JP2020062014A - ポリペプチド、核酸およびその使用 - Google Patents

ポリペプチド、核酸およびその使用 Download PDF

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Abstract

【課題】幹細胞の自己複製を維持可能であり得る、または幹細胞の多能性を維持可能であり得る、ポリペプチドの提供。【解決手段】幹細胞の自己複製を維持すること、または幹細胞の多能性を維持すること、あるいはそれらの両方が可能な、配列CXXXRCXXXHSRVPFP(式中、Xは、アミノ酸残基を表す)を含むELABELAポリペプチドであって、1位および6位のシステイン残基間に分子内共有結合を含むポリペプチド。【選択図】図1A

Description

本発明は、医学、細胞生物学、分子生物学および遺伝学の分野に関する。本発明は、医
学の分野に関する。
本願は、35U.S.C.§119(e)のもと、引用することにより本明細書の一部
をなすものとする2013年12月3日に出願された米国仮特許出願第61/911,2
76号の利益を主張する。引用することにより本明細書の一部をなすものとする2014
年9月25日に出願された米国特許出願第14/496,600号も参照される。
ペプチドホルモンは、重要なクラスの分泌性シグナル伝達分子である。内因性ペプチド
は、抗菌ペプチドとしての自然防御における(Cederlundら、2011年)、ケ
モカインとしての免疫調節における(Bonecchiら、2009年)および神経ペプ
チドとしての挙動の調節における(van den Pol、2012年)その機能につ
いて最も注目すべきである。ペプチドホルモンの欠乏は、いくつかのヒト疾患の原因であ
り、最も顕著なものとして、糖尿病におけるインスリンの喪失またはインスリン抵抗性が
ある。ニューロペプチドヒポクレチンの欠乏は、ナルコレプシーを引き起こし(Nish
inoら、2000年;Peyronら、2000年)、一方、食欲および満腹ホルモン
レプチン(Montagueら、1997年)およびグレリンの調節の異常が、プラダー
・ウィリー症候群(Cummingsら、2002年)における先天性肥満症および過食
症の根底にある原因である。
新規のペプチドをコードする遺伝子の発見は、そのオープンリーディングフレーム(O
RF)が小さく、サイズバイアスのかかったORF予測アルゴリズムによって見落とされ
ることが多いので、困難である。この制限は、予測不足または非コーディング転写物とし
ての分類につながった(Frithら、2006年)。これらのホルモンのその同族細胞
表面受容体に対するマッチングは、同等に困難である。小さいシグナル伝達ペプチドの大
部分は、G共役タンパク質受容体(GPCR)、細胞表面受容体の最大のファミリーと結
合し、それを介してシグナル伝達するとわかっている(Rasmussenら、2007
年)。GPCRは、そのリガンドの供給源に基づいて2つのカテゴリーに広く分類できる
(Vassilatisら、2003年)。化学感受性GPCRは、匂い物質、味物質お
よびフェロモンなどの環境信号を感知し、一方で、endo−GPCRは、ペプチドホル
モン、アミン、ヌクレオシドまたは脂質などの内因性化合物に起因するシグナルを伝達す
る。最近の研究は、ヒトゲノム中のendo−GPCRの数を370種近くであると推定
する(Vassilatisら、2003年)。これらのうちおよそ140種(40%)
が既知リガンドを有さず、したがって、オーファンGPCR受容体である。そのようなも
のとして、新規内因性ホルモンの発見およびその同族受容体との対合は、依然として相当
な試みである。
多数のペプチドホルモンが特性決定されており、成体生理学において重要な役割を果た
すことがわかっているが、早期発達の間のこれらの小さいシグナル伝達分子の関与は確立
されていない。胚発生の間は、6種の重要なシグナル伝達経路、すなわち、WNT、BM
P/NODAL、FGF/IGF、NOTCH、HEDGEHOGおよびHIPPOが、
胚のパターン形成にとって決定的である。特に、IGF/FGFおよびNODALは、ヒ
ト胚性幹細胞(hESC)における多能性を維持するために必須である(Dalton、
2013年)。インスリン/IGF、FGFおよびTGFβ/ACTIVIN/NODA
Lの他には、フィーダーまたはhESCコンディショニング培地から単離されて、hES
C培養に必要であると証明されたその他の可溶性因子はない(Hughesら、2011
年)。
本発明者らの知る限り、ペプチドホルモンは、hESCの自己複製能または3種の胚性
胚葉のいずれにも分化するその能力の維持に関与していなかった。
本発明の第1の態様によれば、本発明者らは、ELABELAポリペプチドを提供する
。ELABELAポリペプチドは、配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1
)を含み得る。Xは、アミノ酸残基を示し得る。
本発明者らは、このようなポリペプチドの断片、相同体、変異体または誘導体を提供す
る。
ポリペプチド、このようなポリペプチドの断片、相同体、変異体または誘導体は、EL
ABELAポリペプチドの生物活性などの活性を有し得る。
例えば、ポリペプチドは、幹細胞の自己複製を維持可能であり得る。幹細胞の多能性を
維持可能であり得る。幹細胞の成長を維持可能であり得る。幹細胞の成長を促進可能であ
り得る。アポトーシスを阻害可能であり得る。胚性幹細胞の細胞表面と結合可能であり得
る。幹細胞の分化を内胚葉または中胚葉系列に向けて偏向可能であり得る。アペリン受容
体(APLNR)と結合可能であり得る。CXCR4受容体と結合可能であり得る。P1
3K/AKT経路を活性化可能であり得る。心保護可能であり得る。虚血および/または
再灌流の間に心機能を回復または維持可能であり得る。酸化ストレスを低減可能であり得
る。梗塞の大きさを低減可能であり得る。HIV感染を阻害可能であり得る。
これらのいずれかの組合せまたはこれらのすべてを行うことが可能であり得る。
ELABELAポリペプチドは、配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1
)の−7位上流に、またはおよそその位置に塩基性残基を含み得る。
ELABELAポリペプチドは、配列番号162の配列(XXXXXXXCXXXRC
XXXHSRVPFP)(式中、Xは、アミノ酸残基を表し、配列番号162の1位は、
塩基性アミノ酸残基、好ましくは、KまたはRを含む)の配列を含み得る。
ELABELAポリペプチドは、配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1
)の−8位上流に、またはおよそその位置に塩基性残基を含み得る。
塩基性残基は、K(リシン)を含み得る。塩基性残基は、R(アルギニン)を含み得る
ELABELAポリペプチドは、配列番号163の配列(XXXXXXXXCXXXR
CXXXHSRVPFP)(式中、Xは、アミノ酸残基を表し、配列番号163の1位は
、塩基性アミノ酸残基、好ましくは、KまたはRを含む)の配列を含み得る。
ELABELAポリペプチドは、配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1
)の−7位および−8位上流に、またはおよそその位置に一対の塩基性残基を含み得る。
塩基性残基の対は、KKを含み得る。塩基性残基の対は、KRを含み得る。塩基性残基の
対は、RKを含み得る。塩基性残基の対は、RRを含み得る。
ELABELAポリペプチドは、配列番号163の配列(XXXXXXXXCXXXR
CXXXHSRVPFP)(式中、Xは、アミノ酸残基を表し、配列番号163の1位お
よび2位は、一対の塩基性アミノ酸残基、好ましくは、KK、KR、RKまたはRRを含
む)の配列を含み得る。
ELABELAポリペプチドは、配列番号2〜配列番号18からなる群から選択される
配列を含み得る。ELABELAポリペプチドは、配列番号2として示されるヒトELA
BELA配列を含み得る。
ELABELAポリペプチドは、シグナル配列をさらに含み得る。シグナル配列は、配
列番号19に示されるものなどのヒトELABELAシグナル配列を含み得る。
ELABELAポリペプチドは、配列番号20〜配列番号36からなる群から選択され
る配列を含み得る。ELABELAポリペプチドは、配列番号20として示されるヒトE
LABELA配列を含み得る。
ELABELAポリペプチドは、配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1
)における番号付けに基づいて、1位および6位のシステイン残基間の分子内共有結合を
含み得る。ELABELAポリペプチドは、システイン残基の一方または両方が、例えば
、スルフヒドリル基を有する還元システインを含むようなものであり得る。
ELABELAポリペプチドは、31位に残基の突然変異を含み得る。ELABELA
ポリペプチドは、32位に残基の突然変異を含み得る。ELABELAポリペプチドは、
R31G置換を含み得る。ELABELAポリペプチドは、R31A置換を含み得る。E
LABELAポリペプチドは、K31G置換を含み得る。ELABELAポリペプチドは
、K31A置換を含み得る。ELABELAポリペプチドは、R32G置換を含み得る。
ELABELAポリペプチドは、R32A置換を含み得る。ELABELAポリペプチド
は、K32G置換を含み得る。ELABELAポリペプチドは、K32A置換を含み得る
。残基番号付けは、配列番号20として示されるヒトELABELA配列の位置番号付け
の参照によってであり得る。
本発明の第2の態様によれば、上記で示されたようなELABELAポリペプチドをコ
ード可能な配列を含む核酸が提供される。
ELABELA核酸は、配列番号37〜配列番号46のいずれかに示される核酸配列を
含み得る。ELABELA核酸は、配列番号37または配列番号42のヒトELABEL
A核酸配列を含み得る。
本発明の第3の態様によれば、本発明者らは、従って、このような核酸を含む発現ベク
ターなどのベクターを提供する。本発明者らは、このようなベクターまたはこのような核
酸を含む細菌、真菌または酵母細胞などの宿主細胞をさらに提供する。本発明者らは、こ
のような宿主細胞、このようなベクターまたはこのような核酸を含むトランスジェニック
非ヒト動物をさらに提供する。トランスジェニック非ヒト動物は、哺乳動物を含み得る。
トランスジェニック非ヒト動物は、マウスを含み得る。
本発明の第4の態様として、抗体またはその抗原結合断片が提供される。
抗体またはその抗原結合断片は、配列CMPLHSRVPFP(配列番号52)を含む
ポリペプチドと特異的に結合可能であり得る。
抗体またはその抗原結合断片は、配列QRPVNLTMRRKLRKHNC(配列番号
53)を含むポリペプチドと特異的に結合可能であり得る。
抗体またはその抗原結合断片は、配列QRPVNLTMRRKLRKHNCLQRRC
MPLHSRVPFP(配列番号2)を含むポリペプチドと特異的に結合可能であり得る
抗体またはその抗原結合断片は、上記で示されたようなELABELAポリペプチドと
特異的に結合可能であり得る。
抗体またはその抗原結合断片は、上記で示されたような核酸によってコードされるEL
ABELAポリペプチドと特異的に結合可能であり得る。
抗体またはその抗原結合断片は、配列番号1〜36のいずれかの配列を含むELABE
LAポリペプチドと特異的に結合可能であり得る。
抗体またはその抗原結合断片は、任意選択で、標識をさらに含み得る。
それらと結合する抗体が提供されるが、これらの抗原性ポリペプチド断片はまた、独自
に有用であり、提供されることは理解されなければならない。
本発明の第5の態様によれば、本発明者らは、上記で示されたELABELAポリペプ
チドの発現、量または活性のいずれかの組合せを調節可能なshRNAまたはsiRNA
分子を提供する。shRNAまたはsiRNAは、配列番号47〜配列番号51からなる
群から選択される配列を含み得る。
本発明の第6の態様として、対象とする化合物をアッセイする方法が提供される。方法
は、上記で示されたようなELABELAポリペプチドを候補化合物と接触させること、
およびアッセイを実施して、候補化合物がELABELAポリペプチドと結合するかどう
かを判定することを含み得る。方法は、上記で示されたようなELABELAポリペプチ
ドを候補化合物と接触させること、およびアッセイを実施して、候補化合物がELABE
LAポリペプチドの活性を調節するかどうかを判定することを含み得る。アッセイは、上
記で示されたようなELABELAポリペプチドを発現する細胞を候補化合物と接触させ
ること、およびアッセイを実施して、候補化合物が、細胞中のまたは細胞のELABEL
Aポリペプチドの発現、量または活性の上昇または低減を引き起こすかどうかを判定する
ことを含み得る。方法は、そのように同定される対象とする化合物を単離または合成する
ことをさらに含み得る。
本発明の第7の態様によれば、本発明者らは、上記で示されたような方法によって同定
、単離または合成された対象とする化合物を提供する。
本発明は、第8の態様において、ELABELAポリペプチドの発現、量または活性の
いずれかの組合せを下方制御する方法を提供する。方法は、ELABELAポリペプチド
を、記載されるような抗体またはその抗原結合断片に曝露することを含み得る。方法は、
ELABELAポリペプチドを、記載されるようなshRNAまたはsiRNAに曝露す
ることを含み得る。方法は、ELABELAポリペプチドを、記載されるような対象とす
る化合物に曝露することを含み得る。
本発明は、第9の態様において、ELABELA関連状態の治療、予防または軽減にお
いて使用するための、記載されるようなELABELAポリペプチド、記載されるような
核酸、記載されるようなベクター、宿主細胞またはトランスジェニック非ヒト動物、記載
されるような抗体またはその抗原結合断片、記載されるようなshRNAまたはsiRN
A分子または記載されるような対象とする化合物を提供する。
ELABELA関連状態は、心機能不全、高血圧症または血圧、心収縮性もしくは体液
平衡における心血管異常を含み得る。
ELABELA関連状態は、心肥大、冠動脈疾患(CAD)、アテローム性動脈硬化症
、梗塞後治療、心筋虚血−再灌流傷害または心房細動、冠動脈心疾患、心不全、肺動脈性
高血圧症(PAH)などの心血管疾患を含み得る。
ELABELA関連状態は、高血圧症、アンギナ、うっ血性心不全または勃起不全など
の高血圧と関連する状態を含み得る。
ELABELA関連状態は、個体におけるAIDSなどのHIV感染と関連する状態を
含み得る。
本発明の第10の態様によれば、本発明者らは、ELABELA関連状態の治療、予防
もしくは軽減において使用するためのまたは血管拡張薬として使用するための、記載され
るようなELABELAポリペプチド、記載されるような核酸、記載されるようなベクタ
ー、宿主細胞もしくはトランスジェニック非ヒト動物、記載されるような抗体もしくはそ
の抗原結合断片、記載されるようなshRNAもしくはsiRNA分子または記載される
ような対象とする化合物を提供する。
本発明の第11の態様によれば、本発明者らは、細胞を操作する方法であって、細胞を
記載されるようなELABELAポリペプチドに曝露することまたは記載されるような核
酸もしくは記載されるようなベクターを細胞に導入することなどによって、細胞中のまた
は細胞の記載されるようなELABELAポリペプチドの発現、量または活性のいずれか
の組合せを調節する、好ましくは上方制御することを含む方法を提供する。
本発明の第12の態様に従って、幹細胞中のまたは幹細胞の自己複製および/または多
能性を維持または増強する方法であって、上記で示されたような方法によって幹細胞を操
作することを含む方法が提供される。
細胞は、幹細胞を含み得る。ELABELAポリペプチドの発現、量または活性の上方
制御は、幹細胞中のまたは幹細胞の自己複製および/または多能性の維持または増強をも
たらし得る。
本発明の第13の態様として、本発明者らは、幹細胞などの細胞、組織、臓器または生
物中のまたは幹細胞などの細胞、組織、臓器または生物のELABELAポリペプチドの
発現、量または活性のいずれかの組合せを検出することを含む方法を提供する。
本発明者らは、本発明の第14の態様によれば、配列MPLHSRVPFP(配列番号
54)またはQRPVNLTMRRKLRKHN(配列番号55)または両方を含む第1
の部分および対象とするポリペプチドを含む第2の部分を含む組合せを提供する。
組合せは、第1の部分および第2の部分は、化学コンジュゲーションなどにより、共有
結合で接合されるようなものであり得る。組合せは、第1の部分および第2の部分を含む
融合タンパク質を含み得る。
本発明の第15の態様によれば、本発明者らは、このような融合タンパク質を発現可能
な発現構築物を提供する。
本発明の第16の態様によれば、対象とするポリペプチドを検出または定量化する方法
であって、記載されるような組合せを産生すること、および組合せの第1の部分の存在を
検出することまたはそれを定量化することを含む方法が提供される。
本発明の第17の態様によれば、本発明者らは、対象とするポリペプチドを単離する方
法を提供する。方法は、記載されるような組合せを産生すること、および組合せを、第1
の部分と特異的に結合可能な分子に曝露することとを含み得る。第1の部分と特異的に結
合可能な分子は、上記で示されたような抗体またはその抗原結合断片を含み得る。
本発明の第18の態様によれば、対象とするポリペプチドを配列MPLHSRVPFP
(配列番号54)またはQRPVNLTMRRKLRKHN(配列番号55)または両方
とコンジュゲートしまたはその他の形で接合することを含む方法が提供される。
本発明の第19の態様によれば、本発明者らは、ELABELAポリペプチドまたはそ
の断片を作製する方法であって、(a)細胞においてCXXXRCXXXHSRVPFP
(配列番号1)(式中、Xは、1個の/任意のアミノ酸残基であり、ポリペプチド断片は
、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持する)を含む配列をコードする核酸を発現
させることまたは(b)化学合成を使用してCXXXRCXXXHSRVPFP(配列番
号1)を含む合成ポリペプチドもしくはその断片もしくは配列番号53の配列を有する断
片を生成することを含む方法を提供する。
本発明の第20の態様によれば、ELABELA発現を測定または検出するためのイム
ノアッセイキットであって、a)以下:(i)配列CMPLHSRVPFP(配列番号5
2)を含むポリペプチド、(ii)配列QRPVNLTMRRKLRKHNC(配列番号
53)を含むポリペプチド、(iii)配列QRPVNLTMRRKLRKHNCLQR
RCMPLHSRVPFP(配列番号2)を含むポリペプチド、または(iv)配列番号
1〜36のいずれかの配列を含むELABELAポリペプチドのうち1種または複数と特
異的に結合する1種または複数の単離された抗体またはその抗原結合断片を含むコーティ
ング抗原と、(b)前記コーティング抗原を使用するための使用説明書とを含むイムノア
ッセイキットが提供される。
イムノアッセイキットは、単離された抗体またはその抗原結合断片が標識されているよ
うなものであり得る。
イムノアッセイキットは、酵素標識された試薬、単離された抗体または抗原結合断片、
固体基質またはそれらのいずれかの組合せと特異的に結合する二次抗体またはその抗原結
合断片をさらに含み得る。
コア胚多能性、ELAに属するものは、保存されたホルモンをコードすることを示す図である。 図1Aは、NANOG、POU5F1およびPRDM14 syn発現群が、コアヒト多能性ネットワークを規定する33種の遺伝子の共通のリストを共有することを示す図である。ELAは、これらの遺伝子のうちの1種である。 図1Bは、ELAが、POU5F1同様、胚様体分化の間にhESCにおいて迅速にサイレンシングされることを示す図である。 図1Cは、ELAが、分泌シグナルおよび成熟した32個アミノ酸のペプチドからなる54個のアミノ酸の保存された脊椎動物タンパク質をコードすることを示す図である。カルボキシ末端は、不変である。白色矢頭:G22とQ33の間の予測されるシグナルペプチド切断部位。二重黒色矢頭:保存されたジアルギニンR31R32およびR42R43モチーフの後ろの可能性あるFURIN切断部位。αNおよびαC抗体産生のために選択されるNおよびC末端エピトープが記載されている。αC抗体は、種に関わらずすべてのELAペプチドを認識するよう設計される。図1Cは、出現の順にそれぞれ配列番号20、22、25〜28および30〜33を開示する。 図1Dは、アフリカツメガエル(Xenopus laevis)胚において過剰発現された場合の、翻訳され、プロセシングされ、分泌され、αC抗体によって4kDaの単一バンドとして認識されるELAのウエスタンブロットを示す図である。分泌のブレフェルジンA媒介性阻害は、ELAプロセシングを遮断する。 図1Eは、αC抗体が、全長ELAおよびプロセシングされたELAの両方を認識するが、αN抗体は、成熟したプロセシングされたELAペプチドに特異的であることを示す図である。 ELAが、hESCによって分泌される内因性ホルモンであり、その生存にとって必須であることを示す図である。 図2Aは、hESCにおける免疫蛍光によって、αC抗体を用いてマークされる内因性ELAは、TGN46によってマークされるトランスゴルジネットワークと同時局在することを示す図である。 図2Bは、hESCのコンディショニング培地中の可溶性細胞外ELAが、siRNA媒介性サイレンシングによって枯渇され得、サンドイッチELISAアッセイによって検出され得ることを示す図である。 図2Cは、5日の期間にわたって、分泌されたELAが、ELISAによって測定されるように、hESC培養物の上清においてnM濃度に達することを示す図である。同じ期間にわたって、Dox誘導性shELAノックダウンは、細胞外ELAの85%近くの枯渇に達する。 図2Dは、免疫蛍光によって判断されるように、shβ2Mではなく、shELAが、hESCSコロニーを徐々に分化させ、多能性マーカーPOU5F1、SSEA−3およびTRA−1−60を失うことを示す図である。 図2Eは、xCELLigenceプラットフォームで測定された、単細胞として播種されたshβ2M(挿入図)ではなく、shELA hESCが、大きな成長障害を示すことを示す図である。 図2Fは、平均shELA hESCSコロニーが、対照hESCに対して2分の1の大きさであることを示す図である。 図2Gは、shELA hESCは、G1/Sでの二重チミジン遮断からの放出後の細胞周期進行の明白な変化を示さないことを示す図である。 図2Hは、FAC分析によって、shβ2Mではなく、shELAが、増大したアネキシンVおよび活性化カスパーゼ3によって判断されるように、単細胞で成長したhESCSに急速なアポトーシスを起こさせることを示す図である。 組換えELAが、hESC成長を促進し、中内胚葉系列に向けて細胞を刺激することを示す図である。 図3Aは、遊離末端および保存されたC39およびC44残基間の分子内シスチン結合を有する、組換え合成によって産生されたELAおよび突然変異体ELARR>GG(R31G、R32G)を示す図である。 図3Bは、免疫蛍光によって、FITCで標識された、ELARR>GGではなく、組換えELAが、hESCによって迅速に取り込まれることを示す図である。 図3Cは、細胞数によって、外因性ELAの付加は、hESCの成長の増大を誘発し、一方で、shELA hESCは、未処理hESCに対して、成長の低減を示すことを示す図である。 図3Dは、未処理hESCに対して、突然変異体ELARR>GGではなく、外因性ELAの付加が、hESCの生存の増大を誘発することを示す図である。 図3Eは、リアルタイム細胞指数解析によって、突然変異体ELARR>GGではなく、外因性ELAの供給が、hESCの成長の増大を提供することを示す図である。 図3Fは、突然変異体ELARR>G ではなく、外因性ELAが、shELA hESCの成長をレスキューするのに十分であることを示す図である。 図3Gは、hESCの培地に添加された、親和性精製されたαC抗体が、hESCの成長を阻害するのに十分であり、強力な中和活性を実証する図である。 図3Hは、組換えELAの成長促進および生存特性は、hESC培養物に特有であり、多分化能hECまたは単能性ヒト軟骨肉腫および一次線維芽細胞では見られないことを示す図である。 図3Iは、qPCRによって、組換えELAで処理されたhESCが、大幅に高いレベルの中内胚葉マーカーを発現することを示す図である。逆に、shELA hESCは、低減したレベルのこれらの同中内胚葉マーカーを有する。 図3Jは、FACによって判断されるように、組換えELAで処理されたhESCが、幹細胞細胞表面マーカーSSEA−3およびTRA−1−60を失わないことを示す図である。 図3Kは、qPCR分析によって判断されるように、組換えELAで処理されたhESCが、胚分化の際に、中内胚葉系列に傾倒せず、3種の胚葉のすべてに分化できることを示す図である。 突然変異体elaゼブラフィッシュの対立遺伝子シリーズの作製を示す図である。 図4Aは、ゼブラフィッシュ胚におけるにおけるホールマウントin situハイブリダイゼーションによって、elaは、接合子性に発現され、胚盤葉中に遍在性であるとわかることを示す図である。原腸陥入の間に、その発現は、軸性となり、神経管において最強である。 図4Bは、qPCR分析が、アクチンに対して、elaの発現が、もっぱら接合子であり、100%被包期でピークにあり、受精後4日までには存在しないことを示す図である。 図4Cは、ゼブラフィッシュでは、elaが、第1染色体上に位置する3種のエキソンからなることを示す図である。elaのジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)を標的とするエキソン1のカスタムペアを使用して、Elaのシグナルペプチド内の突然変異の対立遺伝子シリーズを作製した。図4Cは、配列番号156を開示する。 図4Dは、3種の別個の機能喪失対立遺伝子を作製し、elabr21対立遺伝子は、Elaのシグナルペプチド中に独特の7個のアミノ酸のインフレーム欠失をもたらす。対立遺伝子elabr13およびelabr15は、未熟停止コドンを引き起こし、リーディングフレームを撹乱させ、Ela成熟ペプチドをもたらさなかった。図4Dは、出現の順に、それぞれ、配列番号36および157〜159を開示する。 図4Eは、野生型胚に対して、ホモ接合性ヌルelabr13胚が、欠陥のある被包期運動および70%被包期で退行周縁部での収縮した胚環を示す図である。 図4Fは、100%被包期で、RT−PCRによって、内因性elaおよびelabr13mRNAが、別個の大きさのものであることを示す図である。αC抗体を使用するウエスタンブロッティングによって、内因性Elaは、wt胚において認識され、ヌルelabr13同胞中には存在しない。 elaノックアウトゼブラフィッシュが、重症心血管欠陥を有することを示す図である。 図5Aは、ヌルelabr21幼生が、心膜浮腫(白色矢頭)、蓄積された赤血球(赤色矢頭)を示し、血液循環を有さないことを示す図である。腹ひれの喪失(黒色矢頭)、尾芽重複(挿入図)および極端な尾/躯幹短縮化(下の胚)を含めた、可変の後方異常が観察される。 図5Bは、elaの喪失が、Aに示される頂部の胚および下部の胚から得た切片でのH&E染色によって示されるように、軽度心臓異形成から完全な心臓発育不全の範囲の重症心臓異常を引き起こすことを示す図である。 図5Cは、ヌルelabr13魚が、発達中の心臓を示すcmlc1発現の重度の低減を有することを示す図である。 図5Dは、ヌルelabr13魚が、scl、血液先駆体のマーカーの上方制御によって判断されるように、造血の増大を示す図である。 図5Eは、種々の程度の尾欠陥を有するヌルelabr13幼生の分類を示す図である。クラスIは、心膜浮腫および尾血液血餅を有し、クラス2は、クラス1表現型に加えて腹ひれ欠陥または尾芽重複を有し、クラス3幼生は、軽度から重症の尾/躯幹短縮化と組み合わせたクラス1のすべての表現型を有すると定義される。 図5Fは、3種の対立遺伝子すべてを使用するヘテロ接合性交雑から得られたela突然変異体繁殖性成体のパーセンテージを示す図である。 ELAが、内胚葉分化にとって必須であることを示す図である。 図6Aは、wt胚に対して、ホモ接合性ヌルelabr13胚が、収束−伸長欠陥を示し、bra発現の変更によって示されるような、原口閉鎖の遅延および脊索の肥厚(挿入図)をもたらすことを示す図である。 図6Bは、elaの喪失が、心臓前駆体を前方外側板中胚葉に導く中内胚葉細胞を示す、内外方向のgata5発現細胞の移入の欠陥を引き起こすことを示す図である。 図6Cは、ela突然変異胚が、野生型胚が行うよりも緻密なsox17発現パターンを示し、sox17+先駆細胞は影響を受けないことを示す図である。 図6Dは、elaヌル胚が、75%被包期で、そのヘテロ接合性同胞よりもおよそ40%少ないsox17+細胞を有することを示す図である。 図6Eは、免疫蛍光によるSOX17発現の低減によって判断されるように、対照ではなく、shELA、hESCの指示される内胚葉分化が著しく損なわれることを示す図である。組換えELAの添加は、shELA hESCにおける内胚葉分化の可能性のこの喪失をレスキューするのに十分である。 図6Fは、5日後のELAペプチドhESCSを用いる、対照、shELAおよびshELAにおける内胚葉分化効率の定量化が、ELA枯渇の際のSOX17発現の大幅な45%の低減を示し、これが、外因性ELAの付加によって完全にレスキューされ得ることを示す図である。 内胚葉分化のELAの同族受容体が、APLNRであることを示す図である。 図7Aは、ELAおよびアペリンが、12を超える等電点を有する極めて塩基性のホルモンであることを示す図である。図7Aは、出現の順番に、それぞれ、配列番号160〜161を開示する。 図7Bは、Q−PCRによって、aplnraおよびaplnrbの転写の開始が、中期胞胚変移でelaのものと同時に起こり、アペリン発現が、原腸陥入の際に5時間後に登場することを示す図である。 図7Cは、対照胚に対して、70%被包期でaplnraおよびaplnrbの発現は、より強くなり、ela突然変異体において最も赤道の胚盤葉下層に制限される(白色矢頭:動物極における特異的aplnra発現)ことを示す図である。 図7Dは、受精の6日後に拍動する心臓および血液循環を有する野生型胚、75%被包期での最終的な内胚葉における正常なsox17発現、中間体細胞塊における赤血球蓄積がないことおよび30hpfでの心臓形成領域におけるcmlc1発現を示す図である。 図7Eは、受精の6日後の拍動する心臓がなく、血液循環がないAplnrモルファント表現型コピーela突然変異胚、75%被包期での最終的な内胚葉におけるsox17発現の低減、中間体細胞塊における赤血球の蓄積および30hpfでの心臓形成領域におけるcmlc1発現の喪失を示す図である。 図7Fは、受精後6日で、ela突然変異胚が、Aplnrモルファントと解剖学的に識別不能であり、拍動する心臓を有さず、血液循環を有さず、75%被包期での最終的な内胚葉におけるsox17発現の低減を示し、中間体細胞塊において蓄積された赤血球を有し、30hpfでの心臓形成領域におけるcmlc1発現がないことを示す図である。 図7Gは、293T細胞では、ゼブラフィッシュaplnraまたはaplnrbまたはヒトAPLNRの過剰発現が、アルカリホスファターゼとコンジュゲートしている組換えELA(AP−ELA)との細胞表面結合を付与するのに十分であることを示す図である。 図7Hは、293T細胞では、その突然変異体ではなく、ゼブラフィッシュaplnrbの過剰発現が、W90Lミスセンス突然変異を保持するgrinchを形成し、またはGPR15、APLNRと密接に関連するオーファンGPCRが、アルカリホスファターゼとコンジュゲートしている組換えELA(AP−ELA)との結合を得るのに十分であることを示す図である。 図的要約を示す図である。 ELAの発現が、ヒト胚盤胞およびhESCにおいて最高であり、POU5F1制御下にあることを示す図であり、図1と関連している。 図9Aは、Unigeneによれば、ELAが、着床前ヒト胚盤胞において最も高度に発現されることを示す図である。 図9Bは、GEOによれば、ヒト着床前胚におけるELA発現が、胚盤胞段階によって開始し、接合子発現と一致することを示す図である。 図9Cは、hESCにおけるELA発現が、POU5F1ノックダウン後に下方制御されることを示す図である。 図9Dは、hESCにおいてトランスフェクトされるELAのプロモーター領域(chr4:165,796,806−165,798,359)は、その上流POU5F1エンハンサー(chr4:165,787,570−165,788,797)の存在下でホタルルシフェラーゼリポーターの発現を唯一駆動できることを示す図である。 図9Eは、ELA発現が、胚様体分化の際にhESCにおいて迅速に下方制御されることを示す図である。 図9Fは、ELA発現が、最終的な内胚葉分化を起こしているhESCにおいて迅速に下方制御されることを示す図である。 図9Gは、ELA発現が、RA媒介性神経外胚葉分化を起こしているhESCにおいて迅速に下方制御されることを示す図である。 図9Hは、ELA発現が、心臓分化を起こしているhESCにおいて最初に下方制御されるが、5日後に再発現されることを示す図である。 ELAが、hESCにおいてゴルジに局在し、そのノックダウンは、多能性を損なうことを示す図であり、図2と関連している。 図10Aは、hESCでは、ELAが、TGN46、トランスゴルジネットワークのマーカーと部分的に同時局在することを示す図である。 図10Bは、αN抗体を使用して同一ゴルジ染色パターンが観察されることを示す図である。 図10Cは、hECにおける内因性ELAが、siRNA媒介性枯渇によって効率的にノックダウンされ得ることを示す図である。 図10Dは、hESCにおける内因性ELAが、誘導性shRNA媒介性枯渇によって効率的にノックダウンされ得ることを示す図である。β2Mに対するshRNAは、ドキシサイクリン処理の非特異的効果またはヘアピンRNA発現に対する対照として使用される。 図10Eは、1000万個の対照またはshELA hESCを、SCIDマウス(n=6)に皮下注射し、60日目までに、shEL hESCではなく、対照のみが腫瘍を生じさせたことを示す図である。 図10Fは、shELA hESCが、連続継代の際に、多能性マーカーPOU51およびNANOGの発現を失うことを示す図である。 図10Gは、継代4のshELA hESCの単一コロニーqPCR分析によって、POU51およびNANOGの下方制御が確認されることを示す図である。 図10Hは、ELAまたはβ2MのshRNA媒介性枯渇が、S期を経て、EDUを組み込む細胞の数に影響を及ぼさないことを示す図である。 hESCでは、組換えELAが、生理活性であり、内因性ELAは、αN抗体によって中和され得ることを示す図であり、図3A〜3Kと関連している。 図11Aは、組換えELAペプチドに対するhESCの用量依存性反応を示す図である。 図11Bは、hESC培地への精製されたαN抗体の添加が、内因性ELAを阻害し、shELAノックダウンと同様の効果を引き起こすことを示す図である。αN抗体の中和活性は、突然変異体非シグナル伝達ELARR>GGペプチドの添加によって競合され得る。 ホモ接合性elabr21およびelabr15突然変異魚は、同一表現型を有することを示す図であり、図5と関連している。 図12Aは、受精後6日の野生型幼生を示す図である。 図12Bは、7個のアミノ酸のインフレーム突然変異体elabr21対立遺伝子が、2種のフレームシフト突然変異体elabr13およびelabr15と同一の表現型を引き起こすことを示す図である。 図12Cは、elabr15突然変異魚が、elabr21およびelabr15対立遺伝子と識別不能であることを示す図である。 図12Dは、200pgのゼブラフィッシュela ORF mRNAの過剰発現が、elaヌル魚と同様に心臓異形成(中白矢印)およびICMにおける赤血球の蓄積(赤色矢印)を引き起こすことを示す図である。 内胚葉分化が、ela突然変異魚、ELAが枯渇したhESCにおいて欠陥のあるものであることを示す図であり、図6と関連する。 図13Aは、elabr21およびelabr15突然変異魚が、75%被包期でのsox17発現パターンにおいて同様の欠陥を示すことを示す図である。 図13Bは、SOX17発現の低減によって判断されるように、shβ2Mおよび対照hESCではなく、shELAの指示される内胚葉分化が、著しく損なわれることを示す図である。 図13Cは、指示された分化後の、対照、shELAおよびshβ2M hESCSにおける内胚葉分化効率の定量化が、ELA枯渇の際のSOX17発現の大幅な35%の低減を示すことを示す図である。 APLNRが、ELA結合に必要であるが、hESCにおいてELA受容体ではないことを示す図であり、図7と関連している。 図14Aは、hESC中のELAおよびAPLNR遺伝子座のあたりのChip−SeqによるH3K4me3、RNA seq.による転写物レベルおよびMeDIPによるDNAメチル化レベルを示す図である。データは、Human Epigenome Atlas(www.genboree.org)から抽出されている。 図14Bは、3日目の分化した中内胚葉細胞と比較した、0日目の未分化hESCにおけるAPLNR転写物レベルのqPCR分析(GAPDHに対して正規化された)を示す図である。APLNR転写物レベルは、2種の異なる構築物を使用するshRNA媒介性ノックダウンによって大幅に低減される。 図14Cは、0日目の未分化hESCが、均一にAPLNR陰性であるが、3日目の中内胚葉細胞におけるAPLNRのレベルは、FACによって測定されるように1対数高いことを示す図である。灰色の影を付けたヒストグラムは、二次抗体を用いた場合にのみ染色された細胞である。これらの結果は、hESC HES3の第2の株を使用して確認される。 図14Dは、shAPLNRの3日目の中内胚葉細胞が、大幅に低減した細胞表面APLNRレベルを有することを示す図である。0日目の未分化hESCにおいて変化は観察されず、APLNRがないことが確認される。 図14Eは、shAPLNRの3日目の中内胚葉細胞が、大幅に低減したAP−ELA結合を有することを示す図である。この低減は、細胞表面APLNRのレベルの低下と比例する。shAPLNRは、0日目の未分化hESCと結合しているAP−ELAのレベルに影響を及ぼさない。 図14Fは、xCELLigenceプラットフォームで測定されるように、未分化shAPLNR hESCが、sh対照hESCと比較して損なわれた成長を示さないことを示す図である。 ELAが、hESCにおいて必須であるPI3K/AKT経路を活性化することを示す図である。 図15Aは、hESCにおけるELAの即時シグナル伝達を解明するための、SILACベースのホスホプロテオミック分析の図式を示す図である。 図15Bは、AKT経路の活性化を示唆する、ELARR>GGではなく、ELAによるT426でのリン酸化を示す、PRAS40由来ペプチドのマススペクトルを示す図である。 図15Cは、ELAを瞬間適用されたhESCが、PI3K/AKT経路の即時活性化を示すことを示す図である。p70S6Kのリン酸化によって示されるように、mTOR経路は、PRAS40のリン酸化によってAKTの下流で活性化される。 図15Dは、減少するインスリン濃度で24時間成長させた対照およびshELA hESCを示す図であり、ELA媒介性AKT活性化が必要であることを示す。 図15Eは、ELAによるAKTの活性化が、PI3Kに依存しており、汎PI3K阻害剤Ly294002およびワートマニンによって抑制されることを示す図である。 図15Fは、二重チミジン遮断からの放出後に、shELA hESCがG1期での細胞の蓄積を示すことを示す図である。 ELAが、hESCにおけるPI3K/AKTの活性化の内因性シグナルであることを示す図である。 図16Aは、ELARR>GGまたは媒体対照ではなく、ELAが、hESCにおいてAKTシグナル伝達を活性化し、ERKおよびSMAD2の活性化はほとんどまたは全くしないことを示す図である。 図16Bは、AKTのELA媒介性活性化は、未分化shAPLNR hESCにおいて損なわれないことを示す図である。 図16Cは、EDU瞬間適用によって示されるように、定常状態で、対照hESCではなく、shELA hESCがG0/G1滞留の増大を示すことを示す図である。 図16Dは、パルスチェイス実験においてそれに応じた標識されたアミノ酸の低速の組込みによって示されるように、shELA hESCが、mTSER1において培養された場合に、低速のタンパク質合成を有することを示す図である。 ELAが、ストレス誘導性アポトーシスから保護し、インスリンと部分的に置き換わることを示す図である(図S5も参照のこと)。 図17Aは、shELA hESCが、インスリン欠乏に対して対照hESCよりも感受性が高いことを示す図である。外因性ELAは、インスリン欠乏によって引き起こされる細胞死の増大を部分的にレスキューする。 図17Bは、リアルタイム細胞指数分析によって、ELARR>GGではなく、ELAが、hESC成長培地においてインスリンの必要性を部分的にレスキューできることを示す図である。 図17Cは、FACS分析によって、shELA hESCの大きな割合が、アポトーシス細胞を示すアネキシンVに対して陽性であることを示す図である。 図17Dは、FACS分析によって、shELA hESCの大きな割合が、アポトーシス細胞を示す活性化カスパーゼ3について陽性であることを示す図である。 図17Eは、活性化カスパーゼ3が、対照hESCではなく、免疫蛍光によってshELA hESCにおいて検出され得ることを示す図である。 図17Fは、ELA処理されたhESCが、対照hESCと比較してγ照射に対してより耐性であることを示す図である。shELA hESCは、γ照射に対して感作され、これは、ELAの添加によってレスキューされ得る。 図17Gは、ELAが、照射後のカスパーゼ3の活性化およびアポトーシスを防ぐが、二本鎖切断を示す、γ−H2AXフォーカスの形成に影響を及ぼさないようであることを示す図である。 図17Hは、ELA処理されたhESCが、転写ストレスおよびp53依存性細胞死を誘導する、低レベルのアクチノマイシンD処理に対してより耐性であることを示す図である。shELA hESCは、より感受性であるが、ELAの添加によってレスキューされ得ない。 図17Iは、ELAが、hESCにおけるアクチノマイシンD処理後の活性化カスパーゼ3/7およびアポトーシスのレベルを低下させることを示す図である。 図17Jは、頭部および躯幹領域における活性化カスパーゼ3に対して陽性である細胞数の増大によって示されるように、elabr13ヌルゼブラフィッシュ胚が、受精後24時間(hpf)で対照胚に対してより高いレベルのアポトーシスを有することを示す図である。 ELAが、ストレス誘導性アポトーシスから保護し、インスリンと部分的に置き換わることを示す図である。 図18Aは、インスリンが、TSER−E8で成長したhESCにおけるPI3K/AKT経路の主なアクチベーターであることを示す図である。 図18Bは、ELARR>GGではなく、ELAが、外因性インスリンの非存在下でhESCの生存力をレスキューすることを示す図である。 図18Cは、インスリンの非存在下での3日の成長後に、外因性ELAを補充したhESCのみが成長し続けることを示す図である。bFGFおよびTGFβは、培養培地中に存在するが、ELAと置き換わることはできない。 図18Dは、ELAが、細胞解離によって引き起こされるアポトーシスを指すアノイキスから保護することを示す図である。ROCK阻害剤は、アノイキスから保護し、ELAは、細胞解離後にそれと部分的に置き換わることができる。 図18Eは、ELARR>GGがアクチノマイシンD処理されたhESCに対して保護効果を有さないことを示す図である。 図18Fは、ELAが、P53のレベルに影響を及ぼさないが、shELA hESCは、抗アポトーシスタンパク質MCL−1のレベルを低下させたことを示す図である。 図18Gは、ELAが、抗アポトーシスタンパク質BAXのミトコンドリア膜への挿入を阻害することによって、アポトーシスのミトコンドリア経路の活性化を防ぐことを示す図である。結果として、アクチノマイシンDに応じて、ミトコンドリアから細胞質中へ、より少ないチトクロームCが放出される。 図18Hは、shELA hESCが、活性化カスパーゼ9を増大したが、ELAが、アクチノマイシンD処理後に活性化エフェクターカスパーゼ9およびアポトーシスのレベルを低下させることを示す図である。 コンディショナルElaノックアウト(ElaFlox)マウスのゲノム遺伝子座を示す図である。lox部位(黒色三角)がそれぞれの両端に位置するエキソン2のCre媒介性切り出しによって、末端切断型Elaペプチドをコードするヌル対立遺伝子(ElaΔ)が生成する。(SP=シグナルペプチド;MP=成熟ペプチド)。 ElaΔ/+交雑が、部分的な胚性致死を示す、離乳時の時点でElaノックアウトマウス数の低減をもたらすことを示す図である。 e10.5でのElaノックアウト胚が、乏血管性であり、成長遅延されており、心臓発達に欠陥を示す大きな心膜浮腫を有することを示す図である。 Pecam−1染色によって示されるように、Elaノックアウト卵黄嚢における脈管構造が、ElaΔ/+同腹子対照におけるように、機能的側枝に成熟しないことを示す図である。 胚外層が、Elaノックアウト卵黄嚢と接着し、Elaノックアウト卵黄嚢中に機能的血管を生じさせるよう成熟させることができないことを示す図である。 異常な心臓管発達を示す、対照に対する、青色色素で染色されたElaノックアウトマウスにおける心臓の正面像を示す図である。 Elaノックアウト心臓の断面図が、対照の同腹子のものと比較して、異常な心室中隔形成および心内膜発達を示したことを示す図である。 APLNRと同様、GPCR CXCR4、最も顕著なHIV受容体の1種が、ELAとの細胞表面結合を付与することを示す図である。その他の試験したGPCRは、結合を付与せず、アッセイ特異性を証明した。 CXCR4の同族リガンドSDF1(CXCL12としても知られる)とは異なり、ELAがCXCR4を活性化できないことを示す図である。 ELAが、SDF1媒介性CXCR4活性化を防ぐことによってCXCR4拮抗リガンドとして挙動することを示す図である。 ELAが、NL(HIV−1 NL43:CXCR4向性株)への感染を阻害するが、AD8(HIV−1 NLAD8:CCR5向性ウイルス)またはVSV−G偽型ウイルスへの感染は阻害しないことを示す図である。HIV−1感染は、感染の36〜48時間後に比色分析アッセイ(B−Gal活性)によって測定される。ELAは、10〜40μMでHIVを阻害する。ネビラピン、リバーストランスクリプターゼ阻害剤は、試験したすべてのウイルスを遮断する。
本発明の実施は、特に断りのない限り、当業者の能力の範囲内にある、化学、分子生物
学、微生物学、組換えDNAおよび免疫学の従来の技術を使用する。このような技術は、
文献において説明されている。例えば、J.Sambrook、E.F.Fritsch
およびT.Maniatis、1989年、Molecular Cloning:A
Laboratory Manual、第2版、Books1〜3、Cold Spri
ng Harbor Laboratory Press;Ausubel,F.M.ら
(1995年および定期的な付録;Current Protocols in Mol
ecular Biology、第9、13および16章、John Wiley &
Sons、New York、N.Y.);B.Roe、J.CrabtreeおよびA
.Kahn、1996年、DNA Isolation and Sequencing
:Essential Techniques、John Wiley & Sons;
J.M.PolakおよびJames O’D. McGee、1990年、In Si
tu Hybridization:Principles and Practice
;Oxford University Press;M.J.Gait(編)、198
4年、Oligonucleotide Synthesis:A Practical
Approach、Irl Press;D.M.J.LilleyおよびJ.E.D
ahlberg、1992年、Methods of Enzymology:DNA
Structure Part A:Synthesis and Physical
Analysis of DNA Methods in Enzymology、Ac
ademic Press;Using Antibodies:A Laborato
ry Manual:Portable Protocol NO.I by Edwa
rd Harlow、David Lane(1999年、Cold Spring H
arbor Laboratory Press、ISBN 0−87969−544−
7);Antibodies:A Laboratory Manual by Ed
Harlow(編)、David Lane(編)(1988年、Cold Sprin
g Harbor Laboratory Press、ISBN 0−87969−3
14−2)、1855年、Handbook of Drug Screening、R
amakrishna Seethala、Prabhavathi B. Ferna
ndes編(2001年、New York、NY、Marcel Dekker、IS
BN 0−8247−0562−9);およびLab Ref:A Handbook
of Recipes、Reagents、and Other Reference
Tools for Use at the Bench、Jane Roskamsお
よびLinda Rodgers編、2002年、Cold Spring Harbo
r Laboratory、ISBN 0−87969−630−3を参照のこと。これ
らの一般的な教本の各々は、参照によって本明細書に組み込まれる。
配列表
配列番号1は、ELABELAポリペプチドシグネチャー配列の配列を示す。配列番号
2は、ヒト属(Homo)ELABELA成熟ポリペプチドの配列を示す。配列番号3は
、シロアシネズミ属(Peromyscus)ELABELA成熟ポリペプチドの配列を
示す。配列番号4は、クマネズミ属(Rattus)ELABELA成熟ポリペプチドの
配列を示す。
配列番号5は、ハツカネズミ属(Mus)ELABELA成熟ポリペプチドの配列を示
す。配列番号6は、ウシ属(Bos)ELABELA成熟ポリペプチドの配列を示す。配
列番号7は、イノシシ属(Sus)ELABELA成熟ポリペプチドの配列を示す。配列
番号8は、アルマジロ属(Dasypus)ELABELA成熟ポリペプチドの配列を示
す。配列番号9は、フクロギツネ属(Trichosurus)ELABELA成熟ポリ
ペプチドの配列を示す。
配列番号10は、ガルス属(Gallus)ELABELA成熟ポリペプチドの配列を
示す。配列番号11は、ヤモリ属(Gekko)ELABELA成熟ポリペプチドの配列
を示す。配列番号12は、アノリス属(Anolis)ELABELA成熟ポリペプチド
の配列を示す。配列番号13は、ゼノパス属(Xenopus)ELABELA成熟ポリ
ペプチドの配列を示す。配列番号14は、トラフサンショウウオ属(Ambystoma
)ELABELA成熟ポリペプチドの配列を示す。
配列番号15は、メダカ属(Oryzias)ELABELA成熟ポリペプチドの配列
を示す。配列番号16は、ソウギンザメ属(Callorhinchus)ELABEL
A成熟ポリペプチドの配列を示す。配列番号17は、タイヘイヨウサケ属(Oncorh
ynchus)ELABELA成熟ポリペプチドの配列を示す。配列番号18は、ダニオ
属(Danio)ELABELA成熟ポリペプチドの配列を示す。
配列番号19は、ヒトELABELAシグナル配列の配列を示す。配列番号20は、シ
グナル配列(太字)を有するヒト属ELABELAポリペプチドの配列を示す。配列番号
21は、シグナル配列(太字)を有するシロアシネズミ属ELABELAポリペプチドの
配列を示す。配列番号22は、シグナル配列(太字)を有するクマネズミ属ELABEL
Aポリペプチドの配列を示す。
配列番号23は、シグナル配列(太字)を有するハツカネズミ属ELABELAポリペ
プチドの配列を示す。配列番号24は、シグナル配列(太字)を有するウシ属ELABE
LAポリペプチドの配列を示す。配列番号25は、シグナル配列(太字)を有するイノシ
シ属ELABELAポリペプチドの配列を示す。配列番号26は、シグナル配列(太字)
を有するアルマジロ属ELABELAポリペプチドの配列を示す。配列番号27は、シグ
ナル配列(太字)を有するフクロギツネ属ELABELAポリペプチドの配列を示す。
配列番号28は、シグナル配列(太字)を有するガルス属ELABELAポリペプチド
の配列を示す。配列番号29は、シグナル配列(太字)を有するヤモリ属ELABELA
ポリペプチドの配列を示す。配列番号30は、シグナル配列(太字)を有するアノリス属
ELABELAポリペプチドの配列を示す。配列番号31は、シグナル配列(太字)を有
するゼノパス属ELABELAポリペプチドの配列を示す。配列番号32は、シグナル配
列(太字)を有するトラフサンショウウオ属ELABELAポリペプチドの配列を示す。
配列番号33は、シグナル配列(太字)を有するメダカ属ELABELAポリペプチド
の配列を示す。配列番号34は、シグナル配列(太字)を有するソウギンザメ属ELAB
ELAポリペプチドの配列を示す。配列番号35は、シグナル配列(太字)を有するタイ
ヘイヨウサケ属ELABELAポリペプチドの配列を示す。配列番号36は、シグナル配
列(太字)を有するダニオ属ELABELAポリペプチドの配列を示す。
配列番号37は、ヒト(Homo sapiens)ELABELA cDNA配列を
示す。配列番号38は、マウス(Mus musculus)ELABELA cDNA
配列を示す。配列番号39は、ニワトリ(Gallus gallus)ELABELA
cDNA配列を示す。配列番号40は、アフリカツメガエル(Xenopus lae
vis)ELABELA cDNA配列を示す。配列番号41は、ゼブラフィッシュ(D
anio rerio)ELABELA cDNA配列を示す。
配列番号42は、ヒトELABELAゲノム配列を示す。配列番号43は、マウスEL
ABELAゲノム配列を示す。配列番号44は、ニワトリELABELAゲノム配列を示
す。配列番号45は、アフリカツメガエルELABELAゲノム配列を示す。配列番号4
6は、ゼブラフィッシュELABELAゲノム配列を示す。
配列番号47は、抗ELABELA shRNA配列Aを示す。配列番号48は、抗E
LABELA shRNA配列Bを示す。配列番号49は、抗ELABELA shRN
A 配列Cを示す。配列番号50は、抗ELABELA shRNA配列Dを示す。配列
番号51は、抗ELABELA shRNA配列Eを示す。
詳細な説明
本明細書に包含される種々のELABELAポリペプチド変異体の説明では、参照が容
易なように以下の命名法が採用される。
(i)置換が数字および文字、例えば、31Aを含む場合には、これは、[番号付けシ
ステムによる位置/置換されるアミノ酸]を指す。したがって、例えば、31位における
アミノ酸のアラニンへの置換は、31Aと表される、
(ii)置換が、文字、数字および文字、例えば、R31Aを含む場合には、これは、
[元のアミノ酸/番号付けシステムによる位置/置換されるアミノ酸]を指す。したがっ
て、例えば、31位におけるアルギニンのアラニンでの置換は、R31Aと表される。
特定の位置で2以上のあり得る置換があり得る場合には、これは、任意選択で、スラッ
シュマーク「/」によって分けられこともある連続文字、例えば、R31A/GまたはK
32A/Gによって表される。ある位置で関連アミノ酸が、任意のアミノ酸によって置換
され得る場合には、これは、[番号付けシステムによる位置/X]、例えば、31Xによ
って表される。
複数の突然変異は、スラッシュマーク「/」によって分離されていること、例えば、そ
れぞれ、アルギニンをアラニンで、リシンをグリシンで置換する31位および32位での
突然変異を表すR31A/K32Gによって表され得る。
ELABELA
本発明者らは、これまでに、予測シグナルペプチドを有する、未知の54アミノ酸のホ
ルモンを開示している。ペプチドホルモンは、その変異体、相同体、誘導体および断片と
一緒に、全般的に、本明細書においてELABELA(ELAに略される)と呼ばれる。
このペプチドホルモンは、すべての脊椎動物種中に存在する。
ELABELAが同様に知られるその他の名称(本発明者らの発見後に与えられた)と
して、ende、toddlerおよびapelaがある。ウェブサイトwww.ela
bela.comは、ELABELAに関する情報のレポジトリを含有する。
in vivoでは、ELA発現は、ヒト胚盤胞において最高であり(hs.1051
96、LOC100506013)、hESC分化の間に迅速に下方制御されると報告さ
れている(Miuraら、2004年)。
本発明者らの知る限り、胚発生の間に発現される次に最も早い既知ペプチドホルモンと
してアペリン(APLN)があり、マウスではその転写は、原腸陥入の間に始まる(D’
Anielloら、2009年)。しかし、Aplnノックアウトマウスは、初期胚発達
において欠陥がなく(Kubaら、2007年)、その喪失が成長遅延および心臓形成異
常による可変胚性致死につながる、その受容体Aplnr(ApjまたはAgtrl1と
しても知られる)の不活性化と一致しない(Charoら、2009年)。
ゼブラフィッシュでは、APLNR相同体aplnrbにおける突然変異は、側板中胚
葉由来の心臓前駆体の心臓領域への移入を損なう。aplnraおよびaplnrbは、
内胚葉系列の初期前駆体、apln発現の開始前の時間で発現されるので、APLNRは
、初期ホルモンのシグナルを伝達するが、未だ発見されるべきものであると仮定された(
Charoら、2009年;Scottら、2007年)。
実施例は、ELAが新規の分泌ペプチドホルモンであることを実証する。本発明者らは
、ジンク−フィンガー−ヌクレアーゼ(ZFN)媒介性遺伝子不活性化を使用して、el
aヌルゼブラフィッシュの対立遺伝子シリーズを作製し、内胚葉分化および心臓形態形成
にとって必須であることを示す。
したがって、ELABELA、その変異体、相同体、誘導体および断片ならびにアゴニ
ストおよびアンタゴニストなどのモジュレーターは、ELABELA関連状態の治療、予
防または軽減のために使用され得る。ELABELA関連状態は、本明細書において別の
場所にさらに詳細に記載されており、例えば、心機能不全または心血管疾患または高血圧
症を伴う状態を含み得る。
実施例は、Aplnではなく、Elaが、内胚葉分化およびその後の心発生のためのそ
の効果を媒介するAplnrによって認識される第1のリガンドであることを示す。しか
し、APLNRが発現されないhESCでは、本発明者らは、ELAが、アポトーシスか
ら保護し、hESCの自己複製能を維持する内因性シグナルとして働くことを示す。
合わせると、本発明者らの結果は、培養hESCの自己複製にとって不可欠であり、A
PLNRシグナル伝達経路を介する心臓形態形成にとってin vivoで重要である、
これまでは特性決定されなかったホルモンELAの存在を明らかにする。
実施例19は、その自己複製を維持するためのhESCSにおける傍分泌様式における
ELAシグナルを実証する。shRNAまたは中和抗体によるELA阻害は、細胞死およ
びhESC成長の低減を引き起こす。
実施例20は、合成ELAが、インスリンと置き換わることによって幾分かhESCの
成長および生存を増強するのに十分であることを示す。
SILACホスホプロテオミックによって示されるELAの即時シグナル伝達は、hE
SC維持に不可欠であるPI3K/AKT経路を活性化することを実証する。これは、実
施例48において示されている。
したがって、ELAは、elaヌル胚を用いて証明されるように、培養hESCおよび
in vivoにおいてアポトーシスを防ぐことによって種々の細胞ストレスから保護す
る。
本発明者らは、ELAは、代替細胞表面受容体を介して、ESC自己複製を支援し、脊
椎動物胚によって分泌される最初期生存因子の1種を構成するということを提案する。
ELABELAポリペプチド
本明細書に記載される方法および組成物は、ELABELAポリペプチドを使用する。
本発明者らは、ELABELAがいくつかの脊椎動物種において発現されることを実証
する。本発明者らは、ELABELAが、種間で高度に保存されていることおよびELA
BELAポリペプチド配列がいくつかの保存された領域を含むことをさらに実証する。
以下の配列アラインメントは、ELABELAタンパク質が、17種の脊椎動物種にわ
たることを示す。保存された残基は、太字で示され、また強調され/影が付けられている
。シグナル配列は、イタリック体で示されている。表D1中の配列は、配列表の配列番号
20〜34中のものに対応する(配列番号56として開示される「不変である残基」コン
センサス配列)。
その他の種に由来するいくつかの配列は、長さにおいて小さい変異を示す:
例えば、タイヘイヨウサケ属ELABELA配列(配列番号35)は、下線を引いた
残基の間に1個のアミノ酸欠失を有する。失われたまたは対応する残基は、ヒト配列に
おけるメチオニン15である。これは、シグナルペプチド内にある。
別の例として、ゼブラフィッシュELABELA配列(配列番号36)は、DKHG
配列番号57)として下線が引かれている4個のアミノ酸挿入を有する。これらの4残基
は、成熟ペプチドにおいて維持されると予測される。
広い意味で、ELABELAポリペプチドは、「ELABELAシグネチャー」配列を
含むポリペプチドである。ELABELAポリペプチドは、本明細書に記載されるような
天然ELABELAポリペプチドの生物活性などの1種または複数の活性をさらに含み得
る。配列アラインメントから明らかであるように、いくつかのELABELAシグネチャ
ーがあり得る。
例えば、ELABELAシグネチャーは、配列HSRVPFP(配列番号57)を含み
得る。したがって、本明細書において使用されるように、用語「ELABELAポリペプ
チド」は、HSRVPFP配列(配列番号58)を含むポリペプチドを意味することもあ
る。配列番号58を含むELABELAポリペプチドは、本明細書において記載されるよ
うに、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持することなど、天然ELABELAポ
リペプチドの1種または複数の生物活性を含み得る。
あるいは、またはさらに、ELABELAシグネチャーは、配列RCXXXHSRVP
FP(配列番号59)を含み得る。したがって、この意味で、用語「ELABELAポリ
ペプチド」は、RCXXXHSRVPFP配列(配列番号59)(式中、Xは、任意のア
ミノ酸残基を表す)を含むポリペプチドを意味する場合もある。配列番号59を含むEL
ABELAポリペプチドは、本明細書に記載されるように、幹細胞の自己複製、多能性ま
たは両方を維持することなど、天然ELABELAポリペプチドの1種または複数の生物
活性を含み得る。
しかし、好ましい実施形態では、ELABELAシグネチャーは、配列CXXXRCX
XXHSRVPFP(配列番号1)(式中、Xは、アミノ酸残基を示す)を指すよう意図
される。したがって、本明細書において使用されるような用語「ELABELAポリペプ
チド」は、CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)(式中、Xは、アミノ酸残
基を示す)を含む配列を指すよう意図される。配列番号1を含むELABELAポリペプ
チドは、本明細書において記載されるように、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維
持することなど、天然ELABELAポリペプチドの1種または複数の生物活性を含み得
る。
本明細書の目的上、用語「ELABELAポリペプチド」はまた、このようなポリペプ
チドの任意の断片、相同体、変異体または誘導体を包含するととられなければならない。
このようなELABELA断片、相同体、変異体および誘導体は、本明細書において別の
場所にさらに詳細に記載されている。このようなELABELA断片、相同体、変異体お
よび誘導体は、本明細書において記載されるように、幹細胞の自己複製、多能性または両
方を維持することなど、天然ELABELAポリペプチドの1種または複数の生物活性を
含み得る。
したがって、本明細書によって包含されるELABELAポリペプチドは、ELABE
LAが発現される脊椎動物種のいずれかに由来するシグネチャーまたは保存された領域を
含み得る(例えば、図1Cおよび上記の配列アラインメントを参照のこと)。このような
シグネチャーおよび保存された領域は、配列番号2〜配列番号18および配列番号60〜
76として示されている。
ELABELAポリペプチドは、任意の種に由来するシグネチャーまたは保存された領
域、例えば、ヒト属配列CLQRRCMPLHSRVPFP(配列番号60)、シロアシ
ネズミ属配列CFRRRCVPLHSRVPFP(配列番号61)、クマネズミ属配列C
FRRRCISLHSRVPFP(配列番号62)、ハツカネズミ属配列CFRRRCI
PLHSRVPFP(配列番号63)、ウシ属配列CLQRRCMPLHSRVPFP(
配列番号64)、イノシシ属配列CLQRRCMPLHSRVPFP(配列番号65)、
アルマジロ属配列CFQRRCMPLHSRVPFP(配列番号66)、フクロギツネ属
配列CPQRRCMPLHSRVPFP(配列番号67)、ガルス属ELABELAポリ
ペプチド配列CSHRRCMPLHSRVPFP(配列番号68)、ヤモリ属配列CSH
RRCMPLHSRVPFP(配列番号69)、アノリス属配列CSHRRCMPLHS
RVPFP(配列番号70)、ゼノパス属配列CFLKRCIPLHSRVPFP(配列
番号71)、トラフサンショウウオ属配列CSLRRCMPLHSRVPFP(配列番号
72)、メダカ属配列CLHRRCMPLHSRVPFP(配列番号73)、ソウギンザ
メ属配列CWHRRCLPFHSRVPFP(配列番号74)、タイヘイヨウサケ属配列
CPHRRCMPLHSRVPFP(配列番号75)、ダニオ属配列CPKKRCLPL
HSRVPFP(配列番号76)を含み得る。
したがって、ELABELAポリペプチドは、ヒトELABELA由来のシグネチャー
を含み得る、すなわち、CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)は、CLQR
RCMPLHSRVPFP(配列番号60)を含み得る。マウスELABELA由来のシ
グネチャーを含み得る、すなわち、CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)は
、CFRRRCIPLHSRVPFP(配列番号63)を含み得る。
CLQRRCMPLHSRVPFP(配列番号60)またはCFRRRCIPLHSR
VPFP(配列番号63)を含むELABELAポリペプチドは、本明細書において記載
されるように、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持することなど、天然ELAB
ELAポリペプチドの1種または複数の生物活性を含み得る。
いくつかのその他の残基もまた、ELABELAポリペプチド中に存在し得る。例えば
、ELABELAポリペプチドは、ELABELAシグネチャー配列の上流に1個または
複数の塩基性残基を含み得る。
特に、ELABELAポリペプチドは、ELABELAシグネチャー配列CXXXRC
XXXHSRVPFP(配列番号1)の上流−7位に、またはおよそその位置に塩基性残
基を含み得る。塩基性残基は、リシン残基またはアルギニン残基を含み得る。
したがって、ELABELAポリペプチドは、配列(R/K)XXXXXXCXXXR
CXXXHSRVPFP(配列番号77)(式中、Xは、任意のアミノ酸を表す)を含み
得る。
(R/K)XXXXXXCXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号77)を含むE
LABELAポリペプチドは、本明細書において記載されるように、幹細胞の自己複製、
多能性または両方を維持することなど、天然ELABELAポリペプチドの1種または複
数の生物活性を含み得る。
ELABELAポリペプチドは、あるいは、またはさらに、ELABELAシグネチャ
ー配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)の上流−8位に、またはおよそ
その位置に塩基性残基を含み得る。塩基性残基は、リシン残基またはアルギニン残基を含
み得る。
したがって、ELABELAポリペプチドは、配列(R/K)XXXXXXXCXXX
RCXXXHSRVPFP(配列番号78)(式中、Xは、任意のアミノ酸を表す)を含
み得る。(R/K)XXXXXXXCXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号78)
を含むELABELAポリペプチドは、本明細書において記載されるように、幹細胞の自
己複製、多能性または両方を維持することなど、天然ELABELAポリペプチドの1種
または複数の生物活性を含み得る。
上記のように、ELABELAポリペプチドは、ELABELAシグネチャー配列CX
XXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)の上流−7位および−8位に、またはおよ
そその位置に1対の塩基性残基を含み得る、すなわち、配列(R/K)(R/K)XXX
XXXCXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号79)を含み得る。
ELABELAポリペプチドがシグナル配列含む場合には(以下を参照のこと)、EL
ABELAシグネチャー配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)の上流−
8位は、ヒトELABELA配列(配列番号20)の31位に対応し、ELABELAシ
グネチャー配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)の上流−7位は、ヒト
ELABELA配列(配列番号20)の32位に対応することは明らかとなる。
ELABELAポリペプチドは、配列番号2〜配列番号18からなる群から選択される
配列を含み得る。ELABELAポリペプチドは、配列番号2として示されるヒトELA
BELA配列を含み得る。ELABELAポリペプチドは、配列番号5として示されるマ
ウスELABELA配列を含み得る。
いくつかの実施形態では、ELABELAポリペプチドは、シグナルペプチドまたはシ
グナル配列を含む。シグナルペプチドの存在が、ELABELAペプチドが細胞から排出
および分泌されることを可能にすることは技術を有する読み手には明らかとなろう。技術
を有する読み手はまた、このようなシグナル配列を本明細書に記載されるELABELA
ポリペプチドの配列中に遺伝子操作する方法を承知するであろう。
シグナル配列を含むELABELAポリペプチドは、本明細書において、便宜上、「全
長」ポリペプチドと呼ばれ得る。それらは、産生されるべきELABELAポリペプチド
中に、本明細書に開示されるELABELAシグナル配列を含めた任意の公知のシグナル
配列を含めることによって産生され得る。
ELABELAポリペプチドは、任意の適した種に由来するELABELAシグナル配
列、例えば、ヒト属MRFQQFLFAFFIFIMSLLLISG(配列番号19)、
シロアシネズミ属MRFQHYFLVFFIFAMSLLFITE(配列番号80)、ク
マネズミ属MRFQPLFWVFFIFAMSLLFITE(配列番号81)、ハツカネ
ズミ属MRFQPLFWVFFIFAMSLLFISE(配列番号82)、ウシ属MRF
HQFFLLFVIFMLSLLLIHG(配列番号83)、イノシシ属MRFRQFF
LVFFIFMMNLLLICG(配列番号84)、アルマジロ属MKFQQFFYVF
FVFIMSLLLING(配列番号85)、フクロギツネ属MRFQLLFFLFLF
FTMGILLIDG(配列番号86)、ガルス属MRLRRLLCVVFLLLVSL
LPAAA(配列番号87)、ヤモリ属MRLQLLLLTCFLILTGVLLGNG
(配列番号88)、アノリス属MRLQQLLLTWFLLLAGALLING(配列番
号89)、ゼノパス属MDFQKLLYALFFILMSLLLING(配列番号90)
、トラフサンショウウオ属MKWQKLLAILFWILMGALLVNG(配列番号9
1)、メダカ属MRVWNLLYLLLLLAAALAPVFS(配列番号92)または
ソウギンザメ属MRFQHLLHIILLLCTSLLLISG(配列番号93)を含み
得る。
例えば、配列番号19として示されるヒトELABELAシグナル配列、すなわち、M
RFQQFLFAFFIFIMSLLLISGを含み得る。
「全長」または「天然」ELABELAポリペプチドの例は、本明細書において開示さ
れており、配列番号20〜配列番号36として示される配列のうちいずれかを含む。いく
つかの実施形態では、ELABELAポリペプチドは、配列番号20として示される配列
を有するかまたは含むヒトELABELAポリペプチドを含み得るまたはそれからなり得
る。配列番号23を有する配列などのマウスELABELAポリペプチドを含み得るまた
はそれからなり得る。
「ELABELAポリペプチド」は、天然ELABELAポリペプチドの1種または複
数の生物活性などの天然ELABELAポリペプチドの1種または複数の活性を含み得る
。このようなELABELA活性は、本明細書において別の場所に詳細に記載されており
、例えば、幹細胞などの細胞の自己複製または多能性または両方を維持する能力を含む。
上記のように、これらのポリペプチドのいずれか、いくつかまたはすべてのその相同体
変異体および誘導体も、用語「ELABELAポリペプチド」に含まれる。
例えば、ELABELAポリペプチドは、1個または複数のスルフヒドリル基を有する
還元システインを含み得る。還元システインは、ELABELAアミノ酸配列中のどこに
も現れ得る。例えば、配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)における番
号付けに基づいて1位のシステインは、スルフヒドリル基を有する還元システインを含み
得る。6位のシステインは、同様に、スルフヒドリル基を有する還元システインを含み得
る。1位および6位の両方のシステイン残基は、そのように修飾され得る。ELABEL
Aポリペプチドは、配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)における番号
付けに基づいて1位と6位のシステイン残基の間に分子内共有結合を含み得る。
上記の位置番号付けは、それぞれ、ヒトELABELAポリペプチド配列MRFQQF
LFAFFIFIMSLLLISGQRPVNLTMRRKLRKHNCLQRRCMP
LHSRVPFP(配列番号20)中の位置番号39および43にそれぞれ対応する。
別の例として、ELABELAポリペプチドは、「ELABELAポリペプチド」と呼
ばれるものなどの本明細書で論じる配列のいずれかの1つまたは複数の突然変異を含み得
る。このような突然変異した配列は、本明細書において別の場所にさらに詳細に記載され
ている。
配列番号20として示されるヒトELABELA配列の位置番号付けに基づいて、その
配列の31位に塩基性残基の突然変異を含むELABELAポリペプチドが含まれる。3
1位の塩基性残基は、中性残基に突然変異し得る。例えば、31位のアルギニンまたはリ
シン残基は、アラニンまたはグリシン残基に突然変異し得る。
ELABELAポリペプチドは、配列番号20として示されるヒトELABELA配列
の位置番号付けに基づいて32位の塩基性残基の突然変異を含み得る。例えば、32位の
塩基性残基は、中性残基に突然変異し得る。したがって、32位のアルギニンまたはリシ
ン残基は、アラニンまたはグリシン残基に突然変異し得る。
ELABELAポリペプチドは、上記で示された塩基性残基の両方がそのように突然変
異している突然変異体を含み得る。したがって、ELABELAポリペプチドは、R31
G、R31A、K31GまたはK31A置換を含み得る。置換は、R32G、R32A、
K32GまたはK32Aを含み得る。したがって、ELABELAポリペプチドは、配列
:(R/K)(A/G)XXXXXXCXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号94
)、(A/G)(R/K)XXXXXXCXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号9
5)または(A/G)(A/G)XXXXXXCXXXRCXXXHSRVPFP(配列
番号96)のいずれか1種を含み得る。
上記のように、位置番号付けは、配列番号20として示されるヒトELABELA配列
の位置番号付けに基づいている。
配列番号20として示されるヒトELABELA配列の位置番号付けに基づいて、31
位および32位は、ELABELAシグネチャー配列CXXXRCXXXHSRVPFP
(配列番号1)の位置番号付けに関して、それぞれ、−8位および−7位に対応すること
は認められよう。
本明細書に記載されるELABELAポリペプチド配列の各々は、ELABELAシグ
ネチャー配列を必ず含むので、当業者ならば、所有するELABELAポリペプチド配列
内の任意の特定の残基の位置番号付けを確立できる。すなわち、当業者ならば、本明細書
においておよび所有するその他の供給源において入手可能な情報を考えて、配列番号20
として示されるヒトELABELA配列に基づいて、またはELABELAポリペプチド
中に含まれるELABELAシグネチャー配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列
番号1)の位置番号付けに基づいて、任意のELABELAポリペプチド配列において、
任意の特定の残基の位置番号付けを確立できるであろう。
ELABELAポリペプチドは、種々の手段のために、例えば、ELABELA関連状
態を患っているか、それを患っていると疑われる個体へのその治療のための投与のために
使用され得る。
それらはまた、特定のELABELA結合剤、特に、抗ELABELA抗体などの抗E
LABELA剤の産生またはスクリーニングのために使用され得る。これらは、本明細書
において別の場所にさらに詳細に記載されている。
ELABELAポリペプチドの発現は、ELABELA関連状態の診断または検出のた
めに検出され得る。
ELABELA関連状態は、本明細書において別の場所にさらに詳細に記載されている
本発明者らは、具体的に、配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)(式
中、Xは、1個の/任意のアミノ酸残基である)を含むELABELAポリペプチド断片
を提供し、ポリペプチド断片は、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持する。
断片は、配列番号60〜76の配列を含まないようなものであり得る。
分子内共有結合が、配列番号1の1位と6位のシステイン残基の間に存在し得るか、ま
たは配列番号1の1位および6位の一方もしくは両方のシステイン残基が、スルフヒドリ
ル基を有する還元システインを含み得るか、または両方である。
ELABELAポリペプチド断片は、さらに標識を含み得る。標識は、放射性同位元素
を含み得る。放射性同位元素は、125Iを含み得る。
ポリペプチド断片は、誘導体化され得る。
ELABELAポリペプチド断片は、シグナル配列をさらに含み得る。シグナル配列は
、配列番号19を含み得る。
断片は、配列番号1のN末端に7個のさらなるアミノ酸をさらに含み得る。ELABE
LAポリペプチド断片は、配列番号162(XXXXXXXCXXXRCXXXHSRV
PFP)の配列を有し得る。配列番号162の1位は、塩基性アミノ酸残基を含み得る。
2〜6、8〜10および13〜15位のXは、任意のアミノ酸残基を含み得る。ポリペプ
チド断片は、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持可能であり得る。
断片は、配列番号181〜197の配列を含まないようなものであり得る。
1位の塩基性残基は、KまたはRから選択され得る。
断片は、配列番号1のN末端に8個のさらなるアミノ酸をさらに含み得る。ELABE
LAポリペプチド断片は、配列番号163(XXXXXXXXCXXXRCXXXHSR
VPFP)の配列を有し得る。配列番号163の1位は、塩基性アミノ酸残基を含み得る
。2〜7、9〜11および14〜17位のXは、1個の/任意のアミノ酸残基を含み得る
。ポリペプチド断片は、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持可能であり得る。
断片は、配列番号164〜180の配列を含まないようなものであり得る。
1位の塩基性残基は、KまたはRから選択され得る。
断片は、配列番号1のN末端に8個のさらなるアミノ酸をさらに含み得る。ELABE
LAポリペプチド断片は、配列番号163(XXXXXXXXCXXXRCXXXHSR
VPFP)の配列を含み得る。配列番号163の1位および2は、塩基性アミノ酸残基の
対を含み得る。位置3〜7、10〜12および15〜17のXは、任意のアミノ酸残基を
含み得る。ポリペプチド断片は、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持可能であり
得る。
断片は、配列番号164〜180の配列を含まないようなものであり得る。
1位および2の塩基性残基の対は、KK、KR、RKおよびRRから選択され得る。
ポリペプチド
「ポリペプチド」とは、ペプチド結合または修飾されたペプチド結合、すなわち、ペプ
チドアイソスターによって互いに接合している2個以上のアミノ酸を含む任意のペプチド
またはタンパク質を指す。「ポリペプチド」とは、通常、ペプチド、オリゴペプチドまた
はオリゴマーと呼ばれる短鎖および一般的に、タンパク質と呼ばれる長鎖の両方を指す。
ポリペプチドは、20種の遺伝子によってコードされるアミノ酸以外のアミノ酸を含有し
得る。
「ポリペプチド」は、翻訳後プロセシングなどの天然プロセスによって、または当技術
分野で周知の化学修飾技術のいずれかによって修飾されるアミノ酸配列を含む。このよう
な修飾は、基本的な教本に、およびより詳細な研究論文に、ならびに多量の研究文献に十
分に記載されている。修飾は、ペプチド骨格、アミノ酸側鎖およびアミノまたはカルボキ
シル末端を含めたポリペプチド中のどこでも起こり得る。同じ種類の修飾は、所与のポリ
ペプチド中のいくつかの部位に同一または種々の程度で存在し得ることは認められよう。
また、所与のポリペプチドは、多数の種類の修飾を含有し得る。
ELABELAポリペプチドは、ユビキチン化の結果として分岐され得、それらは、分
岐を有するか有さない環状であり得る。環状、分岐および分岐環状ポリペプチドは、翻訳
後天然プロセスに起因し得るか、または合成法によって作製され得る。修飾として、アセ
チル化、アシル化、ADPリボシル化、アミド化、フラビンの共有結合、ヘム部分の共有
結合、ヌクレオチドまたはヌクレオチド誘導体の共有結合、脂質または脂質誘導体の共有
結合、ホスホチジルイノシトールの共有結合、架橋(cross−inking)、環化
、ジスルフィド結合形成、脱メチル化、共有結合性架橋(cross−inks)の形成
、シスチンの形成、ピログルタミン酸の形成、ホルミル化、γ−カルボキシル化、グリコ
シル化、GPIアンカー形成、水酸化、ヨウ素化、メチル化、ミリストイル化、酸化、タ
ンパク質分解プロセシング、リン酸化、プレニル化、ラセミ化、セレノイル化、硫酸化、
アルギニル化などのアミノ酸のタンパク質へのトランスファーRNA媒介性付加およびユ
ビキチン化が挙げられる。例えば、Proteins−Structure and M
olecular Properties、第2版、T.E.Creighton、W.
H.Freeman and Company、New York、1993年およびP
osttranslational Covalent Modification o
f Proteins、B.C.Johnson編、Academic Press、N
ew York、1983年中、Wold、F.、Posttranslational
Protein Modifications:Perspectives and
Prospects、1〜12頁;Seifterら、「Analysis for p
rotein modifications and nonprotein cofa
ctors」、Meth Enzymol (1990年)第182巻:626〜646
頁およびRattanら、「Protein Synthesis:Posttrans
lational Modifications and Aging」、Ann NY
Acad Sci(1992年)第663巻:48〜62頁を参照のこと。
ELABELAポリペプチドは、配列番号53の配列を有する断片を含み得る。このよ
うな断片は、N末端にピログルタミン酸を含み得る。当業者には理解されるように、グル
タミン酸またはグルタミンが、配列番号53のELABELAポリペプチド断片などのポ
リペプチドのN末端にある場合には、自発的に環化して、ピログルタミン酸を形成し得る
。いくつかの実施形態では、配列番号53の配列を有する断片は、標識をさらに含み得る
用語「ポリペプチド」は、レトロインベルソDペプチドなどの当技術分野で公知の種々
の合成ペプチド変異を含む。ペプチドは、抗原決定基および/またはT細胞エピトープで
あり得る。ペプチドは、in vivo免疫原性であり得る。ペプチドは、in viv
oで中和抗体を誘導可能であり得る。
ELABELAに当てはまるように、得られたアミノ酸配列は、ELABELAポリペ
プチド、例えば、ヒトELABELAポリペプチドに共通する生物活性などの1種または
複数の活性を有し得る。ELABELAポリペプチド活性は、本明細書において別の場所
に詳細に記載されている。一例として、ELABELA相同体は、幹細胞などの細胞の自
己複製または多能性または両方を維持可能であり得る。
特に、用語「相同体」は、得られたアミノ酸配列がELABELA活性を有する場合に
、構造および/または機能に関する同一性をカバーするものとする。配列同一性(すなわ
ち、類似性)に関して、少なくとも70%、少なくとも75%など、少なくとも85%な
ど、少なくとも90%などの配列同一性があり得る。少なくとも95%、少なくとも98
%などの配列同一性があり得る。これらの用語はまた、ELABELA核酸配列の対立遺
伝子変異であるアミノ酸に由来するポリペプチドを包含する。
その他のELABELAポリペプチド
ELABELA変異体、相同体、誘導体および断片はまた、本明細書に記載される方法
および組成物において使用される。
ELABELAに関して、用語「変異体」、「相同体」、「誘導体」または「断片」は
、配列からのまたは配列への、1個(または複数)のアミノ酸の任意の置換、変異、修飾
、置換え、欠失または付加を含む。文脈が別に認めない限り、「ELABELA」への言
及は、このようなELABELAの変異体、相同体、誘導体および断片への言及を含む。
このようなELABELA変異体、相同体、誘導体および断片は、本明細書において記載
されるように、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持することなど、天然ELAB
ELAポリペプチドの1種または複数の生物活性を含み得る。
本明細書において、「欠失」は、それぞれ、1つまたは複数のヌクレオチドまたはアミ
ノ酸残基が存在しないヌクレオチドまたはアミノ酸配列のいずれかにおける変化と定義さ
れる。
本明細書において、「挿入」または「付加」は、天然に存在する物質と比較して、それ
ぞれ、1つまたは複数のヌクレオチドまたはアミノ酸残基の付加をもたらしたヌクレオチ
ドまたはアミノ酸配列の変化である。
本明細書において、「置換」は、それぞれ、種々のヌクレオチドまたはアミノ酸による
1つまたは複数のヌクレオチドまたはアミノ酸の置換えに起因する。
本明細書において記載されるようなELABELAポリペプチドはまた、サイレント変
化を生成し、機能的に同等なアミノ酸配列をもたらす、アミノ酸残基の欠失、挿入または
置換を有し得る。
計画的なアミノ酸置換は、残基の極性、電荷、溶解度、疎水性、親水性および/または
両親媒性における類似性に基づいて行われ得る。例えば、負電荷を有するアミノ酸として
、アスパラギン酸およびグルタミン酸、正電荷を有するアミノ酸として、リシンおよびア
ルギニンが挙げられ、同様の親水性値を有する電荷を有さない極性ヘッド基を有するアミ
ノ酸として、ロイシン、イソロイシン、バリン、グリシン、アラニン、アスパラギン、グ
ルタミン、セリン、トレオニン、フェニルアラニンおよびチロシンが挙げられる。
保存的置換は、例えば、以下の表に従って行われ得る。第2列中の同一ブロック中およ
び第3列中の同一行中のアミノ酸は、互いに置換され得る:
ELABELAポリペプチドは、通常、N末端またはC末端、例えば、N末端に、異種
アミノ酸配列をさらに含み得る。
異種配列は、細胞内または細胞外タンパク質ターゲッティングに影響を及ぼす配列(リ
ーダー配列など)を含み得る。異種配列はまた、ELABELAポリペプチドの免疫原性
を増大させ、ならびに/またはポリペプチドの識別、抽出および/もしくは精製を促進す
る配列を含み得る。使用され得る別の異種配列として、N末端であり得るポリヒスチジン
などのポリアミノ酸配列がある。少なくとも10個のアミノ酸、例えば、少なくとも17
個であるが50個より少ないアミノ酸のポリヒスチジン配列が使用され得る。
ELABELAポリペプチドは、「成熟」タンパク質の形態であり得るか、または融合
タンパク質などの大きなタンパク質の一部であり得る。また、分泌またはリーダー配列、
プロ配列、複数のヒスチジン残基などの精製に役立つ配列または組換え産生の間の安定性
のためのさらなる配列を含有するさらなるアミノ酸配列を含むことも可能である。
シグナル配列(分泌配列またはリーダー配列)は、配列MRFQQFLFAFFIFI
MSLLLISG(配列番号19)を含み得る。このようなシグナル配列を含むELAB
ELAポリペプチドの一例として、配列番号20として示される全長ヒトELABELA
ポリペプチド配列がある。
本明細書に記載されるようなELABELAポリペプチドは、公知の技術を使用して組
換え手段によって作製され得る。しかし、それらはまた、固相合成などの化学法を使用し
てなど、当業者に周知の技術を使用して合成手段によっても作製され得る。
このようなポリペプチドはまた、例えば、抽出および精製に役立つよう、融合タンパク
質として産生され得る。融合タンパク質パートナーの例として、グルタチオン−S−トラ
ンスフェラーゼ(GST)、6xHis(配列番号97)、GAL4(DNA結合および
/または転写物活性化ドメイン)およびβ−ガラクトシダーゼが挙げられる。
また、融合タンパク質パートナーと対象とするタンパク質配列の間に、トロンビン切断
部位などの、融合タンパク質配列の除去を可能にするためのタンパク質分解性切断部位を
含むことが好都合であり得る。融合タンパク質は、対象とするタンパク質の配列の機能を
邪魔しないものであり得る。
ELABELAポリペプチドは、実質的に単離された形態であり得る。この用語は、天
然状態からの人の手による変更を指すものとする。「単離された」組成物または物質が天
然にある場合には、その元の環境から変更または除去されているか、または両方である。
例えば、生存する動物中に天然に存在するポリヌクレオチド、核酸またはポリペプチドは
、「単離されて」いないが、その天然状態の共存する材料から分離されている同一ポリヌ
クレオチド、核酸またはポリペプチドは、この用語が本明細書において使用されるように
「単離されている」。
しかし、ELABELAタンパク質は、タンパク質の意図される目的を干渉しない担体
または希釈剤と混合されてもよく、依然として、実質的に単離されたものと見なされると
いうことは理解されよう。ELABELAポリペプチドはまた、実質的に精製された形態
であってもよく、この場合には、一般的に、調製物中のタンパク質の90%を超える、例
えば、95%、98%または99%が、ELABELAポリペプチドである調製物中のタ
ンパク質を含む。
種々の種に由来するELABELA配列をアラインすることによって、種々の種の間で
アミノ酸配列のどの領域が保存されているか(「相同領域」)、また、種々の種の間でど
の領域が変わるか(「異種領域」)を決定することが可能である。
このようなアラインメントの一例は、図1Cに示されている。
ELABELAポリペプチドは、相同領域の少なくとも一部に相当する配列を含み得る
相同領域は、少なくとも2種間で高度の相同性を示す。2種は、例えば、ヒトと、シロ
アシネズミ属、クマネズミ属、ハツカネズミ属、ウシ属、イノシシ属、アルマジロ属、フ
クロギツネ属、ガルス属、ヤモリ属、アノリス属、ゼノパス属、トラフサンショウウオ属
、メダカ属、ソウギンザメ属、タイヘイヨウサケ属またはダニオ属などの別の種を含み得
る。
相同領域は、例えば、上記の試験を使用して、アミノ酸レベルで少なくとも70%、少
なくとも80%、少なくとも90%または少なくとも95%の同一性を示し得る。
相同領域の例が、本明細書に示されており、例えば、HSRVPFP(配列番号58)
、RCXXXHSRVPFP(配列番号59)またはCXXXRCXXXHSRVPFP
(配列番号1)を含み得る。このような相同領域は、本明細書において記載されるように
、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持することなど、天然ELABELAポリペ
プチドの1種または複数の生物活性を含み得る。
相同領域に相当する配列を含むペプチドは、本明細書において別の場所でさらに詳細に
説明されるような治療戦略において使用され得る。あるいは、ELABELAペプチドは
、異種領域の少なくとも一部に相当する配列を含み得る。異種領域は、少なくとも2種間
で低い程度の相同性を示す。
ELABELA相同体
使用するために開示されるELABELAポリペプチドは、任意の供給源、例えば、関
連するウイルス/細菌タンパク質、細胞性相同および合成ペプチド、ならびにそれらの変
異体または誘導体から得られる相同配列を含む。
したがって、ポリペプチドはまた、哺乳動物(例えば、マウス、ラットまたはウサギ)
、特に、霊長類、より特には、ヒトなどの動物を含めたその他の種に由来するELABE
LAの相同体をコードするものを含む。より詳しくは、相同体は、ヒト相同体を含む。
本明細書の関連において、相同配列は、例えば、少なくとも1、2、3、4、5、6、
7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、2
1、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34
、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、
48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59個または6
0個またはそれ超のアミノ酸にわたって、関連ELABELA配列の配列と、アミノ酸レ
ベルで、少なくとも15、少なくとも20、少なくとも25、少なくとも30、少なくと
も40、少なくとも50、少なくとも60、少なくとも70、少なくとも80または少な
くとも90%同一、例えば、少なくとも95または少なくとも98%同一であるアミノ酸
配列を含むととられる。
特に、相同性は、通常、タンパク質機能にとって必須ではない隣接する配列よりも、必
須であると知られている配列の領域に関して考慮されなくてはならない。これは、遠縁の
生物に由来する相同配列を考慮する場合には特に重要である。
ELABELA中のこのような領域の例は、以下の配列:
R/K)(R/K)XXXXXXXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号79

中で下線が引かれて示されている。
相同性は、類似性(すなわち、同様の化学特性/機能を有するアミノ酸残基)の点で考
慮され得るが、本明細書との関連で、相同性は、配列同一性の点で表され得る。
相同性比較は、目視によって、より普通には、容易に入手可能な配列比較プログラムを
用いて実施され得る。これらの公的に入手可能な、および市販のコンピュータプログラム
は、2種以上の配列間の同一性%を算出できる。
同一性%は、連続配列にわたって算出され得る、すなわち、一方の配列が、もう一方の
配列とアラインされ、一方の配列中の各アミノ酸が、もう一方の配列中の対応するアミノ
酸と一度に1残基が直接比較される。これは、「ギャップなし」アラインメントと呼ばれ
る。通常、このようなギャップなしアラインメントは、比較的短い数の残基(例えば、5
0個未満の連続するアミノ酸)にわたる場合にのみ実施される。
これは、極めて単純であり、一貫性のある方法であるが、例えば、そうでなければ同一
の配列の対において、1つの挿入または欠失が、以後のアミノ酸残基をアラインメントか
ら合わなくさせ、したがって、グローバルアラインメントが実施された場合に、相同性%
の大幅な低下をもたらす可能性があることを考慮に入れることができない。結果として、
ほとんどの配列比較法は、全体的な相同性スコアに過度のペナルティーを科すことなく、
あり得る挿入および欠失を考慮する最適アラインメントをもたらすよう設計されている。
これは、局所同一性または類似性を最大にするよう配列アラインメント中に「ギャップ」
を挿入することによって達成される。
しかし、これらのより複雑な方法は、アラインメント中に生じる各ギャップに「ギャッ
プペナルティー」を割り当て、その結果、同数の同一アミノ酸について、2種の比較され
る配列間のより高い関連性を反映する、できる限り少ないギャップを有する配列アライン
メントが、多数のギャップを有するものよりも高いスコアを達成する。ギャップの存在に
ついて比較的高いコストを、ギャップ中の各々のその後の残基について小さいペナルティ
ーをかける「アフィンギャップコスト」が、通常使用される。これは、最もよく使用され
るギャップスコアリングシステムである。高いギャップペナルティーは、もちろん、より
少ないギャップを有する最適化されたアラインメントをもたらす。ほとんどのアラインメ
ントプログラムは、ギャップペナルティーが修飾されることを可能にする。しかし、配列
比較のためにこのようなソフトウェアを使用する場合にはデフォルト値が使用され得る。
例えば、GCG Wisconsin Bestfitパッケージ(本明細書において別
の場所を参照のこと)を使用する場合には、アミノ酸配列のデフォルトギャップペナルテ
ィーは、ギャップについて−12であり、各伸長について−4である。
したがって、最大相同性%の算出は、ギャップペナルティーを考慮した最適アラインメ
ントの作成を最初に必要とする。このようなアラインメントを実施するための適したコン
ピュータプログラムとして、GCG Wisconsin Bestfit packa
ge(University of Wisconsin、U.S.A;Devereu
xら、1984年、Nucleic Acids Research第12巻:387頁
)がある。配列比較を実施できるその他のソフトウェアの例として、それだけには限らな
いが、BLASTパッケージ(Ausubelら、1999年同著−第18章を参照のこ
と)、FASTA(Altschulら、1990年、J.Mol.Biol.、403
〜410頁)および比較ツールのGENEWORKSスーツが挙げられる。BLASTお
よびFASTAの両方が、オフラインおよびオンライン検索に利用可能である(Ausu
belら、1999年同著、7−58〜7−60参照のこと)。GCG Bestfit
プログラムが使用され得る。
最終相同性%が、同一性の点で測定され得るが、アラインメントプロセス自体は、通常
、全か無の対比較に基づいていない。代わりに、化学的類似性または進化距離に基づいて
スコアを各ペアワイズ比較に割り当てるスケールド類似性スコアマトリックスが、一般に
使用される。よく使用されるこのようなマトリックスの一例として、BLOSUM62マ
トリックス−プログラムのBLASTスーツのデフォルトマトリックスがある。GCG
Wisconsinプログラムは、公開されたデフォルト値または供給される場合にはカ
スタム記号比較表のいずれかを一般的に使用する(さらなる詳細についてはユーザーマニ
ュアルを参照のこと)。GCGパッケージの公開デフォルト値が、またはその他のソフト
ウェアの場合には、BLOSUM62などのデフォルトマトリックスが使用され得る。
一度、ソフトウェアが最適アラインメントを作り出すと、配列同一性%などの相同性%
を算出することが可能である。ソフトウェアは、通常、これを配列比較の一部として行い
、数的結果を生成する。
アミノ酸配列に関して用語「変異体」または「誘導体」は、得られるアミノ酸配列が、
ELABELAポリペプチドと少なくとも同一の活性を有するなど、修飾されていない配
列と実質的に同一の活性を保持する場合に、配列からのまたは配列への、1個(または複
数)のアミノ酸の任意の置換、変異、修飾、置換え、欠失または付加を含む。このような
ELABELA変異体および誘導体は、本明細書において記載されるように、幹細胞の自
己複製、多能性または両方を維持することなど、天然ELABELAポリペプチドの1種
または複数の生物活性を含み得る。
本明細書に開示されるELABELAアミノ酸配列を有するポリペプチドまたはその断
片または相同体は、本明細書に記載される方法および組成物において使用するために修飾
され得る。通常、配列の生物活性を維持する修飾が行われる。修飾された配列が修飾され
ていない配列の生物活性を保持するという条件で、アミノ酸置換、例えば、1、2または
3〜10、20または30の置換が行われ得る。あるいは、本明細書に記載されるポリペ
プチドの1つまたは複数の機能的ドメインを計画的に不活性化するよう、修飾が行われ得
る。アミノ酸置換は、例えば、治療上投与されるポリペプチドの血漿半減期を増大するた
めに、天然に存在しない類似体の使用を含み得る。
ELABELA断片
本明細書に記載される方法および組成物において使用するためのポリペプチドはまた、
上記で同定されたELABELAポリペプチドのいずれかの全長配列の断片を含む。断片
は、少なくとも1つのエピトープを含み得る。エピトープを同定する方法は、当技術分野
で周知である。断片は、通常、少なくとも5個のアミノ酸、例えば、少なくとも6、7、
8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55個またはそれ超
のアミノ酸を含む。
関連ELABELAアミノ酸配列に由来する5、6、7、8、9、10、11、12、
13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、2
6、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39
、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、
53、54、55、56、57、58、59、60個またはそれ以上の残基を含むか、ま
たはそれからなる断片が含まれる。
このようなELABELA断片は、本明細書において記載されるように、幹細胞の自己
複製、多能性または両方を維持することなど、天然ELABELAポリペプチドの1種ま
たは複数の生物活性を含み得る。
本発明者らは、本明細書に記載されるようなELABELAポリペプチドの一部を含む
ペプチドをさらに記載する。したがって、ELABELAの断片およびその相同体、変異
体または誘導体が含まれる。ペプチドは、2から60個の間のアミノ酸、例えば、4から
50個の間のアミノ酸の長さであり得る。ペプチドは、例えば、トリプシンなどの適した
酵素を用いる消化によって、本明細書に開示されるようなELABELAポリペプチドか
ら導かれ得る。あるいは、ペプチド、断片などは、組換え手段によって作製され得るか、
固相合成などの化学的手段によって合成によって合成され得る。
したがって、本発明者らは、ELABELAポリペプチドまたは断片を作製する方法で
あって、細胞においてCXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)(式中、Xは、
1個のまたは任意のアミノ酸残基である)を含む配列をコードする核酸を発現させること
を含む方法を記載し、ポリペプチド断片は、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持
する。
CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)を含む配列をコードする核酸を発現
する細胞は、細菌、真菌または酵母細胞であり得る。
CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)を含む配列は、配列番号2〜36か
らなる群から選択され得る。
本発明者らは、ELABELAポリペプチドまたは断片を作製する方法であって、化学
合成を使用して、CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)(式中、Xは、1個
のまたは任意のアミノ酸残基である)を含む合成ポリペプチドまたは配列番号53の配列
を有する断片を作製する方法をさらに記載し、ポリペプチド断片は、幹細胞の自己複製、
多能性または両方を維持する。
ELABELAポリペプチドまたは断片、誘導体、相同体または変異体は、標識を含み
得る。標識は、放射性同位元素を含み得る。放射性同位元素は、125Iを含み得る。E
LABELAポリペプチドまたは断片、誘導体、相同体または変異体が導かれ得る。
このようなELABELAポリペプチド、断片、誘導体、相同体および変異体は、例え
ば、このような断片に対して作製された抗体によってELABELA発現を選択的に検出
するためのプローブを作製するために使用され得る。これらの抗体は、ELABELAと
特異的に結合すると予測され、本明細書において開示される診断および治療の方法におい
て有用である。
ELABELAおよびその断片、相同体、変異体および誘導体は、組換え手段によって
作製され得る。しかし、それらはまた、固相合成などの当業者に周知の技術を使用して合
成手段によって作製され得る。タンパク質はまた、例えば、抽出および精製に役立つよう
、融合タンパク質として産生され得る。融合タンパク質パートナーの例として、グルタチ
オン−S−トランスフェラーゼ(GST)、6xHis(配列番号97)、GAL4(D
NA結合および/または転写物活性化ドメイン)およびβ−ガラクトシダーゼが挙げられ
る。融合タンパク質パートナーと対象とするタンパク質配列の間に、融合タンパク質配列
の除去を可能にするためのタンパク質分解性切断部位を含むことが好都合であり得る。融
合タンパク質は、対象とするタンパク質の配列の機能を邪魔しないものであり得る。タン
パク質はまた、動物細胞からの細胞抽出物の精製によって得られ得る。
本明細書に開示されるELABELAポリペプチド、変異体、相同体、断片および誘導
体は、実質的に単離された形態であり得る。このようなポリペプチドは、タンパク質の意
図される目的を干渉しない担体または希釈剤と混合されてもよく、依然として、実質的に
単離されたものと見なされるということは理解されよう。ELABELA変異体、相同体
、断片または誘導体はまた、実質的に精製された形態であってもよく、この場合には、一
般的に、調製物中のタンパク質の90%を超える、例えば、95%、98%または99%
が、あるタンパク質である、調製物中のタンパク質を含む。
本明細書に開示されるELABELAポリペプチド、変異体、相同体、断片および誘導
体は、明示標識で標識され得る。明示標識は、ポリペプチドなどが検出されることを可能
にする任意の適した標識であり得る。適した標識として、放射性同位体、例えば、125
I、酵素、抗体、ポリヌクレオチドおよびビオチンなどのリンカーが挙げられる。標識さ
れたポリペプチドは、サンプル中のポリペプチドの量を調べるためにイムノアッセイなど
の診断手順において使用され得る。ポリペプチドまたは標識されたポリペプチドはまた、
標準プロトコールを使用する動物およびヒトにおける前記ポリペプチドに対する免疫反応
性の検出のための血清学的または細胞媒介性イムノアッセイにおいて使用され得る。
任意選択で、標識された、本明細書において開示されるELABELAポリペプチド、
変異体、相同体、断片および誘導体はまた、固相、例えば、イムノアッセイウェルまたは
ディップスティックの表面に固定され得る。このような標識されたおよび/または固定さ
れたポリペプチドは、適した試薬、対照、使用説明書などとともに、適した容器中でキッ
トにまとめられ得る。このようなポリペプチドおよびキットは、イムノアッセイによるポ
リペプチドまたはその対立遺伝子または種変異体に対する抗体の検出の方法において使用
され得る。
イムノアッセイ法は、当技術分野で周知であり、(a)前記タンパク質に対する抗体に
よって結合可能なエピトープを含むポリペプチドを用意することと、(b)抗体−抗原複
合体の形成を可能にする条件下で、生体サンプルを前記ポリペプチドとともにインキュベ
ートすることと、(c)前記ポリペプチドを含む抗体−抗原複合体が形成されるかどうか
を判定することとを一般的に含む。
本明細書において開示されるELABELAポリペプチド、変異体、相同体、断片およ
び誘導体は、疾患におけるその機能を含めた細胞機能におけるその対応する遺伝子および
その相同体の役割を研究するためにin vitroまたはin vivo細胞培養系に
おいて使用され得る。例えば、末端切断型または修飾ポリペプチドは、細胞において生じ
る正常な機能を撹乱するために細胞中に導入され得る。
ポリペプチドは、組換え発現ベクターからのポリペプチドのin situ発現によっ
て細胞中に導入され得る(本明細書中の別の場所を参照のこと)。発現ベクターは、任意
選択で、ポリペプチドの発現を制御するために誘導プロモーターを保持する。
昆虫細胞または哺乳動物細胞などの適当な宿主細胞の使用は、組換え発現生成物に最適
な生物活性を付与するために必要とされ得るような翻訳後修飾(例えば、ミリストイル化
、グリコシル化、トランケーションおよびラピデーションおよびチロシン、セリンまたは
トレオニンリン酸化)を提供すると予測される。
本明細書において開示されるELABELAポリペプチド、変異体、相同体、断片およ
び誘導体が発現されるこのような細胞培養系は、細胞におけるポリペプチドの機能を干渉
または増強する候補物質を同定するためのアッセイ系において使用され得る。
本発明者らは、ELABELAポリペプチドまたはその断片を作製する方法であって、
(a)細胞においてCXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)(式中、Xは、1
個の/任意のアミノ酸残基である)を含む配列をコードする核酸を発現させることであり
、ポリペプチド断片は、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持することと、(b)
化学合成を使用して、CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)を含む合成ポリ
ペプチドもしくはその断片または配列番号53の配列を有する断片を作製することとを含
む方法を記載する。
CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)を含む配列をコードする核酸を発現
する細胞は、細菌、真菌または酵母細胞を含み得る。
CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)を含む配列は、配列番号2〜36か
らなる群から選択され得る。
ELABELAポリペプチドまたはその断片は、標識をさらに含み得る。標識は、放射
性同位元素を含み得る。放射性同位元素は、125Iを含み得る。
ポリペプチドまたはその断片が導かれ得る。
ELABELAポリペプチド活性
本明細書のELABELAポリペプチドは、配列番号20を有するヒトELABELA
ポリペプチドなどの天然ELABELAポリペプチドの生物活性などの1種または複数の
活性を含み得る。このような活性は、便宜上「ELABELA活性」または「ELABE
LAポリペプチド活性」と呼ばれ得る。
ELABELAなどのポリペプチドの「活性」または「生物活性」に言及する場合には
、これらの用語は、類似の活性または改善された活性または望ましくない副作用が低減し
たこれらの活性を含めたELABELAの代謝または生理学的機能を指すものとする。
例えば、ELABELA活性は、天然ELABELAポリペプチドの任意の活性を含み
得る。例えば、天然ELABELAポリペプチドの任意の身体活性、生化学活性、酵素活
性、生物学的活性などを含み得る。
特に、ELABELAポリペプチド、断片、変異体、相同体および誘導体の活性を含め
たELABELA活性は、以下のうちいずれか1種または複数を含み得る:
・幹細胞の自己複製を維持する能力
・幹細胞の多能性を維持する能力
・幹細胞の成長を維持する能力
・幹細胞の成長を促進する能力
・アポトーシスを阻害する能力
・胚性幹細胞の細胞表面と結合する能力
・内胚葉または中胚葉系列へ向けて幹細胞の分化を偏向させる能力
・アペリン受容体(APLNR)と結合する能力
・CXCR4受容体と結合する能力
・P13K/AKT経路を活性化する能力
・心保護、例えば、虚血および/または再灌流の間の心臓機能の回復または維持
・酸化ストレスの低減
・梗塞の大きさの低減
・HIV感染の阻害
ELABELA活性は、幹細胞の成長能を維持する能力、幹細胞のクローン形成能を維
持する能力および幹細胞の生存を維持する能力のうちいずれか1種または複数を含み得る
ELABELA活性は、胚性幹細胞によって分泌される能力および胚性幹細胞によって
取り込まれる能力のうち一方または両方を含み得る。
また、ELABELAの抗原性および免疫原性活性も含まれる。このような活性および
これらの活性をアッセイし、定量化する方法の例は、当技術分野で公知であり、この節に
おいて後に詳細に記載されている。
自己複製の維持
ELABELAポリペプチドは、幹細胞などの細胞の自己複製を維持する能力を含む天
然ELABELAポリペプチドの特性を有し得る。
多能性の維持
ELABELAポリペプチドは、幹細胞などの細胞の多能性を維持する能力を含む天然
ELABELAポリペプチドの特性を有し得る。
自己複製/多能性の維持についてのアッセイ
自己複製/多能性の維持についてのアッセイは、以下の「自己複製または多能性の維持
」と見出しのある節において詳細に記載されている。
アポトーシスの阻害
ELABELAポリペプチドは、アポトーシスを阻害する能力を含む天然ELABEL
Aポリペプチドの特性を有し得る。ELABELAポリペプチドは、細胞成長を促進する
能力を含む天然ELABELAポリペプチドの特性を有し得る。
細胞成長/アポトーシスの阻害の促進についてのアッセイ
アポトーシス阻害活性は、以下の実施例2に詳細に記載されるようにアッセイされ得る
手短には、hESCは、Accutase(Stem Cell Technolog
ies)を使用して単細胞中に解離され、10μM Y−27632(ROCK阻害剤)
の存在下で12時間プレーティングされる(Watanabeら、2007年)。
xCELLigenceリアルタイム成長アッセイは、E−プレート(ACEA Bi
osciences)のウェルあたりにプレーティングされた4000個細胞を用い、4
8時間毎に培地交換して実施される。
ELABELAポリペプチドは、2.5μM(または10μg/ml)で添加される。
細胞周期研究は、Click−iT EDU染色キット(Invitrogen)を用い
、二重チミジン遮断(2.5mMチミジン;16時間遮断、8時間放出、16時間遮断)
を実施することと、それに続く、放出後の示された時間でのDNA含量のDAPI染色に
よって実施される。
アポトーシスアッセイは、対照およびドキシサイクリン処理細胞を、Y−27632を
伴わずにマトリゲル上に6時間プレーティングすることと、それに続いて、回収し、アネ
キシンVおよび活性化カスパーゼ3について染色することによって実施される。
ELABELAポリペプチドは、120時間の期間にわたってヒトES細胞に曝露され
た10μMの濃度のELABELAポリペプチドが、ELABELAポリペプチドに曝露
されていない対照細胞と比較して、ヒトES細胞の細胞指数を少なくとも10%、少なく
とも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60
%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも100%、少
なくとも150%、少なくとも200%またはそれ超増大するようなものであり得る。
ELABELAポリペプチドは、120時間の期間にわたってヒトES細胞に曝露され
た10μMの濃度のELABELAポリペプチドが、ELABELAポリペプチドに曝露
されていない対照細胞と比較して、ヒトES細胞の細胞指数を2.5倍以上、3倍以上、
3.5倍以上、4倍以上、4.5倍以上、5倍以上、5.5倍以上、6倍以上、6.5倍
以上、7倍以上、7.5倍以上、8倍以上、8.5倍以上、9倍以上、10倍以上、15
倍以上、20倍以上、30倍以上または40倍以上増大するようなものであり得る。
用語「細胞指数」によって、本発明者らは、細胞培養アッセイの開始時に播種された細
胞の初期数と比較した所与の時間での生存細胞の定量的尺度(数など)を意味する(Ke
N、Wang X、Xu X、Abassi YA. The xCELLigenc
e system for real−time and label−free mo
nitoring of cell viability. Methods Mol
Biol. 2011年;第740巻:33〜43頁を参照のこと)。
ES細胞表面結合
ELABELAポリペプチドは、ES細胞の細胞表面と結合する能力を含む天然ELA
BELAポリペプチドの特性を有し得る。
ES細胞表面結合のアッセイ
ES細胞表面結合活性アッセイは、例えば、以下の実施例7に記載されるような当業者
に公知のいくつかの方法を用いて実施され得る。
ELABELAポリペプチドは、hES細胞などの胚性幹細胞に曝露され、その同族細
胞表面受容体と結合することが可能にされ得る。次いで、hES細胞は、固定され、本明
細書に記載されるような、ELABELAポリペプチド結合活性を有する抗体のいずれか
などの抗ELABELA抗体を用いて染色され得る。抗体結合を示す発色性の方法は、当
技術分野で公知であり、アルカリホスファターゼ、ジゴキシゲニンベースの方法などを含
み得る。細胞表面結合(細胞内結合と対照的に)を示すために、共焦点顕微鏡が使用され
得る。
アペリン受容体(APLNR)結合
ELABELAポリペプチドは、アペリン受容体(APLNR)と結合する能力を含む
天然ELABELAポリペプチドの特性を有し得る。
アペリン受容体結合についてのアッセイ
アペリン受容体結合実験は、当技術分野で公知であり、例えば、Angela Gid
dings、Scott Runyon、James Thomas、Julianne
Tajuba、Katherine Bortoff、Rangan Maitra(
2010年)、Development of a functional HTS a
ssay for the APJ receptor. International
Journal of High Throughput Screening.20
10年:第1巻、39〜47頁に詳細に記載されている。
CXCR4受容体結合
ELABELAポリペプチドは、CXCR4受容体と結合する能力を含む天然ELAB
ELAポリペプチドの特性を有し得る。
CXCR4受容体結合についてのアッセイ
分泌性ELABELAポリペプチド−アルカリホスファターゼ(ELABELAポリペ
プチド−AP)を、先に記載されたように(Chngら、2013年)、ELABELA
ポリペプチド−APをコードする構築物を293T細胞中にトランスフェクトすることに
よって産生する。次いで、ELA−AP発現細胞から得たコンディショニング培地を、C
XCR4の全長ORFをコードするプラスミドを用いてトランスフェクトされた293T
細胞とともに3時間インキュベートする。結合していないELABELAポリペプチド−
APを洗浄除去し、細胞を1% Triton−X/PBSを用いて溶解する。溶解物を
清澄化し、AP基質BCIP/NBTとともに37℃で15分間インキュベートする。4
95nmで光学濃度を読み取り、青色呈色の強度は、ELABELAポリペプチド−AP
の過剰発現されたCXCR4受容体との親和性と直接的に正比例する。
内胚葉または中胚葉系列に向けての偏向
ELABELAポリペプチドは、多能性細胞を内胚葉または中胚葉系列に向けて偏向さ
せる、平衡をとるまたは進ませる能力を含む天然ELABELAポリペプチドの特性を有
し得る。ELABELAポリペプチドは、明白な系列傾倒を引き起こさずに幹細胞などの
細胞を中内胚葉系列に向けて平衡をとり得る。
内胚葉または中胚葉系列に向けて偏向させる能力についてのアッセイ
中内胚葉系列偏向についてのアッセイは、当技術分野で公知であり、例えば、国際(P
CT)特許公開番号WO2007/050043に記載されている。
内胚葉または中胚葉系列に向けた偏向についてのアッセイはまた、例えば、以下の実施
例3および実施例20に記載されるように実施され得る。
ヒトES細胞株Shef4細胞株(InnissおよびMoore、2006年)など
の任意の適したES細胞培養が使用され得る。ES細胞は、適した濃度のELABELA
ポリペプチド(2.5μMまたは10μg/ml)の存在下で、24時間、48時間、7
2時間、96時間、120時間などの適した時間量の間培養される。
インキュベーション後、GATA6、GATA4、FOXA2、EOMESおよびBR
Aを含めた中内胚葉マーカーの発現が、例えば、RT−PCR、qPCRまたは免疫蛍光
を使用して、例えば、任意の適した手段によってアッセイされ得る。
したがって、RNAは、RNeasyキット(Invitrogen)を使用して抽出
され得る。qPCR反応は、Universal FastStart SYBR Gr
een Mastermix(Roche)を使用してか、またはTaqman Fas
t Mastermix(Invitrogen)と並行してUniversal Pr
obe Libraryシステム(Roche)のいずれかを使用して実施され得る。
これらのマーカーの各々のプライマー配列は、当技術分野で公知であり、また、例えば
、表E1(実施例3)に列挙されている。
SSEA3およびTRA−1−60などの細胞表面マーカーの発現は、ES細胞が、幹
細胞性を失わないことを確認するためにアッセイされ得る。
心保護
ELABELAポリペプチドは、心保護を含む天然ELABELAポリペプチドの特性
を有し得る。心保護は、虚血および/または再灌流の間の心臓機能の回復または維持を含
み得る。
心保護はまた、梗塞の大きさを低減する能力としてアッセイされ得る。梗塞の低減は、
心筋虚血および再灌流傷害のマウスまたはブタモデルにおいてアッセイされ得る。
心保護についてのアッセイ
心保護は、例えば、国際(PCT)特許公開WO2009/105044の実施例5、
10、14および20に記載される方法のうちいずれか1種または複数を使用してアッセ
イされ得る。
酸化ストレス
ELABELAポリペプチドは、酸化ストレスを低減する能力(または細胞保護作用)
を含む天然ELABELAポリペプチドの特性を有し得る。
酸化ストレスについてのアッセイ
酸化ストレスの低減は、例えば、過酸化水素(H)誘導性細胞死のin vit
roアッセイを使用してアッセイされ得る。要約すると、過酸化水素(H)媒介性
酸化ストレスは、ヒト白血病CEM細胞において誘導され、細胞生存力は、トリパンブル
ー排除によってモニタリングされる。ヒト白血病CEM細胞は、ELABELAポリペプ
チドとともに(対照として生理食塩水とともに)インキュベートされ、酸化ストレスを誘
導するために50μM Hを用いて処理される。細胞生存力は、H処理の1
2、24、36および48時間後にトリパンブルー排除を使用して評価される。
酸化ストレスの低減は、DNA酸化のin vivoアッセイを使用してさらにアッセ
イされ得る。in vivo酸化ストレスはまた、以下のようにアッセイされ得る。ブタ
をELABELAポリペプチドを用いて(対照として生理食塩水を用いて)処理する。ブ
タ心臓の組織切片を得る。処理されたおよび処理されていないブタの組織切片における核
酸化ストレスを、酸化DNAの8−OHdG免疫染色によって定量化する。組織切片を、
DNA酸化および酸化ストレスを示す強い核染色についてアッセイする。
梗塞の大きさの低減
ELABELAポリペプチドは、梗塞の大きさを低減する能力を含む天然ELABEL
Aポリペプチドの特性を有し得る。
梗塞の大きさについてのアッセイ
梗塞の大きさは、例えば、国際(PCT)特許公開WO2009/105044の実施
例6および13に記載される方法のうちいずれか1種または複数を使用してアッセイされ
得る。
HIV感染の阻害
ELABELAポリペプチドは、HIV感染を含めたHIVの活性のいずれかを阻害す
る能力を含む天然ELABELAポリペプチドの特性を有し得る。
HIV阻害についてのアッセイ
HIV阻害についてのアッセイは、以下の実施例56に記載されるように実施され得る
ELABELA核酸
本明細書に記載される方法および組成物は、ELABELAポリヌクレオチド、ELA
BELAヌクレオチドおよびELABELA核酸ならびにこれらのいずれかの変異体、相
同体、誘導体および断片を使用できる。
用語「ELABELAポリヌクレオチド」、「ELABELAヌクレオチド」および「
ELABELA核酸」は、同義的に使用され得、cDNAおよびゲノムELABELA配
列の両方を具体的に含むと理解されなければならない。これらの用語はまた、ELABE
LAポリペプチドおよび/またはこれの断片、誘導体、相同体または変異体をコード可能
な核酸配列を含むものとする。これらの用語はまた、例えば、配列表に示されるような本
明細書に開示される特定の配列を有するELABELAポリペプチドの断片、誘導体、相
同体または変異体である核酸配列を含むものとする。
ELABELA核酸が言及される場合には、これは、ELABELAポリペプチドをコ
ード可能な核酸配列への言及ととられなければならない。このような核酸は、本明細書に
おいて記載されるように、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持することなど、天
然ELABELAポリペプチドの1種または複数の生物活性を含むELABELAポリペ
プチドをコードし得る。
例えば、ELABELA核酸配列は、配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番
号1)(式中、Xは、アミノ酸残基を示す)を含むポリペプチドをコード可能であり得る
。得られたコードされるポリペプチド配列は、幹細胞の自己複製および/または多能性を
維持可能であるなどのELABELA活性を含み得る。
ELABELA核酸はまた、一般に、核酸のELABELAファミリーの任意のメンバ
ーを指すととられ得る。
ELABELA核酸は、例えば、配列番号2〜配列番号19として示される配列のいず
れかを含むポリペプチドをコード可能であり得る。ELABELA核酸は、配列CLQR
RCMPLHSRVPFP(配列番号2)を含むポリペプチドをコード可能であり得る。
ELABELA核酸の例として、配列番号37〜配列番号41または配列番号42〜配
列番号46からなる群から選択されるものが挙げられる。例えば、配列番号37の配列を
有するヒトELABELA核酸配列が開示されている。
また、本明細書中の別の場所で「その他のELABELA核酸配列」として示される核
酸配列のうちいずれか1種または複数が含まれる。
例えば、ELABELA核酸は、配列番号37のヒトELABELA配列を含み得る。
ELABELA核酸は、本明細書に記載されるような、種々の手段のために使用され得
る。例えば、ELABELA核酸は、ELABELA関連状態を患っているか、それを患
っていると疑われる個体を治療するために、またはこのような状態を予防するために、ま
たはこのような状態の結果として生じる任意の症状を軽減するために使用され得る。それ
らは、幹細胞などの細胞の多能性または自己複製または両方を維持または持続するために
使用され得る。ELABELA核酸はまた、ELABELAポリペプチドの発現または産
生のために使用され得る。その他の使用は、当技術分野の読み手にとって明白であり、ま
た、本明細書において包含される。
本明細書において使用されるような、用語「ポリヌクレオチド」は、一般に、修飾され
ていないRNAもしくはDNAまたは修飾されたRNAもしくはDNAであり得る、任意
のポリリボヌクレオチドまたはポリデオキシリボヌクレオチドを指す。「ポリヌクレオチ
ド」は、制限するものではないが、一本鎖および二本鎖DNA、一本鎖と二本鎖領域の混
合物であるDNA、一本鎖および二本鎖RNAならびに一本鎖と二本鎖領域の混合物であ
るRNA、一本鎖またはより通常は、二本鎖、または一本鎖と二本鎖領域の混合物であり
得るDNAおよびRNAを含むハイブリッド分子を含む。さらに、「ポリヌクレオチド」
は、RNAまたはDNAまたはRNAとDNAの両方を含む三本鎖領域を指す。用語ポリ
ヌクレオチドはまた、1個または複数の修飾された塩基を含有するDNAまたはRNAお
よび安定性のために、またはその他の理由のために修飾された骨格を有するDNAまたは
RNAを含む。「修飾された」塩基は、例えば、トリチル化塩基およびイノシンなどの異
常な塩基を含む。DNAおよびRNAに種々の修飾が行われており、したがって、「ポリ
ヌクレオチド」は、自然界において通常見られるような、ポリヌクレオチドの化学的に、
酵素的にまたは代謝的に修飾された形態ならびにウイルスおよび細胞に特有のDNAおよ
びRNAの化学的形態を包含する。「ポリヌクレオチド」はまた、オリゴヌクレオチドと
呼ばれることが多い比較的短いポリヌクレオチドも包含する。
当業者ならば、遺伝暗号の縮重の結果として、多数のヌクレオチド配列が、同一ポリペ
プチドをコードし得ることは理解されよう。
本明細書において、用語「ヌクレオチド配列」とは、ヌクレオチド配列、オリゴヌクレ
オチド配列、ポリヌクレオチド配列およびその変異体、相同体、断片および誘導体(その
一部など)を指す。ヌクレオチド配列は、センスもしくはアンチセンス鎖またはそれらの
組合せを表すかに関わらず、二本鎖であっても、一本鎖であってもよい、ゲノムまたは合
成または組換え起源のDNAまたはRNAであり得る。用語ヌクレオチド配列は、組換え
DNA技術の使用によって調製され得る(例えば、組換えDNA)。
用語「ヌクレオチド配列」は、DNAを意味し得る。
その他の核酸
本発明者らはまた、ELABELA核酸の断片、相同体、変異体または誘導体である核
酸を提供する。ELABELA核酸に関して、用語「変異体」、「相同体」、「誘導体」
または「断片」は、ELABELAヌクレオチド配列の配列からのまたはそれへの、1個
(または複数)の核酸の任意の置換、変異、修飾、置換え、欠失または付加を含む。文脈
が別に認めない限り、「ELABELA」および「ELABELA核酸」、「ELABE
LAヌクレオチド配列」などへの言及は、ELABELAのこのような変異体、相同体、
誘導体および断片への言及を含む。
得られたヌクレオチド配列は、いずれか1種または複数のELABELA活性を有する
ポリペプチドをコードし得る。用語「相同体」は、構造および/または機能に関する同一
性をカバーするものとし得、その結果、得られたヌクレオチド配列は、ELABELA活
性を有するポリペプチドをコードする。例えば、ELABELAの相同体などは、正常細
胞と比較して、ELABELA関連状態を患っている個体から得られた細胞における発現
レベルの増大を有し得る。配列同一性(すなわち、類似性)に関して、少なくとも70%
、少なくとも75%、少なくとも85%または少なくとも90%の配列同一性があり得る
。配列表に示される任意の核酸配列(例えば、配列番号37を有するELABELA配列
)などの関連配列に対して、少なくとも95%、例えば、少なくとも98%の配列同一性
があり得る。これらの用語はまた、配列の対立遺伝子変異を包含する。
変異体、誘導体および相同体
ELABELA核酸変異体、断片、誘導体および相同体は、DNAまたはRNAを含み
得る。それらは、一本鎖または二本鎖であり得る。それらはまた、それら内に合成または
修飾ヌクレオチドを含むポリヌクレオチドであり得る。オリゴヌクレオチドへのいくつか
の異なる種類の修飾は、当技術分野で公知である。これらとして、メチルホスホネートお
よびホスホロチオエート骨格、分子の3’および/または5’末端でのアクリジンまたは
ポリリジン鎖の付加が挙げられる。本明細書における目的上、ポリヌクレオチドは、当技
術分野で利用可能な任意の方法によって修飾され得るということは理解されなくてはなら
ない。このような修飾は、対象とするポリヌクレオチドのin vivo活性または寿命
を増強するために実施され得る。
ポリヌクレオチドが二本鎖である場合には、二本鎖の両鎖は、個別にまたは組み合わせ
てのいずれかで、本明細書に記載される方法および組成物によって包含される。ポリヌク
レオチドが一本鎖である場合には、そのポリヌクレオチドの相補配列も含まれることは理
解されなければならない。
ヌクレオチド配列に関して、用語「変異体」、「相同体」または「誘導体」は、配列か
らのまたは配列への、1個(または複数)のアミノ酸の任意の置換、変異、修飾、置換え
、欠失または付加を含む。前記変異体、相同体または誘導体は、生物活性を有するポリペ
プチドをコードし得る。このようなELABELAの断片、相同体、変異体および誘導体
は、上記で示されたような調節された活性を含み得る。
上記で示されたように、配列同一性に関して、「相同体」は、配列表に示される任意の
核酸配列(例えば、配列番号37を有するELABELA配列)などの関連配列に対して
、少なくとも5%の同一性、少なくとも10%の同一性の同一性、少なくとも15%の同
一性、少なくとも20%の同一性、少なくとも25%の同一性、少なくとも30%の同一
性、少なくとも35%の同一性、少なくとも40%の同一性、少なくとも45%の同一性
、少なくとも50%の同一性、少なくとも55%の同一性、少なくとも60%の同一性、
少なくとも65%の同一性、少なくとも70%の同一性、少なくとも75%の同一性、少
なくとも80%の同一性、少なくとも85%の同一性、少なくとも90%の同一性または
少なくとも95%の同一性を有し得る。
少なくとも95%の同一性、少なくとも96%の同一性、少なくとも97%の同一性、
少なくとも98%の同一性または少なくとも99%の同一性があり得る。ヌクレオチドの
同一性比較は、上記のように実施され得る。使用され得る配列比較プログラムとして、上
記のGCG Wisconsin Bestfitプログラムがある。デフォルトスコア
リングマトリックスは、各同一ヌクレオチド各々について10のマッチ値を有し、各ミス
マッチについて−9を有する。デフォルトギャップ作製ペナルティーは、−50であり、
デフォルトギャップ伸長ペナルティーは、各ヌクレオチドについて−3である。
ハイブリダイゼーション
本発明者らは、本明細書において提示される配列のいずれかまたはその任意の変異体、
断片もしくは誘導体と、または上記のいずれかの相補体と選択的にハイブリダイズ可能で
あるヌクレオチド配列をさらに記載する。ヌクレオチド配列は、少なくとも5、10また
は15ヌクレオチドの長さ、例えば、少なくとも20、30、40または50ヌクレオチ
ドの長さであり得る。
用語「ハイブリダイゼーション」とは、本明細書において、「核酸の鎖が塩基対合によ
って相補鎖と接合するプロセス」ならびにポリメラーゼ連鎖反応技術において実施される
ような増幅のプロセスを含むものとする。
本明細書において提示されるヌクレオチド配列と、またはその相補体と選択的にハイブ
リダイズ可能なポリヌクレオチドは、配列表に示される任意の核酸配列(例えば、配列番
号37を有するELABELA配列)などの、本明細書において提示される対応するヌク
レオチド配列と、少なくとも40%相同、少なくとも45%相同、少なくとも50%相同
、少なくとも55%相同、少なくとも60%相同、少なくとも65%相同、少なくとも7
0%相同、少なくとも75%相同、少なくとも80%相同、少なくとも85%相同、少な
くとも90%相同または少なくとも95%相同であり得る。このようなポリヌクレオチド
は、一般的に、少なくとも5、10、15または20、例えば、少なくとも25または3
0、例えば、少なくとも40、60または100もしくはそれ超の連続するヌクレオチド
の領域にわたって対応するヌクレオチド配列に対して、少なくとも70%、少なくとも8
0または90%または少なくとも95%または98%相同であり得る。
用語「選択的にハイブリダイズ可能」とは、プローブとして使用されるポリヌクレオチ
ドが、標的ポリヌクレオチドが、バックグラウンドを大幅に上回るレベルでプローブとハ
イブリダイズするとわかる条件下で使用されることを意味する。バックグラウンドハイブ
リダイゼーションは、例えば、スクリーニングされているcDNAまたはゲノムDNAラ
イブラリー中に存在するその他のポリヌクレオチドのために起こり得る。この事象では、
バックグラウンドは、標的DNAで観察される特異的相互作用の強度の10倍未満、例え
ば、100倍未満である、プローブとライブラリーの非特異的DNAメンバー間の相互作
用によって生じたシグナルのレベルを暗示する。相互作用の強度は、例えば、プローブを
例えば、32Pもしくは33Pを用いて放射標識することによって、または非放射性プロ
ーブを用いて(例えば、蛍光色素、ビオチンまたはジゴキシゲニン)測定され得る。
ハイブリダイゼーション条件は、BergerおよびKimmel(1987年、Gu
ide to Molecular Cloning Techniques、Meth
ods in Enzymology、第152巻、Academic Press、S
an DiegoCA)において教示されるように、核酸結合複合体の融解温度(Tm)
に基づいており、本明細書において別の場所で説明されるような既定の「ストリンジェン
シー」を付与する。
最大ストリンジェンシーは、通常、約Tm−5℃(プローブのTmより5℃下)で生じ
、Tmより約5℃〜10℃下で高ストリンジェンシー、Tmの約10℃〜20℃下で中程
度のストリンジェンシー、Tmの約20℃〜25℃下で低ストリンジェンシー。当業者に
は理解されるであろうが、最大ストリンジェンシーハイブリダイゼーションは、同一ポリ
ヌクレオチド配列を同定または検出するために使用され得、中程度(または低)ストリン
ジェンシーハイブリダイゼーションは、同様のまたは関連するポリヌクレオチド配列を同
定または検出するために使用され得る。
本発明者らは、ストリンジェントな条件(例えば、65℃および0.1xSSC(1x
SSC=0.15M NaCl、0.015Mクエン酸Na pH7.0))下で、E
LABELA核酸、断片、変異体、相同体または誘導体とハイブリダイズでき得るヌクレ
オチド配列を提供する。
相同体、変異体および誘導体の作製
ELABELAの、関連配列(例えば、配列番号37を有するヒトELABELA配列
)と100%同一ではないが、同様に含まれるポリヌクレオチドならびに相同体、変異体
および誘導体は、いくつかの方法で得られ得る。配列のその他の変異体は、さまざまな個
体、例えば、異なる集団から得た個体から作製されたDNAライブラリーをプローブする
ことによって得ることができる。例えば、ELABELA相同体は、その他の個体または
その他の種から同定され得る。さらなる組換えELABELA核酸およびポリペプチドは
、本明細書において別の場所に記載されるように、相同体中の対応する位置を同定するこ
とと、分子を合成することまたは産生することとによって産生され得る。
さらに、ELABELAのその他のウイルス/細菌または細胞相同体、特に、哺乳動物
細胞(例えば、ラット、マウス、ウシおよび霊長類細胞)中に見られる細胞相同体を得る
ことができ、このような相同体およびその断片は、一般に、ヒトELABELAと選択的
にハイブリダイズ可能となる。このような相同体は、非ヒトELABELA核酸、断片、
変異体および相同体を設計するために使用され得る。さらなる多様性をもたらすために、
突然変異誘発が当技術分野で公知の手段によって実施され得る。
ELABELA相同体の配列は、その他の動物種から作製されたcDNAライブラリー
またはその他の動物種に由来するゲノムDNAライブラリーをプローブすることならびに
このようなライブラリーを、高ストリンジェンシーの培地の条件下で、ELABELA核
酸、断片、変異体および相同体またはELABELAのその他の断片のいずれかのすべて
、または一部を含むプローブを用いてプローブすることによって得ることができる。
同様の考察は、本明細書に開示されるポリペプチドまたはヌクレオチド配列の種相同体
および対立遺伝子変異体を得ることに当てはまる。
変異体および株/種相同体はまた、ELABELA核酸の配列内の保存されたアミノ酸
配列をコードする変異体および相同体内の配列を標的とするよう設計されたプライマーを
使用する縮重PCRを使用して得ることができる。保存された配列は、例えば、いくつか
の変異体/相同体に由来するアミノ酸配列をアラインすることによって予測され得る。配
列アラインメントは、当技術分野で公知のコンピュータソフトウェアを使用して実施され
得る。例えば、GCG Wisconsin PileUpプログラムが広く使用されて
いる。
縮重PCRにおいて使用されるプライマーは、1つまたは複数の縮重位置を含有し、既
知配列に対する単一配列プライマーを用いて配列をクローニングするために使用されるも
のよりも低いストリンジェンシー条件で使用される。当業者には、遠縁の生物に由来する
配列間の全体的なヌクレオチド相同性は、極めて低い可能性があり、したがって、これら
の状況では、標識された断片ELABELA配列を用いてライブラリーをスクリーニング
することよりも縮重PCRが、第1選択の方法であり得るということは理解されるであろ
う。
さらに、相同配列は、プログラムのBLASTスーツなどの検索アルゴリズムを使用し
てヌクレオチドおよび/またはタンパク質データベースを検索することによって同定され
得る。
あるいは、このようなポリヌクレオチドは、特性決定された配列、例えば、ELABE
LA核酸またはその変異体、相同体、誘導体または断片の部位特異的突然変異誘発によっ
て得ることができる。これは、例えば、ポリヌクレオチド配列が発現されている特定の宿
主細胞のためにコドン優先を最適化するために、配列にサイレントコドン変化が必要であ
る場合には、有用であり得る。制限酵素認識部位を導入するために、またはポリヌクレオ
チドによってコードされるポリペプチドの特性もしくは機能を変更するために、その他の
配列変化が望ましい場合もある。
本明細書に記載されるポリヌクレオチドは、プライマー、例えば、PCRプライマー、
代替増幅反応のためのプライマー、例えば、放射性もしくは非放射性標識を使用する従来
の手段によって明示標識を用いて標識されたプローブを産生するために使用され得、また
はポリヌクレオチドは、ベクター中にクローニングされ得る。このようなプライマー、プ
ローブおよびその他の断片は、少なくとも8、9、10または15、例えば、少なくとも
20、例えば、少なくとも25、30または40ヌクレオチドの長さとなり、また、本明
細書において用語「ポリヌクレオチド」によって包含される。
DNAポリヌクレオチドおよびプローブなどのポリヌクレオチドは、組換えによって、
合成によってまたは当業者が利用可能な任意の手段によって産生され得る。それらはまた
、標準的技術によってクローニングされ得る。
一般に、プライマーは、所望の核酸配列の一度に1ヌクレオチドの段階的な製造を含む
合成手段によって産生される。自動化技術を使用するこれを達成するための技術は、当技
術分野で容易に利用可能である。
ELABELAの断片を含むプライマーは、例えば、ELABELA関連状態と関連す
るようなELABELA発現の上方制御などのELABELA発現の検出の方法において
特に有用である。ELABELAの増幅のための適したプライマーは、ELABELAの
任意の適したストレッチから作製され得る。使用され得るプライマーとして、特異的であ
るELABELAの配列を増幅可能なものが挙げられる。
ELABELAプライマーはそれ自体で提供され得るが、それらは、フォワードプライ
マーおよびリバースプライマーを含むプライマー対として最も有用に提供される。
より長いポリヌクレオチドは、一般に、組換え手段を使用して、例えば、PCR(ポリ
メラーゼ連鎖反応)クローニング技術を使用して産生される。これは、プライマーの対(
例えば、約15〜30ヌクレオチドの)を作製することと、プライマーを動物またはヒト
細胞から得られたmRNAまたはcDNAと接触させることと、所望の領域の増幅を引き
起こす条件下でポリメラーゼ連鎖反応を実施することと、増幅された断片を単離すること
(例えば、アガロースゲル上の反応混合物を精製することによって)と、増幅されたDN
Aを回収することとを含む。プライマーは、増幅されたDNAが、適したクローニングベ
クター中にクローニングされ得るよう、適した制限酵素認識部位を含有するよう設計され
得る。
ポリヌクレオチドまたはプライマーは、明示標識を保持し得る。適した標識は、32
または35Sなどの放射性同位体、ジゴキシゲニン、蛍光色素、酵素標識またはビオチン
などのその他のタンパク質標識を含む。このような標識は、ポリヌクレオチドまたはプラ
イマーに付加され得、それ自体公知の技術を使用して検出され得る。ヒトまたは動物の身
体においてポリヌクレオチドを検出または配列決定するための核酸ベースの試験において
、標識された、または標識されていないポリヌクレオチドまたはプライマーまたはその断
片が、当業者によって使用され得る。
検出するためのこのような試験は、一般に、ハイブリダイズ条件下で、DNAまたはR
NAを含有する生体サンプルを、ポリヌクレオチドまたはプライマーを含むプローブと接
触させることと、サンプル中のプローブと核酸間で形成された任意の二本鎖を検出するこ
ととを含む。このような検出は、PCRなどの技術を使用して、またはプローブを固相支
持体上に固定化することと、プローブとハイブリダイズされないサンプル中の核酸を除去
することと、次いで、プローブとハイブリダイズされている核酸を検出することとによっ
て達成され得る。あるいは、サンプル核酸は、固相支持体上に固定され得、このような支
持体と結合しているプローブの量が検出され得る。この形式およびその他の形式の適した
アッセイ法は、例えば、WO89/03891およびWO90/13667に見出すこと
ができる。
ヌクレオチド、例えば、ELABELA核酸を配列決定するための試験は、ハイブリダ
イズ条件下で標的DNAまたはRNAを含有する生体サンプルを、ポリヌクレオチドまた
はプライマーを含むプローブと接触させることと、例えば、Sangerジデオキシ鎖終
結法によって配列を決定することと(Sambrookらを参照のこと)を含む。
このような方法は、一般に、適した試薬の存在下で、標的DNAまたはRNAと相補的
である鎖の合成によってプライマーを伸長することと、A、C、GまたはT/U残基のう
ち1種または複数で伸長反応を選択的に終結することと、鎖伸長および終結反応が起こる
のを可能にすることと、伸長した生成物を大きさに従って分離して、選択的終結が起こっ
たヌクレオチドの配列を決定することとを含む。適した試薬として、DNAポリメラーゼ
酵素、デオキシヌクレオチドdATP、dCTP、dGTPおよびdTTP、バッファー
およびATPが挙げられる。ジデオキシヌクレオチドは、選択的終結のために使用される
ELABELA制御領域
いくつかの目的のために、ELABELAの制御領域を利用し、調べることが必要であ
り得る。このような制御領域は、プロモーター、エンハンサーおよび遺伝子座制御領域を
含む。本発明者らは、制御領域によって、それと作動可能に連結しているコード配列の発
現を調節可能である核酸配列または構造を意味する。
例えば、制御領域は、ELABELAを発現するトランスジェニック動物の作製におい
て有用である。さらに、制御領域は、ELABELAの発現構築物を作製するために使用
され得る。これは、本明細書中の別の場所にさらに詳細に記載されている。
ELABELAの制御領域の同定は、単純であり、いくつかの方法で実施され得る。例
えば、ELABELAのコード配列は、プローブとしてヒトまたはマウスELABELA
cDNA配列を使用してcDNAライブラリーをスクリーニングすることによって生物
から得ることができる。5’配列は、適当なゲノムライブラリーをスクリーニングするこ
とによって、または当技術分野で公知のようにプライマー伸長によって得ることができる
。ゲノムデータベースのデータベース検索も使用され得る。特に興味深いこのような5’
配列は、非コード領域を含む。5’領域は、プロモーターおよび/またはエンハンサー領
域の存在を示す配列モチーフを同定するために、目視によって、またはコンピュータプロ
グラムを用いて調べられ得る。
さらに、2種以上の生物から得たELABELA核酸配列の配列アラインメントが実施
され得る。異なる種から得たELABELA配列をアラインすることによって、種々の種
間でアミノ酸配列のどの領域が保存されているかを判定することが可能である。このよう
な保存された領域は、問題の遺伝子(すなわち、ELABELA)の制御領域を含有する
可能性が高い。本明細書において開示されるようなマウスおよびヒトゲノム配列、例えば
、マウスELABELAゲノム配列が、この目的のために使用され得る。さらに、マウス
およびヒトELABELA配列から作製された適当なプローブを使用し、スクリーニング
の標準法を使用して、その他の生物からELABELA相同体を得ることができる。EL
ABELA相同体を同定するために、フグ(トラフグ(Takifugu rubrip
es))またはゼブラフィッシュのゲノムもスクリーニングされ得、このようにして、E
LABELAのいくつかのゼブラフィッシュ配列が同定されている(上記で記載された)
。制御領域を含有する保存された領域を同定するために、フグまたはゼブラフィッシュE
LABELA遺伝子の5’非コード領域のマウスまたはヒトゲノムELABELA配列と
の比較が使用され得る。
ELABELAのプロモーターおよび/またはエンハンサー領域を同定するために欠失
研究も実施され得る。
推定制御領域の同一性は、候補配列がリポーター遺伝子と連結され、リポーターの発現
が検出される分子生物学実験によって確認され得る。
ELABELAの調節
本発明者らは、細胞を操作する方法であって、細胞中のまたは細胞のELABELAポ
リペプチドの発現、量または活性のいずれかの組合せを上方制御することなどの調節する
ことを含む方法を記載する。方法は、細胞をELABELAポリペプチドに曝露すること
を含み得る。
あるいは、またはさらに、ELABELA発現、量または活性は、ELABELA発現
構築物(ELABELA構築物としても知られる)を細胞中に導入することによって上方
制御され得る。ELABELA発現構築物またはELABELA構築物は、ELABEL
A核酸またはELABELA核酸配列を含むベクター(発現ベクターなど)を含み得る。
このような操作の結果として、細胞中のまたは細胞のELABELA発現、量または活
性は、操作を受けていない細胞と比較して、少なくとも1%、少なくとも2%、少なくと
も5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも30%、
少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくと
も80%、少なくとも90%または少なくとも100%またはそれ超、上方制御され得る
細胞中のまたは細胞のELABELA発現、量または活性は、操作を受けていない細胞
と比較して、少なくとも1x、少なくとも1.5x、少なくとも2x、少なくとも2.5
x、少なくとも3x、少なくとも3.5x、少なくとも4x、少なくとも5x、少なくと
も10x、少なくとも20x、少なくとも30x、少なくとも40x、少なくとも50x
またはそれ超、上方制御され得る。
このような構築物、核酸およびベクターの送達の機序は、エレクトロポレーション、リ
ン酸カルシウム形質転換または微粒子銃を含み得る。しかし、構築物の導入は、細胞膜を
物理的または化学的に透過処理する記載された方法のいずれかによって実施され得る。
1.エレクトロポレーション
ELABELA構築物は、エレクトロポレーションによって細胞中に導入され得る。エ
レクトロポレーションは、高圧放電に対する細胞の懸濁液およびDNAの曝露を含む。
エレクトロポレーションを使用する真核細胞のトランスフェクションは極めて成功して
きた。この方法で、マウスプレBリンパ球が、ヒトκ−免疫グロブリン遺伝子を用いてト
ランスフェクトされ(Potterら、1984年)、ラット肝細胞が、クロラムフェニ
コールアセチルトランスフェラーゼ遺伝子を用いてトランスフェクトされている(Tur
−Kaspaら、1986年)。
種々の供給源から得た細胞のエレクトロポレーション条件は最適化され得ることが考慮
される。特に、電圧、電気容量、時間およびエレクトロポレーション培地組成のようなパ
ラメータを最適化するよう望むことができる。その他の日常的な調整の実行は、当業者に
公知であろう。
2.微粒子銃
裸のDNA構築物を細胞中に導入する方法の1種として、微粒子銃が挙げられる。この
方法は、DNAがコーティングされた微粒子を、細胞膜に穴を開け、それらを死滅させる
ことなく細胞に入ることを可能にする高速に加速する能力に頼る(Kleinら、198
7年)。使用される微粒子は、タングステン、白金または金ビーズなどの生物学的に不活
性な物質からなっていた。
いくつかの場合には、微粒子銃を使用するレシピエント細胞へのDNA送達にとって、
金属粒子上へのDNA沈殿は必要ではないことが考慮される。粒子は、DNAでコーティ
ングされるよりもDNAを含有し得ることが考慮される。したがって、DNAがコーティ
ングされた粒子は、微粒子銃によるDNA送達のレベルを増大し得るが、それ自体におい
て、それ自体は必要ではないと提案される。
小さい粒子を加速するためのいくつかの装置が開発されている。1種のこのような装置
は、電流を生成する高圧放電に頼り、これは、順に、駆動力を提供する(Yangら、1
990年)。別の方法は、DNAでコーティングされた粒子を、ステンレス鋼またはナイ
テックススクリーン(Nytex screen)などのスクリーンを通って、懸濁液中
の細胞で覆われたフィルター表面上に推進させるために使用され得る遺伝子銃粒子送達系
の使用を含む。スクリーンは、それらが大きな凝集塊でレシピエント細胞に送達されない
よう粒子を分散させる。粒子装置と、衝撃が与えられる細胞間に介在するスクリーンは、
粒子凝集塊の大きさを低減し、大きすぎる粒子によってレシピエント細胞に与えられる損
傷を低減することによって、より高い頻度の形質転換に寄与し得ると考えられる。
衝撃のために、懸濁液中の細胞は、フィルター上に、あるいは、固体培養培地上に濃縮
されてもよい。衝撃が与えられる細胞は、巨大粒子(macroprojectile)
停止板の下の適当な距離に配置される。必要に応じて、加速装置と、衝撃が与えられる細
胞の間に1個または複数のスクリーンも配置される。
衝撃形質転換では、最大数の安定な形質転換体が得られるよう衝撃前培養条件および衝
撃パラメータを最適化できる。この技術では、衝撃の物理的および生物学的パラメータの
両方が重要である。物理的因子として、DNA/微粒子沈殿物を操作することを含むもの
または巨大粒子もしくは微粒子いずれかの飛行および速度に影響を及ぼすものがある。生
物学的因子として、衝撃の前および直後の細胞の操作に含まれるすべてのステップ、衝撃
と関連する外傷の軽減に役立つ標的細胞の浸透圧調整およびまた線形化DNAまたは無傷
のスーパーコイルプラスミドなどの形質転換DNAの性質が挙げられる。衝撃前操作は、
始原生殖細胞の形質転換の成功にとって特に重要であると考えられる。
したがって、条件を十分に最適化するための小規模の研究で、さまざまな衝撃パラメー
タを調整することを望むことができると考えられる。特に、間隙距離、飛行距離、組織距
離およびヘリウム圧などの物理パラメータを調整することを望むことができる。また、レ
シピエント細胞の生理学的状態に影響を及し、したがって、形質転換および組込み効率に
影響を及ぼし得る条件を改変することによって、外傷低減因子を最適化できる。例えば、
最適形質転換のために、レシピエント細胞の浸透圧状態、組織水和および継代培養段階ま
たは細胞周期が調整され得る。その他の日常的な調整の実行は、当業者に公知であろう。
3.ウイルス形質転換
a.アデノウイルス感染
ELABELA核酸構築物の送達のための1つの方法は、アデノウイルス発現ベクター
の使用を含む。アデノウイルスベクターはゲノムDNAへの組込みのための低い能力を有
するとわかっているが、この特徴は、これらのベクターによって得られる遺伝子導入の高
い効率によって均衡がとられている。「アデノウイルス発現ベクター」は、(a)構築物
のパッケージングを支援し、(b)その中にクローニングされた構築物を最終的に発現す
るのに十分なアデノウイルス配列を含有する構築物を含むものとする。
ベクターは、アデノウイルスの遺伝子操作された形態を含む。遺伝子構成またはアデノ
ウイルス、36kbの、線形の、二本鎖DNAウイルスの知識によって、アデノウイルス
DNAの大きな部分の、最大7kbの外来配列との置換が可能となる(Grunhaus
およびHorwitz、1992年)。宿主細胞のアデノウイルス感染は、レトロウイル
スとは対照的に、アデノウイルスDNAが、遺伝毒性の可能性を伴わずにエピソーム様式
で複製できるので、染色体組込みをもたらさない。また、アデノウイルスは、構造的に安
定であり、大幅な増殖後にゲノム再配列が検出されていない。
アデノウイルスは、中程度の大きさのゲノム、操作が容易なこと、高い力価、広い標的
細胞範囲および高い感染性のために遺伝子導入ベクターとして使用するのに特に適してい
る。ウイルスゲノムの両端は、ウイルスDNA複製およびパッケージングに必要なシスエ
レメントである、100〜200塩基対の逆方向反復(ITR)を含有する。ゲノムの初
期(E)および後期(L)領域は、ウイルスDNA複製の開始によって分かれている異な
る転写単位を含有する。E1領域(E1AおよびE1B)は、ウイルスゲノムおよび2、
3種の細胞性遺伝子の転写の調節に関与するタンパク質をコードする。E2領域(E2A
およびE2B)の発現は、ウイルスDNA複製のためのタンパク質の合成をもたらす。こ
れらのタンパク質は、DNA複製、後期遺伝子発現および宿主細胞シャットオフに関与し
ている(Renan、1990年)。ウイルスキャプシドタンパク質の大部分を含めた後
期遺伝子の生成物は、主要後期プロモーター(MLP)によって与えられる簡単な一次転
写物の相当なプロセシングの後でのみ発現される。MLP(16.8m.u.に位置する
)は、感染の後期相の間に特に有効であり、このプロモーターから与えられるすべてのm
RNAは、それらを翻訳に適したmRNAにする5’−3分子リーダー(TPL)配列を
有する。
現在の系では、組換えアデノウイルスは、シャトルベクターおよびプロウイルスベクタ
ー間の相同組換えから作製される。2種のプロウイルスベクター間のあり得る組換えのた
めに、このプロセスから野生型アデノウイルスが生じ得る。したがって、個々のプラーク
からウイルスの単一クローンを単離し、そのゲノム構造を調べることが重大である。
複製に欠陥のある現在のアデノウイルスベクターの作製および増殖は、ヒト胚性腎臓細
胞からAd5 DNA断片によって形質転換され、E1タンパク質を構成的に発現する2
93と呼ばれる独特のヘルパー細胞株に頼る(Grahamら、1977年)。E3領域
は、アデノウイルスゲノムから不必要であるので(JonesおよびShenk、197
8年)、現在のアデノウイルスベクターは、293細胞の助けを借りて、外来DNAをE
1、D3または両方の領域中に保持する(GrahamおよびPrevec、1991年
)。実際、アデノウイルスは、野生型ゲノムのおよそ105%をパッケージングでき(G
hosh−Choudhuryら、1987年)、約2kbの追加のDNAの容量を提供
する。E1およびE3領域において置換え可能であるおよそ5.5kbのDNAと組み合
わせて、現在のアデノウイルスベクターの最大容量は、7.5kb未満またはベクターの
全長の約15%である。アデノウイルスウイルスゲノムの80%超がベクター骨格中にあ
る。
ヘルパー細胞株は、ヒト胚性腎臓細胞、筋肉細胞、造血細胞またはその他のヒト胚性間
葉もしくは上皮細胞などのヒト細胞に由来し得る。あるいは、ヘルパー細胞は、ヒトアデ
ノウイルスに許容的であるその他の哺乳動物種の細胞に由来し得る。このような細胞とし
て、例えば、ベロ細胞またはその他のサル胚性間葉もしくは上皮細胞が挙げられる。適し
たヘルパー細胞株として、293がある。
Racherら(1995年)は、293細胞を培養し、アデノウイルスを増殖させる
ための改善された方法を開示した。ある形式では、個々の細胞を100〜200mlの培
地を含有する1リットルのシリコン処理スピナーフラスコ(Techne、Cambri
dge、UK)中に播種することによって天然細胞凝集体を成長させる。40rpmで撹
拌した後、トリパンブルーを用いて細胞生存力を推定する。別の形式では、Fibra−
Celマイクロキャリア(Bibby Sterlin、Stone、UK)(5g/l
)を以下のように使用する。5mlの培地中に再懸濁した細胞播種材料を、250mlの
エルレンマイヤーフラスコ中のキャリヤー(50ml)に添加し、時々撹拌しながら、1
〜4時間静置する。次いで、培地を50mlの新鮮培地と置き換え、振盪を開始する。ウ
イルス産生のために、細胞を約80%のコンフルエンスに成長させ、その時間の後、培地
を置き換え(25%の最終容量に)、アデノウイルスを0.05のMOIで添加する。培
養物を一晩静置し、その後、容量を100%に増大し、さらに72時間の振盪を開始する
アデノウイルスベクターが複製に欠陥がある、または少なくとも条件的に欠陥があると
いう必要条件以外は、アデノウイルスベクターの性質は、本明細書に記載される方法およ
び組成物の実施の成功のために重大であるとは考えられていない。アデノウイルスは、4
2種の種々の既知血清型または亜群A〜Fのいずれかのものであり得る。本明細書に記載
される方法および組成物において使用するためのコンディショナル複製欠陥アデノウイル
スベクターを得るために、亜群Cのアデノウイルス5型が出発材料として使用され得る。
これは、アデノウイルス5型が、多量の生化学的および遺伝情報が知られているヒトアデ
ノウイルスであり、ベクターとしてアデノウイルスを使用するほとんどの構築物のために
歴史的に使用されてきたためである。
上記で示されたように、本明細書に記載される方法および組成物に従う通常のベクター
は、複製に欠陥があり、アデノウイルスE1領域を有さない。したがって、E1をコード
する配列が除去された位置に形質転換構築物を導入するために最も好都合である。しかし
、アデノウイルス配列内の構築物の挿入の位置は、本明細書に記載される方法および組成
物にとって重大ではない。対象とする遺伝子をコードするポリヌクレオチドはまた、Ka
rlssonら(1986年)によって記載されるようなE3置換えベクター中の欠失さ
れたE3領域の代わりに、またはE4領域中に挿入され得、ここでヘルパー細胞株または
ヘルパーウイルスがE4欠陥を補完する。
アデノウイルス成長および操作は、当業者に公知であり、in vitroおよびin
vivoで広い宿主域を示す。この群のウイルスは、高力価、例えば、1mlあたり1
0.sup.9〜10.sup.11プラーク形成単位で得ることができ、高度に感染性
である。アデノウイルスの生活環は、宿主細胞ゲノムへの組込みを必要としない。アデノ
ウイルスベクターによって送達される外来遺伝子は、エピソーマルであり、したがって、
宿主細胞に対して低い遺伝毒性しか有さない。野生型アデノウイルスを用いるワクチン接
種の研究では副作用は報告されておらず(Couchら、1963年;Topら、197
1年)、in vivo遺伝子導入ベクターとしてのその安全性および治療能力を実証す
る。
アデノウイルスベクターは、真核生物の遺伝子発現(Levreroら、1991年;
Gomez−Foixら、1992年)およびワクチン開発(GrunhausおよびH
orwitz、1992年;GrahamおよびPrevec、1992年)において使
用されてきた。最近、動物研究によって、組換えアデノウイルスは、遺伝子療法のために
使用され得ることが示唆された(Stratford−PerricaudetおよびP
erricaudet、1991年;Stratford−Perricaudetら、
1990年;Richら、1993年)。組換えアデノウイルスを種々の組織に投与する
研究として、気管点滴(Rosenfeldら、1991年;Rosenfeldら、1
992年)、筋肉注射(Ragotら、1993年)、末梢静脈内注射(Herzおよび
Gerard、1993年)および脳への定位接種(stereotactic ino
culation)(Le Gal La Salleら、1993年)が挙げられる。
b.AAV感染
アデノ随伴ウイルス(AAV)は、高頻度の組込みを有し、非分裂細胞に感染し得、し
たがって、組織培養での哺乳動物細胞への遺伝子送達にとって有用なものにするので、本
明細書に記載される方法および組成物において使用するための魅力的なベクター系である
(Muzyczka、1992年)。AAVは、感染性のための広い宿主域を有し(Tr
atschinら、1984年;Laughlinら、1986年;Lebkowski
ら、1988年;McLaughlinら、1988年)、これは、それが本明細書に記
載される方法および組成物とともに使用するのに適当であることを意味する。rAAVベ
クターの作製および使用に関する詳細は、各々、参照により本明細書に組み込まれる、米
国特許第5,139,941号および米国特許第4,797,368号に記載されている
遺伝子送達におけるAAVの使用を実証する研究として、LaFaceら(1988年
);Zhouら(1993年);Flotteら(1993年);およびWalshら(
1994年)が挙げられる。組換えAAVベクターは、マーカー遺伝子(Kaplitt
ら、1994年;Lebkowskiら、1988年;Samulskiら、1989年
;ShellingおよびSmith、1994年;Yoderら、1994年;Zho
uら、1994年;HermonatおよびMuzyczka、1984年;Trats
chinら、1985年;McLaughlinら、1988年)およびヒト疾患に関与
する遺伝子(Flotteら、1992年;Luoら、1994年;Ohiら、1990
年;Walshら、1994年;Weiら、1994年)のin vitroおよびin
vivo形質導入のために成功裏に使用されてきた。最近、AAVベクターは、嚢胞性
線維症の治療のための第I相ヒト試験のために承認された。
AAVは、培養細胞における増殖性感染を起こすには別のウイルス(アデノウイルスま
たはヘルペスウイルスファミリーのメンバーのいずれか)との同時感染を必要とする依存
性パルボウイルスである(Muzyczka、1992年)。ヘルパーウイルスとの同時
感染がない場合には、野生型AAVゲノムは、ヒト第19染色体にその末端を介して組み
込まれ、そこでプロウイルスとして不顕性状態で存在する(Kotinら、1990年;
Samulskiら、1991年)。しかし、rAAVは、AAV Repタンパク質も
発現されない限り、組込みについて第19染色体に制限されない(Shellingおよ
びSmith、1994年)。AAVプロウイルスを保持する細胞が、ヘルパーウイルス
に重感染された場合に、AAVゲノムは、染色体から、または組換えプラスミドから「レ
スキュー」され、正常な増殖性感染が確立される(Samulskiら、1989年;M
cLaughlinら、1988年;Kotinら、1990年;Muzyczka、1
992年)。
通常、組換えAAV(rAAV)ウイルスは、2つのAAV末端反復がその両端に位置
する対象とする遺伝子を含有するプラスミド(McLaughlinら、1988年;S
amulskiら、1989年;各々参照により本明細書に組み込まれる)と、末端反復
を含まない野生型AAVコード配列を含有する発現プラスミド、例えば、pIM45(M
cCartyら、1991年;参照により本明細書に組み込まれる)を同時トランスフェ
クトすることによって作製される。細胞はまた、アデノウイルスまたはAAVヘルパー機
能に必要なアデノウイルス遺伝子を保持するプラスミドを用いて感染されるまたはトラン
スフェクトされる。このような様式で作製rAAVウイルスストックは、アデノウイルス
で汚染されており、これは、rAAV粒子から物理的に分離されなければならない(例え
ば、塩化セシウム密度遠心分離によって)。あるいは、AAVコーディング領域を含有す
るアデノウイルスベクターまたはAAVコーディング領域およびアデノウイルスヘルパー
遺伝子の一部またはすべてを含有する細胞株が使用され得る(Yangら、1994a;
Clarkら、1995年)。組み込まれたプロウイルスとしてrAAV DNAを保持
する細胞株も使用され得る(Flotteら、1995年)。
c.レトロウイルス感染
レトロウイルスは、逆転写プロセスによって感染細胞においてそのRNAを二本鎖DN
Aに変換する能力を特徴とする一本鎖RNAウイルスの群である(Coffin、199
0年)。得られたDNAは、プロウイルスとして細胞の染色体に安定に組み込まれ、ウイ
ルスタンパク質の合成を指示する。組込みは、レシピエント細胞およびその子孫における
ウイルス遺伝子配列の保持をもたらす。レトロウイルスゲノムは、3種の遺伝子、それぞ
れ、キャプシドタンパク質、ポリメラーゼ酵素およびエンベロープ成分をコードするga
g、polおよびenvを含有する。gag遺伝子から上流に見られる配列は、ゲノムの
ビリオンへのパッケージングのためのシグナルを含有する。2つの長い末端反復(LTR
)配列が、ウイルスゲノムの5’および3’末端に存在する。これらは、強力なプロモー
ターおよびエンハンサー配列を含有し、また、宿主細胞ゲノムにおける組込みに必要であ
る(Coffin、1990年)。
レトロウイルスベクターを構築するために、複製に欠陥のあるウイルスを産生するため
に、対象とする遺伝子をコードする核酸が、特定のウイルス配列の代わりにウイルスゲノ
ム中に挿入される。ビリオンを産生するために、gag、polおよびenv遺伝子を含
有するが、LTRおよびパッケージング成分を有さないパッケージング細胞株が構築され
る(Mannら、1983年)。cDNAを含有する組換えプラスミドが、レトロウイル
スLTRおよびパッケージング配列と一緒に、この細胞株中に導入され(例えば、リン酸
カルシウム沈殿によって)、パッケージング配列が、組換えプラスミドのRNA転写物が
、ウイルス粒子中にパッケージングされるのを可能にし、次いで、これは培養培地中に分
泌される(NicolasおよびRubenstein、1988年;Temin、19
86年;Mannら、1983年)。次いで、組換えレトロウイルスを含有する培地が回
収され、任意選択で、濃縮され、遺伝子導入のために使用される。レトロウイルスベクタ
ーは、広く多様な細胞型に感染できる。しかし、組込みおよび安定発現には、宿主細胞の
分裂が必要である(Paskindら、1975年)。
欠陥のあるレトロウイルスベクターの使用に関する懸念は、パッケージング細胞におけ
る野生型の複製能のあるウイルスの出現の可能性である。これは、gag、pol、en
v配列から上流の組換えウイルス挿入部分に由来する無傷の配列が、宿主細胞ゲノム中に
組み込まれる組換え事象に起因し得る。しかし、組換えの可能性が大幅に低下したはずで
ある新規パッケージング細胞株が、現在利用可能である(Markowitzら、198
8年;Hersdorfferら、1990年)。
d.その他のウイルスベクター
その他のウイルスベクターは、本明細書に記載される方法および組成物においてELA
BELA構築物として使用され得る。ワクシニアウイルス(Ridgeway、1988
年;BaichwalおよびSugden、1986年;Couparら、1988年)
およびヘルペスウイルスなどのウイルスに由来するベクターが使用され得る。それらは、
種々の哺乳動物細胞にいくつかの魅力的な特徴を提供する(Friedmann、198
9年;Ridgeway、1988年;BaichwalおよびSugden、1986
年;Couparら、1988年;Horwichら、1990年)。
欠陥のあるB型肝炎ウイルスの最近の認識を用いて、種々のウイルス配列の構造−機能
関係についての新しい洞察が得られた。in vitro研究によって、ウイルスは、そ
のゲノムの最大80%を欠失してもヘルパー−依存性パッケージングおよび逆転写の能力
を保持できることが示された(Horwichら、1990年)。これは、ゲノムの大き
な部分が、外来遺伝物質で置き換えられ得ることを示唆した。Changらは、最近、ク
ロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)遺伝子を、ポリメラーゼ、表
面および前表面コード配列の代わりにアヒルB型肝炎ウイルスゲノム中に導入した。鳥類
肝細胞腫細胞株中に野生型ウイルスと同時トランスフェクトされた。一次子アヒル肝細胞
に感染させるために高力価の組換えウイルスを含有する培養培地を使用した。トランスフ
ェクション後少なくとも24日間、安定なCAT遺伝子発現が検出された(Changら
、1991年)。
さらなる実施形態では、送達されるべきELABELA核酸は、特異的結合リガンドを
発現するよう操作されている感染性ウイルス内に収容される。したがって、ウイルス粒子
は、標的細胞の同族受容体と特異的に結合し、細胞に内容物を送達する。レトロウイルス
ベクターの特異的ターゲッティングを可能にするよう設計された新規アプローチが、ウイ
ルスエンベロープへのラクトース残基の化学的付加によるレトロウイルスの化学修飾に基
づいて最近開発された。この修飾によって、シアロ糖タンパク質受容体を介した肝細胞の
特異的感染が可能となり得る。
レトロウイルスエンベロープタンパク質に対するおよび特異的細胞受容体に対するビオ
チン化抗体が使用される、組換えレトロウイルスのターゲッティングの別のアプローチが
設計された。抗体は、ストレプトアビジンを使用することによってビオチン成分を介して
カップリングされた(Rouxら、1989年)。彼らは、主要組織適合複合体クラスI
およびクラスII抗原に対する抗体を使用して、in vitroでのその表面抗原を有
する種々のヒト細胞の、エコトロピックウイルスによる感染を実証した(Rouxら、1
989年)。
4.リン酸カルシウム共沈またはDEAE−デキストラン処理
その他の実施形態では、ELABELA核酸構築物は、リン酸カルシウム共沈を使用し
て細胞に導入される。マウス始原生殖細胞は、SV40ラージT抗原を用いてトランスフ
ェクトされ、優れた結果が得られた(Watanabeら、1997年)。ヒトKB細胞
は、この技術を使用して、アデノウイルス5DNAを用いてトランスフェクトされた(G
rahamおよびVan Der Eb、1973年)。また。この方法では、マウスL
(A9)、マウスC127、CHO、CV−1、BHK、NIH3T3およびHeLa細
胞が、ネオマイシンマーカー遺伝子を用いてトランスフェクトされ(ChenおよびOk
ayama、1987年)、ラット肝細胞が、種々のマーカー遺伝子を用いてトランスフ
ェクトされた(Rippeら、1990年)。
別の実施形態では、ELABELA発現構築物は、DEAE−デキストランと、続いて
ポリエチレングリコールを使用して細胞中に送達される。この方法で、リポータープラス
ミドがマウス骨髄腫および赤白血病細胞中に導入された(Gopal、1985年)。
5.直接マイクロインジェクションまたは超音波処理負荷
さらなる実施形態は、直接マイクロインジェクションまたは超音波処理負荷によるEL
ABELA核酸構築物の導入を含む。直接マイクロインジェクションは、ELABELA
核酸構築物をゼノパス属卵母細胞に導入するために使用されており(Harlandおよ
びWeintraub、1985年)、LTK.sup.−線維芽細胞は、超音波処理負
荷によってチミジンキナーゼ遺伝子を用いてトランスフェクトされている(Fechhe
imerら、1987年)。
6.リポソーム媒介性形質転換
さらなる実施形態では、ELABELA核酸構築物は、リポソーム中に封入され得る。
リポソームは、リン脂質二層膜および内部水性媒体を特徴とする小胞構造である。多重膜
リポソームは、水性媒体によって分離された複数の脂質相を有する。それらは、リン脂質
が過剰の水溶液中に懸濁されると自発的に形成する。脂質成分は、閉鎖された構造の形成
の前に自己再配列を起こし、脂質二重層の間に水および溶解した溶質を封入する(Gho
shおよびBachhawat、1991年)。また、リポフェクタミン(Gibco
BRL)と複合体を形成したELABELA核酸構築物も考慮される。
in vitroでのリポソーム媒介性核酸送達および外来DNAの発現は、極めて成
功してきた(NicolauおよびSene、1982年;Fraleyら、1979年
;Nicolauら、1987年)。Wongら.(1980年)は、培養ニワトリ胚、
HeLaおよび肝細胞腫細胞におけるリポソーム媒介性送達および外来DNAの発現の実
現可能性を実証した。
特定の実施形態では、リポソームは、センダイウイルス(HVJ)と複合体形成され得
る。これは、細胞膜との融合を促進し、リポソームに被包されたDNAの細胞侵入を容易
にするすることがわかっている(Kanedaら、1989年)。その他の実施形態では
、リポソームは、核非ヒストン染色体タンパク質(HMG−1)と複合体形成されるか、
それとともに使用され得る(Katoら、1991年)。なおさらなる実施形態では、リ
ポソームは、HVJおよびHMG−1の両方と複合体形成されるか、それとともに使用さ
れ得る。
7.アデノウイルス支援トランスフェクション
特定の実施形態では、ELABELA核酸構築物は、アデノウイルス支援トランスフェ
クションを使用して細胞中に導入される。アデノウイルス共役系を使用する細胞系におい
て、トランスフェクション効率の増大が報告されており(KelleherおよびVos
、1994年;Cottenら、1992年;Curiel、1994年)、本発明者ら
は、トランスフェクション効率を高めるために同一技術を使用することを考慮した。
8.受容体媒介性トランスフェクション
さらに、標的細胞にELABELA核酸構築物を送達するために使用され得るELAB
ELA構築物として、受容体媒介性送達媒体がある。これらは、標的細胞において起こる
受容体媒介性エンドサイトーシスによる高分子の選択的取り込みを利用する。種々の受容
体の細胞型特異的分布を考慮して、この送達法は、ある程度の特異性を加える。別の哺乳
動物細胞型との関連での特異的送達は、WuおよびWuによって記載されている(199
3年;参照により本明細書に組み込まれる)。
特定の核酸送達構築物は、細胞受容体特異的リガンドおよびDNA結合剤を含む。その
他のものは、送達されるべきDNA構築物が機能し得る形で結合された細胞受容体特異的
リガンドを含む。受容体媒介性遺伝子導入のためにいくつかのリガンドが使用されてきて
(WuおよびWu、1987年;Wagnerら、1990年;Ferkolら、199
3年;Peralesら、1994年;Myers、EPO0273085)、これらは
、技術の操作性を確立する。
その他の実施形態では、DNA送達媒体成分は、リポソームと組み合わせて特異的結合
リガンドを含み得る。送達されるべき核酸は、リポソーム内に収容され、特異的結合リガ
ンドは、リポソーム膜中に機能的に組み込まれる。したがって、リポソームは、標的細胞
の受容体と特異的に結合し、細胞に内容物を送達する。このような系は、例えば、EGF
受容体の上方制御を示す細胞への核酸の受容体媒介性送達において、上皮成長因子(EG
F)が使用される系を使用して機能的であるとわかっている。
さらなる実施形態では、送達媒体のDNA送達媒体成分は、細胞特異的結合を指示する
1種または複数の脂質または糖タンパク質を含み得るリポソーム自体であり得る。例えば
、Nicolauら(1987年)は、リポソーム中に組み込まれた、ラクトシル−セラ
ミド、ガラクトース末端アシアロガングリオシドを使用し、肝細胞によるインスリン遺伝
子の取り込みの増大を観察した。本明細書に記載されるELABELA核酸は、同様の方
法で標的細胞中に特異的に送達され得ることが考慮される。
ELABELAの下方制御
本発明者らは、細胞を操作する方法であって、細胞中のまたは細胞のELABELAポ
リペプチドの発現、量または活性のいずれかの組合せを下方制御することを含む方法を記
載する。
方法は、細胞をELABELA活性の阻害剤に曝露することを含み得る。方法は、細胞
を、抗ELABELA抗体またはその抗原結合断片に曝露することを含み得る。あるいは
、またはさらに、ELABELA発現、量または活性は、ELABELA shRNAま
たはsiRNAを細胞中に導入することによって下方制御され得る。
このような操作の結果として、細胞中のまたは細胞のELABELA発現、量または活
性は、操作を受けていない細胞と比較して、少なくとも1%、少なくとも2%、少なくと
も5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも30%、
少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくと
も80%、少なくとも90%または少なくとも100%またはそれ超下方制御され得る。
細胞中のまたは細胞のELABELA発現、量または活性は、操作を受けていない細胞
と比較して、少なくとも1x、少なくとも1.5x、少なくとも2x、少なくとも2.5
x、少なくとも3x、少なくとも3.5x、少なくとも4x、少なくとも5x、少なくと
も10x、少なくとも20x、少なくとも30x、少なくとも40x、少なくとも50x
またはそれ超下方制御され得る。
自己複製または多能性の維持
本発明者らは、幹細胞中のまたは幹細胞の自己複製または多能性または両方を維持また
は増強する方法を開示する。このような方法は、上記で示された方法によって幹細胞を操
作することを含み得る。
したがって、本発明者らは、上方制御などの調節によって、幹細胞中のまたは幹細胞の
ELABELAポリペプチドの発現、量または活性のいずれかの組合せを操作する方法を
記載する。方法は、幹細胞をELABELAポリペプチドに曝露することを含み得る。
あるいは、またはさらに、ELABELA発現、量または活性は、ELABELA発現
構築物(ELABELA構築物としても知られる)を細胞中に導入することによって、幹
細胞において上方制御され得る。ELABELA発現構築物またはELABELA構築物
は、ELABELA核酸またはELABELA核酸配列を含むベクター(発現ベクターな
ど)を含み得る。このような構築物を導入する方法は、直前の節に詳細に示されている。
多能性の維持
本明細書に記載される方法および組成物によって処理された細胞は、多能性を保持する
。言い換えれば、このような細胞は、脊椎動物、哺乳動物、霊長類またはヒト幹細胞など
の幹細胞の少なくとも1種の特徴を保持する。このような細胞は、1回または複数回の継
代後に特徴を保持し得る。それらは、複数の継代後にもそうであり得る。
多能性または幹細胞の特徴は、形態学的特徴、免疫組織化学的特徴、分子生物学的特徴
などを含み得る。特徴は、生物活性を含み得る。
幹細胞の特徴
多能性が保持される、本発明者らの方法によって処理された細胞は、以下の幹細胞特徴
のいずれかを示し得る。
幹細胞は、Oct4/POU5F1、TRA−1−160および/またはSSEA−1
の発現の増大を示し得る。Flk−1、Tie−2およびc−kitのうちいずれか1種
または複数の発現が低減され得る。自己複製している幹細胞は、自己複製していない幹細
胞と比較して短縮化された細胞周期を示し得る。
幹細胞は、規定の形態学を示し得る。例えば、標準顕微鏡像の2次元において、ヒト胚
性幹細胞は、像の面における高い核/細胞質比、顕著な核小体および細胞結合があまり識
別可能でない緻密なコロニー形成を示す。
幹細胞はまた、以下にさらに詳細に記載されるような発現された細胞マーカーを特徴と
し得る。
多能性マーカーの発現
保持される生物活性は、多能性マーカーの発現を含み得る。
段階特異的胚性抗原(SSEA)は、特定の胚細胞型に特有である。SSEAマーカー
の抗体は、Developmental Studies Hybriboma Ban
k(Bethesda Md.)から入手可能である。その他の有用なマーカーは、Tr
a−1−60およびTra−1−81と称される抗体を使用して検出可能である(E.J
.Robertson、1987年、前掲中の、Andrewsら、Cell Line
sfrom Human Gern Cell Tumors)。ヒト胚性幹細胞は、通
常、SSEA−1陰性であり、SSEA−4陽性である。hEG細胞は、通常、SSEA
−1陽性である。in vitroでのpPS細胞の分化は、SSEA−4、TRA−1
−60およびTRA−1−81発現の喪失およびSSEA−1の発現の増大をもたらす。
pPS細胞はまた、アルカリホスファターゼ活性の存在を特徴とし得、これは、4%パラ
ホルムアルデヒドを用いて細胞を固定すること、次いで、製造業者(Vector La
boratories、Burlingame Calif.)によって記載されるよう
に、基質としてVector Redを用いて発色させることとによって検出され得る。
胚性幹細胞はまた、通常、テロメラーゼ陽性であり、OCT−4/POU5F1陽性で
ある。テロメラーゼ活性は、市販のキット(TRAPeze.RTM.XK テロメラー
ゼ検出キットカタログs7707;Intergen Co.、Purchase N.
Y.;またはTeloTAGGG.TM.テロメラーゼPCR ELISA plus、
カタログ2,013,89;Roche Diagnostics、Indianapo
lis)を使用し、TRAP活性アッセイを使用して決定され得る(Kimら、Scie
nce266:2011、1997年)。hTERT発現はまた、RT−PCRによって
mRNAレベルで評価され得る。LightCycler TeloTAGGG.TM.
hTERT定量化キット(カタログ3,012,344;Roche Diagnost
ics)が、研究目的のために市販されている。
FOXD3、PODXL、アルカリホスファターゼ、POU5F1(OCT−4として
も知られる)、SSEA−3、SSEA−4およびTRA−1−60などを含めたこれら
の多能性マーカーのうちいずれか1種または複数が、本明細書に記載される方法および組
成物によって産生された細胞によって保持され得る。
マーカーの検出は、当技術分野で公知の任意の手段によって、例えば、免疫学的に達成
され得る。組織化学的染色、フローサイトメトリー(FAC)、ウエスタンブロット、酵
素結合免疫測定法(ELISA)などが使用され得る。
細胞表面マーカーを検出するためにフロー免疫細胞化学が使用され得る。細胞内または
細胞表面マーカーのために免疫組織化学(例えば、固定された細胞または組織切片の)が
使用され得る。ウエスタンブロット解析は、細胞抽出物で実施され得る。細胞抽出物また
は培地中に分泌された生成物のために、酵素結合免疫測定法が使用され得る。
この目的のために、市販の供給源から入手可能なものとして多能性マーカーに対する抗
体が使用され得る。
段階特異的胚性抗原1および4(SSEA−1およびSSEA−4)および腫瘍拒絶抗
原1−60および1−81(TRA−1−60、TRA−1−81)を含めた幹細胞マー
カーの同定のための抗体は、例えば、Chemicon International、
Inc(Temecula、CA、USA)から商業的に入手できる。モノクローナル抗
体を使用するこれらの抗原の免疫学的検出は、多能性幹細胞を特性決定するために広く使
用されている(Shamblott M.J.ら(1998年)PNAS第95巻:13
726〜13731頁;Schuldiner M.ら(2000年)PNAS第97巻
:11307〜11312頁;Thomson J.A.ら(1998年).Scien
ce第282巻:1145〜1147頁;Reubinoff B.E.ら(2000年
)Nature Biotechnology第18巻:399〜404頁;Hende
rson J.K.ら(2002年)Stem Cells第20巻:329〜337頁
;Pera M.ら(2000年)J.Cell Science第113巻:5〜10
頁)。
組織特異的遺伝子産物の発現はまた、ノーザンブロット分析、ドットブロットハイブリ
ダイゼーション分析によって、または標準増幅法において配列特異的プライマーを使用す
るリバーストランスクリプターゼによって開始されるポリメラーゼ連鎖反応(RT−PC
R)によって、mRNAレベルで検出され得る。本開示に列挙される特定のマーカーの配
列データは、GenBank(URL www.ncbi.nlm.nih.gov:8
0/entrez)などの公開データベースから得ることができる。さらなる詳細につい
ては、米国特許第5,843,780号を参照のこと。
本明細書に記載される方法および組成物によって処理された細胞の実質的にすべて、ま
たはそれらの相当な部分は、マーカー(単数または複数)を発現し得る。例えば、マーカ
ー(単数または複数)を発現する細胞のパーセンテージは、50%以上、60%以上、7
0%以上、80%以上、90%以上、93%以上、95%以上、97%以上、97%以上
、99%以上または実質的に100%であり得る。
細胞生存力
生物活性は、本明細書に記載される方法および組成物による処理後に、または処理後の
増殖後に細胞生存力を含み得る。細胞生存力は、種々の方法で、例えば、トリパンブルー
排除によってアッセイされ得る。
生体染色のプロトコールは、以下の通りである。適当な試験管中に、適した容量の細胞
懸濁液(20〜200μL)を入れ、等容量の0.4%トリパンブルーを添加し、穏やか
に混合し、室温で5分間静置する。血球算定器中に10μlの染色された細胞を入れ、生
存(染色されていない)および死滅(染色された)細胞の数を計数する。各四分円中の染
色されていない細胞の平均数を算出し、2×10を乗じて、細胞/mlを見出す。生存
細胞のパーセンテージは、死滅および生存細胞の数によって除した生存細胞の数である。
細胞の生存力は、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上、9
3%以上、95%以上、97%以上、97%以上、99%以上または実質的に100%で
あり得る。
核型
多能性が増強または誘導される、本明細書に記載される方法および組成物によって処理
された細胞は、増殖の間または増殖後に正常な核型を保持し得る。「正常な」核型は、栄
養繁殖体が由来する親の幹細胞の核型と同一、同様または実質的に同様である核型または
それとは変わるが、何らかの実質的な方法では変わらないものである。例えば、転位置、
染色体の喪失、欠失などの任意の肉眼的異常はないはずである。
核型は、いくつかの方法によって、例えば、光学顕微鏡下で視覚的に評価され得る。核
型は、McWhirら(2006年)、Hewittら(2007年)ならびにGall
imoreおよびRichardson(1973年)に記載されるように調製され、分
析され得る。細胞はまた、標準Gバンド技術(Oakland Calif.のCyto
tenetics Labなどの、日常的な核型分析サービスを提供する多数の臨床診断
実験室で利用可能)を使用して核型分析され、公開された幹細胞核型と比較され得る。
本明細書に記載される方法および組成物によって処理された細胞のすべてまたは相当な
部分が、正常な核型を保持し得る。この割合は、50%以上、60%以上、70%以上、
80%以上、90%以上、93%以上、95%以上、97%以上、97%以上、99%以
上または実質的に100%であり得る。
多能性
本発明者らの方法によって処理された細胞は、3種の胚系列すべて、すなわち、内胚葉
、外胚葉および中胚葉に分化する能力を保持し得る。これらの系列の各々に分化するため
の幹細胞の誘導の方法は、当技術分野で公知であり、細胞の分化する能力をアッセイする
ために使用され得る。処理された細胞のすべてまたは相当な部分は、この能力を保持し得
る。これは、処理された細胞の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90
%以上、93%以上、95%以上、97%以上、97%以上、99%以上または実質的に
100%であり得る。
同時培養およびフィーダー
本発明者らの方法は、同時培養の存在下または非存在下で幹細胞を培養することを含み
得る。用語「同時培養」とは、一緒に成長された2種以上の異なる種類の細胞の混合物、
例えば、間質フィーダー細胞を指す。2種以上の異なる種類の細胞は、粒子または細胞容
器表面などの同一表面で、または異なる表面で成長され得る。異なる種類の細胞は、異な
る粒子または容器表面で成長され得る。
フィーダー細胞とは、この用語が本明細書において使用されるように、異なる種類の細
胞の培養のために使用されるか、またはその培養のために必要である細胞を意味し得る。
幹細胞培養との関連で、フィーダー細胞は、生存、増殖およびES細胞多能性の維持を確
保する機能を有する。ES細胞多能性は、フィーダー細胞を直接同時培養することによっ
て達成され得る。あるいは、またはさらに、フィーダー細胞は、それをコンディショニン
グするための培地で培養され得る。コンディショニング培地は、幹細胞を培養するために
使用され得る。
培養ディッシュなどの容器の内表面は、分裂しないよう処理されているマウス胚性皮膚
細胞のフィーダー層を用いてコーティングされ得る。フィーダー細胞は、ES細胞成長に
必要である栄養素を培養培地中に放出する。幹細胞は、このようなコーティングされた容
器中で成長され得る。
フィーダー細胞は、それ自体、粒子上で成長され得る。それらは、幹細胞について記載
されたものと同様の方法で粒子上に播種され得る。増殖される幹細胞は、このようなフィ
ーダー粒子と一緒に成長され得るか、またはそれらから分離し得る。したがって、幹細胞
は、このようなフィーダー細胞でコーティングされた粒子上の層上で成長され得る。他方
、幹細胞は、別個の粒子上で成長され得る。これらの配置のいずれかの任意の組合せ、例
えば、粒子上で成長されたフィーダー細胞を含む培養、フィーダー細胞および幹細胞を有
する粒子ならびに幹細胞が成長している粒子も可能である。これらの組合せは、フィーダ
ー層を有するか、有さない容器中で成長され得る。
フィーダー細胞が存在しないか、または必要とされない配置も可能である。例えば、細
胞は、フィーダー細胞または幹細胞によってコンディショニングされた培地で成長され得
る。
培地およびフィーダー細胞
多能性幹細胞を単離および増殖させるための培地は、得られる細胞が所望の特徴を有し
、さらに増殖され得る限り、いくつかの異なる配合のうちいずれかを有し得る。
適した供給源は以下の通りである:ダルベッコの改変イーグル培地(DMEM)、Gi
bco11965−092番;ノックアウトダルベッコの改変イーグル培地(KO DM
EM)、Gibco10829−018番;200mM L−グルタミン、Gibco1
5039−027番;非必須アミノ酸溶液、Gibco11140−050;β−メルカ
プトエタノール、Sigma M7522番;ヒト組換え塩基性線維芽細胞増殖因子(b
FGF)、Gibco13256−029番。例示的血清含有胚幹(ES)培地は、80
% DMEM(通常、KO DMEM)、20% 熱不活化されていない規定のウシ胎仔
血清(FBS)、0.1mM 非必須アミノ酸、1mM L−グルタミンおよび0.1m
M β−メルカプトエタノールを用いて作製される。培地は、濾過され、4℃で2週間以
内保存される。無血清胚幹(ES)培地は、80% KO DMEM、20% 血清代替
品、0.1mM 非必須アミノ酸、1mM L−グルタミンおよび0.1mM β−メル
カプトエタノールを用いて作製される。有効な血清代替品として、Gibco10828
−028番がある。培地は、濾過され、4℃で2週間以内保存される。使用の直前に、ヒ
トbFGFが4ng/mLの最終濃度に添加される(Bodnarら、Geron Co
rp、国際特許公開WO99/20741)。
培地は、10%血清代替培地(Invitrogen−Gibco、Grand Is
land、New York)、5ng/ml FGF2(Invitrogen−Gi
bco、Grand Island、New York)および5ng/ml PDGF
AB(Peprotech、Rocky Hill、New Jersey)を補充し
たノックアウトDMEM培地(Invitrogen−Gibco、Grand Isl
and、New York)を含み得る。
フィーダー細胞(使用される場合には)は、90% DMEM(Gibco11965
−092番)、10% FBS(Hyclone30071−03番)および2mMグル
タミンを含有するmEF培地で増殖され得る。mEFは、1日おきに、トリプシンを用い
て細胞を1:2に分割し、細胞をサブコンフルエントで維持しながら、T150フラスコ
(Coming430825番)中で増殖される。フィーダー細胞層を調製するために、
細胞を、増殖を阻害するが、ヒト胚性幹細胞を支援する重要な因子の合成は可能にする用
量(約4000ラドγ照射)で照射する。6ウェル培養プレート(Falcon304番
)を、ウェルあたり1mLの0.5%ゼラチンとともに37℃で一晩インキュベートする
ことによってコーティングし、ウェルあたり375,000個の照射されたmEFを用い
てプレーティングする。フィーダー細胞層は、通常、プレーティング後、5時間〜4日使
用される。培地は、pPS細胞を播種する直前に新鮮なヒト胚幹(hES)培地で置換さ
れる。
その他の幹細胞を培養するための条件は公知であり、細胞型によって適宜最適化できる
。これまでの節において言及された特定の細胞型のための培地および培養技術は、引用さ
れた参考文献中に提供されている。
無血清培地
本明細書に記載される方法および組成物は、無血清培地での幹細胞などの細胞の培養を
含み得る。
用語「無血清培地」は、血清タンパク質、例えば、ウシ胎仔血清を含まない細胞培養培
地を含み得る。無血清培地は、当技術分野で公知であり、例えば、米国特許第5,631
,159号および同5,661,034号に記載されている。無血清培地は、例えば、G
ibco−BRL(Invitrogen)から市販されている。
無血清培地は、タンパク質、加水分解物および未知組成の成分を欠き得る点で無タンパ
ク質であり得る。無血清培地は、すべての成分が既知化学構造を有する化学的に規定され
た培地を含み得る。化学的に規定された無血清培地は、変動性を排除する完全に規定され
た系を提供し、改善された再現性およびより一貫した性能を可能にし、不定の物質による
汚染の可能性を低減するので使用され得る。
無血清培地は、ノックアウトDMEM培地(Invitrogen−Gibco、Gr
and Island、New York)を含み得る。
無血清培地は、例えば、5%、10%、15%などの濃度の血清代替培地などの1種ま
たは複数の成分を補充され得る。無血清培地は、Invitrogen− Gibco(
Grand Island、New York)製の10%血清代替培地を補充され得る
分離されたまたは脱凝集された胚性幹細胞が培養される無血清培地は、1種または複数
の増殖因子を含み得る。FGF2、IGF−2、Noggin、アクチビンA、TGFβ
1、HRG1β、LIF、S1P、PDGF、BAFF、April、SCF、Flt−
3リガンド、Wnt3Aなどを含めたいくつかの増殖因子は、当技術分野で公知である。
増殖因子(単数または複数)は、1pg/ml〜500ng/mlの間などの任意の適し
た濃度で使用され得る。
幹細胞
本明細書において使用されるように、用語「幹細胞」とは、分裂の際に2つの発達選択
肢に直面する細胞を指す:娘細胞は、元の細胞と同一であり得る(自己複製)か、または
それらは、より専門化した細胞型の前駆体であり得る(分化)。したがって、幹細胞は、
一方または他方の経路に適応可能である(各細胞型の1種が形成され得るさらなる経路が
存在する)。したがって、幹細胞は、高分化しておらず、その他の種類の細胞を産生でき
る細胞である。
本明細書において言及されるような幹細胞は、分化全能性の幹細胞、多能性幹細胞およ
び多分化能幹細胞を含み得る。それらはまた、具体的には、誘導多能性幹細胞(iPS)
を含む。
分化全能性幹細胞
用語「分化全能性の」細胞とは、成体において任意の細胞型になる潜在能力を有する細
胞または胚外膜(例えば、胎盤)の任意の細胞を指す。したがって、唯一の分化全能性の
細胞とは、受精卵およびその分割によって生じた最初の4つほどの細胞である。
多能性幹細胞
「多能性幹細胞」は、身体において任意の分化した細胞を作製する潜在能力を有する真
の幹細胞である。しかし、それらは栄養膜に由来する胚外膜を作製することには寄与でき
ない。いくつかの種類の多能性幹細胞が見出されている。
胚性幹細胞
胚幹(ES)細胞は、着床が起こるときの胚発達の段階である胚盤胞の内部細胞塊(I
CM)から単離され得る。
胚性生殖細胞
胚性生殖(EG)細胞は、中絶胎児中の生殖腺の先駆体から単離され得る。
胚性癌腫細胞
胚性癌腫(EC)細胞は、奇形癌腫、胎児の生殖腺に生じることもある腫瘍から単離さ
れ得る。最初の2種とは異なり、それらは、普通、異数体である。これらの種類の多能性
幹細胞の3種すべてが、胚または胎児組織からのみ単離され得、培養で成長され得る。こ
れらの多能性細胞を分化から防ぐ方法は、当技術分野で公知である。
成体幹細胞
成体幹細胞は、神経細胞、皮膚および骨髄移植における有効成分である血液形成性幹細
胞を含めた多様な種類を含む。これらの後者の幹細胞の種類はまた、臍帯由来幹細胞の主
な特徴である。細胞型の正確な数は、選択された幹細胞の種類によって制限されるが、成
体幹細胞は、実験室および身体の両方で、機能的な、より専門化した細胞型に成熟し得る
多分化能幹細胞
多分化能幹細胞は、真の幹細胞であるが、制限された数の種類にのみ分化できる。例え
ば、骨髄は、血液のすべての細胞を生じさせるが、別の種類の細胞は生じさせない多分化
能幹細胞を含有する。多分化能幹細胞は、成体動物において見出される。身体中のどの臓
器(脳、肝臓)も、それらが死滅細胞または損傷を受けた細胞と置き換わることができる
場合にはそれらを含有すると考えられる。
幹細胞を特性決定する方法は、当技術分野で公知であり、クローンアッセイ、フローサ
イトメトリー、長期間培養および分子生物学的技術、例えば、PCR、RT−PCRおよ
びサザンブロッティングなどの標準アッセイ法の使用を含む。
形態学的相違に加えて、ヒトおよびマウス多能性幹細胞は、そのいくつかの細胞表面抗
原(幹細胞マーカー)の発現が異なる。幹細胞のマーカーおよびその検出方法は、本明細
書において別の場所に記載されている(「幹細胞特徴の維持」のもとで)。
抗ELABELA剤のスクリーニング
ELABELAモジュレーター、アゴニストおよびアンタゴニストの同定
抗ELABELA剤として使用するために、ELABELAを特異的に阻害するために
アンタゴニスト、特に、小分子が使用され得る。
本発明者らは、対象とする化合物をアッセイする方法であって、ELABELAポリペ
プチドを候補化合物と接触させること、およびアッセイを実施して、候補化合物がELA
BELAポリペプチドと結合するかどうかを判定することを含む方法を開示する。
本発明者らは、対象とする化合物をアッセイする方法であって、ELABELAポリペ
プチドを候補化合物と接触させること、およびアッセイを実施して、候補化合物がELA
BELAポリペプチドの活性を調節するかどうかを判定することを含む方法をさらに開示
する。
本発明者らは、対象とする化合物をアッセイする方法であって、ELABELAポリペ
プチドを発現する細胞を、候補化合物と接触させること、およびアッセイを実施して、候
補化合物が、細胞中のまたは細胞のELABELAポリペプチドの発現、量または活性の
上昇または低減を引き起こすかどうかを判定することを含む方法をさらに開示する。
次いで、そのように同定された対象とする化合物が、単離または化学的に合成され得る
したがって、本発明者らは、ELABELAアンタゴニストおよび小分子ELABEL
A阻害剤ならびにこれらのスクリーニングのためのアッセイを開示する。ELABELA
のアンタゴニストは、結合またはその他のELABELA活性の下方制御などの調節を検
出することによってスクリーニングされ得る。したがって、本発明者らは、ELABEL
Aポリペプチドの発現、量または活性を下方制御可能な化合物を提供する。このような化
合物は、ELABELA関連状態を治療または予防するために、本明細書に記載される方
法および組成物において使用され得る。
したがって、ELABELAは、例えば、細胞、無細胞調製物、化学ライブラリーおよ
び天然物混合物中の小分子基質およびリガンドの結合を評価するために使用され得る。こ
れらの基質およびリガンドは、天然基質およびリガンドであり得、または構造的もしくは
機能的ミメティクスであり得る。Coliganら、Current Protocol
s in Immunology第1巻(2):第5章(1991年)を参照のこと。さ
らに、特に、ELABELA関連状態においてELABELAの発現に影響を及ぼす因子
を同定するために、スクリーニングが実施され得る。
一般に、アゴニストおよびアンタゴニストのアッセイは、ELABELAの1種または
複数の活性に対する候補分子の効果を判定することに頼る。アッセイは、候補分子の存在
下、および任意選択で、候補分子の非存在下で、またはELABELA活性を阻害もしく
は活性化することがわかっている分子の存在下でELABELA活性をアッセイすること
を含み得る。
ELABELA関連状態において、ELABELAの発現は調節、例えば上方制御され
得る。したがって、ELABELAの発現および/もしくは活性を刺激するか、またはこ
のタンパク質の機能を阻害し得る化合物および薬物を見出すことが望まれ得る。一般に、
アゴニストおよびアンタゴニストが、ELABELA関連状態の治療および予防目的のた
めに使用され得る。
本発明者らは、「下方制御」によって、研究されている挙動に対する任意の負の効果を
含む;これは全体的なものである場合も部分的なものである場合もある。したがって、結
合が検出されている場合には、候補アンタゴニストは、2つの実体間の結合を低減、回復
または消失可能である。候補分子によって達成される結合(または任意のその他の活性)
の下方制御は、候補分子の非存在下での結合(またはどの活性にしても)と比較して、少
なくとも10%、例えば、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少
なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも
90%またはそれ超であり得る。したがって、アンタゴニストとして使用するのに適した
候補分子は、結合またはその他の活性を10%以上低減可能であるものである。
用語「化合物」とは、生体高分子(例えば、核酸、タンパク質、非ペプチドまたは有機
分子)などの化合物(天然に存在するまたは合成の)または細菌、植物、真菌もしくは動
物(特に、哺乳動物)細胞または組織などの生体材料から作製された抽出物、またはさら
に、無機要素もしくは分子さえも指す。化合物は、抗体であり得る。
ELABELAの可能性あるアンタゴニストの例として、ELABELAの結合パート
ナー、例えば、結合パートナーの断片またはELABELAポリペプチドと結合するが、
反応を誘発せず、その結果、ポリペプチドの活性が妨げられる小分子などと密接に関連し
ている、抗体、小分子、ヌクレオチドならびにプリンおよびプリン類似体を含むそれらの
類似体、オリゴヌクレオチド、ステープルドペプチドまたはタンパク質が挙げられる。
スクリーニングキット
このようなスクリーニングが実施されるのに必要な材料は、スクリーニングキットにま
とめられ得る。
このようなスクリーニングキットは、ELABELAの生成を低減または増強するEL
ABELAポリペプチドまたは化合物のアゴニスト、アンタゴニスト、リガンド、受容体
、基質、酵素などを同定するのに有用である。スクリーニングキットは、(a)ELAB
ELAポリペプチド、(b)ELABELAポリペプチドを発現する組換え細胞または(
c)ELABELAポリペプチドに対する抗体を含み得る。スクリーニングキットは、ラ
イブラリーを含み得る。スクリーニングキットは、本明細書中の別の場所に記載されるよ
うなスクリーニングに必要な成分のうちいずれか1種または複数を含み得る。スクリーニ
ングキットは、任意選択で、使用のための説明書を含み得る。
核酸レベルでELABELA発現を検出可能であるスクリーニングキットもまた、提供
され得る。このようなキットは、ELABELAの増幅のためのプライマーまたは増幅の
ためのプライマーの対を含み得る。プライマー(単数または複数)は、任意の適した配列
、例えば、ELABELA配列の一部から選択され得る。プライマー配列を同定する方法
は、当技術分野で周知であり、当業者ならば、このようなプライマーを容易に設計できる
であろう。キットは、本明細書に記載されるようなELABELA発現のための核酸プロ
ーブを含み得る。キットはまた、任意選択で、使用のための説明書を含み得る。
合理的な設計
ELABELAと相互作用し得る可能性がある候補化合物の合理的な設計は、ELAB
ELAポリペプチドの分子形状の構造的研究に基づいたものであり得る。どの部位が特定
のその他のタンパク質と相互作用するかを判定するための1つの手段は、物理的構造決定
、例えば、X線結晶学または二次元NMR技術である。これらは、どのアミノ酸残基が分
子接触領域を形成するかについての指針を提供する。タンパク質構造決定の詳細な説明に
ついては、例えば、Blundell and Johnson(1976年)Prot
ein Crystallography、Academic Press、New Y
orkを参照のこと。
ポリペプチド結合アッセイ
ELABELA活性または発現のモジュレーターおよびアンタゴニストは、当技術分野
で公知の任意の手段によって同定され得る。
その最も簡単な形態では、アッセイは、候補化合物を、ELABELAポリペプチドを
含有する溶液と混合して、混合物を形成するステップと、混合物中のELABELAポリ
ペプチドの活性を測定するステップと、混合物の活性を標準と比較するステップとを簡単
に含み得る。
さらに、分子は、ELABELAと推定分子間の結合を検出するアッセイにおいてEL
ABELAとのその結合によって同定され得る。
ある種類の、本明細書に記載されるELABELAポリペプチドと結合する物質を同定
するアッセイは、固相支持体上に固定されているELABELAポリペプチドを、固定さ
れていない候補物質と接触させて、対象とするELABELAポリペプチドおよび候補物
質が互いに結合するかどうか、および/またはどの程度結合するかを判定することを含む
。あるいは、候補物質が、固定され、本明細書に示されるようなELABELAポリペプ
チドが固定されていなくてもよい。
ELABELAポリペプチドとの物質の結合は、一過性、可逆性または永久的なもので
あり得る。物質は、対照ポリペプチド(例えば、ELABELA関連状態に関与していな
いとわかっているポリペプチド)との結合のKd値よりも低いKd値を有するポリペプチ
ドと結合し得る。物質のKd値は、対照ポリペプチドとの結合のKd値よりも2倍低いも
の、例えば、対照ポリペプチドとの結合のものよりも100倍低いKd値または1000
倍低いKdであり得る。
例示的アッセイ法では、ELABELAポリペプチドは、アガロースビーズなどのビー
ズ上に固定され得る。通常、これは、細菌、酵母またはより高度の真核細胞株においてG
ST−融合タンパク質としてELABELAポリペプチドを発現させることおよびグルタ
チオン−アガロースビーズを使用して粗細胞抽出物からGST−ELABELA融合タン
パク質を精製することによって達成され得る(SmithおよびJohnson、198
8年;Gene67(10):31〜40頁)。対照として、GST−融合タンパク質で
はない候補物質の、固定されたポリペプチドとの結合が、ELABELAポリペプチドの
非存在下で判定され得る。次いで、候補物質の、固定されたELABELAポリペプチド
との結合が決定され得る。この種のアッセイは、GSTプルダウンアッセイとして当技術
分野で公知である。やはり、候補物質が固定され、ELABELAポリペプチドが固定さ
れていなくてもよい。
また、成分、例えば、Ni−NTAアガロース、ヒスチジンタグを付けた成分のうち1
種を固定化するための種々のアフィニティー精製系ならびに抗体ベースのアフィニティー
クロマトグラフィーを使用して、この種のアッセイを実施することが可能である。
ポリペプチドの候補物質との結合は、当技術分野で周知の種々の方法によって判定され
得る。例えば、固定化されていない成分は、標識され得る(例えば、放射性標識、エピト
ープタグまたは酵素抗体コンジュゲートを用いて)。あるいは、結合は、免疫学的検出技
術によって調べられ得る。例えば、反応混合物は、ウエスタンブロットされ、ブロットは
、固定化されていない成分を検出する抗体を用いてプローブされ得る。ELISA技術も
使用され得る。
候補物質は、通常、1〜1000nmol/ml、例えば、1〜100nmol/ml
の最終濃度に添加される。抗体の場合には、使用される最終濃度は、通常、100〜50
0μg/ml、例えば、200〜300μg/mlである。
ELABELAのモジュレーターおよびアンタゴニストもまた、ELABELAと、こ
のポリペプチドが結合する任意の分子間の結合の調節またはこのような結合または放出に
対する結果として生じる任意の活性の調節を検出することによって同定され得る。
細胞ベースのアッセイ
細胞ベースのアッセイは、候補化合物の結合を簡単に調べることができ、ここで、EL
ABELAポリペプチドを有する細胞との接着が、候補化合物と直接的にまたは間接的に
関連している標識によって、または標識された競合物との競合を含むアッセイにおいて検
出される。
さらに、これらのアッセイは、ポリペプチドをその表面に有する細胞に適当な検出系を
使用して、候補化合物が、ELABELAポリペプチドとの結合によって生じたシグナル
をもたらすか否かを調べることができる。活性化の阻害剤は、一般に、既知アゴニストの
存在下でアッセイされ、候補化合物の存在による、アゴニストによる活性化に対する効果
が観察される。
化合物をスクリーニングする別の方法は、化合物のライブラリーを発現する組換えDN
A分子を用いて安定に形質転換された真核生物または原核生物の宿主細胞を利用する。こ
のような細胞は、生存形態または固定された形態のいずれかで、標準結合パートナーアッ
セイのために使用され得る。細胞反応を検出する高感度の方法を記載するParceら(
1989年)Science第246巻:243〜247頁;およびOwickiら(1
990年)Proc. Nat’l Acad.Sci.USA第87巻;4007〜4
011頁も参照のこと。
化合物のライブラリーを発現する細胞が、ELABELAポリペプチドと結合するとわ
かっている標識抗体、例えば、125I−抗体と結合組成物との結合親和性が測定されて
いる候補化合物などの試験サンプルと接触されるか、それらとともにインキュベートされ
る競合アッセイは、特に有用である。次いで、結合の程度を評価するために、ELABE
LAポリペプチドの、結合しているおよび遊離の標識された結合パートナーが分離される
。結合している試験サンプルの量は、ELABELAポリペプチドとの標識された抗体結
合の量に反比例する。
結合の程度を評価するために遊離の結合パートナーから結合している結合パートナーを
分離するために、多数の技術のいずれか1種が使用され得る。この分離ステップは、通常
、フィルターとの接着と、それに続く洗浄、プラスチックとの接着と、それに続く洗浄ま
たは細胞膜の遠心分離などの手順を含み得る。
アッセイは、候補分子を、結腸、肺、唇、喉頭、外陰部、子宮頸部および陰茎を含めた
扁平細胞、膵臓、脳、食道、胃、膀胱、腎臓、皮膚、卵巣、前立腺および精巣細胞などの
細胞に曝露することと、任意の適した手段によってELABELAの発現をアッセイする
こととを含み得る。このようなアッセイにおいてELABELAの発現を下方制御する分
子は、任意選択で、さらなる研究のために選択され得、ELABELA発現を下方制御す
る薬物として使用され得る。このような薬物は、ELABELA関連状態を治療または予
防するために有用に使用され得る。
ELABELAタンパク質およびそのタンパク質に対する抗体をコードするcDNAも
また、細胞におけるELABELA mRNAおよびタンパク質の産生に対する添加され
た化合物の効果を検出するためのアッセイを形成するために使用され得る。例えば、EL
ISAは、当技術分野で公知の標準法によってモノクローナルおよびポリクローナル抗体
を使用して、分泌されたELABELAポリペプチドまたはELABELAポリペプチド
の細胞会合型レベルを測定するために構築され得、これは、適宜操作された細胞または組
織からのELABELAタンパク質の産生を阻害または増強し得る薬剤(それぞれ、アン
タゴニストまたはアゴニストとも呼ばれる)を発見するために使用され得る。スクリーニ
ングアッセイを実施するための標準法は、当技術分野で十分に理解されている。
活性アッセイ
モジュレーターまたはアンタゴニストを検出するためのアッセイは、通常、候補分子の
存在下で、任意選択で、候補分子の非存在下での活性の調節の検出と一緒に、ELABE
LAの任意の活性の調節を検出することを含む。
ホスファターゼ活性などのELABELAの特定の生物活性を検出するアッセイが使用
され得る。アッセイは、通常、ポリペプチド、ポリペプチドをコードする核酸または細胞
、オルガネラ、抽出物またはこのようなものを含むその他の材料の形態であるか否かに関
わらずELABELAを有する候補分子(例えば、ライブラリーの形態の)を、候補モジ
ュレーターと接触させることを含む。候補モジュレーターの存在が、何らかの効果を有す
るか否かを確立するために、ELABELAの関連活性(本明細書において別の場所に記
載されるようなホスファターゼ活性など)が検出され得る。
ホスファターゼアッセイは、当技術分野で公知であり、Wuら(2004年)、Int
J Biochem Cell Biol.第36巻(8):1542〜53頁および
Alonsoら(2004年).J Biol Chem.20;279(34):35
768〜74頁に記載されている。このようなアッセイは、ELABELAの、p−ニト
ロフェニルホスフェートなどの、またはホスホ−チロシンおよびホスホ−トレオニン残基
を含有するオリゴペプチドのような適した基質を脱リン酸化する能力をアッセイすること
を含む。アッセイは、候補モジュレーターの存在下または非存在下で実施され得、適当な
活性が、ELABELA活性の調節を検出するために、ひいては、ELABELAの候補
モジュレーターおよび/またはアンタゴニストを同定するために検出され得る。
ELABELAと結合する、および/またはその転写もしくは発現に影響を及ぼす候補
モジュレーターを検出するためのプロモーター結合アッセイも使用され得る。次いで、さ
らなる研究のために候補モジュレーターが選択され得るか、または使用するために単離さ
れ得る。このようなスクリーニング手順の詳細は、当技術分野で周知であり、例えば、H
andbook of Drug Screening、Ramakrishna Se
ethala、Prabhavathi B.Fernandes編(2001年、Ne
w York、NY、Marcel Dekker、ISBN 0−8247−0562
−9)に記載されている。
本明細書に記載されるスクリーニング法は、in vitro使用のために設定され得
るが、in vivoアッセイを使用し得る。in vivoアッセイは、一般に、EL
ABELAを含む細胞を、候補分子に曝露することを含む。in vitroアッセイで
は、ELABELAは、任意選択で、粗もしくは半精製細胞抽出物または精製タンパク質
などのその他の成分の存在下で、候補分子に曝露される。in vitroアッセイが実
施される場合には、これらは、候補分子のアレイ(例えば、整列されたライブラリー)を
使用し得る。in vivoアッセイが使用され得る。したがって、ELABELAポリ
ペプチドは、異種などの細胞中に含まれ得る。このような細胞は、上記のようにELAB
ELAを発現するよう操作されているトランスジェニック細胞であり得る。
抽出物が使用される場合には、細胞質抽出物または核抽出物を含み得、それを調製する
方法は、当技術分野で周知である。
オルガネラなどのELABELAを含む細胞の任意の成分が使用され得ることは認めら
れよう。一実施形態は、例えば、記載されたようなELABELAを含む細胞核を含む細
胞質または核調製物を利用する。核調製物は、1つまたは複数の核を含み得、これは、例
えば、界面活性剤処理によって透過処理または半透過処理され得る。
したがって、特定の実施形態では、アッセイ形式は、以下を含み得る:マルチウェルマ
イクロタイタープレートが、各ウェルに、ELABELAポリペプチドを発現する1種ま
たは複数の細胞を含むよう設定される;例えば、ライブラリーに由来する個々の候補分子
または候補分子のプールが、個々のウェルに添加され、ELABELA活性の調節が測定
され得る。プールが使用される場合には、これらは、さらなるプールに細分され、同一方
法で試験され得る。ELABELA活性、例えば、本明細書において別の場所に記載され
るような、結合活性または転写同時活性化活性が、次いでアッセイされ得る。
あるいは、または上記のアッセイ方法に加えて、ELABELAのモジュレーターまた
はアンタゴニストを同定するために「差し引く」手順も使用され得る。このような「差し
引く」手順の下では、モジュレーターとして機能可能な1種または複数の候補分子を含む
複数の分子(例えば、細胞抽出物、核抽出物、分子のライブラリーなど)が提供され、複
数の分子から1種または複数の成分が除去され、枯渇されまたは差し引かれる。「差し引
かれた」抽出物などは、次いで、記載されたようなELABELA(またはその成分)を
含む細胞に対する曝露によって、活性についてアッセイされる。
したがって、例えば、以下のように、このようなモジュレーターを同定するために「免
疫枯渇」アッセイが実施され得る。細胞質または核抽出物が、適した細胞から調製され得
る。推定モジュレーターを回収するために、適当な抗体を用いる免疫枯渇の使用などによ
って、抽出物が枯渇されるか、または分画され得る。モジュレーターの抽出物が枯渇され
る場合には、ELABELA機能または活性または発現に影響を及ぼす能力を失う。一連
の差し引きおよび/または枯渇は、モジュレーターまたはアンタゴニストを同定するため
に必要であり得る。
また、上記の「枯渇」または「差し引き」アッセイは、さらなるスクリーニングのため
に推定調節因子を同定するための予備ステップとして使用され得ることは理解されよう。
さらに、またはあるいは、「枯渇」または「差し引き」アッセイは、その他の手段(例え
ば、本明細書において別の場所に記載されるような「陽性」スクリーニング)によって推
定モジュレーターとして同定された分子の調節活性を確認するために使用され得る。
アッセイに付され、対象であると見いだされる候補分子は、単離され、さらに研究され
得る。対象とする分子を単離する方法は、ライブラリーの形態であるか、どれほど多数の
候補分子が常に試験されているか、バッチ手順がたどられているかどうかなどに関わらず
、使用される分子の種類に左右される。
候補分子は、ライブラリーの形態で提供され得る。一実施形態では、2種以上の候補分
子が同時にスクリーニングされ得る。当技術分野で公知の手段によって、候補分子のライ
ブラリー、例えば、小分子ライブラリー、ポリペプチドライブラリー、核酸ライブラリー
、化合物のライブラリー(コンビナトリアルライブラリーなど)、アンチセンスDNAま
たはアンチセンスRNAなどのアンチセンス分子のライブラリー、抗体ライブラリーなど
が作製され得る。このようなライブラリーは、ハイスループットスクリーニングに適して
いる。ELABELAを含む種々の細胞が、ライブラリーの個々のメンバーに曝露され、
ELABELA活性に対する効果が調べられ得る。この目的のためにアレイ技術が使用さ
れ得る。細胞は、空間的に、例えば、マイクロタイタープレートのウェル中に分離され得
る。
一実施形態では、小分子ライブラリーが使用される。本発明者らは、「小分子」によっ
て、分子量が約50kDa未満であり得る分子を指す。特定の実施形態では、小分子は、
約30kDa未満、例えば、約15kDa未満または10kDa未満などである分子量を
有し得る。本明細書において「小分子ライブラリー」と呼ばれるこのような小分子のライ
ブラリーは、ポリペプチド、小ペプチド、例えば、20個のアミノ酸以下の、例えば、1
5、10または5個のアミノ酸のペプチド、単純化合物などを含有し得る。
あるいはまたはさらに、本明細書において別の場所でさらに詳細に記載されるコンビナ
トリアルライブラリーは、ELABELAのモジュレーターまたはアンタゴニストについ
てスクリーニングされ得る。ELABELA活性についてのアッセイは、上記で記載され
ている。
ライブラリー
ポリペプチドまたは核酸のライブラリーなどの候補分子のライブラリーは、本明細書に
おいて記載されるELABELAアンタゴニストおよび阻害剤のスクリーニングにおいて
使用され得る。このようなライブラリーは、ELABELAタンパク質に曝露され、ある
とすれば、タンパク質の活性に対するその効果が判定される。
大きなライブラリーの所望のメンバーを単離するための選択プロトコールは、ファージ
ディスプレイ技術によって代表されるように当技術分野で公知である。多様なペプチド配
列が糸状バクテリオファージの表面にディスプレイされるこのような系(Scottおよ
びSmith(1990年前掲)は、標的抗原と結合する特異的抗体断片のin vit
ro選択および増幅のための抗体断片(およびそれらをコードするヌクレオチド配列)の
ライブラリーを作製するために有用であると証明されている。VおよびV領域をコー
ドするヌクレオチド配列は、大腸菌(E.coli)の細胞膜周辺腔にそれらを向けるリ
ーダーシグナルをコードする遺伝子断片に連結され、結果として、得られた抗体断片は、
通常、バクテリオファージコートタンパク質(例えば、pIIIまたはpVIII)との
融合物として、バクテリオファージの表面上にディスプレイされる。あるいは、抗体断片
は、λファージキャプシド(ファージ本体)上に外側にディスプレイされる。ファージベ
ースのディスプレイ系の利点は、それらが生物学的系であるので、選択されたライブラリ
ーメンバーを含有するファージを細菌細胞中で成長させることによって選択されたライブ
ラリーメンバーが簡単に増幅され得るということである。さらに、ポリペプチドライブラ
リーメンバーをコードするヌクレオチド配列がファージまたはファージミドベクター上に
含有されるので、配列決定、発現およびその後の遺伝子操作が比較的簡単である。
バクテリオファージ抗体ディスプレイライブラリーおよびλファージ発現ライブラリー
を構築するための方法は、当技術分野で周知である(参照により本明細書に組み込まれる
、McCaffertyら(1990年)前掲;Kangら(1991年)Proc.N
atl.Acad.Sci.U.S.A.、第88巻:4363頁;Clacksonら
(1991年)Nature、第352巻:624頁;Lowmanら(1991年)B
iochemistry、第30巻:10832頁;Burtonら(1991年)Pr
oc.Natl.Acad.Sci U.S.A.、第88巻:10134頁;Hoog
enboomら(1991年)Nucleic Acids Res.、第19巻:41
33頁;Changら(1991年)J.Immunol.、第147巻:3610頁;
Breitlingら(1991年)Gene、第104巻:147頁;Marksら(
1991年)前掲;Barbasら(1992年)前掲;HawkinsおよびWint
er(1992年)J.Immunol.、第22巻:867頁;Marksら、199
2年、J.Biol.Chem.、第267巻:16007頁;Lernerら(199
2年)Science、258:1313頁)。このような技術は、ポリペプチドライブ
ラリーの全般的に発現のために必要に応じて修飾され得る。
1つのアプローチは、scFvファージ−ライブラリーの使用であった(Bird,R
.E.ら(1988年)Science第242巻:423〜6頁、Hustonら、1
988年、Proc.Natl.Acad.Sci U.S.A.、第85巻:5879
〜5883頁;Chaudharyら(1990年)Proc.Natl.Acad.S
ci U.S.A.、第87巻:1066〜1070頁;McCaffertyら(19
90年)前掲;Clacksonら(1991年)前掲;Marksら(1991年)前
掲;Chiswellら(1992年)Trends Biotech.、第10巻:8
0頁;Marksら(1992年)前掲)。バクテリオファージコートタンパク質上にデ
ィスプレイされたscFvライブラリーの種々の実施形態が記載されている。ファージデ
ィスプレイアプローチの精緻化も、例えば、参照により本明細書に組み込まれるWO96
/06213およびWO92/01047(Medical Research Cou
ncilら)およびWO97/08320(Morphosys、前掲)に記載されるよ
うに知られている。
代替ライブラリー選択技術は、バクテリオファージλ発現系を含み、これは、バクテリ
オファージプラークとして、または溶原菌のコロニーとして、これまでに記載された両方
として直接スクリーニングされ得(Huseら(1989年)Science、第246
巻:1275頁;CatonおよびKoprowski(1990年)Proc.Nat
l.Acad.Sci.U.S.A.、第87巻;Mullinaxら(1990年)P
roc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.、第87巻:8095頁;Pers
sonら(1991年)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.、第88
巻:2432頁)、本明細書に記載される方法および組成物において使用される。これら
の発現系が、ほぼ約10またはそれ以上の程度の多数の異なるライブラリーのメンバー
をスクリーニングするために使用され得る。その他のスクリーニング系は、例えば、ライ
ブラリーメンバーの直接化学合成に頼る。1つの初期方法は、WO84/03564に記
載されるような、一連のピンまたはロッド上でのペプチドの合成を含む。各ビーズが個々
のライブラリーメンバーであるペプチドライブラリーを形成する、ビーズ上でのペプチド
合成を含む同様の方法が、米国特許第4,631,211号に記載されており、関連方法
が、WO92/00091に記載されている。ビーズベースの方法の大幅な改善は、各ラ
イブラリーメンバーのアミノ酸配列の同定を容易にするために、オリゴヌクレオチドなど
の独特の識別子タグを用いて各ビーズにタグを付けることを含む。これらの改善されたビ
ーズベースの方法は、WO93/06121に記載されている。
別の化学合成法は、各別個のライブラリーメンバー(例えば、独特のペプチド配列)を
、アレイ中の別個の所定の位置に置く方法での、表面上でのペプチド(またはペプチドミ
メティックス)のアレイの合成を含む。各ライブラリーメンバーの同一性は、アレイ中の
その空間位置によって判定される。所定の分子(例えば、受容体)と反応性ライブラリー
メンバーの間の結合相互作用が起こるアレイ中の位置が決定され、それによって、空間位
置に基づいて反応性ライブラリーメンバーの配列が同定される。これらの方法は、米国特
許第5,143,854号;WO90/15070およびWO92/10092;Fod
orら(1991年)Science、第251巻:767頁;DowerおよびFod
or(1991年)Ann.Rep.Med.Chem.、第26巻:271頁に記載さ
れている。
ポリペプチドまたはヌクレオチドのライブラリーを作製するためのその他の系は、ライ
ブラリーメンバーのin vitro合成のための無細胞酵素機序の使用を含む。一方法
では、RNA分子は、標的リガンドに対する選択の代替ラウンドおよびPCR増幅によっ
て選択される(TuerkおよびGold(1990年)Science、第249巻:
505頁;EllingtonおよびSzostak(1990年)Nature、第3
46巻:818頁)。同様の技術が、所定のヒト転写因子と結合するDNA配列を同定す
るために使用され得る(ThiesenおよびBach(1990年)Nucleic
Acids Res.、第18巻:3203頁;BeaudryおよびJoyce(19
92年)Science、第257巻:635頁;WO92/05258およびWO92
/14843)。同様の方法において、大きなライブラリーを作製するための方法として
、ポリペプチドを合成するためにin vitro翻訳が使用され得る。一般に、安定化
されたポリソーム複合体を含むこれらの方法は、WO88/08453、WO90/05
785、WO90/07003、WO91/02076、WO91/05058およびW
O92/02536にさらに記載されている。WO95/22625およびWO95/1
1922(Affymax)に開示されるものなどのファージベースではない代替ディス
プレイ系は、選択のためにポリペプチドをディスプレイするためにポリソームを使用する
。これらおよび前記の文書のすべても、参照により本明細書に組み込まれる。
コンビナトリアルライブラリー
ライブラリー、特に、候補分子のライブラリーは、適宜、コンビナトリアルライブラリ
ー(コンビナトリアル化学ライブラリーとしても知られる)の形態であり得る。
「コンビナトリアルライブラリー」は、この用語が本明細書において使用されるように
、無作為に選択されたサブユニットからなる複数の種の化合物の収集物である。コンビナ
トリアルライブラリーは、ELABELAを阻害可能である分子についてスクリーニング
され得る。
中でも、タンパク質分解酵素および非タンパク質分解酵素に対して活性のライブラリー
、G−タンパク質共役受容体(GPCR)の、アゴニストおよびアンタゴニストのライブ
ラリー、非GPCR標的(例えば、インテグリン、イオンチャンネル、ドメイン相互作用
、核受容体および転写因子)に対して活性のライブラリーおよび全細胞腫瘍学および抗感
染標的のライブラリーを含めた、化合物の種々のコンビナトリアルライブラリーが現在利
用可能である。コンビナトリアルライブラリー、特に、その構築および使用の包括的総説
は、DolleおよびNelson(1999年)、Journal of Combi
natorial Chemistry、第1巻、第4号、235〜282頁に提供され
ている。コンビナトリアルペプチドライブラリープロトコールも参照される(Shmue
l Cabilly、Totowa、N.J.編:Humana Press、c199
8.Methods in Molecular Biology第87巻)。特定のコ
ンビナトリアルライブラリーおよびその構築のための方法は、米国特許第6,168,9
14号(Campbellら)に、およびBaldwinら(1995年)、「Synt
hesis of a Small Molecular Library Encod
ed with Molecular Tags」、J.Am.Chem.Soc.第1
17巻:5588〜5589頁に、ならびにそれらの文書に記載された参考文献に開示さ
れている。
一実施形態では、スクリーニングされるコンビナトリアルライブラリーは、細胞の成分
と相互作用して、遺伝子発現に影響を及ぼす分子を潜在的に含むよう設計されているもの
である。例えば、クロマチン構造タンパク質に対するコンビナトリアルライブラリーがス
クリーニングされ得る。この実施形態にとって有用であるその他のライブラリーとして、
ヒストン修飾酵素(例えば、ヒストンアセチル化またはヒストンメチル化酵素)またはD
NA修飾、例えば、DNAメチル化または脱メチル化に対するコンビナトリアルライブラ
リーが挙げられる。
化学コンビナトリアルライブラリー、その産生および使用を説明するさらなる参考文献
として、The Chemical Generation of Molecular
Diversity.Michael R.Pavia、Sphinx Pharma
ceuticals、A Division of Eli Lilly(1995年7
月に公開);Combinatorial Chemistry:A Strategy
for the Future−MDL Information Systems
discusses the role its Project Library p
lays in managing diversity libraries(199
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ustries、John P. Devlin(1996年3月に公開)を含め、UR
L http://www.netsci.org/Science/Combiche
m/から入手可能なものがある。
コンビナトリアル化学における技術は、新規医薬リードの作製のための現代の方法の中
で幅広い支持を得ている(Gallop,M.A.ら、1994年、J.Med.Che
m.第37巻:1233〜1251頁;Gordon,E.M.ら、1994年、J.M
ed.Chem.第37巻:1385〜1401頁)。使用における1つのコンビナトリ
アルアプローチは、固相支持体の各粒子上に異なる構造を含有するライブラリーの合成、
ライブラリーの可溶性受容体との相互作用、高分子標的と相互作用する「ビーズ」の同定
および同定された「ビーズ」によって保持される構造の決定を含む戦略に基づいている(
Lam,K.S.ら、1991年、Nature第354巻:82〜84頁)。このアプ
ローチの代替法として、固相支持体からの既定のアリコートの化合物の逐次放出およびそ
の後の溶液における活性の決定、活性化合物が放出された粒子の同定および直接配列決定
によるその構造の解明がある(Salmon,S.E.ら、1993年、Proc.Na
tl.Acad.Sci.USA第90巻:11708〜11712頁)、またはそのコ
ードを読み取ることによる(Kerr,J.M.ら、1993年、J.Am.Chem.
Soc第115巻:2529〜2531頁;Nikolaiev,V.ら、1993年、
Pept.Res.第6巻:161〜170頁;Ohlmeyer,M.H.J.ら、1
993年、Proc.Natl.Acad.Sci.USA第90巻:10922〜10
926頁)。
可溶性ランダムコンビナトリアルライブラリーは、Furkaによって最初に記載され
たペプチドの等モル混合物の作製のための簡単な原理(Furka,A.ら、1988年
、Xth International Symposium on Medicina
l Chemistry、Budapest 1988年;Furka,A.ら、198
8年、14th International Congress of Bioche
mistry、Prague 1988年;Furka,A.ら、1991年、Int.
J.Peptide Protein Res.第37巻:487〜493頁)を使用し
て合成され得る。反復性スクリーニングのための可溶性ライブラリーの構築も記載されて
いる(Houghten,R.A.ら1991年、Nature第354巻:84〜86
頁)。K.S.Lamは、不溶性ランダムコンビナトリアルライブラリーを使用するとい
う新規の予想外に強力な技術を開示した。Lamは、各支持体が均一分子構造の試験化合
物を有するよう、固相支持体上でランダムコンビナトリアルライブラリーを合成し、固相
結合プロトコールによって支持体から試験化合物を事前に除去せずにライブラリーをスク
リーニングした(Lam,K.S.ら、1991年、Nature第354巻:82〜8
4頁)。
したがって、候補分子のライブラリーは、合成コンビナトリアルライブラリー(例えば
、コンビナトリアル化学ライブラリー)、細胞抽出物、体液(例えば、尿、血液、涙、汗
または唾液)または合成もしくは天然物のその他の混合物(例えば、小分子または発酵混
合物のライブラリー)であり得る。
分子のライブラリーは、例えば、アミノ酸、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク
質またはペプチドもしくはタンパク質の断片;核酸(例えば、アンチセンス;DNA;R
NA;またはペプチド核酸、PNA);アプタマー;または炭水化物もしくは多糖を含み
得る。ライブラリーの各メンバーは、唯一のものである場合も、混合物の一部である場合
もある(例えば、圧縮ライブラリー)。ライブラリーは、精製化合物を含有し得るか、ま
たは「汚れている」場合もある(すなわち、相当な量の不純物を含有する)。
市販のライブラリー(例えば、Affymetrix、ArQule、Neose T
echnologies、Sarco、Ciddco、Oxford Asymmetr
y、Maybridge、Aldrich、Panlabs、Pharmacopoei
a、SigmaまたはTripose製)も本明細書に記載される方法とともに使用され
得る。
上記のライブラリーに加えて、新規方法の特異性、信頼性または再現性を評価するため
に、多様性ファイルと呼ばれる特定のライブラリーが使用され得る。多様性ファイルは、
アッセイにおいて非特異的検出をもたらす可能性が高い多数のクラスの化合物を代表する
多数の化合物(例えば、1000種以上の小分子)を含有する。多様性ファイルは、市販
されているか、または、上記のベンダーから市販されている個々の化合物から組み立てら
れてもよい。
抗体
このタンパク質の活性を調節するために(例えば、本明細書において記載されるような
ELABELA関連状態などの疾患を治療または予防する方法のために)使用され得るE
LABELAのアンタゴニストまたはモジュレーターを含めた抗ELABELA剤は、E
LABELAタンパク質に対する抗体を含み得る。
したがって、本発明者らは、ELABELAポリペプチド、その断片、相同体、変異体
または誘導体と結合する抗体を提供する。このような抗体は、ELABELA発現の検出
において、特に、ELABELA関連疾患または状態の診断において有用であり得る。そ
の他の抗体として、治療活性を有するもの、すなわち、任意のELABELA関連疾患ま
たは状態を治療、管理または予防するために治療方法で使用されるものが挙げられる。
ELABELAに対する抗体は、本明細書に開示されるELABELA配列から、当技
術分野で公知の任意の手段によって作製され得る。
例えば、抗ELABELA抗体は、本明細書に開示されるようなELABELAポリペ
プチドまたは配列表に記載されるELABELA配列のいずれかなどの本明細書に開示さ
れるようなELABELA核酸によってコードされるポリペプチドに対して作製され得る
ELABELAに対する抗体は、ヒトELABELAのアミノ酸残基(44〜54)に
対応するペプチドCMPLHSRVPFP(配列番号52)を用いて免疫処理することに
よって、実施例に記載されるように作製され得る。
配列MRFQQFLFAFFIFIMSLLLISG(配列番号19)またはQRPV
NLTMRRKLRKHNC(配列番号53)を含むポリペプチドまたは配列QRPVN
LTMRRKLRKHNCLQRRCMPLHSRVPFP(配列番号2)を含むポリペ
プチドに対する抗体も、抗ELABELA抗体として作製され得る。
さらに、ELABELAに対して特異的である抗体は、任意の適したエピトープ、例え
ば、ELABELAタンパク質に由来するエピトープに対して作製され得る。ELABE
LAの適した断片の配列は、ELABELAの残基HSRVPFP(配列番号58)、R
CXXXHSRVPFP(配列番号59)またはCXXXRCXXXHSRVPFP(配
列番号1)を含み得、この配列から得られた任意のエピトープが、特異的ELABELA
抗体の作製のために使用され得る。
したがって、本発明者らは、
(a)配列CMPLHSRVPFP(配列番号52)を含むポリペプチド、
(b)配列QRPVNLTMRRKLRKHNC(配列番号53)を含むポリペプチド

(c)配列QRPVNLTMRRKLRKHNCLQRRCMPLHSRVPFP(配
列番号2)を含むポリペプチド、
(d)配列番号1〜36のいずれかの配列を含むポリペプチド
のうち1種または複数と特異的に結合可能である単離された抗体またはその抗原−結合断
片を開示する。
単離された抗体またはその抗原−結合断片は、放射標識、例えば、125Iなどの標識
をさらに含み得る。
本明細書の目的上、用語「抗体」とは、完全抗体または選択された標的と結合可能な抗
体断片を指す。反対に明記されない限り、この用語は、それだけには限らないが、ポリク
ローナル、モノクローナル、天然またはキメラ、CDRグラフトおよびヒト化抗体を含め
た操作された抗体およびファージディスプレイまたは代替技術を使用して産生された人工
的に選択された抗体を含む。この用語はまた、一本鎖、Fab断片およびFab発現ライ
ブラリーによって産生された断片を含む。このような断片は、標的物質に対するその結合
活性を保持する全抗体の断片、Fv、F(ab’)およびF(ab’)断片ならびに一
本鎖抗体(scFv)、融合タンパク質および抗体の抗原−結合部位を含むその他の合成
タンパク質を含む。FvおよびScFvなどの小断片は、その小さいサイズおよび結果と
して優れた組織分布のために診断および治療適用のための特性を有する。
抗体およびその断片は、例えば、EP−A−239400に記載されるようなヒト化抗
体であり得る。さらに、例えば、米国特許第5,545,807号および同6,075,
181号に記載されるような、完全ヒト可変領域(またはその断片)を有する抗体も使用
され得る。
抗ELABELA抗体は、中和抗体を含み得る。中性抗体、すなわち、ELABELA
の任意の生物活性を阻害するものが、診断学および治療学のために使用され得る。
本明細書に記載される抗体は、標識などのエフェクタータンパク質を含む変更された抗
体であり得る。in vivoまたはin vitroでの抗体の分布のイメージングを
可能にする標識が使用され得る。このような標識は、胚または細胞塊内で容易に可視化で
きる、放射性標識または金属粒子などの放射線不透過性(radioopaque)標識
であり得る。さらに、それらは、蛍光標識または組織サンプルで可視化できるその他の常
識であり得る。
抗体は、標準技術によって、例えば、免疫処理によって、またはファージディスプレイ
ライブラリーを使用することによって産生され得る。このような抗体は、ELABELA
タンパク質または相同体、断片などと特異的に結合可能であり得る。
ポリクローナル抗体
ポリクローナル抗体が望ましい場合には、選択された哺乳動物または脊椎動物種(例え
ば、ニワトリ、マウス、ウサギ、ヤギ、ウマ、ラクダなど)が、ELABELAポリペプ
チドまたはペプチドを含む免疫原性組成物を用いて免疫処理され得る。宿主種に応じて、
免疫学的反応を増大するよう種々のアジュバントが使用され得る。このようなアジュバン
トとして、それだけには限らないが、フロイントのもの、水酸化アルミニウムなどの無機
ゲルおよびリゾレシチンなどの表面活性物質、プルロニックポリオール、ポリアニオン、
ペプチド、油エマルジョン、キーホールリンペットヘモシアニンおよびジニトロフェノー
ルが挙げられる。BCG(カルメット・ゲラン桿菌)およびコリネバクテリウム・パルバ
ム(Corynebacterium parvum)は、使用され得る潜在的に有用な
ヒトアジュバントであり、精製されると、物質アミノ酸配列が、免疫学的に易感染性の個
体に全身防御を刺激する目的で投与される。
既知手順に従って、免疫処置された動物から得た血清が集められ、処理される。ELA
BELAポリペプチドから得ることができるエピトープに対するポリクローナル抗体を含
有する血清が、その他の抗原に対する抗体を含有する場合には、ポリクローナル抗体は、
イムノアフィニティークロマトグラフィーによって精製され得る。ポリクローナル抗血清
を産生し、処理するための技術は、当技術分野で公知である。そのような抗体が作製され
得るために、本発明者らは、動物またはヒトにおいて免疫源として使用するために、別の
アミノ酸配列にハプテン化されたELABELAアミノ酸配列またはその断片も提供する
モノクローナル抗体
ELABELAポリペプチドまたはペプチドから得ることができるエピトープに対する
モノクローナル抗体も、当業者によって容易に産生され得る。ハイブリドーマによってモ
ノクローナル抗体を作製するための一般的な方法論は周知である。不死抗体産生性細胞株
は、細胞融合によって、また発癌性DNAを用いるBリンパ球の直接形質転換またはエプ
スタイン−バーウイルスを用いるトランスフェクションなどのその他の技術によって作製
され得る。周辺エピトープに対して生成されたモノクローナル抗体のパネルは、種々の特
性について、すなわち、アイソタイプおよびエピトープ親和性についてスクリーニングさ
れ得る。
モノクローナル抗体は、培養中の連続細胞株によって抗体分子の産生を提供する任意の
技術を使用して調製され得る。これらとして、それだけには限らないが、Koehler
およびMilstein(1975年Nature第256巻:495〜497頁)によ
って元々記載されたハイブリドーマ技術、トリオーマ技術、ヒトB細胞ハイブリドーマ技
術(Kosborら(1983年)Immunol Today第4巻:72頁;Cot
eら(1983年)Proc Natl Acad Sci第80巻:2026〜203
0頁)およびEBV−ハイブリドーマ技術(Coleら、Monoclomal Ant
ibodies and Cancer Therapy、77〜96頁、Alan R
. Liss、Inc.、1985年)が挙げられる。
組換えDNA技術は、本明細書に記載されるような抗体を改善するために使用され得る
。したがって、診断または治療適用においてその免疫原性を低減するために、キメラ抗体
が構築され得る。このような技術は、適当な抗原特異性および生物活性を有する分子を得
るための、マウス抗体遺伝子のヒト抗体遺伝子へのスプライシングを含む(Morris
onら(1984年)Proc Natl Acad Sci第81巻:6851〜68
55頁;Neubergerら(1984年)Nature第312巻:604〜608
頁;Takedaら(1985年)Nature第314巻:452〜454頁)。さら
に、免疫原性は、CDRグラフトによって抗体をヒト化することによって最小化され得る
[欧州特許出願0239400(Winter)]および任意選択で、フレームワーク修
飾[EP0239400を参照のこと]。
あるいは、物質特異的一本鎖抗体を産生するために、一本鎖抗体の産生について記載さ
れた技術(米国特許第4,946,779号)が適応され得る。
ELABELAポリペプチドまたはペプチドから得ることができるエピトープに対する
モノクローナルおよびポリクローナル両方の抗体は、診断において特に有用である。モノ
クローナル抗体は、特に、抗イディオタイプ抗体を作製するために使用され得る。抗イデ
ィオタイプ抗体は、それに対する保護が望まれる物質および/または薬剤の「内部イメー
ジ」を保持する免疫グロブリンである。抗イディオタイプ抗体を作製するための技術は、
当技術分野で公知である。これらの抗イディオタイプ抗体はまた、療法において有用であ
り得る。
抗体はまた、Orlandiら(1989年、Proc Natl Acad Sci
第86巻:3833〜3837頁)およびWinter GおよびMilstein C
(1991年;Nature第349巻:293〜299頁)に開示されるように、リン
パ球集団におけるin vivo産生を誘導することによって、または組換え免疫グロブ
リンライブラリーもしくは高度に特異的な結合試薬のパネルをスクリーニングすることに
よって産生され得る。
ポリペプチドまたはペプチドに対する特異的結合部位を含有する抗体断片も作製され得
る。例えば、このような断片として、それだけには限らないが、抗体分子のペプシン消化
によって産生され得るF(ab’)断片およびF(ab’)断片のジスルフィド橋を
還元することによって作製され得るFab断片が挙げられる。あるいは、Fab発現ライ
ブラリーは、所望の特異性を有するモノクローナルFab断片の迅速な、容易な同定を可
能にするよう構築され得る(Huse WDら(1989年)Science第256巻
:1275〜1281頁)。
ELABELAポリペプチドに対する一本鎖抗体を産生するために、一本鎖抗体を産生
するための技術(米国特許第4,946,778号)が適応され得る。また、ヒト化抗体
を発現させるために、トランスジェニックマウスまたはその他の哺乳動物を含めたその他
の生物が使用され得る。
ポリペプチドを発現するクローンを単離または同定するために、またはアフィニティー
クロマトグラフィーによってポリペプチドを精製するために、上記の抗体が使用され得る
抗体産生の組換え技術
細菌または哺乳動物細胞培養において、確立された手順にしたがって抗体を産生するた
めに、組換えDNA技術が使用され得る。選択された細胞培養系は、抗体産物を分泌し得
る。
したがって、本発明者らは、宿主、例えば、前記抗体タンパク質をコードする第2のD
NA配列に適切なリーディングフレームで連結された、シグナルペプチドをコードする第
1のDNA配列に作動可能に連結しているプロモーターを含む発現カセットを含むハイブ
リッドベクターを用いて形質転換されている、大腸菌または哺乳動物細胞を培養すること
と、前記タンパク質を単離することとを含む、抗体を産生するためのプロセスを開示する
in vitroでのハイブリドーマ細胞または哺乳動物宿主細胞の増殖は、任意選択
で、哺乳動物血清、例えば、ウシ胎仔血清または微量元素および成長持続性栄養補助剤、
例えば、正常マウス腹膜浸出細胞、脾臓細胞、骨髄マクロファージなどのフィーダー細胞
、2−アミノエタノール、インスリン、トランスフェリン、低比重リポタンパク質、オレ
イン酸などによって補充された、通常の標準培養培地、例えば、ダルベッコの改変イーグ
ル培地(DMEM)またはRPMI1640培地である適した培養培地で実施される。細
菌細胞または酵母細胞である宿主細胞の増殖は、当技術分野で公知の適した培養培地、例
えば、細菌については、培地LB、NZCYM、NZYM、NZM、Terrific培
養液、SOB、SOC、2×YTまたはM9最小培地で、酵母については、培地YPD、
YEPD、最小培地または完全最小ドロップアウト培地で同様に実施される。
in vitro産生は、比較的純粋な抗体調製物を提供し、多量の所望の抗体をもた
らすためのスケールアップを可能にする。細菌細胞、酵母または哺乳動物細胞培養のため
の技術は、当技術分野で公知であり、例えば、エアリフト反応器における、または連続撹
拌反応器における均一懸濁培養または例えば、中空繊維、マイクロカプセル中、アガロー
スマイクロビーズもしくはセラミックカートリッジ上での固定化されたもしくは捕捉され
た細胞培養を含む。
in vivoで哺乳動物細胞を増殖させることによって、多量の所望の抗体を得るこ
とができる。この目的のために、所望の抗体を産生するハイブリドーマ細胞を組織適合性
哺乳動物中に注射して、抗体産生性腫瘍の成長を引き起こす。任意選択で、注射に先立っ
て、炭化水素、特に、プリスタン(テトラメチル−ペンタデカン)などの鉱物油を用いて
動物をプライムする。1〜3週間後、それらの哺乳動物の体液から抗体を単離する。例え
ば、適した骨髄腫細胞の、Balb/cマウスから得られた抗体産生性脾臓細胞または所
望の抗体を産生するハイブリドーマ細胞株Sp2/0に由来するトランスフェクトされた
細胞との融合によって得られたハイブリドーマ細胞を、任意選択でプリスタンを用いて前
処理されたBalb/cマウスに腹膜内に注射し、1〜2週間後に、動物から腹水を採取
する。
前記のおよびその他の技術が、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Kohl
erおよびMilstein、(1975年)Nature第256巻:495〜497
頁;US4,376,110;HarlowおよびLane、Antibodies:a
Laboratory Manual、(1988年)Cold Spring Ha
rborにおいて論じられている。組換え抗体分子を調製するための技術は、上記の参考
文献に、また、例えば、参照により本明細書に組み込まれるEP0623679;EP0
368684およびEP0436597に記載されている。
細胞培養上清は、PGCまたはその他の多能性細胞、例えば、ESまたはEG細胞の免
疫蛍光染色によって、免疫ブロット法によって、酵素イムノアッセイ、例えば、サンドイ
ッチアッセイまたはドットアッセイまたはラジオイムノアッセイなどによって、所望の抗
体についてスクリーニングされる。
抗体の単離のために、培養上清中の、または腹水中の免疫グロブリンが、例えば、硫酸
アンモニウムとともの沈殿、ポリエチレングリコールなどの吸湿性材料に対する透析、選
択膜を通る濾過などによって濃縮され得る。必要に応じておよび/または望ましい場合に
は、抗体が、通常のクロマトグラフィー法、例えば、ゲル濾過、イオン交換クロマトグラ
フィー、DEAE−セルロースでのクロマトグラフィーおよび/または(イムノ−)アフ
ィニティークロマトグラフィー、例えば、抗原もしくはその断片を用いる、またはプロテ
インAを用いるアフィニティークロマトグラフィーによって精製される。
モノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマ細胞も提供される。ハイブリドーマ細胞
は、遺伝的に安定であり、所望の特異性のモノクローナル抗体を分泌し得、急速冷凍培養
物から解凍し、再クローニングすることによって活性化され得る。
また、適した哺乳動物、例えば、Balb/cマウスが、1種または複数のELABE
LAポリペプチドまたはその抗原性断片を用いて免疫処置され、免疫処置された哺乳動物
の抗体産生性細胞が、適した骨髄腫細胞株の細胞と融合され、融合において得られたハイ
ブリッド細胞がクローニングされ、所望の抗体を分泌する細胞クローンが選択されること
を特徴とする、ELABELAポリペプチドに対して向けられたモノクローナル抗体を分
泌するハイブリドーマ細胞株を調製するためのプロセスも含まれる。例えば、ELABE
LAを用いて免疫処置されたBalb/cマウスの脾臓細胞を、骨髄腫細胞株PAIまた
は骨髄腫細胞株Sp2/0−Ag14の細胞と融合し、得られたハイブリッド細胞を所望
の抗体の分泌についてスクリーニングし、陽性ハイブリドーマ細胞をクローニングする。
本発明者らは、Balb/cマウスが、ELABELAを発現する10〜10および
10個の間の細胞および適したアジュバントを皮下におよび/または腹膜内に、数カ月
、例えば、2〜4か月にわたって、数回、例えば、4〜6回注射することによって免疫処
置され、最後の注射の2〜4日後に、免疫処置されたマウスから脾臓細胞が採取され、ポ
リエチレングリコールなどの融合プロモーターの存在下で骨髄腫細胞株PAIの細胞と融
合されることを特徴とする、ハイブリドーマ細胞株を調製するためのプロセスを記載する
。骨髄腫細胞は、分子量約4000の約30%〜約50%ポリエチレングリコールを含有
する溶液中で、免疫処置されたマウスから得られた3〜20倍過剰の脾臓細胞と融合され
得る。融合後、細胞は、正常な骨髄腫細胞が所望のハイブリドーマ細胞を上回って増殖す
ることを防ぐために一定の間隔で選択培地、例えば、HAT培地が補充された、以上に記
載したような適した培養培地で増殖される。
以上に記載されるようなELABELAに対して向けられる抗体の重鎖可変ドメインお
よび/または軽鎖可変ドメインをコードする挿入部分を含む組換えDNAも開示される。
定義によって、このようなDNAは、コーディング一本鎖DNA、前記コーディングDN
Aと、その相補DNAからなる二本鎖DNAまたはこれらの相補(一本鎖)DNA自体を
含む。
さらに、ELABELAに対して向けられる抗体の重鎖可変ドメインおよび/または軽
鎖可変ドメインをコードするDNAは、重鎖可変ドメインおよび/または軽鎖可変ドメイ
ンをコードする真正のDNA配列またはその突然変異体を有する酵素的にまたは化学的に
合成されたDNAであり得る。真正DNAの突然変異体は、1個もしくは複数のアミノ酸
が欠失しているか、または1個もしくは複数のその他のアミノ酸と交換されている上記の
抗体の重鎖可変ドメインおよび/または軽鎖可変ドメインをコードするDNAである。修
飾(単数または複数)は、抗体の重鎖可変ドメインおよび/または軽鎖可変ドメインのC
DRの外側であり得る。このような突然変異体DNAはまた、1個または複数のヌクレオ
チドが、同一アミノ酸(単数または複数)をコードする新規コドンを有するその他のヌク
レオチドによって置き換えられているサイレント突然変異体であるよう意図される。この
ような突然変異体配列はまた、縮重配列である。縮重配列は、元々コードされていたアミ
ノ酸配列の変更をもたらさずに、無制限の数のヌクレオチドがその他のヌクレオチドによ
って置換されているという遺伝暗号の意味内で縮重している。このような縮重配列は、重
鎖マウス可変ドメインおよび/または軽鎖マウス可変ドメインの最適発現を得るために、
その異なる制限部位および/または特定の宿主、特に、大腸菌によって好まれる特定のコ
ドンの頻度のために有用であり得る。
突然変異体という用語は、当技術分野で公知の方法に従う真正のDNAのin vit
ro突然変異誘発によって得られたDNA突然変異体を含むものとする。
完全四量体免疫グロブリン分子の組み立ておよびキメラ抗体の発現のために、重鎖およ
び軽鎖可変ドメインをコードする組換えDNA挿入部分が、重鎖および軽鎖定常ドメイン
をコードする対応するDNAと融合され、次いで、例えば、ハイブリッドベクター中への
組込み後に、適当な宿主細胞中に導入される。
また、ヒト定常ドメインg、例えば、γ1、γ2、γ3またはγ4、例えば、γ1また
はγ4に融合された、ELABELAに対して向けられた抗体の重鎖マウス可変ドメイン
をコードする挿入部分を含む組換えDNAも開示される。同様に、ヒト定常ドメインκま
たはλ、例えば、κに融合された、ELABELAに対して向けられた抗体の軽鎖マウス
可変ドメインをコードする挿入部分を含む組換えDNAも開示される。
別の実施形態では、本発明者らは、重鎖可変ドメインおよび軽鎖可変ドメインが、宿主
細胞における抗体のプロセシングを容易にするシグナル配列を任意選択で含むスペーサー
基によって連結している組換えポリペプチドをコードする組換えDNAならびに/または
抗体および/もしくは切断部位および/もしくはペプチドスペーサーおよび/もしくはエ
フェクター分子の精製を容易にするペプチドをコードするDNAを開示する。
エフェクター分子をコードするDNAは、診断または治療適用において有用なエフェク
ター分子をコードするDNAであるよう意図される。したがって、毒素または酵素、特に
、プロドラッグの活性化を触媒可能な酵素であるエフェクター分子が特に示される。この
ようなエフェクター分子をコードするDNAは、天然に存在する酵素または毒素をコード
するDNAまたはその突然変異体の配列を有し、当技術分野で周知の方法によって調製さ
れ得る。
抗体
本明細書において使用されるような、用語「抗体」および「免疫グロブリン」は、文脈
が許す場合には同義的に使用され得る。これらの用語は、ELABELAまたはそのエピ
トープ、例えば、209によって結合されるELABELAのエピトープと選択的に反応
可能であるか、またはそれを認識可能である抗体分子のタンパク質分解によって切断され
たまたは組換えによって調製された部分の断片を含む。
このようなタンパク質分解および/または組換え断片の制限されない例として、Fab
、F(ab’)2、Fab’、Fv断片およびペプチドリンカーによって接合されたVL
およびVHドメインを含有する一本鎖抗体(scFv)が挙げられる。これらのFvは、
共有結合によってまたは非共有結合によって連結されて、2つ以上の結合部位を有する抗
体を形成し得る。
「ScFv分子」によって、本発明者らは、VHおよびVLパートナードメインが、可
動性オリゴペプチドを介して連結されている分子を意味する。その特定の結合部位を保持
する抗体断片の合成に関与している技術の一般的な概説は、Winter & Mils
tein(1991年)Nature第349巻、293〜299頁に見出されるべきも
のである。
全抗体およびF(ab’)2断片は、「二価」である。「二価」によって、本発明者ら
は、前記抗体およびF(ab’)断片が2つの抗原結合部位を有することを意味する。対
照的に、Fab、Fv、ScFvおよびdAb断片は、1つの抗原結合部位のみを有する
一価である。
抗ELABELA抗体は、10−2−1〜10−4−1の解離速度(off−ra
te)を有する高親和性抗体を含み得る。解離速度(off−rate)は、約2×10
−4−1であり得る。
用語「解離速度(off−rate)」とは、本明細書において使用されるように、本
明細書において開示される抗ELABELA抗体などの抗体の解離速度(dissoci
ation rate)(koff)を指す。これは、BIA評価ソフトウェア(Pha
rmacia)を使用して測定され得る。Fab断片の抗原に対する親和性を反映するの
で、低い解離速度(off−rate)が望ましい。
用語「親和性」とは、抗ELABELA抗体などの抗体の解離速度(dissocia
tion rate)または解離速度(off−rate)(koff)の点で定義され
る。解離速度(off−rate)が低いほど、ELABELAなどの抗原に対して抗E
LABELA抗体などの抗体が有する親和性が高い。
抗ELABELA抗体は、ペプチドそれ自体を含み得るか、または融合タンパク質の一
部を形成し得る。
本明細書に記載される抗ELABELA抗体は、細胞内ELABELAとの結合能力ま
たは場合によっては209によって結合される同一エピトープとの結合などのELABE
LA結合活性を含む任意の抗体を含む。
抗ELABELA抗体はまた、全抗体(entire antibody)または全抗
体(whole antibody)、マウス、ヒト化またはヒトにかかわらず、このよ
うな抗体誘導体および生物学的に活性な断片も含む。これらは、アミノ酸置換を有するか
、または糖もしくはアミノ酸官能基と結合しているその他の部分などを有する、ELAB
ELA結合活性を有する抗体断片を含み得る。
抗ELABELA抗体は、単離抗体または精製抗体を含み得る。天然であろうとなかと
うと、任意の適した供給源から得られるか、または任意の適した供給源によって産生され
得るか、または合成抗ELABELA抗体、半合成抗ELABELA抗体、誘導体化抗E
LABELA抗体もしくは組換え抗ELABELA抗体であり得る。
抗ELABELA抗体が非天然抗ELABELA抗体である場合には、少なくとも、組
換えDNA技術によって調製された部分、化学合成技術によって産生された抗ELABE
LA抗体またはそれらの組合せを含み得る。
本明細書において使用されるような用語「誘導体」は、抗ELABELA抗体の化学修
飾を含む。このような修飾の例示的なものは、例えば、水素のアルキル、アシルまたはア
ミノ基による置換えであろう。抗ELABELA抗体の配列は、天然に存在する形態のも
のと同一であり得るか、またはその変異体、相同体、断片もしくは誘導体であり得る。
抗体可変領域
本明細書において使用されるように、用語「可変領域」とは、場合によっては、ELA
BELA(または変異体、相同体、断片または誘導体)に対する抗体の、結合認識特異性
および全体的な親和性の決定基を含有する軽鎖(VL)および重鎖(VH)の可変領域ま
たはドメインを指す。
軽鎖(VL)および重鎖(VH)の各対の可変ドメインは、抗原認識に関与しており、
抗原結合部位を形成する。軽鎖および重鎖のドメインは、同一の一般的な構造を有し、各
ドメインは、4つのフレームワーク(FR)領域を有し、その配列は、比較的保存されて
おり、3つの相補性決定領域(CDR)によって接続している。FR領域は、可変ドメイ
ンの構造的整合性を維持する。CDRは、抗原の結合を媒介する可変ドメイン内のポリペ
プチドセグメントである。
本明細書において使用されるように、用語「定常領域」とは、構造的安定性および抗体
鎖会合、分泌、経胎盤性移動性および相補体結合などのその他の生物学的機能を提供する
が、ELABELAエピトープとの結合には関与していない、抗体(または変異体、相同
体、断片もしくは誘導体)の軽鎖(CL)および重鎖(CH)のドメインを指す。定常領
域の遺伝子中のアミノ酸配列および対応するエキソン配列は、由来する種に応じて変わる
。しかし、アロタイプにつながるアミノ酸配列の変異は、種内で特定の定常領域に比較的
制限されている。「アロタイプ」は、対立遺伝子を区別する抗原決定基(またはエピトー
プ)である。
各鎖の可変領域は、連結するポリペプチド配列によって定常領域と接合している。連結
配列は、軽鎖遺伝子中の「J」配列ならびに重鎖遺伝子中の「D」配列および「J」配列
の組合せによってコードされる。
抗体:可変領域配列
本明細書に記載される方法および組成物に従う抗ELABELA抗体は、これらの可変
領域配列から、当技術分野で公知の方法によって作製され得る。例えば、重鎖および軽鎖
配列は、当業者に公知である組換え遺伝子工学技術によって選択された抗体の定常配列に
組換えられ得る。
定常領域配列は、当技術分野で公知であり、IMGT/LIGM−DBデータベース(
Giudicelliら、2006年、Nucleic Acids Research
34(Database Issue):D781−D784およびLeFrancら
(1995年)LIGM−DB/IMGT:An Integrated Databa
se of Ig and TcR、Part of the Immunogenet
ics Database.Annals of the New York Acad
emy of Sciences第764巻(1)、47〜47頁 doi:10.11
11/j.1749−6632.1995.tb55805.xに記載される)およびI
MGT/GENE−DBデータベース(Giudicelliら、2005年、Nucl
eic Acids Res.2005年1月1日;33(Database issu
e):D256−61に記載される)などのいくつかのデータベースから入手可能である
。IMGT/LIGM−DBおよびIMGT/GENE−DBは、www.ebi.ac
.uk/imgt/に位置するImMunoGeneTicsデータベースの一部である
可変領域を所与の配列および定常領域と組み合わせて、全抗体を産生するための方法は
、当技術分野で公知であり、例えば、実施例16に、およびHansonら、(2006
年)、Respiratory Research、第7巻:126頁に記載されている
。Fv、F(ab’)およびF(ab’)断片などの全抗体の断片または一本鎖抗体(
scFv)は、当技術分野で公知の手段によって産生され得る。
本明細書において開示された配列および記載された方法を使用して、例えば、上記で示
された配列を有する、抗体209の可変領域の重鎖および軽鎖が、マウスIgG定常領域
配列と遺伝子導入で融合されて、マウスモノクローナル抗ELABELA抗体が産生され
得る。
使用
抗ELABELA抗体は、(a)抗ELABELA抗体を用意することと、(b)抗体
−抗原複合体の形成を可能にする条件下で生体サンプルを前記抗体とともにインキュベー
トすることと、(c)前記抗体を含む抗体−抗原複合体が形成されるか否かを判定するこ
ととを含む方法によって、生体サンプル中に存在するELABELAポリペプチドを検出
する方法において使用され得る。
適したサンプルは、脳、乳房、卵巣、肺、結腸、膵臓、精巣、肝臓、筋肉および骨組織
などの組織からの、またはこれらの組織に由来する腫瘍性増殖からの抽出物を含む。特に
、サンプルは、関連するELABELA関連疾患を患っていると疑われる個体から得られ
た、結腸、肺、唇、喉頭、外陰部、子宮頸部および陰茎を含めた扁平細胞、膵臓、脳、食
道、胃、膀胱、腎臓、皮膚、卵巣、前立腺および精巣組織などの組織を含み得る。
抗体は、固相支持体と結合され得るおよび/または適した試薬、対照、使用説明書など
とともに適した容器中でキットにまとめられ得る。
抗体送達
ELABELAタンパク質に対する抗体は、当技術分野で公知の技術によって、例えば
、リポソーム、ポリマー(例えば、ポリエチレングリコール(PEG)、N−(2−ヒド
ロキシプロピル)メタクリルアミド(HPMA)コポリマー、ポリアミドアミン(PAM
AM)デンドリマー、HEMA、線形ポリアミドアミンポリマーなど)などの使用によっ
て、細胞中に送達され得る。免疫グロブリンおよび/または抗体はまた、細胞膜および/
または核膜を通過可能なタンパク質とのタンパク質融合物またはコンジュゲートとして細
胞中に送達され得る。例えば、免疫グロブリンおよび/または標的は、転位置活性に関与
しているこのようなタンパク質から得たドメインまたは配列と融合またはコンジュゲート
され得る。転位置ドメインおよび配列は、HIV−1−トランス活性化タンパク質(Ta
t)、ショウジョウバエ(Drosophila)アンンテナペディアホメオドメインタ
ンパク質および単純ヘルペス1型VP22タンパク質に由来するドメインおよび配列を含
み得る。
検出および診断法
ELABELAの発現の検出
本発明者らは、ELABELAポリペプチド、ELABELA核酸およびその変異体、
相同体、誘導体および断片などを含めたELABELAの発現を検出する方法を記載する
ELABELA発現は、ELABELAの量またはその活性を調べるために手段として
検出され得る。幹細胞などの細胞中または細胞のELABELA発現が検出され得る。E
LABELA発現の検出はまた、細胞組織、臓器または生物の部分もしくはすべてを含む
サンプルで実施され得る。
ELABELA関連状態におけるELABELAの発現は、正常組織と比較した場合に
、上方制御されるなど、調節され得る。したがって、本発明者らは、個体の細胞または組
織におけるELABELAの発現の調節または上方制御などのELABELAの発現の調
節の検出を含むELABELA関連状態を診断する方法を提供する。
ELABELA発現、活性または量の検出は、細胞の状態を判定する方法を提供するた
めに使用され得る。したがって、対象とする細胞は、正常細胞と比較して高レベルのEL
ABELA発現、活性または量を有するものであり得る。同様に、対象とする細胞は、正
常細胞と比較して低レベルのELABELA発現、活性または量を有するものであり得る
ELABELAの検出はまた、細胞が対象とする細胞であるか否かを判定するために使
用され得る。したがって、細胞中のELABELAの高レベルのELABELA発現、量
または活性が検出され得る。同様に、細胞において低レベルのELABELA発現、量ま
たは活性も検出され得る。
ELABELAのレベルが、ELABELA関連状態の攻撃性とともに変わる場合には
、ELABELA発現、量または活性の検出はまた、ELABELA関連状態を有する個
体の生存率を予測するために使用され得、すなわち、両方とも正常レベルのELABEL
Aを有する個体または同族集団と比較して、高レベルのELABELAは、低い生存率ま
たは可能性を示し、低レベルのELABELAは、高い生存率または可能性を示すことが
認められよう。したがって、ELABELAの発現、量または活性の検出は、ELABE
LA関連状態を有する個体の予後の方法として使用され得る。
ELABELA発現、量またはレベルの検出は、ELABELA関連状態を有する個体
における特定の療法の成功の見込みを判定するために使用され得る。
本明細書に記載される診断方法は、記載される治療方法と組み合され得る。したがって
、本発明者らは、個体においてELABELA関連状態を治療、予防または軽減する方法
であって、個体の細胞中のELABELAの発現、量または活性の調節を検出することと
、ELABELA関連状態の攻撃性に基づいて個体に適当な療法を施すこととを含む方法
を提供する。療法は、別の場所に記載されるような抗ELABELA剤を含み得る。
本明細書において別の場所にさらに詳細に記載されるようなサンプル中のELABEL
Aポリペプチドおよび核酸の存在および量が検出され得る。したがって、ELABELA
関連疾患は、対象に由来するサンプルから、異常に低減または増大した発現、量または活
性、例えば、ELABELAポリペプチドまたはELABELA mRNAの増大した発
現、量または活性を判定することを含む方法によって診断され得る。
サンプルは、発現、量または活性のレベルまたはパターンの空間的または時間的変化を
示す、増大した、低減した、そうでなければ異常なELABELA発現、量または活性と
関連している疾患を患っているか、患っていると疑われる生物または個体から得た細胞ま
たは組織サンプルを含み得る。このような疾患を患っているか、または患っていると疑わ
れる生物におけるELABELAの発現、量または活性のレベルまたはパターンは、疾患
の診断の手段として、正常な生物における発現、量または活性のレベルまたはパターンと
有用に比較され得る。
サンプルは、ELABELA関連状態を患っているか、それを患っていると疑われる個
体から得られた細胞または組織サンプル、例えば、それらの組織または細胞のいずれかの
組織または細胞サンプルを含み得る。
いくつかの実施形態では、増大したレベルのELABELAの発現、量または活性が、
サンプル中で検出される。ELABELAのレベルは、正常な細胞またはELABELA
関連状態を患っていないとわかっている個体から得られた細胞と比較した場合に大幅な程
度増大され得る。このような細胞は、試験されている個体または別の個体、例えば、試験
される個体と年齢、体重、ライフスタイルなどによって対応しているものから得ることが
できる。
いくつかの実施形態では、ELABELAの発現、量または活性のレベルが、10%、
20%、30%または40%またはそれ超増大される。いくつかの実施形態では、ELA
BELAの発現、量または活性のレベルは、cDNAハイブリダイゼーションによって判
断されるように45%以上、例えば、50%以上増大される。
ELABELAの発現、量または活性は、当技術分野で公知のような、本明細書におい
て別の場所にさらに詳細に記載されるようないくつかの方法で検出され得る。通常、個体
から得られた組織のサンプル中のELABELAの量が測定され、影響を受けていない個
体から得られたサンプルと比較される。ELABELA核酸ならびにELABELAポリ
ペプチドレベルの両方が測定され得る。
ELABELAの量、活性または発現の検出は、ELABELA関連状態を段階分けす
るために使用され得る。例えば、ELABELAの高レベルの量、活性または発現は、攻
撃的なELABELA関連状態を示し得る。同様に、ELABELAの低レベルの量、活
性または発現は、攻撃的ではないELABELA関連状態を示し得る。
ELABELA遺伝子発現のレベルは、いくつかの異なる技術を使用して決定され得る
RNAレベルでのELABELAの発現の測定
ELABELA遺伝子発現は、RNAレベルで検出され得る。
したがって、一実施形態では、本発明者らは、サンプルを、ELABELA核酸に対し
て特異的である少なくとも1種の核酸プローブと接触させることと、ELABELA核酸
の存在について前記サンプルをモニタリングすることとによって、サンプル中のELAB
ELA核酸を含む核酸の存在を検出する方法を開示する。例えば、核酸プローブは、EL
ABELA核酸またはその一部と特異的に結合し得、2者間の結合が検出され、複合体自
体の存在も検出され得る。
したがって、一実施形態では、サンプル中のELABELA mRNAの形態のELA
BELA核酸の量が測定され得る。ELABELA mRNAは、in situハイブ
リダイゼーション、ノーザンブロッティングおよびリバーストランスクリプターゼ−ポリ
メラーゼ連鎖反応によってアッセイされ得る。核酸配列は、特異的プライマーを使用する
、in situ ハイブリダイゼーション、サザンブロッティング、一本鎖高次構造多
型、PCR増幅およびDNAチップ解析によって同定され得る(Kawasaki、19
90年;Sambrook、1992年;Lichterら、1990年;Oritaら
、1989年;Fodorら、1993年;Peaseら、1994年)。
ELABELA RNAは、例えば、酸性フェノール/グアニジンイソチオシアネート
抽出(RNAzol B; Biogenesis)またはRNeasy RNA調製キ
ット(Qiagen)を使用することを含め、RNA抽出物技術を使用して細胞から抽出
され得る。通常、リボ核酸ハイブリダイゼーションを利用するアッセイ形式は、核ランオ
ンアッセイ、RT−PCRおよびRNアーゼ保護アッセイ(Meltonら、Nuc.A
cids Res.第12巻:7035頁を含む。使用され得る検出する方法は、放射性
標識、酵素標識、化学発光標識、蛍光標識およびその他の適した標識を含む。
これらの方法の各々は、定量的決定がなされることを可能にし、当技術分野で周知であ
る。したがって、ELABELA発現、量または活性の低減または増大は、ポリヌクレオ
チドの定量化のための当技術分野で周知の方法のいずれかを使用してRNAレベルで測定
され得る。ELABELA配列から得られた任意の適したプローブ、例えば、適したヒト
ELABELA配列の任意の部分がプローブとして使用され得る。ELABELAプロー
ブを設計するための配列は、配列番号37〜41を有する配列またはその一部を含み得る
通常、RNA標的を増幅するためにRT−PCRが使用される。このプロセスでは、リ
バーストランスクリプターゼ酵素が使用されて、RNAが相補的DNA(cDNA)に変
換され、これが、次いで、検出を容易にするために増幅され得る。
多数のDNA増幅法が公知であり、そのほとんどは、酵素的連鎖反応(ポリメラーゼ連
鎖反応、リガーゼ連鎖反応または自家持続配列複製法など)に頼るか、またはクローニン
グされているベクターのすべてまたは一部の複製からである。
多数の標的およびシグナル増幅法が、文献、例えば、Landegren、U.ら、S
cience第242巻:229〜237頁(1988年)およびLewis,R.、G
enetic Engineering News第10巻:1、54〜55頁(199
0年)におけるこれらの方法の全般的な総説に記載されている。
例えば、ELABELA mRNAを検出するためにポリメラーゼ連鎖反応が使用され
得る。
「ポリメラーゼ連鎖反応」または「PCR」は、とりわけ、米国特許第4,683,1
95号および同4,683,202号に記載される核酸増幅法である。PCRは、診断に
関連して任意の既知核酸を増幅するために使用され得る(Mokら、1994年、Gyn
aecologic Oncology第52巻:247〜252頁)。自家持続配列複
製法(3SR)は、酵素カクテルおよび適当なオリゴヌクレオチドプライマーによって媒
介される、リバーストランスクリプターゼ(RT)、ポリメラーゼおよびヌクレアーゼ活
性の逐次ラウンドによる核酸鋳型の等温増幅を含む、TASの変法である(Guatel
liら、1990年、Proc.Natl.Acad.Sci.USA第87巻:187
4頁)。連結増幅反応または連結増幅系は、DNAリガーゼおよび4種のオリゴヌクレオ
チド、標的鎖あたり2種を使用する。この技術は、Wu,D.Y.およびWallace
,R.B.、1989年、Genomics第4巻:560頁によって記載されている。
Qβレプリカーゼ技術では、Lizardiら、1988年、Bio/Technolo
gy第6巻:1197頁によって記載されるように、標的DNAを増幅するために、一本
鎖RNAを複製するバクテリオファージQβのRNAレプリカーゼが使用される。
PCR手順は、(1)抽出されたDNAを一本鎖相補鎖を形成するよう処理することと
、(2)対の一方のプライマーが、センス鎖中の配列の部分と実質的に相補的であり、各
対のもう一方のプライマーが、相補的アンチセンス鎖中の同一配列の異なる部分と実質的
に相補的である、オリゴヌクレオチドプライマーの対を添加することと、(3)対のプラ
イマーを相補配列とアニーリングすることと、(4)各プライマーの3’末端からアニー
リングしたプライマーを同時に伸長して、各プライマーとアニーリングした鎖に相補的で
ある伸長生成物を合成することであって、相補体からの分離後に前記伸長生成物が、各対
のもう一方のプライマーの伸長生成物の合成の鋳型として働くことと、(5)前記伸長生
成物を前記鋳型から分離して、一本鎖分子を産生することと、(6)前記アニーリング、
伸長および分離ステップを少なくとも1回反復することによって、前記一本鎖分子を増幅
することとを基本的に含む。
逆転写−ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)が使用され得る。定量的RT−PCR
も使用され得る。このようなPCR技術は、当技術分野で周知であり、ELABELA配
列に由来する任意の適したプライマーを使用し得る。
代替増幅技術も使用され得る。例えば、ローリングサークル増幅(Lizardiら、
1998年、Nat Genet第19巻:225頁)は、市販の増幅技術(RCAT(
商標))であり、DNAポリメラーゼによって駆動され、等温条件下で線形または幾何動
態学のいずれかを用いて環状オリゴヌクレオチドプローブを複製し得る。さらなる技術、
鎖置換増幅(SDA;Walkerら、1992年、Proc.Natl.Acad.S
ci.USA第80巻:392頁)は、特定の標的に特有の、具体的に規定された配列を
用いて始まる。
ポリペプチドレベルでのELABELAの発現の測定
ELABELA発現は、ポリペプチドレベルで検出され得る。
したがって、さらなる実施形態では、ELABELA発現、量または活性は、サンプル
中のELABELAポリペプチドの存在または量を検出することによって検出され得る。
これは、ELABELAポリペプチドと結合する分子を使用することによって達成され得
る。ELABELAポリペプチドの存在を検出するための、それと直接的または間接的の
いずれかで結合する適した分子/薬剤として、ペプチドおよびタンパク質、例えば、抗体
などの天然に存在する分子が挙げられ、またはそれらは合成分子であってもよい。
したがって、本発明者らは、細胞サンプルを、ポリペプチドと結合可能な抗体と接触さ
せることと、前記サンプルをポリペプチドの存在についてモニタリングすることとによっ
て、ELABELAポリペプチドの存在を検出する方法を開示する。
例えば、ELABELAポリペプチドは、抗ELABELA抗体を使用して検出され得
る。このような抗体は、当技術分野で公知の手段によって(本明細書において別の場所に
さらに詳細に記載されるように)作製され得る。
ELABELAの検出は、好都合なことに、抗体およびELABELAポリペプチド間
で形成された複合体の存在をモニタリングすることと、またはポリペプチドおよび抗体間
の結合をモニタリングすることとによって達成され得る。2種の実体間の結合を検出する
方法は、当技術分野で公知であり、FRET(蛍光共鳴エネルギー移動)、表面プラズモ
ン共鳴などを含む。
上記のような免疫ブロット法などの標準実験室技術は、同一細胞集団中の未処理細胞と
比較された、ELABELAタンパク質のレベルの変更を検出するために使用され得る。
遺伝子発現はまた、ELABELAポリペプチドの翻訳後プロセシングまたはELAB
ELA核酸の転写後修飾における変化を検出することによって決定され得る。例えば、E
LABELAポリペプチドの差示的リン酸化、ELABELAポリペプチドの切断または
ELABELA RNAの選択的スプライシングなどが測定され得る。ELABELAポ
リペプチドなどの遺伝子産物の発現のレベルおよびその翻訳後修飾は、専売のタンパク質
アッセイまたは2Dポリアクリルアミドゲル電気泳動などの技術を使用して検出され得る
宿主から導かれたサンプル中のELABELAタンパク質のレベルを決定するために使
用され得るアッセイ技術は、当業者に周知である。抗体は、当技術分野で公知の任意の方
法によって免疫特異的結合についてアッセイされ得る。
使用され得るイムノアッセイとして、それだけには限らないが、ウエスタンブロット、
ラジオイムノアッセイ、ELISA、サンドイッチイムノアッセイ、免疫沈降アッセイ、
沈降素反応、ゲル拡散法沈降素反応、免疫拡散法アッセイ、凝集アッセイ、相補体固定ア
ッセイ、免疫放射線測定法、蛍光イムノアッセイおよびプロテインAイムノアッセイなど
の技術を使用する競合および非競合アッセイ系が挙げられる。このようなアッセイは、当
技術分野で日常的なものである(例えば、参照によりその全文が本明細書に組み込まれる
、Ausubelら編、1994年、Current Protocols in Mo
lecular Biology、第1巻、John Wiley & Sons、In
c.、New Yorkを参照のこと)。
本発明者らは、ELABELA発現を測定または検出するためのイムノアッセイキット
を記載する。イムノアッセイキットは、
(a)コーティング抗原、
(b)(i)配列CMPLHSRVPFP(配列番号52)を含むポリペプチド、
(ii)配列QRPVNLTMRRKLRKHNC(配列番号53)を含むポリペプチ
ド、
(iii)配列QRPVNLTMRRKLRKHNCLQRRCMPLHSRVPFP
(配列番号2)を含むポリペプチド、
(iv)配列番号1〜36のうちいずれかの配列を含むポリペプチド
のうち1種または複数と特異的に結合する1種または複数の単離された抗体またはその抗
原−結合断片、
(c)使用のための説明書
を含み得る。
単離された抗体または抗原−結合断片は、例えば、放射標識、例えば、125Iを用い
て標識され得る。
イムノアッセイキットは、酵素標識された試薬、単離された抗体または抗原−結合断片
と特異的に結合可能な二次抗体、固体基質またはこれらのいずれかの組合せをさらに含み
得る。
試料は、免疫組織化学的および免疫細胞化学的染色(全般的に、StitesおよびT
err、Basic and Clinical Immunology、Applet
on and Lange、1994年を参照のこと)、ELISA、RIA、イムノブ
ロット、ウエスタンブロッティング、免疫沈降、機能的アッセイおよびタンパク質短縮化
試験によって、ポリペプチド/タンパク質についてアッセイされ得る。その他のアッセイ
法として、ラジオイムノアッセイ、競合結合アッセイ、ウエスタンブロット解析およびE
LISAアッセイが挙げられる。
ELISAアッセイは、当業者には周知である。ポリクローナルおよびモノクローナル
抗体両方が、アッセイにおいて使用され得る。適当な場合には、当業者に公知であるので
、ラジオイムノアッセイ(RIA)などのその他のイムノアッセイが使用され得る。利用
可能なイムノアッセイは、特許および科学文献に広範に記載されている。例えば、米国特
許第3,791,932号、同3,839,153号、同3,850,752号、同3,
850,578号、同3,853,987号、同3,867,517号、同3,879,
262号、同3,901,654号、同3,935,074号、同3,984,533号
、同3,996,345号、同4,034,074号、同4,098,876号、同4,
879,219号、同5,011,771号および同5,281,521号ならびにSa
mbrookら、1992年を参照のこと。
診断キット
本発明者らはまた、個体においてELABELA関連状態または個体におけるこのよう
なELABELA関連状態に対する感受性を検出するための診断キットを提供する。
診断キットは、本明細書に記載されるようないずれかの手段によって個体においてEL
ABELAの発現、量または活性を検出するための手段を含み得る。したがって、診断キ
ットは、ELABELAポリヌクレオチドもしくはその断片、ELABELA核酸もしく
はその断片の相補的ヌクレオチド配列、ELABELAポリペプチドもしくはその断片ま
たはELABELAに対する抗ELABELA抗体、例えば、抗ペプチド抗体ヒトELA
BELA抗体などを含む、ELABELAに対する抗体のうちいずれか1種または複数を
含み得る。
診断キットは、使用のための説明書またはその他の証印を含み得る。診断キットは、E
LABELA関連状態を治療もしくは予防するための手段、例えば、本明細書に記載され
る組成物のいずれかまたはこのようなELABELA関連状態を治療するための当技術分
野で公知の任意の手段をさらに含み得る。特に、診断キットは、記載されるような、例え
ば、スクリーニングによって得られる抗ELABELA剤を含み得る。診断キットは、治
療薬を含み得る。治療薬はまた、抗ELABELA抗体を含み得る。
イムノアッセイ
本発明者らは、ELABELA発現を測定または検出するためのイムノアッセイキット
であって、(a)(i)配列CMPLHSRVPFP(配列番号52)を含むポリペプチ
ド、(ii)配列QRPVNLTMRRKLRKHNC(配列番号53)を含むポリペプ
チド、(iii)配列QRPVNLTMRRKLRKHNCLQRRCMPLHSRVP
FP(配列番号2)を含むポリペプチドまたは(iv)配列番号1〜36のいずれかの配
列を含むELABELAポリペプチドのうち1種または複数と特異的に結合する、1種ま
たは複数の単離された抗体またはその抗原−結合断片を含むコーティング抗原および(b
)前記コーティング抗原を使用するための説明書を含むイムノアッセイキットを記載する
単離された抗体またはその抗原−結合断片は標識され得る。
キットは、酵素標識された試薬、単離された抗体または抗原−結合断片と特異的に結合
する二次抗体、固体基質またはそれらのいずれかの組合せをさらに含み得る。
予防および治療方法
本発明者らは、異常な状態、例えば、不十分なまたは過剰な量のELABELA発現ま
たは活性と関連するELABELA関連状態を治療する方法を開示する。ELABELA
関連状態を予防する方法(すなわち、予防)はまた、同一または同様のアプローチを適宜
使用する。
大まかに言えば、本発明者らの方法は、細胞中のELABELAの発現、量または活性
を調節(例えば、下方制御する)ことによる細胞の操作を含む。細胞において調節された
ELABELA発現、量または活性を検出するステップは、操作ステップの前後に実施さ
れ得る。検出ステップは、上方制御または下方制御されたELABELA発現、量または
活性を検出し得る。本明細書において別の場所に詳細に記載されるようなELABELA
を調節または下方制御する方法のいずれも使用され得る。
方法は、細胞を、適したsiRNA、shRNAまたはキメラRNAiに曝露すること
を含み得る。siRNAおよびshRNAの例は、配列表に示されている。例えば、配列
番号47〜配列番号51として示されるshRNA配列のいずれも、ELABELA m
RNA発現を下方制御するために使用され得る。
キメラRNA干渉(キメラRNAi)は、低分子干渉RNA/DNAキメラが、元の遺
伝子のmRNAの破壊を誘発するプロセスである。キメラRNAiは、Ui−Tei K
ら、2008年、Nucleic Acids Res.、2008年4月;第36巻:
2136〜2151頁、Naito al. Nucleic Acids Res.、
2005年7月;第33巻:W589〜W591頁、Ui−Tei Kら.、2004年
、Nucleic Acids Res.2004年2月9日;32(3):936〜4
8頁およびNaitoら Nucleic Acids Res.2004年7月1日;
第32巻(Web Server issue):W124〜9頁に詳細に記載される。
方法はまた、細胞を、ELABELAと特異的に結合可能な抗ELABELA抗体に曝
露することを含み得る。このような抗体は、本明細書において別の場所に記載されるよう
な任意の抗ELABELA抗体を含み得る。
ELABELAが、ELABELA関連状態の攻撃性と関連している場合には、ELA
BELA関連状態を有する個体の細胞においてELABELAのレベルが検出され得、E
LABELA関連状態の攻撃性が評価される。正常な細胞と比較して高レベルのELAB
ELA量、発現または活性は、攻撃的なELABELA関連状態を示し得、したがって、
より強力なまたはより厳しい療法が必要とされ、選択され得る。同様に、より低いレベル
は、より攻撃的でない治療を示し得る。
一般に、本明細書に記載されるアプローチは、任意のELABELA関連疾患の療法の
ために使用され得る。ELABELA関連疾患は、本明細書において別の場所に詳細に記
載される。
ELABELA関連疾患は、疾患と関連している状態が、対照に対して大幅に阻害され
る(すなわち、50%以上)場合に「治療され」ていると定義される。阻害は、対照に対
して少なくとも75%、例えば、対照に対して90%、95%または100%であり得る
。用語「治療」によって、本発明者らは、ELABELA関連状態の予防または軽減も含
むことを意味する。
ELABELA関連状態または障害の治療のための1つのあり得るアプローチは、本明
細書に記載されるようなELABELAポリヌクレオチドに対して向けられたアンチセン
ス構築物を発現させることおよびそれらを細胞またはELABELA関連状態を患ってい
る個体に投与することである。
アンチセンス構築物は、増殖細胞において、遺伝子機能を阻害して、成長または進行を
妨げるために使用され得る。アンチセンス構築物、すなわち、センス核酸またはmRNA
と相補的であるRNAなどの核酸構築物は、US6,100,090(Moniaら)お
よびNeckersら、1992年、Crit Rev Oncog3(1−2):17
5〜231頁に詳細に記載されており、その文書の教示は、参照により具体的に組み込ま
れる。
特定の例では、ELABELA関連状態は、例えば、ELABELA mRNAと結合
可能であり、ELABELA mRNAを破壊するsiRNAによって、ELABELA
の量、発現または活性を全体にまたは一部において低減することによって治療または予防
され得る。本発明者らは、RNA干渉によってELABELAを下方制御する抗ELAB
ELA剤を具体的に提供する。抗ELABELA剤は、低分子干渉RNA(siRNA)
またはショートヘアピンRNA(shRNA)を含み得る。
RNA干渉(RNAi)は、二本鎖RNA(dsRNA)の直接導入によって誘導され
、種々の生物において特定の遺伝子の発現をノックアウトする有用なツールとして現れた
転写後遺伝子サイレンシング(PTGS)の方法である。RNAiは、Fireら、Na
ture第391号:806〜811頁(1998年)によって記載されている。PTG
Sのその他の方法は公知であり、例えば、導入遺伝子またはウイルスの導入が挙げられる
。一般に、PTGSでは、サイレンシングされた遺伝子の転写物が合成されるが、迅速に
分解されるので蓄積しない。RNAiを含めたPTGSのための方法は、例えば、Amb
ion.comワールドワイドウェブサイトに、ディレクトリ「/hottopics/
」に、「rnai」ファイルに記載されている。
RNAi in vitroのための適した方法は、本明細書に記載されている。1つ
のこのような方法は、siRNA(低分子干渉RNA)の導入を含む。現在のモデルは、
これらの21〜23ヌクレオチドのdsRNAが、PTGSを誘導し得ることを示す。有
効なsiRNAを設計するための方法は、例えば、上記のAmbionウェブサイトに記
載されている。ショートヘアピンRNA(shRNA)などのRNA前駆体はまた、EL
ABELA核酸配列のすべてまたは一部によってコードされ得る。
あるいは、二本鎖(ds)RNAは、さまざまな生物において遺伝子発現を干渉する強
力な方法であり、最近、哺乳動物において成功であるとわかった(WiannyおよびZ
ernicka−Goetz、2000年、Nat Cell Biol第2巻:70〜
75頁)。ELABELA活性を干渉するために、ELABELAポリヌクレオチドの配
列に対応する二本鎖RNAが、候補生物の卵母細胞および細胞に導入され得るか、そこで
発現され得る。
ELABELA遺伝子発現を調節するその他の方法は、当業者に公知であり、ドミナン
トネガティブアプローチを含む。したがって、別のアプローチとして、内因性遺伝子産物
と競合し、機能の阻害をもたらす、本明細書におけるELABELAポリペプチドの非機
能的変異体を使用することがある。
ELABELAの非機能的変異体の一例として、配列番号20のヒトELABELA配
列(またはそれに対応する)の31位または32−位または両方でのアルギニンまたはリ
シン残基のアラニンまたはグリシンへの突然変異がある。
ELABELA遺伝子発現はまた、遺伝子発現または機能活性を阻害するペプチドまた
は小分子の導入によって、調節され得る。したがって、本明細書に記載されるアッセイに
よって同定された化合物は、ELABELAポリペプチドと結合するので、またはELA
BELAポリペプチドの量、活性または発現を調節する、例えば下方制御するので、EL
ABELAポリペプチドの機能を妨げるために細胞に投与され得る。このような化合物は
、ELABELAの発現または活性を下方制御するために、またはELABELA発現、
活性または量を制御する第2のシグナルを活性化または下方制御し、それによって、異常
な状態を軽減することによって有効な量の薬学的に許容される担体とともに投与され得る
本明細書に記載されるようなELABELAポリペプチドに対する適した抗体はまた、
治療薬として使用され得る。
あるいは、遺伝子療法は、対象における胚性または成体幹細胞などの関連細胞によるE
LABELAの内因性産生を制御するために使用され得る。例えば、ELABELA s
iRNAをコードするポリヌクレオチドまたはこの一部は、本明細書において別の場所で
論じられるように複製欠損レトロウイルスベクターにおける発現のために遺伝子操作され
得る。次いで、レトロウイルス発現構築物は、単離され、抗ELABELA siRNA
をコードするRNAを含有するレトロウイルスプラスミドベクターを用いて形質導入され
たパッケージング細胞中に導入され得、その結果、パッケージング細胞がここで対象とす
る配列を含有する感染性ウイルス粒子を産生する。これらの産生株細胞は、in viv
oで細胞を操作し、in vivoでELABELAポリペプチドの発現を調節するため
に対象に投与され得る。遺伝子療法の概要については、Human Molecular
Geneticss、T StrachanおよびA P Read、BIOS Sc
ientific Publishers Ltd(1996年)中の第20章、Gen
e Therapy and other Molecular Genetic−ba
sed Therapeutic Approaches(およびそこで引用された参考
文献)を参照のこと。
いくつかの実施形態では、ELABELAのレベルは、幹細胞において低減される。さ
らに、いくつかの実施形態では、治療は、幹細胞にターゲッティングされ得るか、または
幹細胞に特異的であり得る。ELABELAの発現は、罹患幹細胞においてのみ特異的に
低減され得、その他の罹患していない幹細胞では実質的に低減されない。これらの方法で
は、ELABELAの発現は、その他の細胞、すなわち、幹細胞ではない細胞では実質的
に低減されない場合もある。したがって、このような実施形態では、ELABELAのレ
ベルは、治療の過程または治療後に、非幹細胞においてと実質的に同一または同様である
ままである。
ELABELAレベルの幹細胞特異的低減は、ターゲッティングされた投与、すなわち
、治療をその他の細胞ではなく幹細胞のみに適用することによって達成され得る。しかし
、その他の実施形態では、幹細胞におけるELABELA発現の下方制御(その他の細胞
または組織種では実質的にない)が使用される。このような方法は、当技術分野で公知の
ように、例えば、siRNAの幹特異的発現のために幹特異的発現ベクターを利用し得る
ELABELA関連状態
「ELABELA関連状態」は、この用語が本明細書において使用されるように、任意
の心機能不全、高血圧症または血圧、心収縮性もしくは体液平衡における心血管異常を包
含するよう意図される。
用語「ELABELA関連状態」はまた、心肥大、冠動脈疾患(CAD)、アテローム
性動脈硬化症、梗塞後治療、心筋虚血−再灌流傷害または心房細動、冠動脈心疾患、心不
全、肺動脈性高血圧症(PAH)などの任意の心血管疾患を包含するよう意図される。
「ELABELA関連状態」はまた、高血圧症、アンギナ、うっ血性心不全または勃起
不全などの高血圧と関連している状態を含み得る。
「ELABELA関連状態」はまた、個体におけるAIDSなどのHIV感染と関連し
ている状態を含み得る。
例えば、本明細書に記載される方法および組成物は、以下に示される状態または疾患の
いずれかを予防、治療または軽減するために使用され得る:
心疾患
心疾患は、心臓に影響を及ぼす種々の疾患の多様性についての包括的な用語である。2
007年の時点で、米国、英国、カナダおよびウェールズにおいて死因の第1位であり、
米国単独で34秒に1人が死亡する。心疾患は、以下のうちいずれかを含む。
冠動脈心疾患
冠動脈疾患は、心筋を供給する動脈壁内のアテローム性プラークの蓄積によって引き起
こされる動脈の疾患である。狭心症(胸痛)および心筋梗塞(心臓発作)は、冠動脈心疾
患の症状であり、冠動脈心疾患によって引き起こされる状態である。459,000人を
超える米国人が、毎年、冠動脈心疾患のために死亡する。英国では、年間101,000
人の死亡が、冠動脈心疾患によるものである。
心筋症
心筋症は、何らかの理由による心筋(すなわち、実際の心臓の筋肉)の機能の悪化であ
る。心筋症を有する人は、不整脈および/または突然の心臓死の危険にあることが多い。
外因性心筋症−主な病理が心筋自体の外側である心筋症は、心筋症の大部分をなす。心筋
症の間違いなく最もよくある原因は、虚血である。
世界保健機構は、特定の心筋症として、アルコール性心筋症、冠動脈疾患、先天性心疾
患、心臓に影響を及ぼす栄養性疾患、虚血性(ischemic)(または虚血性(is
chaemic))心筋症、高血圧性心筋症、弁膜症性心筋症、炎症性心筋症を含む。
同様に以下も含まれる:
全身性代謝疾患に続発する心筋症
内因性心筋症(同定可能な外因によらない心臓の筋肉の脆弱)
拡張性心筋症(DCM、最もよくある形態、心臓移植の第1位の適応症の1種。DCM
では、心臓(特に、左心室)が肥大し、ポンプ機能が減少する)
肥大性心筋症(HCMまたはHOCM、サルコメアタンパク質をコードする遺伝子にお
ける種々の突然変異によって引き起こされる遺伝子障害。HCMでは、心臓筋肉が肥厚し
、これが血流を妨げ、心臓が適切に機能することを妨げ得る)。
不整脈原性右室心筋症(ARVC、心臓筋肉が線維性瘢痕組織によって置き換わる、心
臓の電気妨害から起こる。一般に、右心室が最も影響を受ける)
拘束性心筋症(RCM、極めて稀な心筋症である。心室の壁が堅いが、肥厚していない
場合もあり、血液での心臓の正常な充填に抵抗する)。
緻密化障害心筋症−左心室壁が誕生から適切に成長できず、そのようなものとして、心
エコー図の際に観察されると海綿状の外観を有する。
心血管疾患
心血管疾患は、心臓自体および/または血管系、特に、心臓につながるおよび心臓から
の静脈および動脈に影響を及ぼすいくつかの特定の疾患のうちいずれかである。疾患二形
性に関する研究は、心血管疾患を患う女性が、普通、血管に影響を及ぼす形態を患うのに
対し、男性は、普通、心臓筋肉自体に影響を及ぼす形態を患うことを示唆する。心血管疾
患の既知のまたは関連する原因として、糖尿病、高血圧症、高ホモシステイン血症および
高コレステロール血症が挙げられる。
心血管疾患の種類として、アテローム性動脈硬化症が挙げられる。
虚血性心疾患
虚血性心疾患は、臓器への血液供給の減少を特徴とする心臓自体の疾患である。これは
、酸素および栄養素を供給する動脈が停止し、心臓が十分な酸素および栄養素を得られず
、最終的に拍動を停止する場合に起こる。
心不全
うっ血性心不全(congestive heart failure)(またはCH
F)およびうっ血性心不全(congestive cardiac failure)
(CCF)とも呼ばれる心不全は、心臓の身体中を十分な量の血液で満たすまたはポンプ
で送る能力を損なう任意の構造的または機能性心臓障害に起因し得る状態である。肺性心
は、心臓の右側の不全である。
高血圧性心疾患
高血圧性心疾患は、高血圧症、特に、局在化高血圧症によって引き起こされる心疾患で
ある。高血圧性心疾患によって引き起こされ得る状態として、左心室肥大、冠動脈心疾患
、(うっ血性)心不全、高血圧性心筋症、心不整脈、炎症性心疾患などが挙げられる。
炎症性心疾患は、心筋および/またはその周囲の組織の炎症を含む。心内膜炎は、心臓
の内層、心内膜の炎症を含む。関与する最もよくある構造は、心臓弁である。炎症性心拡
大。心筋炎は、心筋、心臓の筋肉部分の炎症を含む。
弁膜症性心疾患
弁膜症性心疾患は、心臓の1つまたは複数の弁に影響を及ぼす疾患プロセスである。心
臓の右側の弁は、三尖弁および肺動脈弁である。心臓の左側の弁は、僧帽弁および大動脈
弁である。大動脈弁狭窄症、僧帽弁逸脱症および弁膜症性心筋症が含まれる。
[上記の本文は、Heart disease.(2009年2月3日)を出典とする。
ウィキペディアでは、The Free Encyclopedia。http://e
n.wikipedia.org/w/index.php?title=Heart_
disease&oldid=268290924から2009年2月20日、6時33
分に検索された]
医薬組成物および投与
ELABELA核酸、ポリペプチド、その断片、相同体、変異体または誘導体、モジュ
レーター、アゴニストまたはアンタゴニスト、いずれかの構造的に関連する化合物または
酸性塩を含めた抗ELABELA剤が、単独で投与されることは可能であるが、有効成分
は、医薬製剤として製剤化されてもよい。
したがって、本発明者らはまた、抗ELABELA剤を含む医薬組成物を開示する。こ
のような医薬組成物は、記載されるような症状の治療または軽減のための、個体への記載
されるような組成物の形態などの抗ELABELA剤の送達にとって有用である。
本明細書との関連において医薬組成物は、有効成分として少なくとも1種の抗ELAB
ELA剤を含む物質の組成物である。
医薬製剤は、有効量の抗ELABELA剤を、1種または複数の薬学的に許容される担
体と一緒に含む。「有効量」とは、記載されるような疾患の少なくとも1つの症状を軽減
するのに十分な量である。
有効量は、治療または軽減されるべき特定の疾患または症候群ならびに患者の年齢およ
び体重、疾患などの状態がどの程度進行しているか、患者の全身の健康、症状の重症度お
よび抗ELABELA剤が単独でまたはその他の療法と組み合わせて投与されているか否
かを含めたその他の因子に応じて変わる。
適した薬学的に許容される担体は、当技術分野で周知であり、医薬製剤の所望の投与形
態および様式に伴って変わる。例えば、それらは、希釈剤または増量剤、結合剤、湿潤剤
、崩壊剤、表面活性剤、滑沢剤などの賦形剤を含み得る。通常、担体は、固体、液体また
は気化可能な担体またはそれらの組合せである。各担体は、製剤中のその他の成分と適合
しており、患者にとって有害ではないという意味で「許容され」なければならない。担体
は、宿主に投与された場合に有害反応(例えば、免疫応答)を誘発することなく生物学的
に許容されなくてはならない。
医薬組成物の有効成分(単数または複数)は、例えば、ELABELA関連状態の軽減
において治療活性を示すと考慮される。投与計画は、最適治療反応を提供するよう調整さ
れ得る。例えば、いくつかの分割用量が、毎日投与されてもよく、または用量は、治療状
況の緊急事態によって示されたように比例して低減されてもよい。
活性化合物は、経口、静脈内(水溶性の場合には)、筋肉内、皮下、鼻腔内、皮内また
は坐剤経路または植え込み(例えば、遅延放出分子を使用する)などによって、好都合な
方法で投与され得る。投与経路に応じて、有効成分を酵素、酸または前記成分を不活性化
し得るその他の天然条件の作用から保護するために、前記成分が、材料でコーティングさ
れることが必要であり得る。
抗ELABELA剤は、単独で、またはその他の治療薬と組み合わせて投与され得る。
本明細書において使用するのに適したその他の治療薬は、意図される目的にとって有効で
ある任意の適合性薬物または薬剤製剤にとって補完的である薬物である。併用療法におい
て使用される製剤は、組み合わされた効果が達成されるようその他の治療と同時にまたは
逐次投与され得る。
経口投与
いくつかの実施形態では、ELABELA活性、発現または量の阻害剤が、経口組成物
として提供され、それに応じて投与される。ELABELA活性、発現または量の阻害剤
の投与量は、約1mg/日〜約10mg/日の間であり得る。
医薬組成物は、錠剤、カプセル剤または溶液の形態の経口製剤で投与され得る。有効量
の経口製剤は、患者に、疾患の症状が軽減されるまで1日1〜3回投与される。
有効量の薬剤は、患者の年齢、体重および状態に応じて変わる。一般に、薬剤の1日経
口用量は、1200mg未満および100mg超である。1日経口用量は、約300〜6
00mgであり得る。経口製剤は、単位投与形で従来提示され、薬学の分野で公知の任意
の方法によって提示され得る。組成物は、適した薬学的に許容される担体と一緒に、任意
の所望の投与形に製剤化され得る。通常の単位投与形として、錠剤、丸剤、散剤、溶液、
懸濁液、エマルジョン、顆粒剤、カプセル剤、坐剤が挙げられる。一般に、製剤は、薬剤
組成物を液体担体または細分割固体担体または両方と均一に、密接に関連させることおよ
び必要に応じて、生成物を成形することによって調製される。有効成分は、疾患を治療す
るために有効量の有効成分をもたらすよう、液体、散剤、錠剤またはカプセル剤の形態の
種々の基本材料中に組み込まれ得る。
組成物は、例えば、不活性希釈剤とともに、または同化可能な食用担体とともに適宜経
口投与され得るか、またはハードもしくはソフトシェルゼラチンカプセル中に封入され得
るか、または錠剤に打錠され得るか、または食事の食物ともに直接組み込まれ得る。経口
治療投与のために、活性化合物は、賦形剤とともに組み込まれ、摂取可能錠剤、頬側錠剤
、トローチ剤、カプセル剤、エリキシル剤、懸濁液、シロップ剤、ウェハーなどの形態で
使用され得る。このような治療上有用な組成物中の活性化合物の量は、適した投与量が得
られるようなものである。
錠剤、トローチ剤、丸剤、カプセル剤などはまた、トラガカントゴム、アラビアガム、
コーンスターチまたはゼラチンなどの結合剤、第二リン酸カルシウムなどの賦形剤、コー
ンスターチ、ジャガイモデンプン、アルギン酸などといった崩壊剤、ステアリン酸マグネ
シウムなどの滑沢剤を含有し得、スクロース、ラクトースまたはサッカリンなどの甘味料
またはペパーミント、ウィンターグリーンのオイルもしくはチェリーフレーバーなどの矯
味剤が添加されてもよい。投与単位形態が、カプセル剤である場合には、上記の種類の材
料に加えて、液体担体を含有し得る。
種々のその他の材料が、コーティングとして、またはそうではなく、投与単位の物理的
形態を修飾するために存在し得る。例えば、錠剤、丸剤またはカプセル剤は、セラック、
糖または両方でコーティングされ得る。シロップ剤またはエリキシル剤は、活性化合物、
甘味料としてスクロース、保存料としてメチルおよびプロピルパラベン、色素およびチェ
リーまたはオレンジフレーバーなどの矯味剤を含有し得る。もちろん、任意の投与単位形
態の調製において使用される任意の材料は、薬学的に純粋で、使用される量で実質的に非
毒性でなくてはならない。さらに、活性化合物は、徐放性調製物および製剤中に組み込ま
れ得る。
注射用または静脈内投与
いくつかの実施形態では、抗ELABELA剤は、注射用または静脈内組成物として提
供され、それに応じて投与される。抗ELABELA剤阻害剤の投与量は、約5mg/k
g/2週間〜約10mg/kg/2週間の間であり得る。抗ELABELA剤阻害剤は、
10〜300mg/日の間、例えば、少なくとも30mg/日、200mg/日未満また
は30mg/日〜200mg/日の間の投与量で提供され得る。
注射用使用に適した医薬形態は、滅菌注射用溶液または分散物の即時調製のための滅菌
水溶液(水溶性である場合)または分散物および滅菌散剤を含む。すべての場合において
、形態は無菌でなくてはならず、容易な注射可能性が存在する範囲で流体でなくてはなら
ない。製造および貯蔵の条件下で安定でなくてはならず、細菌および真菌などの微生物の
汚染作用から守られなければならない。担体は、例えば、水、エタノール、ポリオール(
例えば、グリセロール、プロピレングリコールおよび液体ポリエチレングリコールなど)
、それらの適した混合物および植物油を有する溶媒または分散媒であり得る。適切な流動
性は、例えば、レシチンなどのコーティングの使用によって、分散物の場合には必要な粒
径の維持によっておよび界面活性剤の使用によって維持され得る。
局所投与
本明細書に開示される医薬組成物は、局所および経口投与に適したものを含む。局所製
剤は、罹患組織が主に皮膚または表皮である場合(例えば、乾癬、湿疹およびその他の上
皮疾患)に使用され得る。
局所製剤は、組成物が、治療されるべき皮膚表面との直接接触によって外側に適用され
る医薬形態を含む。局所適用用の従来の医薬形態として、ソーク(soak)、軟膏、ク
リーム、ローション、ペースト、ジェル、スティック、スプレー、エアゾール、バスオイ
ル、溶液などが挙げられる。局所治療は様々な媒体によって送達され、媒体の選択は重要
となり得るが、一般に、急性疾患が治療されるべきであるか、または慢性疾患が治療され
るべきであるかに関連する。例として、急性皮膚増殖性疾患は、一般に、水性の乾燥調製
物を用いて治療されるが、慢性皮膚増殖性疾患は、含水調製物を用いて治療される。ソー
クは、急性の湿潤性皮疹を乾燥する最も簡単な方法である。ローション(水中散剤懸濁液
)および溶液(溶媒中に溶解している医薬)は、有毛領域および間擦領域に理想的である
。軟膏または油中水エマルジョンは、乾燥鱗屑様皮疹にふさわしい最も効果的な水和剤で
はあるが、ベタベタしており、病巣の部位に左右され望ましくないこともある。適切な場
合には、それらは、特に、薬剤組成物の病巣への浸透を高めることが望ましい場合に、帯
具と組み合わせて塗布され得る。クリームまたは水中油エマルジョンおよびジェルは、吸
収性があり、患者に最も美容的に許容される(Guzzoら、in Goodman &
Gilman’s Pharmacological Basis of Thera
peutics、第9版、1593〜1595頁(1996年))。クリーム製剤は、一
般に、石油、ラノリン、ポリエチレングリコール、鉱油、グリセリン、パルミチン酸イソ
プロピル、ステアリン酸グリセリル、セテアリルアルコール、酢酸トコフェリル、ミリス
チン酸イソプロピル、ラノリンアルコール、シメチコン、カルボマー、メチルクロロイソ
チアゾリノン、メチルイソチアゾリノン、シクロメチコンおよびヒドロキシプロピルメチ
ルセルロースならびにそれらの混合物などの成分を含む。
局所適用のためのその他の製剤には、洗髪剤、石鹸、振盪合剤など、特に、頭皮などの
隠された皮膚の上に残留物を残すために配合されるものが挙げられる(Arndtら、i
n Dermatology In General Medicine第2巻:283
8頁(1993年))。
一般に、局所製剤中の組成物の濃度は、組成物の約0.5〜50重量%、例えば、約1
〜30%、約2〜20%または約5〜10%の量にある。使用される濃度は、最初はその
範囲の上部であってもよく、治療が続くにつれて、その濃度は低減されてもよいし、製剤
の適用があまり頻繁でなくてもよい。局所適用は、多くの場合、1日2回適用される。し
かし、1日1回のより大用量の適用またはより高頻度のより小用量の適用が有効である場
合もある。角質層は、貯蔵所として作用する場合があり、長期間かけた生存皮膚層中への
薬物の段階的浸透を可能にする。
局所適用では、所望の薬理効果を得るために、十分な量の有効成分が患者の皮膚に浸透
しなければならない。薬物の皮膚への吸収は、薬物の性質、媒体および皮膚の挙動の関数
であることが一般的に理解されている。3つの主要な変数は、異なる媒体中の異なる局所
用薬物または同じ薬物の吸収速度または流動速度の差、媒体中の薬物の濃度、角質層と媒
体との間の薬物の分配係数および角質層における薬物の拡散係数からなる。薬物は、治療
に有効であるために、皮膚のバリア機能を担う角質層を通過しなければならない。一般に
、高いin vitro皮膚浸透を発揮する局所製剤は、in vivoで有効である。
Ostrengaら(J.Pharm.Sci.、第60巻:1175〜1179頁(1
971年)は、局所適用されたステロイドのin vivo有効性は、in vitro
でのデルマトームの(dermatomed)ヒト皮膚中へのステロイド浸透速度に比例
すると実証した。
皮膚表面から上皮ケラチノサイトへの活性化合物(単数または複数)の浸透を増大する
ために、皮膚科学上許容され、薬剤と適合する皮膚浸透促進剤が、製剤中に組み込まれ得
る。活性化合物(単数または複数)の皮膚中への吸収を増大するスキンエンハンサーは、
有効治療に必要とされる薬剤の量を低減し、製剤のより長く持続する効果を提供する。皮
膚浸透促進剤は、当技術分野で周知である。例えば、ジメチルスルホキシド(米国特許第
3,711,602号);オレイン酸、1,2−ブタンジオール界面活性剤(Coope
r, J. Pharm.Sci.、第73巻:1153〜1156頁(1984年))
;エタノールおよびオレイン酸またはオレイルアルコールの組合せ(EP267,617
)、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(WO87/03490);デシルメチルス
ルホキシドおよびAzone.RTM.(Hadgraft、Eur.J.Drug.M
etab.Pharmacokinet、第21巻:165〜173頁(1996年))
;アルコール、スルホキシド、脂肪酸、エステル、Azone.RTM.、ピロリドン、
尿素およびポリオール(Kalbitzら、Pharmazie、第51巻:619〜6
37頁(1996年));
1,8−シネオール、メントン、リモネンおよびネロリドールなどのテルペン(Yam
ane,J.Pharmacy & Pharmocology、第47巻:978〜9
89頁(1995年));Azone.RTM.およびトランスクトール(Harris
onら、Pharmaceutical Res.第13巻:542〜546頁(199
6年));ならびにオレイン酸、ポリエチレングリコールおよびプロピレングリコール(
Singhら、Pharmazie、第51巻:741〜744頁(1996年))が、
有効成分の皮膚浸透を改善すると知られている。
薬剤または組成物の浸透レベルは、当業者に公知の技術によって決定され得る。例えば
、活性化合物を放射能標識し、次いで皮膚に吸収された放射能標識化合物の量を測定する
ことによって、当業者は、試験化合物の皮膚浸透を判定するいくつかの方法のいずれかを
使用して吸収された組成物のレベルを決定できる。皮膚浸透研究に関連する刊行物として
、Reinfenrath,W GおよびG S Hawkins.The Weani
ng Yorkshire Pig as an Animal Model for
Measuring Percutaneous Penetration.In:Sw
ine in Biomedical Research(M.E.Tumbleson
編)Plenum、New York、1986年およびHawkins,G.S. M
ethodology for the Execution of In Vitro
Skin Penetration Determinations.In:Meth
ods for Skin Absorption、B W Kemppainenおよ
びW G Reifenrath編、CRC Press、Boca Raton、19
90年、67〜80頁;およびW.G.Reifenrath、Cosmetics &
Toiletries、第110巻:3〜9頁(1995年)が挙げられる。
いくつかの適用については、ポリマーなどの当技術分野で公知の製剤を使用して長時間
作用型の薬剤または組成物が投与され得る。薬剤は、皮膚パッチ(Junginger,
H.E.、in Acta Pharmaceutica Nordica第4巻:11
7頁(1992年);Thacharodiら、in Biomaterials第16
巻:145〜148頁(1995年);Niedner R.、in Hautarzt
第39巻:761〜766頁(1988年))中に組み込まれてもよく、または治療され
るべき領域への薬物の送達の効率を増大するために当技術分野で公知の方法に従って帯具
中に組み込まれてもよい。
任意選択で、本明細書に記載される局所製剤は、さらなる賦形剤、例えば、メチルパラ
ベン、ベンジルアルコール、ソルビン酸または第4級アンモニウム化合物などの保存料、
EDTAなどの安定剤、ブチル化ヒドロキシトルエンまたはブチル化ヒドロキシアニソー
ルなどの抗酸化剤、ならびにクエン酸塩およびリン酸塩などのバッファーを有してもよい
非経口投与
活性化合物はまた、非経口的に、または腹膜内に投与されてもよい。分散物はまた、グ
リセロール、液体ポリエチレングリコールおよびそれらの混合物中、およびオイル中で調
製されてもよい。いくつかの実施形態では、分散物は、30%カプシトール(Capsi
tol)(CyDex、Inc.、Lenexa、Kansas、USA)中で調製され
得る。カプシトールは、スルホン酸ナトリウム塩がブチルエーテルスペーサー基またはス
ルホブチルエーテル(SBE)によって親油性キャビティーから隔てられたポリアニオン
性β−シクロデキストリン誘導体である。シクロデキストリンは、SBE7−β−CDで
あり得る。
アジュバント
組成物は、酵素阻害剤と同時投与されたアジュバント中で、またはリポソーム中で投与
され得る。アジュバントは、その最も広い意味で使用され、インターフェロンなどの任意
の免疫刺激化合物を含む。本明細書において考慮されるアジュバントとして、レゾルシノ
ール、ポリオキシエチレンオレイルエーテルおよびn−ヘキサデシルポリエチレンエーテ
ルなどの非イオン界面活性剤が挙げられる。酵素阻害剤として、膵臓トリプシンが挙げら
れる。リポソームとしては、水中油中水CGFエマルジョンならびに従来のリポソームが
挙げられる。
微生物成長の防止
貯蔵および使用の通常の条件下で、これらの調製物は、微生物の成長を防止するために
防腐剤を含有し得る。
微生物の作用の防止は、種々の抗菌剤および抗真菌剤、例えば、パラベン、クロロブタ
ノール、フェノール、ソルビン酸、チメロサール(thirmerosal)などによっ
てもたらされ得る。多くの場合、等張剤、例えば、糖または塩化ナトリウムを含むことが
可能である。注射用組成物の長期吸収は、吸収を遅延する薬剤、例えば、モノステアリン
酸アルミニウムおよびゼラチンの組成物中での使用によってもたらされ得る。
滅菌注射用溶液は、適当な溶媒中に、必要な量の活性化合物を、必要に応じて上記で列
挙された種々のその他の成分とともに組み込むことと、続いて、濾過滅菌することによっ
て調製される。一般に、分散物は、基本分散媒および上記で列挙されたものから必要なそ
の他の成分を含有する滅菌媒体中に、滅菌有効成分を組み込むことによって調製される。
滅菌注射用溶液を調製するための滅菌散剤の場合には、調製方法は、その先に滅菌濾過し
た溶液から有効成分および任意のさらなる所望の成分の粉末が得られる、真空乾燥および
凍結乾燥技術を含み得る。
薬学的に許容される担体
本明細書において「薬学的に許容される担体および/または希釈剤」は、ありとあらゆ
る溶媒、分散媒、コーティング、抗菌剤および抗真菌剤、等張剤および吸収遅延剤などを
含む。薬学的に活性な物質のためのこのような媒体および薬剤の使用は、当技術分野で周
知である。任意の従来の媒体または薬剤が有効成分と適合しない場合を除いて、治療用組
成物におけるその使用が考慮される。追加の有効成分も組成物中に組み込まれ得る。
投与単位形態
医薬組成物は、投与の容易性および投与量の均一性のために投与単位形態に製剤化され
得る。
投与単位形態とは、本明細書において、治療されるべき対象のための単位投与形として
適している物理的に別個の単位を指し、各単位は、必要な医薬担体と関連して所望の治療
効果をもたらすよう算出された所定量の活性材料を含有する。新規投与単位形態について
の仕様は、(a)活性材料および達成される特定の治療効果の独特な特徴ならびに(b)
身体的健康が損なわれている病的状態を有する生存対象における疾患の治療のための活性
材料などの配合の分野に固有の制限によって決定され、また、それらに直接的に左右され
る。
主な有効成分は、投与単位形態中に、適した薬学的に許容される担体とともに、有効量
の好都合な有効な投与のために配合される。追加の有効成分を含有する組成物の場合には
、投与量は、前記成分の有用な用量および投与方法を参照することによって決定される。
ELABELA組合せ
本明細書に開示されるようなELABELAポリペプチドは、対象とする分子と組み合
され得る。それらは対象とする分子とコンジュゲートされ得る。あるいは、またはさらに
、ELABELAポリペプチドを、対象とするポリペプチドなどの対象とする分子と一緒
に含む1種または複数の融合タンパク質が産生され得る。
このような組合せは、本明細書において全般的に、「ELABELA組合せ」と呼ばれ
る。
本発明者らは、ELABELAポリペプチドを含む第1の部分と、対象とする分子を含
む第2の部分とを含むELABELA組合せを開示する。ELABELAポリペプチドは
、本明細書に開示される任意の配列、例えば、配列MPLHSRVPFP(配列番号54
)またはQRPVNLTMRRKLRKHN(配列番号55)または両方を含み得る。
組合せは、ELABELAポリペプチドを含む第1の部分が、対象とする分子を含む第
2の部分にカップリングされ、融合され、混合され、組み合わされ、そうでなければ接合
されるようなものであり得る。
上記のように、組合せは、第1の部分および第2の部分が共有結合によって接合される
ようなものであり得る。このような共有結合による接合は、例えば、化学的コンジュゲー
ションによって達成され得る。あるいは、またはさらに、組合せは、第1の部分および第
2の部分を含む融合タンパク質を含み得、これでは、対象とする分子は、ポリペプチドを
含む。本発明者らは、このような融合タンパク質を発現可能な発現構築物をさらに開示す
る。
このようなELABELAポリペプチドおよび対象とする分子の組合せの作製は、対象
とする分子の追跡、定量化、抽出物または精製に役立ち得る。言い換えれば、ELABE
LAポリペプチドは、「flag」ペプチドとして作用し得る。Flagペプチドは、当
技術分野で公知であり、例えば、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)、6
xHis(配列番号97)、GAL4(DNA結合および/または転写活性化ドメイン)
およびβ−ガラクトシダーゼが挙げられる。
ELABELA組合せは、本明細書において別の場所に開示される抗ELABELA抗
体などのELABELAポリペプチドと結合可能な任意の薬剤によって、追跡、定量、抽
出、精製などをなされ得る。
ELABELA組合せが、融合タンパク質として産生される場合には、融合タンパク質
配列の除去を可能にするために、ELABELAポリペプチドと対象とするタンパク質配
列の間に、トロンビン切断部位などのタンパク質分解による切断部位を含むことも好都合
であり得る。
ELABELA組合せにおけるELABELAポリペプチドと対象とする分子間のカッ
プリングなどは、永久的である場合も一過性である場合もある。共有結合または非共有結
合相互作用(イオン性相互作用、疎水力、ファンデルワールス相互作用などを含む)を含
み得る。正確なカップリング様式は、重要ではない。したがって、「含んでいる」、「コ
ンジュゲートしている」、「カップリングしている」などが言及される場合には、これら
の言及は、ELABELAポリペプチドと対象とする分子間の相互作用の任意の形態を含
むととられなければならない。
ELABELA融合タンパク質
例えば、ELABELA組合せは、ELABELAポリペプチドを有する融合タンパク
質として提供される対象とするポリペプチドなどの対象とする分子であり得る。発現ベク
ターは、ELABELAポリペプチドを発現可能なヌクレオチド配列を、対象とするポリ
ペプチドを発現可能なヌクレオチド配列と一緒に含み、その結果、対象とするポリペプチ
ドに融合された対象のELABELAポリペプチドを含む融合タンパク質が発現されるよ
う、標準組換えDNA技術によって構築され得る。発現ベクターは、当技術分野で公知の
(および本明細書において別の場所に詳細に記載されるような)手段によって、融合タン
パク質の大規模産生のために適した宿主中にトランスフェクトされ得るか、または形質転
換され得る。融合タンパク質の精製もまた、公知の手段によって実施され得る。
あるいは、またはさらに、上記で論じられたように、ELABELAポリペプチドは、
対象とする分子と物理的に会合され得るか、または化学的コンジュゲーションによってそ
れに付着され得る。
組合せまたはコンジュゲートまたは融合タンパク質などのELABELAポリペプチド
は、全ELABELA分子またはその断片を含み得る。例えば、天然ELABELAまた
は上記で開示されたような任意のELABELAポリペプチドを含み得る。対象とする分
子の部分は、タンパク質性であるか否かに関わらず対象の任意の分子を含み得る。対象と
する分子が天然でタンパク質性である(すなわち、対象とするポリペプチド)場合には、
共有結合、例えば、アミド結合によってELABELAポリペプチド部分にコンジュゲー
トされ得る(例えば、融合タンパク質として)。
さらに、タンパク質−タンパク質コンジュゲーションはまた、ELABELAポリペプ
チド部分と対象とする分子の部分間のコンジュゲーションのための好都合な、代替選択肢
を提供する。ELABELAポリペプチドと対象とする分子をカップリングするために、
コンジュゲーションの任意の適した手段、例えば、化学コンジュゲーションが使用され得
る。架橋剤、例えば、ヘテロ二機能性架橋剤が、当技術分野で公知であり、使用され得る
。さらに、その他のコンジュゲーション剤、例えば、ポリ乳酸(PLA)およびポリエチ
レングリコール(PEG)もまた使用され得る。
化学カップリング
上記のように、ELABELAポリペプチドは、いくつかの方法によって対象とする分
子にカップリングされ得る。架橋剤は、2つの同一の反応性基を含有するホモ二機能性架
橋剤または2つの異なる反応性基を有するヘテロ二機能性架橋剤に分けられる。ヘテロ二
機能性架橋剤は、逐次コンジュゲーションを可能にし、重合を最小化する。
ELABELAポリペプチドを対象とする分子とカップリングして、ELABELAポ
リペプチド−対象とする分子コンジュゲートを産生するために、以下の表中に示されるホ
モ二機能性またはヘテロ二機能性架橋剤のいずれも使用され得る。
カップリング
対象とする分子は、いくつかの方法によって、ELABELAポリペプチドに付着され
得か、またはカップリングされ得る。例えば、対象とする分子は、臭化シアンの使用によ
ってELABELAポリペプチドにカップリングされ得る。
リガンド−受容体相互作用、三次構造におけるコンホメーション変化を研究するために
、またはタンパク質標識のために、タンパク質を共有結合によって修飾するために化学架
橋剤が使用される。架橋剤は、2つの同一の反応性基を含有するホモ二機能性架橋剤また
は2つの異なる反応性基を有するヘテロ二機能性架橋剤に分けられる。ヘテロ二機能性架
橋剤は、逐次コンジュゲーションを可能にし、重合を最小化する。
これらの試薬の各々は、いくつかの製造業者、例えば、Calbiochem(列中の
コード番号2)またはPiece Chemical Companyから入手できる。
対象とする分子は、その反応性を増大させるために、カップリングに先立って活性化さ
れ得る。例えば、対象とする分子は、クロロ酢酸を使用して活性化され、続いて、EDA
C/NHS−OHを使用してカップリングされ得る。対象とする分子はまた、ヘキサンジ
イソシアネートを使用して活性化され、第一級アミノ基が得られる。このような活性化さ
れた対象とする分子は、任意のヘテロ二機能性架橋剤と組み合わせて使用され得る。特定
の実施形態では、対象とする分子は、ジビニルスルホンを使用して活性化される。このよ
うな活性化された対象とする分子は、例えば、ペプチド上のアミノまたはチオール基と反
応し得る部分を含む。
対象とする分子はまた、塩化トレシルを使用して活性化され、アミノまたはチオール基
と反応可能である部分が得られる。対象とする分子はまた、塩化シアンを使用して活性化
され、アミノまたはチオール基と反応し得る部分が得られる。
ペプチドカップリング
ELABELAポリペプチドは、この節に詳細に記載されるようにペプチドカップリン
グ技術によって対象とする分子にカップリングされ得る。
ペプチドは、固相合成法によって得ることができる。Merrifield(R.B.
Merrifield、Solid Peptide Synthesis. The
synthesis of a Tetrapeptide.、J.Am.Chem.S
oc.第85巻、2149〜2154頁(1963年)およびR.B.Merrifie
ld、Solid Phase Synthesis、Science第232巻、34
1〜347頁(1986年))によって最初に紹介されたこの技術の第1段階は、ポリマ
ー支持体上での保護されたアミノ酸誘導体を用いるペプチド鎖組み立てからなる。この技
術の第2段階は、すべての側鎖保護基の同時切断を用いる支持体からのペプチドの切断で
あり、粗遊離ペプチドが得られる。より大きなペプチドを達成するために、これらのプロ
セスは、順次反復され得る。
この方法の柔軟性によって、天然に存在するおよび天然に存在しないアミノ酸、種々の
リンカーおよびいわゆるスペーサーを有するペプチドを含めた、長い、短い、分岐ペプチ
ドの合成が可能となる。通常、ポリエチレングリコール、PEG誘導体またはポリアルカ
ンまたはホモポリアミノ酸であるスペーサー。固相合成法によって、対象とする分子の材
料への化学選択的カップリングスキームのために、反応性官能基、例えば、遊離チオール
で終結したペプチドの調製が可能となる。
特異的抗体との免疫反応性を増強するために、最終ペプチド配列中でアミノ酸の配列が
反復され得る。反復性および反応性配列は、線形ペプチドにおいて無関係のアミノ酸配列
で分けられ得る。また、多抗原性ペプチド(MAP)のような分岐または樹状ペプチド構
築物を合成することによって、免疫反応性が増強され得る。
種々の化学保護スキームならびに固体および可溶性支持体を含めた一般的な方法論の概
説については、例えば、G.Barany、N.Kneib−Cordonier、D.
G.Mullen、Solid−phase Peptide Synthesis:
A silver anniversary report、Int. J. Pept
ide Protein Res.第30巻、705〜739頁(1987年)およびG
.B.Fields、R.L.Noble、Solid phase peptide
synthesis utilizing 9−fluorenylmethoxyca
rbonyl amino acids、Int.J.Peptide Protein
Res.第35巻、161〜214頁(1990年)を参照のこと。
ペプチドを得るためのその他の方法として、酵素的断片連結、例えば、部位特異的突然
変異誘発のような遺伝子操作技術が挙げられる。標準DNAクローニング技術を使用する
、関連アミノ酸配列をコードするDNA材料のオリゴヌクレオチド、PCR産物またはク
ローニングされた断片の遺伝子操作は、ポリペプチドを得る十分に確立された方法である
。あるいは、ペプチドは、タンパク質精製および消化などによる天然供給源からの単離後
に得ることができる。
標的分子(例えば、ペプチド)のコンジュゲーションは、共有結合を形成することによ
って、または強力な結合対、例えば、イオン結合、ビオチン−アビジンを使用して達成さ
れ得る。ストレプトアビジン、アビジンおよび誘導体およびビオチンおよびビオチン類似
体以外の結合実体の例として、AP−1のロイシンジッパードメイン(Jun and
fos)、ヘキサ−ヒス(金属キレート部分)、ヘキサ−hat GST(グルタチオン
S−トランスフェラーゼ)グルタチオン親和性、三価バンコマイシン、D−Ala−D−
Ala、炭水化物、脂質およびタンパク質を含めた多様な化合物と結合するレクチン、例
えば、Con A(Canavalia ensiformis)、コンカナバリンAお
よびWGA(コムギ胚芽(Whet germ)凝集素)およびテトラネクチンまたはプ
ロテインAまたはGが挙げられる。これらおよびその他の方法は、コンジュゲーションの
あらゆる当業者に周知である。
共有結合コンジュゲーション付与は、分解に対する抵抗性の増大を可能にする。
コンジュゲーションに有用なカップリング法は、関与する標的およびパートナーの化学
構造に応じて変わる。使用される通常の化学試薬として、いわゆる長さゼロの架橋剤、ホ
モ二機能性、ヘテロ二機能性またはポリマー架橋剤がある。
1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDAC)または
1−シクロヘキシル−3−(2−モルホリノエチル)カルボジイミドメト−p−トルエン
スルホン酸塩(CHMC)のような長さゼロの架橋剤およびその他のカルボジイミドは、
例えば、リシン残基、例えば、ペプチドのN末端とのGluまたはAsp間の直接カップ
リングを促進し得る。
グルタル(ジ)アルデヒド、イミデート、ビス−ジアゾ化ベンジジン、ビス(イミドエ
ステル)、ビス(スクシンイミジルエステル)、ジイソシアネート、二酸塩化物、ジビニ
ルスルホンまたは類似のもののようなホモ二機能性架橋剤によって、アミノまたはヒドロ
キシル基が、短いリンカー分子を介して一緒に共有結合されることが可能になる。ホルム
アルデヒドまたはグルタル(ジ)アルデヒドはまた、ELABELAポリペプチドと対象
とする分子間の架橋を促進し得る。
コンジュゲーションのあらゆる当業者に公知の方法論によって対象とする分子にELA
BELAポリペプチドを架橋するための、ヘテロ二機能性架橋剤の使用は、より詳細に記
載されている。
ヘテロ二機能性架橋剤によって、例えば、ホモ二機能性架橋剤に頼る方法よりも、架橋
にわたってより大きく制御することが可能になる。
ヘテロコンジュゲートを形成するための最も一般的なスキームは、普通、2または3ス
テップの反応順序によって、第2の生体分子上のチオール基に生体分子上のアミン基を間
接的にカップリングすることを含む。チオールの高い反応性および多数の生体分子中のそ
の相対的な希少性によって、チオール基は、制御された化学的架橋の理想的な標的となる
チオール基が存在しない場合には、いくつかの方法によってチオール基を導入してもよ
い。スクシンイミジル3−(2−ピリジルジチオ)プロピオン酸塩(SPDP)の使用と
、それに続く、DTTまたはTCEPを用いる3−(2−ピリジルジチオ)プロピオニル
コンジュゲートの還元を含む、1つの一般的な方法。還元は、発色団2−ピリジンチオン
を放出し、これは、チオール化の程度を判定するために使用され得る。
あるいは、チオール化の程度は、チオール基との反応の際に、発色団5−メルカプト−
2−ニトロ安息香酸を化学量論的に生じる、5,5’−ジチオビス−(2−ニトロ安息香
酸)(DTNB、エルマン試薬)を使用して測定され得る。
ヘテロ二機能性架橋剤は、通常、一方の末端に、アミノ基と反応し得る、活性化された
カルボキシル基を、反対側の末端に、システイン残基のスルフヒドリル基と容易に反応す
る、マレイミドまたはヨードアセトアミド基を含有する。
2種の頻繁に使用されるヘテロ二機能性架橋剤として、N−γ−マレイミドブチリルオ
キシスクシンイミドエステル(GMBS)およびスクシンイミジル4−(N−マレイミド
メチル)シクロヘキサン−1−カーボネート(SMCC)がある。
架橋剤が、光活性化された反応性部分を含有し得ることは理解されなくてはならない。
光反応性部分は、マスクされた反応性基として作用する。光活性カップリング法を使用す
ることによって、共有結合カップリングのために光反応性基を使用する前に、標的分子を
、例えば、対象とする分子の特定の部分中に持ち込むことが可能である。
通常、ペプチドは、N−またはC−末端のいずれかで単一のシステイン残基を用いて合
成される。あるいは、内部Cys残基またはリンカー上のCys残基が使用され得る。ペ
プチドがチオール基を含有しない場合には、いくつかのチオール化法のうち1種を使用し
て、通常、アミノ基の1個を修飾することによって、1個または複数が導入され得る。
例えば、ペプチドのような標的プローブのカップリングは、チオール選択的カップリン
グスキームの使用によって制限されないということは理解されなければならない。
官能基選択的またはランダムコンジュゲーションスキーム両方のためのその他の有用な
化学部分として、カルボキシル、ヒドロキシル、芳香族、フェノール酸またはアミノ基が
挙げられる。特に、アミノ基は、それらが適切なpHで極めて反応性であり、強力な化学
結合を形成し得、生体材料中に広く分布しているので有用である。
リシンまたはポリリジンの側鎖のアミノ基を含めた、ペプチドのN−末端のアミノ基を
使用してコンジュゲーションスキームを使用する可能性は、本明細書に記載される組成物
および方法と特に関連性がある。
架橋剤を、まず、対象とする分子上のアミノ基と反応させ、続いて、例えば、デカント
することまたは遠心分離を使用して未反応の架橋剤を除去する。次いで、活性化された担
体をCys含有ペプチドと反応させる。過剰のペプチドを、例えば、脱塩カラム、透析、
濾過または遠心分離を使用して除去する。ペプチドまたは架橋剤の量は、種々の直接また
は間接分析法によって評価され得る。
コンジュゲーション順序は、まず、ペプチドにヘテロ二機能性架橋剤を付着させ、次い
で、対象とする分子上のチオールに付着させることによって逆転させてもよい。
コンジュゲーション反応の際に、遊離チオールは、EDTA、EGTAまたはトリブチ
ルホスフィンまたは類似物を添加することによって、または保護的雰囲気を使用すること
によって自発的酸化から保護されることが多い。
共有結合による架橋のその他の方法として、ホモまたはヘテロ二機能性ポリマー架橋剤
の使用が挙げられる。試薬の例として、トレシルまたはビニルスルホンによって活性化さ
れたデキストランまたは活性化されたポリアクリル酸ポリマーまたは誘導体が挙げられる
。特に、例えば、対象とする分子上のヒドロキシル基の活性化のためには、得られる第二
級ビニルスルホンがチオールに向けて高度に反応性であるので、ジビニルが好ましい。
カップリングされたペプチドの量は、ペプチドのシステイン残基のすぐ隣に、1個のβ
−アラニン残基を組み込むことを含めたいくつかの方法によって決定され得る。次いで、
得られたコンジュゲートの精製後に存在するβ−アラニンの量を決定するために、アミノ
酸分析が使用され得る。
架橋剤は、トレーサーまたは検出可能な部分を含む可能性を提供し得る。この部分は、
生体分子と結合している架橋剤の量を測定するために使用され得る。トレーサーは、蛍光
、放射活性、ハプテンまたは任意のその他の検出可能な分子であり得る。
さらなる態様
本発明のさらなる態様および実施形態を、ここで、以下の番号付けされた段落において
示す;本発明が、これらの態様を包含することは理解されるべきである。
段落1。幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持する、配列CXXXRCXXXH
SRVPFP(配列番号1)(式中、Xは、1個の/任意のアミノ酸残基である)を含む
ELABELAポリペプチド断片。
段落2。配列番号60〜76の配列を含まない、段落1のELABELAポリペプチド
断片。
段落3。(a)配列番号1の1位および6位のシステイン残基の間に分子内共有結合が
存在するか、または(b)配列番号1の1位および6位の一方または両方システイン残基
が、スルフヒドリル基を有する還元されたシステインを含む、段落1のELABELAポ
リペプチド断片。
段落4。標識をさらに含む、段落1のELABELAポリペプチド断片。
段落5。標識が、放射性同位元素である、段落4のELABELAポリペプチド断片。
段落6。放射性同位元素が、125Iである、段落5のELABELAポリペプチド断
片。
段落7。ポリペプチド断片が誘導体化される、段落1のELABELAポリペプチド断
片。
段落8。シグナル配列をさらに含む、段落1のELABELAポリペプチド断片。
段落9。シグナル配列が、配列番号19を含む、段落8のELABELAポリペプチド
断片。
段落10。配列番号1のN−末端の7個のさらなるアミノ酸をさらに含み、配列番号1
62(XXXXXXXCXXXRCXXXHSRVPFP)の配列を有し、配列番号16
2の1位が塩基性アミノ酸残基であり、2〜6位、8〜10位および13〜15位のXが
、1個の/任意のアミノ酸残基であり、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持する
、段落1のELABELAポリペプチド断片。
段落11。配列番号181〜197の配列を含まない、段落10のELABELAポリ
ペプチド断片。
段落12。1位の塩基性残基が、KまたはRから選択される、段落10のELABEL
Aポリペプチド断片。
段落13。配列番号1のN−末端の8個のさらなるアミノ酸をさらに含み、配列番号1
63(XXXXXXXXCXXXRCXXXHSRVPFP)の配列を有し、配列番号1
63の1位が、塩基性アミノ酸残基であり、2〜7位、9〜11位および14〜17位の
Xが、1個の/任意のアミノ酸残基であり、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持
する、段落1のELABELAポリペプチド断片。
段落14。配列番号164〜180の配列を含まない、段落13のELABELAポリ
ペプチド断片。
段落15。1位の塩基性残基が、KまたはRから選択される、段落13のELABEL
Aポリペプチド断片。
段落16。配列番号1のN−末端の8個のさらなるアミノ酸をさらに含み、配列番号1
63(XXXXXXXXCXXXRCXXXHSRVPFP)の配列を有し、配列番号1
63の1位および2位が、塩基性アミノ酸残基の対であり、3〜7位、10〜12位およ
び15〜17位のXが、1個の/任意のアミノ酸残基であり、幹細胞の自己複製、多能性
または両方を維持する、段落1のELABELAポリペプチド断片。
段落17。配列番号164〜180の配列を含まない、段落16のELABELAポリ
ペプチド断片。
段落18。1位および2位の塩基性残基の対が、KK、KR、RKおよびRRから選択
される、段落16のELABELAポリペプチド断片。
段落19。ELABELAポリペプチドまたはその断片を作製する方法であって、(a
)細胞においてCXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)(式中、Xは、1個の
/任意のアミノ酸残基である)を含む配列をコードする核酸を発現させることであり、ポ
リペプチド断片が、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維持すること、または(b)
化学合成を使用してCXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)を含む合成ポリペ
プチドもしくはその断片もしくは配列番号53の配列を有する断片を作製することであり
、Xが1個の/任意のアミノ酸残基であり、ポリペプチド断片が、幹細胞の自己複製、多
能性もしくは両方を維持することとを含む方法。
段落20。CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)を含む配列をコードする
核酸を発現する細胞が、細菌、真菌または酵母細胞である、段落19の方法。
段落21。CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)を含む配列が、配列番号
2〜36からなる群から選択される、段落19の方法。
段落22。ELABELAポリペプチドまたはその断片が、標識をさらに含む、段落1
9の方法。
段落23。標識が、放射性同位元素である、段落22の方法。
段落24。放射性同位元素が、125Iである、段落23の方法。
段落25。ポリペプチドまたはその断片が誘導体化される、段落19の方法。
段落26。(a)配列CMPLHSRVPFP(配列番号52)を含むポリペプチド、
(b)配列QRPVNLTMRRKLRKHNC(配列番号53)を含むポリペプチド、
(c)配列QRPVNLTMRRKLRKHNCLQRRCMPLHSRVPFP(配列
番号2)を含むポリペプチドおよび(d)配列番号1〜36のいずれかの配列を含むEL
ABELAポリペプチドのうち1種または複数と特異的に結合する単離された抗体または
その抗原結合断片。
段落27。標識をさらに含む、段落26の単離された抗体またはその抗原結合断片。
段落28。ELABELA発現を測定または検出するためのイムノアッセイキットであ
って、(a)(i)配列CMPLHSRVPFP(配列番号52)を含むポリペプチド、
(ii)配列QRPVNLTMRRKLRKHNC(配列番号53)を含むポリペプチド
、(iii)配列QRPVNLTMRRKLRKHNCLQRRCMPLHSRVPFP
(配列番号2)を含むポリペプチドまたは(iv)配列番号1〜36のいずれかの配列を
含むELABELAポリペプチドのうち1種または複数と特異的に結合する1種または複
数の単離された抗体またはその抗原結合断片を含むコーティング抗原と、(b)前記コー
ティング抗原を使用するための使用説明書とを含む、イムノアッセイキット。
段落29。単離された抗体またはその抗原結合断片が標識される、段落28のイムノア
ッセイキット。
段落30。酵素標識された試薬、単離された抗体または抗原結合断片と特異的に結合す
る二次抗体、固体基質またはそれらのいずれかの組合せをさらに含む、段落28のイムノ
アッセイキット。
材料および方法:アクセッションコード
ヒトELABELA遺伝子およびその脊椎動物相同体は、Ensembl ID:ヒト
(Homo sapiens):ENSG00000248329、マウス(Mus m
usculus):ENSMUSG0000007430、ニワトリ(Gallus g
allus):ENSGALG00000023444、アフリカツメガエル(Xeno
pus laevis):遺伝子IDはまだ存在しないが、UniGene Xl.40
684として規定される、ゼブラフィッシュ(Danio rerio):ENSDAR
G00000094729を用いてアクセス可能である。
材料および方法:細胞培養およびアッセイ
Shef4細胞株を全体を通して使用し、hESCの標準の形態学的特徴および表面マ
ーカー特徴ならびに正常な46XY核型を示す(InnissおよびMoore、200
6年)。フィーダー不含hESCを、マトリゲル(BD 354277)上で、mTSE
R1(Stem Cell Technologies)中で細胞塊で培養した。
一次ヒト線維芽細胞、SW1353軟骨肉腫(ATCC)およびNTERA2 hEC
(Barbara KnowlesおよびDavor Solterからの寄贈)を、1
0% FBS(Hyclone)、2mM GlutaMAXTM(Invitroge
n)および1mMピルビン酸ナトリウムを有する「ダルベッコ改変イーグル培地」(DM
EM)中で成長させた。
hESCを、Accutase(Stem Cell Technologies)を
使用して単細胞に解離し、10μM Y−27632(ROCK阻害剤)の存在下で12
時間プレーティングした(Watanabeら、2007年)。
xCELLigenceリアルタイム成長アッセイのために、E−プレート(ACEA
Biosciences)のウェルあたり4000個の細胞をプレーティングし、48
時間毎に培地交換した。
組換えELAを、2.5μM(または10μg/ml)で添加した。細胞周期研究を、
Click−iT EDU染色キット(Invitrogen)を用い、二重チミジン遮
断(2.5mMチミジン;16時間遮断、8時間放出、16時間遮断)を実施することと
、それに続く、放出後の示された時間でのDNA含量のDAPI染色によって実施した。
ELAによって活性化されたシグナル伝達経路をアッセイするために、hESCを解離
し、mTSER1中で48時間プレーティングした、続いて、DMEM/F12中で2時
間飢餓させた。あらゆる残存する合成バッファーを除去するためにPBSに対して透析さ
れた、合成によって産生されたELAまたはELARR>GGペプチドを、5μM(また
は示されるように(D)の最終濃度で、示される期間の間添加した。適当な場合には、P
I3K阻害剤LY294002(5μM)およびワートマニン(1μM)を30分間添加
し、その後、ELAペプチドを瞬間適用した。SDS−PAGEのためにPhospho
SafeTM(Millipore)を用いて細胞を溶解した。
アポトーシスアッセイを、対照およびドキシサイクリン処理した細胞を、マトリゲル上
に6時間Y−27632を伴わずにプレーティングし、続いて、回収し、アネキシンVお
よび活性化カスパーゼ3について染色することによって実施した。
アポトーシスを誘導するために、hESCを、示された用量のアクチノマイシンD(S
igma)または電離放射線を用いて処理し、処理の12時間後に、Aqueous O
ne Cell Titer(Promega)またはカスパーゼ GLO3/7(Pr
omega)アッセイを続けた。
インスリン置換アッセイのために、SHEF4またはHESC3 hESCを、TGF
−β(5ng/ml、R&D Systems)およびbFGF(100ng/ml、I
nvitrogen)を補充し、インスリン(10μg/ml、SIGMA)を含むか、
含まないTSER−E5(Stem Cell Technologies)中で培養し
た。
胚様体分化を、Aggrewell培地(Stem Cell Technologi
es)中に、Aggrewell400プレートのウェルあたり100万個の細胞をプレ
ーティングし、続いて、回収し、低接着プレート(Corning)に再プレーティング
することによって実施した。
示された期間の後、胚様体を回収し、RNeasyキット(Invitrogen)を
使用してRNAを抽出した。qPCR反応を、Universal FastStart
SYBR Green Mastermix(Roche)を使用した、またはTaq
man Fast Mastermix(Invitrogen)と並行してUnive
rsal Probe Libraryシステム(Roche)のいずれかを使用して実
施した。プライマー配列は、表E1中に見出すことができる。
材料および方法:shRNAおよびsiRNA媒介性ELAノックダウン
hESCにおいてELAの安定な誘導性ノックダウンを作製するために、ELAの3’
UTRをターゲッティングする配列GTGATTCTCGTGCCTCAAC(配列番号
132)をpSUPERIOR(Oliogoengine)中にクローニングし、Sh
ef4TetR5 hESC中にヌクレオフェクトした(Lonza)(Zafaran
aら、2009年)。ネオマイシン耐性細胞をクローン増殖させ、ドキシサイクリン(2
0ng/ml)誘導性ノックダウンについてアッセイした。1種の代表的なクローン(S
hef4TetR5 shELA)から得たデータを本明細書に示す。Shef4Tet
R5 shβ2Mは、これまでに記載されたように導いた(Zafaranaら、200
9年)。別に記載されない限り、ELAノックダウンを、20ng/mlドキシサイクリ
ンを用いて−4日目に誘導して、shELA細胞を作製した。
抗ELA siRNAは、in vitro転写においてT7(Applied Bi
osystems)によって産生した二本鎖全長ELA mRNAのRNアーゼIII(
New England Biolabs)切断によって産生した。アッセイに先立って
48〜72時間、リポフェクタミンRNAiMax(Invitrogen)を用いて、
siRNAをhESC中にトランスフェクトした。
POU5F1ノックダウン
Shef4TetR5におけるPOU5F1の誘導性ノックダウンを、Zarafan
aおよび共同研究者によってこれまでに報告されたように実施した(Zafaranaら
、2009年)。手短には、Shef4TetR5 shPOU5F1 hESCを、5
ng/mlのドキシサイクリンの存在下(shPOU5F1)または非存在下(対照)で
示された期間培養し、qPCR分析のために回収した。
材料および方法:抗体
ヒトN末端エピトープ(nh2−QRPVNLTMRRKLRKHNC)(配列番号5
3)、C末端エピトープ(CMPLHSRVPFP−cooh)(配列番号53)または
分子内シスチン結合を有する全成熟ELABELAペプチド(nh2−QRPVNLTM
RRKLRKHNLQRRMPLHSRVPFP−cooh)(配列番号2)および
ウサギおよびヤギ血清からペプチド親和性精製したものに対するポリクローナル抗体を作
製した。
細胞外中和アッセイのために、ウサギαNおよびαC親和性精製抗体をPBS中で4℃
で一晩透析し、10μg/mLでhESC培養物に添加した。ウエスタンブロッティング
および免疫蛍光アッセイのために、ELA抗体を1μg/mLで使用した。すべてのその
他の抗体は市販されている:TGN−46(Serotec AHP500GT番);S
SEA−3(Stem Cell Tech 60061AD番);TRA−1−60(
BD 560173番);SOX17(R&D AF1924番);POU5F1(SC
BT sc−5279番)。
材料および方法:発生学的方法
受精、マイクロインジェクション、分泌アッセイおよびホールマウントin situ
ハイブリダイゼーション(WISH)のプロトコールは、本発明者らのプロトコールウェ
ブサイト(http://www.reversade.com−a.googlepa
ges.com/protocols/)にあり、また、以下に示す。
ツメガエル卵のin vitro受精
Nathalie Escande−Beillard、2009年3月
このプロトコールは、マイクロインジェクションおよび実験操作の準備のできた、多量
の同調的、ゼリー除去胚を得るための、ツメガエル卵のin vitro受精を説明する
1日目−排卵の誘導
1.実績のある種親のアフリカツメガエル色素有およびアルビノを、Nasco (h
ttp://www.enasco.com/xenopus/)から購入した。
2.大きな腹部および赤色の総排出腔を有する雌の種親を、これらは、普通、産卵の準
備ができている印であるので選ぶ。
3.800ユニット(800μl)のヒト絨毛性性腺刺激ホルモン(HCG)を、雌の
カエルの背側リンパ嚢に注射する。各側に半容量を注入する。ニードルを、側線感覚器の
近くの後肢の高さで後側に入れる。しっかりと押して皮膚を貫通し、次いで、シリンジを
背中とほぼ平行に保持する。
4.カエルを別のバケツに入れ、炭濾過水で満たし、覆う。
5.室温(23℃)で維持されたカエルは、排卵の誘導の約9〜10時間後に産卵を始
めるが、15℃で維持されたカエルは、注射のおよそ14時間後に産卵を始める。
6.排卵後、カエルは再度誘導される前に3カ月休息する必要がある。
2日目−in vitro受精
1.朝、雌を炭濾過水で希釈した、1X高塩Barth溶液中に入れる。それらを別個
のバケツ中で維持する。
2.1〜2時間後、卵を集め始める。カエルが良好に産卵する場合、1時間毎に卵を集
めることが可能である。卵を集めるために、弓のこで先端が切られたわずかなチップを有
していた25mlのピペットが装備されたピペットマンを使用する。卵を集めながら、常
に、ピペットマンを遅い設定に設定しておく。受精のプロセスの間すべての時点で、卵の
何らかの撹乱をできる限り避けるよう努める。卵を、バッファーの量をできる限り制限す
るよう努めながら、100mmのガラスペトリディッシュ中にピペットで入れ、プレート
の表面を約1/3覆う。任意の余分なバッファーを注意深くピペットで除去する。
3.卵がどのカエルに由来するかに従って、ラベルを、ガラスペトリディッシュに、底
部のディッシュの側面および蓋の頂部に付ける。どのカエルが良好な卵を与えるかを知る
ことは極めて重要である。
4.雄を屠殺し、精巣を切り取る。精巣を1.5mlのエッペンドルフチューブ中で4
℃で維持する。
5.パスツールピペットを使用し、ディッシュを傾けて、1×高塩Barthをできる
限り多く取り除く。キムワイプを使用して、できる限り多くのバッファーを吸い取る(デ
ィッシュを傾けて維持しながら)。
6.1.5mlのエッペンドルフチューブに約1mlのSteinberg溶液を添加
する。精巣の小片を切除し、チューブ中でハサミを用いて刻む。約5〜10滴のこの溶液
を、卵上に添加する。常に、新鮮な精巣を刻む。
7.ディッシュを覆い、室温で5分間インキュベートする。
8.0.1×Barthを注意深く添加する。浮遊している卵はいずれも、予め湿らせ
た指先で沈める。ディッシュを覆い、ディッシュでの受精の時間をディッシュの蓋に書き
留める。0.1×Barthを添加したときに精子が卵に入る。室温で20分間インキュ
ベートする。胚は回転しなくてはならず、将来の動物極(有色素側)が上でなくてはなら
ないことは留意されたい。
9.水をデカントして、パスツールピペットを用いて過剰の水を除去する。浮遊してい
る卵はいずれも指先で穏やかに押して沈めながら、新鮮なシステイン溶液を添加する(卵
に触れる前に指をシステイン中に入れ、それらが指に粘着することを防ぐ)。
室温で8分間インキュベートする。このステップによって、卵の周囲のゼリーの完全な
除去が可能になる。
10.デカントし、新鮮なシステイン溶液を添加する。3分間インキュベートする。
11.システイン溶液をデカントし、0.1×Barthを用いて少なくとも6回洗浄
する。
12.0.1×Barth中で卵をインキュベートする。室温で培養された胚は、受精
の1時間20分後に2細胞段階であるはずである(ステップ7)。
13.胚が、1%アガロース溶液のクッションで覆われた50mmプラスチックペトリ
ディッシュ中で0.1×Barth中で培養されることを留意されたい。
14.2日目の最後に雌を正規のタンク中に戻すことを忘れない。
溶液
10×高塩Barth溶液
4Lのビーカーをナノピュア水で3Lまで満たし、以下を添加する:
25mlのナノピュア水に各々を溶解させた後、以下を滴加する:
pHを、HClを用いて7.7に、ナノピュア水で4Lにする。1×希釈を作製する場
合には、1リットルあたり1mlの5%アンピシリンを添加する。
10×Barth溶液
500mlのビーカーをナノピュア水で350mlまで満たし、以下を添加する:
25mlのナノピュア水に各々を溶解させた後、以下を滴加する:
pHを、NaOHを用いて7.6に。ナノピュアH2Oで500mLにする。1×およ
び0.1×希釈を作製する場合には、1リットルあたり1mlの5%アンピシリンを添加
する。
10×Steinberg溶液
1リットルのビーカーをナノピュア水で800mlまで満たす。
pHを、HClを用いて7.35〜7.45に、容量をナノピュアH2Oで1Lに調整
する。
2%システイン溶液
1Lのビーカーを、0.1×Barthを用いて800mLまで満たす。20gのL−
システイン塩酸塩一水和物を添加する。pHを、NaOHを用いて7.8に。0.1×B
arthを用いて1リットルにする。
5%アンピシリン
100mlのナノピュアH2Oに5グラムのアンピシリンを溶解する。濾過滅菌し、1
.5mlのエッペンドルフチューブ中の1mlのアリコートを作製し、−20℃で保存す
る。
アガロースペトリディッシュの調製
アガロースを水に1%に溶解し、マイクロ波で融解し、カナマイシン(100μg/m
l)を添加する。ペトリディッシュに5mlのアガロース溶液を注ぐ。ひと度、冷却し、
室温で凝結させれば、ペトリディッシュを4℃で保存する。
化学物質
1.10mlの水で再構成した、ヒト絨毛性性腺刺激ホルモン10000ユニット/バ
イアル。4℃で維持。Sigma CG10−IVL番。
2.システイン塩酸塩一水和物。Sigma C7880−500G番。
3.アンピシリン。Sigma A9518番。
ゼノパス属胚のマイクロインジェクション
このプロトコールは、モルホリノ、DNA、mRNA、タンパク質またはその他の化学
物質を使用する、機能の獲得および喪失研究のためのゼノパス属胚のマイクロインジェク
ションを説明する。
1日目−注入
1.マイクロインジェクションのための胚を、本明細書に記載されるツメガエル卵のi
n vitro受精:http://www.reversade.com−a.goo
glepages.com/protocolsに従って得る。
2.マイクロピペットプラーを使用して、ホウケイ酸ガラスキャピラリー製のニードル
を引っ張る。引っ張られたニードルは、繊細であるのでセーフボックス中に入れる。
3.プラスチックチューブを用いてニードルを微量注入器に連結し、組み立てられたニ
ードルをミクロマニピュレーター上に置く。
4.実体顕微鏡下で、ピンセットを用いてその細い末端の小さいセグメントを上手く切
断することによってニードルを調整する。調整する目的で、1×Barth溶液が使用さ
れ得る。
細胞質注入のために、20〜25PSIの間の注入圧を用いて1秒で4nlを送達する
よう、ニードルを調整する。薄すぎるニードルは、容易に詰まり、充填することが困難と
なる。大きすぎるニードルは胚に損傷を与え、細胞質の漏出につながる。
4’.胞胚腔注入のためには、20〜25PSIの間の注入圧を用いて2秒で50nl
を送達するよう、ニードルを調整する。
5.ひと度調整すれば、ニードルを空にし、所望の溶液でのニードルの充填を開始する

充填するために、ニードルを、数μLの注入するための溶液を含有する黄色チップ中に
注意深く入れる。キャピラリー内の溶液の進行をモニタリングする。空気が引き込まれる
前に停止する。
6.1×Barthで満たした、アガロースペトリディッシュを調製する。スポイトを
用いて胚を穏やかにピペッティングして、1×Barthディッシュ中に入れる。倍率、
焦点、照明、椅子の位置を調整し、焦点を合わせ、前腕をバンチに乗せる。注入する準備
が整う。
7.充填されたニードルを胚に近づけ、ピンセットで胚を適所に保持し、卵膜および細
胞膜を通ってニードルを穏やかに挿入する。ひと度、内側に入れば、微量注入器と連結し
ている足ふみペダルを圧縮することによって注入する。1秒で4nLが胚に送達される。
胚を保持することによってニードルを除去する。すべての胚が標的とされる場合には4−
細胞段階の各卵割球に微量注入する。
7’.胞胚腔注入のためには、段階7〜8に達するまで胚を培養する。1×Barth
中に入れ、動物極キャップのすぐ下に位置する胞胚腔中に微量注入する。胞胚腔中に50
nlが送達されるので、胚の膨張を確認するはずである。
8.ひと度、胚が1×Barthで注入されれば、それらを新鮮な0.1×Barth
ディッシュ中に移す。ディッシュの蓋に表示を付ける。注入されていない胚を維持するこ
とを忘れてはならない。対照胚は、同一受精パッチおよび母カエルに由来するものでなけ
ればならない。
9.胚を、0.1×Barth中で、発達を減速させるために13℃(下回らない)で
、またはより速い発達のために最大22℃で培養する。
2日目−胚の世話をする
1.毎日、死滅した胚を除去する。細いピンセットを使用して卵膜を除去し、スポイト
を使用して、胚を、0.1×Barthで満たした新鮮なディッシュに入れる。
2.段階20までは、胚を1×Steinbergで培養することが好ましい。
3.胚を固定するために、スポイトを用いてガラスバイアル中の2mlのMEMFA中
に胚を滴加する。穏やかに振盪しながら、室温で2時間または4℃で一晩固定する。
4.メタノールシリーズ(PBS 1×中、25%、50%、75%、2×100%)
によって脱水する。胚は、100%メタノール中、−20℃で保存できる。
5.ゼノパス属のためのホールマウントIn Situハイブリダイゼーションは、h
ttp://www.reversade.com−a.googlepages.co
m/protocolsに記載されたプロトコールをたどる。
溶液
10×Barth溶液
500mlのビーカーをナノピュア水で350mLまで満たし、以下を添加する:
25mlのナノピュア水に各々を溶解させた後、以下を滴加する:
NaOHを用いてpH7.6にする。ナノピュアH2Oで500mLにする。1×およ
び0.1×希釈を作製する場合には、1リットルあたり1mlの5%アンピシリンを添加
する。
10×Steinberg溶液
1リットルのビーカーをナノピュア水で800mlまで満たす。
pHを、HClを用いて7.35〜7.45に。容量をナノピュアH2Oで1Lに調整
する。
10×MEM
1Lを作製するため。
pHを、10M NaOHを用いて7.4に調整し、濾過し、4℃で保存する。
MEMFA 1×
各回、小容量の1×を調製する。100mlについて、10mlの10X MEM、1
0mlのホルムアルデヒド(37%)、80mlの水。
アガロースペトリディッシュ
アガロースを水に1%に溶解し、マイクロ波で融解し、カナマイシン(100μg/m
l)を添加する。ペトリディッシュに5mlのアガロース溶液を注ぐ。ひと度、冷却し、
室温で凝結させれば、ペトリディッシュを4℃で保存する。
機器
ニードルプラー:SUTTER INSTRUMENT CO.。Flaming/b
rown型マイクロピペットプラーモデルP−97
ニードル:World Precision Instruments、Inc.ホウ
ケイ酸ガラスキャピラリー品目番号:TW100−6
微量注入器:Harvard APPARATUS PLI−100 OR NARI
SHIGE IM 300微量注入器
ミクロマニピュレーター:Singer Instruments Mk1ミクロマニ
ピュレーター
実体顕微鏡:Leica MZ12.5またはMZ9.5
光源:Leica CLS 150X
ピンセット:DUMONT Switzerland製のRustless DUMO
XEL 3番または5番 FST
スポイト:Fisher Scientific Pipet Straight M
ed Drop FIS 13−700番
ガラスバイアル:Fisher Scientific バイアルST W/ Clo
sure 1DR FIS 03−399−25B番
ゼノパス属ホールマウントIn Situハイブリダイゼーション
ISHは、遺伝子の時空間的発現パターンを決定するために使用される方法である。
アンチセンスRNAプローブの合成
1.適した酵素を用いて消化することによって、DNAプラスミドを線状化する。例え
ば、アガロースゲルで1μlのDNAを流すことによって完全消化を調べる。**すべて
の条件は、RNアーゼ不含でなくてはならない:手袋およびフィルターチップを使用する
2.DNAをフェノール:クロロホルム抽出し、エタノール沈殿させるか、またはDN
Aを浄化するためのキットを使用する。
3.DNAを適した容量のRNアーゼ不含水に再懸濁して、およそ0.5または1μg
/μlを得る。DNA濃度を測定する(nanodrop)。
4.転写反応を設定する:1000〜2000ngのDNA、4μlの10×転写バッ
ファー、4μlの標識混合物(ジゴキシゲニン)、1μlのRNAガード(40U/μl
)、4μlのRNAポリメラーゼ(20U/μl)、40μlまでのRNアーゼ不含水。
5.37℃で4〜5時間インキュベートする。
6.DNアーゼ用いて37℃で20分間処理する(1ユニットの酵素/μgのDNA)
7.Quick Spinカラムを用いて組み込まれていない遊離ヌクレオチドを除去
する。
・気泡を避けるために、最初に、カラムからトップキャップを、次いで、ボトムキャッ
プを除去する。
・スイングバケット遠心機で、4℃、1800rpmで5分間回転させる。
・溶出液を除去し、さらに5分間回転させる。
・カラムを新規(表示された)チューブ中に入れ、ピペットチップを用いて樹脂を撹乱
することなく、転写反応物を加え、それをカラムの中心に直接添加することを確実にする

・4℃、1800rpmで15分間回転させる。
8.nanodropを用いてRNA収率を定量化して、ISHのためにどのくらい使
用するべきかを決定する。
9.1μlを用いてゲルに流して、予測される大きさおよびプローブの品質を確認する
一般的な注釈
使用されるすべての処方およびほとんどの化学物質は、本プロトコールの最後にそのベ
ンダーおよびカタログ番号とともに列挙されている。RNアーゼ不含条件において作用す
るために極めて重要なこと。固定ステップからハイブリダイゼーションの最後まで手袋お
よびフィルターチップを使用する。
1日目
1日目のすべてのステップは、プロテイナーゼK処理(ステップ3番)を除いて氷上で
行う。示されない限り、各洗浄のために少なくとも2mlのバッファーを使用する。
1.PBSw中のメタノールシリーズ(75%、50%、25%)によって胚を再水和
する。各再水和ステップは、5分間インキュベートする。
2.PBSwを用いて、各5分間、3回洗浄する。
3.胚をPBSw中、10μg/mlのプロテイナーゼKを用いて(チューブあたり1
ml)室温で8分間処理する。高度に発現される遺伝子の染色は、短い消化を必要とする
が、より長い消化は、低い発現の遺伝子に役立ち得る。8分を超えない!
4.PBSw中の2mg/mlグリシンを用いて洗浄することによって消化を停止する
5.PBSwを用いて高速洗浄を行い、次いで、PBSwを用いて、各5分で2回洗浄
する。
6.5mlの、PBSw中の4%パラホルムアルデヒド/0.2%グルタルアルデヒド
中で15分間、胚を再固定する。各回でバッファーを新鮮にする。
7.PBSwを用いて高速洗浄を行い、次いで、PBSwを用いて、各5分で3回洗浄
する。
8.1mlの50% PBSw/50%ハイブリダイゼーション溶液中で3分間洗浄す
る。
9.1mlのハイブリダイゼーション溶液(100%)中で3分間洗浄する。胚はまた
、ハイブリダイゼーション溶液中、−20℃で、このステップで保存できる。
10.1mlのハイブリダイゼーション溶液を400μlのハイブリダイゼーション溶
液で交換し、65℃で3時間プレハイブリダイズする。
11.100μlのハイブリダイゼーション溶液中の適当な量のプローブを、95℃で
5分間変性させる。氷上に置き、ボルテックス処理し、この混合物を胚に添加し、70℃
で一晩ハイブリダイズする。
2日目
1.プローブ/ハイブリダイゼーション混合物を除去し、800μlのハイブリダイゼ
ーション溶液と交換する。70℃で5分間洗浄する。
2.各バイアルに400μlの2×SSC(pH4.5)を添加する。70℃で5分間
インキュベートする。
3.前のステップをさらに2回反復する(最終容量=800μl+400μl+400
μl+400μl=2000μl)。各回、70℃で5分間インキュベートする。
4.混合物を回収し、2×SSC(pH7)/0.1% CHAPSを用いて、70℃
で30分間、2回洗浄する。
5.MAB中、室温で各10分間、2回洗浄する。
6.MAB中、70℃で各30分間、2回洗浄する。
7.PBS中、室温で各10分間、2回洗浄する。
8. PBSw中、室温で5分間洗浄する。
9.1mlの抗体バッファー(抗体を含まない)中、4℃で振盪しながら最小2時間、
胚をインキュベートする。
10.この時、同様に、抗体バッファー中の抗体を4℃で振盪しながら2時間、プレブ
ロッキングする:150ユニット/200μlのストックからの抗−Dig−アルカリホ
スファターゼ希釈1:5000。150ユニット/mlのストックからの抗−Dig−ペ
ルオキシダーゼ希釈1:200。
11.抗体バッファーを1.5mlのプレブロッキングされた抗体と交換する。浸透し
ながら4℃で一晩インキュベートする。すべてが溶液中に浸漬される(ガラスの蓋にはま
っていない)ことを確実にするよう胚を調べる。
3日目
1.PBSw中の0.1% BSAを用いて胚を高速洗浄する。
2.PBSw中の0.1% BSAで、振盪しながら、各洗浄で1時間室温で5回洗浄
する。
3.PBSw中で、各30分間、室温で2回洗浄する。
4.AP1バッファー中で、BM Purple染色のために各10分間、2回洗浄す
る。
5.AP1バッファーを1ml BM Purpleで交換し、アルミホイルで覆い、
所望の染色が達成されるまで浸透しながらインキュベートする。すべてが溶液中に浸漬さ
れる(ガラスの蓋にはまっていない)ことを確実にするよう胚を調べる。染色時間は、発
現のレベルおよびプローブ品質に応じて変わる。反応を4℃で一晩起こさせることが推奨
される。室温では、胚は、より多くのバックグラウンドを生じる。
4日目
1.停止溶液中で各15分間2回洗浄することによって染色反応を停止する。キャップ
を同様にすすぐ。
2.メタノールシリーズ(25%、50%、75%、2×100%)によって脱水する
。胚は、メタノール中、−20℃で保存できる。
3.任意選択:色素沈着または過度のバックグラウンドを除去するために、また対比を
増強するために、3mlの新鮮な漂白溶液を用いて胚を漂白してもよい。プロセスを加速
するために、チューブをアルミホイル上、強いネオン光下に数時間〜一晩置く。
4.胚をメタノール100%中に戻す。
溶液
10×保存溶液を希釈する場合には、DEPC処理水およびフィルターを使用する。す
べてのその他のバッファーは、DEPC処理水を、次いで、フィルターを使用して作製す
る。
DEPC処理バッファーまたは水
0.1% DEPCを添加する。完全に溶解するまで撹拌しながらインキュベートし、
オートクレーブ処理する。
10×PBS
80gのNaCl、2gのKCl、14.4gのNa2HPO4、2.4gのKH2P
O4、800mlの蒸留水(DDW)。溶解させ、pHを7.4にし、DDWを1Lまで
添加し、DEPC処理し、オートクレーブ処理する。
PBSw
0.1% Tween−20を有するPBS。DEPC処理し、オートクレーブ処理す
る。
20x SSC
175.3gのNaCl、88.2gのクエン酸ナトリウム、800mlのDDW。溶
解し、pHを7.0にし、DDWを1Lまで添加し、DEPC処理し、オートクレーブ処
理する。
4%パラホルムアルデヒド
パラホルムアルデヒドを新鮮なPBS(100mlに対して4g)に溶解する。60℃
で加熱し、完全に溶解するまで混合する。氷上で冷却し、フィルター処理し、アリコート
に分け、−20で保存する。
ハイブリダイゼーション溶液
1Lを作製し、フィルター処理し、アリコートに分け、−20℃で保存する。10gの
Boehringer Block、500mlのホルムアミド、250mlの20×S
SC。65℃で1時間加熱する。120mlのDEPC処理水、100mlのTorul
a RNA(水中、10mg/ml;フィルター処理)、2mlのヘパリン(1×SSC
中、50mg/ml)、5mlの20% Tween−20、10mlの10% CHA
PS、10mlの0.5M EDTA
MAB
100mMのマレイン酸、150mMのNaCl pH7.5
Boehringerブロッキング溶液(10%)
Boehringerブロッキング試薬をマレイン酸バッファー(MAB)(100m
lに対して10g)に溶解する。加熱し、頻繁にボルテックス処理して、完全に溶解する
。保存溶液として−20℃で保存する。
抗体バッファー
10%の熱不活化ヤギ血清、10%のBoehringerブロッキング保存溶液。8
0%のPBSw。70℃で10分間加熱し、ボルテックス処理し、氷上で冷却し、フィル
ター処理する。アリコートに分け、−20℃で保存する。
AP1バッファー
0.1MのNaCl、0.1MのTris pH9.5、50mMのMgCl2
停止溶液
100mM Tris pH7.4、1mM EDTA
漂白溶液
2/3メタノール100%、1/3ヒドロキシドペルオキシド(Hydroxyde
Peroxyde)31.5%(最終10.5%)、毎回新鮮なものを作製する。
プローブを作製するための化学物質
Dig RNA標識混合物(10×)−Roche 1277073番、Flu RN
A標識混合物(10×)−Roche 1685619番、転写バッファー(10×)−
Roche 1465384番、RNA Guard−Roche 3335399番、
T3 RNAポリメラーゼ−Roche 1031163番、T7 RNAポリメラーゼ
−Roche 881767番、SP6 RNAポリメラーゼ−Roche 81027
4番、Quick Spinカラム−Roche 1274015番、QIAquick
ゲル抽出キット−Qiagen 28706番
ISHのための化学物質
Boehringer Block−Roche 1096176番、プロテイナーゼ
K−Gibco 25530−049番、抗Dig−AP−Roche 1093274
番、抗Flu−AP−Roche 1426338番、抗Dig−POD−Roche
1207733番、抗Flu−POD−Roche 1426346番、BM Purp
le−Roche 1442074番、過酸化水素31.5%−Calbiochem3
86790番。
ZFNは、Sigma−Aldrichから購入した。250pgの、ZFN対をコー
ドするmRNAを1細胞段階の胚に注入した。エキソン1内のZFN結合部位は、5’_
TCCACCCGCTGTATCT_3’(配列番号133)および5’_GCTGCT
GCTGACAGT_3’(配列番号134)である。突然変異部位のそれぞれの両端に
位置する配列決定プライマーは、フォワード5’_AACACTTGCTGAGAGCG
ACAG_3’(配列番号135)、リバース5’_AGATGTGGTGGTGTTG
AGTAGC_3’(配列番号136)である。ela過剰発現のために、200pgの
SP6転写ゼブラフィッシュelaキャップ化mRNA(Applied Biosys
tems)を、1細胞段階のゼブラフィッシュ胚中に注入した。aplnraおよびap
lnrbのために使用される翻訳ブロッキングMOは、これまでに記載されており(Sc
ottら、2007年;Zengら、2007年)、Gene tools(USA、オ
レゴン州)から購入した。胚は、1ngのaplnra MOおよび0.5ngのapl
nrb MOの組合せを用いて1細胞段階で注入された(Zengら、2007年)。q
−PCRおよびWISHのために使用されるプローブに関する情報は、表E1およびE2
に見出すことができる。100%被包期でのゼブラフィッシュ胚を卵膜除去し、これまで
に記載されたように(Linkら、2006)ウエスタンブロッティングのために処理し
た。ゼノパス属分泌アッセイのために、16ngのSP6転写ヒトELAキャップ化mR
NA(Applied Biosystems)を、4細胞段階胚の各細胞中に注入した
。段階8で、胚を卵膜除去し、5mM EDTAを有するCMFM培地中で解離した。1
0個の胚の細胞ペレットを、1.5mLのチューブ中に移し、40μlの、BFAを含む
か、含まない新鮮CMFM培地中で、室温で24時間、分泌を可能にした。すべての細胞
からコンディショニングされた上清を注意深く枯渇させ、その後、16.5% Tris
−Tricineプレキャストゲル(BioRad)でSDS−PAGE電気泳動した。
材料および方法:ELISA
サンドイッチELISAアッセイのために、ヤギαC抗体(4μg/ml)を、捕獲抗
体として使用し、PBS−Tween(0.05%v/v)中、3% BSAを用いてブ
ロッキングした。hESCを、mTSER1中で24時間培養し、上清を回収し、捕獲抗
体とともに室温で1時間インキュベートした。PBSTを用いて5回洗浄した後、3,3
’,5,5’−テトラメチルベンジジン発色基質を用いる検出のために、3% BSA/
PBST中、ウサギαC(0.8μg/mL)と、続いて、抗ウサギHRP(Jacks
on Immunolabs、0.12μg/ml)を使用した。既知濃度の組換えEL
Aペプチド(Pierce BCAタンパク質アッセイキット)を使用して、標準曲線を
作製した。
材料および方法:AP−ELA結合アッセイ
ゼノパス属コーディン由来のN末端シグナル配列を含有するアルカリホスファターゼO
RFの3’末端とインフレームで、ELAの成熟C末端32マーをクローニングすること
によってAP−ELA融合構築物を作製した(ReversadeおよびDe Robe
rtis、2005年)。この構築物を、Fugene HD(Promega)を用い
て293T細胞中にトランスフェクトし、血清不含培地中への分泌を48時間可能にした
(Pro293a CDM、Lonza)。得られた上清を、試験細胞とともに3時間イ
ンキュベートし、PBSを用いて3回洗浄し、溶解し、65℃で加熱して内因性アルカリ
ホスファターゼを不活性化した。次いで、発色現像のために、溶解物を、BM Purp
le(Roche)とともに37℃でインキュベートした。
材料および方法:統計分析
群間の相違の統計的有意性を分析するために、研究にわたって、手段、両側独立スチュ
ーデントT検定を使用した。有意性レベルは、*(p<0.05)、**(p<0.01
)、***(p<0.001)によって示されている。
特に断りのない限り、すべての値が、平均±SEMとして表されている。手段の比較は
、Prism GraphPadにおいて両側スチューデントの独立t検定を使用して実
施し、有意レベルは、n.s. p>0.05、*p≦0.05、**p≦0.01、*
**p≦0.001のように示した。
材料および方法:DNA構築物および部位特異的突然変異誘発
ゼブラフィッシュaplnra、aplnrbおよびelabela ORFを、80
%−被包期 cDNAからベクターpCS2+に、制限部位BamHIとXbaIの間に
クローニングした。ヒトAPLNRおよびGPR15 ORFを、ヒトゲノムDNAから
pCS2+に、制限部位BamHIとXbaIの間にクローニングした。使用されるプラ
イマーは、表E3に見出すことができる。aplnrbgrinch(aplnbW90
L)は、QuikChange部位特異的突然変異誘発キット(Stratagene)
を使用し、プライマー対:
5’_CTTTGTGGTGACCCTGCCCCTGTTGGCCGTCTACAC
TGCTCTG_3’(配列番号145)および
5’_CAGAGCAGTGTAGACGGCCAACAGGGGCAGGGTCAC
CACAAAG_3’(配列番号146)
を用いて作製した。
材料および方法:siRNA媒介性ELAノックダウン
抗ELAsiRNAを、T7 in vitro転写(Applied Biosys
tems)によって産生した二本鎖全長ELA mRNAのRNアーゼIII(New
England Biolabs)切断によって産生した。siRNAを、リポフェクタ
ミンRNAiMax(Invitrogen)を用いて、hESC中に48〜72時間ト
ランスフェクトし、その後アッセイした。
材料および方法:POU5F1ノックダウン
POU5F1はまた、OCT−4としても知られている。Shef4TetR5におい
てPOU5F1の誘導性ノックダウンを、Zarafanaおよび共同研究者によってこ
れまでに報告されたように実施した(Zafaranaら、2009年)。手短には、S
hef4TetR5 shPOU5F1 hESCを、5ng/mlドキシサイクリンの
存在下(shPOU5F1)または非存在下(対照)で、示された期間培養し、qPCR
分析のために回収した。
材料および方法:ルシフェラーゼリポーターアッセイ
座標chr4:165,796,806〜165,798,359(hg19)の間に
位置するELAプロモーターを、ヒトゲノムDNAから増幅し、pGL3basic(P
romega)中のホタルルシフェラーゼリポーター遺伝子の上流にクローニングして、
pGL3−ELApromotorを作製した。pGL3−ELApromotor+P
OU5F1enhancerを作製するために、TRANSFACによって予測されるよ
うな(Matysら、2006)いくつかのPOU5F1推定結合部位を含有する、座標
chr4:165,787,570〜165,788,797(hg19)の間に位置す
るPOU5F1エンハンサー領域を、ヒトゲノムDNAからクローニングし、pGL3−
ELApromotor中のELAプロモーターの5’に挿入した。これらの構築物を、
hESC(Human Stem Cell Nucleofector(登録商標)キ
ット、Lonza)中に、pRL−CMV(Promega)と一緒に24時間ヌクレオ
フェクトした。Dual−Glo(登録商標)ルシフェラーゼアッセイシステム(Pro
mega)を使用して、正規化したホタル活性を測定した。
材料および方法:奇形腫分析
Shef4TetR5−shELA細胞を、20ng/mlのドキシサイクリンの存在
下(shELA)または非存在下(対照)で3継代(4日/継代)の間培養した。Acc
utase(Stemcell Technologies)を用いて細胞を回収し、1
部のマトリゲル対2部のmTSER1中に再懸濁した。200μl中、1000万個の細
胞を、SCIDマウスの右後腹部中に皮下注射した。shELA注射したマウスにドキシ
サイクリン(20μg/ml)を、注射後3週間与えた。腫瘍分析のためにマウスを注射
の60日後に屠殺した。
材料および方法:指示された内胚葉分化
Shef4TetR5−shELAおよびShef4TetR5−shβ2M細胞を、
20ng/mlのドキシサイクリンの存在下(それぞれ、shELAおよびshβ2M)
または非存在下(対照)で1継代(4日)の間培養し、Accutaseを用いて解離し
た。60万個の細胞を、mTSER1中の10μMのY−27632の存在下でマトリゲ
ルコーティングされた6ウェルディッシュの各ウェルにプレーティングした。24時間後
、培地を、Endo分化培地1[RPMI1640(Gibco)、1×B−27栄養補
助剤(Invitrogen)、50ng/mlのアクチビンA(R&D System
s)、25ng/mlのBMP4(R&D Systems)および50ng/mlのb
FGF(Invitrogen)]に3日間変更した。3日目に、培地を、Endo分化
培地2(RPMI1640、B27、50ng/mlのアクチビン)にさらに2培養日変
更した。Shef4TetR5−shELAに2.5μMのELAペプチドを添加するこ
とによって、同時に、内因性ELAの下方制御によって判断されるように、ELAペプチ
ドがもはや必要ではない場合には3日目までドキシサイクリンを用いて、レスキュー実験
を実施した。
5日目に、4%パラホルムアルデヒドを用いて細胞を固定し、αSOX17(AF19
24、R&D Systems)およびDAPIを用いて染色した。各ウェルにつき、3
つの異なる無作為に選択された視野を撮像し、SOX17およびDAPIの核染色陽性の
数を、ImageJ中のカスタムマクロを使用して計数した。各実験について条件あたり
最小2ウェルを使用し、独立実験において最小2を実施して、結果を作製した。
材料および方法:APLNRのshRNA媒介性ノックダウン
shRNAヘアピンをコードするレンチウイルス構築物を、先に記載されたように調製
した(Tiscorniaら、2006a)。手短には、hESCにおける安定発現のた
めに、L−CMV−GFP−NheIベクターを、CMV−GFPをPGK−GFP−P
2A PUROカセットと置換することによって修飾した。確認されたshRNA配列(
shAPLNR−1:5’ACACGTACCGGGACTATGA3’(配列番号15
3)、shAPLNR−2:5’CCATCATGCTGACCTGTTA3’(配列番
号154)および対照:5’GACCTCTGCGCCTAATTAT3’(配列番号1
55))を、H1プロモーターとともにNheI部位中にクローニングした。レンチウイ
ルス粒子を記載されたように調製した(Tiscorniaら、2006b)。HES3
ヒト胚性幹細胞を、2TUのレンチウイルスを用いて形質導入し、2μg/mlのピュー
ロマイシンを用いて、フィーダー不含培養系で2週間選択した。
材料および方法:hESCの中内胚葉分化
本発明者らは、APLNRを発現するhESC由来細胞を得るために、APLNR発現
がピークとなる3日目に停止される心臓分化のためのプロトコールを採用した(Lian
ら、2013年)。本発明者らは、この中間細胞型を、3日目分化中内胚葉と呼ぶ。手短
には、Shef4およびHES3 hESCをAccutaseを用いて解離し、14万
個の細胞を、5μMの、mTSER1中のY−27632の存在下で、マトリゲルコーテ
ィングされた24ウェルプレートの各ウェルにプレーティングした。培地を、細胞が90
%コンフルエントになるまでmTSER1を用いて4日間毎日交換した。次いで、0日目
に、mTSER1を、9μMのGSK3β−阻害剤CHIR99201(BioVisi
on)を有する分化培地[インスリンを含まない、RPMI 1640、B−27栄養補
助剤(Invitrogen)]と24時間を交換した。細胞を、3日目まで、インスリ
ンを含まないRPMI+B27中で2日間さらに成長させ、その時点で、それらをqPC
R、フローサイトメトリーおよびAP−結合アッセイに使用した。
材料および方法:フローサイトメトリー
細胞を250万個/mlに再懸濁し、PBS/5%FBS/1mM EDTA中の、5
μg/mlのαAPLNR(mAB856、R&D Systems)を用いて氷上で3
0分間染色し、続いて、バッファーで洗浄し、αマウス−IgG−Alexa Fluo
488(Molecular Probes)を用いて氷上で30分間染色した。LSR
II(Becton Dickinson)でフローサイトメトリーを実施し、Flow
Jo(Treestar Inc.)を用いてデータ分析を実施した。
結果:ELAは、ヒト胚性多能性と関連している保存されたホルモンである。
NANOG、POU5F1およびPRDM14の同時発現群のコア共通部分と本発明者
らが詳述した(Dayら、2009年;NiehrsおよびPollet、1999年)
ヒト多能性回路網ネットワーク内に、33種の転写物の一覧があり(図1A)、そのうち
6種は、今まで未知であり、特性決定されていない。1種の、AK092578が、未分
化hESCに特異的であるとこれまでに報告された(Miuraら、2004年)。Un
iGeneによれば、この転写物は、着床前のヒト胚盤胞において顕著に発現される(図
9Aおよび図9B)。その発現は、そのプロモーターの10kb上流の活性POU5F1
調節エレメントに左右され、POU5F1枯渇hESCでは下方制御される(図9Cおよ
び図9D)。これと一致して、ELA転写は、未分化hESCにおいて最高であり、胚様
体、内胚葉、RA媒介性神経細胞および心臓に向けられた分化の間に迅速にサイレンシン
グされるようになる(図1B、図9E〜図9H)。
これらのデータから、EKA発現が、hESCの未分化段階と関連していることおよび
着床前ヒト発達と関連していることが確認される。
ヒトELAは、非コーディングRNAと注釈がつけられた転写物を生成する、染色体4
上の3つのエキソンからなる。しかし、ELA mRNAは、54個のアミノ酸の予測さ
れるポリペプチドをコードする保存されたORFを含有する(図1C)。系統発生解析に
よって、このポリペプチドは、22残基の予測されるN末端シグナル配列を有する高度に
保存されたタンパク質であるということが示された(図1C)。すべての脊椎動物種にお
いて、1対の保存されたシステインとともに、残りの13残基はほとんど不変である(図
1C)。この予測に基づいて、本発明者らは、予測される成熟したELAペプチドのN−
およびC−末端に対する抗体作製した(本明細書において、以下、αNおよびαC抗体と
呼ぶ)(図1C)。ELAが分泌のためにプロセシングされることを確認するために、ヒ
トELA ORF mRNAを、4細胞段階アフリカツメガエル胚中にマイクロインジェ
クションした。10時間の分泌後、本発明者らは、αC抗体を使用して、ELAが胚によ
って翻訳され、プロセシングされ、分泌されることを確認した(図1D)。上清では、プ
ロセシングされたELAは、合成によって産生された組換えELAと同一の大きさのもの
であった。漸増量のブレフェルジンA(BFA)、小胞体から分泌タンパク質が出ること
を遮断する抗生物質は、ELAプロセシングおよび分泌を遮断できた(図1D)。全長お
よびプロセシングされたELAの両方を認識するαC抗体とは異なり、αN抗体は、成熟
ELAに特異的であって、これは、そのエピトープは、ひと度シグナルペプチドが切断さ
れると示されることを示した(図1E)。総合すると、これらのデータによって、ELA
は、hESCの多能性ネットワークに属し、4kDa未満の分子量を有する潜在的に可溶
性の成熟ペプチドをコードすることが確認される。
結果:ELAは、hESCによって分泌され、その自己複製のために必要とされる
ELAは、hESCおよび関連するヒト胚性癌腫細胞(hEC)においてαNおよびC
抗体を使用する免疫蛍光によって検出可能であるので、真正の内因性タンパク質である(
図2Aおよび図10A〜図10C)。ELA染色は、TGN46、トランスゴルジネット
ワークのマーカーとの同時局在性によって証明されるようにゴルジ体において最高である
が、細胞質にも見出される(図2Aおよび図10A)。この染色は、両多能性細胞型にお
けるsiRNAおよびshRNA媒介性ELAノックダウンの際に著しく低減されたので
特異的である(図2Aおよび図10C)。本発明者らは、内因性ELAが、サンドイッチ
ELISAアッセイを使用して、培養されたhESCの上清中で容易に検出されるので、
実際に分泌されたことを確認した(図2B)。本発明者らは、5日の期間をかけて、可溶
性内因性ELAは、hESCの上清中で、ナノモル範囲の濃度に達すると推定した(図2
C)。
本発明者らは、ELA機能を評価するために、ELAおよび非必須遺伝子β2−MIC
ROGLOBULIN(β2M)に対する安定なドキシサイクリン誘導性shRNAノッ
クダウンhESCを次いで作製した(図10D)(Zafaranaら、2009年)。
shELAノックダウンは、対照レベルに対して、細胞外ELAのおよそ85%の枯渇を
達成した(図2C)。β2MではなくELAの長期の枯渇は、hESCコロニー形態の段
階的な喪失ならびに多能性マーカーPOU5F1、NANOG、SSEA3およびTRA
−1−60の下方制御をもたらした(図2D、図10Fおよび図10G)。SCIDマウ
スに注入されたshELA hESCは、対照hESCが形成しなかったように、奇形腫
を形成しなかった(図10E)。これらの結果と一致して、shELA hESCは、リ
アルタイム細胞指数分析によって示されるように、単細胞として播種された場合に、対照
およびshβ2M hESCと比較して、著しく低下した成長速度を示した(図2E)。
この指数は、細胞数の代用物の役目を果たし、占有された表面積に比例する(図2E)。
shELA hESCコロニーにおいて、shβ2M hESCの大きさの平均して半分
未満である、より遅い成長速度も実証された(図2F)。
総じて、これらの知見は、hESCによって作製されたペプチドホルモンELAは、培
養におけるその自己複製および維持にとって重要であるということを主張する。
この細胞数における障害は、EDU染色によって証明されるように、G1/Sチェック
ポイントの活性化またはG0滞留の延長によるものではなかった(図10H)。hESC
をG1相に同調させる二重チミジン遮断からの放出後の細胞周期分析によって、この結果
が確認された(図2G)。むしろ、shELA hESCは、アネキシンVおよび活性化
カスパーゼ3陽性細胞数のおよそ40%増大によって示されるように、対照hESCと比
較して相当に高い割合でアポトーシスを起こす(図2H)。
本発明者らは、これらの観察結果から、ELAは、hESCの生存および自己複製に必
須であり、その枯渇がアポトーシスおよび段階的分化を引き起こす内因性の分泌ペプチド
であると結論付ける。
結果:外因性ELAは、成長を促進し、hESCを中内胚葉系列に向けて刺激する。
本発明者らは、次いで、成熟ELAの生物活性を評価した。この目的で、本発明者らは
、98%の純度で組換え成熟ELAを、システイン残基39と44の間に分子内シスチン
結合を有する32個のアミノ酸のペプチドとして合成によって産生した(図3A)。
この組換えFITC標識ELAは、hESCによって迅速に取り込まれた(図3B)。
本発明者らは、2個の不変であるアルギニンの、グリシンへの突然変異(R31Gおよび
R32G)によって、組換えELAの取り込みが完全に消失することを見出した(図3A
および3B)。
shELA hESCは、成長の低減を示したが、ELAペプチドを瞬間適用されたh
ESCは、未処理細胞に対して、用量依存性の増強された成長を示した。これは、細胞数
によって(図3C)、コロニーの大きさによって(図3D)および細胞指数のリアルタイ
ム測定によって(図3Eおよび図11A)独立に実証された。二重に突然変異したELA
突然変異体ペプチド(ELARR>GGと呼ばれる)は、これらのアッセイでは効果を伴
わなかった(図3Dおよび3E)。特に、shELA hESCの成長は、ELARR>
GGではなく組換えELAの添加によって正常レベルに完全にレスキューされ、これは、
ELAが、非細胞自律因子としてその役割を完全に発揮できることを示す(図3F)。
したがって、本発明者らは、細胞外間隙におけるその直接阻害は、mRNAレベルでの
その枯渇と同様の結果をもたらすはずであると仮定した。実際、本発明者らは、hESC
培地への親和性精製されたαCおよびN抗体の添加が、shELAの効果を再現すること
を見出し(図3Gおよび図11B)、これは、これらの抗体が強力なELA中和活性を有
することを示す。このアッセイの特異性を証明するために、非シグナル伝達突然変異体E
LARR>GGペプチドを、αC抗体の競合阻害剤として使用した(図3G)。組換えE
LAが、hESC培養物に対してのみ活性を発揮し、hEC、ヒト軟骨肉腫細胞株または
一次ヒト線維芽細胞を含めた、その他の分化した細胞型には発揮しなかったことは注目す
べきである(図3H)。
本発明者らは、これらのデータから、外因性ELABELAは、hESCの成長を増強
するのに十分であるということを結論付ける。
本発明者らは、hESC培養物への外因性ELAペプチドの添加後の上昇したELAの
存在下で、GATA6、GATA4、FOXA2、EOMESおよびBRAを含めた中内
胚葉遺伝子が一貫して上方制御されたことを観察した。これらの同マーカーは、shEL
A hESCでは逆に下方制御された(図3I)。これにもかかわらず、hESCは、細
胞表面マーカーSSEA3およびTRA−1−60の不変のレベルによって判断されるよ
うに幹細胞性を失わないようであった(図3J)。ELA処理hESCが、胚様体分化の
間に中胚葉または内胚葉系列に向けて偏向せず、NESTIN神経外胚葉マーカーを等し
く発現し得たので、この中内胚葉に向けた誘導は、永久的な系列傾倒には相当しなかった
(図3K)。総合すると、これらのデータは、細胞外因子としての成熟したELA機能は
、hESCの成長および生存の増強を誘発できることを示唆する。ELAは、過剰発現す
ると、hESCを中内胚葉系列に向けて準備するが、明白な系列傾倒を引き起こさない。
結果:ゼブラフィッシュにおけるela突然変異体の対立遺伝子シリーズの作製
ゼブラフィッシュ胚発生の間に、elaは、中期胞胚変移(MBT)から受精後3日ま
で発現される(図4Aおよび4B)。elaは、測定可能な母系性寄与は全く伴わず、胚
盤葉の分裂細胞において遍在性であり、原腸陥入後に軸性構造に限定されるようになり、
最も顕著な発現は神経管においてである(図4A)。elaは、染色体1上に位置し、同
様に3つのエキソンからなる(図4C)。本発明者らは、in vivoでのelaの正
確な機能および必要性を実証するために、そのシグナルペプチドをコードするelaのエ
キソン1において二本鎖破壊を誘導するためのカスタムZFNを設計し、注入した。F1
世代のスクリーニングによって、ヘテロ接合性ela魚の対立遺伝子シリーズを同定する
ことが可能となり(図4D)、これは、選択され、少なくとも5回戻し交配され、その後
、表現型分析を受けた。
本発明者らは、3種の別個のela対立遺伝子を分析した。elabr21は、21b
p欠失であり、シグナルペプチド内で独特の7個のアミノ酸のインフレーム欠失を引き起
こすが、無傷の成熟ペプチドを残す。elabr13およびelabr15は、全成熟E
laペプチドを撹乱する、それぞれ、13および15bpの欠失によって引き起こされる
フレームシフト対立遺伝子である(図4D)。elaヌル胚は、50%被包期までは普通
に発達し、その後、胚環において移入異常が観察されたた;elaヌル胚は、シールド段
階での退行周縁部層の「粗い」および収縮した外観を使用して眼によって容易にスコア化
された(図4E)。ela発現がピークである100%被包期で(図4B)、本発明者ら
は、RT−PCRによって、elabr13mRNAが、野生型ela mRNAのもの
よりも短いことを確認し(図4F)、これは、2対立遺伝子のゲノム欠失と一致する。α
C抗体を使用するウエスタンブロッティングによって、内因性Ela全長タンパク質は、
wt胚の抽出物では検出され得るが、elabr13胚からは非存在であった(図4F)
結果:elaの喪失が、心臓異形成による胚性致死を引き起こす
すべてのelaホモ接合性突然変異魚は、同様の表現型を示し、予測されたメンデルの
劣性割合のものであり(図5Aおよび図12A〜図12C)、これは、3種の対立遺伝子
が機能喪失突然変異体として挙動することを示唆する。elaヘテロ接合性魚は、表面上
は正常であるが、elaヌル魚は、未発達の心臓から心臓無しの範囲の重症心臓異形成を
示した(図5A、図5Bおよび図12A〜図12C)。分析される対立遺伝子にかかわら
ず95%を超えるelaヌル胚において(n>370)、胚性心臓マーカーcmlc1の
喪失または重度の低減が見られた(図5C)。血液循環は観察されず、過剰の赤血球が、
中間体細胞塊(ICM)で蓄積され(図5A)、これは、ela突然変異胚において、ヘ
テロ接合性同胞に対するscl上方制御によって確認された(図5D)。
さらに、ela突然変異幼生は、可変後側短縮化を示し、尾芽重複を示すこともある。
後側組織欠陥は、腹ひれの喪失から完全な尾および躯幹短縮化の範囲であった(図5A)
。予期しないことに、同様の表現型はまた、ela mRNA過剰発現の際にも観察され
た(図12D)。3種すべての遺伝子型から数千のelaヌル胚を得、尾欠陥の重症度に
従って3クラスにスコア化した(図5Aおよび5E)。本発明者らは、ヘテロ接合性交配
間で、同一親から生まれた異なるクラッチの胚の間でさえ(示されていないデータ)、各
クラスの相対的比率が大幅に変わる(図5E)ことを観察し、これは、心臓形態形成にお
いてではなく、尾発達における顕著な表現型の相違を示唆する。elaヌル突然変異体の
極めて低いパーセンテージが、繁殖性成体に発達することは注目すべきことであり(図5
F)、母系性ela効果を全く無視して、ホモ接合性交配が100%ヌルクラッチをもた
らすことを可能にする。これらの3種のela機能喪失対立遺伝子は、Elaシグナルペ
プチドの3分の1の短縮化が、フレームシフト突然変異と同一の表現型を引き起こすこと
を示し、これは、Elaがin vivoで機能的であるために無傷のシグナルペプチド
を必要とすることを示す。さらに、これらの劣性ela対立遺伝子は、半分までのEla
レベルの低下は、明らかな結果のものではないが、それが完全にないことは、心臓発達、
造血および尾伸長のより少ない程度と適合しないことを示唆する。
結果:ELAは、ゼブラフィッシュおよびhESCにおいて適切な内胚葉分化に必要であ

ela突然変異魚において観察された重症心臓欠陥の発生学的起源を理解するために、
本発明者らは、3種すべての胚性胚葉の一連のマーカーをホールマウントin situ
ハイブリダイゼーションによって分析した。最も顕著には、ela突然変異原腸胚は、中
内胚葉系列において特定の欠陥を示した(図6A〜D)。braによって示された中胚葉
は、おそらくは収斂伸長異常によって引き起こされた被包期運動の障害を示した。100
%被包期で、ela突然変異胚は、遅延され、野生型(wt)胚に対してより短くより肥
厚した脊索を有する開いた原口(open blastopore)を有していた(図6
A)。中内胚葉を示し、心血管前駆細胞(CPC)の発達を促進するgata5の発現は
、75%被包期でwt胚に対してela胚において別個に変更され;elaヌル胚は、心
臓形成領域において別個の軸性細胞集団を示す代わりに、周縁部gata5発現細胞と接
続している、形成体のあたりの特徴的なシェブロン形状を示した(図6B)。最終的な内
胚葉先駆体を示すsox17の発現は、背側では同様にシェブロン形状であったが、so
x17先駆細胞はelaの非存在によって変更されなかった(図6Cおよび図13A)。
本発明者らは、75%被包期でsox17細胞の総数の大幅な低減を観察し、それらは
、wtまたはelaヘテロ接合性同胞と比較して平均して30〜40%低減した(図6D
)。
ヒトELAが同様にhESCの内胚葉分化に必要とされるか否かを調べるために、本発
明者らは、hESCを5日間分化させ、SOX17最終的な内胚葉細胞の数を計数した
。本発明者らは、shELAの内胚葉分化の障害を観察したが、shβ2Mまたは対照h
ESCでは観察しなかった(図6E、図13Bおよび図13C)。shELA hESC
は、SOX17細胞数において対照を上回る大幅な45%の低減を示し、これは、組換
えELAペプチドの添加によって完全にレスキューされ得る(図6F)。本発明者らは、
ELAは、胚性多能性のために、また内胚葉先駆体の適切な分化のためにin vivo
およびin vitroの両方で必須であると結論付ける。
結果:APLNRは、心臓発達の間のELAの同族受容体である
ペプチドホルモンは、Gタンパク質共役受容体(GPCR)を通してシグナル伝達する
。1つのこのようなGPCR、アペリン受容体(APLNR)は、魚およびマウスにおけ
る心臓発達に関与している。aplnrbに劣性W90Lミスセンス突然変異を保持する
、ゼブラフィッシュ突然変異体grinchおよびAplnrノックアウトマウスは両方
とも、心臓形態形成に欠陥を有する(Charoら、2009年;Scottら、200
7年)。しかし、予期しないことに、APLN、APLNRの許容されるリガンドの喪失
は、ゼブラフィッシュまたはAplnrヌルマウスにおいてgrinchの表現型を再現
しない。本発明者は、ELAは、APLNRの代替の、初期リガンド後の念願のものであ
り得ると推測した(Charoら、2009年;Scottら、2007年)。中性近く
の等電点を有するほとんどのその他のホルモンとは異なり、ELAおよびAPLNは、塩
基性残基が豊富であり、12を超える等電点を有し(図7A)、これは、それらが共通の
受容体を共有し得ることを示唆する。APLNRの第1のリガンドであるELAについて
、本発明者らは、1)原腸陥入の開始の前にaplnrと同時に発現されなくてはならな
い、2)aplnr発現細胞において発現されなくてはならないか、またはaplnr発
現細胞に隣接していなくてはならない、3)aplnr突然変異体を表現型コピーしなく
てはならない、4)細胞の表面でAPLNRと結合しなくてはならないと主張した。これ
までの報告と一致して、aplnraおよびaplnrbの開始は、MBTのelaのも
のと一致するが、apln発現は、原腸陥入の際に5時間後に始まる(図7B)。apl
nraおよびaplnrbを発現する細胞は、elaが偏在性に転写される覆っている被
覆層の直下の胚盤葉下層にある(Zengら、2007年)(図4Aおよび7C)。本発
明者らは、aplnraおよびaplnrbの発現はまたelaの喪失に応じたものであ
り、wt胚に対して、周縁で、より凝縮されたパターンを示すことを見出した(図7C)
。表現型的に、マーカーのアレイを使用して、本発明者らは、aplnrモルファントは
、elaヌル胚と識別不能であることを見出した。両方とも、心膜浮腫を示し、30受精
後時間(hpf)で、著しく低減したcmlc1発現およびICMにおける赤血球の蓄積
があった。6日目までに、すべてのela突然変異体およびaplnrモルファント胚は
、心臓異形成を有しており、血液循環はわずかしかない、ないしなかった(図7D〜7F
)。これらのin vivoデータは、ela表現型コピーの喪失aplnrの喪失を実
証し、それらがin vivoでリガンド−受容体対を形成することを主張する。最後に
、APLNRを発現せず、ELAと結合しないHEK293T細胞における、ゼブラフィ
ッシュaplnra/bおよびヒトAPLNRの過剰発現は、アルカリホスファターゼと
コンジュゲートしているELA(AP−ELA)に細胞−表面結合を提供するのに十分で
あった(図7G)。対照的に、aplnrbgrinchは、AP−ELAと結合できず
、GPR15もできず(図7H)、オーファンGPCRは、APLNRと密接に関連して
いた(Vassilatisら、2003年)。これらの結果は、細胞外ELAは、天然
細胞状況においてAPLNRと結合できるということを示唆する。総合すると、本発明者
らの結果は、APLNではなくELAが、心臓発達のために内胚葉分化を協力して指示す
るAPLNRの第1のアゴニストであるという考えを強力に支援する。
予期しないことに、APLNRは、hESCには存在しないと報告されており(Vod
yanikら、2010年;Yuら、2012年)、hESC自己複製を媒介するELA
受容体ではないことを主張する。H3K4me3によって示され、hESCにおいて活発
に転写されるELAとは異なり、APLNRは、メチル化されており、転写されない(図
14A)。本発明者らは、qPCRおよびフローサイトメトリーによって、Shef4お
よびHES3 hESC株においてAPLNR転写物がないことを確認した。対照的に、
APLNR転写物は、細胞表面APLNRが確実に検出可能となる場合には、中内胚葉分
化の際に約2500倍上方制御された(図14Bおよび図14C)。それにもかかわらず
、本発明者らは、hESCにおける痕跡レベルのAPLNRが、ELAの細胞表面結合の
主な原因となり得ないことを確実にするために、hESCにおいてAPLNRのshRN
A媒介性枯渇を実施した。hESCにおけるAPLNRの枯渇(図14Bおよび図14D
)は、未分化hESCとのsAP−ELAの結合を低減できなかったが、hESC由来中
内胚葉細胞と結合しているAP−ELAのレベルを大幅に減少するのに十分であった(図
14E)。これらのデータは、APLNRは、分化した細胞においてELAとの細胞表面
結合を付与するのに必要であり、十分であるが、未分化hESCにおいてはELAの内因
性受容体ではないということを示唆する。この結論と一致して、shAPLNR hES
Cの成長は、shELA hESCのものとは異なり、損なわれなかった(図14F)。
これらの実験から、本発明者らは、hESCには代替ELA受容体が存在し、胚性自己複
製の維持に関与していることを予測する。
考察
本発明者らの研究は、強力な胚性シグナル伝達活性を有する2、3のペプチドホルモン
を対象としなかった。本発明者らは、複数エキソン転写物の注意深い検査は、系統学的に
保存された小さいORFの存在についてスクリーニングされるので、より多くが明るみに
出ると予測する。非コーディングRNAであると考えられる転写物によってコードされる
、ELABELAは、実際、すべての脊椎動物種において見られる小さい分泌ペプチドの
先駆体である。その成熟した形態ELAは、hESCの自己複製の中心であり、内胚葉分
化に必要である。in vivoで、elaは、APLNRによって変換されるその活性
が、心臓系列の移入および分化を引き起こす中内胚葉系列に特異的に影響を及ぼす。hE
SCにおけるELAの受容体の同一性は知られておらず、徹底した調査の対象である。
考察:分泌因子による胚性多能性の調節
多能性回路の維持のための転写因子に、不相応な重点が置かれてきており、過剰の転写
因子が、多能性状態にとって重要であり、初期化を増強すると示されてきた(Takah
ashiおよびYamanaka、2006年)。しかし、新規の分泌因子は、多能性の
ための確立された因子であるNODAL/BMPおよびIGF/FGFとともに、20年
間発見されていない。本明細書において、本発明者らは、1種のこのような細胞外分子、
ELAが幹細胞性中に存在し、重要な役割を果たすという証拠を示す。hESCにおいて
多能性を維持するために、外因的に添加される、またはフィーダー細胞によって分泌され
ることを必要とするFGFとは異なり、ELAは、自己分泌および/または傍分泌様式で
自己に十分な量で、hESCによって内因的に合成され、分泌され、取り込まれる。この
ような分子が必要とされる理由は、完全に明確ではないが、ELAの阻害が迅速なアポト
ーシスを引き起こすという事実は、特に、解離後にhESCに本来備わっている高レベル
の自発的アポトーシスに対抗するための生存促進因子として働くことを示唆する(Wan
gら、2009年;Watanabeら、2007年)。これと一致して、本発明者らは
、単細胞として成長したhESCにおけるELAの枯渇は、コロニー中で成長したhES
Cよりも有害であると注記する。あるいは、これは、単細胞によってよりも、hESCコ
ロニーによる傍分泌様式においてより容易に捕獲され得るペプチドの細胞外活性を指し示
す可能性がある。また、本発明者らは、内因性ELAは、nM範囲でhESCコンディシ
ョニング培地中に存在するが、本発明者らの組換えペプチドは、特異的であるが、μM範
囲でのみ生理活性であることを注記する。この知見は、グレリンの場合のように(Koj
imaら、1999年)、その完全な効力のために必要である、内因性ELAでの、あり
得る翻訳後修飾の存在を示唆する。
組換えELAは、hESCによって迅速に取り込まれるという観察結果および内因性E
LAは、細胞質中に見出され得るという本発明者らの観察結果は、これらの細胞中に献身
的な受容体を有することを示唆する。本発明者らは、ELAが、その極めて塩基性のアミ
ノ酸構成(GreenおよびLoewenstein、1988年)にもかかわらず自己
貫通性ペプチドの行動をとるという可能性を支持しないが、これは、その迅速な細胞取り
込みは、hESCのみにおいて観察され、その他の試験された細胞型では観察されないか
らである。APLNRは、hESCにおいてサイレントであり(図14A〜図14C)、
したがって、本発明者らは、別の細胞表面受容体がELA活性を媒介すると考える。
考察:心血管発達におけるELA−APLNR軸
Stainierおよび共同研究者は、適切な心臓形態形成のために原腸陥入の開始の
前に必要であるが、その既知リガンドaplnは、原腸陥入中期まで発現されないと示し
ている(Scottら、2007年)。同様に、マウスにおいて、いくつかのグループが
、AplnおよびAplnrのノックアウトは、線形の排他的リガンド−受容体関係がA
plnをAplnrに関連付けた場合に予測されるような機能的対立遺伝子ではないと報
告した。これは、Aplnrは、リガンド独立性機能を有し得ると仮定することにつなが
り、最近の報告によって、Aplnrは、Aplnの非存在下で進展に応答し得ると示さ
れた(Scimiaら、2012年)。この現象の代替の、非突然変異的排他的説明は、
APLNRの第2のリガンドの存在を想起させる。本発明者らの結果は、ELAが、初期
ゼブラフィッシュ胚発生においてこの役割を果たし、ここで、elaがaplnrの喪失
を表現型コピーし、適切な心臓個体発生のための内胚葉先駆体の移入および増幅を指示す
ることを強力に示唆する。
今のところ、APLNおよびELAシグナルがAPLNRを介して同一のシグナル伝達
カスケードを誘発し、したがって、互いに部分的に代償するかどうかは不明である。しか
し、本発明者らは、心血管発達に関して、ゼブラフィッシュモルファントまたはapln
マウスノックアウトは、明白な先天性心臓異常を示さないことを注記する(Kubaら、
2007年;Scottら、2007年)。したがって、ELA−APLNR軸は、心臓
発達にとって排他的であると思われ、APLNは、APLNRの下流の分岐したシグナル
伝達のために、または簡単に不適合な時空間的発現パターンのいずれかのために不十分で
あり得る。
被包期胚盤葉においてelaが、胚盤葉下層においてaplnr発現性内胚葉先駆体の
移入および分化にどのように影響を及ぼすかは、明らかではない。本発明者らの分析は、
elaをgata5、ela突然変異体において正中線に癒着できない中内胚葉細胞の最
初期マーカーの1種の上流に位置付ける。faustゼブラフィッシュにおけるgata
5における突然変異は、この転写因子が、前心臓中胚葉が胚性正中線に移入するのに必要
であることを実証する(Reiterら、1999年)。前側側板中胚葉中(ALPM)
に移入する第1の沿軸細胞集団の1種である心筋系列は、Nodal経路によって特定さ
れる内胚葉系列の変化に対して極めて感受性が高い(Schier、2003年)。本発
明者らの機能喪失対立遺伝子は、シグナル伝達をEla上流の近くに、または心臓形態形
成のための内胚葉媒介性経路と並行して配置する。ela突然変異魚におけるその数の低
減によって判断されるように、Elaは、内胚葉先駆細胞の妥当な増殖にとって必要であ
り得る。あるいは、または同時に、Elaは、内胚葉細胞の正中線に向けたタイムリーな
移入を促進し、順に、心血管前駆細胞(CPC)をAPLMに向けて導き、それらを心発
生を開始する能力があるようにする走化性刺激として挙動し得る。
考察:リガンド−受容体対合の複婚
1種の受容体、複数のリガンド。TGFβリガンド、アクチビンおよびNODALは、
発達の間に別個の時空間的発現を有し、これが、同一セットの受容体が逐次活性化される
ことを可能にする。ELAおよびAPLNの場合には、同様に、組織および発現のタイミ
ングの相違は、APLNRシグナル伝達カスケードの有用性を潜在的に拡大し得る。しか
し、構造的に関連するTGFβサイトカインであるアクチビンおよびNODALとは異な
り、ELAおよびAPLNは、配列相同性を共有せず、その上、両方とも極めて塩基性の
タンパク質である。小ペプチドの世界の中に同様のシナリオが存在し、ここで、例えば、
カルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)およびアドレノメデュリン(AM)ホルモ
ンについて、単一の膜貫通RAMPタンパク質のメンバーに応じて同一GPCRカルシト
ニン受容体様受容体(CRLR)を介した両シグナルが存在する。RAMP1と相互作用
することによって、CRLRは、CGRPに対して高親和性を獲得するが、RAMP2ま
たはRAMP3と相互作用することによって、CRLRは、AMに対する高親和性を獲得
する(McLatchieら、1998年)。この系は、1種の受容体が複数のリガンド
のシグナルを伝達することを可能にする。
考察:1種のリガンド、複数の受容体
ELAシグナル伝達は、心臓発達の間、APNLRによって媒介されるようであるが、
本発明者らは、APLNRは、ELAが強力な生物活性を有するhESCでは発現されな
いことを見出している。これは、前例のないものではなく、組織との関連で、また組織依
存性に別個の受容体を介してシグナル伝達するリガンドの例は、多くある。例えば、WN
Tリガンドは、主に、FRIZZLEDファミリーのGPCRを介して(Niehrs、
2012年)であるが、同様に、収斂伸長運動のRORなどのRTKを介してもシグナル
を送る(Hikasaら、2002年)。同様に、ELAは、初期胚においてAPLNR
を介してシグナルを送り、心臓前駆体移入を指示するが、hESCにおいてまだ同定され
ないない受容体を介してシグナルを送り、自己複製および成長を促進することもある。こ
の推定「4人婚(menage a quatre)」は、単一および二重リガンドおよ
び受容体突然変異体の組織特異的不活性化の調査を正当化する、ELA、APLN、AP
LNRおよびELAのhESC特異的受容体間の繊細な、微調整された関係の存在を示唆
する。
考察:今後の方向性
着床前ヒト胚におけるその発現に加え、ELA mRNAはまた、ヒトにおいて成人の
前立腺および腎臓においても見出される。これらの外分泌腺におけるその役割を調べるこ
とも同様に興味深いこととなろう。この段階では全く推測上であるが、いくつかの将来の
見通しに関する記述が、組換えELAの可能性ある治療的価値に関してなされ得る。EL
Aが成体においてAPLNRを介してシグナルを送ると仮定すると、このホルモンが、A
PLNのように強力な心保護および血管拡張性特性を持っており(Ashleyら、20
05年;Maguireら、2009年)、したがって、心臓修復/再生および血圧管理
のための新規治療ペプチドとして働くか否かを評価することが重要となる。これに関連し
て、ELAは、in vitroで心臓系列の強力なインデューサーとして働き、この系
統に沿って、潜在的機能喪失ELA対立遺伝子は、一般的なヒト集団における心血管疾患
と関連している可能性がある。同時に、APLNRが、共受容体として働くことによって
、HIV−1の侵入を可能にするので(Zouら、2000年)、ELAの非シグナル伝
達型がAIDSの進行を変更し、おそらくは減速する手段として働き得るか否かを決定す
ることは興味深いものとなる。
ELABELAポリペプチドは、心保護活性を有する
ELABELAポリペプチドが心保護を付与することを実証するために、本発明者らは
、虚血および再灌流傷害のマウスまたはブタモデルを使用する。
マウス研究のための研究デザイン
心筋虚血(Myocarial ischaemia)を、30分の左冠動脈(LCA
)閉塞およびその後の再灌流によって誘導する。
マウスを、再灌流の5分前に尾静脈を介してELABELAポリペプチドを用いて処理
する。翌日、梗塞の大きさを評価する(再灌流の24時間後)。
ブタ研究のための研究デザイン
30匹の雌のDalland Landraceブタ(60〜70kg;IDDLO、
Lelystad、The Netherlands)、すべて、クロピドグレル75m
g/日を用いて3日間、アミオダロン400mg/日を用いて10日間前処理し、ELA
BELAポリペプチド、非ELABELAポリペプチドまたは生理食塩水処理に無作為に
割り当てた。
新鮮な、コンディショニングされていない培養培地の効果を評価するために生理食塩水
群を加える。すべてのブタにおいて、75分の近位左回旋動脈(LCxCA)結紮と4時
間のその後の再灌流によってMIを誘導する。75分の虚血期間は、完全に貫壁性の心筋
梗塞を誘導せずに重症心筋傷害を与えるよう選択される。TTC染色を使用する梗塞の大
きさの測定は、3時間の再灌流後に最も信頼できるので、4時間の再灌流が使用される(
Birnbaumら、1997年)。
長期の再灌流後に、酸化ストレス状態およびアポトーシス機序を評価することがより困
難になる。処理は、ELABELAポリペプチド(1.0ml、2.0mgタンパク質)
非ELABELAポリペプチドまたは生理食塩水の静脈内注入によって、再灌流の開始の
5分前に開始する。再灌流の直後に、さらなる冠内ボーラスELABELAポリペプチド
(4.0ml、8.0mgタンパク質)、非ELABELAポリペプチドまたは生理食塩
水を与える。心筋梗塞の大きさおよび機能は、再灌流の4時間後に評価する。
MIおよび操作手順
全操作の間、ECG、全身動脈圧およびカプノグラムを連続的にモニタリングする。先
に記載されたように全身麻酔下で(Timmersら2007年)、胸骨正中切開を実施
し、6Frガイドカテーテルおよび8Frコンダクタンスカテーテルのために2枚の導入
シートを頸動脈中に挿入する(CD Leycom、Zoetermeer、the N
etherlands)。
スワンガンツカテーテルの遠端を、内頚静脈を通って肺動脈中に入れる。Transo
nicフロープローブ(Transonic Systems Inc、Ithaca、
NY)を近位大動脈およびLCxCAの周辺に設置して、心拍出量および冠動脈流を測定
し、ワイヤを大静脈の周囲に設置し、PVループの変動するローディング条件下での機能
的測定を可能にする。機能的測定後に、10.000IUのヘパリンを静脈内に投与し、
縫合を密接にして、近位LCxCAを閉塞させる。心室細動が起こる場合には、50Jを
用いる体内式除細動を使用する。虚血の75分後、縫合を取り除くことによってLCxC
Aを再開する。再灌流の直後に、ニトログリセリン(再流なしを防ぐために0.1mg)
を、ガイドカテーテルによってLCxCAを通して注入し、ELABELAポリペプチド
、非ELABELAポリペプチドまたは生理食塩水を用いる冠内処置を続ける。4時間の
再灌流後、最終的な機能的測定を実施し、梗塞サイズ分析のために心臓を外植する。
フェンタニル(0.05mg/kg)、ドルミカム(5mg/kg)およびドミトール
(0.5mg/kg)を用いてマウスに麻酔をかけ、平滑末端を有する24−ゲージ静脈
内カテーテルを使用して挿管する。マウスに、げっ歯類人工呼吸器を使用し、Oおよび
O(1:2vol/vol)の混合物を用いて、105ストローク/分の速度で人工
呼吸器し、それにイソフラン(2.5〜3.0% vol/vol)を加える。マウスを
加温パッド上に置いて、体温を37℃で維持する。第3肋間腔で開胸し、8−0プロリン
縫合糸を使用して、左冠動脈(LCA)を30分間閉塞させる。閉胸し、翌日(24時間
後)、梗塞サイズ分析のために心臓を外植する。
機能測定
ECG、動脈圧および心拍出量を、250Hzのサンプリング速度でデジタル化し、オ
フライン分析(Leycom CFL−512、CD Leycom)のために保存する
。左室(LV)圧および容量を、先に記載されたようにコンダクタンスカテーテル法を使
用して測定する(Timmersら2007年)。Leycom CFL−512(CD
Leycom)を用いて、コンダクタンスカテーテルから導かれたLV圧および容量シ
グナルをディスプレイさせ、250Hzのサンプリング速度で獲得する。
定常状態の間および一時的な大静脈閉塞の間のデータを獲得し、すべて、最後の呼吸で
人工呼吸器を止める。先に記載されるようなカスタムソフトウェアを用いて圧力−容量ル
ープの分析を実施する(Steendijkら1998年)。さらに、短軸心外膜超音波
像(Prosound SSD−5000、5−MHzプローブUST−5280−5、
Aloka Holding Europe AG、Zug、Switzerland)
を中間乳頭筋レベルで得る。心臓拡張末期(ED)および収縮末期(ES)で、梗塞領域
、遠隔領域(隔壁)およびLV内部領域(LVia)の壁厚(WT)を測定する。
収縮期壁厚(SWT)を、[(WT(ES)−WT(ED))/WT(ED)]*10
0%として、左室面積収縮率を(FAS)[(LVia(ES)−LVia(ED))/
LVia(ED)]*100%として、左室駆出率(LVEF)を[(EDV−ESV)
/EDV]*100%として算出する。拡張末期心室硬度を、拡張末期血圧−容量関係の
線形回帰によって定量化する。MIの前、虚血の1時間後および再灌流の4時間後に、心
エコー検査およびPVループを測定する。静脈内ドブタミン注入(2.5μg/kg/分
および5.0μg/kg/分)によって気絶心筋に負荷をかけるために、医薬的に誘導さ
れるストレスの間にさらなる測定を実施する。
梗塞の大きさ
心臓の切除の直前に、LCxCA(ブタ)またはLCA(マウス)を、MIの誘導のた
めと正確に同一の点で再結紮する。エバンスブルー色素を冠動脈系を通って注入し、危険
領域(AAR)を表現する。次いで、心臓を切除し、LVを単離し、尖部から基部まで5
切片に切断する。
切片を、1%トリフェニルテトラゾリウムクロリド(TTC、Sigma−Aldri
ch Chemicals、Zwijndrecht、the Netherlands
)中、37℃のSorensenバッファー(13.6g/L KHPO+17.8
g/L NaHPO4・2HO、pH7.4)中で15分間インキュベートして、梗
塞組織を生存心筋と識別する。
すべての切片を両側からスキャンし、各スライドにおいて、デジタル面積測定ソフトウ
ェア(Image J)の使用によって、梗塞領域を危険領域および総領域と比較する。
切片の重量について補正した後、梗塞の大きさを、AARのおよびLVのパーセンテージ
として算出する。
ELABELAポリペプチドは心筋虚血−再灌流傷害から保護する
心筋虚血−再灌流傷害において、APLN/APLNR(アペリン/アペリン受容体)
軸が保護効果を有することはわかっている。
したがって、ELABELAは、心筋虚血−再灌流傷害の重要な治療選択肢となる。
材料および方法
以下の刊行物は、心筋虚血−再灌流傷害に対する保護においてペプチドホルモン(アペ
リン)の役割を示す実験を記載する。
Tao J、ZhuW、Li Yら Apelin−13 protects the
heart against ischemia−reperfusion inju
ry through inhibition of ER−dependent ap
optotic pathways in a time−dependent fas
hion. Am J Physiol Heart Circ Physiol 20
11;301:H1471−86。
Zeng XJ、Zhang LK、Wang HX、Lu LQ、Ma LQ、Ta
ng CS. アペリン protects heart against ische
mia/reperfusion injury in rat.Peptides 2
009;30:1144−52。
Simpkin JC、Yellon DM、Davidson SM、Lim SY
、Wynne AM、Smith CC. Apelin−13 and Apelin
−36 exhibit direct cardioprotective acti
vity against ischemia−reperfusion injury
. Basic Res Cardiol 2007;102:518−28。
上記の刊行物に記載される実験を、アペリンのELABELAで置き換えて反復する。
結果
上記の実験が実施される場合には、再灌流の間に投与されるELABELAは、対象の
心臓において梗塞の大きさを大幅に低減するとわかる。
理論に捉われようとは思わないが、本発明者らは、ELABELAの投与が、PI3K
/AktおよびERK経路の活性によって心臓を虚血−再灌流傷害から保護し、および/
または反応性酸素種の生成を阻害し得ると考える。
したがって、ELABELAは、個体における心筋虚血再灌流傷害を治療、予防または
軽減のために使用され得る。
ELABELAポリペプチドは、冠動脈疾患から保護する
材料および方法
以下の刊行物は、冠動脈疾患からの保護におけるペプチドホルモン(アペリン)の役割
を示す実験を記載する。
Azizi Y、Faghihi M、Imani A、Roghani M、Naz
ari A.Post−infact treatment with [Pyr1]−
apelin−13 reduces myocardial damage thro
ugh reduction of oxidative injury and ni
tric oxide enhancement in the rat model
of myocardial infraction.Peptides 2013年;
第46巻:76〜82頁。
Li L、Zeng H、Chen JX.Apelin−13 increases
myocardial progenitor cells and improve
s repair postmyocardial.Am J Physiol Hea
rt Circ Physiol 2012年;第303巻:H605−18.
Pisarenko OI、Serebryakova LI、Pelogeykin
a YAら In vivo reduction of reperfution i
njury to the heart with apelin−12 peptid
e in rats. Bull Exp Biol Med 2011年;第152巻
:79〜82頁。
上記の刊行物に記載される実験を、アペリンをELABELAと置き換えて反復する。
結果
上記の実験が実施される場合には、対象へのELABELAの注入は、心筋梗塞の大き
さを制限し、心筋細胞に対する損傷を低減するとわかる。
理論に捉われようとは思わないが、本発明者らは、ELABELAの効果は、酸化傷害
の低減および一酸化硝酸(NO)産生の増強によって心筋損傷を大幅に減弱することによ
って達成されると考える。
さらに、ELABELAは、血管新生を促進し、心筋梗塞後の心臓修復を改善するとわ
かる。
したがって、ELABELAは、個体において冠動脈疾患を治療、予防または軽減する
ために使用され得る。
ELABELAポリペプチドは、動脈硬化症(Artherosclerosis)から
保護する
材料および方法
以下の刊行物は、動脈硬化症からの保護におけるペプチドホルモン(アペリン)の役割
を示す実験を記載する。
Chun HJ、Ali ZA、Kojima Yら Apelin signali
ng antagonizes Ang II effects in mouse m
odels of atherosclerosis.J Clin Invest 2
008年;第118巻:3343〜54頁。
上記の刊行物に記載される実験を、アペリンをELABELAと置き換えて反復する。
結果
上記の実験が実施される場合には、本発明者らは、APLNのように、ELABELA
はアテローム性動脈硬化症(artherosclerosis)から保護できると見出
す。本発明者らは、ELABELAが、Ang IIの血管疾患促進作用をアンタゴナイ
ズし、アテローム性動脈硬化症の負担のAng II媒介性増大を軽減すると見出す。ま
た、腹部大動脈動脈瘤形成および破裂を阻害するとわかっている。
したがって、ELABELAは、個体においてアテローム性動脈硬化(arthero
scloersis)を治療、予防または軽減するために使用され得る。
ELABELAポリペプチドは、心不全から保護する
本明細書に記載される方法および組成物によれば、ELABELAは、心血管系におい
て有益な効果を示し、および/または心臓修復を改善する。
したがって、ELABELAは、心不全の患者を治療するための治療計画として、また
はその一部として使用され得る。
材料および方法
以下の刊行物は、心不全からの保護におけるペプチドホルモン(アペリン)の役割を示
す実験を記載する。
Scimia MC、Hurtado C、Ray S、Metzler S、Wei
K、Wang J、Woods CE、Purcell NH、Catalucci
D、Akasaka T、Bueno OF、Vlasuk GP、Kaliman P
、Bodmer R、Smith LH、Ashley E、Mercola M、Br
own JH、Ruiz−Lozano P. (2012年)、APJ acts a
s a dual receptor in cardiac hypertrophy
. Nature 2012年8月第16巻;488(7411):394〜8頁。
Sato T、Suzuki T、Watanabe H、Kadowaki A、F
ukamizu A、Liu PP、Kimura A、Ito H、Penninge
r JM、Imai Y、Kuba K.(2013年) Apelin is a p
ositive regulator of ACE2 in failing hea
rts.J Clin Invest.2013年11月1日。
上記の刊行物に記載される実験を、アペリンをELABELAと置き換えて反復する。
結果
上記の実験が実施される場合には、本発明者らは、APLNのように、ELABELA
は、心不全からの保護を提供できることを見出す。
理論に捉われようとは思わないが、本発明者らは、ELABELAは、アンジオテンシ
ン変換酵素2(ACE2)/Ang II/Ang 1−7軸を介してレニン−アンジオ
テンシン系とクロストークして、心収縮性を増大し、心不全を管理すると考える。
したがって、ELA/APLNR系の調節不全は、心血管疾患の素因と関与している可
能性がある。したがって、本発明者らは、ELABELA作用の増強が、重要な治療効果
を有すると提案する。
さらに、ELABELAの投与は、横大動脈狭窄(TAC)、心不全のモデルによる持
続圧負荷後に、アペリンのように心肥大を鈍らせるために使用され得る。
したがって、ELABELAは、個体において心不全を治療、予防または軽減するため
に使用され得る。
ELABELAポリペプチドは、高血圧症から保護する
本発明者らは、アペリンのように、ELABELAが血管拡張薬として作用し、血圧を
効率的に低下させると提案する。したがって、ELABELAは、高血圧症の患者を治療
するための治療計画として、または治療計画の一部として使用され得る。
材料および方法
以下の刊行物は、高血圧症からの保護におけるペプチドホルモン(アペリン)の役割を
示す実験を記載する。
Tatemoto K、Takayama K、Zou MXら The novel
peptide apelin lowers blood pressure vi
a a nitric oxide−dependant mechanism.Reg
ulatory Peptides.2001年;第99巻(2−3):87〜92頁。
Cheng X、Cheng XS、Pang CC.Venous dilator
ellect of apelin、an endogenous peptide
ligand for the orphan APJ receptor、in co
nscious rats. European Journal of Pharma
cology. 2003年;第470巻(3):171〜175頁。
Japp AG、Cruden NL、Amer DAら Vascular eff
ects of apelin in vivo in man.Journal of
the American College of Cardiology.2008
年;第52巻(11):908〜913頁。
上記の刊行物に記載される実験を、アペリンをELABELAと置き換えて反復する。
結果
上記の実験が実施される場合には、ELABELAの投与は、血圧の低下を引き起こす
と見出される。理論に捉われようとは思わないが、本発明者らは、一酸化窒素依存性経路
によって動脈性および/または静脈性拡張薬として機能することによってそうすると考え
る。
したがって、ELABELAは、個体において高血圧症を治療、予防または軽減するた
めに使用され得る。
ELABELAポリペプチドは、HIV感染およびAIDSから保護する
APLNR媒介性HIV−1侵入の特異的阻害剤の同定は、HIV−1感染を妨げるた
めの新規試薬を見出す努力を大きく支援するであろう。
材料および方法
以下の刊行物は、HIV感染およびAIDSからの保護におけるペプチドホルモン(ア
ペリン)の役割を示す実験を記載する。
Cayabyab M、Hinuma S、Farzan M、Choe H、Fuk
usumi S、Kitada C、Nishizawa N、Hosoya M、Ni
shimura O、Messele T、Pollakis G、Goudsmit
J、Fujino M、Sodroski J. (2000) Apelin、the
natural ligand of the orphan seven−tran
smembrane receptor APJ,inhibits human im
munoeficiency vitus type 1 entry.J Virol
. Dec;第74巻(24):11972〜6頁。
Xuejun Fan、Naiming Zhou、Xiaoling Zhang、
Muhammad Mukhtar、Zhixian Lu、Jianhua Fang
、Garrett C.DuBois、and Roger J.Pomerantz.
(2003) Structural and Functional Study o
f the Apelin−13 Peptide、an Endogenous li
gand of the HIV−1 Coreceptor、APJ.Biochem
istry第42巻、10163〜10168 10163。
上記の刊行物に記載される実験を、アペリンをELABELAと置き換えて反復する。
結果
上記の実験が実施される場合には、ELABELAは、HIV−1侵入を防ぐまたは減
速すると見出される。
APLNRが脳において広く発現されるならば、ELABELAは、HIV−1誘導性
認知症の患者における中枢神経系感染にとって特に有用である。
したがって、ELABELAは、個体においてHIV感染またはAIDSまたは両方を
治療、予防または軽減するために使用され得る。
ELABELAポリペプチドは、肺動脈性高血圧症から保護する
APLN/APLNR系は、心血管疾患の発生および進行において重要な役割を果たす
。ELA/APLNR軸を標的とすることはまた、肺動脈性高血圧症(PAH)の新規ク
ラスの可能性ある治療薬に相当する。
材料および方法
以下の刊行物は、肺動脈性高血圧症からの保護におけるペプチドホルモン(アペリン)
の役割を示す実験を記載する。
Alastalo TP、Li M、Perez Vde Jら Distrupti
on of PPARγ/β−catenin−mediated regulatio
n of aperin impairs BMP−induced mouse an
d human pulmonary arterial EC survival.J
Clin Invest 2011年;第121巻:3735〜46頁。
Falcao−Pires I、Goncalves N、Henriques−Co
elho T、Moreira−Goncalves D、Roncon Albuqu
erque Jr R、Leite−Moreira AF. Aperin decr
eases myocardial injury and improves rig
ht ventricular function in monocrotaline
−induced pulmonary hypertension. Am J Ph
ysiol Heart Circ Physiol 2009年;第296巻:H20
07〜14.
上記の刊行物に記載される実験を、アペリンをELABELAと置き換えて反復する。
結果
上記の実験が実施される場合には、ELABELAは、肺動脈性高血圧症の症状を軽減
すると見いだされる。
したがって、ELABELAは、個体において肺動脈性高血圧症を治療、予防または軽
減するために使用され得る。
ELABELAポリペプチドは、勃起不全を治療する
材料および方法
以下の刊行物は、勃起不全の治療におけるペプチドホルモン(アペリン)の役割を示す
実験を記載する。
Kwon MH、Tuvshintur B、Kim WJ、Jin HR、Yin
GN、Song KM、Choi MJ、Kwon KD、Batbold D、Ryu
JK、Suh JK. Expression of the Apelin−APJ
Pathway and Effects on Erectile Functio
n in a Mouse Model of Vasculogenic Erect
ile Dysfunction.J Sex Med. 2013 Apr 11.d
oi:10.1111/jsm.12158.
上記の刊行物に記載される実験を、アペリンをELABELAと置き換えて反復する。
結果
上記の実験が実施される場合には、ELABELAは、勃起機能の大幅な回復を提供す
ると見出される。
したがって、ELABELAは、個体において勃起不全を治療、予防または軽減するた
めに使用され得る。
材料および方法:SILAC細胞培養および細胞溶解
SHEF4 hESCを、L−リシン−(2H4)の安定な中同位元素(K4)および
L−アルギニン−(13C6)(R6)または重同位元素L−リシン−(13C615N
2)(K8)およびL−アルギニン−(13C615N4)(R10)のいずれかを含有
する特注のmTSER1(Stem Cell Technologies)において、
3継代の間培養して、同位元素の完全な交換を可能にした。次いで、細胞をDMEM/F
12中に2時間回収し、続いて、5μMのELAまたはELARR>GGを10分間瞬間
適用した。細胞を9Mの尿素溶解バッファーに溶解し、これは、20mMのHEPES(
pH8.0)、9Mの尿素、1mMの活性化バナジン酸ナトリウム、2.5mMのピロリ
ン酸ナトリウムおよび1mMのβ−グリセロリン酸塩からなる。中(K4R6)および重
(K8R10)細胞から得られた等量の細胞溶解物を混合した。実験を、2つのフォワー
ド(中細胞ELARR>GG対重細胞ELA)実験および2つのリバース(重細胞ELA
RR>GG対中細胞ELA)実験として4複製で実施した。
材料および方法:還元、アルキル化および消化
9Mの尿素溶解バッファー中の約1mgのタンパク質を、清澄化した細胞上清に1/1
0容量の55mM DTTを添加することによってを還元し、室温で30分間インキュベ
ートし、続いて、120mMのヨードアセトアミドをDTT溶液と同等の容量で添加し、
暗所、室温で30分間インキュベートした。次いで、20mM Hepes(pH8)を
使用してサンプルを6M尿素の最終濃度に1.5倍希釈した。LysC(Wako 12
9−02451)を、1:100のLysC対タンパク質比で添加し、37℃で一晩イン
キュベートした。サンプルを、20mM Hepes(pH8)を使用し約1Mの尿素の
最終濃度にさらに希釈した。配列決定等級のトリプシン(Promega)を、1:50
(w/w)のトリプシン対タンパク質比で添加した。37℃で4時間消化した後、C18
カートリッジ(Waters Sep−Pak Vac RC Cartridge、カ
ートリッジあたり100mgのSorbent)を使用してペプチド溶液を清澄化した。
Nanodrop(ThermoScientific)を使用して得られたペプチドの
量を測定した。
材料および方法:IMACビーズ調製
IMACビーズを、わずかな修飾を用い、記載されたように調製した(Ficarro
ら、2009年)。手短には、200μLのNi−NTAアガロースコンジュゲート(Q
iagen)を、800μlのMilliQ H2Oで3回すすいだ。次いで、800μ
lの100mM EDTA pH8.0とともに、混合しながら室温で30分間インキュ
ベートすることによってニッケルを樹脂から取り除いた。残存するニッケルを、800μ
lのMilliQ H2Oで3回すすぎ、続いて、800μlの100mM 塩化物イオ
ン溶液とともに30〜45分間インキュベートした。樹脂を、800μlのMilliQ
H2Oで3回洗浄し、続いて、800μlの80%アセトニトリル/0.1%トリフル
オロ酢酸を用いて4回すすいだ。
材料および方法:ホスホペプチド濃縮
IMACビーズを使用してトリプシンペプチドからホスホペプチドを濃縮した。600
μLの50%アセトニトリル/0.1%トリフルオロ酢酸中に約600μgのトリプシン
ペプチドを再構成し、続いて、100%アセトニトリル/0.1%トリフルオロ酢酸を用
いて1:1希釈した。次いで、ペプチドを10μLのIMACビーズとともに30分間回
転しながらインキュベートした。次いで、ビーズを、事前に、200μLのメタノールで
調整し、100μLの50%アセトニトリル/0.1%ギ酸で洗浄し、200μLの1%
ギ酸で平衡化した、自己充填C18 StageTip(Rappsilberら、20
07年)上にロードした。stage tip上にロードした後、IMACビーズを、1
00μLの80%アセトニトリル/0.1%トリフルオロ酢酸および200μLの1%ギ
酸を用いて洗浄した。4×70μLの500mMの二塩基性リン酸ナトリウム(pH7.
0)を使用して、IMACビーズからstage tip上のC18メンブラン上にホス
ホペプチドを溶出し、続いて、200μLの1%ギ酸を使用して洗浄した。ホスホペプチ
ドを、LC−MSで分析される準備が整うまでstage tip上に保存した。60μ
Lの50%アセトニトリル/0.1%ギ酸を用いて、ホスホペプチドをC18メンブラン
から溶出し、speedvacを使用して乾燥させ、24μLの0.1%ギ酸中に再構成
した。
材料および方法:LC/MS分析
EASY−nLC 1000(Proxeon、Fisher Scientific
)が連結したQ−Exactive(Thermo Fisher Scientifi
c)を使用して、再構成しペプチドを分析した。ペプチドを、C18プレカラム上に捕捉
し、0〜40%アセトニトリル/0.1%ギ酸の範囲の245分の勾配、続いて、40〜
80%アセトニトリル/0.1%ギ酸の範囲の10分の勾配を使用して、50cmの分析
用カラム(EASY−Spray Columns、Thermo Fisher Sc
ientific)で、50℃で分離し、80%アセトニトリル/0.1%ギ酸で10分
間とどめた。サンプルをQ−Exactive(Thermo Fisher Scie
ntific)で分析した。r=70,000の分解能、3e6のAGC標的および10
msの最大注入時間を用いて、サーベイフルスキャンMSスペクトル(m/z 310〜
2000)を獲得した。10,000の強度閾値、1%の充填不足率および荷電状態≧2
を有する、各サーベイスキャン中の20の最も強いペプチドイオンを、50,000の標
的値に対して2Thの単離ウィンドウ、50msの最大注入時間を用いて逐次単離し、2
5%の正規化された衝突エネルギーを使用する高エネルギー衝突解離によって高エネルギ
ー衝突セル中でフラグメンテーションした。17,500の分解能およびm/z100の
出発質量を用いてMS/MSを獲得した。15sの排除期間を使用して動的排除を適用し
た。
材料および方法:ホスホペプチドの同定および定量化
262種のよく観察される夾雑物を含有するuniprot 2014−04ヒトデー
タベースに対してMaxQuant(バージョン1.3.0.5)(Cox and M
ann、2008;Coxら、2009年)を使用して、データを処理した。最大2つの
見逃された切断および2つの標識されたアミノ酸ならびに前駆体イオンに対して6ppm
およびフラグメントイオンに対して20ppmの初期質量許容差を可能にするトリプシン
特異性を用いて、データベースサーチを実施した。ペプチドの最小長のデフォルト設定(
7個のアミノ酸)を使用した。固定修飾としてシステインカルバミドメチル化を探索し、
可変修飾としてN−アセチル化、酸化メチオニン、リン酸化セリン/トレオニン/チロシ
ンを探索した。標識されたアルギニンおよびリシンは、親イオンについての予備知識に応
じて固定または可変修飾として指定した。SILACペプチドおよびタンパク質定量化を
、デフォルト設定を使用して実施した。最大偽発見率は、タンパク質およびペプチドの両
方について0.01と設定した。
材料および方法:ゼブラフィッシュ操作
elabr13ゼブラフィッシュをこれまでに記載されたように作製した(Chngら
、2013年)。elabr13およびAB野生型ゼブラフィッシュを、受精後24時間
まで標準条件下で成長させた。カスパーゼ3染色を記載されたように実施した(Sorr
ellsら、2013年)。像を、Olympus FV1000共焦点顕微鏡および特
注のライトシートベースの蛍光顕微鏡で獲得した(Swogerら、2014年)。
結果:APLNRは、hESCにおいてELA受容体ではない
本発明者らなどは、ELAは、細胞表面アペリン受容体(APLNR、別名APJ)に
対して同族リガンドとして働いて、内胚葉およびその後の心臓形態形成を媒介し得ると示
した。しかし、APLNRは、未分化hESCには存在しないと報告された(Vodya
nikら、2010年;Yuら、2012年)。H3K4me3によって示され、活発に
転写されるELAとは異なり、APLNR遺伝子座は、メチル化されており、hESCで
は転写されない(図14A)。本発明者らは、qPCRおよびフローサイトメトリーによ
って、SHEF4およびHES3 hESC株においてAPLNR転写物がないことを確
認した。対照的に、APLNR転写物は、細胞表面APLNRが確実に検出可能となる場
合には、中内胚葉分化の際に約2500倍上方制御された(図14Bおよび図14C)。
それにもかかわらず、本発明者らは、痕跡レベルのAPLNRが、hESCでのELAの
効果を媒介し得ないことを確実にするために、未分化hESCにおいてAPLNRのsh
RNA媒介性枯渇を実施した。本発明者らは、組換えAP−ELAと容易に結合するhE
SCに対してこれまでに記載されたELA細胞表面結合アッセイを適合させた(Chng
ら、2013年)。未分化shAPLNR hESCは、不変のAP−ELA結合能を有
していたが、shAPLNR hES由来中内胚葉細胞は、組換えAP−ELAの大幅に
少ない細胞表面保持を有していた(図14B、図14C、図14Dおよび図14E)。こ
れらのデータは、APLNRは、中内胚葉細胞においてELAとの細胞表面結合を付与す
るのに必要であるが、未分化hESCではELAの受容体ではないということを示唆する
。この結論と一致して、shAPLNR hESCの成長は、shELA hESCのも
のとは異なり、損なわれなかった(図14F)。本発明者らは、これらの実験から、hE
SCには代替ELA受容体が存在し、胚性自己複製の維持に関与していることを予測する
結果:ELAは、hESCにおいてPI3K/AKT経路を活性化する
hESCにおける即時ELAシグナル伝達経路を描写するために、本発明者らは、下流
標的にそれを見出そうとした。細胞培養におけるアミノ酸による安定な同位元素標識(S
ILAC)(CohenおよびMelton、2011年)として知られるプロテオミク
スアプローチを使用して、本発明者らは、ベースライン対照として不活性ELARR>G
ペプチドを使用してELAを10分間瞬間適用されたhESCのホスホプロテオームを
分析した(図15A)。実験は、フォワードおよびリバース両立体配置で2回実施し、再
現されたヒットのみをさらに調べた。ELARR>GGではなくELAによって活性化さ
れた最上位のホスホペプチドは、PRAS40(40kDaのプロリンリッチAkt別名
AKT1S1の基質)に由来するLNpTSDFQKであった(図15B)。PRAS4
0は、AKTの基質であり、順に、ホスファチジルイノシトール−4,5−ビスホスフェ
ート3−キナーゼ(PI3K)によって活性化される(Vander Haarら、20
07年)。これは、ELAが、PI3K/AKT経路を活性化できることを示唆する。実
際、hESCSへの組換えELAの添加は、セリン473でのAKTの即時リン酸化を引
き起こし、トレオニン246でのPRAS40のリン酸化につながるのに十分である(図
15C)。これは、ELARR>GGまたは媒体対照で処理された細胞では観察されず(
図16A)、細胞を汎PI3K阻害剤LY249004またはワートマニンで前処理する
ことによって抑制された(図15D)が、sh媒介性APLNR枯渇を使用して抑制され
なかった(図16C)。これは、AKTのELA活性化がAPLNR独立性であり、PI
3Kを必要とすることを実証する。ひと度、リン酸化されると、PRAS40は、不活性
になり、ラパマイシンの哺乳動物標的(mTOR)シグナル伝達経路に対するその抑制効
果を軽減する(Sancakら、2007年;Wangら、2012年;Wangら、2
007a)。mTORC1複合体のその後の活性化は、プロトタイプのその基質p70S
6Kのリン酸化によって示される(Petersonら、1999年;Wangら、20
07a)(図15C)。したがって、ELAは、PI3K/AKT経路を、続いて、mT
ORC1経路を活性化する。PI3K/AKTおよびmTORは両方とも、成長および生
存力の強力な調節因子であり、hESCの自己複製能に完全に貢献する(Armstro
ngら、2006年;Zhouら、2009年)。shELA hESCの自己複製およ
び生存力の喪失と一致して、本発明者らは、shELA hESCは、実際、低レベルの
内因性PI3K/AKTおよびmTOR活性を有し、これは、成長培地中の外因性インス
リンの段階的に低下するレベルによって示され得ると見出す(図15E)。これらの結果
は、shELA hESCにおいて見られる成長欠乏症は、ELAによって媒介される傍
分泌および自己分泌PI3K/AKTシグナル伝達の喪失に起因するということを示唆す
る。
結果:ELAは、細胞周期およびPI3K/AKTの下流のタンパク質翻訳に影響を及ぼ

PI3K/AKTは、成長および増殖に関与する多くの細胞プロセスの上流である(B
ronsら、2007年)。1つのこのような機能は、細胞周期の間にG1/S遷移によ
って細胞の信号を調節することである(Tesarら、2007年)。胚性幹細胞は、分
化細胞と比較して、簡略化されたG1相を有する(NicholsおよびSmith、2
012年)。サイクリンDが最も不活性であるmESCにおいてとは異なり(Drees
enおよびBrivanlou、2007年)、hESCでは、pRB−サイクリンD/
CDK4/6カスケードが使用可能であり(DreesenおよびBrivanlou、
2007年)、G1/S遷移および多能性にとって不可欠である(Vallierら、2
005年;Voskasら、2014年)。PI3K/AKTは、サイクリンDの転写後
安定化にとって重大であるので(Xuら、2005年)、本発明者らは、shELA細胞
におけるPI3K/AKTシグナル伝達の喪失は、G1相での細胞の蓄積をもたらすであ
ろうと仮定した。二重チミジン遮断からの放出後のshELA hESCの細胞周期の注
意深い分析は、G1での細胞の注目すべき増大(図15F、黒)およびG2/MからG1
/G0に戻る遷移にわずかな遅れ(図15F、マジェンタ)を示した。定常状態で、ED
U組込みもまた、G1/G0相でのshELA hESCの同様の蓄積を示した(図16
C)。AKTの下流のmTORの改善された活性化と一致して、shELA hESCは
、蛍光標識されたアミノ酸の組込みによってアッセイされたように。タンパク質合成の低
減を示した(Vander Haarら、2007年;Wangら、2012年)(図1
6D)。これらのデータは、ESCにおけるELAの機能の1つが、細胞周期進行および
最適タンパク質翻訳を促進すること示唆する。
結果:ELAは、アポトーシスから保護し、ストレス誘導性細胞死を防ぐ
hESCは、外因性インスリン(Sancakら、2007年)および自己由来IGF
2(Wangら、2007a)に依存性であり、その両方ともPI3K/AKT経路を活
性化して、自己複製を媒介し、分化を防ぐ(Wangら、2007a)。このため、mT
SER1培地(この研究において使用される)およびhESC培地のほとんどの処方(A
rmstrongら、2006年;Petersonら、1999年)は、高レベルのイ
ンスリンを含有する。ELAの必要性を調べるために、本発明者らは、その組成の正確な
管理を可能にする4種の増殖因子:インスリン、bFGF、TGFβ1およびトランスフ
ェリンのみを含有する、既定のTSERe8培地(Zhouら、2009年)で培養した
。本発明者らは、インスリンが、この処方においてAKTの唯一のアクチベーターである
ことを確認した(図18A)。2種の異なるhESC株SHEF4およびHESC3にお
いて、本発明者らは、インスリンの非存在下での成長の24時間後に、高率の細胞死を観
察した。ELAの添加は、細胞生存力において80%〜90%のレスキューを提供したが
、ELARR>GGは効果を発揮しなかった(図18Bおよび18C)。対照的に、本発
明者らは、shELA hESCは、対照hESCSと比較してインスリン欠乏に対して
非常に感度が高いが、ELAの添加は、中間の成長レスキューを提供した(図17A)と
見出した。これらの結果は、LY294002の添加が、ELAのレスキュー効果を抑制
したので、ELAがPI3K依存的に部分的にインスリンを置き換える、5日にわたる細
胞指数測定によって確認された(図17B)。したがって、ELAは、PI3K/AKT
経路の活性によって、hESCの成長培地においてインスリンと部分的に置き換わる。
PI3K/AKTは、正常および癌幹細胞両方における、その抗アポトーシス特性につ
いて最も認識されている(Bronsら、2007年)。AKTは、NK−kBなどの生
存促進経路を活性化しながら、BADおよびFOXOなどの多数のアポトーシス促進分子
のリン酸化および不活性化によってアポトーシスを阻害する(Bronsら、2007年
)。このため、本発明者らは、ELAはアポトーシスを防ぎ、それによってhESC成長
を増強し得ると仮定した。shELA hESCは、損なわれたAKTシグナル伝達およ
び成長を有するという本発明者らの観察結果と一致して、本発明者らは、アネキシンVの
(図17C)および細胞内活性化カスパーゼ3(図17D)の表面発現によって示され、
免疫蛍光染色によっても観察される(図17E)ように、継代培養後に、大幅に高い割合
のshELA hESCがアポトーシスを起こすと見出した。これは、解離誘導性細胞死
、すなわち、アノイキス(Bendallら、2007年;Wangら、2007b)な
どの、日常的なin vitro培養条件によって誘導されるアポトーシスから保護する
ために、内因性ELAが必要であることを示唆する。この観察結果と一致して、shEL
A hESCは、Rho関連キナーゼ(ROCK)の阻害によってアノイキスを阻害する
Y−27632の非存在下では単細胞解離を生き残らない(HanahanおよびCou
ssens、2012年)(図18D)。逆に、合成ELAペプチドは、未処理hESC
と比較して、解離後の生存を増大でき、部分的に、Y−27632と置き換わる(図18
D)。細胞ストレスに対するELAの保護的役割をさらに実証するために、本発明者らは
、hESCを電離放射線に曝露して、DNA損傷をシミュレートした(図17F)。sh
ELA hESCは、対照に対してγ照射に対して2倍の感受性であったが、ELA処理
hESCは、5倍より抵抗性であった。shELA hESCへの外因性ELAの添加は
、この表現型をレスキューした(図17F)。これらの結果と一致して、1グレイのγ照
射に対する曝露の3時間後に、shELA hESCにおいて、対照と比較して高レベル
の活性化カスパーゼ3が検出されたが、ELA処理hESCでは、DNA二本鎖切断を示
す、匹敵する数のγH2AXフォーカスにもかかわらず(図17G)ほとんど検出不能で
あった。hESCをナノモル濃度のアクチノマイシンDを用いて処理した場合に同様の結
果が得られ、これは、翻訳ストレスを負わせ(Junttilaおよびde Sauva
ge、2013年)、P53依存性細胞周期停止およびアポトーシスを伴う(Moral
and Paramio、2008年)。ShELA hESCは、対照と比較して、
より感受性が高いが、ELAの付加は、対照hESCに相当な耐性を付与し、shELA
hESCを完全にレスキューした(図17H)。突然変異体ELARR>GGは、保護
効果を有していなかった(図18E)。ELAは、ストレスに対する曝露後にP53タン
パク質のレベルに対して明らかな効果はなかった(図18F)。shELA hESCは
、低レベルの抗アポトーシス性BCL−2ファミリーメンバーMCL−1を有しており、
これは外因性ELAを用いてレスキューされた(図18F)。同時に、shELA細胞は
、ミトコンドリアにおいて高レベルのBAXを有していたが、ELA処理細胞では細胞質
において本来のままであった(図18G)結果として、shELA hESCは、CYT
C(図17Iおよび18G)およびBAXによって媒介される(Pickeringら
、2014年)カスパーゼ9の完全な漏出と一致して、増大したレベルの活性化カスパー
ゼ3/7を有していた。これは、外因性ELAの添加によって完全に抑制された(図18
H)。総合すると、本発明者らの結果は、外因性ELAは、細胞ストレスによって活性化
された内因性アポトーシス経路から保護するが、ELAが枯渇したhESCは、ストレス
に対して高度に感受性であることを示す。
本発明者らは、次いで、培養hESCにおいて観察された細胞死に対するELAの保護
効果は、in vivoでも関連があるか否かを調べようとした。劣性ヌル対立遺伝子(
Gaggioliら、2007年)を保持するela突然変異体ゼブラフィッシュ胚では
、本発明者らは、24受精後時間(hpf)で活性化カスパーゼ3−陽性細胞数の全身性
の増大を観察し、elabr13の躯幹、脳および眼周辺領域においてアポトーシス細胞
のクラスターを有していたが、野生型胚ではなかった(図17J)。これは、Elaの抗
アポトーシス活性もまた、胚発生の間に関連していることを示唆する。
考察:ELAの代替受容体は、hESCにおいてその機能を媒介する
組換えELAは、hESCによって迅速に取り込まれる、内因性ELAは、細胞質中に
見出され得るという本発明者らの観察結果は、これらの細胞中に献身的な受容体を有する
ことを示唆する。本発明者らは、ELAが、その極めて塩基性のアミノ酸構成(Chng
ら)にもかかわらず、自己貫通性ペプチドの行動をとる(GreenおよびLoewen
stein、1988年)という可能性を指示しないが、これは、その迅速な細胞取り込
みがが、hESCのみにおいて観察され、その他の試験された細胞型では観察されないか
らである。本発明者らによってこれまでに報告され、確認されたように、APLNRは、
hESCにおいてサイレントである。したがって、本発明者らは、hESCでは、別の細
胞表面受容体が、ELAの活性を媒介すると考える。さらに、特定の細胞型においてAP
LNRを介してPI3K/AKTを活性化するアペリン−13(Tangら、2007年
)は、hESCに対して効果がない(示されていないデータ)。ELAの既知受容体AP
LNRは、G−タンパク質共役受容体(GPCR)ファミリーに属するので、本発明者ら
は、代替および初期受容体もGPCRであり得ると予測するが、本発明者らは、受容体チ
ロシンキナーゼ(RTK)などのその他の受容体の種類を除外できない。
考察:ELAによる胚性成長能の調節
多能性回路の維持のための転写因子に、不相応な重点が置かれてきた。近年、過剰の転
写因子が、多能性状態にとって重要であり、初期化を増強すると示されてきた(Taka
hashおよびYamanaka、2006年)。しかし、多能性のための確立された因
子であるNODAL/BMP、IGF/FGFおよびWNTの十分に研究された役割の他
には、この20年で、多能性において役割の証明された極めて少ない新規分泌因子しか発
見されていない。インスリン/インスリン様成長因子(IGF−1およびIGF−2)は
、in vitroで着床前胚性成長を刺激し、マウス胚の内部細胞塊中の細胞数を増大
し、酸化ストレスによって誘導されるアポトーシスから保護するするとよく知られている
(Kurzawaら、2002年;MarkhamおよびKaye、2003年;Rap
poleeら、1992年)。ヒトおよびマウスの両方で、IGF−2は胚において産生
され、自己分泌様式で作用するのに対し、インスリンおよびIGF−1は、着床前胚では
検出不能であるが、母系性環境によって供給されると考えられる(Lightenら、1
997年;Schultzら、1993年)。
本明細書において、本発明者らは、新規細胞外分子、ELAが存在し、幹細胞性におい
て重要な役割を果たすことを証明する。ELAは、インスリンおよびIGF同様、PI3
K/AKT経路を活性化でき、初期胚発生の間、この重要な経路の内因性または代替アク
チベーターのいずれかである。hESCにおいて多能性を維持するために、外因的に添加
される、またはフィーダー細胞によって分泌されることを必要とするFGFとは異なり、
ELAは、十分な量で、hESCによって内因的に合成され、分泌される。ELAの阻害
は、迅速なアポトーシスを引き起こし、hESCに本来備わっている高レベルの自発的ア
ポトーシスに対抗するための生存促進因子として働くことを示唆する。これと一致して、
本発明者らは、単細胞として成長したhESCにおけるELAの枯渇は、解離後の効率の
アノイキスのために(Wangら、2009年;Watanabeら、2007年)、コ
ロニーで成長したhESCよりも有害である注記する。あるいは、これは、単細胞によっ
てよりも、hESCコロニーによる傍分泌様式においてより容易に捕捉され得るペプチド
の細胞外活性を指し示す可能性がある。また、本発明者らは、内因性ELAは、hESC
コンディショニング培地中にnM範囲で存在し、本発明者らの組換えペプチドは特異的で
あり、生理活性であるが、μM範囲でのみ働くことを注記する。この知見は、グレリンな
どのその他のペプチドホルモンについてそうであるように(Kojimaら、1999年
)、その完全な効力のために必要である、内因性ELAでのあり得る翻訳後修飾の存在を
示唆する。
総合すると、本発明者らのデータは、成熟したELAは、ES細胞および初期胚の生存
および自己複製を維持するために、hESCによって分泌され、傍分泌様式でhESCに
よって取り込まれ、PI3K/AKT経路の未知の受容体を介してシグナル伝達する内因
性ペプチドホルモンとして機能することを示唆する。ELAは、ヒト胚盤胞、hESCが
由来する段階において高度に発現されるので、本発明者らは、ゼブラフィッシュ胚におい
てそうであるのと同様の保護的役割を哺乳動物着床前胚において果たす可能性があると推
論する。ELAが保護し得る、哺乳動物胚において内因性ストレスがシグナル伝達するも
のは、完全には明らかになっていない。酸素正常状態、複製ストレス、栄養素欠乏、温度
は、胚発生の間のELAの必要性を同じように求め得る潜在的刺激である。
ELAマウスノックアウト:導入
本発明者らは、アペリン受容体(APLNR)の新規、初期内因性リガンドとしてのE
LABELA(ELA)の発見を最近報告した。Aplnr(またはApj)を欠損した
マウスは、心血管欠陥を示し、適切な循環がないためにおよそ10.5日の妊娠に敗れる
(Charoら、2009年)。しかし、アペリン、Apjの既知リガンドを欠損したマ
ウスは、表現型的に正常である(Charoら、2009年)。これは、Apjの心血管
機能がアペリンよりもElaによって媒介されることを示唆し、本発明者らをマウス胚性
発達へのElaの寄与を調べるよう促した。
ELAマウスノックアウト:材料および方法
コンディショナルElaノックアウトマウスの構築
lox−p部位がそれぞれの両端に位置する、Elabelaの相同性アームおよびエ
キソン2を、FRT部位がそれぞれの両端に位置するneoカセットと一緒に含有する線
形化ターゲッティングベクターを、129Svマウス胚性幹細胞中にエレクトロポレーシ
ョンした。ターゲッティングを、サザンブロッティングによって確認した。確認されたク
ローンを、Flpリコンビナーゼを用いてカセットを除去するようトランスフェクトし、
続いて、C57BL6レシピエント胚盤胞中に注入し、偽妊娠雌中に移植した。>50%
キメラ化を有するF0創始者をC57BL6と戻し交配した。安定なELAFlox生殖
系列伝達を確認すれば、F1世代を、ZP3−creリコンビナーゼ含有トランスジェニ
ックマウスと交配して、エキソン2を除去してElaΔヌル対立遺伝子を作製した。その
後、8世代の間、ElaΔ/+ヘテロ接合性マウスをC57BL6と交配し、その後、表
現型分析した。
Ela欠損胚の表現型特徴
表現型分析のために、ElaΔ/+マウスを交配して、ElaΔ/Δ、ElaΔ/+
よび野生型胚を作製した。胚をe10.5.卵黄嚢で回収し、胚を4% PFAを用いて
1時間固定し、続いて、Pecam−1(MEC13.3、Biolegend)につい
て免疫組織化学検査を行った。胚および卵黄嚢も、パラフィン包埋し、ヘマトキシリンお
よびエオシン(H&E)染色のために切片に、心血管構造の形態学を観察した。
ELAマウスノックアウト:結果
本発明者らは、図1Aに示される図式に従ってElaノックアウトマウス(ElaΔ/
Δ)を成功裏に作製した。Elaノックアウトマウスは、生存可能であり、繁殖性がある
が、統計上有意な低減を示したが、離乳の時点でメンデル比において統計上有意な低減を
示し、これは、部分胚性致死を示唆する(図1B)。e10.5胚の分析は、Elaノッ
クアウトの部分は、Apjノックアウトマウスの表現型を暗示する重症心血管形成異常を
有することを示した。これらは、乏血管化卵黄嚢(図1C)、心臓浮腫(図1C)および
心臓管の異形成(図1F)を含む。内皮細胞を示すPecam−1染色は、Elaノック
アウトマウスが、内皮細胞および未熟な血管網を発達させたが、これらは、成熟せず、機
能性血管に癒合しなかった(図1D)ことを示した。さらに、血液形成の最初の部位であ
る卵黄嚢の内胚葉および中胚葉層は、対照同腹仔と比較して、正しく融合されず、内皮細
胞で裏打ちされなかった(図1E)。最後に、Elaノックアウトマウスにおいて間違っ
て形成された心臓の検査は、目に見える肉柱形成を欠く、いくつかの形成不足の心内膜を
示した。総合すると、本発明者らの結果は、アペリンではなく、ElaがApjと行動を
共にして、正しい心血管形態形成を媒介することを示す。
HIV阻害:材料および方法
ELA 受容体 結合実験
これまでに記載されたように(Chngら、2013年)、ELA−APをコードする
構築物を293T細胞中にトランスフェクトすることによって分泌型ELA−アルカリホ
スファターゼ(ELA−AP)を産生した。次いで、ELA−AP発現細胞から得たコン
ディショニング培地を、推定受容体の全長ORFをコードするプラスミドを用いてトラン
スフェクトされた293T細胞とともに3時間インキュベートした。結合していないEL
A−APを洗浄除去し、1% Triton−X/PBSを用いて細胞を溶解した。溶解
物を清浄化し、AP基質BCIP/NBTとともに37℃で15分間インキュベートした
。光学濃度を495nmで読み取り、青色呈色の強度は、過剰発現された受容体に対する
ELA−APの親和性と正比例している。
ELA−CXCR4結合アッセイ
ELAまたはSDF−1によるCXCR4の活性化を検出するために、下流リポーター
に連結されたCXCR4を安定に発現する細胞に、組換えELAまたはSDF−1を漸増
濃度で90〜180分間添加した。β−アレスチン補充を、PathHunter(登録
商標)β−アレスチンCXCR4アッセイ(DiscoveRx)を使用して測定した。
CXCR4のアレスチンとの相互作用を、一方がCXCR4と融合しており、もう一方が
β−アレスチンと融合しているβ−ガラクトシダーゼ(β−Gal)の2つの相補性ドメ
イン間の酵素断片相補(EFC)によって検出した。CXCR4へのβ−アレスチン補充
は、2つのドメインの相補をもたらし、β−Gal活性が生じる。活性%=100%×(
試験サンプルの平均RLU−媒体対照の平均RLU)/(平均MAX対照リガンド−媒体
対照の平均RLU)。ELAによるSDF−1の拮抗作用を検出するために、EC80濃
度のSDF−1の存在下で、ELAのEC50を測定することによって、アッセイをアン
タゴニストモードで実施した。ELAおよびSDF−1間の相乗作用を検出するために、
EC20濃度のSDF−1の存在下で、ELAのEC50を測定することによって、アッ
セイを正のアロステリックモードで実施した。
HIV阻害アッセイ
HIV−1(NL43、JRCSFおよびNLAD8株)およびHIV(VSV)、e
nv遺伝子が欠失している欠陥のあるHIV−1およびVSV−Gエンベロープを有する
偽型を産生し、これまでに記載されたように(Marechalら、1998年;Obe
rlinら、1996年;Schwartzら、1998年)、感染を実施した。P4C
5細胞(HeLa CD4CXCR4CCR5LTR−lacZ)(Marech
alら、1998年)を、10%ウシ胎仔血清を補充したダルベッコの改変イーグル培地
(DMEM)で成長させた。96ウェルプレート中のP4C5細胞(ウェルあたり10
個)を24時間培養し、その後、これまでに記載されたように(Schwartzら、1
998年)ELAの非存在下または存在下で、20ngのDEAEデキストラン/mlお
よび20mM HEPESバッファー(pH7.3)とともに、200μlのウイルス上
清(3連で)を用いて感染させた。ウイルス播種材料は、それぞれ、NL43のp24お
よびJRCSFウイルスについて2および2.5ngに相当した。ウイルス曝露(37℃
で2時間)後および毎翌日、上清を回収し、ELAを含有するか含有しない新鮮培地と交
換した。示された期間の後、細胞を洗浄して結合していないウイルスを除去した。24時
間後、β−gal活性を測定した。細胞を、100μlの60mM NaHPO、4
0mM NaHPO、10mM KCl、10mM MgSO、2.5mM ED
TA、50mM β−メルカプトエタノールおよび0.125% Nonidet P−
40に溶解した。溶解物を、100μlの80mM NaPO(pH7.4)、10m
M MgCl、50mM β−メルカプトエタノールおよび6mMクロロフェノールレ
ッド−β−ガラクトピラノシドモノ−Na塩と混合し、37℃でインキュベートし、その
後、540nmで光学濃度を測定した。
HIV阻害:結果
上記の実験結果の結果は、図20A〜20Dに示されている。
図20Aは、CXCR4は、ELAの代替受容体であることを示す。図は、色強度が結
合の程度と相関するELABELAの結合アッセイを示す。APLNR同様、GPCR
CXCR4は、最も顕著なHIV受容体の1種であり、ELAとの細胞表面結合を付与す
る。その他の試験されたGPCRは、結合を付与せず、アッセイ特異性を証明した。
図20Bは、CXCR4は、ELAによって活性化されないことを示す。CXCR4の
同族リガンドSDF1(別名CXCL12)とは異なり、ELAはCXCR4を活性化で
きない。
図20Cは、CXCR4はELAによってアンタゴナイズされることを示す。ELAは
、SDF1媒介性CXCR4活性化を防ぐことによってCXCR4拮抗リガンドとして行
動する。
図20Dは、ELAが、HeLa細胞においてCXCR4向性HIV株を阻害すること
を示す。ELAは、NL(HIV−1 NL43:CXCR4向性株)への感染を阻害す
るが、AD8(HIV−1 NLAD8:CCR5向性ウイルス)またはVSV−G偽型
ウイルスへの感染は阻害しない。HIV−1感染は、感染の36〜48時間後の比色分析
アッセイ(B−Gal活性)によって測定される。ELAは、10〜40μMでHIVを
阻害する。ネビラピン、リバーストランスクリプターゼ阻害剤は、試験されたすべてのウ
イルスを遮断する。
[参考文献]
本明細書およびその特許請求の範囲において、動詞「含む(to comprise)
」およびその活用は、その単語に続く項目が含まれることを意味するようその制限されな
い意味で使用されるが、具体的に記載されていない項目は排除されない。さらに、不定冠
詞「1つの(a)」または「1つの(an)」による要素への言及は、要素のうち1つお
よび1つのみがあることを文脈が明確に必要としない限り、2つ以上の要素が存在する可
能性を排除しない。したがって、不定冠詞「1つの(a)」または「1つの(an)」は
、普通、「少なくとも1つの」を意味する。
本明細書において記載された出願および特許の各々および上記の出願および特許の各々
において引用または参照された各文書、出願および特許の各々の審査の間を含めて(出願
に引用された文書)ならびに出願および特許の各々において、および出願に引用された文
書のいずれかにおいて、引用または記載された任意の製品の任意の製造業者の説明書また
はカタログは、参照により本明細書に組み込まれる。さらに、本明細書に引用されたすべ
ての文書および本明細書において引用された文書において引用または参照されたすべての
文書ならびに本明細書において引用または記載された任意の製品の任意の製造業者の説明
書またはカタログは、引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
記載された方法および本発明の系の種々の修飾および変法は、本発明の範囲および趣旨
から逸脱することなく、当業者に明らかとなろう。本発明を、特定の好ましい実施形態に
関連して記載してきたが、特許請求される本発明は、このような特定の実施形態に過度に
制限されないと理解されなくてはならない。実際、分子生物学または関連分野の当業者に
明らかである、本発明を実施するために記載された様式の種々の修飾は、特許請求の範囲
内にあるものとする。
非公式の配列表
配列番号1
ELABELAポリペプチドシグネチャー配列
CXXXRCXXXHSRVPFP
配列番号2
ヒト属ELABELA成熟ポリペプチド
QRPVNLTMRRKLRKHNCLQRRCMPLHSRVPFP
配列番号3
シロアシネズミ属ELABELA成熟ポリペプチド
QRPVNFPKKRKVYRHNCFRRRCVPLHSRVPFP
配列番号4
クマネズミ属ELABELA成熟ポリペプチド
EKSVNFPRRRKLYRHNCFRRRCISLHSRVPFP
配列番号5
ハツカネズミ属ELABELA成熟ポリペプチド
QKPVNFPRRRKLYRHNCFRRRCIPLHSRVPFP
配列番号6
ウシ属ELABELA成熟ポリペプチド
QRQANLAMRRKLHRHNCLQRRCMPLHSRVPFP
配列番号7
イノシシ属ELABELA成熟ポリペプチド
QRPANLAVRRKLHRHNCLQRRCMPLHSRVPFP
配列番号8
アルマジロ属ELABELA成熟ポリペプチド
QRPANLAMRRKLHRHNCFQRRCMPLHSRVPFP
配列番号9
フクロギツネ属ELABELA成熟ポリペプチド
QRPGNLALRRKPHRHICPQRRCMPLHSRVPFP
配列番号10
ガルス属ELABELA成熟ポリペプチド
QRPANLALRRKLHRHNCSHRRCMPLHSRVPFP
配列番号11
ヤモリ属ELABELA成熟ポリペプチド
QRPANLSLRRKLHRQHCSHRRCMPLHSRVPFP
配列番号12
アノリス属ELABELA成熟ポリペプチド
QRPANLASRRKLHRHHCSHRRCMPLHSRVPFP
配列番号13
ゼノパス属ELABELA成熟ポリペプチド
QKPANLAQRRRIHRHNCFLKRCIPLHSRVPFP
配列番号14
トラフサンショウウオ属ELABELA成熟ポリペプチド
QRPVNAAHRRRLHRHNCSLRRCMPLHSRVPFP
配列番号15
メダカ属ELABELA成熟ポリペプチド
ARPDFLNLRRKYHRHHCLHRRCMPLHSRVPFP
配列番号16
ソウギンザメ属ELABELA成熟ポリペプチド
QKSGNSWRRKKMQRRNCWHRRCLPFHSRVPFP
配列番号17
タイヘイヨウサケ属ELABELA成熟ポリペプチド
VRPDILNIRRRYHRHHCPHRRCMPLHSRVPFP
配列番号18
ダニオ属ELABELA成熟ポリペプチド
DKHGTKHDFLNLRRKYRRHNCPKKRCLPLHSRVPFP
配列番号19
ヒトELABELAシグナル配列
MRFQQFLFAFFIFIMSLLLISG
配列番号20
シグナル配列(太字)を有するヒト属ELABELAポリペプチド
配列番号21
シグナル配列(太字)を有するシロアシネズミ属ELABELAポリペプチド
配列番号22
シグナル配列(太字)を有するクマネズミ属ELABELAポリペプチド
配列番号23
シグナル配列(太字)を有するハツカネズミ属ELABELAポリペプチド
配列番号24
シグナル配列(太字)を有するウシ属ELABELAポリペプチド
配列番号25
シグナル配列(太字)を有するイノシシ属ELABELAポリペプチド
配列番号26
シグナル配列(太字)を有するアルマジロ属ELABELAポリペプチド
配列番号27
シグナル配列(太字)を有するフクロギツネ属ELABELAポリペプチド
配列番号28
シグナル配列(太字)を有するガルス属ELABELAポリペプチド
配列番号29
シグナル配列(太字)を有するヤモリ属ELABELAポリペプチド
配列番号30
シグナル配列(太字)を有するアノリス属ELABELAポリペプチド
配列番号31
シグナル配列(太字)を有するゼノパス属ELABELAポリペプチド
配列番号32
シグナル配列(太字)を有するトラフサンショウウオ属ELABELAポリペプチド
配列番号33
シグナル配列(太字)を有するメダカ属ELABELAポリペプチド
配列番号 34
シグナル配列(太字)を有するソウギンザメ属ELABELAポリペプチド
配列番号35
シグナル配列(太字)を有するタイヘイヨウサケ属ELABELAポリペプチド
配列番号36
シグナル配列(太字)を有するダニオ属ELABELAポリペプチド
配列番号37
ヒトELABELA cDNA配列
配列番号38
マウスELABELA cDNN配列
配列番号39
ニワトリELABELA cDNA配列
配列番号40
アフリカツメガエルELABELA cDNA配列
配列番号41
ゼブラフィッシュELABELA cDNA配列
配列番号42
ヒトELABELAゲノム配列
AK092578;LOC100506013;cDNA FLJ35259 fis;
クローンPROST2004251;Hs.105196
>gi|21751202|dbj|AK092578.1|ヒトcDNA FLJ35
259 fis、クローンPROST2004251
配列番号43
マウスELABELAゲノム配列
マウス遺伝子AK014119;XM_003084771.1;Mm.58847
>gi|74182885|dbj|AK014119.1|マウス13日胚 頭部cD
NA、RIKEN全長濃縮ライブラリー、クローン:3110033I20生成物:仮定
上タンパク質、全長挿入配列
配列番号44
ニワトリELABELAゲノム配列
Gga.39575; ensembl中の遺伝子:ENSGALT000000387
77;ガルス属仮定上タンパク質LOC770154(LOC770154)、mRNA
配列番号45
アフリカツメガエルELABELAゲノム配列
Xl.40684; UGID:1257954; UniGene Xl.40684
配列番号46
ゼブラフィッシュELABELAゲノム配列
Dr.81857;UGID:2443131;UniGene Dr.81857;
GenBank:AW777215.1;NCBI参照配列:XP_001335186
.1;gi|125803442|ref|XP_001335186.1|
配列番号47
抗ELABELA shRNA配列A
GACACCCAGCCACACAAAA
配列番号48
抗ELABELA shRNA配列B
CCCAGCCACACAAAAGAAC
配列番号49
抗ELABELA shRNA配列C
GTGATTCTCGTGCCTCAAC
配列番号50
抗ELABELA shRNA配列D
CTCACGGCCACACCTGACT
配列番号51
抗ELABELA shRNA配列E
TTGCCTTCAGAGGAGATGT

Claims (30)

  1. 幹細胞の自己複製を維持すること、幹細胞の多能性を維持すること、幹細胞の成長を維
    持すること、幹細胞の成長を促進すること、アポトーシスを阻害すること、胚性幹細胞の
    細胞表面と結合すること、幹細胞の分化を内胚葉または中胚葉系列に向けて偏向させるこ
    と、アペリン受容体(APLNR)と結合すること、CXCR4受容体と結合すること、
    P13K/AKT経路を活性化すること、心保護、例えば、虚血および/または再灌流の
    間に心機能を回復または維持すること、酸化ストレスを低減すること、梗塞の大きさを低
    減することならびにHIV感染を阻害することからなる群から選択されるELABELA
    活性を含む、配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)(式中、Xは、アミ
    ノ酸残基を表す)を含むELABELAポリペプチド、またはその断片、相同体、変異体
    もしくは誘導体。
  2. (a)配列番号162の配列(XXXXXXXCXXXRCXXXHSRVPFP)
    (式中、Xは、アミノ酸残基を表し、配列番号162の1位は、塩基性アミノ酸残基、好
    ましくは、KまたはRを含む)、
    (b)配列番号163の配列(XXXXXXXXCXXXRCXXXHSRVPFP)
    (式中、Xは、アミノ酸残基を表し、配列番号163の1位は、塩基性アミノ酸残基、好
    ましくは、KまたはRを含む)、
    (c)配列番号163の配列(XXXXXXXXCXXXRCXXXHSRVPFP)
    (式中、Xは、アミノ酸残基を表し、配列番号163の1位および2位は、塩基性アミノ
    酸残基の対、好ましくは、KK、KR、RKまたはRRを含む)
    のうち1種または複数から選択される、請求項1に記載のELABELAポリペプチド。
  3. 配列番号2〜配列番号18からなる群から選択される配列、好ましくは配列番号2とし
    て示されるヒトELABELA配列を含む、請求項1または2のいずれか1項に記載のE
    LABELAポリペプチド。
  4. 配列番号19に示されるヒトELABELAシグナル配列などのシグナル配列をさらに
    含む、請求項1、2または3のいずれか1項に記載のELABELAポリペプチド。
  5. 配列番号20〜配列番号36からなる群から選択される配列、好ましくは配列番号20
    として示されるヒトELABELA配列を含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に
    記載のELABELAポリペプチド。
  6. 前記配列CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)における番号付けに基づい
    て、1位および6位の、またはおよそその位置のシステイン残基間の分子内共有結合を含
    むか、またはシステイン残基の一方または両方が、スルフヒドリル基を有する還元システ
    インを含む、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のELABELAポリペプチド
  7. 配列番号20として示されるヒトELABELA配列の位置番号付けに基づいて、
    (a)好ましくは31位の塩基性残基が中性残基に突然変異し、より好ましくは31位
    のKまたはRがAまたはGに突然変異している、31位にある塩基性残基の突然変異、
    (b)好ましくは32位の塩基性残基が中性残基に突然変異し、より好ましくは32位
    のKまたはRがAまたはGに突然変異している、32位にある塩基性残基の突然変異、
    (c)R31G、R31A、K31GまたはK31A置換、好ましくは、R32G、R
    32A、K32GまたはK32A置換
    のうちいずれか1つまたは複数を含む、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のE
    LABELAポリペプチド。
  8. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のELABELAポリペプチドをコード可
    能な配列を含む核酸。
  9. 配列番号37〜配列番号46、好ましくは、配列番号37または配列番号42のヒトE
    LABELA核酸配列のうちいずれかに示される核酸配列を含む、請求項8に記載の核酸
  10. 請求項8または9に記載の核酸を含む発現ベクターなどのベクター、このようなベクタ
    ーもしくは核酸を含む細菌、真菌または酵母細胞などの宿主細胞、またはこのような宿主
    細胞、このようなベクターもしくはこのような核酸を含むトランスジェニック非ヒト動物
    、好ましくは、マウスなどの哺乳動物。
  11. (a)配列CMPLHSRVPFP(配列番号52)を含むポリペプチド、
    (b)配列QRPVNLTMRRKLRKHNC(配列番号53)を含むポリペプチド

    (c)配列QRPVNLTMRRKLRKHNCLQRRCMPLHSRVPFP(配
    列番号2)を含むポリペプチド、
    (d)請求項1から7のいずれか1項に記載のELABELAポリペプチド、
    (e)請求項8または9に記載の核酸によってコードされるELABELAポリペプチ
    ド、および
    (f)配列番号1〜36のいずれかの配列を含むELABELAポリペプチド
    のうちいずれか1種または複数と特異的に結合可能であり、任意選択で、標識をさらに含
    む、抗体またはその抗原結合断片。
  12. 好ましくは配列番号47〜配列番号51からなる群から選択される配列を含む、請求項
    1から7のいずれか1項に記載のELABELAポリペプチドの発現、量または活性のい
    ずれかの組合せを調節可能なshRNAまたはsiRNA分子。
  13. 対象とする化合物をアッセイする方法であって、
    (a)請求項1から7のいずれか1項に記載のELABELAポリペプチドを、候補化
    合物と接触させること、およびアッセイを実施して、前記候補化合物が前記ELABEL
    Aポリペプチドと結合するかどうかを判定すること、
    (b)請求項1から7のいずれか1項に記載のELABELAポリペプチドを、候補化
    合物と接触させること、およびアッセイを実施して、前記候補化合物が前記ELABEL
    Aポリペプチドの活性を調節するかどうかを判定すること、または
    (c)請求項1から7のいずれか1項に記載のELABELAポリペプチドを発現する
    細胞を、候補化合物と接触させること、およびアッセイを実施して、前記候補化合物が、
    前記細胞中のまたは細胞のELABELAポリペプチドの発現、量または活性の上昇また
    は低減を引き起こすかどうかを判定すること
    を含み、
    好ましくは、そのように同定される前記対象の化合物を単離または合成することをさら
    に含む、方法。
  14. 請求項13に記載の方法によって同定、単離または合成された、対象とする化合物。
  15. 請求項1から7のいずれか1項に記載のELABELAポリペプチドの発現、量または
    活性のいずれかの組合せを下方制御する方法であって、前記ELABELAポリペプチド
    を、請求項11に記載の抗体またはその抗原結合断片、請求項12に記載のshRNAま
    たはsiRNAまたは請求項14に記載の対象とする化合物に曝露することを含む、方法
  16. (a)心機能不全、高血圧症または血圧、心収縮性もしくは体液平衡における心血管異
    常、
    (b)心肥大、冠動脈疾患(CAD)、アテローム性動脈硬化症、梗塞後治療、心筋虚
    血−再灌流傷害または心房細動、冠動脈心疾患、心不全、肺動脈性高血圧症(PAH)な
    どの心血管疾患、
    (c)高血圧症、アンギナ、うっ血性心不全または勃起不全などの高血圧症と関連して
    いる状態、
    (d)個体におけるAIDSなどのHIV感染と関連している状態
    からなる群から選択されるELABELA関連状態の治療、予防または軽減において使用
    するための、請求項1から7のいずれか1項に記載のポリペプチド、請求項8もしくは9
    に記載の核酸、請求項10に記載のベクター、宿主細胞もしくはトランスジェニック非ヒ
    ト動物、請求項11に記載の抗体もしくはその抗原結合断片、請求項12に記載のshR
    NAもしくはsiRNA分子または請求項14に記載の対象とする化合物。
  17. 血管拡張薬として使用するための、請求項1から7のいずれか1項に記載のELABE
    LAポリペプチド。
  18. 細胞を操作する方法であって、前記細胞を請求項1から7のいずれか1項に記載のEL
    ABELAポリペプチドに曝露することまたは請求項8または9に記載の核酸もしくは請
    求項10に記載のベクターを前記細胞に導入することなどによって、前記細胞中のまたは
    細胞の、請求項1から7のいずれか1項に記載のELABELAポリペプチドの発現、量
    または活性のいずれかの組合せを調節する、好ましくは上方制御することを含む、方法。
  19. ELABELAポリペプチドの発現、量または活性の上方制御が、幹細胞中のまたは幹
    細胞の自己複製および/または多能性の維持または増強をもたらす、前記幹細胞中のまた
    は幹細胞の自己複製および/または多能性を維持または増強するための請求項18に記載
    の方法。
  20. 幹細胞などの細胞、組織、臓器もしくは生物中のまたは幹細胞などの細胞、組織、臓器
    もしくは生物の、請求項1から7のいずれか1項に記載のELABELAポリペプチドの
    発現、量または活性のいずれかの組合せを検出することを含む方法。
  21. 配列MPLHSRVPFPまたはQRPVNLTMRRKLRKHNまたは両方を含む
    第1の部分および対象とするポリペプチドを含む第2の部分を含む組合せであって、好ま
    しくは、前記第1の部分および前記第2の部分が、化学コンジュゲーションなどにより、
    共有結合で接合され、前記組合せが、前記第1の部分および前記第2の部分を含む融合タ
    ンパク質を含む、組合せ。
  22. 請求項21に記載の融合タンパク質を発現可能な発現構築物。
  23. 対象とするポリペプチドを検出または定量化する方法であって、請求項21に記載の組
    合せを産生すること、および前記組合せの前記第1の部分の存在を検出することまたはそ
    れを定量化することを含む、方法。
  24. 対象とするポリペプチドを単離する方法であって、請求項21に記載の組合せを産生す
    ること、および前記組合せを、請求項11に記載の抗体またはその抗原結合断片などの前
    記第1の部分と特異的に結合可能な分子に曝露することを含む、方法。
  25. 対象とするポリペプチドを配列MPLHSRVPFPまたはQRPVNLTMRRKL
    RKHNまたは両方とコンジュゲートしまたはその他の形で接合することを含む、方法。
  26. ELABELAポリペプチドまたはその断片を作製する方法であって、(a)細胞にお
    いてCXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)(式中、Xは、1個の/任意のア
    ミノ酸残基であり、前記ポリペプチド断片は、幹細胞の自己複製、多能性または両方を維
    持する)を含む配列をコードする核酸を発現させることまたは(b)化学合成を使用して
    CXXXRCXXXHSRVPFP(配列番号1)を含む合成ポリペプチドもしくはその
    断片もしくは配列番号53の配列を有する断片を生成することを含む、方法。
  27. ELABELA発現を測定または検出するためのイムノアッセイキットであって、
    (a)(i)配列CMPLHSRVPFP(配列番号52)を含むポリペプチド、
    (ii)配列QRPVNLTMRRKLRKHNC(配列番号53)を含むポリペプ
    チド、
    (iii)配列QRPVNLTMRRKLRKHNCLQRRCMPLHSRVPF
    P(配列番号2)を含むポリペプチド、または
    (iv)配列番号1〜36のいずれかの配列を含むELABELAポリペプチド
    のうち1種または複数と特異的に結合する1種または複数の単離された抗体またはその抗
    原結合断片を含むコーティング抗原と、
    (b)前記コーティング抗原を使用するための使用説明書と
    を含むイムノアッセイキット。
  28. 前記単離された抗体またはその抗原結合断片が標識されている、請求項27に記載のイ
    ムノアッセイキット。
  29. 酵素標識された試薬、前記単離された抗体または抗原結合断片、固体基質またはそれら
    のいずれかの組合せと特異的に結合する二次抗体またはその抗原結合断片をさらに含む、
    請求項27または28に記載のイムノアッセイキット。
  30. 添付の図面の図1から20を参照して以上に記載されているような方法または物、およ
    び添付の図面の図1から20に示されるような方法または物。
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