conjugate, mRNA protein fusion, etc., which become “noise”, could be efficiently removed from the system, and the S / N ratio could be reduced. ing.

(実施例1)3FライブラリーからのVEGF結合タンパク質スクリーニング
(実1−1)3FのcDNAタンパク質融合体ライブラリーの調製
まず、非特許文献14に従って、下記のスリーフィンガー(3F)のLoop1、Loop2及びLoop3をランダム化させた3Fライブラリー(MicTx-3鋳型:図13)からmRNAライブラリーを調製した。
なお、「3F」のアミノ酸配列は下記の通りであり、そのランダム領域を最初から順にLoop1、Loop2、Loop3と称する。
LVCY(X)6PGTLETCPDDFTCV(X)10TQYCSHACAIP(X)7CCQTDKCNG(配列番号15)
次いで、本発明のリンカー−Nに対し、前記実施例と同様の手法を適用し、ライブラリーmRNA−(リンカー−N)融合体(200nM)をWGEライセート反応液0.5ml中で翻訳して3F-cDNA融合体を作製した。反応液の組成は次の通りである。
ライブラリーmRNA−リンカー融合体 200nM
WGEライセート(PROMEGA) 250μl
アミノ酸混合液(PROMEGA) 40μl
酢酸カリウム溶液 50mM
RNase inhibitor(PROMEGA) 200unit
Protein Disulfide Isomerase(タカラバイオ) 5μg
酸化型グルタチオン 10mM
還元型グルタチオン 1mM
反応は25℃で15分間行った。

その結果、3F-cDNA融合体として、およそ3×1012分子が得られた。
なお、あらかじめcDNAタンパク質融合体の分子数の見積りを行うために、濃度標準として既知量の上記3F-mRNA−リンカーを用いてSDS-PAGEで行っている。
(Example 1) Screening of VEGF binding protein from 3F library (Ex. 1-1) Preparation of 3F cDNA protein fusion library First, according to Non-Patent Document 14, the following three fingers (3F) Loop1, Loop2 and An mRNA library was prepared from a 3F library obtained by randomizing Loop3 (MicTx-3 template: FIG. 13).
The amino acid sequence of “3F” is as follows, and the random region is referred to as Loop1, Loop2, and Loop3 in order from the beginning.
LVCY (X) 6 PGTLETCPDDFTCV (X) 10 TQYCSHACAIP (X) 7 CCQTDKCNG (SEQ ID NO: 15)
Next, the same procedure as in the above example was applied to the linker-N of the present invention, and the library mRNA- (linker-N) fusion (200 nM) was translated in 0.5 ml of WGE lysate reaction solution to give 3F- A cDNA fusion was made. The composition of the reaction solution is as follows.
Library mRNA-linker fusion 200 nM
WGE lysate (PROMEGA) 250μl
Amino acid mixture (PROMEGA) 40μl
Potassium acetate solution 50mM
RNase inhibitor (PROMEGA) 200unit
Protein Disulfide Isomerase (Takara Bio) 5μg
Oxidized glutathione 10 mM
Reduced glutathione 1mM
The reaction was carried out at 25 ° C. for 15 minutes.

As a result, approximately 3 × 10 12 molecules were obtained as a 3F-cDNA fusion.
In order to estimate the number of molecules of the cDNA protein fusion in advance, SDS-PAGE is performed using a known amount of the 3F-mRNA-linker as a concentration standard.

(実1−2)インビトロセレクション
VEGF(PeproTech社製, London)を参考例(5−1)と同様に磁気性ビーズ(Magnosphere MS300/Streptavidin、タカラバイオ))に固定化した。
上記(実1−1)で得られたcDNAタンパク質融合体を、固定化したVEGFと200μlのSB(selection buffer)緩衝液中、25℃で1時間反応させ、続いてSB緩衝液及びWB(wash buffer)緩衝液(1×PBS, 100mMのNaCl及び0.5%のTween-20)でそれぞれ数回洗浄した。洗浄後のビーズに100mMのDTT溶液を投与し、25℃で10分間放置後cDNAを含む上澄み液を得た。
得られた上澄み液をMicro-spin column(GEヘルスヘルスケア社)により脱塩してPCR増幅した(変性(94℃)を20秒、アニーリング(60℃)を15秒そして延長(72℃)を30秒)。選択圧(selection pressure)を適用するために、VEGFの濃度を1μMから1nMに変化させ、そして洗浄回数をWB洗浄液で漸進的に増大した。7ラウンド(R7)の後に、PCR産物をpCR2.1ベクター(TAクローニング、Invitrogen)にクローンして、ランダムに20クローンを選択し配列決定した。
(Ex. 1-2) In vitro selection
VEGF (PeproTech, London) was immobilized on magnetic beads (Magnosphere MS300 / Streptavidin, Takara Bio) as in Reference Example (5-1).
The cDNA protein fusion obtained in (Act 1-1) is reacted with immobilized VEGF in 200 μl of SB (selection buffer) buffer at 25 ° C. for 1 hour, followed by SB buffer and WB (wash). buffer) was washed several times with a buffer solution (1 × PBS, 100 mM NaCl and 0.5% Tween-20). A 100 mM DTT solution was administered to the washed beads, and allowed to stand at 25 ° C. for 10 minutes to obtain a supernatant containing cDNA.
The resulting supernatant was desalted with Micro-spin column (GE Health Healthcare) and amplified by PCR (denaturation (94 ° C) for 20 seconds, annealing (60 ° C) for 15 seconds and extension (72 ° C). 30 seconds). In order to apply the selection pressure, the concentration of VEGF was changed from 1 μM to 1 nM, and the number of washes was gradually increased with the WB wash. After 7 rounds (R7), the PCR product was cloned into pCR2.1 vector (TA cloning, Invitrogen) and 20 clones were randomly selected and sequenced.

(実1−3)クローンの配列の分析
得られた20クローンの配列を解析した結果、それぞれがコードしているアミノ酸配列でグループ分けすると、G-1配列が60%、G-2配列及びG-3配列が15%ずつであった。各グループの各Loop1〜3のアミノ酸配列は以下の通りである。
G-1:60%(12/20)
Loop1=PLTRVV(配列番号6), Loop2=HGDHHTLSEW(配列番号7), Loop3=EEPTAHV(配列番号8)
G-2:15%(3/20)
Loop1=WEVVLL(配列番号9), Loop2=AHSVTLAHGH,(配列番号10),
Loop3=TGPGAER(配列番号11)
G-3:15%(3/20)
Loop1=TLWLSY(配列番号12), Loop2=DVPQSGTNLA(配列番号13),
Loop3=ELTHPVD(配列番号14)
(Act 1-3) Analysis of clone sequence As a result of analyzing the sequence of the obtained 20 clones, when grouped by the amino acid sequence encoded by each, the G-1 sequence was 60%, the G-2 sequence and the G -3 sequences were 15% each. The amino acid sequences of Loops 1 to 3 of each group are as follows.
G-1: 60% (12/20)
Loop1 = PLTRVV (sequence number 6), Loop2 = HGDHHTLSEW (sequence number 7), Loop3 = EEPTAHV (sequence number 8)
G-2: 15% (3/20)
Loop1 = WEVVLL (SEQ ID NO: 9), Loop2 = AHSVTLAHGH, (SEQ ID NO: 10),
Loop3 = TGPGAER (SEQ ID NO: 11)
G-3: 15% (3/20)
Loop1 = TLWLSY (SEQ ID NO: 12), Loop2 = DVPQSGTNLA (SEQ ID NO: 13),
Loop3 = ELTHPVD (SEQ ID NO: 14)

(実1−4)解離定数の測定
非特許文献14に報告された方法に従って解離定数(Kd)を測定した。一定量の3Fディスプレイタンパク質(〜1nM)を種々の量のVEGF(0.1nM〜1μM)と1時間反応させた。混合物を一定量のVEGF(〜100nM)に適用してさらに30分間培養した。数回洗浄した後、抗His-抗体(R&D systems)を1/2000希釈で加えて1時間反応させた。反応混合物を数回洗浄した後、基質、TMBを加えた。適切なカラー展開の後、0.5MのH2SO4を加えて反応を停止して、450nmの吸収を測定した。
20クローンのG-1, G-2及びG-3グループそれぞれの典型的な配列及びその解離定数(Kd値)を(表1)に示す。特にG-1グループは2.1±0.5nMと、ペプチドとしては極めて低い数値を示し、その親和性は市販の抗VEGF抗体(非特許文献16)のKd値2.9nMと匹敵している。
(Act 1-4) Measurement of dissociation constant The dissociation constant (Kd) was measured according to the method reported in Non-Patent Document 14. A certain amount of 3F display protein (˜1 nM) was reacted with various amounts of VEGF (0.1 nM to 1 μM) for 1 hour. The mixture was applied to a constant amount of VEGF (˜100 nM) and incubated for another 30 minutes. After washing several times, anti-His-antibody (R & D systems) was added at 1/2000 dilution and allowed to react for 1 hour. After the reaction mixture was washed several times, substrate and TMB were added. After appropriate color development, the reaction was stopped by adding 0.5 M H 2 SO 4 and the absorbance at 450 nm was measured.
The typical sequences and their dissociation constants (Kd values) of G-1, G-2 and G-3 groups of 20 clones are shown in (Table 1). In particular, the G-1 group has an extremely low value of 2.1 ± 0.5 nM as a peptide, and its affinity is comparable to the Kd value of 2.9 nM of a commercially available anti-VEGF antibody (Non-patent Document 16).

上記G-1グループのペプチド(ペプチドG-1)は、VEGFへの特異性の高いVEGF結合性ペプチドであり、基本骨格としてCTx3(非特許文献15)由来のCTx3-3F配列を有しているため、下記(式2)のアミノ酸配列で表される。
(式2)
LVCYPLTRVVPGTLETCPDDFTCVHGDHHTLSEWTQYCSHACAIPEEPTAHVCCQTDKCNG(配列番号16)
The peptides of the G-1 group (peptide G-1) are VEGF-binding peptides with high specificity to VEGF, and have a CTx3-3F sequence derived from CTx3 (Non-patent Document 15) as a basic skeleton. Therefore, it is represented by the following amino acid sequence (Formula 2).
(Formula 2)
LVCYPLTRVVPGTLETCPDDFTCVHGDHHTLSEWTQYCSHACAIPEEPTAHVCCQTDKCNG (SEQ ID NO: 16)

(実施例2)結合特異性の評価
(実2−1)
実施例1で得られたR7 mRNA−(リンカー−N)(200nM)を用い、上記(実1−1)と同様の方法で翻訳してcDNAタンパク質融合体を調製した。
得られたこれらの融合体を3つの部分に分けて、
(1)ストレプトアビジンビーズ(何も結合させていない場合)、
(2)VEGFビーズ(200nM)及び
(4)Fcビーズ(200nM)、(Fc固定化ビーズの調製法はVEGFビーズと同様、実施例(5−1)に記載の方法で調製した。)と共に、200μlのSB(selection buffer)緩衝液中、25℃で30分反応させた。なお、「Fc」としては、ヒトIgG1由来Fc(R&D Systems社)を用いた。
(3)のコントロールとしては、R7mRNA−(リンカー−N)をタンパク質への翻訳工程なしに逆転写したR7cDNA−(リンカー−N)の等量(200nM)をVEGFビーズと同様の条件で反応させた。
各ビーズを同じ緩衝液で10回洗浄して100mMのDTTで溶出した。溶出した画分を脱塩して以下の条件でPCR増幅した(PCR条件:変性(94℃)を20秒、アニーリング(60℃)を15秒及び延長(72℃)を30秒)。
(Example 2) Evaluation of binding specificity (Act 2-1)
Using the R7 mRNA- (linker-N) (200 nM) obtained in Example 1, translation was performed in the same manner as in (Ex. 1-1) to prepare a cDNA protein fusion.
Dividing these fusions into three parts,
(1) Streptavidin beads (when nothing is bound),
(2) VEGF beads (200 nM) and (4) Fc beads (200 nM), (Fc-immobilized beads were prepared by the method described in Example (5-1) as with VEGF beads). The reaction was performed in 200 μl of SB (selection buffer) buffer at 25 ° C. for 30 minutes. As “Fc”, human IgG1-derived Fc (R & D Systems) was used.
As a control for (3), an equivalent amount (200 nM) of R7 cDNA- (linker-N) obtained by reverse transcription of R7 mRNA- (linker-N) without a translation step into protein was reacted under the same conditions as for VEGF beads. .
Each bead was washed 10 times with the same buffer and eluted with 100 mM DTT. The eluted fraction was desalted and PCR amplified under the following conditions (PCR conditions: denaturation (94 ° C) for 20 seconds, annealing (60 ° C) for 15 seconds and extension (72 ° C) for 30 seconds).

上記(1)〜(4)の場合のR7cDNA融合体について溶出画分をPCR増幅し、ゲル電気泳動で分析した(図14a)。なお、電気泳動条件など他の条件も非特許文献14と同様。
次に、非特許文献14に従ってELISA法による分析を行った。
R7 cDNA融合体を3つの部分に分けSAビーズ、200nMのVEGFビーズ及び200nMのFcビーズとPBS-BSA(0.01%BSA)中、25℃で1時間インキュベートした。混合物をPBS-T(0.1%Tween)で洗浄し、続いて抗His抗体(R&D system)とPBS-T中、25℃で30分間反応させた。次いで、混合物をPBS-Tで数回洗浄し、続いて基質、3,3',5,5'-テトラメチルベンジジン(TMB;Sigma)を添加した。カラー展開の後、0.5MのH2SO4を加えて反応を停止し、サンプルを遠心分離して、450nmの吸収を測定した。
その結果、下記(実2−2)で詳細に述べるように、明らかにR7 cDNA融合体とVEGFビーズとの高い結合性が示された(図14b)。
得られたVEGF結合性ペプチド(ペプチドG-1:配列番号16)について、ペプチドG-1とのアミノ酸配列相同性が高く、すでに立体構造解析がなされているスリーフィンガー型ペプチド AdTx1(Dendroaspis angusticeps由来、PDB=4IYE)を鋳型とし、分子構造構築ソフト「Prime」(Schroedinger社)を用いた構造モデリングにより推定立体構造図を作成した(図16)。
For the R7 cDNA fusion in the cases (1) to (4) above, the eluted fraction was PCR amplified and analyzed by gel electrophoresis (FIG. 14a). Other conditions such as electrophoresis conditions are the same as in Non-Patent Document 14.
Next, analysis by ELISA was performed according to Non-Patent Document 14.
The R7 cDNA fusion was divided into three portions and incubated with SA beads, 200 nM VEGF beads and 200 nM Fc beads in PBS-BSA (0.01% BSA) at 25 ° C. for 1 hour. The mixture was washed with PBS-T (0.1% Tween) and subsequently reacted with anti-His antibody (R & D system) in PBS-T at 25 ° C. for 30 minutes. The mixture was then washed several times with PBS-T, followed by the addition of the substrate, 3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzidine (TMB; Sigma). After color development, 0.5 M H 2 SO 4 was added to stop the reaction, the sample was centrifuged, and the absorbance at 450 nm was measured.
As a result, as described in detail in (Ex. 2-2) below, it was clearly shown that the R7 cDNA fusion was highly bound to the VEGF beads (FIG. 14b).
About the obtained VEGF-binding peptide (peptide G-1: SEQ ID NO: 16), the three-finger peptide AdTx1 (derived from Dendraspis angusticeps, which has high amino acid sequence homology with peptide G-1 and has already been subjected to a three-dimensional structure analysis, PDB = 4IYE) was used as a template, and an estimated three-dimensional structure diagram was created by structure modeling using molecular structure construction software “Prime” (Schroedinger) (FIG. 16).

(実2−2)PCRでの分析結果
PCRで分析した結合アッセイにおいて、R7ライブラリータンパク質融合体はVEGFを含んでいないネガティブコントロールに対しては0.2%未満しか結合しない(図14a(1))。一方、VEGFビーズとは有意な結合(2%以上;図14a(2))を示した。核酸アプタマー、すなわち、mRNA/cDNAハイブリッドを介してライブラリーのエンリッチメントの可能性を検証するためmRNA-リンカーの逆転写によってR7mRNA/cDNAハイブリッドを調製して結合の可能性を試験した。その結果、VEGFに対してmRNA/cDNAハイブリッドを介する結合は観察されなかった(0.2%未満;図14a(3))。R7タンパク質融合体もFcに対する親和性を示さず(0.2%未満;図14a(4))、3Fライブラリーの標的(VEGF)特異的エンリッチメントを示唆した。ELISAによる結合アッセイにおいて、R7タンパク質融合体は、VEGFを含まないSAビーズ(1)及びネガティブコントロールとしてFcが固定されたビーズ(4)と比較してVEGFを固定化したビーズに対しては5倍強いシグナルを示した(図14b)。この結果もこのライブラリーがVEGFに強く特異的であったことを示唆している。
(Act 2-2) Results of PCR analysis
In the binding assay analyzed by PCR, the R7 library protein fusion binds less than 0.2% to the negative control without VEGF (FIG. 14a (1)). On the other hand, significant binding (2% or more; FIG. 14a (2)) was shown with VEGF beads. To verify the potential for library enrichment via nucleic acid aptamers, ie, mRNA / cDNA hybrids, R7 mRNA / cDNA hybrids were prepared by reverse transcription of mRNA-linkers and tested for binding potential. As a result, binding to VEGF via mRNA / cDNA hybrid was not observed (less than 0.2%; FIG. 14a (3)). The R7 protein fusion also showed no affinity for Fc (less than 0.2%; Figure 14a (4)), suggesting target (VEGF) specific enrichment of the 3F library. In the binding assay by ELISA, the R7 protein fusion was 5 times higher for VEGF-immobilized beads compared to SA beads without VEGF (1) and Fc-immobilized beads as a negative control (4). A strong signal was shown (Figure 14b). This result also suggests that this library was strongly specific for VEGF.

1.配列番号1:P S primer
2.配列番号2:Pv3 A primer
3.配列番号3:FLAG-tag
4.配列番号4:8-mer peptide library primer(F)
5.配列番号5:8-mer peptide library primer(R)
6.配列番号6:G-1 Loop1
7.配列番号7:G-1 Loop2
8.配列番号8:G-1 Loop3
9.配列番号9:G-2 Loop1
10.配列番号10:G-2 Loop2
11.配列番号11:G-2 Loop3
12.配列番号12:G-3 Loop1
13.配列番号13:G-3 Loop2
14.配列番号14:G-3 Loop3
15.配列番号15:CTx3-3F peptide
16.配列番号16:VEGF binding peptide
17.配列番号17:1F-Loop I
18.配列番号18:1F-Loop II
19.配列番号19:1F-Loop III
20.配列番号20:hVEGF-A
1. Sequence number 1: PS primer
2. Sequence number 2: Pv3 A primer
3. Sequence number 3: FLAG-tag
4). SEQ ID NO: 4: 8-mer peptide library primer (F)
5). SEQ ID NO: 5: 8-mer peptide library primer (R)
6). Sequence number 6: G-1 Loop1
7). Sequence number 7: G-1 Loop2
8). Sequence number 8: G-1 Loop3
9. Sequence number 9: G-2 Loop1
10. SEQ ID NO: 10: G-2 Loop2
11. Sequence number 11: G-2 Loop3
12 Sequence number 12: G-3 Loop1
13. SEQ ID NO: 13: G-3 Loop2
14 SEQ ID NO: 14: G-3 Loop3
15. SEQ ID NO: 15: CTx3-3F peptide
16. SEQ ID NO: 16: VEGF binding peptide
17. SEQ ID NO: 17: 1F-Loop I
18. SEQ ID NO: 18: 1F-Loop II
19. SEQ ID NO: 19: 1F-Loop III
20. SEQ ID NO: 20: hVEGF-A

Claims (6)

スリーフィンガー様スキャフォールド(3F)のアミノ酸配列において、
(i)ループIに含まれるC1-CysのC末端側2番目のアミノ酸からC2-CysのN末端側7番目のアミノ酸までの領域の配列が「PLTRVV(配列番号6)」であり;
(ii)ループIIに含まれるC3-CysのC末端側2番目のアミノ酸からC4-CysのN末端側4番目のアミノ酸までの領域の配列が「HGDHHTLSEW(配列番号7)」であり;および
(iii)ループIIIに含まれるC5-CysのC末端側4番目のアミノ酸からC6-CysのN末端側1番目のアミノ酸までの領域の配列が「EEPTAHV(配列番号8)」である、アミノ酸配列を含んでなるVEGF結合性ペプチド。
In the amino acid sequence of the three finger-like scaffold (3F),
(I) the sequence of the region from the second amino acid on the C-terminal side of C1-Cys to the seventh amino acid on the N-terminal side of C2-Cys contained in Loop I is “PLTRVV (SEQ ID NO: 6)”;
(Ii) the sequence of the region from the second amino acid on the C-terminal side of C3-Cys to the fourth amino acid on the N-terminal side of C4-Cys contained in Loop II is “HGDHHTLSEW (SEQ ID NO: 7)”; iii) An amino acid sequence in which the sequence from the fourth amino acid on the C-terminal side of C5-Cys to the first amino acid on the N-terminal side of C6-Cys contained in Loop III is “EEPTAHV (SEQ ID NO: 8)” A VEGF-binding peptide comprising.
配列番号16に示されるアミノ酸配列を含んでなるVEGF結合性ペプチド。   A VEGF-binding peptide comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 16. 請求項1又は2に記載のアミノ酸配列をコードする核酸。   A nucleic acid encoding the amino acid sequence according to claim 1 or 2. スリーフィンガー様スキャフォールド(3F)のアミノ酸配列に由来する、下記(1)〜(3)のいずれかのアミノ酸配列を含むVEGF結合性ペプチド;
(1)ループIを形成するアミノ酸配列であって、かつループIに含まれるC1-CysのC末端側2番目のアミノ酸からC2-CysのN末端側7番目のアミノ酸までの領域の配列が「PLTRVV(配列番号6)」であり、環化に関与しないCysが他のアミノ酸に置換されているアミノ酸配列、
(2)ループIIを形成するアミノ酸配列であって、かつループIIに含まれるC3-CysのC末端側2番目のアミノ酸からC4-CysのN末端側4番目のアミノ酸までの領域の配列が「HGDHHTLSEW(配列番号7)」であり、環化に関与しないCysが他のアミノ酸に置換されているアミノ酸配列、
(3)ループIIIを形成するアミノ酸配列であって、かつループIIIに含まれるC5-CysのC末端側4番目のアミノ酸からC6-CysのN末端側1番目のアミノ酸までの領域の配列が「EEPTAHV(配列番号8)」であるアミノ酸配列。
A VEGF-binding peptide derived from the amino acid sequence of a three-finger-like scaffold (3F) and comprising any one of the following amino acid sequences (1) to (3);
(1) The amino acid sequence forming loop I, and the sequence of the region from the second amino acid on the C-terminal side of C1-Cys to the seventh amino acid on the N-terminal side of C2-Cys contained in loop I is “ PLTRVV (SEQ ID NO: 6) ", an amino acid sequence in which Cys that does not participate in cyclization is substituted with another amino acid,
(2) The amino acid sequence forming loop II, and the sequence of the region from the second amino acid on the C-terminal side of C3-Cys to the fourth amino acid on the N-terminal side of C4-Cys contained in loop II is “ HGDHHTLSEW (SEQ ID NO: 7) ", an amino acid sequence in which Cys not involved in cyclization is substituted with another amino acid,
(3) The amino acid sequence forming loop III, and the sequence of the region from the fourth amino acid on the C-terminal side of C5-Cys to the first amino acid on the N-terminal side of C6-Cys contained in loop III is “ An amino acid sequence which is “EEPTAHV (SEQ ID NO: 8)”.
前記(1)のループIを形成するアミノ酸配列が、配列番号17に示されるアミノ酸配列であり、前記(2)のループIIを形成するアミノ酸配列が、配列番号18に示されるアミノ酸配列であり、そして、前記(3)のループIIIを形成するアミノ酸配列が、配列番号19に示されるアミノ酸配列である、請求項4に記載のVEGF結合性ペプチド。   The amino acid sequence forming loop I of (1) is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17, and the amino acid sequence forming loop II of (2) is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18. The VEGF-binding peptide according to claim 4, wherein the amino acid sequence forming the loop III of (3) is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19. 請求項4又は5に記載のアミノ酸配列をコードする核酸。   A nucleic acid encoding the amino acid sequence according to claim 4 or 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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