JP3171506B2 - オリゴ糖およびそれを含有する抗炎症剤 - Google Patents

オリゴ糖およびそれを含有する抗炎症剤

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は分子生物学に分野に属し、具体的
には新規炭水化物構造をヒト腎293細胞中で生産する
方法に関する。これらの新規炭水化物構造物は炎症の治
療に使用することができ、また細胞接着を軽減するため
に使用することもできる。
【0002】ヒト腎293細胞はアデノウイルスで形質
転換された細胞であって、組換えタンパク質の生産に有
用である。この細胞は、ヒトプロテインC、ヒトプロテ
インSおよびトロンボモジュリン(thrombomodulin)、あ
るいは組織プラスミノーゲン活性化因子、レニンおよび
ヒトプロテインCの様々な誘導体などといった血液タン
パク質産物の生産にとりわけ有用であることがわかって
いる。293細胞中で生産されるヒトプロテインCは、
血漿由来のヒトプロテインC上に認められるグリコシル
化様式とは著しく異なるグリコシル化様式を示す。本発
明は、293細胞中で生産されるヒトプロテインC分子
が、GalNAcβ(1-4)(Fucα(1-3))GlcNAcとい
う非還元末端分枝を含有する新規N-結合型オリゴ糖を
含むことが新たに明らかにされたという事実に関連す
る。これらの構造は、ヒト免疫系の細胞接着受容体であ
るいくつかのセレクチン(selectin)に高い親和性で結合
することができる。この特異的リガンド(配位子)親和性
は、293細胞によって生産されるこれらの新規オリゴ
糖が細胞接着および組織炎症の軽減に有用であることを
示している。
【0003】本明細書で使用する用語を以下に定義す
る。 Asn:アスパラギン Gal:ガラクトース Fuc:フコース GalNAc:N-アセチルガラクトサミン GlcNAc:N-アセチルグルコサミン Man:マンノース NeuAc:N-アセチルノイラミン酸
【0004】本発明は、そのペプチドの発現に適した条
件下でグリコシル化され得るペプチドをヒト腎293細
胞をインキュベートして発現させ、次いでその細胞また
は細胞培養上清からそのペプチドを回収することによっ
て、GalNAcβ(1-4)(Fucα(1-3))GlcNAcとい
う構造を伴うオリゴ糖を含有するペプチドを生産する方
法を包含する。293細胞中で生産されるヒトプロテイ
ンC分子はN-結合型オリゴ糖の非還元末端にこれらの
構造を含有する。また本発明は、293細胞中で生産さ
れた上記ペプチドからこれらの新規オリゴ糖をさらに単
離する方法をも包含する。このようにして生産されるペ
プチドおよび/またはオリゴ糖を用いて、ある種の細胞
接着受容体の高親和性リガンドとして作用させることが
できる。このようなリガンド特異性は、細胞接着を防止
または軽減することによって組織炎症を防止または軽減
するために、上記のペプチドおよび新規オリゴ糖を使用
することができるということを示している。
【0005】ヒト腎293細胞(ATCC CRL 15
73)は、アデノウイルス5の形質転換遺伝子を保持し
これを発現させる、形質転換された初期胚ヒト腎細胞で
ある。これらの細胞は数種の重要な遺伝子産物を発現さ
せるために使用されており、またいくつかの異なる学術
的研究所および工業的研究所によって使用されている。
例えばYan,米国特許第4981952号とBangら,米
国特許第4992373号は共に、ヒトプロテインCを
生産するための上記293細胞系の使用を開示してい
る。293細胞にはこの細胞系中で生産されるペプチド
上に新規かつ有用なオリゴ糖を創出するための酵素機構
が含まれていることを新たに発見した。これらの新規オ
リゴ糖は、それらの製造法および使用法と共に本発明に
包含される。
【0006】ヒトプロテインC(HPC)はセリンプロテ
アーゼのチモーゲン(酵素前駆体)として血漿中を循環す
る。プロテインCは、内皮細胞表面受容体トロンボモジ
ュリンとの複合下にあるトロンビンによって活性化され
る。活性型ヒトプロテインC(aPC)は因子Vaおよび
VIIIaを不活化することができるので強力な抗凝固活
性を有する。本明細書において用語「ヒトプロテイン
C」はこの分子の上記チモーゲン型と活性型の両方を意
味する。プロテインCはトロンビン生成の調節に決定的
な役割を果たし、いくつかの血栓症の治療に効果的であ
り得る。ヒトプロテインCはこの分子上の4部位(具体
的には軽鎖上の位置Asn97および重鎖上の位置Asn2
48、Asn313およびAsn329)でのN-グリコシル
化によって翻訳後修飾される。血漿由来のHPCの完全
な炭水化物構造はまだ報告されていないが、293細胞
中で組換え生産されたHPC(rHPC)上に認められる
オリゴ糖は血漿由来のHPC上に認められるものとは著
しく異なっている。例えば、rHPCは血漿由来のHP
Cと比較してフコース含量が5倍高く、NeuAc含量が
2倍低い。さらにrHPCは1モルあたり2.6モルの
GalNAcを含有するが、血漿由来のHPCはGalNAc
を含有しない。
【0007】本発明はペプチドのAsn残基に結合した特
定のオリゴ糖に限定されない。オリゴ糖はN-グリコシ
ル化を介してペプチドに結合していることもあるし、O
-グリコシル化を介してペプチドに結合していているこ
ともある。オリゴ糖は糖脂質やプロテオグリカン内にも
認められ、グリピエーション(glypiation)を介して膜結
合タンパク質に付加され得る。本明細書において、「グ
リコシル化され得る」という用語はAsn残基のN-グリ
コシル化に限定されるのではなく、ペプチドや脂質が生
体内でグリコシル化されるすべての機構を包含する。
【0008】293細胞中で生産されたrHPC上に認
められる主なオリゴ糖をディオネックス(Dionex)HP
AE-PAD系での指紋法にかけると図1に記載の特性
図を示す。主要ピーク1に対応するオリゴ糖は天然の二
分岐オリゴ糖であり、両分枝共に、フコシル化されたキ
トビオース-トリマンノシル核に結合したGalNAc
β(1-4)(Fucα(1-3))GlcNAcα(1-2)−という
構造を含む。検討しここに開示した他の10種のオリゴ
糖のうちの数種はやはり、GalNAcを含有する新規N-
結合型構造を示す。ピーク2、7および11のオリゴ糖
の予測構造も、フルコシル化されたキトビオース-トリ
マンノシル核の少なくとも1つの分枝上に新規構造を含
有する。さらに、ピーク15、20および23のオリゴ
糖の構造は1-4結合したGalNAc残基を含有する。2
93細胞はこれらの基質の生産に必要な特異的酵素を含
有しているので、これらの新規オリゴ糖構造が293細
胞系によって生産されるのである。
【0009】ヒト腎293細胞はα(2-3)シアリルト
ランスフェラーゼとα(2-6)シアリルトランスフェラ
ーゼの両方を持っているようである。上記α(2-6)シ
アリルトランスフェラーゼはGalNAc残基のシアリル
化に関して特異的であるの対して、上記α(2-3)シア
リルトランスフェラーゼはGal残基のシアリル化に関し
て特異的である。293細胞によって発現されるα(1-
3)フコシルトランスフェラーゼはGalNAcを含有する
基質に作用することができる。上記α(2-6)シアリル
トランスフェラーゼと上記α(1-3)フコシルトランス
フェラーゼの作用はオリゴ糖の個々の分枝のいずれにつ
いても互いに排他的であり、それゆえに一旦GalNAc
がシアリル化されると、同じ分枝中のGalNAc残基の
α(1-3)フコシル化が妨げられるようである。逆に、
一旦GalNAcがフコシル化されると、同じ分枝上の同
じGalNAc残基は上記α(2-6)シアリルトランスフェ
ラーゼによってシアリル化されることができない。
【0010】293細胞は極めて高いレベルのα(1-
6)フコシルトランスフェラーゼ活性を発現されるの
で、293細胞は炭水化物部分の不均質性がかなり低い
組換え糖タンパク質分子を生産する。rHPCから単離
された25個のオリゴ糖ピークすべての結合分析では、
還元末端を伴う4,6-結合したGlcNAcのみが認めら
れた。還元末端を伴う4-結合したGlcNAcは全く検出
されなかった。このことから、すべての上記N-結合型
オリゴ糖のキトビース核が実質上100%フコシル化さ
れていたことは明らかである。293細胞由来のrHP
C上の11種の主要オリゴ糖の解明によって、Yanら,1
990,BioTechnology 8:655-660が報告したrHPCの異
常なグリコシル含量が説明される。この分子の高フコー
ス含量は、すべてのN-結合型オリゴ糖のキトビオース
核がフコシル化されるという事実および上記11種のN
-結合型オリゴ糖のうちの4種の分枝中のGlcNAc残基
がフコシル化されているという事実によって説明するこ
とができる。ピーク2中に認められるオリゴ糖を除い
て、rHPC中のGalNAc残基はすべてN-グリコシル
化されたオリゴ糖中に認められ、通常はN-結合複合型
オリゴ糖中にGalのみが認められる分枝位置中にのみ認
められる。本明細書において、分枝および分岐という用
語は複数の分枝および分岐を包含し、その逆もまた同じ
である。
【0011】293細胞中に認められる上記フコシルト
ランスフェラーゼの作用と、その結果としてこの細胞系
中でなされるオリゴ糖のGlcNAc残基のα(1-3)フコ
シル化は、本発明のもう1つの側面を明らかにする。α
(1-3)フコシル化されたGlcNAcを含有する構造はセ
レクチンの結合に関して有用なリガンド(配位子)であ
る。セレクチンは免疫系の接着受容体の一種である。内
皮内層に対する白血球の接着は炎症応答における不可欠
の段階である。α(1-3)フコシル化されたGlcNAcを
含有するオリゴ糖は、2種類のセレクチン、即ちCD6
2とELAM-1(内皮-白血球接着分子1)に結合する。
細胞接着検定は、このような新規オリゴ糖を含有するペ
プチドの添加(もしくはそのオリゴ糖単独の添加)が上記
セレクチンを結合することによって細胞接着を軽減また
は防止し得ることを示している。細胞接着が軽減または
防止されるのであれば、炎症応答も軽減または防止され
得る。
【0012】このようなセレクチン認識リガンドを生産
するために必要な酵素機構を293細胞が持っていると
いう発見は、炎症応答と細胞接着に関連する病状の治療
にとって重要かつ有用な手段を医学界に提供することに
なる。293細胞中で生産される糖タンパク質およびオ
リゴ糖は、この発見ゆえに、炎症または細胞接着の治療
に用いることができる。様々な健康障害を治療するため
にrHPCを使用する方法はBangら,米国特許第477
5624号に開示されている。293細胞が構成的に生
産する幾つかの糖タンパク質も新規な構造を示し得るの
で、293細胞によって生産される新規糖タンパク質は
組換え生産されるタンパク質に限定されない。さらに、
本発明は細胞接着と炎症を防止または軽減するために糖
ペプチドを使用することに限定されない。よく知られて
いる様々な手法で糖タンパク質からそのオリゴ糖を取り
出し得ることは、当業者には理解されるであろう。次い
でそのオリゴ糖を医薬的に許容される希釈剤に入れて、
細胞接着または炎症を被っている患者に投与することが
できる。
【0013】本発明が293細胞中でのヒトプロテイン
Cのオリゴ糖の生産に限定されないことは、当業者には
理解されるであろう。グリコシル化され得るペプチドは
いずれも、当該技術分野でよく知られている技術を使っ
て293細胞中に形質転換し、これを発現させることが
できる。そのようなペプチドの例にはヒトプロテイン
S、ヒトトロンボモジュリン、組織プラスミノーゲン活
性化因子、レニンおよびヒトプロテインCの誘導体が含
まれるがこれらに限定されない。293細胞におけるヒ
トプロテインSの生産はYan,米国特許第498195
2号に開示されている。ヒトプロテインCの数種の誘導
体をコード化する遺伝子は欧州特許出願第913014
50.2号に開示されている。ヒトトロンボモジュリン
の天然型と誘導体型をコード化する遺伝子は欧州特許出
願第90308826.8号とWenら,1987,Biochemistr
y 26:4350に開示されている。これらの遺伝子はいずれ
も293細胞中に形質転換することができ、その細胞を
遺伝子発現とペプチド/オリゴ糖生産に適した条件下で
培養することができる。
【0014】以下の実施例は本発明を例示するために記
載するのであって、本発明を限定するものであると見な
してはならない。
【0015】
【実施例】実施例1293細胞におけるヒトプロテインCの生産 当業者によく知られている技術(例えばYan,米国特許第
4981952号に説明されている技術など)を用い
て、ヒト腎293細胞中で組換えヒトプロテインC(r
HPC)を生産した。ヒトプロテインCをコード化する
遺伝子はBangら,米国特許第4775624号に開示さ
れ、特許請求されている。293細胞中でヒトプロテイ
ンCを発現させるために使用したプラスミドは、Bang
ら,米国特許第4992373号に開示されているプラ
スミドpLPCである。プラスミドpLPCの構築につ
いても欧州特許公開第0 445 939号とGrinnell
ら,1987,BioTechnology 5:1189-1192に記述されてい
る。簡単に述べると、このプラスミドを293細胞中に
トランスフェクトし、次いで安定な形質転換体を同定
し、継代培養した。次に、最も高い発現レベルを示した
クローンを2核オプチセル発酵槽(2 core Opticell fe
rmenter)中で足場依存的に生育させた。すべての発酵に
血清非含有培地を使用した。血清非含有培地を調製する
ために、下記の成分を高純度水100リットルに溶解し
た。 ダルベッコ変法イーグル培地(#200−2010) 1350g ハムF12培地(#63N3085) 478g 重炭酸ナトリウム 432g デキストロース 468g エタノールアミン 55ml 亜セレン酸ナトリウム 0.5M 180ml ビタミンK(1%) 180ml L-グルタミン 81g この溶液を180リットルにし、3N HClを用いて
pHを7.2に調節した。37℃での発酵の後、Yan,米
国特許第4981952号の技術によってヒトプロテイ
ンCを培養液から分離することができる。このように生
産されたヒトプロテインCは不活化されたチモーゲン型
で使用することができるし、あるいは当業者によく知ら
れている手法でこれを活性化することもできる。
【0016】実施例2293細胞中で生産されたrH
PCのオリゴ糖構造 293細胞中で生産されたrHPCの新規構造を解明す
るために使用した手法の多くはYanら,1990,BioTechnol
ogy 8:655-651に記述されている。脱塩し凍結乾燥した
rHPCをまず2mM EDTAと6M グアニジン塩酸
塩を含有する0.2M トリス緩衝液(pH8.6)中で還
元し、カルボキシメチル化した。この溶液を50mM
重炭酸アンモニウムに対して充分に透析した後、凍結乾
燥した。この変性したrHPCをリン酸ナトリウム緩衝
液(pH8.6)中に再懸濁した後、N-グリカナーゼ(Ge
nzyme)をrHPC8〜9mgあたり12単位の割合で加
えた。この溶液を37℃で72時間インキュベートした
後、50mM 重炭酸アンモニウムで平衡化したバイオ
ゲル(Bio-gel)P6カラム上で、酵素的に放出されたN-
結合型オリゴ糖を脱グリコシル化されたrHPCから分
離した。脱グリコシル化されたrHPCを含有する分画
をOD280nmで監視した。
【0017】グリコシル組成分析によって監視したオリ
ゴ糖を含有する分画を集めて凍結乾燥した。20mM
酢酸ナトリウム、100mM NaOHで平衡化したA
G6保護カラム付きAS6カラム(4.6×250mm)を
用いるディオネックス(Dionex)HPAE-PAD II系
で、上記オリゴ糖を分離した。3分後、酢酸ナトリウム
を20分間で60mMに増大させ、さらに120分間で
200mMに増大させ、40分間で400mMに増大さ
せ、再び5分間で800mMに増大させた。NaOH濃
度を100mM一定に保ち、カラム流速を1ml/分と
した。カラム後0.3M NaOHを0.5ml/分の流
量で流した。
【0018】PAD検出器の後ろにアニオン微小膜抑制
器(anion micromembrane suppressor)を取り付けた。こ
のアニオン微小膜抑制器に9ml/分で30mM 硫酸
を流すと、AG6-AS6カラムからの溶出物を中和
し、部分的に脱塩するのに充分であった。各オリゴ糖ピ
ークを、製造者の指示に従って調製したオンガード(On
Guard)Hカートリッジ(Dionex)でさらに脱塩した。
【0019】脱塩したオリゴ糖約1〜10μgを、結合
分析のためのPMMA誘導体を調製する際の出発物質と
して使用した。1M NH4OH中の10mg/ml N
aBH4 25μlを用いて、オリゴ糖を室温で2時間予
備還元した。氷酢酸20μlを用いてこの反応を停止さ
せた後、窒素下でメタノール中の10%酢酸との同時留
去を繰り返すことによってホウ酸塩を除去した。還元さ
れたオリゴ糖を、Costello及びVath,1990,Meth.Enzy
mol.193:738-755に記述されているCiucanu及びKerek,
1984,Carabohydr.Res.131:209-217の改良法で過メチル
化(パーメチル化)した。過メチル化したオリゴ糖を2M
TFA中100℃で2時間加水分解し、次いで回転留
去(ロータリーエバポレーション)で乾燥した。1M N
4OH中20mg/ml濃度のNaBD4を40℃で
1.5時間加えることによって重水素還元を達成した。
氷酢酸で中和することによってこの反応を停止させた。
窒素下でメタノール中の10%酢酸と同時留去すること
によってホウ酸塩を除去した。酢酸無水物と共に室温で
30分間インキュベートすることによってアセチル化を
行った。オリゴ糖の最終的なPMAA誘導体を塩化メチ
レンで抽出し、窒素下で乾燥することによって濃縮し、
酢酸エチル10〜20μlに再溶解した。
【0020】ヒューレット・パッカード(Hewlett Packa
rd)GC5890−MSDを用いて気相クロマトグラフ
ィー−質量分析(GC-MS)を行った。上記PMAA誘
導体を酢酸エチルに溶解した後、1ml/分のヘリウム
流量でDB-5カラム(0.25mm×30m,J & W
Scientific)に注入した。試料を80℃のカラム温度で
注入し、この温度を2分間維持した後、30℃/分の速
度で150℃まで上昇させ、次いで再び2℃/分の速度
で150℃から240℃まで上昇させ、240℃を10
分間維持した。EI四重極モードで上記質量分析装置を
使用した。このGC-MSを溶出時間に関して標品を用
いて較正した。
【0021】ピーク1のオリゴ糖の構造をグリコシル組
成結合分析および1H-NMRによって解明した。他の1
0種の主要オリゴ糖の構造をグリコシル組成および結合
分析に基づいて予測した。このようにして解明されたオ
リゴ糖構造を以下に記載する。
【0022】ピーク番号1の炭水化物構造
【化5】
【0023】ピーク番号2の炭水化物構造
【化6】
【0024】ピーク番号7の炭水化物構造
【化7】
【0025】ピーク番号9の炭水化物構造
【化8】
【0026】ピーク番号11の炭水化物構造
【化9】
【0027】ピーク番号15の炭水化物構造
【化10】
【0028】ピーク番号19の炭水化物構造
【化11】
【0029】ピーク番号20の炭水化物構造
【化12】
【0030】ピーク番号23の炭水化物構造
【化13】
【0031】ピーク番号24の炭水化物構造
【化14】
【0032】ピーク番号25の炭水化物構造
【化15】
【0033】実施例3インビトロ細胞接着検定 ヒト臍静脈内皮細胞(HUVEC)またはヒト大動脈内皮
(HAE)をクローンティックス(Clonetics,サンジエ
ゴ)から入手し、クローンティックスから供給されたE
BM培地中で生育させた。37℃で終夜インキュベート
した後に全面成長単層が得られる密度で、細胞を96穴
プレートに接種した。総体積100〜150μl中での
結合検定に先立って、単層を腫瘍壊死因子(TNF)20
ngの存在下または非存在下で4〜6時間インキュベー
トした。結合の阻害について調べるために、プロテイン
Cまたは単離したその炭水化物の試料を、リン酸緩衝化
食塩水(PBS)または水中20μlまでの体積で3つの
ウェルに加えた後、さらに20〜25分間インキュベー
トした。インキュベーション後、三重水素でラベルした
U937細胞を1ウェルあたり1〜3×10(6)細胞の
割合で50μlの体積で加えた。上記U937細胞は、
3H-チミジンを最終濃度1μCi/mlになるように添
加した後18〜20時間インキュベートすることによっ
て三重水素ラベルした。細胞を使用する前に過剰のラベ
ルを除去するべくPBSで洗浄した。上記内皮細胞と共
にラベルしたU937細胞を20分間インキュベートし
た後、ウェルを吸引し、カルシウム含有PBSで4回洗
浄した。0.25%SDS/0.1N NaOHを撹拌し
ながら5分間添加することによって、単層および接着し
たU937細胞を可溶化した。可溶化した細胞のシンチ
レーション計数によって結合のレベルを決定した。
【表1】 実験番号 aPC(μg/ml) 阻害率(%)a 1(HUVECS)b 32 なし 1(HUVECS) 120 70(12)c 2(HAE) 120 なし 2(HAE) 240 77(30) 3(HAE) 120 54(18) a TNFによる内皮細胞予備処理の有無間のU937細
胞結合の差を100%阻害とする。b 細胞系。c 確固内の数字は標準誤差を示す。
【表2】 実験番号 オリゴ糖(μM) 阻害率(%)a 1(HAE)b 5.75 なし 1(HAE) 11.5 22(0.5) 1(HAE) 23 16(4) 2(HUVECS) 17.25 19d 2(HUVECS) 34.5 63 a TNFによる内皮細胞予備処理の有無間のU937細
胞結合の差を100%阻害とする。b 細胞系。c 確固内の数字は標準誤差を示す。d 一点測定からは誤差が計算されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 293細胞中で生産されたヒトプロテインC
分子上に認められる主な炭水化物のクロマトグラフ。炭
水化物構造が解明された主要ピークに数字を付してあ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08B 37/00 A61K 31/715 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記構造式で表されるオリゴ糖。 【化1】
  2. 【請求項2】 下記構造式で表されるオリゴ糖。 【化2】
  3. 【請求項3】 下記構造式で表されるオリゴ糖。 【化3】
  4. 【請求項4】 下記構造式で表されるオリゴ糖。 【化4】
  5. 【請求項5】 請求項1、2、3または4に記載のオリ
    ゴ糖を活性成分とし、1または複数の医薬的に許容され
    る担体、賦形剤または希釈剤を伴ってなる抗炎症剤。
JP05056193A 1992-03-12 1993-03-11 オリゴ糖およびそれを含有する抗炎症剤 Expired - Fee Related JP3171506B2 (ja)

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