JP2529816B2 - 新規なヒト組織プラスミノゲン活性化因子突然変異体 - Google Patents

新規なヒト組織プラスミノゲン活性化因子突然変異体

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ヒト組織プラスミノゲ
ン活性化因子(t−PA)の新規な突然変異体に関するも
のである。これらの突然変異体は、後述する様に、既に
文献中に総括的に開示されている。しかし、本発明の突
然変異体は、他の研究者によってなされた基本的なヒト
−プラスミノゲン活性化因子分子を用いた研究や、セリ
ンプロテアーゼ類、トリプシンおよびキモトリプシンを
用いたモデル研究の結果からは予測し得ない活性を示
す、新規で特異的なものである。
【0002】
【発明の背景】コレン(Collen)らは、初めて、天然起
源からヒト組織プラスミノゲン活性化因子を実質上、純
粋な形で単離して同定し、プラスミノゲン活性化因子に
とって必要な活性の測定を行った(ヨーロッパ特許出願
公開No.041766、1981年12月16日公
開、最初の出願日、1980年6月11日)。
【0003】その後、譲受人の研究室において、ヒト組
織プラスミノーゲン活性化因子に通常伴なっているタン
パク質を、実質上、含まない状態のt−PAを、組換え
DNA技術を用いて生産することに成功した。この研究
は化学の学術文献およびヨーロッパ特許出願公開No.
093619(1983年11月9日公開、1982年
5月5日出願)に記載されている。上記の特許出願(EP
O公開No.093619)は、ヒトプラスミノゲン活性
化因子の誘導体、即ち、アミノ酸の置換、欠失、付加、
あるいは、基礎的なDNAに対する部位特異的突然変異
誘発による置換等により様々な修飾を受けている種々の
誘導体をも想定している。
【0004】上記出願で開示されている様に、ヒトプラ
スミノゲン活性化因子(t−PA)は、一本鎖および二本
鎖のいずれの形でも、存在している。後者は前者のタン
パク分解的加水分解産物である。一本鎖形から2本鎖形
へのタンパク分解的変換は、フイブリン血餅(クロット)
の溶解段階に起きることが示された[リッケン(Rijken)
ら、ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー
(J.Biol.Chem.)257、2920(1982)]。
プラスミノゲン活性化因子の活性は二本鎖形にあると考
えられているが、初期の報告では、一本鎖形のヒトt−
PA(リッケン、同上)や、一本鎖形のプロシン(procin
e)t−PA[ランビイ(Ranby)ら、トロンボ・レス(Thro
mb.Res.)27 176(1982)]も幾分かの活性を
有しているかもしれないと、指摘されていた[リッケン
ら、ビオシミカ・エ・ビオフイジカ・アクタ(Bioche
m.Biophy.Acta)580,140(1979)をも参
照]。
【0005】しかしながら、その後の研究者達は、一本
鎖形のt−PA製品には、少量の二本鎖形t−PAが不純
物として含まれていたことから、上記の如き一本鎖形の
活性についての報告を放逐した[アンドレーセン(Andre
asen)ら、EMBOジャーナル、30、151(198
4);イチノセ(Ichinose)ら、FEBS.レターズ17
,412(1984)]。これらの後続文献において、研
究者達は、t−PA等のセリンプロテアーゼは一本鎖形
の不活性な酵素原として発現され、このタンパク質が特
異的な部位(t−PAの場合は、275番目の位置にある
アルギニン)で加水分解された初めて活性となる、とい
う一般的な説を再確認している。
【0006】ウサギおよび犬を用い、1本鎖プラスミノ
ゲン活性化因子と二本鎖プラスミノゲン活性化因子の、
フイブリン血餅溶解活性のインビボでの比較研究がなさ
れた。ウサギの場合、この酵素の2つの形における能力
は同等であることが認められた[コレンら、ジェイ・ク
リン・インベスト(J.Clin.Invest.)71 368
(1983)]。しかし、犬に関して、同じモデルを用い
て行った評価では、二本鎖形のプラスミノゲン活性因子
に比べて一本鎖形のものの方がやや活性が低いことが報
告されている[コーニンガー(Korninger)ら、ジェイ・
クリン・インベスト(J.Clin.Invest.)69 57
3(1982)]。これらの研究報告は、インビボにおけ
るフイブリン血餅の溶解能力において、一本鎖プラスミ
ノーゲン活性化因子が、二本鎖プラスミノーゲン活性化
因子以上に優れていることはなく、むしろ、実際には、
劣っていることを示唆している。
【0007】
【発明の要約】本発明は、ヒトt−PAの新規な突然変
異体であって、驚くべきことに、コレンら(EPO公開
No.04766)によって最初に単離されたヒトt−P
A、並びに前記の組換え特許出願(EPO公開No.09
3619)に示されているt−PA分子と同等、あるいは
それ以上の活性を示す突然変異体に関するものである。
さらに詳しくは、本発明は、ヒトt−PAアミノ酸配列
の275および276位(それぞれ、アルギニンおよび
イソロイシンによって占められている)付近の部位に、
あるアミノ酸置換を有する特異的な突然変異体に関する
ものである。ある種の酵素的に活性な分子は、この(こ
れらの)部位(1または1以上)を認識し(おそらく、それ
と隣接している1またはそれ以上のアミノ酸と一緒
に)、塩基性アミノ酸の後方で機能的に加水分解して結
合(特に、アルギニン/イソロイシンおよびリジン/グ
リシン間)を切り、その結果、二本鎖物質を与える。こ
れらの2本の鎖は、システイン残基を介したジスルフイ
ド結合により、互いに結合している。本発明によれば、
これらの位置で、例えばアルギニンおよびリジン以外の
アミノ酸による置換が起るので、開裂部位に変化を来
し、2本鎖ヒトt−PAがインビトロまたはインビボで
生成されないか、あるいは、その形成成度が遅延されて
いる突然変異体が生産される。従って、本発明によれ
ば、生物学的な活性を試験する目的で、突然変異を誘発
された一本鎖ヒトt−PAを得ることができる。これら
の突然変異体は免疫を与えることができ、または、少な
くとも275/276部位で加水分解されることに抵抗
性を有しており、さらには、得られた一本鎖t−PA突
然変異体は、意外にも、コレンらのt−PAおよび/ま
たは前記の組換えt−PA分子と同等の活性を有するこ
とが、ある生物学的検定法で見出された。その上、これ
ら突然変異体は、天然に存在しているt−PA阻害物質
との反応性が低いことも示された。
【0008】
【詳しい記述】本明細書において、「ヒト組織プラスミ
ノゲン活性化因子」、「ヒトt−PA」または「t−PA」と
いう語句は、例えば組換え細胞培養系において、プロテ
アーゼ部分を含み、天然のヒト組織プラスミノゲン活性
因子以外のプラスミノゲン活性化因子に相当する生物活
性な形で生産された外因性のヒト(組織型)プラスミノゲ
ン活性化因子を意味する。全配列を通じて、1個または
それ以上のアミノ酸が異なることに起因する天然のアレ
ル変異体が存在し、また、生成され得ることは理解され
るであろう。また、宿主の細胞環境の性質により、グリ
コシル化のパターンにも変化がある。
【0009】ヒト組織プラスミノゲン活性化因子は、プ
ラスミノゲンをプラスミンに変化させるプロテアーゼ領
域と、フイブリンとの結合に関与すると考えられている
クリングル(kringle)含有領域との2個の機能的な領域
を有するポリペプチドである。従って、t−PAは、全
配列の一部にこれらの機能的な配列を含有しているポリ
ペプチドを包含するものである。
【0010】t−PAの「2本鎖開裂部位」は、少くと
も、275位のアルギニン残基を含有する。しかしなが
ら、275位の残基と隣接する、あるいは、275位付
近の数個の残基内の種々のアミノ酸もまた、プラスミノ
ゲン活性化因子をその二本鎖形に変換する酵素によって
認識され得る領域の一部であると思われる。従って、こ
の領域内であって、275位以外の位置のアミノ酸が置
換されることにより、2本鎖形への変換に抵抗し得る突
然変異プラスミノゲン活性化因子を得ることができる。
【0011】本明細書では特に、「一本鎖プラスミノゲ
ン活性化因子突然変異体」という語句は、2本鎖形への
変換に抵抗性を有するプラスミノゲン活性化因子を指す
ものとする。これは、二本鎖活性化部位における1また
は複数個のアミノ酸の置換に基づくことを特徴とする。
修飾された結果、その様な活性化部位は認識されなくな
り、通常、プラスミノゲン活性化因子を二本鎖形に変換
する酵素によって認識されなくなる。
【0012】トリプシンおよびキモトリプシンとの類似
性に基づき、セリンプロテアーゼ類における二本鎖形成
において重要な点を考慮し、t−PAの場合は、276
位に遊離のα−アミノ基が存在することが重要と思われ
る。275位のargにおいて開裂されると、276位の
α−アミノ基が遊離の状態になり、ポリペプチド鎖と、
t−PAの活性なセリン領域で反応が自由に行われるよ
うになる。従って、本発明は、分子全体としての活性全
てを消失させることなしに、前記の如きα−アミノ基と
プロテアーゼ活性部位との相互作用を妨げ得る全ての突
然変異を包含するものである。
【0013】基本の(元々の)DNAに突然変異を誘発
し、本発明の突然変異体を調製するために利用し得る様
々な方法がある。その内、本明細書において特に好まし
い例示の方法は、突然変異を起こそうとする領域をコー
ドしている配列を含む、天然のt−PA遺伝子のフラグ
メントを複製可能な形のファージM13mp8に挿入して
M13mp8PAを組立てることを含む。次いで、挿入し
たt−PA配列と相補的であるが、置換すべきアミノ酸
をコードしている1またはそれ以上のヌクレオチドトリ
プレットを含んでいる合成オリゴヌクレオチドを一本鎖
形のM13mp8PAにアニールし、二本鎖領域を形成す
る。この領域は、DNAポリメラーゼIによる、残りの
相補鎖の形成におけるプライマーとなる。複製、同定の
後、この突然変異t−PA配列を更に修飾するか、ある
いは、突然変異t−PAポリペプチドを発現させるため
の原核性または真核性ベクターの組立てに用いることが
できる。
【0014】上記の一般的な方法を用い、275/27
6および/または277/278二本鎖開裂部位以外の
位置でt−PAを突然変異させ、本発明の範囲に含まれ
る突然変異t−PA誘導体を生産することができる。そ
の様な他の部位は、通常、アルギニンまたはリジンに、
イソロイシン、セリンまたはアラニンが続くトリプシン
様開裂部位等の酵素的な加水分解を受け易いポリペプチ
ド配列である。その様なトリペプシン様開裂部位内の1
またはそれ以上のアミノ酸の置換によって、トリプシン
様プロテアーゼによる加水分解に抵抗する突然変異t−
PAが得られる。発現および精製の工程中で、さらに、
医薬としてインビボに投与した場合に、これらの有する
酵素的分解に対する抵抗性に基づき、本発明のt−PA
は、突然変異していないt−PAに比べて生物学的な活
性を失ない難いことになる。ヒトt−PA内のその様な
トリプシン様開裂部位には、例えば、アルギニン−アラ
ニン(40−41位)、アルギニン−セリン(27−28
位)およびアルギニン−セリン(462−463位)が含
まれる。
【0015】A.一般論 本発明の突然変異t−PAは、1)第1番目のアミノ酸に
メチオニンを含有させ(ATG開始シグナルコドンを構
造遺伝子の上流に挿入する方法を用いてその様にす
る)、または、2)メチオニンが細胞内または細胞外で開
裂される場合には、そのものが正常状態で有している第
1番目のアミノ酸を含有させ、または、3)そのものが
普通に有するシグナルポリペプチド以外のシグナルポリ
ペプチドまたはコンジュゲートしたポリペプチドであっ
て、細胞内または細胞外環境で特異的に開裂され得るシ
グナルポリペプチドまたはコンジュゲートしたポリペプ
チドと一緒に調製し、または、4)余分な、不要のポリ
ペプチドを開裂除去する必要がない成熟型で、発現さ
れ、調製される。どの方法によっても、得られた種々の
突然変異したヒトt−PAを回収し、これを、心筋梗
塞、発作、肺動脈塞栓症、深部静脈血栓症、抹消動脈閉
塞その他の血栓性症状等の種々の血管状態、あるいは疾
患に対する治療に適合し得る程度に精製することができ
る。
【0016】ヒト突然変異t−PAは機能的にフイブリ
ンと結合し、インビトロまたはインビボにおいて、プラ
スミノゲンを変化させて、フイブリン血餅の可溶化作用
を有するプラスミンを与える様、触媒し得るものと定義
される。
【0017】「発現ベクター」という語句は、自身が含有
しているDNA配列であって、該DNAを発現させるた
めの他の配列と機能的(操作可能)に結合しているDNA
配列を発現させることができ、宿主生物内で、エピソー
ムとして、あるいは染色体DNAの一部として複製可能
なベクターを包含する。
【0018】「組換え宿主細胞」という語句は、組換えD
NA技術を用いて組立てられた発現ベクターで形質転換
された細胞を指す。
【0019】B.宿主細胞培養およびベクター 本明細書で開示したベクターは広範な範囲に及ぶ原核性
および真核性生物の宿主細胞内で用いるのに適する。大
腸菌K12株294(ATCC No.31446)は特に
有用である。その他の微生物株、例えば大腸菌Bおよび
大腸菌X1776(ATCC No.31537)も用い
ることができる。これらの例は、当然例示にすぎず、限
定的なものではない。
【0020】原核生物に加えて、酵母培養等の真核性生
物も用いることができる。多核生物からの細胞培養は、
今日選択される宿主である。原則として、その様な細胞
培養はすべて有効である。しかしながら、脊椎動物由来
の細胞に大きい関心が寄せられており、これらの細胞を
培養(組織培養)して増殖させる方法は、再現性のある方
法となっている[組織培養(Tissue Culture)、アカデ
ミック・プレス(Academic Press)、クルスおよびパ
ターソン(Kruse and Patterson)編(1973)]。そ
の様な有用な宿主セルラインには、VEROおよびHe
La細胞、チャイニーズ・ハムスター・卵巣(CHO)セ
ルライン、W138、BHK、COS−7およびMDC
Kセルラインが含まれる。
【0021】以下に記載する実施例においては、trpプ
ロモーター系を使用して大腸菌を用い、また、プロモー
ターとしてSV40複製起源を含有している発現ベクタ
ーを使用してCHO細胞を用いた。しかしながら当該技
術者ならば他の原核性あるいは真核性宿主細胞培養を用
い得ることを理解できる。
【0022】C.方法 1.トランスフェクション 強固な細胞壁障害を持っていない細胞を宿主細胞として
用いる場合には、グラハム(Graham)ら、ピロロジイ(V
ivology)52 546(1978)の示したりん酸カルシ
ウム沈降法によってトランスフェクションを行う。しか
しながら、核注入またはプロトプラスト融合を利用する
こともできる。原核性細胞または実質的な細胞壁構築物
を有する細胞を用いる場合には、コーエン(Cohen)ら、
プロシーデイングス・オブ・ザ・ナショナル・アカデミ
ー・オブ・サイエンスイズ(Proc.Natl.Acad.Sc
i.)(USA)69 2110(1972)の記載した塩化
カルシウム法が、トランスフェクションにとって好まし
い方法である。
【0023】2.ベクターの組立て 所望の暗号配列およびコントロール配列を含有している
好適なベクターを組立てるには、自体既知の標準的なラ
イゲーション(結合)法を用いる。単離したプラスミドま
たはDNAフラグメントを切り開き、修復して再結合
(ライゲート)させ、所望のプラスミドを組立てるのに望
ましい形にする。
【0024】D.実施例 1.t−PA突然変異誘発のためのM13mp8PABgl
IIの組立て ヒトt−PAのDNAは、プラスミドpPADHFR−6
(pETPFRとも呼称)およびPA25E10から得ら
れた。これら2個のt−PAプラスミドの調製法は、E
PO出願公開No.093619(前掲)に記載されてい
る。プラスミドPA25E10は、t−PA遺伝子の後
部508アミノ酸をコードしている配列と、3'非翻訳
領域の772塩基対を含有している。このプラスミドを
SacIおよびBglIIで消化して得た744塩基対フラ
グメントを記述の標準的手法により単離した。t−PA
の既知の配列および図1に示した制限地図から分る様
に、このフラグメントは、t−PAのアミノ酸411か
ら527に対するコドン、並びに3'非翻訳領域の一部
を含んでいる。
【0025】プラスミドpPADHFR−6は、t−PA
の全構造遺伝子、および3'非翻訳領域の一部を含んで
いる。このプラスミドをSacIおよびBglIIで消化
し、生成した1,230塩基対フラグメントを単離し
た。このフラグメントは、成熟型t−PAの最初の41
0アミノ酸に関するコドンを含有している。
【0026】これらのフラグメントを標準的な方法でラ
イゲートさせ、BglIIで消化した。成熟t−PAの全
配列と3'非翻訳領域の一部に関するコドンを含む1,9
74塩基対フラグメントを単離した。二本鎖M13mp8
[メッシング(Messing)ら、「巨大分子組換えDNAに関
する第3回クリーブランド・シンポジウム(ThirdClev
eland Symposium on Macromolecules Recombina
ntDNA)」、A.ウオルトン(A.Walton)編、エルセ
ビアー(Elsevier)アムステルダム(1981)p.14
3]をBamHIで消化し、BglII消化t−PAとアニー
ルさせ、M13mp8PABglIIを組立てた。この二本
鎖の、複製可能なM13mp8PABglIIで大腸菌JM
101細胞(ATCC No.33876)を形質転換し
た。このファージでトランスフェクトされた大腸菌JM
101細胞から一本鎖形および二本鎖(RF)形のM13
mp8PABglIIを単離することができる。一本鎖形の
M13mp8PABglIIを、t−PAの特定部位におけ
る(部位特異的)突然変異誘発に用いた。
【0027】 2.部位特異的突然変異誘発のためのプライマーの合成 ヒトt−PA構造遺伝子を部位特異的突然変異誘発に付
し、種々の位置にアミノ酸置換を有するt−PA(複数)
を発現する様、修飾した。合成オリゴヌクレオチドは、
例えば、クレアら[プロシーディングス・オブ・ザ・ナ
ショナル・アカデミー・オブ・サイエンスイズ(USA)
75 5765(1978)]の固相ホスホトリエステル
法により調製された。その様な特定部位における突然変
異誘発のために以下の合成プライマーを調製した。 天然のアミノ酸配列 275 279 Pro Gln Phe Arg Ile Lys Gly Gly 天然のDNA配列 G CCT CAG TTT CGC ATC AAA GGA G プライマー1B8 Gly DNA配列 G CCT CAG TTT GGT ATC AAA GGA G プライマー2C9 Glu DNA配列 G CCT CAG TTT GAA ATC AAA GGA G プライマー4A10 Gly Ile DNA配列 G TTT GGT ATC ATC GGA GGG CTC TT プライマー3A7 Gly Ile DNA配列 G CCT CAG TTT GGT ATC ATC GGA G プライマー4B3 Glu Ile DNA配列 G CCT CAG TTT GAA ATC ATC GGA G
【0028】天然のt−PAのアミノ酸配列および遺伝
子配列は、最初の2列に記載されている。プライマー
は、指摘した残基において、天然の遺伝子配列と異って
いる。対応するアミノ酸置換体は、このアミノ酸をコー
ドしているトリプレットの上方に示されている。
【0029】3.部位特異的突然変異誘発 以下に、合成プライマーの突然変異配列を含有する種の
t−PAクローンの組立て方法を示す。ここでは、アデ
ルマン(Adelman)ら[「DNA」2、183(1983)]の
一般的な方法を用いた。各クローンの全組立て模式図を
図8に示した。M13RF1B8、M13RF2C9お
よびM13RF4A10は、前記の、唯1個のアミノ酸
に突然変異を有するプライマーを用いて組立てられた。
単一の標準M13RF4A10(277位に突然変異を
有する)をプライマー3A7または4B3とアニールさ
せることにより、M13RA3A7およびM13RF4
B3が、それぞれ得られた。これら突然変異t−PA遺
伝子の精製M13RF DNAを、大腸菌JM101細
胞を用いて得られた。次いで、突然変異t−PA DN
A配列を含有するフラグメントを用いて、突然変異t−
PAのための発現ベクターを組立てた。
【0030】合成オリゴヌクレオチド50mgを、T4ポ
リヌクレオチドキナーゼ8Uを含有する、50mMトリ
ス−HCl(pH7.5)、10mMMgCl2、10mMジチ
オトレイトール、および1mM ATPの混液10μl
中、37℃で30分間、ホスホリル化(りん酸化)した。
プローブとして用いるために、ATPの代りに60mCi
32−P]−ATP(300μCi/nmol)を用い、合成
オリゴヌクレオチド40ngを上記の如くにしてホスホリ
ル化することにより、約50〜60×106cpm/(24
量体400ng)を得た。ヘテロ二本鎖を形成させるため
に、一本鎖M13mp8PABglII10ngを、りん酸化
したプライマー10ngとEcoRI消化M13mp8PAB
glIIRFの大きいフラグメント50ngとを含む、10
mMトリス−HCl(pH7.5)、10mM MgCl2、1m
Mジチオトレイトールの混合物40μl中で、95℃に
おいて10分間加熱し、次いで室温まで徐々に冷却した
(30分)。2mM ATP、0.25mMづつのdGT
P、dTTP、dCTPおよびdATP、大腸菌DNAポ
リメラーゼIラージフラグメント5U、およびT4DN
Aリガーゼ400単位を含有するリガーゼバッファー1
0μlを加えてプライマー延長を開始させた。12℃で
1時間経過した後、反応混合物を大腸菌JM101細胞
にトランスフォーム(導入)した。
【0031】ライゲーション混合物10μlとコンピテ
ントJM101細胞200μlとを混合し、氷上で30
分間、次いで37℃で5分間インキュベートすることに
より、形質転換を行った。次いで、2YTトップ寒天
(アガー)3.5mlと混和JM101細胞300μl、I
PTG10μl(200mM)およびXgal50μlを55℃
において混合し、形質転換された細胞を加えた後、薬物
不含のLBを入れた9cmのペトリ皿上で平板培養した。
【0032】無着色のプラークを拾い上げ、2YT培地
10.0μlの入ったマイクロタイター(微量力価定)デ
イッシュに移した。接種されたマイクロタイター液を直
径15cmのLB寒天平板上にスタンプし(押し付け)、2
YTトップ寒天8ml中のJM101細胞菌600μlを
重層して37℃で一夜インキュベートした。形成された
プラークを物理的な接触(1分間)により、ニトロセルロ
ース・ディスクに移した。このニトロセルロース・ディ
スクを0.5M NaOHおよび1.5M NaClで3
分間処理した後、3M NaCl−0.5MトリスHCl
(pH7.5)で15分間処理して洗浄し(2回)、次い
で、2×SSCで15分間洗浄処理した。プレハイブリ
ダイゼーションミックスは、10mMトリス(pH7.
5)、5mM EDTA、0.9M NaCl、1×デンハ
ート(Denhardt)0.5%NP40、100μMAT
P、1mMピロりん酸ナトリウム、1mMりん酸ナトリウ
ムおよび50μg/ml大腸菌tRNAを含有している。1
×デンハートは、1l当り、フイコール(Ficoll)200
mg、ポリビニルピロリドン200mg、ウシ血清アルブミ
ン(BSA:フラクションV)200mgを含有している。
真空中において、80℃で90分間、ディスクを焼い
た。次いで、ディスクを、ペトリ皿中でプレハイブリダ
イゼーション液6mlと一緒に3時間インキュベートし、
次いで、5×106cpmの標識プライマーを加え、一夜ハ
イブリダイズさせた。49℃において、0.4×SSC
を用い、選択的な洗浄を行い、ディスクを風乾した後、
X線フイルムに露出させた。次いで、陽性にハイブリダ
イズしたクローンを、ジデオキシ配列決定により、分析
した[アルデマン(前掲)参照]。
【0033】4.大腸菌pXAPPA18 3'△×10
trpR内で突然変異t−PAを発現させるためのベクター
の組立て 種々の突然変異t−PADNA配列のための発現ベクタ
ーとして用いるために、プラスミドpXAPPA183'
△×10trpRプラスミドを組立てた。このプラスミド
の全組立て模式図は添付の図9〜図16に示されてい
る。得られたプラスミドは図15及び図16に示されて
いる。このプラスミドはtrpRリプレッサー遺伝子を含
有しており、また、プラスミドの増幅を阻害するpBR
322DNAを欠失している。この欠失はXAP欠失と
して知られており、サットクリッフ(Sutcliff)、コー
ルド・スプリング・ハーバー・シンポジウム・オン・ク
オンテイテイテイブ・バイオロジイ(Cold Spring
Harber Symposium on Quantitative・Biology)
Vol.43 77(1979)、コールド・スプリング・
ハーバー・プレス、が開示した様に、pBR322のAv
aI制限部位からPvuII制限部位までの641塩基対
のpBR322DNA配列が除去されることを意味す
る。trpRリプレッサーは、プラスミドのコピー数増加
に起因して、t−PA発現が、未成熟なままで脱抑制さ
れることを補償するよう、作用する。pXAPPA18
3'△×10trpRの組立てにおける中間体プラスミドp
PA18の組立て模式図は図9に示されている。このプ
ラスミドは、全てのプレーt−PA構造遺伝子と、5'お
よび3'非翻訳領域とを含有している。このプラスミド
はまた、特徴的に、t−PA遺伝子に伴なうtrpプロモー
ター、並びにアンピシリンおよびテトラサイクリン耐性
の付与に係る配列を含有している。
【0034】pPA18の組立てのために、4個のプラ
スミド、即ち、pFIFtrp69、pHKY10、ptPAt
rp12およびpPA25E10を用いた。プラスミドpF
IFtrp69はゲッデル(Goeddel)ら、ヌクレイックア
シッズ・リサーチ(NucleicAcids Research)
057(1980)により開示された。プラスミドpHK
Y10は、米国特許出願No.685,521(1984
年12月24日出願)に開示されており、これは、米国
特許No.307,473(1981年10月1日出願)お
よびNo.133,296(1980年3月24日出願)
(ヨーロッパ特許出願公開No.0036776)と一連
の出願である。プラスミドptPAtrp12およびpPA2
5E10はペニカ(Pennica)ら、ネイチャー(Nature)
301 214(1983)およびEPO公開No.09
3,619(前掲)に開示されている。
【0035】通常、プラスミドpFIFtrp69をPstI
とXbaIで消化し、図9中、フラグメント1と表示され
ている950塩基対のフラグメントを得る。プラスミド
ptPAtrp12を、XbaIとNarIで消化した。この消
化により、図9中、フラグメント4と表示されている3
40塩基対の配列を単離した。プラスミドpPA25E
10をNarIとBglIIで消化した。この消化により、
図9中、フラグメント3と表示されている1604塩基
対フラグメントを単離した。プラスミドpHKY10を
PstIとBglIIで消化し、図9中、フラグメント2と
表示されている2900塩基対フラグメントを生成させ
た。これらの4フラグメントをライゲート(結合)させ、
得られたDNAを用いて大腸菌細胞を形質転換し、pP
A18を得た。
【0036】プラスミドpPA18を単離し、Sau3A
消化に付した後、DNAポリメラーゼIのクレノウ(kle
now)フラグメントで処理し、制限部位をうめた。この非
環式プラスミドをSacIで処理し、図10及び図11
中、フラグメント5と表示されている389塩基対配列
を単離した。プラスミドpPA18を、SacIおよびBa
mHIで消化した。この消化により、ベクターフラグメ
ント6が単離された。プラスミドpBR322[ボイヤー
(Boyer)ら、「ジーン」2 95(1977)]をEcoRI
で消化し、次いで、DNAポリメラーゼIのクレノウフ
ラグメントで処理した。この開放−末端DNA配列をB
amHIで消化し、図10及び図11中、フラグメント7
と表示されている375塩基対配列を得た。フラグメン
ト5、6および7を結合させ、得られた生成物で大腸菌
を形質転換し、プラスミドpPA18 3'△を得た。こ
のプラスミドは、t−PA遺伝子の3'非翻訳領域の一部
が除去されている外は、pPA18と同等である。
【0037】このプラスミドpPA18 3'△をPstI
とNarIで消化し、図12中、フラグメント8と表示さ
れている313塩基対フラグメントを生成させた。この
フラグメントはアミノ酸8から109までをコードして
いる。合成オリゴヌクレオチドフラグメント9は、式: 5'CTAGAATTATGTCTTATCAAGTTATTTGCA TTAATACAGAATAGTTCAATAA 5' で示される配列を有する。
【0038】この合成DNAをフラグメント8のPstI
部位に結合させ、成熟t−PA分子の第7番目のアルギ
ニンコドンを再生すると共に、最初の6個のアミノ酸コ
ドンを得た。加えて、成熟t−PAアミノ酸暗号配列の
残基1の5'側に隣接している合成N−末端メチオニン
コドンの5'側にリボソーム結合部位が位置している。
このオリゴヌクレオチドの5'末端にはXbaI制限部位
が存在している。従って、フラグメント8を、合成オリ
ゴヌクレオチドフラグメント9の存在下でライゲートさ
せ、この混合物をXbaIおよびNarIで消化することに
より、フラグメント10(図12)が得られた。
【0039】プラスミドpPA18 3'△をNarIとS
acIで消化し、900塩基対配列のフラグメント11
(図13及び図14)を生成させた。同じプラスミドをS
acIとXbaIで消化し、ベクターフラグメント12(図
13及び図14)を生成させた。フラグメント10、1
1および12をライゲートして大腸菌の形質転換に用
い、pPA18 3'△×10を単離した。米国特許出願
No.538,730(1983年10月3日出願、Epo
公開No.136907)に開示されているPFMBtrp
Rから、XAP欠失とtrpRリプレッサー遺伝子を含有
しているDNA配列を単離した。簡単に述べると、この
プラスミドは、当業者既知の以下に示す3つのプラスミ
ドから組立てられた。phGH107:EPO公開No.0
2242に記載(1981年1月14日公開)されてお
り、このプラスミドは、誘導可能なlacプロモーターの
供給源として使用された。ptrpR3:ローダー(Roeade
r)ら、モレキュラー・ジェネテイックス(Molecular
Genetics)176、361(1979)に記載されてお
り、このプラスミドは、trpリプレッサーの暗号配列の
供給源として使用された。pFMB1:EPO公開No.
0068693(1983年1月5日公開)に記載されて
おり、このプラスミドは、A24株由来のFMD抗原の
暗号配列の供給源として用いられた。
【0040】trpリプレッサー配列を得るには、ptrpR
3をHaeIIIで処理して6%アクリルアミドゲルによ
り、334塩基対のフラグメントを単離し、単離したフ
ラグメントを、式: 5'CCATAGAATTCTATGG で示される配列を有する16量体のEcoRIリンカーと
ライゲートさせた。
【0041】ベクターバックボーンとlacプロモーター
を得るために、phGH107をEcoRIで消化した後、
細菌性アルカリ性ホスファターゼで処理した。次いで、
lacUV5を含有している大きいベクターフラグメント
をT4リガーゼを用いて修復したtrpRプラスミドとラ
イゲートさせ、このライゲーション・ミックスを用いて
大腸菌を形質転換した。プラスミドDNAを形質転換体
から単離し、所望のプラスミド(ptrpR/hGH107と
命名)の存在を確認した[メッシング(Messing)ら、ニユ
ークレイック・アシッズ・リサーチ、309(198
1)]。
【0042】ptrpR/hGH107をEcoRIで部分消
化し、クレノウで平滑末端化した後、PvuIIで処理し
てlacプロモーター/trpリプレッサーオペロン(530b
pフラグメント)を得た。pFMB1をPvuIIで部分消
化し、6%ポリアクリルアミドゲルを用いてベクターフ
ラグメントを単離することにより、trpプロモーターの
コントロール下にある、FMB暗号配列を含有してい
る、発現ベクターのバックボーンを得た。ptrpR/hG
H107フラグメントをpFMB1のPvuII消化物と
混合し、T4リガーゼでライゲートさせた。次いで、ラ
イゲーション混合物を用いて大腸菌株294を形質転換
し、得られた形質転換体をプラスミドの供給源として使
用した。得られたプラスミドpFMB/trpRをミニスク
リーンにより立証し、また、AvaI−PvuII消化によ
って挿入体の方向性を証明した。プラスミドpFMB/t
rpRをNdeIとBamHIで消化した。trpRリプレッサ
ーを含有しているフラグメントを単離した。プラスミド
pPA18 3'△×10をNdeIおよびBamHIで消化
した。主要なベクターフラグメントを単離した。このベ
クターフラグメントとpFMBtrpR由来のtrpRリプレ
ッサーフラグメントとをライゲートさせ、得られたDN
A混合物を用いて大腸菌を形質転換し、この形質転換体
からプラスミドpXAPA18 3'△×10trpRを単離
した(図15及び図16参照)。
【0043】 5.t−PA突然変異体のための大腸菌発現ベクター 大腸菌内でt−PAおよびt−PA突然変異体を発現させ
るのに用いられるベクター、pXAPPA18 3'△×
10trpRを図15及び図16に示す。図から分る様
に、天然のt−PA構造遺伝子の発現はtrpプロモーター
によってコントロールされている。XbaI、NarIおよ
びSacI制限部位に注意が寄せられた。プラスミドpX
APPA18 3'×10trpRをNarIとXbaIで消化
した。340塩基対からなるフラグメント1(図15及
び図16)を単離した。pXAPPA183'△×10trp
RをXbaIとSacIで消化して生成された大きいフラグ
メントを単離することにより、ベクターフラグメントで
ある、フラグメント2(図15及び図16)を得た。フラ
グメント3(900bp)は、部位特異的突然変異の誘発
(図8)によって得られた各突然変異t−PAクローン類
のRFDNAをNarIおよびSacIで消化することによ
り、得られた。フラグメント1およびフラグメント2
と、各フラグメント3とをライゲートすることにより、
別々の突然変異t−PA類を発現するベクター類を組立
て、これらを用いて大腸菌を形質転換し、各大腸菌突然
変異t−PA発現ベクターを単離した。各ベクターを次
に示す。 pXAPPA18 3'△×10trpR 1B8 pXAPPA18 3'△×10trpR 2C9 pXAPPA18 3'△×10trpR 4A10 pXAPPA18 3'△×10trpR 3A7 pXAPPA18 3'△×10trpR 4B3
【0044】これらのプラスミドを、野性型t−PA発
現ベクターpXAPPA18 3'△×10trpRと同様
に、大腸菌W3110fhuA−の形質転換に用いた。
【0045】大腸菌W3110fhuA−は、ファージ耐
性菌であって、fhuA遺伝子に伴なうDNA配列の欠失
または逆転(位)を有することを特徴としている。要する
に、大腸菌W3110(ATCC27325)を、テトラ
サイクリン耐性を付与し得る、転送可能な(トランスポ
ーザブル)因子、Tn10を含有しているラムダバクテリ
オファージにより、形質導入する。Tn10形質導入W
3110を、ファージ感染に対する抵抗性に基づいて選
択する。ファージ耐性株をプールし、バクテリオファー
ジP1に感染させる。得られたリゼイトを用いて大腸菌
AT982[ブクハリ(Bukhari)ら、ジャーナル・オブ
・バクテリオロジー105、844(1971)]に形質
導入する。AT982株はfhuA遺伝子に接近した位置
にDap突然変異を有している。従って、AT982株を
P1リゼイトで形質導入し、テトラサイクリン耐性であ
って、DAP機能を再生している形質導入体を選択する
ことにより、トランスポゾンTn10がfhuA遺伝子内に
位置していることが示される。テトラサイクリン耐性で
あって、DAP機能を再生している株は、大腸菌W31
10にバクテリア・ファージP1を形質導入するための
DNAの供給源である。テトラサイクリン耐性とファー
ジ耐性を示す形質導入されたW3110株を選択する。
次いで、これらの株を、ファージ感染に対する抵抗性と
テトラサイクリン感受性への逆転に基づいて選択する
[ナロイ(Naloy)ら、ジャーナル・オブ・バクテリオロ
ジイ、145、1110(1981)]。このテトラサイ
クリン感受性への逆転は、T1ファージ感染に対する抵
抗性の保持と相まって、fhuA遺伝子に伴なっているD
NA配列が欠失されたか、非可逆的に逆転されたことを
示唆している。この様にして組立てられた株が大腸菌W
3110fhuA-である。
【0046】転送可能な因子Tn10をW3110に挿
入するのに用いた、Tn10含有ファージは以下の様に
して組立てられた。出発物質は、ラムダcI857b22
10am29である。このファージは当業者にとって既知
であり[クレックナー(Kleckner)、ジャーナル・オブ・
モレキュラー・バイオロジー116、125(197
7)]、ラムダの良く知られた3種の突然変異体から標準
的な方法で組立てられた。このラムダファージのリゼイ
トを、当業者既知の方法で操作し、Tn10トランスポ
ゾンを担持させておいたアンバー・サプレッサー(抑圧)
大腸菌C600(ATCC No.23724)に関して調
製した[クレックナーら、ジャーナル・オブ・モレキュ
ラー・バイオロジー116、125(1977)]。この
リゼイトを用い、アンバーサプレッサーとcI857遺
伝型を持ったラムダプロファージを含有する大腸菌C6
00(ラムダcI857)に感染させた。テトラサイクリ
ン耐性コロニーを、ブロス中、32℃、次いで42℃で
90分間、増殖させることによって熱誘導し、テトラサ
イクリン耐性コロニーのリゼイトを調製した。このリゼ
イトを大腸菌C600上にプレートし、レプリカ平板法
に付した。大腸菌C600上に現われたプラークを大腸
菌C600と、異種免疫プロファージ・ラムダimm43
4を含有している大腸菌W3102sup+(ラムダimm43
4)[クレックナーら、ジェネティックス90、427
(1978)]との上でレプリカ平板法に付した。異種免
疫株上に現われたプラークをテトラサイクリン平板上に
プレートした。これらの平板上に現われたプラークはテ
トラサイクリン耐性を形質導入することができ、これら
を、上記の大腸菌W3110fhuA−の調製法に適用す
ることができる。
【0047】天然のt−PAおよび突然変異tlPAは、
適当なt−PAおよび突然変異t−PAプラスミドによっ
て形質転換された細胞の培養物(10l)から得られた。
トリプトファン欠損培地を用いて発現を誘導した。
【0048】6.哺乳類細胞内でのt−PA突然変異体
の発現ベクター プラスミドpPADHFR−6[pETPFRとも称され
る。EPO出願公開No.93619(前掲)参照。]を図
17に示す。天然のt−PA構造遺伝子の発現は、SV
40T−抗原の初期プロモーターのコントロール下にあ
る。このプロモーターは、DHFR遺伝子の発現をもコ
ントロールする。BglII、BstXIおよびBstEII
制限部位に注意が払われた。pPADHFR−6をBgl
IIとBstEIIで消化し、生成した大きいフラグメン
トを単離することにより、フラグメント1(図17)を得
た。pPADHFR−6をBglIIとBstXIとで消化
し、400塩基対のt−PAフラグメントを単離するこ
とにより、フラグメント2(図17)を得た。各突然変異
t−PAクローンから得たRFDNAをBstXIとBst
EIIで消化することにより、図17のフラグメント3
に相当する、所望の突然変異を含む1,141塩基対のt
−PAフラグメントを得た。フラグメント1およびフラ
グメント2を、各フラグメント3とライゲートさせた。
このDNA混合物を用いて、大腸菌を形質転換した。各
形質転換体から以下の真核性発現ベクターが得られた。 pPADHFR−6 1B8 pPADHFR−6 2C9 pPADHFR−6 4A10 pPADHFR−6 3A7 pPADHFR−6 4B3
【0049】これらのプラスミドを、非−突然変異t−
PA発現ベクターpPADHFR−6と同様に用い、D
HFR欠損CHO細胞をトランスフェクトした[グラハ
ム(Graham)ら、ヴイロロジイ(Virology)52、456
(1973)、およびEPO公開No.093619参
照]。培養物を、濃度の高いメトトレキセートにさらす
ことにより、天然および突然変異t−PAの発現を増幅
することができる。
【0050】例えば、グラハムらのりん酸カルシウム沈
降法[ヴイロロジイ52、456(1973)]を用い、プ
ラスミドpPADHFR−62C9およびpPADHFR
−61B8により、DHFR欠損CHO細胞をトランス
フェクトすることができる[ウーラブおよびチャッシン
(Urlab and Chasin)PNAS77、4219(19
80)]。
【0051】いずれの場合においても、選択培地(ヒポ
キサンチン、グリシンおよびチミジンを欠く培地、即
ち、−HGT培地)中に生じたコロニーをプールし、さ
らに−HGH培地で増殖させる。これらの細胞を、25
0nMメトトレキセート中、100mmの平板当り2×1
5細胞の割合でプレートし、プラスミド配列の増幅に
関して選択する。250nMメトトレキセート中で増殖
した5個のクローンを平板から抽出したところ、これら
全てがt−PAを培地中に分泌していることが分った。
これらのクローンを以後の研究に充てた。
【0052】E.測定(アッセイ)法 1.突然変異t−PAおよびt−PAの精製 上記の如く、哺乳類細胞中で発現された様々なt−PA
類が細胞培養の培地中に分泌された。この様なt−PA
類を含む培地をそのまま、後述する種々の測定に用いる
か、あるいは、それらの測定法に適用する前に下記の精
製工程の1またはそれ以上に付し、t−PAまたは突然
変異t−PAの純度を高めた。
【0053】突然変異t−PAを含むCHO細胞の培地
を、リッケン(Rijken)ら[ビオシミカ・エ・ビオフイジ
カ・アクタ(Biochim.& Biophys.Acta.)58
、140(1979)]の方法に従い、塩化亜鉛で活性
化したキレート化セファロース(Sepharose)(ファルマ
シア)により、バッチ抽出し[樹脂10〜20(ml)/培地
(l)]、フィルター上に収集した。樹脂をカラムに注入
し、0.02Mりん酸ナトリウム(pH8.0)、0.2
5M NaCl、0.01%TWEEN80、およびアプ
ロチニン10mg/lを含んだバッファー中で洗浄した。
50mMイミダゾールを含有する同じバッファーでt−P
Aを溶離した。t−PAプールを、0.02Mりん酸ナ
トリウム(pH8)、0.25M NaClおよび0.01
%TWEEN80中で透析し、リジン・セファロース樹
脂[ラドクリッフエ(Radcliffe)ら、アーク・バイオケ
ム・バイオフィス(Arch.Biochem.Binphys)18
、185(1978)および、アレン(Allen)ら、トロ
ンボシス・ヘモスタシス(ThrombosisHeamostasis)
、43(1981)]に適用するか、または、ベンザミ
ジン・セファロース樹脂[ビコースカ(Bykowska)ら、ビ
オシミカ・エ・ビオフィジカ・アクタ、703 113
(1982)]に適用した。亜鉛キレート樹脂の場合に
は、0.02Mりん酸ナトリウム(pH8)、1M NaC
lおよび0.01%TWEEN80で簡単に洗浄した
後、0.5Mアルギニンを含む同一のバッファーでt−
PAまたは突然変異t−PAを溶離した。ベンザミジン
セファロースは、透析バッファーで洗浄した後、1Mグ
アニジンを含む透析バッファーで溶離した。得られたタ
ンパク質は、SDS−PAGEによる分析で、純度90
%以上であることが示された。上記の精製法の外、固定
化したモノクローナル抗体を用いる方法[ニールセン(N
ielsen)ら、EMBOJ.、115(1983)参照]を
も使用できる。
【0054】2.SDSポリアクリルアミドゲル電気泳
動(SDS−PAGE) t−PAタンパク質またはt−PA突然変異体タンパク質
を含んだ培地試料を減圧濃縮し、ドデシル硫酸ナトリウ
ム(SDS)試料バッファーで希釈した。指示された如
く、10mMジチオトレイトール(DTT)を加えてタン
パク質ジスルフイドを減少させた。レムリ(Laemmli)の
方法[レムリ、ネイチャー227、680(1970)]に
従い、10%または7〜17%ポリアクリルアミド溶解
ゲルを用い、不連続なSDS電気泳動を行った。血漿試
料の分析には、レムリのバッファー系と一緒に、4%〜
10%SDSポリアクリルアミド・グラデイエント・溶
解ゲルを用いた。分子量既知のタンパク質の移動度との
比較により、SDS−PAGE分析に基づく分子量を概
算した。
【0055】3.気泡放出血餅溶解 気泡放出血餅溶解法(バブル・リリーズ・クロット・リ
シス・アッセイ)により、組換え(非−突然変異)t−PA
および、本発明の突然変異t−PA(突然変異t−PA)の
フイブリン血餅溶解活性を調べた。
【0056】簡単に述べると、トロンビン(シグマ・ケ
ミカルCo.)を約1000単位/mlの割合で蒸留水に溶
かした。このストック溶液を、0.06M−塩基性りん
酸ナトリウム、0.06M二塩基性りん酸ナトリウム、
200mg/lナトリウム・アジドおよび0.01%TW
EEN80を含むアッセイ・バッファーで1:30に希
釈した。トロンビン希釈液(30〜40単位/ml)0.5
mlと種々の濃度のt−PA(16ng/ml〜1×106ng/m
l)の内、いずれか0.5mlとを入れた一連の試験管、並
びに適当な対照または、適当に希釈した未知試料を入れ
た試験管を用意した。第2の試験管群として、プラスミ
ノゲン(1.0mg/ml)20μl、およびフイブリノゲン
(1mg/ml)1.0mlおよび40メッシュ以上の中空ガラ
ス製微小球(3Mカンパニー)10μlを入れたものを用
意した。
【0057】上記の試験管および諸薬を、この測定の最
終段階に至るまで、氷上に保持した。トロンビン−t−
PAまたはトロンビン−突然変異t−PA溶液のいずれ
か一方200μlを、プラスミノゲン、フイブリノゲ
ン、および微小球を含む試験管に順次加え、15秒間旋
回撹拌(ボルテックス)した後、37℃の水浴中に入れ
た。各試験管内には、30秒以内に血餅が形成された。
t−PA添加から反応終点までの所要時間を測定した。
終点を、測定中に、微小球が表面へ上昇した時点と定め
た。特定の試料の血栓崩壊活性の値は、t−PA標準曲
線を参照して決定された。比活性は、ラジオイムノアッ
セイにより測定したt−PAまたは突然変異t−PAの量
に基づいて算出された。
【0058】4.インビトロにおける血餅溶解測定 インビトロの血餅溶解系を用い、組換えt−PAおよび
突然変異t−PAの測定を行った。ヒト血液を、抗凝固
剤として3.13%クエン酸ナトリウムを用いて採取
し、遠心して細胞分画を除いた。各血漿1mlに、0.5
MCaCl250μl、ウシ−トロンビン(100単位/ml)
25μlおよびヒト125I−フイブリノゲン(100,00
0cpm/10μl)10μlを加えた。この血漿ミックスを
内径4mmのシリコン管に吸上げ、37℃で1時間インキ
ュベートした。管のセグメント(小片、1cm)を切り、血
餅を除いた。この血餅を、0.3MNaCl、0.02M
クエン酸ナトリウム(pH5)および0.01%TWEE
N80から成るバッファーに入れた。血餅を、1時間当
り4回、調製したてのバッファーで洗浄した。最後の洗
液中の放射性活性は、血餅中の放射性活性の約10%を
越すことはなかった。各血餅を血漿2.5ml中に入れ
た。血漿試料250μlをとり、O点とした。t−PAま
たは突然変異t−PA試料を容量100μlづつ加えた。
1,2,3および4時間目に試料(250μl)を採取し、
その放射性活性を測定した。t−PA活性を1ml中に
5、10、20および40単位含有する標準試料につい
ても同時に行った。各試料採取後の容量変化を補正した
後、溶解%を算出した。
【0059】5.色素原法(クロモゲニック・アッセイ) S−2288 :t−PAは、カビ(Kabi)合成トリペプチ
ド色素原基質、S2288[ヘレナ・ラボラトリイズ(H
elena Laboratories)、ビューモント、テキサス]を用
いて直接測定することができる。この測定は、t−PA
と1mMS−2288(終濃度)とを0.012MNaCl
および0.01%TWEEN80とを含む0.05Mト
リス(pH7.4)中で37℃において10分間インキュ
ベートすることにより、行われた。反応混合物0.5ml
に氷酢酸50μlを加えて反応を止めた。活性は、40
5nmにおける吸収に基づき、以下の、業者によって標準
化されている等式を用いて算出された。
【数1】
【0060】S−2251:t−PAによるプラスミノゲ
ンの活性化を、プラスミンに特異的なKabi特異的トリ
ペプチド色素原基質、S−2251(ヘレナ・ラボラト
リイズ)を用いて測定した。試料の一部をプラスミノゲ
ン0.7mg/ml(0.012MNaCl含有0.05Mト
リス、pH7.4)0.10mlおよびヒトフイブリノゲン
20mg/ml(0.012M NaCl含有0.05Mトリ
スHCl、pH7.4)0.02mlと混合し、容量を0.
15mlに調節した。この混合物を37℃で10分間イン
キュベートし、S2251(上記バッファー中1.0mM
溶液)0.35mlを加え、更に37℃で5または10分
間反応を続けた。氷酢酸50μlを加えて反応を終了さ
せ、405nmにおける吸収を測定した。活性の定量化
は、結果を、S−2288アッセイによって予め標定さ
れた組換え天然t−PA試料から得た結果と比較して行
った。これは、当初、プラスミノゲンが古くなることに
よって405nmにおける吸収が日々に異なり、また、プ
ラスミノゲンおよびフイブリノゲンを沈降させる方法が
異なることによっても吸収が変化するので、必須であっ
た。この可変性は、大量のヒトプラスミノゲン(glu−プ
ラスミノゲン)物質の一部を順次、凍結乾燥する方法で
調製することにより、完全に減少された。各部分を−2
0℃で保存した。使用に先立ち、再溶解したプラスミノ
ゲン製品を0℃に保存するが、この時間は4時間以上で
あってはならない。フイブリノゲンによるt−PA活性
の刺激は、フイブリノゲンを除いた同一の反応混合物中
に高濃度のフイブリノゲンを入れた混液の活性との比較
に基づき、測定された。フイブリンが不溶性であるため
に、このアッセイにはフイブリノゲンが用いられた。高
濃度のフイブリノゲンによる刺激は予測される不溶性フ
イブリンによる刺激と似ていると考えられる。
【0061】 6.インビボ阻害物質−コンプレックス法(アッセイ) 組換えt−PAおよび突然変異t−PAの、天然に存在す
るt−PA活性に対する阻害物質との反応性をインビト
ロで測定した。一般的な方法として、t−PAおよび突
然変異t−PAを、ヨードビーズ(Iodobeads)[ピアス・
ケミカル(Pierce Chemical)co.]を用いて125Iでヨ
ー素化し、約2×106cpm/μgの放射性比活性を有す
るt−PAおよび突然変異t−PAを調製した。インビト
ロでコンプレックスを形成させるには、放射性標識t−
PA(1μg)を、採取したてのクエン酸処理−ヒト全血
(500μl)に加えた。試料を室温でインキュベートし
た後、一部を2%SDS中に希釈することにより、反応
を止めた。試料を4〜10%ポリアクリルアミド・グラ
デイエントSDS−PAGEにかけて分析した。オート
ラジオグラフィーにより、コンプレックスを検出した。
【0062】7.フイブリン結合法(フイブリン・バイ
ンデイング・アッセイ) リッケンら(ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミ
ストリイ257、2920(1982)]の方法の改良法
でフイブリン結合を行った。被険t−PA試料(500n
g)を、0.05Mトリス(pH7.4)、0.12MNaC
l、0.01%TWEEN80、1mg/mlヒト血清アル
ブミンおよび種々の濃度のプラスミノゲン不含フイブリ
ノゲン(0,0.1,0.5および1.0mg/ml)を含む溶
液に加えた。反応混合物の最終容量は1mlである。試料
を37℃で5分間インキュベートした後、トロビン1単
位を加えた。試料を37℃で1時間インキュベートし
た。ガラス棒で血餅を除去し、上清中に残存している非
−結合t−PAの量を測定した。データーをフイブリノ
ゲン濃度に対するt−PA結合%としてプロットした(図
19)。
【0063】8.インビボ血餅溶解 コレン(Collen)らのインビボ血餅溶解モデル[ジャーナ
ル・オブ・クリニカル・インベステイゲーション(J.
Clim.Invest.)71、368(1983)]を用いた。
雄性ニュージーランド・シロウサギ(2.5〜3.0kg)
をケタミン麻酔し、頚静脈にカテーテルを挿入し、その
付近の連結小血管を結紮した。可逆的結紮法で約2cmの
頚静脈を単離し、このセグメント(切片)の近位側から遠
位側へ糸を渡し、該セグメントを食塩トロンビン溶液で
洗浄した後、125Iヒトフイブリノゲンを含有する、ウ
サギの鮮血を満たした。30分後、血餅を横切って血液
は流れ続けていた。t−PAの静脈内注入を、初期投与
量として全用量の10%を注入することで開始した。注
入は4時間にわたって行われた。注入終了の30分後、
血餅を収穫し、数えた。放射性活性の回収を定性対照に
用い、最初の血餅中に存在していた放射性活性量の概算
値の正確さを確認するために、血液試料、尿、綿棒およ
び注射器についても計算した。
【0064】F.測定の結果 二本鎖活性化部位、残基270〜279に以下の配列を
有するt−PA突然変異体が、大腸菌およびチャイニー
ズ・ハムスターの卵巣細胞(CHO細胞)内で発現され
た。 275 279 天然 −Arg−Ile−Lys−Gly−Gly− (RIKGG) 1B8 −Gly−Ile−Lys−Gly−Gly− (GIKGG) 2C9 −Glu−Ile−Lys−Gly−Gly− (EIKGG)
【0065】 1.ウェスタン・ブロッツおよびチモグラフィー CHO細胞内で発現されたEIKGG突然変異体および
GIKGG突然変異体を、還元または非還元SDS−P
AGEゲルによって導かれるウェスタンブロッツ法で分
析した。天然のt−PAは、グリコシル化の程度の差に
より、分子量52,000および50,000ダルトンの
2本のバンドとして現われた。非−還元SDS−PAG
EにおけるEIKGG突然変異体は、分子量約50,0
00ダルトンの位置に、1本の主要な免疫反応性バンド
を示した。しかしながら、非−還元SDS−PAGEに
おけるGIKGG突然変異体のウェスタンブロッツは分
子量55,000ダルトンを示していた。GIKGG突
然変異体の見掛け上の分子量と、天然のt−PAの分子
量との差異は、その炭水化物構造の立体配座が天然のt
−PAと異っていることを示すものと思われる。arg2
75におけるタンパク質の開裂は、以下の還元により
(このことによってプロテアーゼ鎖とクリングル鎖とが
分離する)低分子量のt−PAを分析することにより、検
出される。還元SDS−PAGEゲルのチモグラフは、
これらの試料中のプラスミノゲン活性化因子の活性が、
一本鎖形t−PAの免疫反応性バンドの分子量(約60,
000)の位置にあることを示している。二本鎖形t−P
Aの電気泳動における移動度は、分子量約30,000
ダルトンと一致している。この方法により、一本鎖形の
突然変異t−PAタンパク質が、形質転換された細胞の
培地中に存在していることが証明された。
【0066】S−2251法(アッセイ) S−2251法による天然、並びに突然変異EIKGG
t−PAの分析結果を表Iに示す。これらの値は、測定
の変動性を減少するために、測定中にglu−プラスミノ
ゲンを用いる前に得たものである。天然に存在している
t−PA配列RIKGGは、S2288法に基づき、フ
イブリノゲンの存在下、無作為な(任意の)比活性を示す
ものと帰属された。このt−PA標準を、各EIKGGt
−PA突然変異体と一緒に測定し、結果の規格化を図っ
た。
【0067】EIKGGt−PA突然変異体は、精製の
程度に関係なく、S2251+フイブリノゲン法に於い
て、組換えt−PAよりも大きい比活性を有することが
分る。
【表1】 表 I 突 然 S−2251+ S−2251− フイブリノゲン 突然変異 変異体 フイブリノゲン フイブリノゲン 刺 激 RIKGG1 native (250,000)4 25,000 10.0 EIKGG1 2C9 1,000,000 3.400 290.0 EIKGG2 2C9 420,000 3,100 134.0 EIKGG3 2C9 520,000 7,000 74.0 1.亜鉛キレート・リジン−アガロースを用いて精製。 2.亜鉛キレートおよびベンザミジン・アガロースを用
いて精製。 3.精製せずに測定。 4.帰属された活性値。
【0068】表IAのデーターは、高質度の凍結乾燥gl
u−プラスミノゲンを用いて得られた。より再現性の高
い方法において、フイブリノゲン存在下、S−2251
法におけるEIKGG突然変異体の活性は等しいことが
分った。フイブリノゲン不存在下では、突然変異体の活
性は依然として天然物のそれよりも低く(表Iおよび表
IA)、特異性の大きいことが証明された。
【0069】
【表2】 表 IA 突 然 S−2251+ S−2251− フイブリノゲン 突然変異 変異体 フイブリノゲン フイブリノゲン 刺 激 RIKGG1 native (250,000)2 17,600 14 EIKGG1 2C9 248,000 500
500 1.亜鉛キレート・リジンアガロースを用いて精製。 2.帰属された活性。
【0070】2.気泡放出血餅溶解法およびインビトロ
での血餅溶解法 組換えt−PAおよび精製EIKGGt−PA突然変異
体の比活性を測定するために、気泡放出血餅溶解法を用
いた。上記の方法で、これら各t−PA類の活性を測定
した。t−PAおよびEIKGG突然変異体t−PAの濃
度は、放射線免疫検定法で求めた。測定結果および比活
性を表IIに
【表3】 表 II 活 性 タンパク質 試料 I.D. U/ml 濃度mg/ml 比活性 1 EIKGG* 8440 0.088 95,909 2 EIKGG* 7698 0.088 87,477 3 t-PA** 5640 0.088 64,090 1) 凍結−解凍(1回)。 2) 凍結−解凍(4回)。 * 亜鉛キレートおよびベンザミジン−アガロースで精
製。 ** 亜鉛キレートおよびリジン−アガロースで精製。
【0071】この気泡放出血餅溶解法の結果は、一本鎖
t−PA突然変異体、特に、EIKGG突然変異t−PA
の比活性が、組換えt−PAよりも50%以上高いこと
を証明するのである。凍結と解凍を繰返すことにより、
EIKGGt−PA突然変異体の比活性が僅かに減少さ
れると思われる。しかしながら、それでもなお、突然変
異t−PAの比活性は、組換えt−PAのそれよりも高く
維持される。
【0072】3.インビボでの阻害物質−コンプレック
ス法(アッセイ) 血漿プロテアーゼ阻害物質によるプロテアーゼ類の不活
化の機構は、血清プロテアーゼの不活化に関して、よく
研究されている。生成されたコンプレックス(複合体)
は変性に対して安定であるため、SDS−PAGE電気
泳動法によって評価することができる。この方法では、
放射性標識t−PAを血漿または全血に加え、37℃で
インキュベートする。試料を、SDS−PAGE、次い
でオートラジオグラフィーにかける。遊離のt−PAよ
りも大きい分子量(Mr)位置における放射性標識を検出
することにより、形成されたt−PAプロテアーゼ阻害
物質とのコンプレックスの量が求められる。ラットの血
液中で分析したところ、t−PAは、Mr200,000
以上のコンプレックスをゆっくり、形成することが分っ
た。数時間のインキュベーションの後、これらのコンプ
レックス中に、70%以上の放射性標識が検出された。
これに反して、突然変異t−PAはこの様なコンプレッ
クスを形成しなかった。即ち、オートラジオグラフィー
で検出した放射性標識の大部分は、遊離の、不活化され
ていない酵素の位置に止まっていた。ヒト血液中で同様
な実験を行うと(図18)、t−PAはここでも同様なコ
ンプレックスを形成すると共に、Mrが100,000〜
200,000のコンプレックスをも形成した。ラット
の血液を用いた場合と同様に、突然変異体t−PAと阻
害物質とは、Mr200,000以上のコンプレックスを
殆んど形成しなかった。しかし、Mr値100,000〜
200,000の、プロテアーゼ阻害物質コンプレック
スは存在していた。これらの結果は、突然変異体が、分
子量200,000以上のコンプレックスを形成する様
なプロテイナーゼ阻害物質によっては不活化されないこ
とを示すものである。t−PAおよび突然変異t−PA両
者の、分子量100,000〜200,000のコンプレ
ックス形成における反応性には種特異性が認められた。
【0073】4.フイブリン結合 t−PAの一本鎖形および二本鎖形が、略等しいフイブ
リン親和性を有することは既に報告されている[リッケ
ンら、ジャーナル・オブ・バイオロジカルケミストリー
257、2920(1982)]。本明細書に記載した測
定法によると、二本鎖形t−PAとの比較において、一
本鎖形t−PAは、フイブリンに対し、著しく高い親和
性を示した(図19)。
【0074】5.インビボにおける血餅溶解 図20は、t−PA(o)およびEIK突然変異体(o)の相
対的な用量−応答曲線を示すグラフである。これらのデ
ーターは、各群5匹づつのウサギに関する平均値+/−
SEMで示されている。50%溶解点の2本の曲線間の
距離を測定し、EIK形のt−PAの能力は、非突然変
異形(RIK)のt−PAの2.4倍以上であると見積ら
れた。統計上有意な差は、用量0.25mg/kgにおいて
得られた(P<0.01)。
【0075】G.結論 以上の結果に基づき、以下の2つの理由から、t−PA
の275位における突然変異体は、天然形のt−PAよ
りも有効と思われる。 1)特異性の増大:t−PA機能の測定結果は、より活性
およびまたは特異的なタンパク質(活性/特異性タンパ
ク質)であることを示している。 2)インビボにおける血漿性阻害物質との結合性の低下:
その様な突然変異体のインビボにおける阻害は、ある種
のプロテアーゼ阻害物質による不活化を示すものであ
る。従って、活性な、コンプレックスを形成していない
形のt−PAが循環されることになり、従って、血餅溶
解機能が増大されたt−PAが循環されるのである。
【0076】科学文献における一本鎖形t−PAの酵素
的特性に関する報告は逆である。t−PAの機能をより
良く理解するには、それとホモローガスなタンパク質を
考察すると良い。セリンプロテアーゼ類、トリプシンお
よびキモトリプシンに関して、広範な研究が行われてい
る。t−PAのプロテアーゼ領域はこれらのタンパク質
と非常によく似ており、従って、同様の方法で機能する
ものと思われる。トリプシンおよびキモトリプシンに関
して決定された機能的な機構に基づき、t−PAの27
5番目のアルギニン位置における開裂を阻止すると、プ
ロテアーゼ領域の機能上の特徴のみが影響を受けると予
想された。従って、突然変異体のフイブリン親和性の増
大は驚くべきことである。
【0077】関連する機能(類)(特異性の増大、プロテ
アーゼ阻害物質との結合性の欠如、フイブリンとの親和
性の増加、あるいはこれらの組合わせ)を考慮しないに
しても、インビボでの、ブロックされた静脈に対する溶
解能力に関する試験において、突然変異体は、天然のt
−PAの約2.5倍もの高い活性を示した。既に述べた
様に、一本鎖形t−PAは、血餅の部分で二本鎖形に変
換されることが示された。その様な変換によって、一本
鎖形が有する長所は全て破壊されてしまうことになる。
生理的プロテアーゼによって2本鎖に変換され得る突然
変異形のt−PAのみが、血餅の部位で一度、その長所
を保持し続けることができる。
【0078】本発明の好ましい態様を記載したが、当業
者ならば、本明細書中で開示した態様に種々の修飾を施
すことができ、また、それらの修飾も本発明の範囲内に
あることを理解できる。
【0079】
【図面の簡単な説明】
【図1】 ヒトt−PA並びにその5'および3'非翻訳
領域のDNAおよびプレt−PAをコードしている配列
の制限地図である。
【図2】 図2、図3、図4、図5、図6および図7
は、プレ−t−PAおよびその5'−および3'−非翻訳
領域のDNA配列およびアミノ酸配列12H2k10H
である。
【図3】 図2、図3、図4、図5、図6および図7
は、プレ−t−PAおよびその5'−および3'−非翻訳
領域のDNA配列およびアミノ酸配列12H2k10H
である。
【図4】 図2、図3、図4、図5、図6および図7
は、プレ−t−PAおよびその5'−および3'−非翻訳
領域のDNA配列およびアミノ酸配列12H2k10H
である。
【図5】 図2、図3、図4、図5、図6および図7
は、プレ−t−PAおよびその5'−および3'−非翻訳
領域のDNA配列およびアミノ酸配列12H2k10H
である。
【図6】 図2、図3、図4、図5、図6および図7
は、プレ−t−PAおよびその5'−および3'−非翻訳
領域のDNA配列およびアミノ酸配列12H2k10H
である。
【図7】 図2、図3、図4、図5、図6および図7
は、プレ−t−PAおよびその5'−および3'−非翻訳
領域のDNA配列およびアミノ酸配列12H2k10H
である。
【図8】 275位に突然変異を有するクローン類の組
立て模式図である。
【図9】 pXAPPA18 3'△×10trpRの組立て
模式図である。
【図10】 pXAPPA18 3'△×10trpRの組立
て模式図である。
【図11】 pXAPPA18 3'△×10trpRの組立
て模式図である。
【図12】 pXAPPA18 3'△×10trpRの組立
て模式図である。
【図13】 pXAPPA18 3'△×10trpRの組立
て模式図である。
【図14】 pXAPPA18 3'△×10trpRの組立
て模式図である。
【図15】 pXAPPA18 3'△×10trpRの組立
て模式図である。
【図16】 pXAPPA18 3'△×10trpRの組立
て模式図である。
【図17】 プラスミドpPADHFR−6の制限部位
を示す模式図である。
【図18】 SDS−PAGEゲルを用い、オートラジ
オグラフィーで検出した放射性標識t−PA(左側)およ
びEIKGGt−PA(右側)と血漿プロテアーゼ阻害物
質とのコンプレックスの形成を示す映像の模写図であ
る。
【図19】 一本鎖t−PA、二本鎖t−PAおよび一本
鎖突然変異t−PAとフイブリンとの結合活性を示すグ
ラフである。
【図20】 インビボでのEIKおよびrt−PAの血餅
溶解作用の用量−応答曲線を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 (C12N 1/21 C12R 1:91) C12R 1:19) (C12N 9/64 (C12N 5/10 C12R 1:19) C12R 1:91) (C12N 9/64 (C12N 9/64 C12R 1:91) C12R 1:19) 9281−4B C12N 5/00 B (C12N 9/64 A61K 37/54 ACB C12R 1:91) C12R 1:91)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 部位特異的突然変異により275位のア
    ミノ酸がアルギニン以外のアミノ酸で置換されており、
    そして/または277位のアミノ酸がリジン以外のアミ
    ノ酸で置換されている、組換え宿主細胞によって生産さ
    れるヒト組織プラスミノゲン活性化因子突然変異体をコ
    ードしているDNA。
  2. 【請求項2】 部位特異的突然変異により275位のア
    ミノ酸がアルギニン以外のアミノ酸で置換されており、
    そして/または277位のアミノ酸がリジン以外のアミ
    ノ酸で置換されている、組換え宿主細胞によって生産さ
    れるヒト組織プラスミノゲン活性化因子突然変異体をコ
    ードしているDNAを形質転換体宿主細胞内で発現させ
    得る複製可能な発現ベクター。
  3. 【請求項3】 部位特異的突然変異により275位のア
    ミノ酸がアルギニン以外のアミノ酸で置換されており、
    そして/または277位のアミノ酸がリジン以外のアミ
    ノ酸で置換されている、組換え宿主細胞によって生産さ
    れるヒト組織プラスミノゲン活性化因子突然変異体をコ
    ードしているDNAを形質転換体宿主細胞内で発現させ
    得る複製可能な発現ベクターで形質転換された微生物。
  4. 【請求項4】 部位特異的突然変異により275位のア
    ミノ酸がアルギニン以外のアミノ酸で置換されており、
    そして/または277位のアミノ酸がリジン以外のアミ
    ノ酸で置換されている、組換え宿主細胞によって生産さ
    れるヒト組織プラスミノゲン活性化因子突然変異体をコ
    ードしているDNAを形質転換体宿主細胞内で発現させ
    得る複製可能な発現ベクターで形質転換された哺乳動物
    細胞。
  5. 【請求項5】 哺乳動物細胞がチャイニーズ・ハムスタ
    ーの卵巣セルラインである請求項4記載の細胞。
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