JP2017501207A - Wnt組成物および精製方法 - Google Patents

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Abstract

ここでは、骨欠損部位における使用のための骨移植片材料を作製するための方法、プロセス、組成物、およびキットであって、リポソームWnt3aポリペプチド、リポソームWnt5aポリペプチド、またはリポソームWnt10bポリペプチドなどのリポソームWntポリペプチドを含有する組成物を利用する、方法、プロセス、組成物、およびキットが開示される。ここではまた、哺乳動物骨髄細胞を増強するための方法、プロセス、組成物、およびキットであって、リポソームWnt3aポリペプチド、リポソームWnt5aポリペプチド、またはリポソームWnt10bポリペプチドなどのリポソームWntポリペプチドを含有する組成物を利用する、方法、プロセス、組成物、およびキットも開示される。

Description

発明の背景
Wntタンパク質は、高度に保存された分泌型シグナル伝達分子であって、Frizzledおよび低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質(LRP)によりコードされる細胞表面受容体に結合するシグナル伝達分子のファミリーを形成する。WNT遺伝子ファミリーは、分泌型シグナル伝達タンパク質をコードする、構造的に類縁の遺伝子からなる。これらのタンパク質は、腫瘍形成、ならびに細胞運命の調節および胚発生時のパターン形成を含む、複数の発生過程に関与している。結合すると、リガンドは、細胞内イベントのカスケードであって、β−カテニンおよびDNA結合性タンパク質であるTCFの核内活性を介して、標的遺伝子の転写を最終的にもたらす、カスケードを誘発する(Clevers H、2004年、Wnt signaling: Ig-norrin the dogma、Curr Biol、14巻:R436〜R437頁;Nelson& Nusse、2004年、Convergence of Wnt, beta-catenin, and cadherin pathways、Science、303巻:1483〜1487頁;Gordon & Nusse、2006年、Wnt signaling:Multiple pathways, multiple receptors, and multiple transcription factors、J Biol Chem、281巻:22429〜22433頁)。
Wntタンパク質はまた、骨発生のプログラムと関連した、多種多様な細胞決定にも関与している。例えば、Wntタンパク質は、間葉系前駆細胞の、骨格形成運命へのコミットメントに影響を及ぼす、sox9の発現レベルを調節する。Wntタンパク質は、細胞の、骨芽細胞または軟骨細胞への分化に影響を及ぼす。成体動物では、Wntシグナル伝達が、骨量を調節するという証拠が見られる。例えば、ヒトWntの共受容体であるLRP5内の突然変異は、I型骨粗鬆症、および骨内膜性骨化過剰症または常染色体優性骨硬化症を含む、複数の高骨量症候群のほか、低骨量疾患である、骨粗鬆症−偽性神経膠腫にも関連する。Wnt阻害剤であるDkklの産生の増大は、その顕著な特徴のうちの1つとして、骨吸収を増大させる疾患である、多発性骨髄腫と関連する。さらなる詳細については、S. Minearら、Wnt proteins promote bone regeneration、Sci. Transl. Med.、2巻、29〜30頁(2010年);およびZhaoら、Controlling the in vivo activity of Wnt liposomes、Methods Enzymol、465巻:331〜47頁(2009年)を参照されたい。
Clevers H、2004年、Wnt signaling:Ig-norrin the dogma、Curr Biol、14巻:R436〜R437頁 Nelson & Nusse、2004年、Convergence of Wnt, beta-catenin, and cadherin pathways、Science、303巻:1483〜1487頁 Gordon & Nusse、2006年、Wnt signaling:Multiple pathways, multiple receptors, and multiple transcription factors、J Biol Chem、281巻:22429〜22433頁 S. Minearら、Wnt proteins promote bone regeneration、Sci. Transl. Med.、2巻、29〜30頁(2010年) Zhaoら、Controlling the in vivo activity ofWnt liposomes、Methods Enzymol、465巻:331〜47頁(2009年)
発明の概要
本明細書では、特定の実施形態では、機能的に活性なWnt3aポリペプチドと、リポソームを含む水溶液とを含む組成物であって、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾を含む、組成物が開示される。一部の実施形態では、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない。一部の実施形態では、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、リポソーム膜に取り込まれている(integrated)。一部の実施形態では、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、リポソーム膜から脂質膜の外表面に突出する。一部の実施形態では、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、前記リポソームの水性コアに組み込まれていない(is not incorporated)。一部の実施形態では、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対して、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む。一部の実施形態では、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドの濃度が、約5μg/μL〜約15μg/μL、または約8μg/μL〜約12μg/μLの間である。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃、約15℃〜約25℃、または約20℃〜約25℃の相転移温度を有する。一部の実施形態では、前記リポソームが、pH約6.5〜約8.0、約7.0〜約7.8、または約7.2〜約7.6の間で正味の電荷0を有する。一部の実施形態では、リン脂質が、1,2−ジミリストイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DMPC)である。一部の実施形態では、前記リポソームが、コレステロールをさらに含む。一部の実施形態では、DMPCおよびコレステロールの濃度が、約70:30〜約100:0の間の比により規定される。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、哺乳動物Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、前記哺乳動物が、ヒトである。一部の実施形態では、前記脂質修飾が、パルミトイル化である。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、さらにグリコシル化されている。一部の実施形態では、前記組成物が、安定な組成物である。一部の実施形態では、前記組成物が、活性の実質的な喪失を伴わずに、最長約106日間安定である。一部の実施形態では、前記組成物が、約1℃〜約8℃の間の温度で安定である。一部の実施形態では、前記組成物が、窒素下で安定である。
本明細書では、特定の実施形態では、機能的に活性な哺乳動物Wntポリペプチドと、リポソームを含む水溶液とを含む組成物であって、前記リポソームを構成するリン脂質が約10℃〜約25℃の相転移温度を有する組成物が開示される。本明細書ではまた、特定の実施形態では、機能的に活性な哺乳動物Wntポリペプチドと、リポソームを含む水溶液とを含む組成物であって、前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが炭素約12個〜炭素約14個の間である組成物が開示される。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、リポソーム膜に取り込まれている(integrate)。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、リポソーム膜から脂質膜の外表面に突出する。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、前記リポソームの水性コアに組み込まれていない。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt5aポリペプチドまたはWnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドの濃度が、約5μg/μL〜約15μg/μL、または約8μg/μL〜約12μg/μLの間である。一部の実施形態では、前記リポソームがpH約6.5〜約8.0の間で正味の電荷0を有する。一部の実施形態では、前記リポソームがpH約6.5〜約8.0の間で正味の正電荷または正味の負電荷を有する。一部の実施形態では、前記リン脂質が、1,2−ジミリストイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DMPC)である。一部の実施形態では、前記リポソームが、コレステロールをさらに含む。一部の実施形態では、DMPCおよびコレステロールの濃度が、約70:30〜約100:0の間の比により規定される。一部の実施形態では、前記哺乳動物が、ヒトである。一部の実施形態では、脂質修飾が、パルミトイル化である。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、さらにグリコシル化されている。一部の実施形態では、前記組成物が、安定な組成物である。一部の実施形態では、前記組成物が、活性の実質的な喪失を伴わずに、最長約106日間安定である。一部の実施形態では、前記組成物が、約1℃〜約8℃の間の温度で安定である。一部の実施形態では、前記組成物が、窒素下で安定である。
本明細書では、特定の実施形態では、リポソームWnt3aポリペプチドを調製する方法であって、(a)Wnt3aポリペプチドを、哺乳動物細胞を含む馴化培地から採取するステップと;(b)前記Wnt3aポリペプチドを、スルホン化多環芳香族化合物を固定化したイオン交換カラムに導入するステップと;(c)段階勾配(step gradient)を利用して、前記Wnt3aポリペプチドを前記イオン交換カラムから溶出させるステップと;(d)ステップ(c)からの前記Wnt3aポリペプチドをリポソームの水溶液と接触させるステップとを含む方法が開示される。一部の実施形態では、前記接触させるステップを、約21℃〜約25℃の間の温度で行う。一部の実施形態では、接触させる時間が、約30分間〜約24時間の間である。一部の実施形態では、前記段階勾配が、第1の勾配および第2の勾配を含む。一部の実施形態では、前記第1の勾配が、50mMの塩化カリウムを含む緩衝溶液を含み、前記第2の勾配が、約150mMの塩化カリウム〜約1.5Mの間の塩化カリウムを含む緩衝溶液を含む。一部の実施形態では、前記緩衝溶液が、界面活性剤(detergent)をさらに含む。一部の実施形態では、前記界面活性剤が、CHAPSまたはTriton X−100である。一部の実施形態では、前記馴化培地が、最大10%のウシ胎仔血清を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物細胞が、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞である。一部の実施形態では、ステップ(c)の後の前記Wnt3aポリペプチドの収率が、約60%〜約90%の間である。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃、約15℃〜約25℃、または約20℃〜約25℃の相転移温度を有する。一部の実施形態では、前記リポソームが、pH約6.5〜約8.0、約7.0〜約7.8、または約7.2〜約7.6の間で正味の電荷0を有する。一部の実施形態では、リン脂質が、1,2−ジミリストイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DMPC)である。一部の実施形態では、前記リポソームが、コレステロールをさらに含む。一部の実施形態では、DMPCおよびコレステロールの濃度が、約70:30〜約100:0の間の比により規定される。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、哺乳動物Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、前記哺乳動物が、ヒトである。一部の実施形態では、前記馴化培地が、血清または血清代替物を含む。一部の実施形態では、前記馴化培地が、血清を含む。一部の実施形態では、前記血清が、ウシ胎仔血清である。一部の実施形態では、血清濃度が、前記馴化培地中に約0.1%〜約15%の間である。一部の実施形態では、前記馴化培地が、血清代替物を含む。一部の実施形態では、前記血清代替物が、脂質ベースの代替物である。一部の実施形態では、前記馴化培地が、無血清培地である。一部の実施形態では、脂質修飾が、パルミトイル化である。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、さらにグリコシル化されている。一部の実施形態では、Wnt3a生成物を試料混合物から遠心分離により分離する。一部の実施形態では、前記遠心分離の時間が、約1℃〜約8℃の間の温度で最長1時間である。一部の実施形態では、遠心分離後のWnt3a生成物を、無菌1×リン酸緩衝食塩水(PBS)中に再懸濁させる。一部の実施形態では、Wnt3a生成物が、窒素下で安定である。一部の実施形態では、Wnt3a生成物が、約1℃〜約8℃の間の温度で安定である。
本明細書では、特定の実施形態では、リポソームWntポリペプチドを調製する方法であって、Wntポリペプチドを含む試料をリポソームの水溶液に接触させるステップを含み、前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する方法が開示される。また本明細書では、特定の実施形態では、リポソームWntポリペプチドを調製する方法であって、Wntポリペプチドを含む試料をリポソームの水溶液に接触させるステップを含み、前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である方法が開示される。一部の実施形態では、前記接触させるステップを、約21℃〜約25℃の間の温度で行う。一部の実施形態では、接触させる時間が、約6時間〜約24時間の間である。一部の実施形態では、前記方法は、前記Wntポリペプチドをリポソームの水溶液に接触させるステップの前に、さらなる精製ステップをさらに含む。一部の実施形態では、前記さらなる精製ステップが、イオン交換精製ステップ、疎水性精製ステップ、またはアフィニティー精製ステップである。一部の実施形態では、前記さらなる精製ステップが、イオン交換精製ステップである。一部の実施形態では、前記イオン交換精製ステップが、前記試料を、スルホン化多環芳香族化合物を固定化したビーズまたはスルホン化多環芳香族化合物を固定化したカラムと接触させることを含む。一部の実施形態では、前記イオン交換精製ステップが、段階勾配を含む。一部の実施形態では、イオン交換精製緩衝液が、界面活性剤を含む。一部の実施形態では、前記界面活性剤が、CHAPSまたはTriton X−100である。一部の実施形態では、前記さらなる精製ステップが、疎水性精製ステップである。一部の実施形態では、前記疎水性精製ステップが、プロテインAを固定化したビーズまたはプロテインAカラムを含む。一部の実施形態では、前記さらなる精製ステップの後の前記Wntポリペプチドの収率が、約60%〜約99%の間である。一部の実施形態では、前記方法は、Wntポリペプチドを、発現細胞系に由来する細胞を含む馴化培地から採取するステップをさらに含む。一部の実施形態では、前記発現細胞系が、哺乳動物発現細胞系である。一部の実施形態では、前記哺乳動物発現細胞系が、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞系である。一部の実施形態では、前記馴化培地が、血清または血清代替物を含む。一部の実施形態では、前記血清が、ウシ胎仔血清である。一部の実施形態では、血清濃度が、前記馴化培地中に約0.1%〜約15%の間である。一部の実施形態では、前記馴化培地が、血清代替物を含む。一部の実施形態では、前記血清代替物が、脂質ベースの代替物である。一部の実施形態では、前記馴化培地が、無血清培地である。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt5aポリペプチドまたはWnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、前記リポソームが、pH約6.5〜約8.0、約7.0〜約7.8、または約7.2〜約7.6の間で正味の電荷0を有する。一部の実施形態では、リン脂質が、1,2−ジミリストイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DMPC)である。一部の実施形態では、前記リポソームが、コレステロールをさらに含む。一部の実施形態では、DMPCおよびコレステロールの濃度が、約70:30〜約100:0の間の比により規定される。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、哺乳動物Wntポリペプチドである。一部の実施形態では、前記哺乳動物が、ヒトである。一部の実施形態では、脂質修飾が、パルミトイル化である。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、さらにグリコシル化されている。一部の実施形態では、Wnt3a生成物を試料混合物から遠心分離により分離する。一部の実施形態では、前記遠心分離の時間が、約1℃〜約8℃の間の温度で最長1時間である。一部の実施形態では、遠心分離後のWnt生成物を、無菌1×PBS中に再懸濁させる。一部の実施形態では、Wnt生成物が、窒素下で安定である。一部の実施形態では、Wnt3a生成物が、約1℃〜約8℃の間の温度で安定である。
本明細書では、特定の実施形態では、単離された増強哺乳動物骨髄細胞の組成物であって、リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、前記細胞は、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数の増強された発現レベルを有する組成物が開示される。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、齧歯動物骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記齧歯動物骨髄細胞が、10カ月齢より老齢の齧歯動物から採取される。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、ヒト骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記ヒト骨髄細胞が、35歳またはこれより老齢の被験体から得られる。一部の実施形態では、前記バイオマーカーが、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される。一部の実施形態では、前記バイオマーカーが、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される。一部の実施形態では、前記増強された発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較される。一部の実施形態では、前記増強された発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、約2%〜約20%または約4%〜約10%の間である。一部の実施形態では、リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、前記哺乳動物骨髄細胞が、SOX9およびPPARγから選択されるバイオマーカーの低下した発現レベルを、さらに有する。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞内の前記低下した発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較される。一部の実施形態では、前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較したアポトーシスレベルの低下をさらに含む。一部の実施形態では、アポトーシスレベルの前記低下が、約50%である。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して増強された骨形成潜在能を含む。一部の実施形態では、前記増強された骨形成潜在能が、処置された哺乳動物骨髄細胞を移植した後の骨欠損部位における新たな骨成長レベルを含む。一部の実施形態では、前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較される。一部の実施形態では、移植された処置哺乳動物骨髄細胞の前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較して、約1%〜約20%または約5%〜約12%の間である。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記付着骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記付着骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、自家骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、同種骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、リポソームWntポリペプチドによる処置後の前記ヒト骨髄細胞が、35歳より若齢のヒト被験体において観察されるバイオマーカー発現レベルを呈示する。一部の実施形態では、前記リポソームWntポリペプチドが、Wntポリペプチドと、リポソームの水溶液とを含む。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt5aポリペプチドまたはWnt10bポリペプチドである。
本明細書では、特定の実施形態では、35歳またはこれより老齢のヒト被験体から得られた哺乳動物骨髄細胞の組成物であって、リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、前記哺乳動物骨髄細胞が、増強された発現レベルで、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数を発現する組成物が開示される。一部の実施形態では、前記バイオマーカーが、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される。一部の実施形態では、前記バイオマーカーが、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される。一部の実施形態では、前記増強された発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較される。一部の実施形態では、前記増強された発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、約2%〜約20%または約4%〜約10%の間である。一部の実施形態では、リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、前記哺乳動物骨髄細胞が、SOX9およびPPARγから選択されるバイオマーカーの低下した発現レベルを、さらに有する。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞内の前記低下した発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較される。一部の実施形態では、前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較したアポトーシスレベルの低下をさらに含む。一部の実施形態では、アポトーシスレベルの前記低下が、約50%である。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して増強された骨形成潜在能を含む。一部の実施形態では、前記増強された骨形成潜在能が、処置された哺乳動物骨髄細胞を移植した後の骨欠損部位における新たな骨成長レベルを含む。一部の実施形態では、前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較される。一部の実施形態では、移植された処置哺乳動物骨髄細胞の前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較して、約1%〜約20%または約5%〜約12%の間である。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記付着骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記付着骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、自家骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、同種骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、リポソームWntポリペプチドによる処置後の前記ヒト骨髄細胞が、35歳より若齢のヒト被験体において観察されるバイオマーカー発現レベルを呈示する。一部の実施形態では、前記リポソームWntポリペプチドが、Wntポリペプチドと、リポソームの水溶液とを含む。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt5aポリペプチドまたはWnt10bポリペプチドである。
本明細書では、特定の実施形態では、哺乳動物骨髄組成物であって、単離哺乳動物骨髄細胞を、ex vivoで、リポソームWntポリペプチドと接触させるステップを含むプロセスによって作製され、ここで、接触させる時間が約30分間〜約4時間の間である、哺乳動物骨髄組成物が開示される。一部の実施形態では、接触させる温度が、約0℃〜約37℃、または約20℃〜約25℃の間である。一部の実施形態では、前記プロセスが、接触させるステップの後で、遊離リポソームWntポリペプチドを除去する洗浄ステップをさらに含む。一部の実施形態では、前記プロセスが、前記リポソームWntポリペプチドを骨欠損部位に移植するステップをさらに含む。一部の実施形態では、前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数の増強された発現レベルを有する。一部の実施形態では、前記バイオマーカーが、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される。一部の実施形態では、前記バイオマーカーが、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される。一部の実施形態では、前記増強された発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、約2%〜約20%または約4%〜約10%の間である。一部の実施形態では、リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、前記哺乳動物骨髄細胞が、SOX9およびPPARγから選択されるバイオマーカーの低下した発現レベルを、さらに有する。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞内の前記低下した発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較される。一部の実施形態では、前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較したアポトーシスレベルの低下をさらに含む。一部の実施形態では、アポトーシスレベルの前記低下が、約50%である。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して増強された骨形成潜在能を含む。一部の実施形態では、前記増強された骨形成潜在能が、処置された哺乳動物骨髄細胞を移植した後の骨欠損部位における新たな骨成長レベルを含む。一部の実施形態では、前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較される。一部の実施形態では、移植された処置哺乳動物骨髄細胞の前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較して、約1%〜約20%または約5%〜約12%の間である。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記付着骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記付着骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、自家骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、大腿骨、脛骨、および/または腸骨稜から採取される。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記単離哺乳動物骨髄細胞が、同種骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、齧歯動物骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記齧歯動物骨髄細胞が、10カ月齢より老齢の齧歯動物から採取される。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、ヒト骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記ヒト骨髄細胞が、35歳またはこれより老齢の被験体から採取される。一部の実施形態では、リポソームWntポリペプチドによる処置後の前記ヒト骨髄細胞が、35歳より若齢の被験体において観察されるバイオマーカー発現レベルを呈示する。一部の実施形態では、前記リポソームWntポリペプチドが、Wntポリペプチドと、リポソームの水溶液とを含む。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt5aポリペプチドまたはWnt10bポリペプチドである。
本明細書では、特定の実施形態では、被験体における骨欠損を処置する方法であって、(a)哺乳動物骨髄細胞を含む試料を、ex vivoで、リポソームWnt3aポリペプチドと接触させるステップと;b)前記試料を洗浄して、遊離リポソームWnt3aポリペプチドを除去するステップと;c)前記リポソームWnt3aポリペプチドで処置された骨移植片材料を骨欠損部位に移植するステップとを含む方法が開示される。一部の実施形態では、接触させる温度が、約0℃〜約37℃、または約20℃〜約25℃の間である。一部の実施形態では、接触させる時間が、約30分間〜約4時間の間である。一部の実施形態では、前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数の増強された発現レベルを有する。一部の実施形態では、前記バイオマーカーが、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される。一部の実施形態では、前記バイオマーカーが、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される。一部の実施形態では、前記増強された発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、約2%〜約20%または約4%〜約10%の間である。一部の実施形態では、リポソームWnt3aポリペプチドによる処置の後で、前記哺乳動物骨髄細胞が、SOX9およびPPARγから選択されるバイオマーカーの低下した発現レベルをさらに有する。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞内の前記低下した発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較される。一部の実施形態では、前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較したアポトーシスレベルの低下をさらに含む。一部の実施形態では、アポトーシスレベルの前記低下が、約50%である。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して増強された骨形成潜在能を含む。一部の実施形態では、前記増強された骨形成潜在能が、処置された哺乳動物骨髄細胞を移植した後の骨欠損部位における新たな骨成長レベルを含む。一部の実施形態では、前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較される。一部の実施形態では、移植された処置哺乳動物骨髄細胞の前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較して、約1%〜約20%または約5%〜約12%の間である。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記付着骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記付着骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、自家骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、大腿骨、脛骨、および/または腸骨稜から採取される。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記単離哺乳動物骨髄細胞が、同種骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、齧歯動物骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記齧歯動物骨髄細胞が、10カ月齢より老齢の齧歯動物から採取される。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、ヒト骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記ヒト骨髄細胞が、35歳またはこれより老齢の被験体から採取される。一部の実施形態では、リポソームWnt3aポリペプチドによる処置後の前記ヒト骨髄細胞が、35歳より若齢の被験体において観察されるバイオマーカー発現レベルを呈示する。一部の実施形態では、前記リポソームWnt3aポリペプチドが、Wnt3aポリペプチドと、リポソームの水溶液とを含む。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない。
本明細書では、特定の実施形態では、被験体における骨欠損を処置する方法であって、(a)哺乳動物骨髄細胞を含む試料を、ex vivoで、リポソームWntポリペプチドと接触させるステップと;(b)前記試料を洗浄して、遊離リポソームWntポリペプチドを除去するステップと;(c)前記リポソームWntポリペプチドで処置された骨移植片材料を骨欠損部位に移植するステップとを含む方法が開示される。一部の実施形態では、接触させる温度が、約0℃〜約37℃、または約20℃〜約25℃の間である。一部の実施形態では、接触させる時間が、約30分間〜約4時間の間である。一部の実施形態では、前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数の増強された発現レベルを有する。一部の実施形態では、前記バイオマーカーが、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される。一部の実施形態では、前記バイオマーカーが、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される。一部の実施形態では、前記増強された発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、約2%〜約20%または約4%〜約10%の間である。一部の実施形態では、リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、前記哺乳動物骨髄細胞が、SOX9およびPPARγから選択されるバイオマーカーの低下した発現レベルを、さらに有する。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞内の前記低下した発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較される。一部の実施形態では、前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較したアポトーシスレベルの低下をさらに含む。一部の実施形態では、アポトーシスレベルの前記低下が、約50%である。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して増強された骨形成潜在能を含む。一部の実施形態では、前記増強された骨形成潜在能が、処置された哺乳動物骨髄細胞を移植した後の骨欠損部位における新たな骨成長レベルを含む。一部の実施形態では、前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較される。一部の実施形態では、移植された処置哺乳動物骨髄細胞の前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較して、約1%〜約20%または約5%〜約12%の間である。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記付着骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記付着骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、自家骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、大腿骨、脛骨、および/または腸骨稜から採取される。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記単離哺乳動物骨髄細胞が、同種骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、齧歯動物骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記齧歯動物骨髄細胞が、10カ月齢より老齢の齧歯動物から採取される。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、ヒト骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記ヒト骨髄細胞が、35歳またはこれより老齢の被験体から採取される。一部の実施形態では、リポソームWntポリペプチドによる処置後の前記ヒト骨髄細胞が、35歳より若齢の被験体において観察されるバイオマーカー発現レベルを呈示する。一部の実施形態では、前記リポソームWntポリペプチドが、Wntポリペプチドと、リポソームの水溶液とを含む。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt5aポリペプチドまたはWnt10bポリペプチドである。
本明細書では、特定の実施形態では、前記リポソームWntポリペプチドを含む骨移植片材料を作製するためのキットが開示される。一部の実施形態では、前記リポソームWntポリペプチドは、機能的に活性な哺乳動物Wntポリペプチドと、リポソームを含む水溶液とを含む組成物であり、ここで、前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する。一部の実施形態では、前記リポソームWntポリペプチドは、機能的に活性な哺乳動物Wntポリペプチドと、リポソームを含む水溶液とを含む組成物であり、ここで、前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、リポソーム膜に取り込まれている。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、リポソーム膜から脂質膜の外表面に突出する。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、前記リポソームの水性コアに組み込まれていない。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt5aポリペプチドまたはWnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドの濃度が、約5μg/μL〜約15μg/μL、または約8μg/μL〜約12μg/μLの間である。一部の実施形態では、前記リポソームがpH約6.5〜約8.0の間で正味の電荷0を有する。一部の実施形態では、前記リポソームがpH約6.5〜約8.0の間で正味の正電荷または正味の負電荷を有する。一部の実施形態では、リン脂質が、1,2−ジミリストイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DMPC)である。一部の実施形態では、前記リポソームが、コレステロールをさらに含む。一部の実施形態では、DMPCおよびコレステロールの濃度が、約70:30〜約100:0の間の比により規定される。一部の実施形態では、前記哺乳動物が、ヒトである。一部の実施形態では、脂質修飾が、パルミトイル化である。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、さらにグリコシル化されている。一部の実施形態では、前記組成物が、安定な組成物である。一部の実施形態では、前記組成物が、活性の実質的な喪失を伴わずに、最長約106日間安定である。一部の実施形態では、前記組成物が、約1℃〜約8℃の間の温度で安定である。一部の実施形態では、前記組成物が、窒素下で安定である。
本明細書では、特定の実施形態では、リポソームWnt3aポリペプチドを含む骨移植片材料を作製するためのキットが開示される。一部の実施形態では、前記リポソームWnt3aポリペプチドは、機能的に活性な哺乳動物Wnt3aポリペプチドと、リポソームを含む水溶液とを含む組成物であり、ここで、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾を含む。一部の実施形態では、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない。一部の実施形態では、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、リポソーム膜に取り込まれている。一部の実施形態では、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、リポソーム膜から脂質膜の外表面に突出する。一部の実施形態では、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、前記リポソームの水性コアに組み込まれていない。一部の実施形態では、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対して、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む。一部の実施形態では、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドの濃度が、約5μg/μL〜約15μg/μL、または約8μg/μL〜約12μg/μLの間である。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃、約15℃〜約25℃、または約20℃〜約25℃の相転移温度を有する。一部の実施形態では、前記リポソームが、pH約6.5〜約8.0、約7.0〜約7.8、または約7.2〜約7.6の間で正味の電荷0を有する。一部の実施形態では、リン脂質が、1,2−ジミリストイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DMPC)である。一部の実施形態では、前記リポソームが、コレステロールをさらに含む。一部の実施形態では、DMPCおよびコレステロールの濃度が、約70:30〜約100:0の間の比により規定される。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、哺乳動物Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、前記哺乳動物が、ヒトである。一部の実施形態では、脂質修飾が、パルミトイル化である。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、さらにグリコシル化されている。一部の実施形態では、前記組成物が、安定な組成物である。一部の実施形態では、前記組成物が、活性の実質的な喪失を伴わずに、最長約106日間安定である。一部の実施形態では、前記組成物が、約1℃〜約8℃の間の温度で安定である。一部の実施形態では、前記組成物が、窒素下で安定である。
本明細書では、特定の実施形態では、単離された増強哺乳動物骨髄細胞の組成物を含む骨移植片材料を作製するためのキットが開示される。一部の実施形態では、前記単離された増強哺乳動物骨髄細胞の組成物は、35歳またはこれより老齢のヒト被験体から得られた哺乳動物骨髄細胞の組成物であり、ここで、リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、前記哺乳動物骨髄細胞が、増強された発現レベルで、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数を発現する。一部の実施形態では、前記バイオマーカーが、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される。一部の実施形態では、前記バイオマーカーが、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される。一部の実施形態では、前記増強された発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較される。一部の実施形態では、前記増強された発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、約2%〜約20%または約4%〜約10%の間である。一部の実施形態では、リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、前記哺乳動物骨髄細胞が、SOX9およびPPARγから選択されるバイオマーカーの低下した発現レベルを、さらに有する。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞内の前記低下した発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較される。一部の実施形態では、前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較したアポトーシスレベルの低下をさらに含む。一部の実施形態では、アポトーシスレベルの前記低下が、約50%である。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して増強された骨形成潜在能を含む。一部の実施形態では、前記増強された骨形成潜在能が、処置された哺乳動物骨髄細胞を移植した後の骨欠損部位における新たな骨成長レベルを含む。一部の実施形態では、前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較される。一部の実施形態では、移植された処置哺乳動物骨髄細胞の前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較して、約1%〜約20%または約5%〜約12%の間である。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記付着骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記付着骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、自家骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記自家骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、前記哺乳動物骨髄細胞が、同種骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞である。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。一部の実施形態では、前記同種骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む。一部の実施形態では、リポソームWntポリペプチドによる処置後の前記ヒト骨髄細胞が、35歳より若齢のヒト被験体において観察されるバイオマーカー発現レベルを呈示する。一部の実施形態では、前記リポソームWntポリペプチドが、Wntポリペプチドと、リポソームの水溶液とを含む。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する。一部の実施形態では、前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない。一部の実施形態では、前記Wntポリペプチドが、Wnt5aポリペプチドまたはWnt10bポリペプチドである。
さらなる態様および実施形態についても、本開示の残りの部分から明らかとなり、本発明中に含まれる。
図1は、本発明の精製スキームを図示する。
図2は、Wnt3aについてのSDS PAGE解析およびクーマシーブルーによる染色解析を指し示す。
図3は、質量分析データを例示する。
図4は、TEMによるL−Wnt3aについての特徴付けを説明する。TEMを使用して、L−Wnt3aを視覚化し、小胞の平均直径を計算した。
図5は、ヒトWnt3a活性およびL−Wnt3a活性の定量を説明する。生物発光は、dual−light ready luminometer(Berthold)上の三連の読取りにより定量した。ヒトWnt3a(ng/uL;A)およびL−Wnt3a(B)の活性は、Wnt3aタンパク質の段階希釈により作成された検量線から規定した。
図6は、4℃におけるL−Wnt3aの安定性を指し示す。リポソーム−Wnt3a間の相互作用を検討した。リポソームWnt3a(L−Wnt3a)を、4℃で最長48日間にわたりインキュベートした。次いで、ヒトL−Wnt3aポリペプチドを、LSLアッセイにおいて、活性について調べた。L−Wnt3aポリペプチドは、48日間の試験期間にわたり、活性の喪失を示さなかった。
図7は、23℃におけるL−Wnt3aの安定性を指し示す。
図8は、37℃におけるL−Wnt3aの安定性を説明する。ヒトWnt3aの、DMPC:コレステロールリポソームとの会合について調べて、それが、Wnt3aポリペプチドに安定性をもたらすのかどうかを決定した。複数の時点からのデータを、単一の指数関数的減衰に当てはめたところ、10時間後、L−Wnt3aは、37℃で、その活性の半分を保持する(青線、図8A)が、Wnt3aは、その活性を、5分間以内に喪失する(赤線、図8A)ことが示された。ヒトWnt3aにおける活性の喪失は、タンパク質分解に起因した。Wnt3a+CHAPS溶液中では、免疫ブロットにより、低分子量バンドが検出可能であった(図8B)。L−Wnt3a調製物の免疫ブロットでは、Wnt3aに対応する低分子量バンドが検出されなかった(図8C)。
図9は、懸濁液培養物中で増殖させた細胞から産生されたヒトWnt3aポリペプチドを、付着培養物中で増殖させた細胞から産生されたヒトWnt3aポリペプチドと対比して例示する。
図10は、ドキシサイクリン濃度依存性の、ヒトWnt3aポリペプチド分泌の誘導を説明する。ドキシサイクリンは、培地に、CHO細胞により産生されるヒトWnt3aの量に影響を及ぼす範囲の濃度(ng/uL)で添加した。
図11は、ウシ胎仔血清を、ヒトWnt3aポリペプチドの、CHO細胞からの分泌のために使用したことを例示する。
図12は、ヒトWnt3aの、CHO細胞からの分泌を、培養物中の日数の関数として説明する。
図13は、LSL細胞レポーターアッセイの頑健さ、精度、検出限界、および特異度を説明する。
図14は、初代細胞を使用して、L−Wnt3aの用量反応曲線を説明する。(A)マウス胚性線維芽細胞(MEF)内では、有効濃度の線形範囲は、0.025〜0.1ng/μLのヒトWnt3aであった。(B)骨髄由来幹細胞内のL−Wnt3a活性を示す図であり、これにより、有効濃度の線形範囲が、0.004〜0.08ng/μLの範囲にわたることが決定された。
図15は、異なる脂質処方物下における、ヒトWnt3aの活性を説明する。CHAPSを、DMPCおよびコレステロール脂質で代替したところ、Wnt3aの活性は維持されたが、MPPC、DPPC、DMPS、DMPG、およびDMGEなどの脂質で作製されたリポソームは、不活性であった。
図16は、スクロースの密度勾配を例示する。
図17は、ヒトWnt3aの、リポソーム膜に対するアフィニティーを例示する。Wnt3a/Frizzled間の結合アフィニティーは、約3.6nMであった。Wnt3a/LRP6間の結合アフィニティーは、約9nMであった。Wnt3aとリポソーム膜との間の結合アフィニティーは、Wnt3a、Frizzled(Fz)、およびLrp6の間のプルダウンアッセイに基づき、約6nMであった。
図18は、ヒトWnt3aの、リポソームとの会合の反応速度を説明する。
図19は、Wnt5aポリペプチドおよびWnt10bポリペプチドの、中性のDMPCリポソームへの結合を説明する。
図20は、骨移植片材料の個別の成分を説明する。骨移植片材料は、幹細胞集団および前駆細胞集団を含有する。図20Aは、ラット大腿骨から採取されたBGMについてのゴモリ染色を指し示し、(図20B)は、ラット腸骨稜から採取されたBGMについてのゴモリ染色を指し示し、(図20C)は、ラット脛骨から採取されたBGMについてのゴモリ染色を指し示す。図20Dは、表示の供給源から採取されたばかりのラットBGM内の、内因性骨形成遺伝子の発現についての定量的RT−PCR解析を示す。図20Eは、自家BGMをラットのSRCに移植する、実験デザインについての概略を説明する。図20Fは、BrdUの取込みを検出するように染色された、移植後7日目における腸骨稜BGMの代表的な組織切片を例示する。点線は、BGM内に含まれる骨梁の小片を指し示す。図20G、図20H、および図20Iは、それぞれ、Runx2、Sox9、およびPPARγの発現である。図20Jは、類骨マトリックスを検出するように、アニリンブルーで染色されたBGMの代表的な組織切片を示し、アステリスクは、新たな骨マトリックスを、古い骨小片(黄色の点線)と対比して指し示す。このパネルおよび図20Gでは、腎表面は、白色の点線で指し示される。図20Kは、プロテオグリカンに富む軟骨(赤色)を検出する、サフラニンO/Fast greenによる組織学であり、図20Lは、脂肪細胞を検出するゴモリトリクローム染色である。略号:BrdU:ブロモデオキシウリジン;PPARγ:ペルオキシソーム増殖剤活性化タンパク質ガンマである。スケールバー:50μmであり、アステリスク:p<0.05である。
図21は、骨移植片材料を、Wnt応答性として説明する。図21Aは、骨膜の免疫染色により視覚化された、Axin2CreERT2;R26mTmGマウスにおけるGFP+ve細胞を指し示し、図21Bは、骨内膜である。図21Cは、指定された顕微鏡視野内のGFP+ve細胞/全細胞の定量である。図21Dは、BGM内のGFP+ve細胞を、蛍光により視覚化したことを指し示す。図21Eは、BGMyoung(緑色のバー)中およびBGMaged(グレーのバー)中の内因性Axin2発現、内因性Lef1発現、および内因性GAPDH発現についての、定量的絶対RT−PCR結果である。図21Fは、BGMyoung(緑色のバー)中およびBGMaged(グレーのバー)中の、Wnt3a、全ベータカテニン、Axin2、およびベータアクチンについてのウェスタンブロット解析を説明する。スケールバー=50μmである。アステリスク:p<0.05である。
図22は、BGMの骨分化潜在能が、年齢と共に低下することを示す。図22Aは、BGMyoung(緑色のバー)中およびBGMaged(グレーのバー)中の、アルカリホスファターゼ、Osterix、およびオステオカルシンの発現についての、定量的RT−PCR解析を指し示す。図22Bは、ACTB−eGFPマウスから採取され、SRCに移植され、明視野下で視覚化されたBGMであり、図22Cは、蛍光を利用する、BGM内のGFPシグナルの検出である。図22Dは、BGMyoungに由来する、アニリンブルーで染色(挿入図)された代表的な組織切片(N=5)であり、(図22E)は、BGMagedに由来する、アニリンブルーで染色(挿入図)された代表的な組織切片である(N=5)。点線は、腎表面を指し示す。図22Fは、移植後7日目における、BGMにより占有された全領域内のアニリンブルー+veピクセルについての組織形態計測解析を指し示す。図22Gおよび図22Hは、(G)BGMyoung(N=5)および(H)BGMaged(N=5)に由来するALP活性を検出するように染色された、代表的な組織切片を指し示す。図22Iは、移植後7日目における、BGMにより占有された全領域内のALP+veピクセルの定量を指し示す。図22Jおよび図22Kは、(図22J)BGMyoung(N=5)および(図22K)BGMaged(N=5)に由来するGFPについて免疫染色された、代表的な組織切片を示す。図22Lは、移植後7日目における、BGMにより占有された全領域内のGFP+veピクセルの定量を示す。略号:ALP:アルカリホスファターゼ;Oc:オステオカルシンである。スケールバー:100μmである。アステリスク:p<0.05であり、二重のアステリスク:p<0.01である。
図23は、BGMの骨分化が、内因性Wntシグナルを要請することを示す。図23Aは、マウスIgG2α Fc断片を発現させるアデノウイルス(Ad−Fc)で処置されたBGM内のALP活性について染色された、代表的な組織切片を示し、または(図23B)は、可溶性WntアンタゴニストであるDkk1を発現させるアデノウイルス(Ad−Dkk1)で処置されたBGM内のALP活性について染色された、代表的な組織切片を示す。図23Cは、Ad−Fcで処置されたBGM内のPPARγについて免疫染色された、代表的な組織切片を示し、または(図23D)は、Ad−Dkk1で処置されたBGM内のPPARγについて免疫染色された、代表的な組織切片を示す。図23Eは、Ad−Fcで処置されたBGM内のDlk1について免疫染色された、代表的な組織切片を説明し、または(図23F)は、Ad−Dkk1で処置されたBGM内のDlk1について免疫染色された、代表的な組織切片を説明する。図23Gは、Ad−Fcで処置されたBGMを施された欠損部位内の骨形成を検出する、micro−CTの再構成を説明し、または(図23H)は、Ad−Dkk1で処置されたBGMを施された欠損部位内の骨形成を検出する、micro−CTの再構成を説明する。元の欠損は、赤色の点線による円で指し示す。図23Iは、micro−CTデータから計算される新たな骨体積(N=5)±SEMを示す。図23Jは、Ad−Fcで処置されたBGMを施された欠損部位に由来する代表的な組織切片に対するアニリンブルー染色を指し示し、または(図23K)は、Ad−Dkk1で処置されたBGMを施された欠損部位に由来する代表的な組織切片に対するアニリンブルー染色を指し示す。図23Lは、組織形態計測解析を使用する、新たな骨体積の定量を指し示す図である。図23Iは、Ad−Fcで処置されたBM移植片内のPPAR−γ発現を示し、または(図23J)はAd−Dkk1で処置されたBM移植片内のPPAR−γ発現を示す。単一のアステリスク:p<0.05である。スケールバー:A〜B:200μm、C〜F、J〜K:50μm、G〜H:2mmである。
図24は、ヒトWnt3aが、BGMagedを活性化し、その骨分化潜在能を回復させることを説明する。図24Aは、老齢ACTB−eGFPマウスに由来するBGMであって、L−PBSまたはL−WNT3A(0.15μg/ml)で1時間にわたり処置され、次いで、24時間後に、qRT−PCRにより、標的遺伝子の発現についてアッセイされるか、または速やかに、SRCに7日間にわたり移植されたBGMを指し示す。図24Bは、L−PBS(グレーのバー)またはL−WNT3A(青色のバー)で処置されたBGMaged中の、Axin2発現およびLef1発現の倍数変化を説明する。図24Cは、L−PBS(グレーのバー)またはL−WNT3A(青色のバー)で処置されたBGMaged中の、全ベータカテニン、Axin2、およびベータアクチンについてのウェスタンブロット解析を示す図である。BGMagedを、移植後4日目におけるSRCから採取した後で、(図24D)L−PBS(N=5)および(図24E)L−WNT3A(N=5)で処置された試料に由来する代表的な組織切片を、BrdUの取込みについて染色した(N=5)。図24Fは、骨移植片内部を中心とする顕微鏡視野内のBrdU+veピクセルの定量を指し示す図である。図24Gは、L−PBSで処置された試料に由来する代表的な組織切片であって、移植後7日目におけるBrdUの取込みについて染色された組織切片を説明し(N=5)、(図24H)は、L−WNT3A(N=5)で処置された試料に由来する代表的な組織切片であって、移植後7日目におけるBrdUの取込みについて染色された組織切片を説明する。図24Iは、上記と同様に、BrdU+veピクセルの定量を説明する図である。図24Jは、L−PBSで処置された試料に由来する代表的な組織切片であって、移植後7日目におけるDlk1の発現について免疫染色された組織切片を指し示し(N=5)、(図24K)は、L−WNT3A(N=5)で処置された試料に由来する代表的な組織切片であって、移植後7日目におけるDlk1の発現について免疫染色された組織切片を指し示す。図24Lは、移植後7日目における、BGMにより占有された全領域内のDlk1+veピクセルの定量を示す図である。図24Mは、L−PBSで処置された試料に由来する代表的な組織切片であって、移植後7日目におけるOcの発現について免疫染色された組織切片を示し(N=5)、および(図24N)L−WNT3A(N=5)で処置された試料に由来する代表的な組織切片であって、移植後7日目におけるOcの発現について免疫染色された組織切片を示す。図24Oは、Dlk1について記載されたのと同様に、Oc+veピクセルの定量を指し示す図である。図24Pは、L−PBSで処置された試料中の類骨マトリックスを検出するようにアニリンブルーで染色された、代表的な組織切片を示し(N=5)、(図24Q)は、L−WNT3A(N=5)で処置された試料中の類骨マトリックスを検出するようにアニリンブルーで染色された、代表的な組織切片を示す。図24Rは、新たな骨マトリックスの、組織形態計測による定量を指し示す図である。略号は、本明細書の別の個所で記載される通りである。スケールバー:100μmである。アステリスク:p<0.05;二重のアステリスク:p<0.01である。
図25は、L−Wnt3aが、BGM幹細胞を刺激し、脊椎固定を改善することを説明する。図25Aは、ヒトMSC培養物を、L−PBSまたはL−WNT3Aにより、37℃で表示の期間にわたり処置し、Axin2発現についてのqRT−PCRを使用して、Wnt応答を決定したことを示す。図25Bは、マウスSSCを、L−PBSまたはL−WNT3Aにより、37℃で12時間にわたり処置し、Wnt応答について、Axin2発現についてのqRT−PCRでアッセイしたことを示す。図25Cは、L−PBS(破線)またはL−WNT3A(0.15μg/mL;青線)を伴う、室温で1時間にわたるインキュベーションに応答する、Axin2発現およびLef1発現についての定量的絶対RT−PCR解析を説明する。データは、24時間にわたるRNAコピー数/合計RNA含量の比として表す。図25Dは、ラット棘突起を、最小限の切開を介して露出させ、腸骨稜に由来する標準化体積の自家BGMを、L−PBSまたはL−WNT3Aで1時間にわたり処置し、次いで、(図25E)L4脊髄横突起と、L5脊髄横突起との間に移植したことを指し示す。図25Fおよび図25Gは、POD2に、(F)L−PBSおよび(G)L−WNT3Aで処置された移植片(ピンク)について、micro−CTの収集を実施したことを指し示す。図25Hは、POD49に、micro−CTの収集を再度実施して、(図25H)L−PBS(グレー)および(図25I)L−WNT3A(青)で処置された移植片の骨成長を査定したことを指し示す。図25Jは、移植片の成長を、処置群の各々について、POD2における各移植片サイズを、POD49におけるそのサイズと比較する体積倍数としてグラフ化した(上記で言明された色により指し示される)ことを指し示す。略号:L4:第4腰椎、L5:第5腰椎、AP:先端突起、SP:棘突起、TP:横突起、POD:手術後〜日目である。
図26は、BGM体積の定量を説明する。脛骨および大腿骨から採取されたBGMを、約20μLずつ5つのアリコートに分け、次いで、細胞、間質、および骨断片の異種性混合物中の細胞密度を定量する手段として、DNA濃度を査定した。試料#1中のDNA濃度を100とし、他の4つのアリコートの相対DNA濃度を決定した。
図27は、BGMの生着効率を説明する。L−Wnt3aによる処置は、BGMの生着効率を改善する。図27Aは、SRC内で4日後における、BGMagedについての、GFP免疫染色を説明し、(図27B)は、BGMACTについての、GFP免疫染色を説明する。図27Cは、移植後4日目における、BGMにより占有された全ピクセルで割ったGFP+veピクセルの定量を示す。図27Dは、SRC内で4日後における、BGMagedについてのTUNEL染色を示し、(図27E)は、BGMACTについてのTUNEL染色を示す。図27Fは、移植後4日目における、BGMにより占有された全領域内の全DAPI+veピクセルで割った、TUNEL+ve細胞の定量を示す。図27Gは、SRC内で7日後における、BGMagedについてのTUNEL染色を示し、(図27H)は、BGMACTについてのTUNEL染色を示す。図27Iは、移植後7日目における、BGMにより占有された全領域内の、全DAPI+veピクセルで割った、TUNEL+ve細胞の定量を示す図である。図27Jは、SRC内で7日後における、BGMaged内の破骨細胞を検出する、酒石酸耐性酸ホスファターゼ(TRAP)活性について染色された組織切片を説明し、(図27K)は、BGMACT内の破骨細胞を検出する、酒石酸耐性酸ホスファターゼ(TRAP)活性について染色された組織切片を説明する。図27Lは、移植後7日目における、BGMにより占有された全領域内の、TRAP+veピクセルの定量を示す。スケールバー=100μmであり、**は、p<0.01を指し示す。
発明の詳細な説明
本明細書では、リポソームWntポリペプチドを作製するのに使用するための、組成物、方法、プロセス、およびキットが開示される。本明細書ではまた、骨移植片材料を作製するための、組成物、方法、プロセス、およびキットも開示される。一部の実施形態では、組成物は、機能的に活性な哺乳動物Wntポリペプチドと、リポソームを含む水溶液とを含み、リポソームを構成するリン脂質は、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する。一部の実施形態では、組成物は、機能的に活性な哺乳動物Wntポリペプチドと、リポソームを含む水溶液とを含み、リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さは、炭素約12個〜炭素約14個の間である。一部の実施形態では、組成物はまた、機能的に活性なWnt3aポリペプチドと、リポソームを含む水溶液とを含み、機能的に活性なWnt3aポリペプチドは、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾を含む。
本明細書の一部の実施形態では、リポソームWntポリペプチドを調製する方法であって、Wntポリペプチドを含む試料をリポソームの水溶液に接触させるステップを含み、リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する方法が記載される。本明細書の一部の実施形態では、リポソームWntポリペプチドを調製する方法であって、Wntポリペプチドを含む試料をリポソームの水溶液に接触させるステップを含み、リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である方法が記載される。本明細書の一部の実施形態ではまた、リポソームWnt3aポリペプチドを調製する方法であって、(a)Wnt3aポリペプチドを、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞を含む馴化培地から採取するステップと;(b)Wnt3aポリペプチドを、スルホン化多環芳香族化合物を固定化したイオン交換カラムに導入するステップと;(c)段階勾配を利用して、Wnt3aポリペプチドをイオン交換カラムから溶出させるステップと;(d)ステップ(c)によるWnt3aポリペプチドをリポソームの水溶液と接触させるステップとを含む方法も記載される。
本明細書の一部の実施形態では、単離された増強哺乳動物骨髄細胞の組成物であって、リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、細胞による、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数の発現レベルが増強される組成物が記載される。本明細書の一部の実施形態ではまた、35歳またはこれより老齢のヒト被験体から得られた哺乳動物骨髄細胞の組成物であって、リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、哺乳動物骨髄細胞が、増強された発現レベルで、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数を発現させる組成物も記載される。
本明細書の一部の実施形態では、単離哺乳動物骨髄細胞を、ex vivoで、リポソームWntポリペプチドと接触させるステップを含むプロセスであって、接触させる時間が約30分間〜約4時間の間であるプロセスにより作製される、哺乳動物骨髄組成物が記載される。
本明細書の一部の実施形態では、被験体における骨欠損を処置する方法であって、(a)哺乳動物骨髄細胞を含む試料を、ex vivoで、リポソームWntポリペプチドと接触させるステップと;(b)試料を洗浄して、遊離リポソームWntポリペプチドを除去するステップと;(c)リポソームWntポリペプチドで処置された骨移植片材料を骨欠損部位に移植するステップとを含む方法が記載される。本明細書ではまた、被験体における骨欠損を処置する方法であって、(a)哺乳動物骨髄細胞を含む試料を、ex vivoで、リポソームWnt3aポリペプチドと接触させるステップと;(b)試料を洗浄して、遊離リポソームWnt3aポリペプチドを除去するステップと;(c)リポソームWnt3aポリペプチドで処置された骨移植片材料を骨欠損部位に移植するステップとを含む方法も記載される。
本明細書の一部の実施形態では、骨移植片材料を作製する方法であって、(a)哺乳動物骨髄細胞を含む試料を、ex vivoで、リポソームWntポリペプチドと接触させるステップと;(b)試料を洗浄して、遊離リポソームWntポリペプチドを除去するステップと;(c)リポソームWntポリペプチドで処置された骨移植片材料を骨欠損部位に移植するステップとを含む方法が記載される。本明細書ではまた、骨移植片材料を作製する方法であって、(a)哺乳動物骨髄細胞を含む試料を、ex vivoで、リポソームWnt3aポリペプチドと接触させるステップと;(b)試料を洗浄して、遊離リポソームWnt3aポリペプチドを除去するステップと;(c)リポソームWnt3aポリペプチドで処置された骨移植片材料を骨欠損部位に移植するステップとを含む方法も記載される。
本明細書の一部の態様では、配列番号1の、機能的に活性なWnt3aポリペプチドであって、Ser209において脂質修飾されるか、もしくはCys77における脂質修飾の非存在下にある非ヒト哺乳動物Wnt3aポリペプチドの、対応する、保存されたSerにおいて脂質修飾されるか;または非ヒト哺乳動物Wnt3aポリペプチドの、対応する、保存されたCysにおいて脂質修飾されたWnt3aポリペプチドのうちの、少なくとも約60%、または少なくとも約70%、または少なくとも約80%、または少なくとも約85%、または少なくとも約90%、または少なくとも約95%を含む組成物が記載される。本明細書の一部の実施形態では、Wnt3A以外の、機能的に活性なヒトWntポリペプチドであって、対応する、保存されたCysにおける、Wnt3A Cys77への脂質修飾の非存在下の、Wnt3A Ser209に対応する、保存されたSerにおいて脂質修飾されたヒトWntポリペプチドのうちの、少なくとも約60%、または少なくとも約70%、または少なくとも約80%、または少なくとも約85%、または少なくとも約90%、または少なくとも約95%を含む組成物が記載される。
一部の態様では、Wntポリペプチドは、Wnt3aまたはその機能的に活性な変異体である。他の態様では、Wntポリペプチドは、ヒトWnt3aまたはその機能的に活性な変異体である。さらに別の態様では、Wntポリペプチドは、配列番号1のWnt3aまたはその機能的に活性な変異体である。さらなる態様では、脂質修飾は、パルミトイル化である。他の態様では、Wntポリペプチドは、Wnt1ポリペプチド、Wnt2ポリペプチド、Wnt2b(またはWnt13)ポリペプチド、Wnt3ポリペプチド、Wnt4ポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、Wnt5bポリペプチド、Wnt6ポリペプチド、Wnt7aポリペプチド、Wnt7bポリペプチド、Wnt8aポリペプチド、Wnt8bポリペプチド、Wnt9a(Wnt14、またはWnt14b)ポリペプチド、Wnt9b(Wnt14b、またはWnt15)ポリペプチド、Wnt10aポリペプチド、Wnt10b(またはWnt12)ポリペプチド、Wnt11ポリペプチド、Wnt−16aポリペプチド、Wnt−16bポリペプチドまたはこれらの機能的に活性な変異体など、Wnt3A以外のヒトWntタンパク質である。一部の実施形態では、ポリペプチドは、Wnt5AもしくはWnt10bまたはその機能的に活性な変異体である。一部のこのような実施形態では、Wntポリペプチドを、リポソーム、例えば、DMPCおよび/またはコレステロールを含むリポソームに調合する。
本明細書の別の態様では、Wntポリペプチドを、限定なしに述べると、組換えチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞を含む、哺乳動物細胞培養物から精製するための方法であって、例えば、ゲル濾過精製ステップなど、代替的な精製ステップの非存在下において、クロマトグラフィーカラム(例えば、Blue Sepharoseイオン交換カラム)上の分離ステップなどの分離ステップを利用して、Wntポリペプチドを含有する前記細胞の培養培地を、精製にかけるステップを含む方法が記載される。一部の実施形態では、精製はまた、ヘパリン硫酸カラムによる精製ステップの非存在下においても実施される。別の実施形態では、細胞は、付着細胞であり、培養培地は、ウシ胎仔血清(FBS)などの血清をさらに含む。さらなる実施形態では、Blue Sepharoseイオン交換カラムなどのカラム上の精製は、150mM〜1.5Mの塩勾配であって、塩が、例えば、塩化ナトリウムまたは塩化カリウムでありうる塩勾配を使用して実施する。場合によって、精製スキームに続いて、例えば、あらかじめ作製されたリポソームであって、DPMCおよび/またはコレステロールなどの脂質を、例えば、90:10のモル:モル比で含みうるリポソームを使用する精製ステップなど、さらなる精製ステップを施す。場合によって、あらかじめ作製されたリポソームの使用では、Wntポリペプチドの疎水性を利用し、ゲル濾過精製ステップおよび/またはヘパリン硫酸カラムによる精製ステップなど、さらなる精製ステップに対する必要をなくす。
細胞が懸濁細胞である場合、培養は、無血清条件下で実施することができる。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、ヒトWnt3a、例えば、配列番号1のヒトWnt3aまたはその機能的に活性な変異体などのWnt3aの場合もあり、Wnt3A以外のヒトWntポリペプチド、例えば、Wnt1ポリペプチド、Wnt2ポリペプチド、Wnt2b(またはWnt13)ポリペプチド、Wnt3ポリペプチド、Wnt4ポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、Wnt5bポリペプチド、Wnt6ポリペプチド、Wnt7aポリペプチド、Wnt7bポリペプチド、Wnt8aポリペプチド、Wnt8bポリペプチド、Wnt9a(Wnt14、またはWnt14b)ポリペプチド、Wnt9b(Wnt14b、またはWnt15)ポリペプチド、Wnt10aポリペプチド、Wnt10b(またはWnt12)ポリペプチド、Wnt11ポリペプチド、Wnt−16aポリペプチド、Wnt−16bポリペプチド、またはこれらの機能的に活性な変異体の場合もある。一部の実施形態では、ポリペプチドは、Wnt5AもしくはWnt10bまたはその機能的に活性な変異体である。さらなる態様では、本発明は、前出の方法により精製されたWnt組成物に関する。一実施形態では、Wnt組成物は、Wnt3aまたはその機能的に活性な変異体である、Wntポリペプチドを含む。別の実施形態では、Wnt組成物は、ヒトWnt3aまたはその機能的に活性な変異体である、Wntポリペプチドを含む。さらに別の実施形態では、Wnt組成物は、配列番号1のヒトWnt3aまたはその機能的に活性な変異体である、Wntポリペプチドを含む。
本明細書の一部の態様にはまた、骨移植片材料を作製するためのキットであって、リポソームWntポリペプチド、リポソームWnt3aポリペプチド、または単離された増強哺乳動物骨髄細胞の組成物を含むキットも含まれる。
A.定義
本方法について記載する前に、このような方法は、変化することが当然であるので、本発明は、記載される特定の方法に限定されるものではないことを理解されたい。また、本発明の範囲を限定するのは、付属の特許請求の範囲だけであるので、本明細書で使用される用語法は、特定の実施形態だけについて記載することを目的とするものであり、限定的であることを意図するものではないことも理解されたい。
値の範囲が提示される場合は、その範囲の上限と下限との間の、文脈によりそうでないことが明確に指示されない限りにおいて、下限の単位の10分の1までの、各中間の値、およびその言明された範囲内の他の任意の言明された値または中間の値が、本発明に包摂されることが理解される。これらの小範囲の上限および下限は、独立に、本発明に包摂される小範囲内に含まれ、言明された範囲内の、任意の具体的に除外された限界により決まる。本明細書で使用される範囲および量はまた、「約」特定の値または範囲として表すこともできる。約はまた、ちょうどの量も含む。よって、「約5μL」とは、「約5μL」を意味するが、また、「5μL」も意味する。一般に、「約」という用語は、量の±10%以内であることが予測される量を含む。
そうでないことが規定されない限りにおいて、本明細書で使用される技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者により一般に理解される意味と同じ意味を有する。Singletonら、Dictionary of Microbiology and Molecular Biology、2版、J. Wiley & Sons(New York、NY、1994年)は、当業者に、本出願で使用される用語の多くに対する一般的な指針をもたらす。
Wntポリペプチドは、高度に保存された分泌型シグナル伝達分子であって、胚発生時の細胞間相互作用を調節するシグナル伝達分子のファミリーを形成する。本明細書で使用される場合の「Wnt」または「Wnt遺伝子産物」または「Wntポリペプチド」という用語は、天然配列のWntポリペプチド、Wntポリペプチド断片、キメラWntポリペプチド、または前出の機能的に活性な変異体を包摂する。本明細書では、「WNT」および「Wnt」という用語は、互換的に使用される。同様に、本明細書では、「WNT3A」、「WNT3a」、「Wnt3A」、または「Wnt3a」という用語も、互換的に使用される。
「天然配列」のポリペプチドとは、天然に由来するWntポリペプチドと同じアミノ酸配列を有するポリペプチドである。このような天然配列のポリペプチドは、内因性Wntタンパク質を産生する細胞から単離することもでき、組換え手段または合成的手段により作製することもできる。したがって、天然配列のポリペプチドは、例えば、自然発生のヒトポリペプチド、マウスポリペプチド、または他の任意の哺乳動物種、もしくは哺乳動物以外の種、例えば、Drosophila属、C.elegansなどに由来するポリペプチドのアミノ酸配列を有しうる。場合によって、「天然配列」のポリペプチドはまた、N末端メチオニンも含む。場合によって、「天然配列」のポリペプチドは、N末端メチオニンを含またない。
「天然配列のWntポリペプチド」という用語は、限定なしに述べると、ヒトWntポリペプチドまたはマウスWntポリペプチドなどの哺乳動物Wntポリペプチドを含む。ヒトWntポリペプチドは、Wnt1ポリペプチド、Wnt2ポリペプチド、Wnt2b(またはWnt13)ポリペプチド、Wnt3ポリペプチド、Wnt3aポリペプチド、Wnt4ポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、Wnt5bポリペプチド、Wnt6ポリペプチド、Wnt7aポリペプチド、Wnt7bポリペプチド、Wnt8aポリペプチド、Wnt8bポリペプチド、Wnt9a(Wnt14、またはWnt14b)ポリペプチド、Wnt9b(Wnt14b、またはWnt15)ポリペプチド、Wnt10aポリペプチド、Wnt10b(またはWnt12)ポリペプチド、Wnt11ポリペプチド、Wnt−16aポリペプチド、またはWnt−16bポリペプチドを含む。Wnt1は、Genbank参照番号NP005421.1および同AAH74799.1により参照することができる。Wnt2は、Genbank参照番号NP003382.1および同AAH78170.1により参照することができる。一般に、Wnt2は、脳の視床内、胎児および成体の肺内、ならびに胎盤内で発現しうる。Wnt2Bは、2つのアイソフォームを有し、それらのGenbank参照番号は、それぞれNP004176.2およびNP078613.1である。アイソフォーム1は、成体の心臓内、脳内、胎盤内、肺内、前立腺内、精巣内、卵巣内、小腸内、および/または結腸内で発現しうる。成体の脳内では、アイソフォーム1は主に、尾状核内、視床下核内、および視床内で見出される。場合によって、アイソフォーム1はまた、胎児の脳内、肺内、および腎臓内でも検出される。アイソフォーム2は、胎児の脳内、胎児の肺内、胎児の腎臓内、尾状核内、精巣内、および/またはがん細胞系内で発現しうる。
Wnt3とWnt3aとは、発生しつつある神経管の形態形成時の細胞間シグナル伝達において、顕著に異なる役割を果たす。Wnt3は、Genbank参照番号AB060284.1(また、GenBank番号BAB61052.1、およびAAI03924.1も参照されたい)を有する。Wnt3aは、配列番号1に示されるアミノ酸配列および配列番号2に示される核酸配列を有する。天然ヒトWnt3aのアミノ酸配列およびヌクレオチド配列はまた、Genbank参照番号NM_033131においても開示されており、タンパク質配列は、Genbank参照番号NP_149122において開示されている。Wnt3aタンパク質の前駆体は、Genbank参照番号NP_149122.1を有する。天然のWnt3aは、352アミノ酸残基の長さである。天然のWnt3aは、アミノ酸残基1〜18に由来するシグナルペプチドを含有する。成熟タンパク質は、アミノ酸残基19〜352を含有する。例えば、本明細書で使用される、Wnt3AのCys77またはSer209に対する言及は、配列番号1に示される全長配列に照らして行う。場合によって、「天然ヒトWnt3a」ポリペプチドという用語は、配列番号1の、天然ヒトWnt3aポリペプチドであって、そのN末端メチオニン(Met)を伴うかまたは伴わないポリペプチド、および天然のシグナル配列を伴うかまたは伴わないポリペプチドを指す。
Wnt4は、Genbank参照番号NP110388.2および同BAC23080.1を有する。Wnt5aは、Genbank参照番号NP003383.1および同NP003383.2を有する。Wnt5bは、Genbank参照番号BAB62039.1および同AAG38659を有する。Wnt6は、Genbank参照番号NP006513.1および同BAB55603.1を有する。Wnt7aは、Genbank参照番号NP004616.2および同BAA82509.1を有する。Wnt7aは、胎盤内、腎臓内、精巣内、子宮内、胎児の肺内、胎児の脳内または成体の脳内で発現しうる。Wnt7bは、Genbank参照番号NP478679.1および同BAB68399.1を有する。Wnt7bは、胎児の脳内、肺内、および/もしくは腎臓内、または成体の脳内、肺内、および/もしくは前立腺内で発現しうる。Wnt8Aは、少なくとも2つの代替的な転写物、Genbank参照番号NP114139.1および同NP490645.1を有する。Wnt8Bは、前脳内で発現しうる。Wnt8Bは、Genbank参照番号NP003384.1を有する。Wnt10Aは、Genbank参照番号AAG45153および同NP079492.2を有する。Wnt10Bは、大半の成体組織内で検出され、心臓内および骨格筋内のレベルが最も高い。Wnt10Bは、Genbank参照番号NP003385.2を有する。Wnt11は、胎児の肺内、腎臓内、成体の心臓内、肝臓内、骨格筋内、および膵臓内で発現しうる。Wnt11は、Genbank参照番号NP004617.2を有する。Wnt14は、Genbank参照番号NP003386.1を有する。Wnt15は、胎児の腎臓内または成体の腎臓内で発現しうる。Wnt15はまた、脳内でも発現しうる。Wnt15は、Genbank参照番号NP003387.1を有する。Wnt16は、2つのアイソフォームである、Wnt−16aおよびWnt−16bを有し、代替的なスプライシングにより産生される。アイソフォームであるWnt−16aは、膵臓内で発現しうる。アイソフォームであるWnt−16bは、脾臓、虫垂、およびリンパ節などの末梢リンパ器官内、または腎臓内で発現しうる。しかし、Wnt−16bは、骨髄内では発現しえない。Genbank参照番号は、Wnt16aおよびWnt16bについて、それぞれ、NP476509.1およびNP057171.2である。列挙される、全てのGenBankによる配列、SwissProtによる配列、および他のデータベースによる配列は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
「変異体」(variant)ポリペプチドとは、下記で規定される、機能的に活性なポリペプチドであって、天然配列のポリペプチドとの配列同一性が100%未満であるポリペプチドを意味する。このような変異体は、例えば、天然配列のN末端もしくはC末端または内部に1または複数のアミノ酸残基が付加されていたり、約1〜300アミノ酸残基が欠失している、より長いまたはより短いポリペプチドを含む。変異体ポリペプチドは、天然のポリペプチド配列と比較して、1もしくは複数のアミノ酸置換を伴うポリペプチド、またはポリペプチド配列の誘導体であって、結果として得られる産物が、非自然発生のアミノ酸を有するように、アミノ酸残基を共有結合的に修飾した誘導体を含む。
「機能的に活性な」Wntポリペプチド(例えば、Wnt3aポリペプチド)は、天然配列のWntポリペプチドにより直接的または間接的に引き起こされるかまたは果たされる、エフェクター機能を保持する。天然配列のWntポリペプチドのエフェクター機能は、β−カテニンの安定化、幹細胞の自己再生の刺激、Xenopus属動物キャップアッセイにおけるC57MGの形質転換および標的遺伝子の誘導のほか、ヒト奇形腫細胞内の標的遺伝子発現を含む。精製されたWnt組成物は、幹細胞の維持および増殖、組織再生などを含む、様々な治療法において使用される。
場合によって、機能的に活性なWnt変異体は、天然配列のWntポリペプチドに対して、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、または少なくとも約99%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列を有するであろう。一実施形態では、天然配列のWntポリペプチドは、哺乳動物(例えば、ヒト)Wnt3aなどの、哺乳動物(例えば、ヒト)Wntポリペプチドである。
「アミノ酸」という用語は、アミノ基およびカルボキシル基の両方を含有する分子を指す。適切なアミノ酸は、限定なしに述べると、自然発生のアミノ酸のD−異性体およびL−異性体の両方のほか、有機合成または他の代謝経路により調製される、非自然発生のアミノ酸も含む。本明細書で使用されるアミノ酸という用語は、限定なしに述べると、α−アミノ酸、天然アミノ酸、非天然アミノ酸、およびアミノ酸類似体を含む。
「α−アミノ酸」という用語は、アミノ基およびカルボキシル基の両方を含有する分子であって、α−炭素と称する炭素に結合した分子を指す。
「β−アミノ酸」という用語は、アミノ基およびカルボキシル基の両方を含有する分子であって、β立体配置にある分子を指す。
「自然発生のアミノ酸」という用語は、天然で合成されるペプチド内で一般に見出され、一文字式の略号であるA、R、N、C、D、Q、E、G、H、I、L、K、M、F、P、S、T、W、Y、およびVで公知である、20のアミノ酸のうちのいずれか1つを指す。
以下の表は、天然アミノ酸の特性の概要を示す。
「疎水性アミノ酸」は、小型の疎水性アミノ酸および大型の疎水性アミノ酸を含む。「小型の疎水性アミノ酸」とは、グリシン、アラニン、プロリン、およびこれらの類似体である。「大型の疎水性アミノ酸」とは、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン、およびこれらの類似体である。「極性アミノ酸」とは、セリン、トレオニン、アスパラギン、グルタミン、システイン、チロシン、およびこれらの類似体である。「荷電アミノ酸」とは、リシン、アルギニン、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、およびこれらの類似体である。
「アミノ酸類似体」という用語は、アミノ酸と構造的に類似し、ペプチド模倣体の大員環を形成するときにアミノ酸を代替しうる分子を指す。アミノ酸類似体は、限定なしに述べると、β−アミノ酸およびアミノ基またはカルボキシ基が、類似の反応性基で置換された(例えば、一級アミンの、二級アミンもしくは三級アミンによる置換、またはカルボキシ基の、エステルによる置換)アミノ酸を含む。
「非天然アミノ酸」という用語は、天然で合成されるペプチド内で一般に見出され、一文字式の略号であるA、R、N、C、D、Q、E、G、H、I、L、K、M、F、P、S、T、W、Y、およびVで公知である、20のアミノ酸のうちの1つではないアミノ酸を指す。非天然アミノ酸またはアミノ酸類似体は、限定なしに述べると、
に従う構造を含む。
アミノ酸類似体は、β−アミノ酸類似体を含む。β−アミノ酸類似体の例は、環状β−アミノ酸類似体;β−アラニン;(R)−β−フェニルアラニン;(R)−1,2,3,4−テトラヒドロ−イソキノリン−3−酢酸;(R)−3−アミノ−4−(1−ナフチル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(2,4−ジクロロフェニル)酪酸;(R)−3−アミノ−4−(2−クロロフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(2−シアノフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(2−フルオロフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(2−フリル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(2−メチルフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(2−ナフチル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(2−チエニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(2−トリフルオロメチルフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(3,4−ジクロロフェニル)酪酸;(R)−3−アミノ−4−(3,4−ジフルオロフェニル)酪酸;(R)−3−アミノ−4−(3−ベンゾチエニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(3−クロロフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(3−シアノフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(3−フルオロフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(3−メチルフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(3−ピリジル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(3−チエニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(3−トリフルオロメチルフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(4−ブロモフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(4−クロロフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(4−シアノフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(4−フルオロフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(4−ヨードフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(4−メチルフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(4−ニトロフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(4−ピリジル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−(4−トリフルオロメチルフェニル)−酪酸;(R)−3−アミノ−4−ペンタフルオロ−フェニル酪酸;(R)−3−アミノ−5−ヘキセン酸;(R)−3−アミノ−5−ヘキシン酸;(R)−3−アミノ−5−フェニルペンタン酸;(R)−3−アミノ−6−フェニル−5−ヘキセン酸;(S)−1,2,3,4−テトラヒドロ−イソキノリン−3−酢酸;(S)−3−アミノ−4−(1−ナフチル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(2,4−ジクロロフェニル)酪酸;(S)−3−アミノ−4−(2−クロロフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(2−シアノフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(2−フルオロフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(2−フリル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(2−メチルフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(2−ナフチル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(2−チエニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(2−トリフルオロメチルフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(3,4−ジクロロフェニル)酪酸;(S)−3−アミノ−4−(3,4−ジフルオロフェニル)酪酸;(S)−3−アミノ−4−(3−ベンゾチエニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(3−クロロフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(3−シアノフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(3−フルオロフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(3−メチルフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(3−ピリジル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(3−チエニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(3−トリフルオロメチルフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(4−ブロモフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(4−クロロフェニル) 酪酸;(S)−3−アミノ−4−(4−シアノフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(4−フルオロフェニル) 酪酸;(S)−3−アミノ−4−(4−ヨードフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(4−メチルフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(4−ニトロフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(4−ピリジル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−(4−トリフルオロメチルフェニル)−酪酸;(S)−3−アミノ−4−ペンタフルオロ−フェニル酪酸;(S)−3−アミノ−5−ヘキセン酸;(S)−3−アミノ−5−ヘキシン酸;(S)−3−アミノ−5−フェニルペンタン酸;(S)−3−アミノ−6−フェニル−5−ヘキセン酸;1,2,5,6−テトラヒドロピリジン−3−カルボン酸;1,2,5,6−テトラヒドロピリジン−4−カルボン酸;3−アミノ−3−(2−クロロフェニル)−プロピオン酸;3−アミノ−3−(2−チエニル)−プロピオン酸;3−アミノ−3−(3−ブロモフェニル)−プロピオン酸;3−アミノ−3−(4−クロロフェニル)−プロピオン酸;3−アミノ−3−(4−メトキシフェニル)−プロピオン酸;3−アミノ−4,4,4−トリフルオロ−酪酸;3−アミノアジピン酸;D−β−フェニルアラニン;β−ロイシン;L−β−ホモアラニン;L−β−ホモアスパラギン酸γ−ベンジルエステル;L−β−ホモグルタミン酸δ−ベンジルエステル;L−β−ホモイソロイシン;L−β−ホモロイシン;L−β−ホモメチオニン;L−β−ホモフェニルアラニン;L−β−ホモプロリン;L−β−ホモトリプトファン;L−β−ホモバリン;L−Nω−ベンジルオキシカルボニル−β−ホモリシン;Nω−L−β−ホモアルギニン;O−ベンジル−L−β−ホモヒドロキシプロリン;O−ベンジル−L−β−ホモセリン;O−ベンジル−L−β−ホモトレオニン;O−ベンジル−L−β−ホモチロシン;γ−トリチル−L−β−ホモアスパラギン;(R)−β−フェニルアラニン;L−β−ホモアスパラギン酸γ−t−ブチルエステル;L−β−ホモグルタミン酸δ−t−ブチルエステル;L−Nω−β−ホモリシン;Nδ−トリチル−L−β−ホモグルタミン;Nω−2,2,4,6,7−ペンタメチル−ジヒドロベンゾフラン−5−スルホニル−L−β−ホモアルギニン;O−t−ブチル−L−β−ホモヒドロキシ−プロリン;O−t−ブチル−L−β−ホモセリン;O−t−ブチル−L−β−ホモトレオニン;O−t−ブチル−L−β−ホモチロシン;2−アミノシクロペンタンカルボン酸;および2−アミノシクロヘキサンカルボン酸を含むがこれらに限定されない。
アミノ酸類似体は、アラニン、バリン、グリシン、またはロイシンの類似体を含む。アラニン、バリン、グリシン、およびロイシンのアミノ酸類似体の例は、α−メトキシグリシン;α−アリル−L−アラニン;α−アミノイソ酪酸;α−メチル−ロイシン;β−(1−ナフチル)−D−アラニン;β−(1−ナフチル)−L−アラニン;β−(2−ナフチル)−D−アラニン;β−(2−ナフチル)−L−アラニン;β−(2−ピリジル)−D−アラニン;β−(2−ピリジル)−L−アラニン;β−(2−チエニル)−D−アラニン;β−(2−チエニル)−L−アラニン;β−(3−ベンゾチエニル)−D−アラニン;β−(3−ベンゾチエニル)−L−アラニン;β−(3−ピリジル)−D−アラニン;β−(3−ピリジル)−L−アラニン;β−(4−ピリジル)−D−アラニン;β−(4−ピリジル)−L−アラニン;β−クロロ−L−アラニン;β−シアノ−L−アラニン;β−シクロヘキシル−D−アラニン;β−シクロヘキシル−L−アラニン;β−シクロペンテン−1−イル−アラニン;β−シクロペンチル−アラニン;β−シクロプロピル−L−Ala−OH.ジシクロヘキシルアンモニウム塩;β−t−ブチル−D−アラニン;β−t−ブチル−L−アラニン;γ−アミノ酪酸;L−α,β−ジアミノプロピオン酸;2,4−ジニトロ−フェニルグリシン;2,5−ジヒドロ−D−フェニルグリシン;2−アミノ−4,4,4−トリフルオロ酪酸;2−フルオロ−フェニルグリシン;3−アミノ−4,4,4−トリフルオロ−酪酸;3−フルオロ−バリン;4,4,4−トリフルオロ−バリン;4,5−デヒドロ−L−leu−OH.ジシクロヘキシルアンモニウム塩;4−フルオロ−D−フェニルグリシン;4−フルオロ−L−フェニルグリシン;4−ヒドロキシ−D−フェニルグリシン;5,5,5−トリフルオロ−ロイシン;6−アミノヘキサン酸;シクロペンチル−D−Gly−OH.ジシクロヘキシルアンモニウム塩;シクロペンチル−Gly−OH.ジシクロヘキシルアンモニウム塩;D−α,β−ジアミノプロピオン酸;D−α−アミノ酪酸;D−α−t−ブチルグリシン;D−(2−チエニル)グリシン;D−(3−チエニル)グリシン;D−2−アミノカプロン酸;D−2−インダニルグリシン;D−アリルグリシン−ジシクロヘキシルアンモニウム塩;D−シクロヘキシルグリシン;D−ノルバリン;D−フェニルグリシン;β−アミノ酪酸;β−アミノイソ酪酸;(2−ブロモフェニル)グリシン;(2−メトキシフェニル)グリシン;(2−メチルフェニル)グリシン;(2−チアゾイル)グリシン;(2−チエニル)グリシン;2−アミノ−3−(ジメチルアミノ)−プロピオン酸;L−α,β−ジアミノプロピオン酸;L−α−アミノ酪酸;L−α−t−ブチルグリシン;L−(3−チエニル)グリシン;L−2−アミノ−3−(ジメチルアミノ)−プロピオン酸;L−2−アミノカプロン酸ジシクロヘキシル−アンモニウム塩;L−2−インダニルグリシン;L−アリルグリシン.ジシクロヘキシルアンモニウム塩;L−シクロヘキシルグリシン;L−フェニルグリシン;L−プロパルギルグリシン;L−ノルバリン;N−α−アミノメチル−L−アラニン;D−α,γ−ジアミノ酪酸;L−α,γ−ジアミノ酪酸;β−シクロプロピル−L−アラニン;(N−β−(2,4−ジニトロフェニル))−L−α,β−ジアミノプロピオン酸;(N−β−1−(4,4−ジメチル−2,6−ジオキソシクロヘキサ−1−イリデン)エチル)−D−α,β−ジアミノプロピオン酸;(N−β−1−(4,4−ジメチル−2,6−ジオキソシクロヘキサ−1−イリデン)エチル)−L−α,β−ジアミノプロピオン酸;(N−β−4−メチルトリチル)−L−α,β−ジアミノプロピオン酸;(N−β−アリルオキシカルボニル)−L−α,β−ジアミノプロピオン酸;(N−γ−1−(4,4−ジメチル−2,6−ジオキソシクロヘキサ−1−イリデン)エチル)−D−α,γ−ジアミノ酪酸;(N−γ−1−(4,4−ジメチル−2,6−ジオキソシクロヘキサ−1−イリデン)エチル)−L−α,γ−ジアミノ酪酸;(N−γ−4−メチルトリチル)−D−α,γ−ジアミノ酪酸;(N−γ−4−メチルトリチル)−L−α,γ−ジアミノ酪酸;(N−γ−アリルオキシカルボニル)−L−α,γ−ジアミノ酪酸;D−α,γ−ジアミノ酪酸;4,5−デヒドロ−L−ロイシン;シクロペンチル−D−Gly−OH;シクロペンチル−Gly−OH;D−アリルグリシン;D−ホモシクロヘキシルアラニン;L−1−ピレニルアラニン;L−2−アミノカプロン酸;L−アリルグリシン;L−ホモシクロヘキシルアラニン;およびN−(2−ヒドロキシ−4−メトキシ−Bzl)−Gly−OHを含むがこれらに限定されない。
アミノ酸類似体は、アルギニンまたはリシンの類似体を含む。アルギニンおよびリシンのアミノ酸類似体の例は、シトルリン;L−2−アミノ−3−グアニジノプロピオン酸;L−2−アミノ−3−ウレイドプロピオン酸;L−シトルリン;Lys(Me)−OH;Lys(N)−OH;Nδ−ベンジルオキシカルボニル−L−オルニチン;Nω−ニトロ−D−アルギニン;Nω−ニトロ−L−アルギニン;α−メチル−オルニチン;2,6−ジアミノヘプタン二酸;L−オルニチン;(Nδ−1−(4,4−ジメチル−2,6−ジオキソ−シクロヘキサ−1−イリデン)エチル)−D−オルニチン;(Nδ−1−(4,4−ジメチル−2,6−ジオキソ−シクロヘキサ−1−イリデン)エチル)−L−オルニチン;(Nδ−4−メチルトリチル)−D−オルニチン;(Nδ−4−メチルトリチル)−L−オルニチン;D−オルニチン;L−オルニチン;Arg(Me)(Pbf)−OH;Arg(Me)−OH(非対称);Arg(Me)2−OH(対称);Lys(ivDde)−OH;Lys(Me)2−OH.HCl;Lys(Me3)−OHクロリド;Nω−ニトロ−D−アルギニン;およびNω−ニトロ−L−アルギニンを含むがこれらに限定されない。
アミノ酸類似体は、アスパラギン酸またはグルタミン酸の類似体を含む。アスパラギン酸およびグルタミン酸のアミノ酸類似体の例は、α−メチル−D−アスパラギン酸;α−メチル−グルタミン酸;α−メチル−L−アスパラギン酸;γ−メチレン−グルタミン酸;(N−γ−エチル)−L−グルタミン;[N−α−(4−アミノベンゾイル)]−L−グルタミン酸;2,6−ジアミノピメリン酸;L−α−アミノスベリン酸;D−2−アミノアジピン酸;D−α−アミノスベリン酸;α−アミノピメリン酸;イミノ二酢酸;L−2−アミノアジピン酸;トレオ−β−メチル−アスパラギン酸;γ−カルボキシ−D−グルタミン酸γ,γ−ジ−t−ブチルエステル;γ−カルボキシ−L−グルタミン酸γ,γ−ジ−t−ブチルエステル;Glu(OAll)−OH;L−Asu(OtBu)−OH;およびピログルタミン酸を含むがこれらに限定されない。
アミノ酸類似体は、システインおよびメチオニンの類似体を含む。システインおよびメチオニンのアミノ酸類似体の例は、Cys(ファルネシル)−OH、Cys(ファルネシル)−OMe、α−メチル−メチオニン、Cys(2−ヒドロキシエチル)−OH、Cys(3−アミノプロピル)−OH、2−アミノ−4−(エチルチオ)酪酸、ブチオニン、ブチオニンスルホキシミン、エチオニン、メチオニンメチルスルホニウムクロリド、セレノメチオニン、システイン酸、[2−(4−ピリジル)エチル]−DL−ペニシラミン、[2−(4−ピリジル)エチル]−L−システイン、4−メトキシベンジル−D−ペニシラミン、4−メトキシベンジル−L−ペニシラミン、4−メチルベンジル−D−ペニシラミン、4−メチルベンジル−L−ペニシラミン、ベンジル−D−システイン、ベンジル−L−システイン、ベンジル−DL−ホモシステイン、カルバモイル−L−システイン、カルボキシエチル−L−システイン、カルボキシメチル−L−システイン、ジフェニルメチル−L−システイン、エチル−L−システイン、メチル−L−システイン、t−ブチル−D−システイン、トリチル−L−ホモシステイン、トリチル−D−ペニシラミン、シスタチオニン、ホモシスチン、L−ホモシスチン、(2−アミノエチル)−L−システイン、セレノ−L−シスチン、シスタチオニン、Cys(StBu)−OH、およびアセトアミドメチル−D−ペニシラミンを含むがこれらに限定されない。
アミノ酸類似体は、フェニルアラニンおよびチロシンの類似体を含む。フェニルアラニンおよびチロシンのアミノ酸類似体の例は、β−メチル−フェニルアラニン、β−ヒドロキシフェニルアラニン、α−メチル−3−メトキシ−DL−フェニルアラニン、α−メチル−D−フェニルアラニン、α−メチル−L−フェニルアラニン、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン−3−カルボン酸、2,4−ジクロロ−フェニルアラニン、2−(トリフルオロメチル)−D−フェニルアラニン、2−(トリフルオロメチル)−L−フェニルアラニン、2−ブロモ−D−フェニルアラニン、2−ブロモ−L−フェニルアラニン、2−クロロ−D−フェニルアラニン、2−クロロ−L−フェニルアラニン、2−シアノ−D−フェニルアラニン、2−シアノ−L−フェニルアラニン、2−フルオロ−D−フェニルアラニン、2−フルオロ−L−フェニルアラニン、2−メチル−D−フェニルアラニン、2−メチル−L−フェニルアラニン、2−ニトロ−D−フェニルアラニン、2−ニトロ−L−フェニルアラニン、2,4,5−トリヒドロキシ−フェニルアラニン、3,4,5−トリフルオロ−D−フェニルアラニン、3,4,5−トリフルオロ−L−フェニルアラニン、3,4−ジクロロ−D−フェニルアラニン、3,4−ジクロロ−L−フェニルアラニン、3,4−ジフルオロ−D−フェニルアラニン、3,4−ジフルオロ−L−フェニルアラニン、3,4−ジヒドロキシ−L−フェニルアラニン、3,4−ジメトキシ−L−フェニルアラニン、3,5,3’−トリヨード−L−サイロニン、3,5−ジヨード−D−チロシン、3,5−ジヨード−L−チロシン、3,5−ジヨード−L−サイロニン、3−(トリフルオロメチル)−D−フェニルアラニン、3−(トリフルオロメチル)−L−フェニルアラニン、3−アミノ−L−チロシン、3−ブロモ−D−フェニルアラニン、3−ブロモ−L−フェニルアラニン、3−クロロ−D−フェニルアラニン、3−クロロ−L−フェニルアラニン、3−クロロ−L−チロシン、3−シアノ−D−フェニルアラニン、3−シアノ−L−フェニルアラニン、3−フルオロ−D−フェニルアラニン、3−フルオロ−L−フェニルアラニン、3−フルオロ−チロシン、3−ヨード−D−フェニルアラニン、3−ヨード−L−フェニルアラニン、3−ヨード−L−チロシン、3−メトキシ−L−チロシン、3−メチル−D−フェニルアラニン、3−メチル−L−フェニルアラニン、3−ニトロ−D−フェニルアラニン、3−ニトロ−L−フェニルアラニン、3−ニトロ−L−チロシン、4−(トリフルオロメチル)−D−フェニルアラニン、4−(トリフルオロメチル)−L−フェニルアラニン、4−アミノ−D−フェニルアラニン、4−アミノ−L−フェニルアラニン、4−ベンゾイル−D−フェニルアラニン、4−ベンゾイル−L−フェニルアラニン、4−ビス(2−クロロエチル)アミノ−L−フェニルアラニン、4−ブロモ−D−フェニルアラニン、4−ブロモ−L−フェニルアラニン、4−クロロ−D−フェニルアラニン、4−クロロ−L−フェニルアラニン、4−シアノ−D−フェニルアラニン、4−シアノ−L−フェニルアラニン、4−フルオロ−D−フェニルアラニン、4−フルオロ−L−フェニルアラニン、4−ヨード−D−フェニルアラニン、4−ヨード−L−フェニルアラニン、ホモフェニルアラニン、サイロキシン、3,3−ジフェニルアラニン、サイロニン、エチル−チロシン、およびメチル−チロシンを含む。
アミノ酸類似体は、プロリンの類似体を含む。プロリンのアミノ酸類似体の例は、3,4−デヒドロ−プロリン、4−フルオロ−プロリン、cis−4−ヒドロキシ−プロリン、チアゾリジン−2−カルボン酸、およびtrans−4−フルオロ−プロリンを含むがこれらに限定されない。
アミノ酸類似体は、セリンおよびトレオニンの類似体を含む。セリンおよびトレオニンのアミノ酸類似体の例は、3−アミノ−2−ヒドロキシ−5−メチルヘキサン酸、2−アミノ−3−ヒドロキシ−4−メチルペンタン酸、2−アミノ−3−エトキシブタン酸、2−アミノ−3−メトキシブタン酸、4−アミノ−3−ヒドロキシ−6−メチルヘプタン酸、2−アミノ−3−ベンジルオキシプロピオン酸、2−アミノ−3−ベンジルオキシプロピオン酸、2−アミノ−3−エトキシプロピオン酸、4−アミノ−3−ヒドロキシブタン酸、およびα−メチルセリンを含むがこれらに限定されない。
アミノ酸類似体は、トリプトファンの類似体を含む。トリプトファンのアミノ酸類似体の例は、α−メチル−トリプトファン;β−(3−ベンゾチエニル)−D−アラニン;β−(3−ベンゾチエニル)−L−アラニン;1−メチル−トリプトファン;4−メチル−トリプトファン;5−ベンジルオキシ−トリプトファン;5−ブロモ−トリプトファン;5−クロロ−トリプトファン;5−フルオロ−トリプトファン;5−ヒドロキシ−トリプトファン;5−ヒドロキシ−L−トリプトファン;5−メトキシ−トリプトファン;5−メトキシ−L−トリプトファン;5−メチル−トリプトファン;6−ブロモ−トリプトファン;6−クロロ−D−トリプトファン;6−クロロ−トリプトファン;6−フルオロ−トリプトファン;6−メチル−トリプトファン;7−ベンジルオキシ−トリプトファン;7−ブロモ−トリプトファン;7−メチル−トリプトファン;D−1,2,3,4−テトラヒドロ−ノルハルマン−3−カルボン酸;6−メトキシ−1,2,3,4−テトラヒドロノルハルマン−1−カルボン酸;7−アザトリプトファン;L−1,2,3,4−テトラヒドロ−ノルハルマン−3−カルボン酸;5−メトキシ−2−メチル−トリプトファン;および6−クロロ−L−トリプトファンを含むがこれらに限定されない。
一部の実施形態では、アミノ酸類似体は、ラセミ体である。一部の実施形態では、アミノ酸類似体のD異性体を使用する。一部の実施形態では、アミノ酸類似体のL異性体を使用する。他の実施形態では、アミノ酸類似体は、R立体配置内またはS立体配置内のキラル中心を含む。さらに他の実施形態では、β−アミノ酸類似体のアミノ基を、保護基、例えば、tert−ブチルオキシカルボニル(BOC基)、9−フルオレニルメチルオキシカルボニル(FMOC)、トシルなどで置換する。さらに他の実施形態では、β−アミノ酸類似体のカルボン酸官能基を、例えば、エステル誘導体として保護する。一部の実施形態では、アミノ酸類似体の塩を使用する。
「非必須」アミノ酸残基とは、その必須の生物学的活性または生化学的活性(例えば、受容体の結合または活性化)を消失させるかまたは実質的に変化させずに、ポリペプチドの野生型配列から変化させうる残基である。「必須」アミノ酸残基とは、ポリペプチドの野生型配列から変化させると、ポリペプチドの必須の生物学的活性または生化学的活性の消失または実質的な消失を結果としてもたらす残基である。
「保存的アミノ酸置換」とは、アミノ酸残基を、類似の側鎖を有するアミノ酸残基で置きかえるアミノ酸置換である。当技術分野では、類似の側鎖を有するアミノ酸残基のファミリーが規定されている。これらのファミリーは、塩基性側鎖(例えば、K、R、H)を伴うアミノ酸、酸性側鎖(例えば、D、E)を伴うアミノ酸、非荷電の極性側鎖(例えば、G、N、Q、S、T、Y、C)を伴うアミノ酸、非極性側鎖(例えば、A、V、L、I、P、F、M、W)を伴うアミノ酸、ベータ−分枝状側鎖(例えば、T、V、I)を伴うアミノ酸、および芳香族側鎖(例えば、Y、F、W、H)を伴うアミノ酸を含む。したがって、ポリペプチド内で予測される非必須アミノ酸残基を、例えば、同じ側鎖ファミリーに由来する別のアミノ酸残基で置きかえる。許容可能な置換の他の例は、等体積比に関する検討事項(例えば、メチオニンに対するノルロイシン)または他の特性(例えば、フェニルアラニンに対する2−チエニルアラニン、またはトリプトファンに対する6−Cl−トリプトファン)に基づく置換である。
B.詳細な説明
Wnt3aの分子クローニングおよび特徴付けについては、Saitohら、Biochem Biophys Res Commun、2001年、284巻(5号):1168〜75頁により記載された。天然ヒトWnt3aとは、352アミノ酸(配列番号1)からなる、脂質修飾された増殖因子であって、幹細胞の活性化またはそれらの自己再生の刺激において有効な増殖因子である。場合によって、その疎水性の性質に起因して、活性のWnt3aポリペプチドまたは他のWntポリペプチドは、スケーラブルなレベルで、均一性まで精製することが困難である。本明細書の一態様では、Wntポリペプチドを精製するための方法が記載される。場合によって、精製法により、ヒトWntポリペプチドの純度および収率が改善される。一部の実施形態では、精製されたWntポリペプチドを、治療レジメンの一部として使用する。一部の実施形態では、精製されたWntポリペプチドを、治療ポリペプチドとして使用する。
本明細書の別の個所で記載される通り、Wntポリペプチドは、高度に保存された分泌型シグナル伝達分子のファミリーを形成する。Wntポリペプチドは、ヒトWntポリペプチドなど、哺乳動物Wntポリペプチドでありうる。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt1ポリペプチド配列、Wnt2ポリペプチド配列、Wnt2b(またはWnt13)ポリペプチド配列、Wnt3ポリペプチド配列、Wnt3aポリペプチド配列、Wnt4ポリペプチド配列、Wnt5aポリペプチド配列、Wnt5bポリペプチド配列、Wnt6ポリペプチド配列、Wnt7aポリペプチド配列、Wnt7bポリペプチド配列、Wnt8aポリペプチド配列、Wnt8bポリペプチド配列、Wnt9a(Wnt14、またはWnt14b)ポリペプチド配列、Wnt9b(Wnt14b、またはWnt15)ポリペプチド配列、Wnt10aポリペプチド配列、Wnt10b(またはWnt12)ポリペプチド配列、Wnt11ポリペプチド配列、Wnt−16aポリペプチド配列、もしくはWnt−16bポリペプチド配列、またはこれらの機能的に活性な変異体を含む。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、Wnt10bポリペプチド、およびこれらの機能的に活性なWnt変異体からなる群から選択される。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドまたはその機能的に活性な変異体である。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt5aポリペプチドまたはその機能的に活性な変異体である。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt10bポリペプチドまたはその機能的に活性な変異体である。一部の実施形態では、Wnt3aポリペプチドは、ヒトWnt3aポリペプチドまたはその機能的に活性な変異体である。場合によって、機能的に活性な変異体のWnt3aポリペプチドの配列同一性は、ヒトWnt3aポリペプチド配列(例えば、配列番号1)など、天然のWnt3aポリペプチド配列に対して、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約95%、または約99%である。場合によって、機能的に活性な変異体のWnt3aポリペプチドの配列同一性は、ヒトWnt3aポリペプチド配列(例えば、配列番号1)など、天然のWnt3aポリペプチド配列に対して、多くとも約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約95%、または約100%である。場合によって、Wnt3aポリペプチドのアミノ酸配列は、配列番号1に示されるか、またはWnt3aポリペプチドは、配列番号2の核酸配列によりコードされる。
場合によって、本明細書で記載される精製スキームは、単純であり、廉価である。場合によって、本明細書で記載される精製スキームは、Wntポリペプチドの機能的に活性な形態の、高純度による精製を可能とする。一部の実施形態では、本明細書で記載される精製法は、Wntポリペプチドの、組換え宿主細胞の培養培地からの精製を可能とする。場合によって、組換え宿主細胞または発現細胞系は、原核宿主細胞もしくは原核発現細胞系、酵母宿主細胞もしくは酵母発現細胞系、昆虫宿主細胞もしくは昆虫発現細胞系、または哺乳動物宿主細胞もしくは哺乳動物発現細胞系である。
一部の実施形態では、組換え宿主細胞または発現細胞系は、酵母宿主細胞または酵母発現細胞系である。例示的な酵母宿主細胞は、GS115、KM71H、SMD1168、SMD1168H、およびX−33など、Pichia pastorisの酵母株;ならびにINVSc1など、Saccharomyces cerevisiaeの酵母株を含むがこれらに限定されない。
一部の実施形態では、組換え宿主細胞または発現細胞系は、昆虫宿主細胞または昆虫発現細胞系である。例示的な昆虫細胞系は、Drosophila属S2細胞、Sf9細胞、Sf21細胞、High Five(商標)細胞、およびexpresSF+(登録商標)細胞を含むがこれらに限定されない。
一部の実施形態では、組換え宿主細胞または発現細胞系は、哺乳動物宿主細胞または哺乳動物発現細胞系である。場合によって、哺乳動物細胞系は、安定的な細胞系、または目的の遺伝子素材を、それ自体のゲノムに組み込み、幾世代にもわたる細胞分裂の後に、遺伝子素材の産物を発現させる能力を有する細胞系である。一部の実施形態では、哺乳動物細胞系は、医薬品の製造管理および品質管理に関する基準(cGMP)に適合性の細胞系である。例示的な哺乳動物細胞系は、293A細胞系、293FT細胞系、293F細胞、293H細胞、CHO DG44細胞、CHO−S細胞、CHO−K1細胞、Expi293F(商標)細胞、Flp−In(商標)T−REx(商標)293細胞系、Flp−In(商標)−293細胞系、Flp−In(商標)−3T3細胞系、Flp−In(商標)−BHK細胞系、Flp−In(商標)−CHO細胞系、Flp−In(商標)−CV−1細胞系、Flp−In(商標)−Jurkat細胞系、FreeStyle(商標)293−F細胞、FreeStyle(商標)CHO−S細胞、GripTite(商標)293MSR細胞系、GS−CHO細胞系、HepaRG(商標)細胞、T−REx(商標)Jurkat細胞系、Per.C6細胞、T−REx(商標)−293細胞系、T−REx(商標)−CHO細胞系、およびT−REx(商標)−HeLa細胞系を含むがこれらに限定されない。一部の実施形態では、哺乳動物細胞系は、CHO細胞系である。一部の実施形態では、哺乳動物細胞系は、CHO−S細胞系である。本明細書で使用される「CHO細胞」または「CHO細胞系」とは、異なる種類のCHO細胞およびCHO細胞系を包摂する総称的な用語である。
一部の実施形態では、哺乳動物宿主細胞を、液体懸濁培養物として、軟寒天中で、軟寒天の上部において、または単層として増殖させる。一部の実施形態では、CHO細胞を、液体懸濁培養物として、軟寒天中で、軟寒天の上部において、または単層として増殖させる。一部の実施形態では、CHO細胞を、液体懸濁培養物中で培養する。場合によって、培養培地は、血清を含有する。血清の非限定的な例は、ウシ胎仔血清(FBS)、HyClone FetalClone IIおよびHyClone FetalClone III、鉄補充ウシ胎仔血清(ICS)、ならびにヒト血小板溶解物を含む。一部の実施形態では、血清は、FBSである。一部の実施形態では、培地中に存在するFBSは、多くとも約0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、またはこれ未満である。一部の実施形態では、培地中に存在するFBSは、少なくとも約0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、またはこれを超える。
一部の実施形態では、血清(例えば、FBS)は、発現の誘導、およびWntポリペプチド(例えば、Wnt3aポリペプチド)の、培養培地への分泌に必要とされる。一部の実施形態では、血清は、Wntポリペプチド(例えば、Wnt3a内のSer209などの残基)上の脂質修飾に使用される1または複数の必須因子を供給する。一部の実施形態では、血清は、Wntポリペプチド(例えば、Wnt3a)の、小胞体(ER)から、ゴルジ体へ、次いで、細胞膜への輸送に使用される、1または複数のシャペロンタンパク質および親油性分子を供給する。
一部の実施形態では、脂質成分を除去するように血清を改変する。次いで、場合によって、規定されたセットの脂質を、改変された血清に導入する。場合によって、木炭などの剥離剤を使用して、非極性の親油性材料(例えば、ウイルス、増殖因子、およびホルモン)を、血清から除去する。場合によって、脂質補充物質を、改変された血清に導入する。脂質補充物質の非限定的な例は、Lipid Mixture1(Sigma−Aldrich)、Lipid Mixture2(Sigma−Aldrich)、Lipogro(登録商標)(Rocky Mountain Biologicals)、およびChemically Defined Lipid Concentration(Life Technologies)を含む。
一部の実施形態では、哺乳動物宿主細胞(例えば、CHO細胞またはCHO−S細胞)を、無血清培地中で培養する。無血清培地の非限定的な例は、CD CHO培地、CD CHO AGT(商標)培地、CD OptiCHO(商標)培地、CHO−S−SFM II(任意選択で、ヒポキサンチンおよびチミジンを含む)、CD 293 AGT(商標)培地、アデノウイルス発現培地(AEM)、FreeStyle(商標)293発現培地、EX−CELL(登録商標)302無血清培地、EX−CELL(登録商標)325 PF CHO無血清培地、EX−CELL(登録商標)CD CHO−2動物成分非含有培地、EX−CELL(登録商標)CD CHO−3培地、およびEX−CELL(登録商標)CDHO DHFR動物成分非含有培地を含む。
一部の実施形態では、無血清培地は、1または複数のさらなる補充物質を含有する。一部の実施形態では、さらなる補充物質は、血清である。場合によって、血清は、FBSである。場合によって、無血清培地中に存在するFBSは、多くとも約0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、またはこれ未満である。場合によって、無血清培地中に存在するFBSは、少なくとも約0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、またはこれを超える。
一部の実施形態では、さらなる補充物質は、脂質補充物質である。脂質補充物質の非限定的な例は、Lipid Mixture1(Sigma−Aldrich)、Lipid Mixture2(Sigma−Aldrich)、Lipogro(登録商標)(Rocky Mountain Biologicals)、およびChemically Defined Lipid Concentration(Life Technologies)を含む。一部の実施形態では、無血清培地は、脂質補充物質を含有する。
一部の実施形態では、さらなる補充物質は、血清代替物である。一部の実施形態では、血清代替物は、EXCYTE(Millipore)、EX−CYTE+ヒト血清アルブミン+AOF ITS(インスリン、トランスフェリン、およびセレニウム;Millipore)、ヒト血清アルブミン(Millipore)、ヘパリン硫酸(Sigma)、本明細書の別の個所で記載される、DMPCおよびコレステロール、Cell−ess(Essential Pharmaceuticals)などであるがこれらに限定されない脂質から選択される。場合によって、血清代替物の存在下におけるWntポリペプチドは、馴化培地に分泌される。場合によって、血清代替物の存在下におけるWntポリペプチドは、馴化培地に分泌されない。場合によって、血清代替物の存在下におけるWnt3aポリペプチドは、馴化培地に分泌される。場合によって、血清代替物の存在下におけるWnt3aポリペプチドは、馴化培地に分泌されない。
一部の実施形態では、無血清培地条件を忍容する発現ベクターを使用する。場合によって、発現ベクターは、高コピー数の所望の転写物および目的のポリペプチドの分泌をもたらす。場合によって、発現ベクターは、cGMPに適合する哺乳動物細胞系に適合性である。哺乳動物発現ベクターの非限定的な例は、pOptivecベクター、pTargeT(商標)ベクター、BacMam pCMV−Destベクター、Flp−In(商標)コアシステム、Gateway(登録商標)シリーズのベクター、HaloTag(登録商標)ベクター、Flexi(登録商標)ベクター、pCMVTNT(商標)ベクター、およびpcDNA(商標)4/TOベクターを含む。一部の実施形態では、発現ベクターは、pOptivecベクターおよびpTargeT(商標)ベクターから選択される。pOptivecベクターとは、哺乳動物への分泌シグナルと、CMVプロモーターの下流にある目的の遺伝子とを含有する遺伝子の迅速なクローニングを可能とする、TOPO(登録商標)適応型バイシストロニックプラスミドである。ジヒドロ葉酸レダクターゼ選択マーカーにより、迅速な選択が可能となる。場合によって、このベクターを、CHO−S細胞の一過性トランスフェクションのために使用する。場合によって、pTargeT(商標)ベクターを、CHO−S細胞の一過性トランスフェクション、およびWntポリペプチド(例えば、Wnt3a)を発現させる安定的な細胞系の創出のために使用する。
一部の実施形態では、培養条件の酸性化を使用して、Wnt分泌の一助とする。場合によって、培養条件の酸性化を使用して、Wnt3a分泌の一助とする。場合によって、酸性化により、小胞内の酸性化を模倣する。場合によって、酸性化は、細胞質の酸性化である。場合によって、酸性化は、馴化培地中で増殖する細胞により分泌される酸など、自然発生するか、または、例えば、酢酸などの酸の添加など、人工的に発生する。場合によって、酸性化は、Wntポリペプチドの分泌の一助となる。場合によって、酸性化は、Wnt3aポリペプチドの分泌の一助となる。
一部の実施形態では、酵母細胞内、昆虫細胞内、または哺乳動物細胞内のWntポリペプチドの発現法は、当技術分野で周知のプロトコールに従う。場合によって、Wntポリペプチドは、哺乳動物細胞内で発現させる。一部の実施形態では、転写誘導剤を使用して、Wntポリペプチドの発現を誘導する。場合によって、転写誘導剤は、ドキシサイクリン、テトラサイクリン、およびクメルマイシンを含む。場合によって、発現は構成的であるか、または、ポリペプチドは、誘導剤を伴わずに発現させる。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、培地に分泌させる。場合によって、馴化培地を採取し、さらなる薬剤を添加して、Wntポリペプチドを可溶化する。場合によって、さらなる薬剤は、界面活性剤である。場合によって、界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、または双性イオン性界面活性剤である。例示的な界面活性剤は、Brij−35、Brij−58、3−[(3−コラミドプロピル)ジメチルアンモニオ]−1−プロパンスルホネート(CHAPS)、3−([3−コラミドプロピル]ジメチルアンモニオ)−2−ヒドロキシ−1−プロパンスルホネート(CHAPSO)、ノニルフェノキシポリエトキシルエタノール(nonyl phenoxypolethoxylethanol)(NP−40)、オクチルグルコシド、オクチルチオグルコシド、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、Triton X−100、Triton X−114、Tween20、およびTween80を含むがこれらに限定されない。一部の実施形態では、界面活性剤は、CHAPSまたはTriton X−100である。一部の実施形態では、界面活性剤は、CHAPSである。CHAPSとは、膜タンパク質の可溶化に有用な双性イオン性界面活性剤である。一部の実施形態では、Wntポリペプチドはまた、グリコシル化およびパルミトイル化を介して翻訳後修飾もなされる。
パルミトイル化とは、パルミチン酸などの脂肪酸の、システイン残基、セリン残基、およびトレオニン残基への共有結合的接合である。場合によって、パルミトイル化は、タンパク質の疎水性を増強し、それらの膜との会合に寄与する。例えば、Nusseらは、マウスWnt3aタンパク質を、保存されたシステイン残基(C77)においてS−パルミトイル化させ(Willertら、Nature、2003年、423巻:448〜452頁)、パルミトイル化させたCys77をアラニン(C77A)で置換した、マウスWnt3aタンパク質の突然変異体形態が、Wntシグナル伝達を活性化させる能力の減殺を示すが、培養培地に正常に分泌されることについて報告した。さらに、研究は、Cys77残基のパルミトイル化が、生物学的活性に重要であることも示した。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドを、システイン残基、セリン残基、および/またはトレオニン残基においてパルミトイル化させる。一部の実施形態では、Wnt3aポリペプチドを、システイン残基、セリン残基、および/またはトレオニン残基においてパルミトイル化させる。場合によって、Wnt3aポリペプチドを、配列番号1に示される、C77、S139、S181、S209、またはS211においてパルミトイル化させる。場合によって、Wnt3aポリペプチドを、配列番号1に示される、C77、S139、S181、S209、またはS211から選択されるアミノ酸位置のうちの1または複数においてパルミトイル化させる。場合によって、Wnt3aポリペプチドを、配列番号1に示されるC77においてパルミトイル化させる。場合によって、Wnt3aポリペプチドを、配列番号1に示されるS209においてパルミトイル化させる。場合によって、Wnt3aポリペプチドを、配列番号1に示されるC77およびS209においてパルミトイル化させる。場合によって、Wnt3aタンパク質を、配列番号1に示されるC77においてパルミトイル化させない。場合によって、Wnt3aタンパク質を、配列番号1に示されるS209においてパルミトイル化させるが、配列番号1に示されるC77においてはパルミトイル化させない。
一部の実施形態では、パルミトイル化させた残基を含むWntポリペプチドは、Wnt3a天然ポリペプチド(例えば、ヒトWnt3a)の、機能的に活性な変異体など、機能的に活性な変異体ポリペプチドである。一部の実施形態では、Wnt3a機能的活性変異体ポリペプチドは、配列番号1に示される、C77、S139、S181、S209、およびS211から選択される、パルミトイル化させた残基を含む。一部の実施形態では、Wnt3a機能的活性変異体ポリペプチドは、配列番号1に示されるS139において、パルミトイル化させた残基を有する。一部の実施形態では、機能的に活性な変異体Wnt3aポリペプチドは、配列番号1に示されるS181において、パルミトイル化させた残基を有する。一部の実施形態では、機能的に活性な変異体Wnt3aポリペプチドは、配列番号1に示されるS209において、パルミトイル化させた残基を有する。一部の実施形態では、機能的に活性な変異体Wnt3aポリペプチドは、配列番号1に示されるS211において、パルミトイル化させた残基を有する。一部の実施形態では、機能的に活性な変異体Wnt3aポリペプチドは、配列番号1に示されるS209および他の1つの残基において、パルミトイル化させた残基を有する。一部の実施形態では、他の1つの残基は、C77を含まない。一部の実施形態では、機能的に活性な変異体Wnt3aポリペプチドを、配列番号1に示されるS209においてパルミトイル化させるが、配列番号1に示されるC77においてはパルミトイル化させない。
一部の実施形態では、本明細書で記載される精製スキームは、Wnt1ポリペプチド、Wnt2ポリペプチド、Wnt2b(またはWnt13)ポリペプチド、Wnt3ポリペプチド、Wnt3aポリペプチド、Wnt4ポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、Wnt5bポリペプチド、Wnt6ポリペプチド、Wnt7aポリペプチド、Wnt7bポリペプチド、Wnt8aポリペプチド、Wnt8bポリペプチド、Wnt9a(Wnt14、またはWnt14b)ポリペプチド、Wnt9b(Wnt14b、またはWnt15)ポリペプチド、Wnt10aポリペプチド、Wnt10b(またはWnt12)ポリペプチド、Wnt11ポリペプチド、Wnt−16aポリペプチド、およびWnt−16bポリペプチドから選択される、Wntポリペプチドに関する。場合によって、本明細書で記載される精製スキームは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドに関する。場合によって、本明細書で記載される精製スキームは、Wnt3aポリペプチドに関する。場合によって、本明細書で記載される精製スキームは、Wnt5aポリペプチドに関する。場合によって、本明細書で記載される精製スキームは、Wnt10bポリペプチドに関する。
一部の実施形態では、本明細書で記載される精製スキームは、配列番号1に示されるアミノ酸77位のシステインに対応するシステイン残基、または配列番号1に示されるアミノ酸209位のセリンに対応するセリン残基におけるパルミトイル化を有する、Wnt3aポリペプチドに関する。一部の実施形態では、本明細書で記載される精製スキームは、配列番号1に示されるアミノ酸77位のシステインに対応するシステイン残基におけるパルミトイル化を有する、Wnt3aポリペプチドを選択する。一部の実施形態では、本明細書で記載される精製スキームは、配列番号1に示されるアミノ酸209位のセリンに対応するセリン残基におけるパルミトイル化を有する、Wnt3aポリペプチドを選択する。一部の実施形態では、本明細書で記載される精製スキームは、配列番号1に示されるアミノ酸209位のセリンに対応するセリン残基、および少なくとも1つの他のパルミトイル化させた残基におけるパルミトイル化を有する、Wnt3aポリペプチドを選択する。一部の実施形態では、少なくとも1つの他のパルミトイル化させた残基は、配列番号1に示されるC77ではない。一部の実施形態では、本明細書で記載される精製スキームは、配列番号1に示されるアミノ酸77位のシステインに対応するシステイン残基におけるパルミトイル化を有する、Wnt3aポリペプチドを選択しない。
一部の実施形態では、本明細書で記載される精製スキームは、分離ステップを利用する。一部の実施形態では、分離ステップは、イオン交換精製ステップ、疎水性精製ステップ、またはアフィニティー精製ステップである。場合によって、分離ステップは、イオン交換精製ステップである。場合によって、イオン交換精製ステップは、1または複数のスルホン化多環芳香族化合物を固定化したビーズを利用する。場合によって、イオン交換精製ステップは、1または複数のスルホン化多環芳香族化合物を固定化したカラムを利用する。スルホン化多環芳香族化合物の非限定的な例は、Cibacron blue F3GAである。場合によって、Cibacron blue F3GAは、トリアジニル色素である。場合によって、イオン交換精製ステップでは、トリアジニル色素を固定化したビーズおよび/またはカラムを使用する。Cibacron blue F3GAを固定化したクロマトグラフィーカラムの非限定的な例は、Blue Sepharoseカラムである。
一部の実施形態では、精製は、スルホン化多環芳香族化合物を固定化したビーズの使用を伴うバッチ方式で実行する。一般に、Wntポリペプチドは、低濃度の塩を含有する結合緩衝液中で、スルホン化多環芳香族化合物を固定化したビーズに結合させる。高濃度の塩は、タンパク質とビーズとの間の非共有結合的イオン性相互作用を不安定化させ、これにより、Wntポリペプチドの溶出を可能とする。一部の実施形態では、結合緩衝液中で使用される塩の濃度は、多くとも0、0.01、5、10、15、20、25、30、40、50mM、またはこれ未満である。一部の実施形態では、結合緩衝液中で使用される塩の濃度は、少なくとも0、0.01、5、10、15、20、25、30、40、50mM、またはこれを超える。一部の実施形態では、1または複数の洗浄緩衝液を使用して、結合しなかった不純物を除去する。一部の実施形態では、多くとも1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、またはこれを超える洗浄ステップを使用する。一部の実施形態では、少なくとも1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、またはこれ未満の洗浄ステップを使用する。一部の実施形態では、洗浄緩衝液中で使用される塩の濃度は、少なくとも30、40、50、60、70、80、90、100mM、またはこれを超える。一部の実施形態では、洗浄緩衝液中で使用される塩の濃度は、多くとも30、40、50、60、70、80、90、100mM、またはこれ未満である。一部の実施形態では、1または複数の溶出ステップが続く。一部の実施形態では、溶出緩衝液中の塩の濃度は、少なくとも80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1500、2000mM、またはこれを超える。一部の実施形態では、溶出緩衝液中の塩の濃度は、多くとも80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1500、2000mM、またはこれ未満である。例示的な塩は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸カリウム、リン酸マグネシウム、リン酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウムなどを含む。一部の実施形態ではまた、界面活性剤も、結合緩衝液、洗浄緩衝液、および/または溶出緩衝液に調合する。一部の実施形態では、界面活性剤は、CHAPSまたはTriton X−100である。一部の実施形態では、CHAPSまたはTriton X−100の百分率は、少なくとも0.01%、0.1%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、またはこれを超える。一部の実施形態では、CHAPSまたはTriton X−100の百分率は、多くとも0.01%、0.1%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、またはこれ未満である。場合によって、トリス(ヒドロキシメチル)メチルアミンHCl(Tris−HCl)、3−{[トリス(ヒドロキシメチル)メチル]アミノ}プロパンスルホン酸(TAPS)、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)グリシン(ビシン)、N−トリス(ヒドロキシメチル)メチルグリシン(トリシン)、3−[N−トリス(ヒドロキシメチル)メチルアミノ]−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸(TAPSO)、4−2−ヒドロキシエチル−1−ピペラジンエタンスルホン酸(HEPES)、3−(N−モルホリノ)プロパンスルホン酸(MOPS)、ピペラジン−N,N’−ビス(2−エタンスルホン酸)(PIPES)、2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸(MES)などの緩衝液成分を使用する。場合によって、緩衝液のpHは、少なくとも4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、またはこれを超える。場合によって、緩衝液のpHは、多くとも4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、またはこれ未満である。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドである。
一部の実施形態では、精製は、スルホン化多環芳香族化合物を固定化したカラムを使用して実行する。一般に、Wntポリペプチドは、低濃度の塩を含有する結合緩衝液中で、スルホン化多環芳香族化合物を固定化したカラムに結合させる。高濃度の塩は、ポリペプチドとカラムビーズとの間の非共有結合的イオン性相互作用を不安定化させ、これにより、Wntポリペプチドの溶出を可能とする。一部の実施形態では、結合緩衝液中で使用される塩の濃度は、多くとも0、0.01、5、10、15、20、25、30、40、50mM、またはこれ未満である。一部の実施形態では、結合緩衝液中で使用される塩の濃度は、少なくとも0、0.01、5、10、15、20、25、30、40、50mM、またはこれを超える。一部の実施形態では、1または複数の洗浄緩衝液を使用して、結合しなかった不純物を除去する。一部の実施形態では、多くとも1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、またはこれを超える洗浄ステップを使用する。一部の実施形態では、少なくとも1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、またはこれ未満の洗浄ステップを使用する。一部の実施形態では、洗浄緩衝液中で使用される塩の濃度は、少なくとも30、40、50、60、70、80、90、100mM、またはこれを超える。一部の実施形態では、洗浄緩衝液中で使用される塩の濃度は、多くとも30、40、50、60、70、80、90、100mM、またはこれ未満である。一部の実施形態では、1または複数の溶出ステップが続く。一部の実施形態では、溶出緩衝液中の塩の濃度は、少なくとも80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1500、2000mM、またはこれを超える。一部の実施形態では、溶出緩衝液中の塩の濃度は、多くとも80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1500、2000mM、またはこれ未満である。例示的な塩は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸カリウム、リン酸マグネシウム、リン酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウムなどを含む。一部の実施形態ではまた、界面活性剤も、結合緩衝液、洗浄緩衝液、および/または溶出緩衝液に調合する。一部の実施形態では、界面活性剤は、CHAPSまたはTriton X−100である。一部の実施形態では、CHAPSまたはTriton X−100の百分率は、少なくとも0.01%、0.1%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、またはこれを超える。一部の実施形態では、CHAPSまたはTriton X−100の百分率は、多くとも0.01%、0.1%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、またはこれ未満である。場合によって、トリス(ヒドロキシメチル)メチルアミンHCl(トリス−HCl)、3−{[トリス(ヒドロキシメチル)メチル]アミノ}プロパンスルホン酸(TAPS)、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)グリシン(ビシン)、N−トリス(ヒドロキシメチル)メチルグリシン(トリシン)、3−[N−トリス(ヒドロキシメチル)メチルアミノ]−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸(TAPSO)、4−2−ヒドロキシエチル−1−ピペラジンエタンスルホン酸(HEPES)、3−(N−モルホリノ)プロパンスルホン酸(MOPS)、ピペラジン−N,N’−ビス(2−エタンスルホン酸)(PIPES)、2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸(MES)などの緩衝液成分を使用する。場合によって、緩衝液のpHは、少なくとも4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、またはこれを超える。場合によって、緩衝液のpHは、多くとも4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、またはこれ未満である。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドである。
一部の実施形態では、分離ステップは、疎水性精製ステップである。一部の実施形態では、疎水性精製ステップでは、疎水性リガンドを固定化したビーズ、または疎水性リガンドを固定化したカラムを利用する。リガンドの非限定的な例は、ブチル、オクチル、フェニル、プロテインAなどを含む。
一部の実施形態では、分離ステップは、アフィニティー精製ステップである。一部の実施形態では、アフィニティー精製ステップでは、アフィニティーリガンドを固定化したビーズ、またはアフィニティーリガンドを固定化したカラムを利用する。例示的なリガンドは、Frizzled受容体(Fzd)またはその断片、および低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質6(LRP6)またはその断片を含む。
一部の実施形態では、溶出させたWntポリペプチドの濃度および収率は、さらなる精製ステップにかける前に測定する。一部の実施形態では、収率は、少なくとも約20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、またはこれを超える。一部の実施形態では、収率は、多くとも約20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、またはこれ未満である。一部の実施形態では、純度は、少なくとも約20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、またはこれを超える。一部の実施形態では、純度は、多くとも約20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、またはこれ未満である。
一部の実施形態では、精製されたWntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、配列番号1に示されるセリン209に対応するアミノ酸残基におけるパルミトイル化を含有するWnt3aポリペプチドを、分離ステップにより精製する。一部の実施形態では、配列番号1に示されるシステイン77に対応するアミノ酸残基におけるパルミトイル化を含有するWnt3aポリペプチドを、分離ステップにより精製する。一部の実施形態では、配列番号1に示されるシステイン77に対応するアミノ酸残基におけるパルミトイル化、および配列番号1に示されるセリン209に対応するアミノ酸残基におけるパルミトイル化を含有するWnt3aポリペプチドを、分離ステップにより精製する。一部の実施形態では、配列番号1に示されるセリン209に対応するアミノ酸残基におけるパルミトイル化、および少なくとも1つの他のアミノ酸残基におけるパルミトイル化を含有するWnt3aポリペプチドを、分離ステップにより精製する。一部の実施形態では、少なくとも1つの他のアミノ酸残基は、配列番号1に示されるC77ではない。
一部の実施形態では、セリン209のパルミトイル化を含有するWnt3a分子種の、溶出させた生成物中の濃度は、システイン77のパルミトイル化を含有するWnt3a分子種より大きい。一部の実施形態では、2つのWnt3a分子種の濃度は、比などの値により規定される。一部の実施形態では、Wnt3aのセリン209分子種の、Wnt3aのシステイン77分子種に対する比は、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、約95:5、約99:1、または約100:0の間である。一部の実施形態では、セリン209のパルミトイル化を含有するWnt3a分子種の、溶出させた生成物中の濃度は、システイン77およびセリン209のパルミトイル化を含有するWnt3a分子種より大きい。一部の実施形態では、2つのWnt3a分子種の濃度は、比などの値により規定される。一部の実施形態では、Wnt3aのセリン209分子種の、Wnt3aのシステイン77/セリン209分子種に対する比は、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、約95:5、約99:1、または約100:0の間である。
一部の実施形態では、さらなる精製ステップは、あらかじめ作製されたリポソームを利用するステップである。一部の実施形態では、リポソームは、血清(FBS)を、ポリペプチド調製物から消失させる。一部の実施形態では、この後者のステップでは、Wntポリペプチドの疎水性を利用し、例えば、その後のゲル濾過精製ステップおよび/またはクロマトグラフィー精製ステップ(例えば、ヘパリン硫酸固定化カラム)など、さらなる精製ステップまたはその後の精製ステップに対する必要をなくす。
一部の実施形態では、リポソームは、当技術分野で周知の方法を使用して作製する。リポソームとは、ラメラ相の脂質二重層および水性コアを構成する、人工的に調製された球形の小胞である。多重膜小胞(MLV)、小型単層リポソーム小胞(SUV)、大型単層小胞(LUV)、および渦巻き型小胞など、複数種類のリポソームが存在する。場合によって、リポソームは、リン脂質により形成される。一部の実施形態では、リン脂質を、ジアシルグリセリド構造を伴うリン脂質、またはホスホスフィンゴ脂質に由来するリン脂質に分ける。一部の実施形態では、ジアシルグリセリド構造は、ホスファチジン酸(ホスファチデート)(PA)、ホスファチジルエタノールアミン(セファリン)(PE)、ホスファチジルコリン(レシチン)(PC)、ホスファチジルセリン(PS)、ならびにホスファチジルイノシトール(PI)、ホスファチジルイノシトールリン酸(PIP)、ホスファチジルイノシトールビスリン酸(PIP2)、およびホスファチジルイノシトール三リン酸(PIP3)などのホスホイノシチドを含む。一部の実施形態では、ホスホスフィンゴ脂質は、セラミドホスホリルコリン、セラミドホスホリルエタノールアミン、およびセラミドホスホリル脂質を含む。一部の実施形態では、リポソームは、ホスファチジルコリンから形成される。
一部の実施形態では、脂質はまた、その相転移温度(T)、または液晶相とゲル相との間の界面温度にも基づいて選択される。一部の実施形態では、Tは、ヘッド基の分子種、炭化水素(hydrocarbone)の長さ、不飽和度、および電荷により統御される。例えば、短鎖の脂質(8、10、または12の尾部炭素鎖長を含有する脂質)は、4℃を下回る温度では、液晶相を有する。しかし、これらの短鎖の炭素による脂質から製造されたリポソームは、細胞膜を溶解させるため、細胞に対して毒性である。より長い炭素鎖による脂質から製造されたリポソームは、細胞に対して毒性でないが、それらの転移温度は高い。例えば、尾部炭素長が16である、1,2−ジパルミトイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DPPC)のTは、約41℃である。一部の実施形態では、本明細書で使用される脂質のTは、約10℃〜約37℃、15℃〜約30℃、18℃〜約27℃、または21℃〜約25℃の間である。一部の実施形態では、本明細書で使用される脂質のTは、少なくとも22℃、23℃、24℃、またはこれを超える。一部の実施形態では、本明細書で使用される脂質のTは、多くとも22℃、23℃、24℃、またはこれ未満である。一部の実施形態では、本明細書で使用される脂質の尾部炭素の長さは、少なくとも約12、13、14、またはこれを超える。一部の実施形態では、本明細書で使用される脂質の尾部炭素の長さは、多くとも約12、13、14、またはこれ未満である。
一部の実施形態では、脂質を、リポソームの正味の電荷に基づき、さらに選択する。一部の実施形態では、pH約4.0〜約10.0、約5.0〜約9.0、約6.5〜約8.0、約7.0〜約7.8、または約7.2〜約7.6の間でのリポソームの正味の電荷は0である。一部の実施形態では、pH約7.3、約7.4、または約7.5でのリポソームの正味の電荷は0である。一部の実施形態では、pH約4.0〜約10.0、約5.0〜約9.0、約6.5〜約8.0、約7.0〜約7.8、または約7.2〜約7.6の間でのリポソームの正味の電荷は正である。一部の実施形態では、pH約7.3、約7.4、または約7.5でのリポソームの正味の電荷は正である。一部の実施形態では、pH約4.0〜約10.0、約5.0〜約9.0、約6.5〜約8.0、約7.0〜約7.8、または約7.2〜約7.6の間での、リポソームの正味の電荷は負である。一部の実施形態では、pH約7.3、約7.4、または約7.5でのリポソームの正味の電荷は負である。
一部の実施形態では、脂質は、1,2−ジミリストイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DMPC)、1,2−ジパルミトイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DPPC)、1−テトラデカノイル−2−ヘキサデカノイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(MPPC)、1,2−ジミリストイル−sn−グリセロ−3−ホスホ−L−セリン(DMPS)、および1,2−ジヘキサノイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DMPG)から選択される。一部の実施形態では、脂質は、DMPCである。
一部の実施形態では、さらなる脂質を、リポソームに作製する。一部の実施形態では、さらなる脂質は、コレステロールである。場合によって、DMPCおよびコレステロールなど、ホスファチジルコリンの濃度は、比などの値により規定される。一部の実施形態では、DMPCおよびコレステロールなどのホスファチジルコリンの濃度の比は、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、約95:5、約99:1、または約100:0の間である。一部の実施形態では、DMPCおよびコレステロールなどのホスファチジルコリンの濃度の比は、約90:10である。一部の実施形態では、濃度単位は、モルである。一部の実施形態では、比は、モル:モルである。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドを、少なくとも約0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04、0.045、0.05、0.055、0.06、0.065、0.07、0.075、0.08、0.085、0.09、0.095、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.4、0.5ng/μL、またはこれを超える濃度で、リポソームと共に再構成する。一部の実施形態では、Wntポリペプチドを、多くとも約0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04、0.045、0.05、0.055、0.06、0.065、0.07、0.075、0.08、0.085、0.09、0.095、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.4、0.5ng/μL、またはこれ未満の濃度で、リポソームと共に再構成する。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドである。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドを、少なくとも約0.1:50、0.5:30、1:20、または1:14、またはこれを超える、Wntポリペプチド対リポソームの比で、リポソームと共に再構成する。一部の実施形態では、Wntポリペプチドを、多くとも約0.1:50、0.5:30、1:20、または1:14、またはこれ未満の、Wntポリペプチド対リポソームの比で、リポソームと共に再構成する。場合によって、比は、重量対重量比である。場合によって、Wntポリペプチドの単位は、ナノグラム単位である。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドを、リポソームと共に再構成する温度は、少なくとも約15℃〜約37℃、約18℃〜約33℃、または約20℃〜約28℃の間である。一部の実施形態では、温度は、少なくとも約21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、またはこれを超える。一部の実施形態では、温度は、多くとも約21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、またはこれ未満である。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドである。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、リポソーム膜に取り込まれている。場合によって、Wntポリペプチドは、リポソーム膜から脂質膜の表面に突出する。場合によって、Wntポリペプチドは、リポソームの水性コアに組み込まれていない。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、Wnt3aポリペプチドは、リポソーム膜に取り込まれている。場合によって、Wnt3aポリペプチドは、リポソーム膜から脂質膜の表面に突出する。場合によって、Wnt3aポリペプチドは、リポソームの水性コアに組み込まれていない。
一部の実施形態では、リポソームと共に再構成されたWntポリペプチドを、リポソームWntポリペプチドまたはL−Wntと称する。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、リポソームと共に再構成されたWnt3aポリペプチドを、リポソームWnt3aポリペプチドまたはL−Wnt3aと称する。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt5aポリペプチドである。一部の実施形態では、リポソームと共に再構成されたWnt5aポリペプチドを、リポソームWnt5aポリペプチドまたはL−Wnt5aと称する。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、リポソームと共に再構成されたWnt10bポリペプチドを、リポソームWnt10bポリペプチドまたはL−Wnt10bと称する。
一部の実施形態では、L−Wntに遠心分離ステップを施し、次いで、リン酸緩衝食塩水(PBS)などの緩衝液中に懸濁させる。場合によって、L−Wntは、窒素下で保存する。場合によって、L−Wntは、窒素下で、活性の実質的な喪失を伴わずに安定である。場合によって、L−Wntは、約1℃〜約8℃の間の温度で保存する。場合によって、L−Wntは、少なくとも約1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、またはこれを超える温度で、活性の実質的な喪失を伴わずに安定である。場合によって、L−Wntは、多くとも約1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、またはこれ未満の温度で、活性の実質的な喪失を伴わずに安定である。一部の実施形態では、L−Wntは、少なくとも約10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、115、120、130、140、150、160、170、180、190、200、300、356、400、700、1000日間、またはこれを超えて、活性の実質的な喪失を伴わずに安定である。一部の実施形態では、L−Wntは、多くとも約10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、115、120、130、140、150、160、170、180、190、200、300、356、400、700、1000日間、またはこれ未満にわたり、活性の実質的な喪失を伴わずに安定である。
一部の実施形態では、L−Wnt3aに遠心分離ステップを施し、次いで、リン酸緩衝食塩水(PBS)などの緩衝液中に懸濁させる。場合によって、L−Wnt3aは、窒素下で保存する。場合によって、L−Wnt3aは、窒素下で、活性の実質的な喪失を伴わずに安定である。場合によって、L−Wnt3aは、約1℃〜約8℃の間の温度で保存する。場合によって、L−Wnt3aは、少なくとも約1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、またはこれを超える温度で、活性の実質的な喪失を伴わずに安定である。場合によって、L−Wnt3aは、多くとも約1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、またはこれ未満の温度で、活性の実質的な喪失を伴わずに安定である。一部の実施形態では、L−Wnt3aは、少なくとも約10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、300、356、400、700、1000日間、またはこれを超えて、活性の実質的な喪失を伴わずに安定である。一部の実施形態では、L−Wnt3aは、多くとも約10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、300、356、400、700、1000日間、またはこれ未満にわたり、活性の実質的な喪失を伴わずに安定である。
場合によって、「活性の実質的な喪失を伴わずに」という用語は、リポソームWntポリペプチドの機能的活性が、リポソームの非存在下における、対応する天然Wntポリペプチドの活性に近いことを指す。場合によって、リポソームWntポリペプチドの機能的活性は、天然Wntポリペプチドの機能的活性と比較して、少なくとも約100%、99%、95%、90%、85%、80%、75%、70%、60%、50%、40%、またはこれを超える。場合によって、リポソームWntポリペプチドの機能的活性は、天然Wntポリペプチドの機能的活性と比較して、多くとも約100%、99%、95%、90%、85%、80%、75%、70%、60%、50%、40%、またはこれ未満である。場合によって、Wntポリペプチドの機能的活性は、例えば、質量分析、本明細書の別の個所で記載されるバイオマーカー解析と関連するアッセイ、腎被膜下移植術などの移植術、脊椎固定術、ALP染色、TRAP染色、およびTUNEL染色、免疫組織化学、ならびに移植片の成長についてのMicro−CT解析および定量などの、アッセイを使用して検出する。
場合によって、「安定な」という用語は、フォールディング状態にあり、アンフォールディングされていないまたは分解されていないWntポリペプチドを指す。場合によって、「安定な」という用語はまた、活性の実質的な喪失を伴わずに、機能的活性を保持するWntポリペプチドも指す。場合によって、安定性を決定するのに使用されるアッセイは、上記で記載したアッセイなど、Wntポリペプチドの活性を確立するアッセイであり、また、マウスLSL細胞ベースのアッセイなど、LSL細胞ベースのアッセイなども含む。
一部の実施形態では、本明細書で記載される精製法は、Wntポリペプチドの疎水性ドメインを採用し、Wntポリペプチドのコンフォメーション、または機能的活性に干渉しない。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドである。場合によって、Wnt3aポリペプチドの疎水性ドメインは、配列番号1に示されるセリン209に対応するセリン残基上のパルミトイル化を含有する。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドのリポソームに対するアフィニティーは、Wntポリペプチドの結合パートナーより小さい。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5bポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、Wnt3aポリペプチドのリポソームに対するアフィニティーは、Wnt3aポリペプチドの結合パートナーより小さい。一部の実施形態では、Wnt3aポリペプチドの結合パートナーは、Frizzledタンパク質、その断片、LRP6タンパク質、およびその断片を含む。一部の実施形態では、Wnt3aのリポソームに対するアフィニティーは、約4nM〜約50nM、および約4.5nM〜約20nM、および約5nM〜約15nMの間である。一部の実施形態では、Wnt3aのリポソームに対するアフィニティーは、少なくとも約5.5nM、6nM、6.5nM、7nM、7.5nM、8nM、8.5nM、9nM、9.5nM、10nM、11nM、12nM、13nM、14nM、またはこれを超える。一部の実施形態では、Wnt3aのリポソームに対するアフィニティーは、多くとも約5.5nM、6nM、6.5nM、7nM、7.5nM、8nM、8.5nM、9nM、9.5nM、10nM、11nM、12nM、13nM、14nM、またはこれ未満である。一部の実施形態では、Wnt3aポリペプチドのその結合パートナーに対するアフィニティーは、約0.01nM〜約4nM、約0.1nM〜約4nM、または約1nM〜約4nMの間である。場合によって、Wnt3aポリペプチドのその結合パートナーに対するアフィニティーは、少なくとも約1.1nM、1.3nM、1.5nM、1.7nM、2nM、2.3nM、2.5nM、2.7nM、3nM、3.1nM、3.2nM、3.3nM、3.4nM、3.5nM、3.6nM、3.7nM、3.8nM、3.9nM、またはこれを超える。場合によって、Wnt3aポリペプチドのその結合パートナーに対するアフィニティーは、多くとも約1.1nM、1.3nM、1.5nM、1.7nM、2nM、2.3nM、2.5nM、2.7nM、3nM、3.1nM、3.2nM、3.3nM、3.4nM、3.5nM、3.6nM、3.7nM、3.8nM、3.9nM、またはこれ未満である。
異なる精製スキームは、異なる量の精製ポリペプチドをもたらす。一部の実施形態では、配列番号1に示されるシステイン77に対応するアミノ酸残基におけるパルミトイル化を含有するWnt3aポリペプチドは、活性形態である。一部の実施形態では、配列番号1に示されるセリン209に対応するアミノ酸残基におけるパルミトイル化を含有するWnt3aポリペプチドは、活性形態である。一部の実施形態では、配列番号1に示されるセリン209に対応するアミノ酸残基におけるパルミトイル化、および配列番号1に示されるシステイン77に対応するアミノ酸残基におけるパルミトイル化を含有するWnt3aポリペプチドは、活性形態である。一部の実施形態では、配列番号1に示されるセリン209に対応するアミノ酸残基におけるパルミトイル化、および配列番号1に示されるシステイン77に対応するアミノ酸残基におけるパルミトイル化を含有するWnt3aポリペプチドは、活性形態でない。一部の実施形態では、配列番号1に示されるシステイン77に対応するアミノ酸残基におけるパルミトイル化を含有するWnt3aポリペプチドは、活性形態でない。一部の実施形態では、Wntポリペプチド(例えば、Wnt3aポリペプチド)の活性を検出または測定するためのさらなるアッセイとカップリングさせた質量分析を使用して、活性分子種を同定する。場合によって、さらなるアッセイは、本明細書の別の個所で記載されるバイオマーカー解析と関連するアッセイ、腎被膜下移植術などの移植術、脊椎固定術、ALP染色、TRAP染色、およびTUNEL染色、免疫組織化学、ならびに移植片の成長についてのMicro−CT解析および定量を含む。
一部の態様では、セリン209のパルミトイル化を含有するリポソームWnt3a分子種の、溶出させた生成物中の濃度は、システイン77のパルミトイル化を含有するWnt3a分子種より大きい。一部の実施形態では、2つのWnt3a分子種の濃度は、比などの値により規定される。一部の実施形態では、Wnt3aのセリン209分子種の、Wnt3aのシステイン77分子種に対する比は、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、約95:5、約99:1、または約100:0の間である。一部の実施形態では、セリン209のパルミトイル化を含有するリポソームWnt3a分子種の、溶出させた生成物中の濃度は、システイン77およびセリン209のパルミトイル化を含有するWnt3a分子種より大きい。一部の実施形態では、2つのWnt3a分子種の濃度は、比などの値により規定される。一部の実施形態では、Wnt3aのセリン209分子種の、Wnt3aのシステイン77/セリン209分子種に対する比は、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、約95:5、約99:1、または約100:0の間である。
場合によって、本明細書で開示される参考文献において記載されている精製スキームを含む、前出の精製スキームにより、2つの分子種の混合物(例えば、単一修飾/活性:二重修飾/不活性を1:5とする)が得られる。場合によって、本明細書で記載される精製スキームを使用すると、主要なポリペプチド分子種は、単一修飾(Ser209における)された、活性の立体配置をとる。場合によって、本明細書で記載される精製法により、Ser209における脂質修飾を含有する、活性形態のポリペプチドを主に含有する、Wnt3a組成物がもたらされる。場合によって、本明細書で記載される精製法により、Cys77 Wnt3a分子種など、他のポリペプチド分子種が夾雑していない、Wnt3a組成物がもたらされる。
本明細書の一部の実施形態では、リポソームWntポリペプチドを調製する方法であって、Wntポリペプチドを含む試料をリポソームの水溶液に接触させるステップを含み、リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する方法が記載される。本明細書の一部の実施形態では、リポソームWntポリペプチドを調製する方法であって、Wntポリペプチドを含む試料をリポソームの水溶液に接触させるステップを含み、リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である方法が記載される。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドである。
本明細書の一部の実施形態では、リポソームWnt3aポリペプチドを調製する方法であって、(a)Wnt3aポリペプチドを、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞を含む馴化培地から採取するステップと;(b)Wnt3aポリペプチドを、スルホン化多環芳香族化合物を固定化したイオン交換カラムに導入するステップと;(c)段階勾配を利用して、Wnt3aポリペプチドをイオン交換カラムから溶出させるステップと;(d)ステップ(c)によるWnt3aポリペプチドをリポソームの水溶液と接触させるステップとを含む方法が開示される。
本明細書の一部の実施形態では、リポソームWnt5aポリペプチドを調製する方法であって、(a)Wnt5aポリペプチドを、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞を含む馴化培地から採取するステップと;(b)Wnt5aポリペプチドを、スルホン化多環芳香族化合物を固定化したイオン交換カラムに導入するステップと;(c)段階勾配を利用して、Wnt5aポリペプチドをイオン交換カラムから溶出させるステップと;(d)ステップ(c)によるWnt5aポリペプチドをリポソームの水溶液と接触させるステップとを含む方法が開示される。
本明細書の一部の実施形態では、リポソームWnt10bポリペプチドを調製する方法であって、(a)Wnt10bポリペプチドを、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞を含む馴化培地から採取するステップと;(b)Wnt10bポリペプチドを、スルホン化多環芳香族化合物を固定化したイオン交換カラムに導入するステップと;(c)段階勾配を利用して、Wnt10bポリペプチドをイオン交換カラムから溶出させるステップと;(d)ステップ(c)によるWnt10bポリペプチドをリポソームの水溶液と接触させるステップとを含む方法が開示される。
当技術分野では、Wntポリペプチドの生物学的活性を決定する機能アッセイが周知であり、例えば、β−カテニンの安定化、幹細胞の増殖の促進、非機能アッセイ中に存在するWntポリペプチドの量の定量、例えば、免疫染色、ELISA、クーマシー染色ゲル上または銀染色ゲル上の量化など、および機能的に活性なWntの、全Wntに対する比についての解析を含みうる。生物学的活性についての例示的なアッセイは、Wnt組成物を、細胞、例えば、マウスL細胞と接触させ、次いで、少なくとも約1時間など、β−カテニンを安定化させるのに十分な時間にわたり、細胞を培養するステップを含む。次いで、細胞を溶解させ、細胞溶解物を、SDS PAGEで解像した。その後、SDS PAGEにより解像された細胞溶解物成分を、ニトロセルロースに転写し、次いで、β−カテニンに特異的な抗体でプローブした。Wnt活性を解析するための他のアッセイは、標的遺伝子の誘導についての、C57MGの形質転換およびXenopus属動物キャップアッセイを含む。さらなる例示的アッセイについては、米国特許第7,335,643号を参照されたい。
C.使用法
本明細書では、骨欠損部位における使用のための骨移植片材料を作製するための方法、プロセス、組成物、およびキットが開示される。本明細書ではまた、哺乳動物骨髄細胞を増強するための方法、プロセス、組成物、およびキットも開示される。場合によって、骨欠損とは、天然骨の修復性成長を刺激および誘導するのに移植材料が必要とされる骨折などの骨損傷を指す。
一部の実施形態では、方法は、骨移植片材料を作製する方法であって、(a)哺乳動物骨髄細胞を含む試料を、ex vivoで、リポソームWNTポリペプチドと接触させるステップと;(b)試料を洗浄して、遊離リポソームWNTポリペプチドを除去するステップと;(c)リポソームWNTポリペプチドで処置された骨移植片材料を骨欠損部位に移植するステップとを含む方法を指す。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、方法は、骨移植片材料を作製する方法であって、(a)哺乳動物骨髄細胞を含む試料を、ex vivoで、リポソームWNT3aポリペプチドと接触させるステップと;(b)試料を洗浄して、遊離リポソームWNT3aポリペプチドを除去するステップと;(c)リポソームWNT3aポリペプチドで処置された骨移植片材料を骨欠損部位に移植するステップとを含む方法を指す。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt5aポリペプチドである。一部の実施形態では、方法は、骨移植片材料を作製する方法であって、(a)哺乳動物骨髄細胞を含む試料を、ex vivoで、リポソームWNT5aポリペプチドと接触させるステップと;(b)試料を洗浄して、遊離リポソームWNT5aポリペプチドを除去するステップと;(c)リポソームWNT5aポリペプチドで処置された骨移植片材料を骨欠損部位に移植するステップとを含む方法を指す。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、方法は、骨移植片材料を作製する方法であって、(a)哺乳動物骨髄細胞を含む試料を、ex vivoで、リポソームWNT10bポリペプチドと接触させるステップと;(b)試料を洗浄して、遊離リポソームWNT10bポリペプチドを除去するステップと;(c)リポソームWNT10bポリペプチドで処置された骨移植片材料を骨欠損部位に移植するステップとを含む方法を指す。
一部の実施形態では、プロセスは、単離哺乳動物骨髄細胞を、ex vivoで、リポソームWNTポリペプチドと接触させるステップを含むプロセスであって、接触させる時間が約30分間〜約4時間の間であるプロセスにより作製される、哺乳動物骨髄組成物に言及する。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、プロセスは、単離哺乳動物骨髄細胞を、ex vivoで、リポソームWNT3aポリペプチドと接触させるステップを含むプロセスであって、接触させる時間が約30分間〜約4時間の間であるプロセスにより作製される、哺乳動物骨髄組成物に言及する。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt5aポリペプチドである。一部の実施形態では、プロセスは、単離哺乳動物骨髄細胞を、ex vivoで、リポソームWNT5aポリペプチドと接触させるステップを含むプロセスであって、接触させる時間が約30分間〜約4時間の間であるプロセスにより作製される、哺乳動物骨髄組成物に言及する。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、プロセスは、単離哺乳動物骨髄細胞を、ex vivoで、リポソームWNT10bポリペプチドと接触させるステップを含むプロセスであって、接触させる時間が約30分間〜約4時間の間であるプロセスにより作製される、哺乳動物骨髄組成物に言及する。
一部の実施形態では、組成物は、単離された増強哺乳動物骨髄細胞の組成物であって、リポソームWNTポリペプチドによる処置の後で、細胞による、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数の発現レベルが増強される組成物を指す。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、組成物は、単離された増強哺乳動物骨髄細胞の組成物であって、リポソームWNT3aポリペプチドによる処置の後で、細胞による、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数の発現レベルが増強される組成物を指す。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt5aポリペプチドである。一部の実施形態では、組成物は、単離された増強哺乳動物骨髄細胞の組成物であって、リポソームWNT5aポリペプチドによる処置の後で、細胞による、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数の発現レベルが増強される組成物を指す。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、組成物は、単離された増強哺乳動物骨髄細胞の組成物であって、リポソームWNT10bポリペプチドによる処置の後で、細胞による、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数の発現レベルが増強される組成物を指す。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される。
一部の実施形態では、組成物はまた、35歳またはこれより老齢のヒト被験体から得られた哺乳動物骨髄細胞の組成物であって、リポソームWNTポリペプチドによる処置の後で、哺乳動物骨髄細胞が、増強された発現レベルで、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数を発現させる組成物も指す。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される。一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3aポリペプチドである。一部の実施形態では、組成物はまた、35歳またはこれより老齢のヒト被験体から得られた哺乳動物骨髄細胞の組成物であって、リポソームWnt3aポリペプチドによる処置の後で、哺乳動物骨髄細胞が、増強された発現レベルで、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数を発現させる組成物も指す。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt5aポリペプチドである。一部の実施形態では、組成物はまた、35歳またはこれより老齢のヒト被験体から得られた哺乳動物骨髄細胞の組成物であって、リポソームWnt5aポリペプチドによる処置の後で、哺乳動物骨髄細胞が、増強された発現レベルで、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数を発現させる組成物も指す。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt10bポリペプチドである。一部の実施形態では、組成物はまた、35歳またはこれより老齢のヒト被験体から得られた哺乳動物骨髄細胞の組成物であって、リポソームWnt10bポリペプチドによる処置の後で、哺乳動物骨髄細胞が、増強された発現レベルで、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数を発現させる組成物も指す。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される。一部の実施形態では、バイオマーカーは、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される。
一部の実施形態では、発現レベルの増強を、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較する。場合によって、発現レベルの増強は、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、約1%〜約100%、約1%〜約50%、約2%〜約20%、約3%〜約15%、または約4%〜約10%の間である。場合によって、発現レベルの増強は、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、少なくとも約5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%、またはこれを超える。場合によって、発現レベルの増強は、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、多くとも約5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%、またはこれ未満である。
一部の実施形態では、リポソームWNTポリペプチドによる処置の後で、哺乳動物骨髄細胞による、SOX9およびPPARγから選択されるバイオマーカーの発現レベルは、さらに低下する。場合によって、哺乳動物骨髄細胞内の発現レベルの低下を、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較する。場合によって、発現レベルの低下は、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、約1%〜約100%、約2%〜約80%、約3%〜約50%、約3%〜約30%、または約4%〜約20%の間である。
一部の実施形態では、骨髄細胞は、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較したアポトーシスレベルの低下をさらに含む。場合によって、アポトーシスレベルの低下は、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、少なくとも約1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、200%、またはこれを超える。場合によって、アポトーシスレベルの低下は、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、多くとも約1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、200%、またはこれ未満である。
一部の実施形態では、哺乳動物骨髄細胞は、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較した、骨形成潜在能の増強を含む。一部の実施形態では、骨形成潜在能の増強は、処置された哺乳動物骨髄細胞を移植した後の骨欠損部位における新たな骨成長レベルを含む。場合によって、処置されて移植された哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルは、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較して、約1%〜約20%または約5%〜約12%の間である。場合によって、処置されて移植された哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルは、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較して、約1.5倍、約2倍、約3倍、約4倍、約5倍、約10倍、約20倍、約50倍、約100倍、またはこれを超えて増大する。
本明細書で使用される骨移植片材料とは、ドナーから得られた細胞組成物を指し、ドナーは、生体の場合もあり、遺体の場合もある。骨移植片材料は、複合細胞集団を含むことが典型的であり、間葉系幹細胞などの幹細胞を含み、場合によってまた、骨細胞およびそれらの前駆細胞も含む。場合によって、細胞は、付着骨髄細胞または非付着骨髄細胞である。場合によって、骨髄細胞は、付着骨髄細胞である。場合によって、付着骨髄細胞は、骨髄幹細胞または骨髄前駆細胞である。場合によって、付着骨髄細胞は、骨髄間質細胞である。一部の実施形態では、ドナーは、同種ドナーである。場合によって、ドナーは、レシピエントに照らした自家ドナーである。骨移植のための細胞の量は、ドナー、レシピエント、移植の目的などにより変化しうる。骨移植片は、最大約10、最大約10、最大約10、最大約10、最大約10、最大約10、最大約10、最大約1010個またはこれを超える細胞を含みうる。
骨移植片材料は、ドナー、例えば、腸骨稜、下顎枝前部(顎領域)から得られ、大腿骨および/または脛骨、腓骨、肋骨、下顎枝前部;背骨の部分、例えば、手術時に摘出される部分、遺体の骨などのリーミング、吸引、および潅流から得られる。場合によって、移植片材料は、骨髄、例えば、適切な骨の骨内膜面からこすり取られた骨髄から採取されるか、または骨髄および骨の小ブロックを含有するブロック移植片から採取される。場合によって、同種移植骨は、遺体、骨バンクなど、例えば、股関節置換術による大腿骨頭から採取される。場合によって、骨移植片材料は、採取したてであるか、または当技術分野で公知の通り、必要となるまで低温保存される。
一部の実施形態では、骨移植片細胞は、有効用量のリポソームWntポリペプチド、例えば、L−Wnt3a、L−Wnt5a、またはL−Wnt10bの存在下で、適切な培養培地中に懸濁させる。例えば、DMEM、RPMI、PBSなど、任意の適切な培地を使用することができる。細胞は、インキュベーション手順中の生存可能性を維持する濃度、例えば、1ml当たり最大約10個、1ml当たり最大約10個、1ml当たり最大約10個、1ml当たり最大約10個で再懸濁させることが典型的である。
場合によって、接触温度は、約0℃〜約37℃、または約20℃〜約25℃の間である。一部の実施形態では、接触温度は、低温、例えば、最高約32℃、最高約25℃、最高約15℃、最高約10℃、最高約8℃、最高約4℃、最高約1℃であるが、低温保存のために特別に調製するのでない限りにおいて、氷点を上回ることが典型的である。場合によって、インキュベーション温度は、少なくとも約20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、またはこれを超える。場合によって、インキュベーション温度は、多くとも約20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、またはこれ未満である。
場合によって、骨移植片材料は、Wntポリペプチドと、少なくとも約10分間、少なくとも約30分間、少なくとも約1時間、少なくとも約2時間、少なくとも約3時間、および最長約36時間、最長約24時間、最長約18時間、最長約15時間、最長約12時間、最長約8時間、最長約6時間、または最長約4時間にわたり接触する。
Wntポリペプチドの有効用量は、供給源、純度、調製法などに応じて変化しうる。場合によって、Wntポリペプチドの有効用量は、少なくとも、約0.01μg/ml, 0.05μg/ml、0.1μg/ml、0.15μg/ml、0.2μg/ml、0.25μg/ml、0.3μg/ml、0.35μg/ml、0.4μg/ml、0.45μg/ml、0.5μg/ml、0.6μg/ml、0.7μg/ml、0.8μg/ml、0.9μg/ml、1.0μg/ml、1.5μg/ml、2.0μg/ml、2.5μg/ml、3.0μg/ml、3.5μg/ml、4.0μg/ml、4.5μg/ml、5.0μg/ml、7.5μg/ml、10μg/ml、15μg/ml、25μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、またはそれ超である。場合によって、、Wntポリペプチドの有効用量は、多くとも、約0.01μg/ml、0.05μg/ml、0.1μg/ml、0.15μg/ml、0.2μg/ml、0.25μg/ml、0.3μg/ml、0.35μg/ml、0.4μg/ml、0.45μg/ml、0.5μg/ml、0.6μg/ml、0.7μg/ml、0.8μg/ml、0.9μg/ml、1.0μg/ml、1.5μg/ml、2.0μg/ml、2.5μg/ml、3.0μg/ml、3.5μg/ml、4.0μg/ml、4.5μg/ml、5.0μg/ml、7.5μg/ml、10μg/ml、15μg/ml、25μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、またはそれ未満である。
一部の実施形態では、Wntポリペプチドは、L−Wnt3aであり、Wnt3a歩の有効用量は、少なくとも、約0.01μg/ml、0.05μg/ml、0.1μg/ml、0.15μg/ml、0.2μg/ml、0.25μg/ml、0.3μg/ml、0.35μg/ml、0.4μg/ml、0.45μg/ml、0.5μg/ml、0.6μg/ml、0.7μg/ml、0.8μg/ml、0.9μg/ml、1.0μg/ml、1.5μg/ml、2.0μg/ml、2.5μg/ml、3.0μg/ml、3.5μg/ml、4.0μg/ml、4.5μg/ml、5.0μg/ml、7.5μg/ml、10μg/ml、15μg/ml、25μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、 またはそれ超である。場合によって、Wnt3aポリペプチドの有効用量は、多くとも、約0.01μg/ml、0.05μg/ml、0.1μg/ml、0.15μg/ml、0.2μg/ml、0.25μg/ml、0.3μg/ml、0.35μg/ml、0.4μg/ml、0.45μg/ml、0.5μg/ml、0.6μg/ml、0.7μg/ml、0.8μg/ml、0.9μg/ml、1.0μg/ml、1.5μg/ml、2.0μg/ml、2.5μg/ml、3.0μg/ml、3.5μg/ml、4.0μg/ml、4.5μg/ml、5.0μg/ml、7.5μg/ml、10μg/ml、15μg/ml、25μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、またはそれ未満である。
場合によって、Wntポリペプチドは、L−Wnt5aであり、Wnt5aポリペプチドの有効用量は、少なくとも、約0.01μg/ml、0.05μg/ml、0.1μg/ml、0.15μg/ml、0.2μg/ml、0.25μg/ml、0.3μg/ml、0.35μg/ml、0.4μg/ml、0.45μg/ml、0.5μg/ml、0.6μg/ml、0.7μg/ml、0.8μg/ml、0.9μg/ml、1.0μg/ml、1.5μg/ml、2.0μg/ml、2.5μg/ml、3.0μg/ml、3.5μg/ml、4.0μg/ml、4.5μg/ml、5.0μg/ml、7.5μg/ml、10μg/ml、15μg/ml、25μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、またはそれ超である。場合によって、Wnt5aポリペプチドの有効用量は、多くとも、約0.01μg/ml、0.05μg/ml、0.1μg/ml、0.15μg/ml、0.2μg/ml、0.25μg/ml、0.3μg/ml、0.35μg/ml、0.4μg/ml、0.45μg/ml、0.5μg/ml、0.6μg/ml、0.7μg/ml、0.8μg/ml、0.9μg/ml、1.0μg/ml、1.5μg/ml、2.0μg/ml、2.5μg/ml、3.0μg/ml、3.5μg/ml、4.0μg/ml、4.5μg/ml、5.0μg/ml、7.5μg/ml、10μg/ml、15μg/ml、25μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、またはそれ未満である。
場合によって、Wntポリペプチドは、L−Wnt10bであり、Wnt10bポリペプチドの有効用量は、少なくとも、約0.01μg/ml、0.05μg/ml、0.1μg/ml、0.15μg/ml、0.2μg/ml、0.25μg/ml、0.3μg/ml、0.35μg/ml、0.4μg/ml、0.45μg/ml、0.5μg/ml、0.6μg/ml、0.7μg/ml、0.8μg/ml、0.9μg/ml、1.0μg/ml、1.5μg/ml、2.0μg/ml、2.5μg/ml、3.0μg/ml、3.5μg/ml、4.0μg/ml、4.5μg/ml、5.0μg/ml、7.5μg/ml、10μg/ml、15μg/ml、25μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、またはそれ超である。場合によって、Wnt10bポリペプチドの有効用量は、多くとも、約0.01μg/ml、0.05μg/ml、0.1μg/ml、0.15μg/ml、0.2μg/ml、0.25μg/ml、0.3μg/ml、0.35μg/ml、0.4μg/ml、0.45μg/ml、0.5μg/ml、0.6μg/ml、0.7μg/ml、0.8μg/ml、0.9μg/ml、1.0μg/ml、1.5μg/ml、2.0μg/ml、2.5μg/ml、3.0μg/ml、3.5μg/ml、4.0μg/ml、4.5μg/ml、5.0μg/ml、7.5μg/ml、10μg/ml、15μg/ml、25μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、またはそれ未満である。
一部の実施形態では、骨移植片材料は、Wntポリペプチドと共に、骨形成能を増強するのに十分な期間にわたり、インキュベートする。増強は、本明細書で記載されるバイオマーカーの使用など、多様な方式で測定することができ、例えば、Axin2の発現の増大により測定することもでき、骨移植片材料内の有糸分裂活性(移植後約2日目〜約6日目に測定する)の増大により測定することもでき、移植後における骨形成の増大により測定することもでき、Runx2またはオステオカルシンの発現の増大により測定することもでき、移植後におけるアポトーシスの低減により測定することもでき、移植後に産生された骨の体積により測定することもできる。
インキュベーション後、骨移植片材料は、例えば、背骨の修復、骨折、歯科支持体などのための従来のプロトコール後において、レシピエントに移植することができる。
一部の実施形態では、Wntで処置された骨移植片材料を、患者に移植し戻す前に、洗浄ステップを実施して、任意の遊離リポソームWntポリペプチドを除去する。一部の実施形態では、少なくとも約1、2、3、4、5回またはこれを超える洗浄を実施する。一部の実施形態では、多くとも約1、2、3、4、5回またはこれ未満の洗浄を実施する。一部の実施形態では、例えば、リン酸緩衝食塩溶液など、任意の適切な緩衝液を洗浄のために使用する。
場合によって、洗浄ステップの後で残存するリポソームWntは、多くとも約0.01pg(ピコグラム)、0.05pg、0.1pg、0.5pg、1pg、1.5pg、2pg、2.5pg、3pg、3.5pg、4pg、4.5pg、5pg、5.5pg、6pg、またはこれ未満である。場合によって、洗浄ステップの後で残存するリポソームWntは、少なくとも約0.01pg(ピコグラム)、0.05pg、0.1pg、0.5pg、1pg、1.5pg、2pg、2.5pg、3pg、3.5pg、4pg、4.5pg、5pg、5.5pg、6pg、またはこれを超える。
場合によって、本明細書で記載される、骨移植片材料をWntで処置するための方法は、Wntポリペプチドの、細胞への曝露回数、曝露の持続時間、曝露の濃度、および/または毒性に対する制御を可能とする。場合によって、本明細書で記載される、骨移植片材料をWnt3aで処置するための方法は、Wnt3aポリペプチドの、細胞への曝露回数、曝露の持続時間、曝露の濃度、および/または毒性に対する制御を可能とする。
一部の実施形態では、老齢の骨移植片への骨形成潜在能の回復は、例えば、L−Wnt3a、L−Wnt5a、またはL−Wnt10bなどのWntポリペプチドを伴うインキュベーションによりなされる。場合によって、リポソームWnt3a処置により、老齢の骨移植片内の細胞死が低減される。場合によって、移植後、リポソームWnt3aで処置された骨移植片により、より多くの骨が産生された(p<0.05)。場合によって、リポソームWnt3a処置により、移植片内の細胞生存が増強され、老齢動物に由来する移植片の骨を形成する能力が再確立された。
一部の実施形態では、哺乳動物骨髄細胞は、ヒトを含むがこれに限定されない、任意の哺乳動物から得られる。場合によって、ドナーは、マウスまたはラットなどの齧歯動物である。場合によって、ドナーは、ウサギである。場合によって、ドナーは、ヒトである。場合によって、ドナーは、レシピエント自身であり、骨髄細胞は、自家骨髄細胞である。場合によって、本明細書の別の個所で記載される通り、自家骨髄細胞は、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。場合によって、自家骨髄細胞は、付着骨髄細胞である。場合によって、自家骨髄細胞は、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。場合によって、自家骨髄細胞は、骨髄間質細胞を含む。場合によって、ドナーは、別の個体であり、骨髄細胞は、同種骨髄細胞である。場合によって、同種骨髄細胞は、生体ドナーまたは遺体ドナーから得られる。場合によって、本明細書の別の個所で記載される通り、同種骨髄細胞は、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む。場合によって、同種骨髄細胞は、付着骨髄細胞である。場合によって、同種骨髄細胞は、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む。場合によって、同種骨髄細胞は、骨髄間質細胞を含む。場合によって、ドナーは、35歳またはこれより老齢の個体である。場合によって、35歳またはこれより老齢の個体から得られた骨髄細胞は、老年骨髄細胞または老齢骨髄細胞であると考えられる。一部の実施形態では、ドナーは、35歳より若齢の個体である。場合によって、35歳より若齢の個体から得られた骨髄細胞は、若年骨髄細胞であると考えられる。場合によって、35歳またはこれより老齢の個体から得られた骨髄細胞は、自家骨髄細胞または同種骨髄細胞である。場合によって、35歳より若齢の個体から得られた骨髄細胞は、自家骨髄細胞または同種骨髄細胞である。本明細書では、本明細書で使用される「個体」、「被験体」、「ドナー」、および「患者」という用語は、互換的に使用され、ヒトを含むがこれに限定されない、任意の哺乳動物を意味する。
一部の実施形態では、本明細書で記載される方法、組成物、プロセス、およびキットは、老齢患者に由来する骨移植片、および治癒能が低下した他の患者であって、例えば、喫煙者、糖尿病、または栄養不良を伴う患者などの患者に由来する骨移植片を再活性化するための、臨床的に適用可能な、再生医療ベースの戦略を提供する。
当技術分野では、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、Tcf4、SOX9およびPPARγなどのバイオマーカーの発現レベルまたは存在を決定するための方法が周知である。場合によって、バイオマーカーの発現レベルまたは存在は、例えば、これらのバイオマーカーのうちのいずれかを発現させる細胞についてのフローサイトメトリー、免疫組織化学、ウェスタンブロット、免疫沈降、磁気ビーズによる選択、および定量により測定する。バイオマーカーのRNAまたはDNAの発現レベルであれば、RT−PCR、Qt−PCR、マイクロアレイ、ノーザンブロット、または他の類似の技術により測定しうるであろう。本明細書で使用される「バイオマーカー」および「マーカー」という用語は、互換的に使用される。
本明細書で開示される通り、目的のバイオマーカーの発現または存在の、ポリペプチドレベルまたはヌクレオチドレベルにおける決定は、当業者に公知の任意の検出法を使用して達成する。「発現の検出」または「〜のレベルの検出」により、バイオマーカーのタンパク質または遺伝子の、生物学的試料中の発現レベルまたは存在を決定することを意図する。したがって、「発現の検出」とは、バイオマーカーが、発現しないこと、検出可能な程度には発現しないこと、低レベルで発現すること、通常レベルで発現すること、または過剰発現することを決定する場合を包摂する。
ある特定の態様では、これらの多様なバイオマーカーおよび任意の臨床的に有用な予後診断マーカーの、生物学的試料中の発現または存在を、例えば、免疫組織化学法、またはin situハイブリダイゼーションおよびRT−PCRなど、核酸ベースの技法を使用して、タンパク質レベルまたは核酸レベルで検出する。一部の実施形態では、1または複数のバイオマーカーの発現または存在の決定は、核酸増幅のための手段、核酸シークェンシングのための手段、核酸マイクロアレイ(DNAおよびRNA)を利用する手段、または特異的に標識されたプローブを使用する、in situハイブリダイゼーションのための手段により実行する。
他の実施形態では、1または複数のバイオマーカーの発現または存在の決定は、ゲル電気泳動により実行する。一実施形態では、決定は、膜への転写および特異的プローブとのハイブリダイゼーションにより実行する。
他の実施形態では、1または複数のバイオマーカーの発現または存在の決定は、診断用イメージング法により実行する。
さらに他の実施形態では、1または複数のバイオマーカーの発現または存在の決定は、検出可能な固体基質により実行する。一実施形態では、検出可能な固体基質は、抗体により機能化された常磁性ナノ粒子である。
一部の実施形態では、バイオマーカーの発現を、例えば、特異的なバイオマーカータンパク質を指向する抗体を使用して、タンパク質レベルで検出する。これらの抗体は、ウェスタンブロット、ELISA、マルチプレックス化技術、免疫沈降、または免疫組織化学法など、多様な方法で使用される。一部の実施形態では、バイオマーカーの検出は、ELISAにより達成する。一部の実施形態では、バイオマーカーの検出は、電気化学発光(ECL)により達成する。
一部の実施形態では、目的のバイオマーカータンパク質の、生物学的試料中の発現レベルを、そのバイオマーカータンパク質またはその機能的に活性な変異体と特異的に相互作用することが可能な結合タンパク質を介して検出する。一部の実施形態では、標識された抗体、その結合性部分、または他の結合パートナーを使用する。本明細書で使用される場合の「標識」という語は、検出可能な化合物または組成物であって、「標識された」抗体を作製するように、抗体に直接的または間接的にコンジュゲートさせた化合物または組成物を指す。一部の実施形態では、標識は、それ自体(例えば、放射性同位元素標識または蛍光標識)により検出可能であるか、または、酵素的標識の場合、検出可能な基質化合物または基質組成物の化学的変化を触媒する。
バイオマーカータンパク質を検出するための抗体は、モノクローナル抗体もしくはポリクローナル抗体に由来するか、または合成もしくは組換えにより作製される。複合体化したタンパク質の量、例えば、結合タンパク質、例えば、バイオマーカータンパク質に特異的に結合する抗体と会合したバイオマーカータンパク質の量は、当業者に公知の標準的なタンパク質検出法を使用して決定する。免疫学的アッセイのデザイン、理論、およびプロトコールについての詳細な総説は、当技術分野の多数の教科書において見出される(例えば、Ausubelら編(1995年)、Current Protocols in Molecular Biology(Greene Publishing and Wiley-Interscience、NY);Coliganら編(1994年)、Current Protocols in Immunology(John Wiley & Sons, Inc.、New York、N.Y.)を参照されたい)。
抗体を標識するのに使用されるマーカーの選択は、適用に応じて変化するであろう。しかし、当業者には、マーカーの選択は、たやすく決定可能である。これらの標識された抗体は、イムノアッセイのほか、任意の目的のバイオマーカーまたはタンパク質の存在を検出する組織学的適用でも使用される。標識された抗体は、ポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体である。さらに、目的のタンパク質の検出における使用のための抗体は、本明細書の別の個所で記載される通り、放射性原子、酵素、色素部分もしくは蛍光部分、または比色タグで標識される。また、タグ付け標識の選択も、所望の検出限界に依存するであろう。酵素アッセイ(ELISA)は、酵素でタグ付けされた複合体の、酵素基質との相互作用により形成される有色生成物の検出を可能とすることが典型的である。検出可能な標識として用いられる放射性核種は、例えば、I−131、I−123、I−125、Y−90、Re−188、Re−186、At−211、Cu−67、Bi−212、およびPd−109を含む。検出可能な標識として用いられる酵素の例は、西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、ベータ−ガラクトシダーゼ、およびグルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼを含むがこれらに限定されない。色素部分は、フルオレセインおよびローダミンを含むがこれらに限定されない。抗体は、当技術分野で公知の方法により、これらの標識にコンジュゲートさせる。例えば、酵素および色素分子は、ジアルデヒド、カルボジイミド、ジマレイミドなどのカップリング剤を介して、抗体にコンジュゲートさせる。代替的に、コンジュゲーションは、リガンド−受容体対を介しても生じる。適切なリガンド−受容体対の例は、ビオチン−アビジンまたはビオチン−ストレプトアビジン、および抗体−抗原である。
本明細書で使用される「抗体」という用語は、最も広い意味で使用され、完全にアセンブルされた抗体、抗原に結合しうる抗体断片(例えば、Fab、F(ab’)、Fv、単鎖抗体、ダイアボディー、抗体のキメラ体、ハイブリッド抗体、二特異性抗体、ヒト化抗体など)、および前出を含む組換えペプチドを対象とする。
本明細書で使用される「モノクローナル抗体」および「mAb」という用語は、実質的に均一な抗体集団、すなわち、集団を構成する個別の抗体が、少量で存在しうる可能な自然発生の突然変異を除いて、同一である集団から得られた抗体を指す。
「天然の抗体」および「天然の免疫グロブリン」とは、通例、約150,000ダルトンのヘテロ四量体の糖タンパク質であって、2つの同一な軽(L)鎖および2つの同一な重(H)鎖からなる糖タンパク質である。各軽鎖は、1つの共有結合的ジスルフィド結合により重鎖に連結されるが、ジスルフィド連結の数は、異なる免疫グロブリンアイソタイプの重鎖の間で変化する。各重鎖および各軽鎖はまた、規則的に間隔を置いた鎖間ジスルフィド架橋も有する。各重鎖は、一方の端部において、可変ドメイン(V)に続いて、複数の定常ドメインを有する。各軽鎖は、一方の端部において、可変ドメイン(V)を有し、その他方の端部において、定常ドメインを有し、軽鎖の定常ドメインは、重鎖の第1の定常ドメインと位置を合わせて並び、軽鎖の可変ドメインは、重鎖の可変ドメインと位置を合わせて並ぶ。特定のアミノ酸残基が、軽鎖可変ドメインと重鎖可変ドメインとの間の界面を形成すると考えられている。
「可変」という用語は、可変ドメインのある特定の部分の配列が、抗体間で大幅に異なるという事実を指す。可変領域は、抗原結合特異性を付与する。しかし、可変性は、抗体の可変ドメインを通して均等に分布しているわけではない。可変性は、軽鎖可変ドメインおよび重鎖可変ドメインのいずれにおいても、相補性決定領域(CDR)または超可変領域と呼ばれる3つのセグメント内に集約されている。可変ドメインのうちの高度に保存的な部分は、フレームワーク(FR)領域内に分布する。天然の重鎖および軽鎖の可変ドメインは各々、4つのFR領域であって、大部分が、3つのCDRであり、βプリーツシート型構造を接続し、場合によって、その部分を形成する、ループを形成する、CDRにより接続された、βプリーツシート型立体配置を採用する、FR領域を含む。各鎖内のCDRは、FR領域により、併せて緊密に保持され、他の鎖に由来するCDRと共に、抗体の抗原結合性部位の形成に寄与する(Kabatら(1991年)、NIH刊行物第91−3242号、I巻、647〜669頁を参照されたい)。定常ドメインは、抗体の抗原への結合に直接は関与(involved)しないが、Fc受容体(FcR)の結合、抗体の抗体依存性細胞傷害作用への関与(participation)、補体依存性細胞傷害作用の誘発、および肥満細胞の脱顆粒など、多様なエフェクター機能を呈示する。
本明細書で使用される場合の「超可変領域」という用語は、抗原の結合の一因となる抗体のアミノ酸残基を指す。超可変領域は、「相補性決定領域」もしくは「CDR」に由来するアミノ酸残基(すなわち、軽鎖可変ドメイン内の残基24〜34(L1)、50〜56(L2)、および89〜97(L3);ならびに重鎖可変ドメイン内の残基31〜35(H1)、50〜65(H2)、および95〜102(H3);Kabatら(1991年)、Sequences of Proteins of Immunological Interest、5版、Public Health Service、National Institute of Health、Bethesda、Md.);および/または「超可変ループ」に由来するアミノ酸残基(すなわち、軽鎖可変ドメイン内の残基26〜32(L1)、50〜52(L2)、および91〜96(L3);ならびに重鎖可変ドメイン内の(H1)、53〜55(H2)、および96〜101(H3);ClothiaおよびLesk(1987年)、J. Mol. Biol.、196巻:901〜917頁)を含む。「フレームワーク」または「FR」残基とは、本明細書でみなされる通り、超可変領域残基以外の可変ドメイン残基である。
「抗体断片」は、完全抗体の部分、好ましくは、完全抗体の抗原結合性領域または可変領域を含む。抗体断片の例は、Fab断片、Fab断片、F(ab’)2断片、およびFv断片;ダイアボディー;直鎖状抗体(Zapataら(1995年)、Protein Eng.、10巻:1057〜1062頁);単鎖抗体分子;および抗体断片から形成される多特異性抗体を含む。抗体のパパイン消化は、「Fab」断片と呼ばれる、2つの同一な抗原結合性断片であって、各々が、単一の抗原結合性(binding)部位と、その名称がたやすく結晶するその能力を反映する残りの「Fc」断片とを伴う、抗原結合性断片をもたらす(produce)。ペプシン処理は、2つの抗原結合性(combining)部位を有し、抗原を架橋することがやはり可能な、F(ab’)2断片をもたらす(yield)。
「Fv」とは、完全な抗原認識部位および抗原結合性部位を含有する、最小の抗体断片である。この領域は、緊密な非共有結合的会合下にある、1つの重鎖可変ドメインおよび1つの軽鎖可変ドメインの二量体からなる。各可変ドメインの3つずつのCDRが相互作用して、V−V二量体の表面上で、抗原結合性部位を規定するのは、この立体配置においてである。併せて、6つのCDRは、抗原結合特異性を、抗体に付与する。しかし、単一の可変ドメイン(または抗原に特異的な3つのCDRだけを含むFvの半分)でもなお、結合性部位全体より小さなアフィニティーではあるが、抗原を認識し、抗原に結合する能力を有する。
Fab断片はまた、軽鎖の定常ドメインおよび重鎖の第1の定常ドメイン(CH1)も含有する。Fab断片は、抗体のヒンジ領域に由来する1または複数のシステインを含む重鎖のCH1ドメインのカルボキシ末端における、いくつかの残基の付加により、Fab’断片と異なる。本明細書では、Fab’−SHとは、定常ドメインのシステイン残基が、遊離チオール基を保有するFab’のための呼称である。Fab’断片は、F(ab’)2断片の重鎖ジスルフィド架橋を還元することにより作製する。また、抗体断片の他の化学的カップリングも公知である。
任意の脊椎動物種に由来する抗体(免疫グロブリン)の「軽鎖」は、それらの定常ドメインのアミノ酸配列に基づき、カッパ(κ)およびラムダ(λ)と呼ばれる、2つの顕著に異なる種類のうちの1つに割り当てることができる。
それらの重鎖の定常ドメインのアミノ酸配列に応じて、免疫グロブリンは、異なるクラスに割り当てることができる。ヒト免疫グロブリンの5つの主要なクラス:IgA、IgD、IgE、IgG、およびIgMが存在し、これらのうちの複数は、サブクラス(アイソタイプ)、例えば、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1、およびIgA2にさらに分けることができる。免疫グロブリンの異なるクラスに対応する重鎖定常ドメインは、それぞれ、アルファ、デルタ、イプシロン、ガンマ、およびミューと呼ばれる。免疫グロブリンの異なるクラスのサブユニット構造および三次元的立体構成は周知である。異なるアイソタイプは、異なるエフェクター機能を有する。例えば、ヒトIgG1アイソタイプおよびヒトIgG3アイソタイプは、ADCC(抗体依存性細胞媒介性細胞傷害作用)活性を有する。
一部の実施形態では、生物学的試料中、例えば、組織試料中の、1または複数の目的のバイオマーカーまたは他のタンパク質の発現または存在を、ラジオイムノアッセイまたは酵素免疫測定アッセイ(ELISA)、競合結合性酵素免疫測定アッセイ、ドットブロット(例えば、Promega Protocols and Applications Guide、Promega Corporation(1991年)を参照されたい)、ウェスタンブロット(例えば、Sambrookら(1989年)、Molecular Cloning, A Laboratory Manual、3巻、18章(Cold Spring Harbor Laboratory Press、Plainview、N.Y.)を参照されたい)、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)などのクロマトグラフィー、または当技術分野で公知の他のアッセイにより決定する。したがって、検出アッセイは、免疫ブロット法、免疫拡散、免疫電気泳動、または免疫沈降などであるがこれらに限定されないステップを伴う。
一部の実施形態では、本明細書で記載されるバイオマーカーのうちの1または複数の発現または存在はまた、核酸レベルでも決定される。当技術分野では、発現を評価するための核酸ベースの技法が周知であり、例えば、生物学的試料中のバイオマーカーmRNAのレベルを決定することを含む。多くの発現検出法では、単離RNAを使用する。mRNAの単離に照らして選択するのではない、任意のRNA単離法を、RNAの精製のために利用する(例えば、Ausubelら(1987〜1999年)、Current Protocols in Molecular Biology(John Wiley & Sons、New York)を参照されたい)。加えて、多数の組織試料の加工も、例えば、米国特許第4,843,155号において開示されている、単一ステップによるRNA単離プロセスなど、当業者に周知の技法を使用して、たやすくなされる。
したがって、一部の実施形態では、目的のバイオマーカーまたは他のタンパク質の検出は、核酸プローブを使用して、核酸レベルでアッセイされる。「核酸プローブ」という用語は、具体的に意図される標的核酸分子、例えば、ヌクレオチド転写物に選択的に結合することが可能な任意の分子を指す。プローブは、当業者が合成するか、または適切な生物学的調製物に由来する。プローブは、例えば、放射性標識、蛍光標識、酵素、化学発光タグ、比色タグ、または上記で論じたか、もしくは当技術分野で公知の、他の標識もしくはタグで標識するように、特別にデザインする。プローブとして利用される分子の例は、RNAおよびDNAを含むがこれらに限定されない。
例えば、単離mRNAは、サザン解析またはノーザン解析、ポリメラーゼ連鎖反応解析、およびプローブアレイを含むがこれらに限定されない、ハイブリダイゼーションアッセイまたは増幅アッセイで使用される。mRNAレベルを検出するための1つの方法は、単離mRNAを、検出される遺伝子によりコードされるmRNAとハイブリダイズする核酸分子(プローブ)と接触させるステップを伴う。核酸プローブは、例えば、全長cDNA、またはその部分であって、少なくとも7、15、30、50、100、250、または500ヌクレオチドの長さであり、本明細書の上記で記載したバイオマーカーである、バイオマーカーをコードするmRNAまたはゲノムDNAと、厳密な条件下で、特異的にハイブリダイズするのに十分な長さのオリゴヌクレオチドなどの部分を含む。mRNAの、プローブとのハイブリダイゼーションは、目的のバイオマーカーまたは他の標的タンパク質が発現していることを指し示す。
一部の実施形態では、mRNAを、固体表面上に固定化し、例えば、単離mRNAをアガロースゲル上で泳動させ、mRNAを、ゲルからニトロセルロースなどの膜に転写することにより、プローブと接触させる。代替的な実施形態では、例えば、遺伝子チップアレイ内で、プローブを、固体表面上に固定化し、mRNAを、プローブと接触させる。当業者は、公知のmRNA検出法を、目的のバイオマーカーまたは他のタンパク質をコードするmRNAのレベルの検出における使用にたやすく適応させる。
試料中の、目的のmRNAのレベルを決定するための代替的な方法は、例えば、RT−PCR(例えば、米国特許第4,683,202号を参照されたい)、リガーゼ連鎖反応(Barany(1991年)、Proc. Natl. Acad. Sci. USA、88巻:189〜193頁)、自己持続配列複製(Guatelliら(1990年)、Proc. Natl. Acad. Sci. USA、87巻:1874〜1878頁)、転写増幅系(Kwohら(1989年)、Proc. Natl. Acad. Sci. USA、86巻:1173〜1177頁)、Q−ベータレプリカーゼ(Lizardiら(1988年)、Bio/Technology、6巻:1197頁)、ローリングサークル複製(米国特許第5,854,033号)、または他の任意の核酸増幅法による核酸増幅プロセスの後で、当業者に周知の技法を使用する、増幅された分子の検出を伴う。これらの検出スキームは、このような分子が極めて少数で存在する場合、核酸分子の検出にとりわけ有用である。本発明の特定の態様では、バイオマーカーの発現を、定量的蛍光RT−PCR(すなわち、TaqMan0 System)により評価する。
目的のRNAの発現レベルは、膜ブロット(ノーザン解析、ドット解析などのハイブリダイゼーション解析で使用される膜ブロットなど)、またはマイクロウェル、試験管、ゲル、ビーズ、もしくは繊維(または結合させた核酸を含む任意の固体支持体)を使用してモニタリングする。参照によりそれらの全体において本明細書に組み込まれる、米国特許第5,770,722号、同第5,874,219号、同第5,744,305号、同第5,677,195号、および同第5,445,934号を参照されたい。発現の検出はまた、溶液中の核酸プローブの使用も含む。
一部の実施形態では、マイクロアレイを使用して、1または複数のバイオマーカーの発現または存在を決定する。マイクロアレイは、異なる実験間の再現可能性のために、この目的に特によく適する。DNAマイクロアレイは、多数の遺伝子の発現レベルの同時的な測定のための1つの方法をもたらす。各アレイは、固体支持体に接合された捕捉プローブの再現可能なパターンからなる。標識されたRNAまたはDNAを、アレイ上の相補的なプローブとハイブリダイズさせ、次いで、レーザー走査により検出する。アレイ上の各プローブについてのハイブリダイゼーションの強度を決定し、相対遺伝子発現レベルを表す定量値に転換する。参照によりそれらの全体において本明細書に組み込まれる、米国特許第6,040,138号、同第5,800,992号、および同第6,020,135号、同第6,033,860号、および同第6,344,316号を参照されたい。高密度オリゴヌクレオチドアレイは、試料中の多数のRNAについての遺伝子発現プロファイルを決定するのに特に有用である。
機械的合成法を使用して、これらのアレイを合成するための技法は、例えば、参照によりそれらの全体において本明細書に組み込まれる、米国特許第5,384,261号において記載されている。一部の実施形態では、アレイを、事実上任意の形状の表面上、なおまたは多数の表面上で作製する。一部の実施形態では、アレイは、平面状のアレイ表面である。一部の実施形態では、アレイは、ビーズ上、ゲル上、ポリマー表面上、光ファイバーなどの繊維上、ガラス上、または他の任意の適切な基質上のペプチドまたは核酸(それらの各々がそれらの全体において本明細書に組み込まれる、米国特許第5,770,358号、同第5,789,162号、同第5,708,153号、同第6,040,193号、および同第5,800,992号を参照されたい)を含む。一部の実施形態では、アレイを、診断法または全てを包含するデバイスの他の操作を可能とするような様式でパッケージングする。
D.キット/製品
本明細書のある特定の実施形態では、本明細書で記載される、1または複数の方法、プロセス、および組成物を伴う使用のためのキットおよび製品が開示される。このようなキットは、バイアル、試験管などの、1または複数の容器であって、容器の各々が、本明細書で記載される方法で使用される個別の要素のうちの1つを含む容器を受容するように区画されたキャリングケース、パッケージ、または容器を含む。適切な容器は、例えば、ボトル、バイアル、シリンジ、および試験管を含む。一部の実施形態では、容器は、ガラスまたはプラスチックなど、様々な材料から形成される。
本明細書で提示される製品は、パッケージング材料を含有する。パッケージング材料の例は、ボトル、試験管、バッグ、容器、ボトル、ならびに選択される処方物ならびに意図される投与方式および処置に適する任意のパッケージング材料を含むがこれらに限定されない。
例えば、容器は、L−Wntポリペプチドを含む。このようなキットは、識別のための記載もしくは表示、または本明細書で記載される方法におけるその使用に関する指示書を任意選択で含む。
キットは、内容物について列挙する表示および/または使用のための指示書、ならびに使用のための指示書を伴う添付文書を含むことが典型的である。また、指示書のセットも含まれることが典型的である。
一実施形態では、表示は、容器上に貼付されているか、または容器に付随する。一実施形態では、表示を形成する文字、数、または他の記号が、容器自体に接着されているか、鋳造されているか、またはエッチングされている場合、表示は容器上に貼付されており;表示はまた、容器を保持する、レセプタクルまたはキャリングケース内に、例えば、添付文書として存在する場合、容器に付随する。一実施形態では、表示は、内容物が、具体的な治療適用に使用されるものであることを指し示すのに使用される。表示はまた、内容物の、本明細書で記載される方法などにおける使用のための指示も指し示す。
本発明のさらなる詳細については、以下の非限定的な実施例で提示する。
(実施例1)
ヒトWnt3aポリペプチドの産生および精製
ヒトWNT3Aとは、脂質修飾されたヒト幹細胞増殖因子であって、成体幹細胞を活性化させ、それらの自己再生および生存を刺激するのに有効なヒト幹細胞増殖因子である。天然ヒトWNT3Aの352アミノ酸のポリペプチドは、グリコシル化およびパルミトイル化により翻訳後修飾されている。疎水性ポリペプチドは、スケーラブルなレベルで、均一性まで精製することが困難でありうる。
本明細書で記載され、図1で説明される通り、ヒトWNT3Aは、CHO細胞から分泌され、イオン交換(Blue Sepharose)カラムを使用して精製される。精製後、組換えヒトWNT3Aは、DMPCおよびコレステロールからなる脂質小胞に再構成される。スクロースの密度勾配データにより、WNT3Aとリポソームとの間の物理的会合が裏付けられる。さらに、リポソームヒトWnt3aポリペプチド(L−WNT3A)は、生理学的な水性条件下で安定でありうる。場合によって、リポソーム構造の形成は、この相互作用に必須ではない。場合によって、ランダムな構造的特徴を伴う脂質は、ヒトWNT3Aと相互作用し、水性環境内でポリペプチドを安定化させることが可能である。
一部の態様では、L−WNT3A処方物は、骨治癒遅延の危険性が高い患者における骨欠損を処置する治験新薬(IND)フェーズI研究で使用されるものとする。場合によって、自家骨移植片材料(BGM)は、採取され、ex vivoでL−WNT3Aにより処置され、次いで、洗浄され、ペレット化される。場合によって、結果として得られる材料である、活性化BGM(例えば、BGMACT)は、医薬品であると考えられ、即時的な使用の準備ができている。場合によって、L−WNT3Aは、患者に直接投与されず、ex vivoで自家細胞を活性化させるのに使用されるであろう。場合によって、プログラムの初期段階では、処方物は、全身投与されるリポソームタンパク質処方物について承認された、米国食品医薬品局(FDA)による基準(純度、安定性など)を満たすことが期待される。
WNT3Aの、CHO細胞からの産生
ヒトWNT3Aポリペプチドを、チャイニーズハムスター卵巣細胞系に導入し、32〜37℃の範囲にわたる温度で、付着細胞として増殖させた。懸濁液中のCHO細胞が、WNT3Aを効率的に分泌するのかどうかを査定するために、懸濁液中で増殖させたCHO細胞について調べた(図9)。
WNT3Aで形質転換されたCHO細胞を、Glutamax、抗生剤、および血清を添加したDMEM中で増殖させた。WNT3Aプラスミドは、誘導性プラスミドとし、ある範囲のドキシサイクリン濃度について調べた(図10)。ドキシサイクリン濃度は、CHO細胞によるWnt3aの分泌量をモジュレートしうることが観察された。細胞は、最長10日間にわたり増殖させることができ、その後、細胞の新たなアリコートを使用した。
ウシ胎仔血清(FBS)を、WNT3Aの、CHO細胞からの分泌のために使用した(図11)。
CHO細胞培養物に由来する馴化培地(CM)を回収し、プールし、4℃で最長2カ月間にわたり、活性の喪失を伴わずに保存した(図12)。
精製の前に、CMを濾過し(0.22ミクロンのフィルター)、1%のTritonX−100を添加した。CM(40mL)を、20mMのTrisCl pH7.5および1%のCHAPS中で平衡化させたBlue Sepharoseカラム(1.6ml)に適用した。フロースルーを回収し、4カラム体積の20mMのTrisCl pH7.5、1%のCHAPS、50mMのKClで、カラムを洗浄した。4カラム体積の20mMのTrisCl pH7.5、1%のCHAPS、100mMのKClで、カラムを再度洗浄した。次いで、3カラム体積の20mMのTrisCl pH7.5、1%のCHAPS、150mMのKClで、カラムを洗浄したが、ここで、この洗浄液から、ヒトWNT3Aを溶出させた。4カラム体積の20mMのTrisCl pH7.5、1%のCHAPS、250mMのKClで、カラムを再度洗浄した。40mLのCMからの収量は、純度およそ60%のポリペプチド12μgであった。他の精製スキームと比較して、この方法は、WNT3Aを、高純度および高収率でもたらした。場合によって、純度は、70%であった。
WNT3Aの産生およびリポソーム
WNT3Aの特徴付け:SDS−PAGE/ウェスタンブロット:SDS PAGE解析およびクーマシーブルーによる染色解析のために、WNT3Aの精製画分を回収し、クーマシーブリリアントブルーおよび硝酸銀で染色された、12%のSDSポリアクリルアミドゲルにより、WNT3Aポリペプチドの純度について解析した(図2)。図2に示される通り、精製画分を回収し、クーマシーブリリアントブルーおよび硝酸銀で染色された、12%のSDSポリアクリルアミドゲルにより、WNT3Aポリペプチドの純度について解析した。WNT3Aの推定純度は、70%であった。Pierce660タンパク質アッセイキットおよび280nmにおける吸光度を使用して、全タンパク質濃度を測定した。各アッセイでは、BSA検量線を作成して、全タンパク質濃度を推定した。WNT3Aポリペプチド濃度は、定量的ウェスタンブロットおよびWNT3A検量線を使用して決定した。
質量分析(mass spectroscopy):質量分析(mass spectrometry)解析により、WNT3Aポリペプチドが、脂質付加され、グリコシル化されていることを検証した(図3)。ポリペプチドは、S209においてパルミトイル化されていることが観察された。
図3に示される通り、WNT3A試料を質量分析のために調製する方法は、以下の通りであった。ポリペプチド試料を、−80℃であらかじめ冷却された、4倍体積のアセトンを使用して沈殿させた。試料を、−80℃で一晩にわたり保存した後、4℃、10,000RPMで10分間にわたり、超遠心分離にかけた。上清を除去し、ポリペプチドを、8Mの尿素およびプロテアーゼミックス(Promega)を含有する溶液中で再構成した。試料を、5mMのDTTで還元し、55℃で30分間にわたりインキュベートした。次いで、試料を、室温まで冷却させ、次いで、アクリルアミド(15mM)を使用して、室温で30分間にわたりアルキル化させた。次いで、試料を、50mMの重炭酸アンモニウム、pH8.0で、尿素<1Mの濃度まで希釈し、1μgのトリプシンプロテアーゼ(Promega)を添加した。消化は、37℃で一晩にわたり実施した。反応は、50%のギ酸を添加することによりクェンチングし、ペプチドを速やかに清浄化させ、C18マイクロカラム(NEST group)上で濃縮した。
液体クロマトグラフィーおよび質量分析(LCMS):ペプチドを移動相A中で再構成した。300nL/分でランさせ、80〜120分間の間の長さでは勾配を使用する、Waters NanoAcquity LCを使用した。解析用カラムは、長さおよそ15cmのPEEKE C18 3umマトリックスを使用して、溶融石英(内径75um)により、自社で充填および作製した。データ依存式収集(DDA)モードに設定されたLTQ Orbitrap Velos質量分析計を使用して、MSMSによる、強度の大きな前駆体イオンに対するフラグメント化を実施した。CADフラグメント化法、HCDフラグメント化法、およびETDフラグメント化法を使用した。
データベースの検索および解析:Sequestを使用して、質量分析計からの.RAWファイルを、ヒトUniprotデータベースに照らして検索した。次に、WNT3A配列を含有する特注のデータベースを創出し、検索し、STYリン酸化、ST hexNac、ST Nac、STCパルミトイル化などに限定されない、一連の可変的修飾を可能とした。Sequestにより検索された全てのファイルは、精査および半定量的解析のために、Scaffold(Proteome Software)にアップロードした。
陽性対照(StemRDから購入されたWNT3Aタンパク質)の場合、およそ43%のカバレッジが達成された。配列カバレッジおよび固有のペプチドは、黄色で強調した(図3A)。修飾された残基は、緑色で示す。パルミトイル化修飾が検出されたのは、C77残基上に限られた(図3B)。精製されたWNT3Aの場合、約51%のカバレッジが達成された。配列カバレッジおよび固有のペプチドは、黄色で強調した(図3C)。修飾された残基は、緑色で示す。パルミトイル化修飾が検出されたのは、S211残基上に限られ(図3C、D)、可能なミリストイル化修飾は、残基S139上およびS181上で検出された。
L−WNT3A処方物および特徴付け
正に荷電した脂質、負に荷電した脂質、または電荷が中和された脂質を、室温で、精製されたWnt3aと共に、少なくとも約6時間〜最長約24時間にわたりインキュベートすることにより、正味の正の電荷、負の電荷、または中性の電荷を含有するリポソームWnt3a(L−Wnt3a)ポリペプチドを製造した。脂質対コレステロール比は、90:10で維持した。インキュベーション後、4℃、16,000〜150,000×gの範囲の力で、最長1時間にわたり遠心分離することにより、L−Wnt3aを、CHAPSおよび他の不純物から分離した。次いで、L−Wnt3aのペレットを無菌1×PBS中に再懸濁させ、窒素ガスで覆い、4℃で保存した。
脂質のWNT3Aとの相互作用:多様な炭素鎖の長さを有する脂質と組み合わせたところ、WNT3Aは、非荷電脂質との機能的に関与性の相互作用を裏付けた(図15)。これらのデータは、相互作用が主に、WNT3Aポリペプチドとリポソームとの間の会合を媒介する疎水性相互作用であったことを示唆する(図4)。
TEMによるL−WNT3Aについての特徴付け:TEMを使用して、L−WNT3Aについて観察される直径の範囲を視覚化した(図4)。L−WNT3Aの外見およびサイズは、エキソソームについて報告されたサイズの範囲内、例えば、20〜100nM内に収まる。また、参照によりその全体において本明細書に具体的に組み込まれる、Dhamdhereら(2014年)、PLoS ONE、9巻(1号):e83650頁も参照されたい。
マウスLSL細胞ベースのアッセイ:ベータガラクトシダーゼ活性を細胞数に照らして標準化するために、マウスLSL細胞に、Wnt応答性のルシフェラーゼレポータープラスミドであるpSuperTOPFlash(Addgene)、および構成的LacZ発現構築物であるpEF/Myc/His/LacZ(Invitrogen)を、安定的にトランスフェクトした。ヒト胎児由来腎臓上皮(HEK293T)細胞に、上記の2つのプラスミドを、安定的にトランスフェクトした。そうでないことが言明されるのでない限りにおいて、細胞(ウェル1つ当たりの細胞50000個、96ウェルプレート)を、10%のFBS(Gibco)、および1%のP/S(Cellgro)を補充したDMEM中に、150uLの合計体積中10uLの濃度のL−WNT3Aで処置した。また、精製されたWNT3Aポリペプチドの希釈系列も組み入れた。
細胞を、5%のCO、37℃で一晩にわたりインキュベートし、次いで、洗浄し、溶解緩衝液(Applied Biosystems)で溶解させ、dual−light combined reporter gene assay system(Applied Biosysytems)を使用して、ルシフェラーゼおよびβ−ガラクトシダーゼの発現レベルを定量した。生物発光は、dual light ready luminometer(Berthold)上の三連の読取りにより定量した。WNT3A(ng/uL)およびL−WNT3Aの活性は、WNT3Aポリペプチドの段階希釈により作成された検量線から規定した(図5)。時間経過を伴う実験では、WNT3A活性を、活性パーセントとして表した。活性パーセントは、以下の通りに計算した:
安定性データの概要
LSLレポーター細胞アッセイおよびPAGE−ウェスタンブロット解析に基づくと、発酵に由来する馴化培地は、4℃で最短2カ月間にわたり安定であった。LSLレポーター細胞アッセイおよびPAGE−ウェスタンブロット解析に基づくと、L−WNT3Aは、4℃で>106日間にわたり安定であった(図6)。LSLレポーター細胞アッセイおよびPAGE−ウェスタンブロット解析に基づくと、23℃で、L−WNT3Aの半減期は、>48時間であった(青線、図7)。23℃で、5分間以内にその活性を喪失した、リポソームを伴わないWNT3Aポリペプチドと比較されたい。
LSLレポーター細胞アッセイおよびPAGE−ウェスタンブロット解析に基づくと、37℃で、L−WNT3Aの半減期は、10.5時間であった(青線、図8)。疎水性ポリペプチドを安定化させるように、界面活性剤(CHAPS)を添加してもなお、WNT3Aは、5分間以内にその活性を喪失した(赤線、図8)ことに注目されたい。
WNT細胞レポーターアッセイの特徴付け
LSLレポーター細胞系を使用して、Wntポリペプチドおよびアゴニストの活性を評価した。L−WNT3Aについての以下の特徴付けは、以下のレポーターアッセイを使用して行った。LSLレポーター細胞系およびHEK293レポーター細胞系を使用して、細胞を、アッセイウェル1つ当たり5.0×10個で播種し、WNT3AおよびL−WNT3Aの活性を定量した。これらの条件下で、WNT3AおよびL−WNT3Aは、Wntシグナル伝達を活性化させる同様の能力を示した(図13)。
精度および検出限界:アッセイの感度は、R=0.99である。図14Aおよび図14Bでは、WNTは、0.1ng/μLの最適濃度に到達することが示された。アッセイのカットオフ点は、0.025ng/μLおよび0.2ng/μLであった。LSLアッセイは、WNT3A濃度の意図的な変動の影響を受けなかった(図14C)。WNT3A濃度の範囲により、時間経過にわたる比例的なルシフェラーゼ応答が裏付けられ、これにより、アッセイの信頼性が指し示された。
特異度は、WNTポリペプチドとの相乗作用により、WNT経路を活性化させるWntポリペプチドアゴニストである、R−スポンディン2を使用して裏付けた。アッセイの特異度はまた、Wnt共受容体であるRor2の存在下で、ベータカテニンにより媒介される経路の活性化を抑制する、WNT5Aを使用しても裏付けられた。図13Dに示される通り、いずれの試薬も、LSLレポーターアッセイでは、活性が裏付けられなかった。
図13(A、B)に示される通り、細胞を、アッセイウェル1つ当たり5.0×10個で播種し、WNT3Aの活性およびL−WNT3Aの活性の両方を定量した。これらの条件下では、WNT3AおよびL−WNT3Aのいずれも、Wntシグナル伝達を活性化させる同様の能力を示した。アッセイの感度は、R=0.99である。精製されたヒトWNT3Aポリペプチドを、陽性対照として使用した。(C)LSLアッセイは、WNT3A濃度の意図的な変動の影響を受けなかった。ある範囲の濃度によるデータにより、時間経過にわたる比例的なルシフェラーゼ応答が裏付けられ、これにより、アッセイの信頼性の指標がもたらされた。(D)特異度は、WNT3Aの存在下および非存在下におけるRspo2の添加により裏付けられた。
確度:アッセイの、アッセイ内変動係数およびアッセイ間変動係数は、17.2%であった。
初代MEFを使用する、L−WNT3Aの用量反応曲線
LSL細胞およびHEK293T細胞を、WntおよびWntアゴニストに対して感受性となるように操作し、これにより、用量、薬物効果、および臨床応答の間の関係についての、ささやかながらも有意味なデータをもたらした。in vivoにおける、Wnt刺激に対する細胞応答をより緊密に模倣するため、Wntの標的遺伝子であるAxin2の発現を、経路活性の尺度として使用して、マウス胚性線維芽細胞(MEF)についてアッセイした。
初代細胞内では、有効濃度の線形範囲は、0.025〜0.1ng/μLのWNT3Aであった(図14A)。また、骨髄由来幹細胞内のL−WNT3A活性についてもアッセイし、有効濃度の線形範囲は、0.004〜0.08ng/μLの範囲にわたることを見出した(図14B)。したがって、初代細胞集団は、Wnt刺激に対する著明に異なる感受性を呈示した。
より抜きの脂質でCHAPSを代替して、WNT3Aを維持することができる。DMPCおよびコレステロール脂質ならば、CHAPSを代替して、WNT3A活性を維持しうるであろう。例えば、MPPC、DPPC、DMPS、DMPG、およびDMGEなど、他の脂質で作製されたリポソームは、不活性であった(図15)。
脂質によるWNT3Aの再構成
高温では、多くのタンパク質が変性し、体温でこのような変性を回避することが、タンパク質治療剤の持続期間を拡張する鍵である。リポソームパッケージングにより、Wnt3aの生物学的活性が保存され、この処方物は、複数の骨損傷適用において有効性を持ちうる。Wnt3aの、リポソームに対するアフィニティーおよびこの会合の安定性について特徴付けた。L−WNT3AによるWnt経路活性化の反応速度および動態が裏付けられた。
WNT3Aとリポソームとの間のアフィニティー:スクロースの密度勾配データにより、WNT3Aポリペプチドと脂質との間の物理的会合が裏付けられた(図16)。図16のスクロース密度勾配により、WNT3Aと脂質との間の物理的会合が裏付けられた。WNT3Aポリペプチドは、高密度画分に局在化し(図16A)、この高密度画分は、WNT活性もさらに示した(図16B)。ウェスタン解析により、WNT3Aポリペプチドの大半が、この高密度画分に局在化することが裏付けられた(図16C)。リン脂質アッセイにより、この高密度画分は、脂質の大半を含有することが裏付けられた(オレンジ線、図16B)。したがって、WNT3A単独(低密度画分2〜3に区分される;図16D、E)と比較すると、L−WNT3Aは、高密度画分にシフトし、これにより、物理的会合であり、WNT3Aとリポソームとの間の凝集としてではない会合が裏付けられた。
Wnt3aとリポソームとの間のアフィニティーの推定値:Wnt3a/Frizzled間の結合アフィニティーは、約3.6nMであった。Wnt3a/リポソーム間の結合アフィニティーは、約9nMであった。L−Wnt3aとFrizzledとの間の競合アッセイでは、Wnt3aは、リポソームペレット中で観察された(図17A)。さらなるインキュベーション後、Wnt3aは、リポソームペレットから解離し、上清中でFrizzledと優先的に会合した(図17B)。したがって、Wnt3aの、リポソーム膜に対するアフィニティーは、Wnt3aの、Frizzledに対するアフィニティーより小さかった。
リポソームとLRP6との間の第2の競合アッセイでは、LRP6は、上清中で観察された(図17C)。LRP6を、L−Wnt3aの存在下でインキュベートしたところ、LRP6タンパク質は、上清(図17C)から、L−Wnt3aのペレット(図17D)に移行した。
結論:これらのプルダウンアッセイに基づくと、Wnt3aとリポソーム膜との間の結合アフィニティーは、約6nMであると推定された。また、これらのアッセイにより、リポソーム膜内で再構成されたWnt3aが、そのレポーターであるFrizzledおよびLRP6と相互作用しうるような様式で配置されることも裏付けられた。
WNT3Aのリポソームとの会合の反応速度
LSLレポーター細胞アッセイおよびPAGE−ウェスタンブロット解析に基づくと、Wnt3aは、リポソームと急速に会合し、この会合は、ポリペプチドの活性を維持する一因となった。当初、Wnt3a活性は、上清中で観察された。約30分間の経過にわたり、Wnt3aポリペプチドは、上清からペレットに、約3×10−3nM/秒の速度で移動した(図18A)。6時間後までに、Wnt3a活性のうちの90%は、ペレット中で観察された。同様に、ウェスタンブロット解析は、ポリペプチドのうちの90%が、ペレット中で見出されることを示した(図18B)。23℃で24時間後、リポソームは、水性の上清から遠心分離により分離された。ペレット中に、目視可能なポリペプチドの沈殿は観察されなかった。ウェスタンブロットにより、Wnt3aの大半は、リポソームペレット中に存在することが裏付けられた(図18C)。図18Dは、実験終了時における、上清中およびペレット中のWnt3a活性を示す。
図19は、Wnt5aおよびWnt10bの、リポソームとの相互作用を説明する(図19)。
スケールアップ実験:冷凍庫の備蓄からの細胞を、15cmの組織培養プレートに播種した。37℃、5%のCOで、3〜4日間にわたるインキュベーション後、細胞を、1:5で、2×15cmのプレートに、4日間にわたり増殖させた。これらの細胞を、1:5で、20×15cmのプレートにさらに増殖させた。インキュベーションの24時間後、細胞を、ドキシサイクリンで誘導した。CMを、24時間ごとに回収し、4℃で保存した。CMの活性を測定して、WNT3Aの分泌を確認した。1%のTritonXを、1LのCMに添加し、0.22μmのフィルターを介して濾過した。次いで、CMを、150mlのBlue Sepharoseカラムにロードした。この試験から、80μgのWNT3Aを、KCl勾配中で溶出させる結果として、40%の合計収率をもたらした。
材料および供給元
CHO細胞:Invitrogen
プラスミドベクター:Promega
脂質:Avanti Polar Lipids
Blue Sepharose精製カラム:
WNT3A標準物質:Stem R&D
LSL細胞:
超遠心分離機:
略号
BGM:骨移植片材料
BGMACT:L−WNT3A活性化骨移植片材料
CHO:チャイニーズハムスター卵巣
CM:馴化培地
Fz:WNT受容体である、Frizzled
HEK:ヒト胎児由来腎臓
LSL:マウスL細胞(mouse L cell)
L−WNT3A:リポソームWNT3A
MEF:マウス胚性線維芽細胞
(実施例2)
ヒトWnt3aポリペプチドは、遺伝子操作されたチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞系の、ヒトWnt3a核酸を保有するプラスミドによるトランスフェクションを介して産生させた。リポフェクチンベースのトランスフェクション法を使用した。プラスミドは、ドキシサイクリン誘導性プロモーターの制御下に置いた。Wnt3aで形質転換されたCHO細胞を、付着培養物中、またはDMEM(ダルベッコ改変イーグル培地)+10%のウシ胎仔血清(FBS)、GlutaMax(商標)(グルタミンベースのジペプチド)、抗生剤(例えば、ドキシサイクリン)、G418、非必須アミノ酸、ブラストサイジン(blasticidine)、および血清を含有する培養培地中の懸濁培養物中、約32〜37℃の範囲にわたる温度で増殖させた。CHO細胞から分泌されるWnt3aの量は、それらを付着培養物として増殖させたのか、懸濁培養物として増殖させたのかに依存した。ドキシサイクリンは、培地に、CHO細胞により産生されるヒトWnt3aの量をモジュレートしうる範囲の濃度で添加した。培養培地は、CHO細胞がWnt3aを分泌する培養期間を通して存在する、ウシ胎仔血清(FBS)を含んだ。細胞は、最長10日間にわたり増殖させることができ、その後、細胞の新たなアリコートを使用した。
連続勾配またはゲル濾過を使用する精製スキームと比較して、本精製スキームでは、段階勾配を使用し、これにより、表1および2に示される通り、高純度および高収率がもたらされる。連続勾配またはゲル濾過を使用する精製スキームでは、連続的な塩勾配を、Blue Sepharoseカラム上で、150mM〜1.5MのNaClにわたりランさせた後、ゲル濾過およびヘパリン硫酸カラムにかけた。場合によって、本明細書の別の個所で記載される通り、本スキームではまた、疎水性カラム(例えば、プロテインA−Sepharoseカラム)などの疎水性精製ステップも利用する。
表1は、本発明の精製ステップにより得られた結果を示し、表2は、連続勾配精製ステップまたはゲル濾過精製ステップを使用する精製スキームにより得られた結果を示す。
(実施例3)
動物
全ての手順は、Stanford Committee on Animal Researchにより承認されたプロトコールに従った。ベータ−アクチン増強緑色蛍光タンパク質(ACTB−eGFP;The Jackson Laboratory、Sacramento、California)およびCD1が野生型の同系マウスを使用した。マウス<3カ月齢を若齢と考え、マウス>10カ月齢を老齢と考えた。Axin2CreERT/+およびR26RmTmG/+マウスは、Jackson Labsから購入した。老齢野生型Lewisラット(Charles Rivers、MA製の「リタイアードブリーダー」)は、AAUCガイドラインおよびIUPACガイドラインに従う脊椎固定術のために利用した。
齧歯動物モデルのための、骨移植片材料(BGM)の回収および処置
この研究では、ラットおよびマウスの両方を採用した。マウスモデルの使用により、広範なスペクトルにわたる分子解析が可能となるが、自家移植片は、これらの小型動物には高度に侵襲性であるため、自家移植を実施する場合は、ラットを使用し(例えば、図20および25)、先進的な分子的技法を採用する場合は、同系マウスを使用した(図21〜24)。全ての例において、骨移植片材料(BGM)は、骨長手方向に引き裂き、骨内膜面を、鋭利な器具で静かにこすり取り、骨髄内容物を、回収ディッシュに潅流することにより、大腿骨、脛骨、および腸骨稜から採取した。この方法では、ヒトにおいて使用されるリーマー/潅流/吸引(RIA)法を模倣した。
Axin2CreERT/+;R26RmTmG/+マウスにおける組換えを誘導する(図21)ため、動物に、連続5日間にわたるIP注射または強制経口投与を介して、体重1g当たり160μgのタモキシフェンを施した。組織は、最初の処置の7日後に採取し、GFP免疫染色または蛍光により解析した。
腎被膜下(SRC)への移植のためのBGMアリコートが、細胞含量に関して同等であることを確認するため、3匹のマウス(同腹仔)に由来するBGMをプールし、次いで、移植アッセイにおける場合とまったく同様に、20μLのアリコートに分割した。DNA内容物は、DNeasy Tissue Kit(QIAGEN)により抽出し、相対DNA濃度は、Quant−iT PicoGreen dsDNA Kit(Invitrogen)およびマイクロプレート蛍光リーダー(BERTHOLD、Bad Wildbad、Germany)を使用して測定した。DNA含量のパーセント変動は、<20%であった(図26)。
BGMACTを得るために、採取されたばかりのBGMを、リン酸緩衝食塩水によるリポソーム処方物(L−PBS)またはWNT3Aによるリポソーム処方物(L−WNT3A;L−WNT3Aの有効濃度=0.15μg/mL)を含有する、20μLの培養培地に入れ、23℃で1時間にわたり維持した。
定量的逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(qRT−PCR)
組織試料は、TRIzol溶液中でホモジナイズした。RNAを単離し、逆転写を実施した。定量的リアルタイムPCRは、Prism 7900HT Sequence Detection SystemおよびPower SYBR Green PCR Master Mix(Applied Biosystems)を使用して実行した。遺伝子発現のレベルは、ΔΔCT法およびそれらのGAPDH値に照らした標準化により決定した。全ての反応は、三連で実施し、平均および標準偏差を計算した。
プライマー配列(5’から3’へ)は、以下の通りである:Axin2、[for−TCATTTTCCGAGAACCCACCGC]、[rev−GCTCCAGTTTCAGTTTCTCCAGCC];Lef1、[for−AGGAGCCCAAAAGACCTCAT]、[rev−CGTGCACTCAGCTATGACAT];GAPDH、[for−ACCCAGAAGACTGTGGATGG[rev−GGATGCAGGGATGATGTTCT];ALP[for−ACCTTGACTGTGGTTACTGC、[rev−CATATAGGATGGCCGTGAAGG];Osterix、[for−GGAGACCTTGCTCGTAGATTTC]、[rev−GGGATCTTAGTGACTGCCTAAC];Osteocalcin、[for−TGTGACGAGCTATCAAACCAG]、[rev−GAGGATCAAGTTCTGGAGAGC]。
ウェスタン解析
BGMを、若齢(N=5)マウスおよび老齢(N=5)マウスから採取し、次いで、10%のウシ胎仔血清(FBS)、100U/mLのペニシリン、および100μg/mLのストレプトマイシンを含有するダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)に入れ、5%のCO中、37℃でインキュベートした。24時間後、非付着細胞を除去し、培地を置きかえ、付着細胞を、それらがコンフルエンスに達するまで継代培養した。培地は、3日ごとに交換した。一部の実験では、継代3代目の後の細胞を、L−PBSまたはL−WNT3A(有効濃度=0.03μg/mL)で処置した。これらの実験では、細胞を24時間後に回収し、RIPA緩衝液を使用して溶解させた。ウェスタン解析のために、全タンパク質を抽出した。パンアクチンを、内部対照として使用して、タンパク質の完全性を確認した。WNT3A、非リン酸化β−カテニン、およびAxin2に対する抗体を使用した。積分強度は、ImageJにより解析して、ウェスタンブロット法による結果を定量した。
腎被膜下移植術
場合によって、腎被膜下アッセイ(SRCA)を採用して、その分化潜在能についてアッセイした。同系宿主マウスに麻酔剤を吸入させた後、胸郭に対してすぐの尾側の左脇腹に皮膚切開を施した。腹腔を開いて、腎臓を露出させた。腎被膜に小さな切開を施し、軟性プラスチックチューブを使用して、BGMを、被膜下に、注意深く入れた。次いで、腎臓を、腹腔に戻し、腹膜および皮膚を、縫合糸により閉止した。鎮痛のために、ブプレノルフィン(0.05mg/kg)を使用した。
BGMを、Axin2CreERT2;R26mTmGドナーから採取する場合は、その後、宿主に、0日目に開始して5日間にわたる強制経口投与(10mg/mLで100μL)により、タモキシフェンを施した。SRC移植片は、表示の時点に採取した。
アデノウイルスに媒介される、Wntシグナル伝達の阻害
DKK1のアデノウイルス構築物および陰性対照であるFcのアデノウイルス構築物を作製した。アデノウイルス構築物を、293T細胞にトランスフェクトした。2日後、細胞を回収し、溶解させ、遠心分離により沈殿させた。精製アデノウイルスをアリコートにし、−80℃で保存した。Wntの阻害は、in vitroにおける、BGMの、Ad−Dkk1および対照Ad−Fcとの、2時間にわたるインキュベーションにより達成し、次いで、BGMアリコートを、頭蓋冠欠損に移植した。
頭蓋冠の臨界サイズ欠損術
マウスに麻酔をかけ、3mmの切開を施して、頭頂骨を露出させた。マイクロダイセクション用尖頭器を使用して、直径を2mmとする、環状の全層欠損を創出したが、硬膜は攪乱させなかった。BGMアリコートを、Ad−Dkk1および対照Ad−Fcと共に、2時間にわたりインキュベートした。次いで、BGMアリコートを、頭蓋冠欠損に移植し、縫合糸により皮膚を閉止した。手術からの回復後、鎮痛のために、マウスにブプレノルフィンを施した。
Micro−コンピュータ断層撮影(Micro−CT)解析は、以下の通りに実施した。マウスに、2%のイソフルランで麻酔をかけ、40μmの分解能で、マルチモードポジトロン断層法−コンピュータ断層撮影データ収集システム(Inveon PET−CT)を使用して走査した。データは、MicroViewソフトウェアで解析した。三次元関心領域ツールを使用して、各試料について、構造および骨体積を割り当てた。
再生物の骨体積画分(合計骨体積を、再生物の骨体積で除することにより計算される百分率[BV/TV、%])の評価は、高分解能のmicro−CT(vivaCT40)、ならびに70kVp、55μA、200ミリ秒の積分時間、および10.5μmのイソトロピックボクセルサイズを使用して実施した。関心領域は、2cmの長さであり、欠損の縁辺部の近位250μmから、欠損の反対側の縁辺部を越えた遠位250μmに広がる(全直径を1.5cmとする)。骨は、1cm3当たりのヒドロキシアパタイト275mgの閾値を使用して、軟組織から区分した。走査および解析は、公表されているガイドラインに準拠した。
脊椎固定術
70〜100mg/kgのケタミンと、5〜10mg/kgのキシラジンとのカクテルを使用して、Lewisラットに麻酔をかけた。次いで、ラットの腰部領域を剃毛し、Betadineに浸漬したガーゼで消毒した。皮膚を切開する前に、ラットに、鎮痛剤である0.02mg/kgのブプレノルフィンをSC/IP注射した。まず、骨移植片材料(BGM)を、腸骨稜から採取した。略述すると、左腸骨棘を触診し、垂直方向の皮膚切開を施し、腸骨棘の背側隆起にアクセスし、ブラントダイセクションにより露出させた。付着した筋肉および骨膜を持ち上げ、0.3gのBGMを、彫骨鉗子で採取し、少量に分配した。次いで、BGMを、100μLのL−PBSまたは100μL[0.15μg/mL]のL−Wnt3aと共にインキュベートする一方で、横突起を露出させた。
横突起を露出させるために、後側部のブラントダイセクションを実施し、反射した傍脊柱筋を、開創器により、その場に保持した。L4〜L5にわたる横突起から、骨膜を取り除き、バーで皮質を除去した。BGMを、L4〜L5の横突起の上および間に塗布した。傍脊柱筋を、吸収性縫合糸(4−0 Vicryl;Ethicon)で閉止し、皮膚を、結節非吸収性縫合糸(4−0 Nylon;Ethicon)で閉止した。手術部位を、抗生剤軟膏で処置した。10mg/kgのBaytrilを、皮下送達した。ブプレノルフィン(0.02mg/kg)を、手術後3日間にわたり投与し、その後の投薬は、疼痛をコントロールする必要に応じて施した。
試料の調製、組織の加工、組織学
組織は、4%のパラホルムアルデヒド(PFA)中、4℃で一晩にわたり固定した。試料は、19%のEDTA中で、1日間にわたり脱灰した。検体は、昇順のエタノール系列により脱水してから、パラフィン包埋した。8ミクロンの厚さの長型切片を切り出し、組織学のために、Superfrost−plusスライド上に回収した。サフラニンO染色、アニリンブルー染色、およびゴモリ染色を実施した。組織切片は、Leica DM5000Bデジタルイメージングシステムを使用して写真撮影した。
ALP染色、TRAP染色、およびTUNEL染色
アルカリホスファターゼ(ALP)活性は、ニトロブルーテトラゾリウムクロリド(NBT)、5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリルリン酸(BCIP)、およびNTM緩衝液(100mMのNaCl、100mMのTris pH9.5、5mMのMgCl)中のインキュベーションにより検出した。酒石酸耐性酸ホスファターゼ(TRAP)活性は、製造元の指示書に従って、白血球酸ホスファターゼ染色キットを使用して観察した。現像の後、スライドを、エタノールの希釈系列中で脱水し、Citrisolv中で清浄化し、Permount封入剤でカバースリップ処理した。TUNEL染色のために、0.1%のTriton X−100および0.1%のクエン酸ナトリウムを使用して、切片を透過処理し、TUNEL反応混合物(In Situ Cell Death Detection Kit)と共にインキュベートした。切片は、DAPI封入剤で封入し、落射蛍光顕微鏡下で視覚化した。
ブロモデオキシウリジン(BrdU)アッセイのために、マウスに、BrdU標識化試薬(Invitrogen、CA、USA)の腹腔内注射を施し、注射の4時間後に安楽死させた。BrdUの検出は、製造元の指示書に従って、BrdU Staining Kitを使用して実行した。
免疫組織化学
組織切片を脱パラフィンし、PBS中で再水和させた。内因性ペルオキシダーゼ活性を、3%の過酸化水素により、5分間にわたりクェンチングし、次いで、PBS中で洗浄した。スライドを、5%のヤギ血清により、室温で1時間にわたりブロッキングした。適切な一次抗体を添加し、4℃で一晩にわたりインキュベートした。次いで、試料を、適切なビオチニル化二次抗体およびアビジン(advidin)/ビオチニル化酵素複合体と共にインキュベートし、DAB基質キットで現像した。使用される抗体は、GFP抗体、ならびにDLK1抗体、Runx2抗体、Sox9抗体、およびPPAR−γ抗体を含んだ。
移植片成長についてのMicro−CT解析および定量
走査および解析は、公表されているガイドラインに準拠した。ラットに、2%のイソフルランで麻酔をかけ、52μmの分解能で、micro−コンピュータ断層撮影データ収集システム(Inveon)により走査した。各試料内で生じた移植片成長を規定するために、時点POD2およびPOD49の走査データを、Osirixソフトウェアバージョン5.8にエクスポートし、セグメンテーションのために、同じ配向性で登録した。形成された新たな骨を、移植された初期のBGM体積と比較した。データセット間の差異は、XLStatソフトウェアバージョン内のマン−ホイットニー検定を利用することにより決定した。p値<0.05を、統計学的に有意と考えた。
定量および統計学的解析
GFP染色、BrdU染色、TUNEL染色、DLK1染色、オステオカルシン染色、およびアニリンブルー染色を定量した。Photoshop CS5を使用して、損傷部位における関心領域(ROI)内のピクセル数を決定した。magic wandツールを使用して、ROI内の陽性ピクセルの面積を定めた。陽性シグナルピクセルの、ROIピクセルに対する比を、百分率として表した。損傷部位にわたり等間隔を置いた、少なくとも5つの切片を定量して、各試料の平均値を決定した。各群に5例ずつの試料を組み入れた(n=5)。結果は、平均±SDとして提示する。本明細書で記載される通り、スチューデントのt検定を使用して、差異を定量した。P≦0.05を、有意と考えた。
骨移植片材料は、複数の幹細胞集団/前駆細胞集団を含有する
場合によって、自家移植片を採取するのに最適な解剖学的部位は、ドナー部位の罹患状態および骨備蓄の利用可能性を含む、多数の因子に依存する。改変リーマー潅流吸引(RIA)法を使用して、BGMを、3カ所の解剖学的部位から採取したところ、大腿骨、腸骨稜、および脛骨は、組織学的外見が顕著に異なるBGMをもたらすことが注目された。大腿骨のBGMは、若齢動物から採取する場合であってもなお、造血細胞に加えて、脂肪細胞も含有した(図20A)。腸骨稜のBGMは大部分、緊密な付着細胞で覆われた骨梁断片を含んだ(図20B)。脛骨に由来するBGMは、大量の線維性間質、および小型の無核細胞を含有した(図20C)。定量的RT−PCRを使用して、内因性骨形成遺伝子の発現を査定し、3つの供給源のうち、腸骨稜のBGMが、アルカリホスファターゼおよびオステオカルシンを、有意に高レベルで発現させることを見出した(図20D)。
場合によって、自家移植片の骨形成特性は、骨移植片材料(BGM)内の幹細胞集団/前駆細胞集団および骨芽細胞に帰せられると考えられる。BGMを、腎被膜下(SRC)アッセイに移植することにより、自家移植片の、この骨形成特性について調べた。SRCは、移植された組織に血管を供給し、細胞の、複数の種類の組織であって、骨、皮膚、筋肉、歯、臓器、および腫瘍を含む組織への分化を支援する。BGMを、腸骨稜から採取し、次いで、動物の腎被膜の下に移植し(図20A)、7日間にわたりそこで発生させた。
BrdUの取込みにより、自家BGM内の細胞の高度な有糸分裂活性が裏付けられた(図20B)。Runx2(図20C)、Sox9(図20D)、およびPPARγ(図20E)についての免疫染色により、BGM内の細胞のサブセットは、骨形成、軟骨形成、および脂肪形成へのコミットメントと関連した遺伝子マーカーを発現させることが裏付けられた。7日目には、BGM由来細胞の部分集団は、骨(図20F)、軟骨(図20G)、および脂肪(図20H)に分化していた。まとめると、これらのデータにより、BGMは、3つの系統全てに分化することが可能な幹細胞/前駆細胞を含有することが裏付けられた。
骨移植片材料内のWntシグナル伝達は、年齢と共に減衰する
Axin2CreERT2;R26mTmGレポーターマウスを使用して、組換えを誘導し、これにより、骨膜(図21A)内および骨内膜(図21B)内のGFP+ve前骨芽細胞を同定した。骨内膜内のGFP+ve細胞の頻度は、約0.1%であった(図21C)。GFP+ve細胞はまた、採取されたばかりのBGM内でも同定された(図21D)。したがって、異種性BGM内の細胞のサブセットは、Wnt応答性である。
若齢(<3カ月齢)マウスに由来するBGMのWnt応答性状態と、老齢(>10カ月齢)マウスに由来するBGMのWnt応答性状態とを比較した。定量的絶対RT−PCRにより、老齢マウス(BGMaged)から採取されたBGM内では、Wntの標的遺伝子である、Axin2およびLef1の発現が、若齢マウス(BGMyoung)から採取されたBGM内と対比して、ほぼ2分の1であることが裏付けられた(図21F)。ウェスタン解析により、BGMaged内のWnt3a、リン酸化ベータカテニン、およびAxin2の発現は全て、BGMyoung内と比較して、有意に低度であることが確認された(図21G)。したがって、BGMの内因性Wnt応答性状態は、年齢と共に劣化する。
骨分化能もまた、年齢と共に低下する
ヒトでは、骨治癒率は、年齢と共に低下する。BGMの骨形成能の、同様な加齢に伴う低下はまた、マウスにおいても見出された。採取されたばかりのBGMagedは、骨形成遺伝子である、アルカリホスファターゼ、Osterix、およびオステオカルシンの、採取されたばかりのBGMyoungと比較して有意に低い発現レベルを示した(図22A)。
骨形成遺伝子の発現の低減が、BGMの骨形成能に影響を及ぼすのかどうかについて調べるために、SRCアッセイを使用した。しかし、マウスにおいて自家移植を実施することは、明らかに外傷性である。自家移植を模倣するために、同系のドナーおよび宿主を使用した。同系動物は、極めて近縁であるため、それらの組織は、免疫学的に適合性であり、組織の移植は、免疫応答を引き起こさない。ドナーとして用いられたACTB−eGFPマウスおよびBGMは、そのGFP蛍光により、SRC内でたやすく同定可能であった(図22B、図22C)。
移植の7日後、BGMを採取し、骨形成の証拠について解析した。アニリンブルー染色された類骨マトリックスは、BGMyoung内では明らかであった(図22D)が、BGMaged内では見られなかった(図22E;図22Fで定量されている)。BGMyoung内の類骨マトリックスは、ALP染色により示される通り、石灰化を経つつあった(図22G)が、BGMagedは、ALP染色を示さなかった(図22H;Iで定量されている)。さらに、GFP免疫染色により、BGMyoung(図22J)およびBGMaged(図22K)のいずれにおいても、見られる生存ドナー細胞の数は同様であることが裏付けられた(図22Lで定量されている)。まとめると、これらのデータは、BGMによる骨形成遺伝子の発現および骨形成能が、年齢と共に低下することを指し示した。
BGMによるWntシグナル伝達および骨形成能
BGMの内因性Wnt応答性および骨形成能は、年齢と共に減殺される。Wntシグナル伝達の低減が、この加齢に伴う骨形成潜在能の低下に寄与するのかどうかについて調べるために、BGM内の内因性Wntシグナル伝達を遮断した。また、in vivoにおけるWntシグナル伝達を、一過性に消滅させるのに、Wntの過剰発現に対する阻害剤であるDkk1も使用した。Ad−Dkk1またはAd−Fc(対照)を、若齢マウスの骨髄腔に送達し、次いで、24時間後にBGMyoungを採取し、アリコートを、臨界サイズ(非治癒性)の骨格欠損に移植した。
対照BGMyoungが、ALP活性について強く陽性となった(図23A)、7日後において、Ad−Dkk1で処置されたBGMyoungは、最小の活性を示した(図23B)。その代わりに、Ad−Dkk1で処置されたBGMyoungは、脂肪形成タンパク質であるPPAR−γ(図23C、図23D)およびDlk1(図23E、図23F)の広範な発現を示した。BGMについてのmicro−CT(図23G、図23H;図23Iで定量されている)および組織形態計測解析(図23J、図23K;図23Lで定量されている)により示される通り、骨形成は、Ad−Dkk1処理により抑制された。したがって、BGMの骨形成能は、内因性Wntシグナルに依拠する。
BGMaged内の内因性Wntシグナルを増進させることにより、その骨形成能を回復させる
図23J〜図23Lにより、内因性Wntシグナル伝達は、BGMの骨形成能を活性化させうることが示された。また、Wntによる刺激が、BGMの有効性を増強するのに十分であるのかどうかについても調べた。BGMagedを採取し、L−WNT3AまたはリポソームPBS(L−PBS)で処置し、次いで、37℃でインキュベートした(図24A)。絶対qRT−PCR解析により、Axin2発現のわずかな上昇が明らかにされた(図24B)。Lef1は、L−WNT3Aに応答して、わずかに上昇した(図24B)。ウェスタン解析は、ベータカテニンタンパク質およびAxin2タンパク質のいずれもが、L−WNT3Aに応答して上昇することを指し示した(図24C)。
BGM内の有糸分裂活性は、L−WNT3A処置により増大した。移植後4日目に、L−WNT3Aで処置されたBGMagedでは、細胞増殖が、L−PBSで処置されたBGMagedと比較して増大した(図24D、図24E;図24Fで定量されている)。細胞周期に対する影響は、一過性であった:移植後7日目までに、BrdUの取込みは、L−PBS試料とL−WNT3A試料との間で同等であった(図24G、図24H;図24Iで定量されている)。
BGMaged内の細胞分化について査定した。L−WNT3Aで処置されたBGMaged内では、脂肪形成タンパク質であるDlk1の発現は低度であり(図24J、図24K;図24Lで定量されている)、骨形成タンパク質であるオステオカルシンの発現は高度であった(図24M、図24N;図24Oで定量されている)。新たな骨形成は、L−WNT3Aで処置されたBGMaged内だけで見出された(図24P、図24Q;図24Rで定量されている)。L−WNT3Aによる処置は、生着効率に影響を及ぼさなかった(図27A、B;図27Cで定量されている)が、プログラム細胞死についての解析により、L−WNT3Aで処置されたBGMagedが有するTUNEL+ve細胞は、L−PBSで処置された試料より少ないことが裏付けられた(図27D、図27E;図27Fで定量されている)。アポトーシスの低減はまた、移植後7日目においても観察された(図27G、図27H;図27Iで定量されている)。新たな骨形成は、破骨細胞に媒介される骨のリモデリングのための刺激として用いられ、L−WNT3Aで処置されたBGMaged試料中で新たに形成された類骨マトリックスの近傍においてTRAP活性が観察された(図27J、図27K;図27Lで定量されている)。
L−WNT3Aは、BGMaged内の幹細胞を活性化し、脊椎固定モデルにおける骨の発生を改善する
また、BGM内の細胞集団であって、L−WNT3Aに媒介される骨形成能の増大の一因となる集団も同定した。標準的な手順を利用して、2つの幹細胞集団をBGMから単離し、L−PBS(対照としての)またはL−WNT3Aを使用して、それらのWnt応答性に基づき査定した。
時間経過についての解析により、幹細胞の、L−WNT3A処置への応答が明らかにされた。L−WNT3Aへの曝露の15時間以内に、Axin2の4倍の活性化が観察され、36時間後には、最大のAxin2の活性化が達成された(図25A)。60時間後の時点における、幹細胞内のAxin2発現の低下により示される通り、効果は一過性であった(図25A)。BGMから単離された第2の幹細胞集団を使用して、幹細胞がL−WNT3Aに応答することを検証した(図25B)。
BGMの活性化状態は、qRT−PCRにより示された。BGMagedを採取し、L−WNT3AまたはL−PBSで処置し、次いで、Axin2発現およびLef1発現を使用して、そのWnt応答性状態について解析した(図25C)。12時間以内に、Lef1の上昇が検出可能となった。24時間以内に、Axin2およびLef1のいずれもが上昇した(図25C)。これらの解析により、WNTに媒介されるBGMの活性化状態が確認されるが、本明細書の以下では、この材料を、BGMACTと称する。
また、ラット脊椎固定モデルにより、BGMACTの治療的可能性についても調べた。第4腰椎および第5腰椎(例えば、L4〜5)の横突起から、皮質を除去し(図25D)、この手順中に、腸骨稜に由来する自家BGMagedを採取し、L−WNT3A(またはL−PBS)で、1時間にわたり処置した。次いで、結果として得られる材料であるBGMACT(またはBGMaged)を、L4突起およびL5突起、ならびにL4突起〜L5突起の間に移植した(図25E)。手術後2日目に、micro−CTにより、BGMの体積について査定した。これらの解析により、BGMaged(図25F)およびBGMACT(図25G)が、当初は、同等量の石灰化組織を含有することを検証した(また、図26も参照されたい)。
手術後49日目に、新たな骨形成の体積について再査定した。micro−CTデータの三次元再構成により、BGMagedで処置された部位内の骨再生は低度であることが裏付けられた(グレー;図25H)。これに対し、BGMACTで処置された部位は、頑健な骨形成および横突起の融合の証拠を示した(青色;図25I)。L4横突起およびL5横突起、ならびにL4横突起〜L5横突起の間における新たな骨体積を定量した。BGMagedと比較して、BGMACTは、石灰化が高度なマトリックスをもたらした(図25J)。したがって、L−WNT3A処置は、老齢動物に由来する自家移植片の骨形成能を改善する。
(実施例4)
Wnt3aの、無血清CHO細胞に特異的なベクターからの発現
Wnt3aを分泌するCHO懸濁(CHO−S)細胞はまた、Invitogen製の発現培地など、適切な発現培地中、無血清条件下でも培養しうるであろう。cGMPに適合するCHO−S細胞系、およびWNT3Aをクローニングする2種類のベクターを使用した。1つのベクターは、哺乳動物への分泌シグナルと、CMVプロモーターの下流にある目的の遺伝子とを含有する遺伝子の迅速なクローニングを可能とする、TOPO(登録商標)適応型バイシストロニックプラスミドである、pOptivecであった。ジヒドロ葉酸レダクターゼ選択マーカーにより、迅速な選択が可能となる。このベクターを、CHO−S細胞の一過性トランスフェクションのために使用した。別のベクターは、pTargeTであった。このベクターを、CHO−S細胞の一過性トランスフェクションのために使用し、また、WNT3Aを発現させる安定的な細胞系を創出するのにも使用した。
CHO細胞培養物に由来する馴化培地(CM)は、誘導後3日目〜13日目の間に回収し、プールした。各日におけるCM中のタンパク質の産生についての解析に基づき、この範囲の日数を、培養条件下で最適であると決定した。これらの条件下では、高度なタンパク質産生が、3日目〜13日目の間に生じる一方で、13日目以後には、細胞が死滅し始めることを観察した。
(実施例5)
脂質が規定された代替物による血清の置きかえ
それらを、規定されたセットの脂質で置きかえうるのかどうかを決定するために、血清中の脂質成分について調べる。木炭剥離により、非極性の親油性材料(ウイルス、増殖因子、ホルモン)を、血清から除去する。CHO細胞を、10%のFBS中で増殖させる対照条件と比較して、木炭により剥離されたFBS中で増殖させたCHO細胞は、Wnt3aを分泌しない。これらのデータは、血清の親油性成分が、Wnt3aの分泌に要請されるという結論を裏付ける。コレステロール、トコフェロール、および非動物由来の脂肪酸(リノール(inoleic)酸、リノレン酸、ミリスチン酸、オレイン酸、パルミチン酸、およびステアリン酸)を含有するLipid Mixture1(Sigma)の補充により、CHO細胞の増殖速度が改善され、Wnt3aの分泌が、CHO細胞に回復される。
(実施例6)
血清依存性の段階的な低減
また、WNT3Aを産生するための、血清非依存的なプロセスに到達するための手段としての逐次培養についても調べる。CHO細胞の増殖速度は、血清の低減と同時的に低減され、結果として、馴化培地を回収するための時間枠をシフトさせることが重要となる。場合によって、細胞を、0.5%のFBSに適応させる。
前出の記載では、ある特定の実施形態に言及しながら、本発明について説明してきたが、本発明は、このように限定されるわけではない。実際、前出の記載から、当業者には、本明細書で示されて記載される改変に加えて、本発明の多様な改変も明らかであり、これらは、付属の特許請求の範囲内に収まるであろう。

Claims (293)

  1. 機能的に活性なWnt3aポリペプチドと、リポソームを含む水溶液とを含む組成物であって、前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾を含む、組成物。
  2. 前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない、請求項1に記載の安定な組成物。
  3. 前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、リポソーム膜に取り込まれている、請求項1または2に記載の組成物。
  4. 前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、リポソーム膜から脂質膜の外表面に突出する、請求項1から3のいずれか一項に記載の組成物。
  5. 前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、前記リポソームの水性コアに組み込まれていない、請求項1から4のいずれか一項に記載の組成物。
  6. 前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対して、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の組成物。
  7. 前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の組成物。
  8. 前記機能的に活性なWnt3aポリペプチドの濃度が、約5μg/μL〜約15μg/μL、または約8μg/μL〜約12μg/μLの間である、請求項1から7のいずれか一項に記載の組成物。
  9. 前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である、請求項1から8のいずれか一項に記載の組成物。
  10. 前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃、約15℃〜約25℃、または約20℃〜約25℃の相転移温度を有する、請求項1から9のいずれか一項に記載の組成物。
  11. 前記リポソームが、pH約6.5〜約8.0、約7.0〜約7.8、または約7.2〜約7.6の間で正味の電荷0を有する、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
  12. リン脂質が、1,2−ジミリストイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DMPC)である、請求項1から11のいずれか一項に記載の組成物。
  13. 前記リポソームが、コレステロールをさらに含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の組成物。
  14. DMPCおよびコレステロールの濃度が、約70:30〜約100:0の間の比により規定される、請求項12または13に記載の組成物。
  15. 前記Wnt3aポリペプチドが、哺乳動物Wnt3aポリペプチドである、請求項1から14のいずれか一項に記載の組成物。
  16. 前記哺乳動物が、ヒトである、請求項15に記載の組成物。
  17. 前記脂質修飾が、パルミトイル化である、請求項1から16のいずれか一項に記載の組成物。
  18. 前記Wnt3aポリペプチドが、さらにグリコシル化されている、請求項1から17のいずれか一項に記載の組成物。
  19. 安定な組成物である、請求項1から18のいずれか一項に記載の組成物。
  20. 活性の実質的な喪失を伴わずに、最長約106日間安定である、請求項1から19のいずれか一項に記載の組成物。
  21. 約1℃〜約8℃の間の温度で安定である、請求項1から20のいずれか一項に記載の組成物。
  22. 窒素下で安定である、請求項1から21のいずれか一項に記載の組成物。
  23. 機能的に活性な哺乳動物Wntポリペプチドと、リポソームを含む水溶液とを含む組成物であって、前記リポソームを構成するリン脂質が約10℃〜約25℃の相転移温度を有する組成物。
  24. 機能的に活性な哺乳動物Wntポリペプチドと、リポソームを含む水溶液とを含む組成物であって、前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが炭素約12個〜炭素約14個の間である組成物。
  25. 前記Wntポリペプチドが、リポソーム膜に取り込まれている、請求項23または24に記載の組成物。
  26. 前記Wntポリペプチドが、リポソーム膜から脂質膜の外表面に突出する、請求項23から25のいずれか一項に記載の組成物。
  27. 前記Wntポリペプチドが、前記リポソームの水性コアに組み込まれていない、請求項23から26のいずれか一項に記載の組成物。
  28. 前記Wntポリペプチドが、Wnt3aポリペプチドである、請求項23から27のいずれか一項に記載の組成物。
  29. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む、請求項28に記載の組成物。
  30. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む、請求項28に記載の組成物。
  31. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない、請求項28から30のいずれか一項に記載の組成物。
  32. 前記Wntポリペプチドが、Wnt5aポリペプチドまたはWnt10bポリペプチドである、請求項23から27のいずれか一項に記載の組成物。
  33. 前記Wntポリペプチドの濃度が、約5μg/μL〜約15μg/μL、または約8μg/μL〜約12μg/μLの間である、請求項23から32のいずれか一項に記載の組成物。
  34. 前記リポソームがpH約6.5〜約8.0の間で正味の電荷0を有する、請求項23から33のいずれか一項に記載の組成物。
  35. 前記リポソームがpH約6.5〜約8.0の間で正味の正電荷または正味の負電荷を有する、請求項23から34のいずれか一項に記載の組成物。
  36. 前記リン脂質が、1,2−ジミリストイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DMPC)である、請求項23から34のいずれか一項に記載の組成物。
  37. 前記リポソームが、コレステロールをさらに含む、請求項23から36のいずれか一項に記載の組成物。
  38. DMPCおよびコレステロールの濃度が、約70:30〜約100:0の間の比により規定される、請求項36または37に記載の組成物。
  39. 前記哺乳動物が、ヒトである、請求項23から38のいずれか一項に記載の組成物。
  40. 脂質修飾が、パルミトイル化である、請求項23から39のいずれか一項に記載の組成物。
  41. 前記Wntポリペプチドが、さらにグリコシル化されている、請求項23から40のいずれか一項に記載の組成物。
  42. 安定な組成物である、請求項23から41のいずれか一項に記載の組成物。
  43. 活性の実質的な喪失を伴わずに、最長約106日間安定である、請求項23から42のいずれか一項に記載の組成物。
  44. 約1℃〜約8℃の間の温度で安定である、請求項23から43のいずれか一項に記載の組成物。
  45. 窒素下で安定である、請求項23から44のいずれか一項に記載の組成物。
  46. リポソームWnt3aポリペプチドを調製する方法であって、
    a)Wnt3aポリペプチドを、哺乳動物細胞を含む馴化培地から採取するステップと;
    b)前記Wnt3aポリペプチドを、スルホン化多環芳香族化合物を固定化したイオン交換カラムに導入するステップと;
    c)段階勾配を利用して、前記Wnt3aポリペプチドを前記イオン交換カラムから溶出させるステップと;
    d)ステップ(c)からの前記Wnt3aポリペプチドをリポソームの水溶液と接触させるステップと
    を含む方法。
  47. 前記接触させるステップを、約21℃〜約25℃の間の温度で行う、請求項46に記載の方法。
  48. 接触させる時間が、約30分間〜約24時間の間である、請求項46に記載の方法。
  49. 前記段階勾配が、第1の勾配および第2の勾配を含む、請求項46に記載の方法。
  50. 前記第1の勾配が、50mMの塩化カリウムを含む緩衝溶液を含み、前記第2の勾配が、約150mMの塩化カリウム〜約1.5Mの間の塩化カリウムを含む緩衝溶液を含む、請求項49に記載の方法。
  51. 前記緩衝溶液が、界面活性剤をさらに含む、請求項50に記載の方法。
  52. 前記界面活性剤が、CHAPSまたはTriton X−100である、請求項51に記載の方法。
  53. 前記馴化培地が、最大10%のウシ胎仔血清を含む、請求項46に記載の方法。
  54. 前記哺乳動物細胞が、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞である、請求項46に記載の方法。
  55. ステップ(c)の後の前記Wnt3aポリペプチドの収率が、約60%〜約90%の間である、請求項46に記載の方法。
  56. 前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である、請求項46に記載の方法。
  57. 前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃、約15℃〜約25℃、または約20℃〜約25℃の相転移温度を有する、請求項46または56に記載の方法。
  58. 前記リポソームが、pH約6.5〜約8.0、約7.0〜約7.8、または約7.2〜約7.6の間で正味の電荷0を有する、請求項46、56または57のいずれか一項に記載の方法。
  59. リン脂質が、1,2−ジミリストイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DMPC)である、請求項46または56から58のいずれか一項に記載の方法。
  60. 前記リポソームが、コレステロールをさらに含む、請求項46または56から59のいずれか一項に記載の方法。
  61. DMPCおよびコレステロールの濃度が、約70:30〜約100:0の間の比により規定される、請求項59または60に記載の方法。
  62. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む、請求項46に記載の方法。
  63. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む、請求項46に記載の方法。
  64. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない、請求項46、62、または63のいずれか一項に記載の方法。
  65. 前記Wnt3aポリペプチドが、哺乳動物Wnt3aポリペプチドである、請求項46、または62から64のいずれか一項に記載の方法。
  66. 前記哺乳動物が、ヒトである、請求項65に記載の方法。
  67. 前記馴化培地が、血清または血清代替物を含む、請求項46に記載の方法。
  68. 前記馴化培地が、血清を含む、請求項67に記載の方法。
  69. 前記血清が、ウシ胎仔血清である、請求項68に記載の方法。
  70. 血清濃度が、前記馴化培地中に約0.1%〜約15%の間である、請求項69に記載の方法。
  71. 前記馴化培地が、血清代替物を含む、請求項67に記載の方法。
  72. 前記血清代替物が、脂質ベースの代替物である、請求項71に記載の方法。
  73. 前記馴化培地が、無血清培地である、請求項46に記載の方法。
  74. 脂質修飾が、パルミトイル化である、請求項46から66のいずれか一項に記載の方法。
  75. 前記Wnt3aポリペプチドが、さらにグリコシル化されている、請求項46から74のいずれか一項に記載の方法。
  76. Wnt3a生成物を試料混合物から遠心分離により分離する、請求項46から75のいずれか一項に記載の方法。
  77. 前記遠心分離の時間が、約1℃〜約8℃の間の温度で最長1時間である、請求項76に記載の方法。
  78. 遠心分離後のWnt3a生成物を、無菌1×リン酸緩衝食塩水(PBS)中に再懸濁させる、請求項46から77のいずれか一項に記載の方法。
  79. Wnt3a生成物が、窒素下で安定である、請求項46から78のいずれか一項に記載の方法。
  80. Wnt3a生成物が、約1℃〜約8℃の間の温度で安定である、請求項46から79のいずれか一項に記載の方法。
  81. リポソームWntポリペプチドを調製する方法であって、Wntポリペプチドを含む試料をリポソームの水溶液に接触させるステップを含み、前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する方法。
  82. リポソームWntポリペプチドを調製する方法であって、Wntポリペプチドを含む試料をリポソームの水溶液に接触させるステップを含み、前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である方法。
  83. 前記接触させるステップを、約21℃〜約25℃の間の温度で行う、請求項81または82に記載の方法。
  84. 接触させる時間が、約6時間〜約24時間の間である、請求項81または82に記載の方法。
  85. 前記Wntポリペプチドをリポソームの水溶液に接触させるステップの前に、さらなる精製ステップをさらに含む、請求項81または82に記載の方法。
  86. 前記さらなる精製ステップが、イオン交換精製ステップ、疎水性精製ステップ、またはアフィニティー精製ステップである、請求項85に記載の方法。
  87. 前記さらなる精製ステップが、イオン交換精製ステップである、請求項86に記載の方法。
  88. 前記イオン交換精製ステップが、前記試料を、スルホン化多環芳香族化合物を固定化したビーズまたはスルホン化多環芳香族化合物を固定化したカラムと接触させることを含む、請求項87に記載の方法。
  89. 前記イオン交換精製ステップが、段階勾配を含む、請求項87または88に記載の方法。
  90. イオン交換精製緩衝液が、界面活性剤を含む、請求項87から89のいずれか一項に記載の方法。
  91. 前記界面活性剤が、CHAPSまたはTriton X−100である、請求項90に記載の方法。
  92. 前記さらなる精製ステップが、疎水性精製ステップである、請求項86に記載の方法。
  93. 前記疎水性精製ステップが、プロテインAを固定化したビーズまたはプロテインAカラムを含む、請求項92に記載の方法。
  94. 前記さらなる精製ステップの後の前記Wntポリペプチドの収率が、約60%〜約99%の間である、請求項85から93のいずれか一項に記載の方法。
  95. Wntポリペプチドを、発現細胞系に由来する細胞を含む馴化培地から採取するステップをさらに含む、請求項81から94のいずれか一項に記載の方法。
  96. 前記発現細胞系が、哺乳動物発現細胞系である、請求項95に記載の方法。
  97. 前記哺乳動物発現細胞系が、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞系である、請求項96に記載の方法。
  98. 前記馴化培地が、血清または血清代替物を含む、請求項97に記載の方法。
  99. 前記血清が、ウシ胎仔血清である、請求項98に記載の方法。
  100. 血清濃度が、前記馴化培地中に約0.1%〜約15%の間である、請求項99に記載の方法。
  101. 前記馴化培地が、血清代替物を含む、請求項98に記載の方法。
  102. 前記血清代替物が、脂質ベースの代替物である、請求項101に記載の方法。
  103. 前記馴化培地が、無血清培地である、請求項97に記載の方法。
  104. 前記Wntポリペプチドが、Wnt3aポリペプチドである、請求項81から98のいずれか一項に記載の方法。
  105. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む、請求項104に記載の方法。
  106. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む、請求項104に記載の方法。
  107. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない、請求項104から106のいずれか一項に記載の方法。
  108. 前記Wntポリペプチドが、Wnt5aポリペプチドまたはWnt10bポリペプチドである、請求項81から107のいずれか一項に記載の方法。
  109. 前記リポソームが、pH約6.5〜約8.0、約7.0〜約7.8、または約7.2〜約7.6の間で正味の電荷0を有する、請求項81から108のいずれか一項に記載の方法。
  110. リン脂質が、1,2−ジミリストイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DMPC)である、請求項81から109のいずれか一項に記載の方法。
  111. 前記リポソームが、コレステロールをさらに含む、請求項81から110のいずれか一項に記載の方法。
  112. DMPCおよびコレステロールの濃度が、約70:30〜約100:0の間の比により規定される、請求項110または111に記載の方法。
  113. 前記Wntポリペプチドが、哺乳動物Wntポリペプチドである、請求項81から112のいずれか一項に記載の方法。
  114. 前記哺乳動物が、ヒトである、請求項113に記載の方法。
  115. 脂質修飾が、パルミトイル化である、請求項81から114のいずれか一項に記載の方法。
  116. 前記Wntポリペプチドが、さらにグリコシル化されている、請求項81から115のいずれか一項に記載の方法。
  117. Wnt 生成物を試料混合物から遠心分離により分離する、請求項81から116のいずれか一項に記載の方法。
  118. 前記遠心分離の時間が、約1℃〜約8℃の間の温度で最長1時間である、請求項117に記載の方法。
  119. 遠心分離後のWnt生成物を、無菌1×PBS中に再懸濁させる、請求項81から118のいずれか一項に記載の方法。
  120. Wnt生成物が、窒素下で安定である、請求項81から119のいずれか一項に記載の方法。
  121. Wnt生成物が、約1℃〜約8℃の間の温度で安定である、請求項81から120のいずれか一項に記載の方法。
  122. 単離された増強哺乳動物骨髄細胞の組成物であって、リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、前記細胞は、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数の増強された発現レベルを有する組成物。
  123. 前記哺乳動物骨髄細胞が、齧歯動物骨髄細胞である、請求項122に記載の組成物。
  124. 前記齧歯動物骨髄細胞が、10カ月齢より老齢の齧歯動物から採取される、請求項123に記載の組成物。
  125. 前記哺乳動物骨髄細胞が、ヒト骨髄細胞である、請求項122に記載の組成物。
  126. 前記ヒト骨髄細胞が、35歳またはこれより老齢の被験体から得られる、請求項125に記載の組成物。
  127. 35歳またはこれより老齢のヒト被験体から得られた哺乳動物骨髄細胞の組成物であって、リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、前記哺乳動物骨髄細胞が、増強された発現レベルで、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数を発現させる組成物。
  128. 前記バイオマーカーが、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される、請求項122または127に記載の組成物。
  129. 前記バイオマーカーが、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される、請求項122または127に記載の組成物。
  130. 前記増強された発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較される、請求項122から129のいずれか一項に記載の組成物。
  131. 前記増強された発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、約2%〜約20%または約4%〜約10%の間である、請求項130に記載の組成物。
  132. リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、前記哺乳動物骨髄細胞が、SOX9およびPPARγから選択されるバイオマーカーの低下した発現レベルを、さらに有する、請求項122から131のいずれか一項に記載の組成物。
  133. 前記哺乳動物骨髄細胞内の前記低下した発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較される、請求項132に記載の組成物。
  134. 前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較したアポトーシスレベルの低下をさらに含む、請求項122から133のいずれか一項に記載の組成物。
  135. アポトーシスレベルの前記低下が、約50%である、請求項134に記載の組成物。
  136. 前記哺乳動物骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して増強された骨形成潜在能を含む、請求項122から135のいずれか一項に記載の組成物。
  137. 前記増強された骨形成潜在能が、処置された哺乳動物骨髄細胞を移植した後の骨欠損部位における新たな骨成長レベルを含む、請求項136に記載の組成物。
  138. 前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較される、請求項137に記載の組成物。
  139. 移植された処置哺乳動物骨髄細胞の前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較して、約1%〜約20%または約5%〜約12%の間である、請求項137または138に記載の組成物。
  140. 前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む、請求項122から139のいずれか一項に記載の組成物。
  141. 前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞である、請求項140に記載の組成物。
  142. 前記付着骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む、請求項141に記載の組成物。
  143. 前記付着骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む、請求項141に記載の組成物。
  144. 前記哺乳動物骨髄細胞が、自家骨髄細胞である、請求項122から143のいずれか一項に記載の組成物。
  145. 前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む、請求項144に記載の組成物。
  146. 前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞である、請求項145に記載の組成物。
  147. 前記自家骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む、請求項146に記載の組成物。
  148. 前記自家骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む、請求項146に記載の組成物。
  149. 前記哺乳動物骨髄細胞が、同種骨髄細胞である、請求項122から143のいずれか一項に記載の組成物。
  150. 前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む、請求項149に記載の組成物。
  151. 前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞である、請求項150に記載の組成物。
  152. 前記同種骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む、請求項151に記載の組成物。
  153. 前記同種骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む、請求項151に記載の組成物。
  154. リポソームWntポリペプチドによる処置後の前記ヒト骨髄細胞が、35歳より若齢のヒト被験体において観察されるバイオマーカー発現レベルを呈示する、請求項126または127に記載の組成物。
  155. 前記リポソームWntポリペプチドが、Wntポリペプチドと、リポソームの水溶液とを含む、請求項122から154のいずれか一項に記載の組成物。
  156. 前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する、請求項155に記載の組成物。
  157. 前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である、請求項155または156に記載の組成物。
  158. 前記Wntポリペプチドが、Wnt3aポリペプチドである、請求項155に記載の組成物。
  159. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対して、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む、請求項158に記載の組成物。
  160. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む、請求項158に記載の組成物。
  161. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない、請求項158から160のいずれか一項に記載の組成物。
  162. 前記Wntポリペプチドが、Wnt5aポリペプチドまたはWnt10bポリペプチドである、請求項155に記載の組成物。
  163. 哺乳動物骨髄組成物であって、単離哺乳動物骨髄細胞を、ex vivoで、リポソームWntポリペプチドと接触させるステップを含むプロセスによって作製され、ここで、接触させる時間が約30分間〜約4時間の間である、哺乳動物骨髄組成物。
  164. 接触させる温度が、約0℃〜約37℃、または約20℃〜約25℃の間である、請求項163に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  165. 前記プロセスが、接触させるステップの後で、遊離リポソームWntポリペプチドを除去する洗浄ステップをさらに含む、請求項163または164に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  166. 前記プロセスが、前記リポソームWntポリペプチドを骨欠損部位に移植するステップをさらに含む、請求項163から165のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  167. 前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数の増強された発現レベルを有する、請求項163から166のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  168. 前記バイオマーカーが、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される、請求項163から166のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  169. 前記バイオマーカーが、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される、請求項163から166のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  170. 前記増強された発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、約2%〜約20%または約4%〜約10%の間である、請求項167から169のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  171. リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、前記哺乳動物骨髄細胞が、SOX9およびPPARγから選択されるバイオマーカーの低下した発現レベルをさらに有する、請求項163から170のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  172. 前記哺乳動物骨髄細胞内の前記低下した発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較される、請求項171に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  173. 前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較したアポトーシスレベルの低下をさらに含む、請求項163から172のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  174. アポトーシスレベルの前記低下が、約50%である、請求項173に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  175. 前記哺乳動物骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して増強された骨形成潜在能を含む、請求項163から174のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  176. 前記増強された骨形成潜在能が、処置された哺乳動物骨髄細胞を移植した後の骨欠損部位における新たな骨成長レベルを含む、請求項175に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  177. 前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較される、請求項176に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  178. 移植された処置哺乳動物骨髄細胞の前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較して、約1%〜約20%または約5%〜約12%の間である、請求項176または177に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  179. 前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む、請求項163から178のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  180. 前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞である、請求項179に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  181. 前記付着骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む、請求項180に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  182. 前記付着骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む、請求項180に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  183. 前記哺乳動物骨髄細胞が、自家骨髄細胞である、請求項163から182のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  184. 前記自家骨髄細胞が、大腿骨、脛骨、および/または腸骨稜から採取される、請求項183に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  185. 前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む、請求項183または184に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  186. 前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞である、請求項185に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  187. 前記自家骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む、請求項186に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  188. 前記自家骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む、請求項186に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  189. 前記単離哺乳動物骨髄細胞が、同種骨髄細胞である、請求項163から182のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  190. 前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む、請求項189に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  191. 前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞である、請求項190に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  192. 前記同種骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む、請求項191に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  193. 前記同種骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む、請求項191に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  194. 前記哺乳動物骨髄細胞が、齧歯動物骨髄細胞である、請求項163から193のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  195. 前記齧歯動物骨髄細胞が、10カ月齢より老齢の齧歯動物から採取される、請求項194に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  196. 前記哺乳動物骨髄細胞が、ヒト骨髄細胞である、請求項163から193のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  197. 前記ヒト骨髄細胞が、35歳またはこれより老齢の被験体から採取される、請求項196に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  198. リポソームWntポリペプチドによる処置後の前記ヒト骨髄細胞が、35歳より若齢の被験体において観察されるバイオマーカー発現レベルを呈示する、請求項196または197に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  199. 前記リポソームWntポリペプチドが、Wntポリペプチドと、リポソームの水溶液とを含む、請求項163から198のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  200. 前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する、請求項199に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  201. 前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である、請求項199または200に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  202. 前記Wntポリペプチドが、Wnt3aポリペプチドである、請求項199に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  203. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む、請求項202に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  204. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む、請求項202に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  205. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない、請求項202から204のいずれか一項に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  206. 前記Wntポリペプチドが、Wnt5aポリペプチドまたはWnt10bポリペプチドである、請求項199に記載の哺乳動物骨髄組成物。
  207. 被験体における骨欠損を処置する方法であって、
    a)哺乳動物骨髄細胞を含む試料を、ex vivoで、リポソームWnt3aポリペプチドと接触させるステップと;
    b)前記試料を洗浄して、遊離リポソームWnt3aポリペプチドを除去するステップと;
    c)前記リポソームWnt3aポリペプチドで処置された骨移植片材料を骨欠損部位に移植するステップと
    を含む方法。
  208. 接触させる温度が、約0℃〜約37℃、または約20℃〜約25℃の間である、請求項207に記載の方法。
  209. 接触させる時間が、約30分間〜約4時間の間である、請求項207に記載の方法。
  210. 前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して増強されたRunx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数の発現レベルを有する、請求項207に記載の方法。
  211. 前記バイオマーカーが、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される、請求項207に記載の方法。
  212. 前記バイオマーカーが、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される、請求項207に記載の方法。
  213. 前記増強された発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、約2%〜約20%または約4%〜約10%の間である、請求項207または210から212のいずれか一項に記載の方法。
  214. リポソームWnt3aポリペプチドによる処置の後で、前記哺乳動物骨髄細胞が、SOX9およびPPARγから選択されるバイオマーカーの低下した発現レベルをさらに有する、請求項207または210から213のいずれか一項に記載の方法。
  215. 前記哺乳動物骨髄細胞内の前記低下した発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較される、請求項214に記載の方法。
  216. 前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較したアポトーシスレベルの低下をさらに含む、請求項207または210から215のいずれか一項に記載の方法。
  217. アポトーシスレベルの前記低下が、約50%である、請求項216に記載の方法。
  218. 前記哺乳動物骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して増強された骨形成潜在能を含む、請求項207または210から217のいずれか一項に記載の方法。
  219. 前記増強された骨形成潜在能が、処置された哺乳動物骨髄細胞を移植した後の骨欠損部位における新たな骨成長レベルを含む、請求項218に記載の方法。
  220. 前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較される、請求項219に記載の方法。
  221. 移植された処置哺乳動物骨髄細胞の前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較して、約1%〜約20%または約5%〜約12%の間である、請求項219または220に記載の方法。
  222. 前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む、請求項207から221のいずれか一項に記載の方法。
  223. 前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞である、請求項222に記載の方法。
  224. 前記付着骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む、請求項223に記載の方法。
  225. 前記付着骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む、請求項223に記載の方法。
  226. 前記哺乳動物骨髄細胞が、自家骨髄細胞である、請求項207から225のいずれか一項に記載の方法。
  227. 前記自家骨髄細胞が、大腿骨、脛骨、および/または腸骨稜から採取される、請求項226に記載の方法。
  228. 前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む、請求項226または227に記載の方法。
  229. 前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞である、請求項228に記載の方法。
  230. 前記自家骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む、請求項229に記載の方法。
  231. 前記自家骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む、請求項229に記載の方法。
  232. 前記単離哺乳動物骨髄細胞が、同種骨髄細胞である、請求項207から225のいずれか一項に記載の方法。
  233. 前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む、請求項232に記載の方法。
  234. 前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞である、請求項233に記載の方法。
  235. 前記同種骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む、請求項234に記載の方法。
  236. 前記同種骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む、請求項234に記載の方法。
  237. 前記哺乳動物骨髄細胞が、齧歯動物骨髄細胞である、請求項207から236のいずれか一項に記載の方法。
  238. 前記齧歯動物骨髄細胞が、10カ月齢より老齢の齧歯動物から採取される、請求項237に記載の方法。
  239. 前記哺乳動物骨髄細胞が、ヒト骨髄細胞である、請求項207から236のいずれか一項に記載の方法。
  240. 前記ヒト骨髄細胞が、35歳またはこれより老齢の被験体から採取される、請求項239に記載の方法。
  241. リポソームWnt3aポリペプチドによる処置後の前記ヒト骨髄細胞が、35歳より若齢のヒト被験体において観察されるバイオマーカー発現レベルを呈示する、請求項239または240に記載の方法。
  242. 前記リポソームWnt3aポリペプチドが、Wnt3aポリペプチドと、リポソームの水溶液とを含む、請求項207から241のいずれか一項に記載の方法。
  243. 前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する、請求項242に記載の方法。
  244. 前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である、請求項242または243に記載の方法。
  245. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む、請求項242に記載の方法。
  246. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む、請求項242に記載の方法。
  247. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない、請求項242、245または246のいずれか一項に記載の方法。
  248. 被験体における骨欠損を処置する方法であって、
    a)哺乳動物骨髄細胞を含む試料を、ex vivoで、リポソームWntポリペプチドと接触させるステップと;
    b)前記試料を洗浄して、遊離リポソームWntポリペプチドを除去するステップと;
    c)前記リポソームWntポリペプチドで処置された骨移植片材料を骨欠損部位に移植するステップと
    を含む方法。
  249. 接触させる温度が、約0℃〜約37℃、または約20℃〜約25℃の間である、請求項248に記載の方法。
  250. 接触させる時間が約30分間〜約4時間の間である、請求項248に記載の方法。
  251. 前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、Runx2、Osterix、オステオカルシン、オステオポンチン、アルカリホスファターゼ、I型コラーゲン、Axin2、Lef1、およびTcf4からなる群から選択されるバイオマーカーのうちの1または複数の増強された発現レベルを有する、請求項248に記載の方法。
  252. 前記バイオマーカーが、オステオカルシン、オステオポンチン、Axin2、Lef1、およびTcf4から選択される、請求項248に記載の方法。
  253. 前記バイオマーカーが、オステオカルシンおよびオステオポンチンから選択される、請求項248に記載の方法。
  254. 前記増強された発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して、約2%〜約20%または約4%〜約10%の間である、請求項248または251から253のいずれか一項に記載の方法。
  255. リポソームWntポリペプチドによる処置の後で、前記哺乳動物骨髄細胞が、SOX9およびPPARγから選択されるバイオマーカーの低下した発現レベルを、さらに有する、請求項248または251から254のいずれか一項に記載の方法。
  256. 前記哺乳動物骨髄細胞内の前記低下した発現レベルが、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較される、請求項255に記載の方法。
  257. 前記骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較したアポトーシスレベルの低下をさらに含む、請求項248または251から256のいずれか一項に記載の方法。
  258. アポトーシスレベルの前記低下が、約50%である、請求項257に記載の方法。
  259. 前記哺乳動物骨髄細胞が、非処置哺乳動物骨髄細胞と比較して増強された骨形成潜在能を含む、請求項248または251から258のいずれか一項に記載の方法。
  260. 前記増強された骨形成潜在能が、処置された哺乳動物骨髄細胞を移植した後の骨欠損部位における新たな骨成長レベルを含む、請求項259に記載の方法。
  261. 前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較される、請求項260に記載の方法。
  262. 移植された処置哺乳動物骨髄細胞の前記新たな骨成長レベルが、移植された非処置哺乳動物骨髄細胞の新たな骨成長レベルと比較して、約1%〜約20%または約5%〜約12%の間である、請求項260または261に記載の方法。
  263. 前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む、請求項248から262のいずれか一項に記載の方法。
  264. 前記哺乳動物骨髄細胞が、付着骨髄細胞である、請求項263に記載の方法。
  265. 前記付着骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む、請求項264に記載の方法。
  266. 前記付着骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む、請求項264に記載の方法。
  267. 前記哺乳動物骨髄細胞が、自家骨髄細胞である、請求項248から266のいずれか一項に記載の方法。
  268. 前記自家骨髄細胞が、大腿骨、脛骨、および/または腸骨稜から採取される、請求項267に記載の方法。
  269. 前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む、請求項267から268のいずれか一項に記載の方法。
  270. 前記自家骨髄細胞が、付着骨髄細胞である、請求項269に記載の方法。
  271. 前記自家骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む、請求項270に記載の方法。
  272. 前記自家骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む、請求項270に記載の方法。
  273. 前記単離哺乳動物骨髄細胞が、同種骨髄細胞である、請求項248から266のいずれか一項に記載の方法。
  274. 前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞および非付着骨髄細胞を含む、請求項273に記載の方法。
  275. 前記同種骨髄細胞が、付着骨髄細胞である、請求項274に記載の方法。
  276. 前記同種骨髄細胞が、骨髄幹細胞および骨髄前駆細胞を含む、請求項275に記載の方法。
  277. 前記同種骨髄細胞が、骨髄間質細胞を含む、請求項275に記載の方法。
  278. 前記哺乳動物骨髄細胞が、齧歯動物骨髄細胞である、請求項248から277のいずれか一項に記載の方法。
  279. 前記齧歯動物骨髄細胞が、10カ月齢より老齢の齧歯動物から採取される、請求項278に記載の方法。
  280. 前記哺乳動物骨髄細胞が、ヒト骨髄細胞である、請求項248から277のいずれか一項に記載の方法。
  281. 前記ヒト骨髄細胞が、35歳またはこれより老齢の被験体から採取される、請求項280に記載の方法。
  282. リポソームWntポリペプチドによる処置後の前記ヒト骨髄細胞が、35歳より若齢の被験体において観察されるバイオマーカー発現レベルを呈示する、請求項280または281に記載の方法。
  283. 前記リポソームWntポリペプチドが、Wntポリペプチドと、リポソームの水溶液とを含む、請求項248から282のいずれか一項に記載の方法。
  284. 前記リポソームを構成するリン脂質が、約10℃〜約25℃の相転移温度を有する、請求項283に記載の方法。
  285. 前記リポソームを構成するリン脂質の尾部炭素の長さが、炭素約12個〜炭素約14個の間である、請求項283または284に記載の方法。
  286. 前記WntポリペプチドがWnt3aポリペプチドである、請求項283に記載の方法。
  287. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する、少なくとも、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約95%の配列同一性を含む、請求項286に記載の方法。
  288. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含む、請求項286に記載の方法。
  289. 前記Wnt3aポリペプチドが、配列番号1に示されるアミノ酸残基209に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されており、配列番号1に示されるアミノ酸残基77に対応するアミノ酸位置において脂質修飾されていない、請求項286から288のいずれか一項に記載の方法。
  290. 前記Wntポリペプチドが、Wnt5aポリペプチドまたはWnt10bポリペプチドである、請求項283に記載の方法。
  291. 請求項23から45に記載のリポソームWntポリペプチドを含む骨移植片材料を作製するためのキット。
  292. 請求項1から22に記載のリポソームWnt3aポリペプチドを含む骨移植片材料を作製するためのキット。
  293. 請求項127から162に記載の単離された増強哺乳動物骨髄細胞の組成物を含む骨移植片材料を作製するためのキット。
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