JP3287869B2 - ヒト神経成長因子2の製造法 - Google Patents
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Description
(以下、ヒトNGF2/NT−3と略称することもあ
る。)製造のための組換えDNA技術に関する。
因子(nerve growth factor,NGF)がレヴィーモンタ
ルチーニ(Levi−Monntalcini)[アニュアル ニューヨ
ーク アカデミーオブ サイエンス(Anu. N.Y. Acad. S
ci)55,330(1952))およびコーエン(Cohen)ら
(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 40,1014(1
954))によって見出されて以来、多数の因子が見い出
されている。これらの因子は、神経細胞の分化、成熟、
生存、機能維持、増殖などの多様な機能を担っているも
のと考えられている。これらの因子は具体的には、先に
上げたNGF以外に、脳由来神経栄養因子(brain deviv
ed neurotrophic factor BDNF,Barde Y−A,et
al EMBO J. 1549−553(1982)),毛様
体神経栄養因子(ciliary neurotrophic factor;CNT
F,Watters. D. et al J. Neurochem 49705−7
13,(1987)などがある。また、線維芽細胞増殖因
子(fibroblast growth factors;FGFS),上皮細胞
成長因子(epidermal growth factor;EGF),インス
リン様成長因子(insulin likegrowth factor;IG
F),インタロイキン6(interleukin6;IL−6)など
にも神経栄養活性のあることが認められている。NGF
遺伝子と高い塩基配列相同性を保っている因子として、
改正ら(ヨーロッパ特許出願公開第386,752号公
報,FEBS Letters,266,187−191(19
90))によって、ヒト神経成長因子2が見い出された。
これと同じ因子が、Hohn ら,Nature,344,399
(1990)などの文献に発表されている。該ヒト神経成
長因子2を、本明細書においては、ヒトNGF2/NT
−3と略称することもある。ヒトNGF2/NT−3
は、その作用機作、組織になお不明の部分が多く残され
ているものの少くとも以下のことがわかっている。すな
わち、ヒト(1)NGF2/NT−3遺伝子は脳中の海
馬,小脳に強く発現している。(2)成熟動物(ラット)よ
りも新生仔の方が発現が強い。(3)NGF,BDNFが
作用を示さないか弱い作用を示すような神経細胞(例え
ば nodose ganglion 由来神経細胞)に作用を示す。これ
らのことから、NGF2/NT−3は神経系の発達時に
重要な働きをしていると考えられる。
NT−3を大量に製造することができれば、生理活性の
解明や、工業化に途をひらくことができる。
情に鑑み、鋭意研究したところ、神経成長因子のプロ領
域をコードするDNAをヒトNGF2/NT−3をコー
ドするDNAの5′末端側に有するように構築したベク
ターにより、ヒトNGF2/NT−3を安定にしかも大
量発現させうることを見い出し、これに基づいてさらに
研究した結果、本発明を完成した。本発明は、(1)、
ヒト神経成長因子2をコードするDNAの5′末端に神
経成長因子のプロ領域をコードするDNAを有するDN
Aを含む組換えベクター,(2)、上記(1)記載のベクタ
ーで形質転換された形質転換体,および(3)、上記2記
載の形質転換体を培地に培養することを特徴とするヒト
神経成長因子2の製造法である。本発明で得られる組換
え型ヒトNGF2/NT−3は、図9〜図10のmature
と示されたアミノ酸残基数119個からなるもの、ある
いは、それにN末端にメチオニンが付加したものであっ
てもよい。また、該NGF2/NT−3は、N末端から
1〜5残基が欠損したムテインであってもよい。ムテイ
ンの場合、さらに好ましくは、N末端から5残基欠失
し、アミノ酸残基数114個からなる分子が挙げられ
る。
3遺伝子としては、例えばヒトゲノムライブラリーから
クローニングによって得られたもの、ヒトcDNAライ
ブラリーからクローニングによって得られたもの,ヒト
ゲノムDNA,mRNA,cDNAからポリメラーゼチェ
ーンリアクション(PCR)法によって得られたもの、ま
たは化学合成によって得られたものなどが挙げられる。
ヒトNGF2/NT−3遺伝子のクローニングは、例え
ばNeuron,4,767−773(1990)に記載されて
いる方法で行うことができる。
特許出願公開第386,752号公報に記載のもの、Mai
sonpierre, P. C. et. al.:Science 247 1446
−1451(1990),Rosenthal,A. e t. al. :Neur
on 4,767−773(1990),Ernfors, P. et. a
l,:Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87 5454−
5458(1990),Kaisho, Y. et. al. :FEBS
Lett, 266 187−191(1990)に記載のもの
などが挙げられる。
F2/NT−3をコードするDNAの5′末端にNGF
のプロ領域をコードするDNAを連結するが、さらにそ
の上流にシグナルペプチドをコードするDNAを連結す
ることが望ましい。動物細胞で発現させる場合には、該
シグナルペプチドとしては、たとえばヒトNGF2/N
T−3を分泌させることが可能なものであれば何でもよ
く、例えば、ラット,マウス等のNGF2/NT−3の
シグナルペプチド,マウス,ブタ,ヒト,ラットBDN
F,ヒト,ラット,マウス,ウシ,ニワトリNGFのシ
グナルペプチド卵白リゾチームのシグナルペプチドおよ
びその変異体、ヒトインターロイキン−2のシグナルペ
プチドなどが挙げられる。
GF2/NT−3との融合蛋白として分泌生産させて
後、適当なプロテアーゼで切断することによってヒトN
GF2/NT−3を得ることもできる。
るDNAなどを用いてヒトNGF2/NT−3発現ベク
ターを構築する。発現させる宿主としては、たとえば動
物細胞,酵母などが挙げられる。
GF,マウスNGF,ウシNGF,ニワトリNGF,ラ
ットNGF,ヘビNGFのプロ領域が挙げられる。これ
らのプロ領域をコードするDNAは、動物のゲノムDN
Aライブラリー,cDNAライブラリーからクローン化
して得ることができるが、それらのアミノ酸配列に基づ
いて化学合成しても得ることもできる。なお、上記のN
GFのプロ領域としてはアミノ酸配列の一部が挿入、付
加、欠失、置換などによって変異したものを用いても良
い。
NGF遺伝子のプロ領域としてUllrich, A. et. al. Na
ture 303,821−825(1983)に記載のも
の,ラットのそれとしてWhittemore, S. R. et. al. J.
Neurosci. Res 20403−410(1988)に記載
のもの,マウスのそれとしてScott. J. et. al. Nature
302 538−540(1983)に記載のもの,ウ
シ・ニワトリのそれらとしてMeier, R. et. al. EMB
O J. 5 1489−1493(1986)に記載のも
のが挙げられる。該プロ領域としては、ヒトNGFのプ
ロ領域が特に好ましい。
させる際に、発現ベクターの構築に用いるベクターとし
ては、例えばpBR322およびその誘導体、SV40
系ベクター、ウシパピローマウイルスベクター、レトロ
ウイルスベクター、BKウイルスベクターなどが挙げら
れる。そのほかにEBウイルス、単純ヘルペスウイルス
などの動物ウイルスをベクターとして用いることもでき
る。動物細胞で発現させる際に、発現ベクターに用いる
プロモーターとしては、動物細胞で機能するものであれ
ばいずれでもよく、例えば、SV40プロモーター、L
TRプロモーター、メタロチオインプロモーター、サイ
トメガロウイルスプロモーターなどが挙げられる。発現
ベクターには、以上のほかに、エンハンサー、RNAス
プライシングのシグナル、ポリA付加のシグナル、選択
マーカーなどを用いる。発現ベクターを構築する方法自
体は公知であり、例えば、モレキュラー クローニング
(Molecular Cloning)、ア ラボラトリー マニュア
ル、コールド スプリング ハーバー ラボラトリー(A
Laboratory Mannul、Cold Spring HarborLaboratory)
(1982)に記載されている。
T−3発現ベクターを用いて動物細胞を形質転換し、形
質転換体を作製する。動物細胞としては、例えばサル V
ero細胞、サルCV−1細胞、ヒト Hela細胞、チャイニ
ーズハムスターCHO細胞、マウスL細胞、マウスC1
27細胞、マウスBALB/3T3細胞、ラットNRK
細胞、およびリンパ球系細胞、例えばマウスSp2/0
などが挙げられる。特にチャイニーズハムスターCHO
細胞が好ましい。動物細胞を形質転換する方法は公知で
あり、例えば、グラハム(Graham)の方法〔ウィロロジー
(Virolory),52,456(1973)〕などが挙げられ
る。以上のようにしてヒトNGF2/NT−3発現ベク
ターで形質転換された動物細胞が得られる。
ーで形質転換された動物細胞を用いてヒトNGF2/N
T−3遺伝子を安定に発現させる方法としては、NGF
2/NT−3発現ベクターが導入細胞の染色体に組み込
まれる方法と、導入細胞においてNGF発現ベクターが
染色体に組み込まれることなく安定に存在させる方法が
ある。前者の場合には、例えばジヒドロ葉酸還元酵素
(DHFR)遺伝子などの増幅系〔ジャーナル オブ モ
レキュラー バイオロジー(J. Mol. Biol.)15 9,6
01(1982)〕を利用してヒトNGF2/NT−3の
生産量を増大させることができる。
する方法自体は公知であり、例えば実験医学、臨時増刊
号、Vol. 5,No. 11,1987に記載されている。具
体的には、ヒトNGF2/NT−3遺伝子と共に選択マ
ーカー遺伝子を指標にして形質転換株を選択する。この
場合、選択マーカーをヒトNGF2/NT−3遺伝子と
同一ベクターに乗せて細胞に導入しても良く、また選択
マーカーを別のベクターに乗せ、これよりも多量のヒト
NGF2/NT−3遺伝子をもつベクターとともに別の
ベクターに乗せ、細胞に導入(co-transformation)して
も良い。これらの選択マーカーとしては、例えばジヒド
ロ葉酸還元酵素(DHFR)〔メトトレキセート(MTX)
耐性〕、チミジンキナーゼ、Ecogpt遺伝子(ミコフェノ
ール酸耐性)、neo遺伝子(G418耐性),ハイグロマイ
シンBホスホトランスフェラーゼ遺伝子(ハイグロマイ
シンB耐性)などが挙げられる。
る際、培地としては、例えば0.5〜20%の胎児牛血
清を含むMEM培地〔サイエンス(Science),122,
501(1952)〕、DMEM培地〔ウィロロジー(Vir
ology),8,396(1959)〕、RPMI 1640
培地〔ジャーナル オブ アメリカン メディカルアソ
シエーション(J. Am. Med. Assoc.),199,519
(1967),199培地〔プロシージングス オブ ソ
サイェティ オブ エクスペリメント バイオロジカル
メディシン(Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 73、1
(1950)〕などが挙げられる。pHは約6〜8である
のが望ましい。培養は通常約30℃〜40℃,1〜10
日間行い、必要に応じて通気や撹拌を加える。
としては、上述の動物細胞に発現させる場合のそれらと
同様のものが挙げられる。さらにヒトリゾチームのシグ
ナル配列,卵白リゾチームのシグナル配列,卵白リゾチ
ームのシグナル配列の変異体(改良型シグナル配列),サ
ッカロマイセス セレビシエ(Saccharomyces cerevisia
e)のα−ファクター,フォスターゼ,インベルターゼ,
キラー因子のシグナル配列,アスペルギルス アワモリ
(Aspergillus awamori)のグルコアミラーゼのシグナル
配列などが挙げられる。
ヒトNGFをコードするDNAを用いて酵母用のヒトN
GF発現ベクターを構築する。ヒトNGF発現ベクター
の構築に用いるベクターとしては,酵母で機能するもの
であれば何でも良く、例えば、pSH19,pSH15,
pSH32,およびこれらの誘導体が挙げられる。発現
ベクターに用いるプロモーターとしては、酵母で機能す
るものであれば何でも良く、例えば、GLDプロモータ
ー,α−ファクタープロモーター,GAL10プロモー
ター,GAL1プロモーター,PHO5プロモーター,
PGKプロモーターなどが挙げられる。ヒトNGFをコ
ードするDNAの下流にターミネーターを挿入すること
によって発現を高めることができる。このターミネータ
ーとしては、例えばPGKターミネーターなどが挙げら
れる。発現ベクターを構築する方法自体は公知であり、
例えば、モレキュラー クローニング(Molecular Cloni
ng),ア ラボラトリー マニュアル,コールド スプ
リング ハーバー ラボラトリー(A Laboratory Manua
l, Cold Spring HarborLaboratory)(1982)に記載さ
れている。
クターを用いて酵母を形質転換し、形質転換体を作製す
る。酵母としては Saccharomyces cerevisiae AH22
R-,S. cerevisiae NA74−3Aρ-,S. cerevisia
e TB39ρ-,およびこれらの変異株などが挙げられ
る。形質転換の方法それ自体は公知であり、例えば、リ
チウム法〔伊藤ら,「ジャーナル・オブ・バクテリオロ
ジー(J. Bacterial.)」,153,163(198
3)〕,プロトプラスト法〔ヒンネン(Hinnen)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・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. S
ci. USA)75,1927(1978)〕などが挙げら
れる。
れ自体公知の方法で培養する。培地としては、例えばバ
ークホルダー(Burkholder)最小培地〔「アメリカンジャ
ーナル オブ ボタニー(Amer. J. Bat.),30,20
6(1943)〕あるいはその改変培地〔東江(Toh-e,
A.)ら、「ジャーナル オブ バクテリオロジー(J. Bac
teriol.)」,113,727(1973)〕などが挙げら
れる。培養は通常15℃〜40℃、好ましくは24℃〜
30℃で10〜168時間、好ましくは48〜96時間
行なう。振とう培養でも静置でも良いが必要に応じて通
気や撹拌を加える。
または細胞外に生成、蓄積する。細胞内ヒトNGF2/
NT−3を培養物から抽出するに際しては、培養後公知
の方法で細胞を集め、塩酸グアニジンや尿素などの蛋白
変性剤を含む緩衝液やトライトンX−100などの界面
活性剤を含む緩衝液中に細胞を懸濁させたのち、遠心分
離によりヒトNGF2/NT−3を含む上澄液を得る方
法、あるいは超音波処理や凍結融解法によって細胞を破
壊したのち、遠心分離によりヒトNGFを含む上澄液を
得る方法などを適宜用い得る。これらの上澄液や細胞外
に生成、蓄積したヒトNGF2/NT−3を分離、精製
するには自体公知の分離、精製法を適切に組み合わせて
実施すればよい。これらの公知の分離、精製法として
は、塩析や溶媒沈殿法などの溶解度の差を利用する方
法、透析法、限外ろ過法、およびSDS−ポリアクリル
アミドゲル電気泳動法などの主として分子量の差を利用
する方法、イオン交換クロマトグラフィーなどの荷電の
差を利用する方法、アフィニティークロマトグラフィー
などの特異的親和性を利用する方法、逆相高速液体クロ
マトグラフィー(HPLC)などの疎水性の差を利用する
方法、等電点電気泳動法などの等電点の差を利用する方
法などが挙げられる。このようにして、活性体として、
90%(w/w)以上の純度のものが得られる。該純度は、
HPLC、SDS−PAGE、生物活性から測定され
る。生物活性測定法としては、ニワトリ胚脊椎後根神経
節における神経突起の伸長を指標とした生物活性測定法
があげられる。(細胞成長因子、日本組織培養学会編、
朝倉書店、1984年)。
NT−3は、脳神経系の研究に用いる試薬として有用で
あり、また老人性痴ほうの治療薬としても期待できる。
ヒトNGF2/NT−3をこれらの研究のために用いる
には、たとえばヒトNGF2/NT−3を動物細胞培養
用培地1mlあたり約0.1〜1,000ng/ml、さらに好
ましくは約1〜100ngとなる量を加えることが好まし
い。
て、塩基やアミノ酸などを略号で表示する場合、IUP
AC−IUB Commission on Biochemical Nomenclatu
re による略号あるいは当該分野における慣用略号に基
づくものであり、その例を次にあげる。またアミノ酸に
関して光学異性体がありうる場合は、特に明示しなけれ
ばL体を示すものとする。 DNA デオキシリボ核酸 A アデニン C シトニン G グアニン T チミン Ala :アラニン Arg :アルギニン Asn :アスパラギン Asp :アスパラギン酸 Cys :システイン Gln :グルタミン Glu :グルタミン酸 Gly :グリシン His :ヒスチジン Ile :イソロイシン Leu :ロイシン Lys :リジン Met :メチオニン Phe :フェニールアラニン Pro :プロリン Ser :セリン Thr :スレオニン Trp :トリプトファン Tyr :チロシン Val :バリン
O−N2−1は、平成3年1月22日から財団法人発酵
研究所(IFO)に受託番号IFO 50307として寄
託されており、また該形質転換体は平成3年1月29日
から通商産業省工業技術院微生物工業技術研究所(FR
I)に寄託番号FERM BP−3255として寄託さ
れている。
さらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定され
ることはない。
(1) ヒト白血球DNAより作製されたλEMBL3ゲノムラ
イブラリー〔クロンテック(Clontech)社〕を大腸菌NM
538に感染させたのち、軟寒天プレート上に約3×1
04クローンずつ撒いた。プラークをナイロンメンブラ
ン(アマシャム社、ハイボンド-N)上に移した後、0.5
N NaOH−1.5M NaCl溶液に6分間浸し、ファー
ジDNAを変性させた後、0.5M Tris-HCl(pH8.
0)-1.5M NaCl溶液に6分間浸した。本メンブラン
を2×SSC溶液に浸し、風乾後80℃、2時間処理す
ることによりDNAをメンブランに固定した。一方、既
知〔アルリッチ(Ullrich, A.)ら、ネイチャー(Nature)
303,821(1983)〕のヒトNGF遺伝子を参考
にしてヒトβNGFをコードするDNA(0.38kb)を
化学合成し、これをDNAラベリングキット(ニッポン
ジーン社)を用いて32Pで標識したものをプローブとし
た。DNAを固定したフィルターを、標識プローブを含
む、6×SSC(1×SSC=0.15M NaCl,0.0
15Mクエン酸ナトリウム),5×Denhardt's,0.5%
SDS,20μg/ml変性サケ精子DNA溶液10ml中
で65℃、16時間、保温した。反応後、フィルターを
2×SSC,0.1%SDS溶液中で室温で5分ずつ3
回、1×SSC,0.1%SDS溶液中で、60℃で6
0分洗浄した。洗浄したフィルターを乾燥させた後、ラ
ジオオートグラムをとり、プローブと反応するクローン
を検索した。この方法により得られたクローンλβLN
2113よりデイヴィス(Davis)らの方法(Davisら、
〔アドバンスト・バクテリアル・ジ ェネティクス(Adva
nced Bacterial Genetics)〕,Cold Spring Harbor Lab
oratory 1980)によりファージDNAを抽出した。
次にλβLN2113をSmaIとApaIで切断し、ヒト
NGF遺伝子を含むDNA(約1kb)を切り出し、プラス
ミドpBluscript IIKS−(Stratagene 社,USA)のS
maI,ApaI部位に挿入し、プラスミドpNGF107
Gを得た。また、pBluescript II KS−(Stratagene
社)のSmaI,ApaI部位に同DNA断片を挿入するこ
とによりpNGFP1086を得た。pNGFP1076
およびpNGFP1086に挿入された部分の塩基配列
をシークナーゼ(United States Biochemical Corporari
on)を用いて決定した。決定された塩基配列はネイチャ
ー(Nature),303,821(1983)に記載されてい
る配列と、蛋白コード領域では完全に一致した。上記の
ファージλβLN2113DNAを制限酵素Bgl IIで
切断し、ヒトNGFを含むDNA断片(1.8kb)を単離
した。一方、動物細胞用の発現ベクターpKSV-10
(ファルマシア)を制限酵素Bgl IIで切断し、上記のヒ
トNGF遺伝子を含むDNA断片(1.8kb)とT4DN
Aリガーゼで連結した。この反応液を用いてエシェリヒ
ア コリ(Escherichia coli)DH1の形質転換を行い、
アンピシリン耐性の形質転換体の1つ〔エシェリヒア
コリ(Escherichia coli)DH1/pMNGF101〕か
ら単離したプラスミドをpMNGF101と命名した。
(2) 参考例1で得られたプラスミドpNGFP107Gを制
限酵素BclIおよびApaIで切断し、ヒトNGF遺伝子
を含むDNA断片(0.8kb)を単離した。この0.8kb
BclI−ApaI断片と化学合成アダプターSN1,SN
2およびSN3とを混合し、T4DNAリガーゼで連結
したのち、Bgl IIで切断することによって0.8kb Hi
nd III−Bgl II DNA断片が得られた。 SN1:5′-AGC TTG CCG CCA CCA TGT CCA TGT TGT TCT ACA CTC T-3′(37mer) (配列表:配列番号1) SN2:5′-GAT CAG AGT GTA GAA CAA CAT GGA CAT GGT GGC GGC A-3′(37mer) (配列表:配列番号2) SN3:5′-CAG ATC TGG GCC-3′ (12mer)(配列表:配列番号3) Bgl II ApaI プラスミドpSV2−gpt〔サイエンス(Science),20
9,1422(1980)〕を制限酵素EcoRIとHind
IIIで切断し、SV40プロモーターを含む2.6kb Eco
RI−Hind III DNA断片を単離した。次にプラスミ
ドpMTVdhfr〔ネイチャー(Nature),294,228
(1981)〕よりpolyA付加領域を含む1.6kb Bgl I
I−EcoRI断片を単離した。上記のSV40プロモー
ターを含む2.6kb EcoRI-Hind III DNA断片、
ヒトNGF遺伝子を含む0.8kb Hind III−Bgl II
DNA断片およびpolyA 付加領域を含む1.6kb Bgl
II−EcoRI断片をT4DNAリガーゼで連結し た。
この反応液を用いてエシェリヒア コリ(Escherichia c
oli)DH1の形質転換を行い、アンピシリン耐性の形質
転換体〔エシェリヒア コリ(Escherichia coli)DH1
/pMNGF201〕から単離したプラスミドをpMNG
F201と命名した。
IIIで切断し、DNAポリメラーゼKlenow フラグメン
ト反応により平滑化したのち、Bgl IIで切断して約0.
8kb DNA断片を分離した。一方プラスミドpTB39
9(特開昭61−63282に記載)をEcoRIで切断
後、Klenow フラグメント反応により平滑化したのち、
Bgl IIで切断して約3.9kb DNA断片を得た。これ
ら2つのDNA断片をT4DNAリガーゼ反応により環
状化し、プラスミドpTB1054を得た。
クターの構築 (1)ヒトNGF2/NT−3 cDNAを有するプラスミ
ドpHNT2(ヨーロッパ特許出願公開第386,752
号公報参照)を制限酵素StuIで切断し、Bgl IIリンカ
ーをT4DNAリガーゼにより結合させた。このDNA
を制限酵素EcoRIおよびBgl IIで切断することによ
り、ヒトNGF2/NT−3 cDNAを含む1.0kbの
DNA断片を得た。一方、動物細胞用発現プラスミドp
TB399(Cell Struct. Funct. 12 205(198
7))を制限酵素EcoRIおよびBgl IIで切断し、約3.
8kbのDNA断片を得た。両DNA断片をT4DNAリ
ガーゼにより連結させプラスミドpTB1055を得
た。次に、ハムスタージヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)
cDNAを有するプラスミドpTB348(特開昭61−
63282に記載)を制限酵素SalI,Hind IIIで切断
し、これにプラスミドpTB1055を制限酵素Sal
I,Hind IIIで切断することによって得られた約2.6
kb DNA断片を連結することにより、プラスミドpTB
1059を得た(図1参照)。 (2)上記(1)項記載のプラスミドpHNT2に含まれる
ヒトNGF2/NT−3遺伝子は5′上流にin frame
のATG配列が存在する(ヨーロッパ特許出願公開第3
86,752号公報の第2図参照)。このATG配列を除
くために以下の2つのDNAオリゴマーを合成した。 Primer1:5′TAC AGG TGA ATT CGG CCA TGT CCA TCT TG 3′ (配列表:配列番号4) Primer2:5′AGA GAT GCG AAT TCA TGT TCT TC 3′(配列表:配列番号5) Primer1および2を用いて、以下の手順でポリメラーゼ
チェーンリアクション(PCR)を行った。プラスミドp
HNT2を制限酵素BamHIで切断し直鎖状にし、フェ
ノール抽出後、エタノールで抽出、蒸発乾固し、蒸留水
に溶解した。PCRは、GeneAmpTMDNA増幅試薬マ
キット(パーキン・エルマー・シータスUSA)を用い、
鋳型DNAとして前述の直鎖状pHNT2を0.3ng,プ
ライマーとしてPrimer1,2を各1.0μM加えて行っ
た。反応は、DNAサーマルサイクラー(パーキン・エ
ルマー・シータス)を用い、94℃,1分,55℃,2
分,72℃,3分を30回くり返すことによって行っ
た。その結果、約0.8kbのDNA断片を得ることがで
きた。Primer1,2には、制限酵素EcoRIの認識部位
が存在するので、得られた断片をEcoRIで切断し、p
UC119のEcoRI部位にサブクローニングした。こ
の組換えプライマーpTB1337を大腸菌MV118
4株に導入して得られる一本鎖DNAから塩基配列を確
認したところ、一塩基の誤りもなく遺伝子が増幅されて
いたことがわかった。このpTB1337を制限酵素Ec
oRIおよびApaIで切り出し0.23kbのDNA断片を
得た。上記(1)項記載のプラスミドpTB1055を
制限酵素EcoRIおよびApaIで切断して得られる約
4.6kbのDNAに、この0.23kbのDNAを連結し、
プラスミドpTB1338を得た。pTB1338を制限
酵素SalIとHind IIIで切断し、上記(1)項と同様
の方法でハムスターDHFR遺伝子を導入し、発現プラ
スミドpTB1339を得た(図2〜図3参照)。このプ
ラスミドpTB1339上に存在するNGF2/NT−
3のプロ領域をコードするDNA,NGF2/NT−3
をコードするDNAおよびその付近のDNAを図7〜図
8に示す(配列表:配列番号6)。
活性の測定 ニワトリ有精卵を37.5℃でふ卵器で8日〜10日揺
卵して胚発生を行った胎児から後根神経節(Dorsal root
ganglion,以下DRG)を摘出した。DRGを0.12
5%トリプシン−PBS溶液で37℃20分処理し、ピ
ペッティングを行うことで、細胞を分散させた。これ
を、10%牛胎児血清−ダルベッコ改変MEM培−50
μg/mlカナマイシンに懸濁し、37℃,5%CO2存在
下2〜4時間培養することにより線維芽細胞等を培養シ
ャーレに付着させ、非付着細胞のみを分取した。非付着
細胞を遠心(800rpm,5分)により集め、10%牛胎
児血清−ダルベッコ改変MEM培地/ハムF−12培地
(混合比1:1)−1μMサイトシンアラビノシド(Ara
C,シグマ社,USA)−50μg/mlカナマイシンを含
む培地に10000細胞/mlとなるように再懸濁し、
0.5ml/ウェルずつ、ポリレーオルニチンコート済み
48穴プレートに播種した。この培地にサンプルとなる
溶液を0.5〜20μl加え、37℃,5%CO2存在下
で3日間培養し、生存細胞数を計測した。
クターの構築 プラスミドpHNT5(pHNT2のEcoRI挿入断片の
方向が逆向き)を大腸菌MV1183に導入することに
より(−)鎖一本鎖DNAを常法により調製した。一方プ
ラスミドpNGFP1086(参考例1参照)を用いヒト
NGF(−)鎖一本鎖DNAを調製した。これらに対し、 oligo1;5′AGGAGCAAGCGCTCATCATCCCA 3′ (配列表:配列番号7) oligo2;5′TCACGGCGGAAGCGCTACGCGGAGCAT 3′ (配列表:配列番号8) を合成し、これを用いて部位特異的な塩基変異を導入
し、NGFおよびNGF2/NT−3のそれぞれに制限
酵素Eco47IIIの認識部位(AGCGCT)を導入し
た。この反応は、in Vitro Mutagenesis System,Ver.
2.0(アマシャム,UK)を使用した。この結果、ヒ
トNGF遺伝子中にEco47III部位を有する プラスミ
ドpTB1340,ヒトNGF2/NT−3遺伝子中に
Eco47III部位を有するプラスミドpTB1341を得
た。pTB1340を制限酵素KpnIおよびEco47III
で切断することにより約3.0kbのDNA断片を得た。p
TB13 41を制限酵素KpnIおよびEco47IIIで切
断することにより、0.67kbのDNAの断片を得た。
両者をT4DNAリガーゼにより連結させることによ
り、プレプロ領域がNGF,mature 領域がNGF2/
NT−3となるハイブリッドタ ンパクをコードする遺
伝子を持つプラスミドpTB1342を得た。pTB13
42を制限酵素StuIで切断後、合成Bal IIリンカー
を連結し、これを制限酵素 MluIおよびBgl IIで切
断することにより0.8kbのDNA断片を得た。これ を
制限酵素MluIおよびBgl IIでpTB1054(参考
例3参照)を切断して 得られる約4.1kbのDNA断片
に挿入し、発現プラスミドpTB1343を得た(図4
〜図6参照)。さらにこれをSalIおよびHind IIIで
切断して得た約2.6kbのDNA断片をpTB348のS
alI−Hind III部位に挿入することによりpTB134
4を得た(図4〜図6参照)。該プラスミドpTB134
4上に存在するNGFのプロ領域をコードするDNA、
NGF2/NT−3をコードするDNAおよびその付近
のDNAを図9〜図10に示す(配列表:配列番号
9)。
ローニング ハムスターCHO細胞(DHFR-)を5%牛胎児血清を
含むHamF−12培地でファルコンシャーレ(径6cm)に
4×105個まいた。5%CO2存在下37℃で一晩培養
後、培地を交換し、さらに4時間培養を行い、実施例1
で得られたヒトNGF2/NT−3発現プラスミドpT
B1059,pTB1339,pTB1344をそれぞ
れ、シャーレ一枚あたり10μg リン酸カルシウム法
(グラハムらウィロロジー(Virology)52 456−
467(1973))によりCHO細胞に導入した。培養
4時間後、培地を交換し一晩培養後、選択培地(5%牛
胎児血清−ダルベッコ改変MEM−50μg/mlカナマ
イシン−35μg/mlプロリン)に培地を置き換え培養を
続けた。10〜15日後DHFR+となった細胞がコロ
ニーを形成したので、シングルコロニーアイソレーショ
ンを行いクローニングした。
/NT−3遺伝子の発現 実施例2によって得られたCHO形質転換体の培養上清
を採取し、参考例5に示した方法で培養上清中のヒトN
GF2/NT−3活性を測定した。この結果、pTB1
059,pTB1339,pTB1344のいずれによっ
て形質転換した場合にも生物活性が認められた。
CHO細胞株の確立 実施例2,3で示した形質転換株をそれぞれ、100n
Mメトトレキセートを含む選択培地(実施例2に記載)で
培養した。この培地で生存してきたクローンについて
は、更に選択培地中のメトトレキセート濃度を1μM,
10μMへと段階的に上げながら培養を続けた。その結
果、プラスミドpTB1059によって形質転換した株
A1002,プラスミドpTB1339によって形質転
換した株CHO−dN2−17およびCHO−dN2−1
9,プラスミドpTB1344によって形質転換した株
CHO−N2−1(IFO 50307,FERM B
P−3255)およびCHO−N2−37を得た。これ
らのNGF2/NT−3の産生量)は以下のとおりであ
った。 この表において産生量は参考例5に示した生物活性測定
方法によって、マウスβNGF当量として算出した。こ
の例では、限界希釈点を0.02ng/mlβNGF当量点
とした。
児血清、35μg/mlプロリン,50μg/mlカナマイシ
ンおよび2μMメトトレキセートを含むダルベッコ改変
培地で2×104細胞/cm2の濃度で播種し、5%CO2
存在下、37℃,7日間培養した。ニワトリ胚DRGに
対する活性測定から、この培地中には、10μg NGF
−1当量以上の組換え型ヒトNGF2/NT−3が産生
されていることがわかった。この培養液は、使用時まで
−20℃で凍結保存した。凍結保存培養上清1リットル
を遠心8000rpm,15分,4℃または濾過(東洋濾紙
No.2)することで細胞残渣を除き、これを終濃度が1m
M EDTA,0.05%CHAPSとなるように調整
し、2N酢酸でpH6.0に補正した。これを再び遠心又
は濾過し、不溶性画分を除き陽イオン交換樹脂に通し
た。陽イオン交換樹脂としては、S−セファロース フ
ァーストフロー(ファルマシアLKB,スウェーデン)を
0.1Mリン酸ナトリウム緩衝液pH6.0−1mM ED
TA−0.05%CHAPSで平衡化し、これを径2.6
cm高さ10cmのカラムに詰めたものを用いた。調製済み
培養上清を4℃で60ml/hrの流速でこのカラムを通す
ことにより、吸着を行った。吸着後、カラムを0.1M
リン酸ナトリウム緩衝液pH6.0−1mM EDTA−
0.05%CHAPSを流速60ml/hrで4時間洗浄
し、0.5M NaCl−0.1Mリン酸ナトリウム(pH6.
0)−1mM EDTA−0.05%CHAPSを流速50
ml/hrで流すことにより溶出を行った。ヒトNGF2/
NT−3を含む画分をヨーロッパ特許出願公開第38
6,752号公報の参考例1に記載の抗ポリペプチド
(I)N末ペプチド抗体を用いたウェスタンブロッティン
グにより決定し、これを集めウルトラフリー20(ミリ
ポア,USA)により約20倍濃縮した。得られた濃縮
液を20mM Tris−HCl(pH7.4)−0.15M Na
Cl−1mM EDTA−0.05%CHAPSで平衡化さ
せたセファクリルS−100HR(ファルマシアLK
B,スウェーデン)カラム(径1.6cm×85cm)によりゲ
ル濾過した。先に示したのと同様に、ウェスタンブロッ
ティングによりヒトNGF2/NT−3画分を同定し、
この画分をウルトラフリー20で約20倍に濃縮した。
得られた濃縮液を逆相HPLCにかけ、ヒトNGF−2
を精製した。即ち、この濃縮液をAsahipak ODP−5
0(旭化成,日本,径8mm×150mm)カラムを通し、
0.1%トリフルオロ酢酸(TFA)を含む0−90%ア
セトニトリルの濃度勾配にかけ、精製ヒトNGF2/N
T−3を約60μg得た。こうして得られた組換え型ヒ
トNGF2/NT−3をSDS−PAGE(15%(3
5.1:1))により分析したところ、分子量14000
付近にほぼ単一なバンドとして検出された(図11)。ま
た、これはEP−386,752の参考例1に示す抗体
と反応した(図12)。図11では、この精製過程をSD
S−PAGEで分析し、銀染色を行った図を示し、図1
2ではSDS−PAGE後ウェスタンブロッティングを
行ったものを示した。図11,図12ともレーン1はヨ
ーロッパ特許出願公開第386,752号公報に記載の
方法で得られたポリペプチド(I)を、レーン2は実施例
5中の逆相クロマトグラフィーにかけたサンプルを、レ
ーン3は逆相クロマトグラフィーで素通しした画分を、
レーン4は逆相クロマトグラフィーでアセトニトリルの
濃度勾配をかけることによって溶出されてきた画分(N
GF2/NT−3画分)をそれぞれ示す。
の動物細胞での発現(II) 参考例4で得られたプラスミドpTB1059,pTB1
339,および実施例1で得られたpTB1344につ
いてサルCOS−7細胞での発現を検討した。遺伝子導
入は実施例2で示したリン酸カルシウム法により行っ
た。ただし、培地としては10%牛胎児血清−ダルベッ
コ改変MEM培地を用い、遺伝子導入後は、0.5%牛
胎児血清−ダルベッコ改変MEM培地を用いた。遺伝子
導入48時間後に培地を採集した。100μlの培養上
清に10μlの100%(w/v)トリクロロ酢酸を加え冷
却(0℃10分)することによりタンパクを沈殿させ、こ
れをSDS−PAGEで泳動した。Western blotting
を常法により行い、EP−386,752の参考例1に
示した抗ポリペプチド(I)N末ペプチド抗体を用いて組
換え体を検出した。(図13)。この系ではpTB133
9が最もよく組換え体を産生した。図13において、レ
ーン1はヨーロッパ特許出願公開第386,752号公
報に記載の方法で得られたポリペプチド(I)の、レーン
2はプラスミドpTB1059によるCOS上清の、レ
ーン3はプラスミドpTB1344によるCOS上清
の、レーン4はプラスミドpTB1339によるCOS
上清の結果をそれぞれ示す。
大量培養による調製を行った。調製法を実施例5を基に
し、一部以下のように改変した。培養は5%牛胎児血
清,35μg/mlプロリン,50μg/mlカナマイシン,
2μMメトトレキセートを含むダルベッコ改変MEM培
地で2×104/cm2の濃度で播種し、5%CO2存在
下,37℃,7日間培養した。培養上清を採集後、1%
牛胎児血清−35μg/mlプロリン−50μg/mlカナマ
イシン−2μMメトトレキセートを含むダルベッコ改変
MEM培地/ハムF−12培地(1:1混合培地)(以
下、調製培地と略す)に置き換え3〜4日間培養した。
この培養上清を採集後、さらに調製培地で3〜4日培養
し培養上清を採集した。120枚の10cmシャーレから
この一連の培養で5リットルの培養上清を得ることがで
きた。これを2回くり返し10リットルの培養上清を得
た。培養上清は−20℃で保管した。実施例5記載の方
法で培養上清を処理し、S−セファロースカラム(径5
×20cm)にかけた。実施例5に記載した方法により活
性画分を溶出し、12ml/フラクションずつ分画した
(図14)。この画分に対し、50%飽和になるように硫
安を加え、0℃で2時間放置し、遠心(10000rpm,
15分 4℃,サーバルSS34ローター(USA))に
より沈殿を回収した。沈殿を40mlの20mM Tris−
HCl(pH7.4)1mM EDTA−0.05%CHAPS
に溶解した。ゲル濾過を行う前に遠心(15000rp
m,15分 4℃,サーバルSS34ローター)し、不
溶性物質を除いた。ゲル濾過は実施例1に記載の方法で
行った。ただし、カラムは径2.6cm×90cmのものを
用い、流速は100ml/h,サンプル量10mlにした(図
15)。溶出画分はウルトラフリー20(ミリポア,US
A)で濃縮した。これを実施例5記載の方法で逆相クロ
マトグラフィーを行い精製した(1ml /フラクション)
(図16)。これらの各ステップでの精製過程を表1に示
す。こ れらについてSDS−PAGEで分析した図を
図17および図18に示した。最終標品は、ほぼ単一の
バンドを示した。以上のことから、約10リットルの培
養上清から組換え標品が210μg得られたことがわか
った。なお、図17は、銀染色の結果を、図18は、ウ
エスタンブロッティングの結果をそれぞれ示す。図17
および図18において、レーン1はヨーロッパ特許出願
公開第386,752号公報に記載の方法で得られたポ
リペプチド(I)0.01μgについての、レーン2はCH
O−N2−1細胞培養上清10μgについての、レーン
3はS−セファロース素通し画分10μgについての、
レーン4はS−セファロース溶出画分1μgについて
の、レーン5は硫安沈殿画分1μgについての、レーン
6はゲル濾過溶出画分0.1μgについての、レーン7は
逆相HPLC溶出画分0.1μgについての結果をそれぞ
れ示す。なお、精製開始時は、総タンパクの0.001
〜0.01%程度のものが、最終的には純度95%以上
にまで精製(効率104倍)されていることを示すために
ウエスタンブロッティング(図18)と銀染色(図17)を
並置した。
示した方法により生物活性を測定した。コントロールと
してマウスβNGF(和光純薬)を用いた。結果を図1
9に示す。図19において□を黒でぬりつぶした印はマ
ウスβNGFの結果を、●はNGF2/NT−3の結果
をそれぞれ示す。図19に示すようにNGF2/NT−
3は、この系においてβNGFよりも活性が弱いことが
わかった。
測定法はバイオケミカル アンド バイオフィジカル
リサーチ コミュニケーションズ 171巻116〜1
22頁(1990年)に記載の方法により行った。この結
果を図20に示した。図20において、□を黒でぬりつ
ぶした印はマウスNGFβの結果を、●はNGF2/N
T−3の結果をそれぞれ示す。組換え型NGF2はPC
12細胞に対し神経突起の伸長を惹き起こす活性は非常
に低く、マウスβNGF(和光純薬)に対して1/103
かそれ以下の活性であることがわかった。
同様に播種,培養した。培地を無血清培地(Cosmediu
m;コスモバイオ社)に交換し、さらに2日間培養し
た。1リッターの培養上清を100個の10−cm皿から
集めた。0.5mMPMSFと1mMのベンズアミジンを
集められた培養上清とカラムの緩衝液に加えて、実施例
5と同様の方法でNGF2/NT−3を精製した。逆相
HPLCによって、保持時間が24分(P1),26分
(P2)および28分(P3)の3つのピークを与えた(図
21)。P2とP3は、ニワトリ胎児DRG神経に対す
る生物的活性を有していたが、P1は有していなかっ
た。P2蛋白質は、PAGEにおいて大腸菌により生産
された組換えNGF−2と同時に移動したが、P3蛋白
質はそれらより少しさらに速く移動した(図23)。P2
蛋白質のみが、ウエスタン・ブロッティングにより、抗
ポリペプチド(I)N−末端ペプチド抗体(EP−A−3
86,752の参考例2で得られたもの)を認識した(図
22)。図22において、レーン(a)は大腸菌形質転換
体により生産されたNGF−2を、レーン(b)は逆相
HPLCクロマトグラフィー(図21)で得られたフラク
ション24(P1)を、レーン(c)は逆相HPLCクロマ
トグラフィー(図21)で得られたフラクション26(P
2)を、レーン(d)は逆相HPLCクロマトグラフィー
(図21)で得られたフラクション28(P3)をそれぞけ
示す。図23において、レーン(e)は大腸菌形質転換体
により生産されたNGFを、レーン(f)は逆相HPLC
クロマトグラフィー(図21)で得られたフラクション2
5を、レーン(g)は逆相HPLCクロマトグラフィー
(図21)で得られたフラクション26(P2)を、レーン
(h)は逆相HPLCクロマトグラフィー(図21)で得ら
れたフラクション27を、レーン(i)は逆相HPLCク
ロマトグラフィー(図21)で得られたフラクション28
(P3)を、レーン(j)は逆相HPLCクロマトグラフィ
ー(図21)で得られたフラクション29をそれぞれ示
す。
成熟型NGF2/NT−3のN末端配列と一致したが、
P3はN末端5残基欠失型NGF2/NT−3に相当す
ることが分かった〔表2〕
ドするDNAをヒトNGF2/NT−3をコードするD
NAの5′末端に含むように構築されたベクターを用い
ることにより、ヒトNGF2/NT−3を安定にしかも
大量に製造することができる。
056の構築図を示す。
339の構築図を示す。
344の構築図を示す。
339上に存在するNGF2/NT−3のプロ領域をコ
ードするDNA、NGF2/NT−3をコードするDN
Aおよびその付近のDNA配列を示す。
344上に存在するNGFのプロ領域をコードするDN
A,NGF2/NT−3をコードするDNAおよびその
付近のDNA配列を示す。
の結果を示す。
の結果を示す。
の結果を示す。
株の培養上清のS−セファロースカラムの溶出画分を示
す。
分を示す。
フィーの結果を示す。
る生成物についてのSDS−PAGEの結果を示す。
の結果を示す。
果を示す。
果を示す。
ロマトグラフィーの結果を示す。
ロッティングの結果を示す。
を示す。
Claims (9)
- 【請求項1】ヒト神経成長因子2をコードするDNAの
5'末端に神経成長因子のプロ領域をコードするDNA
を有するDNAを含む組換えベクター。 - 【請求項2】神経成長因子のプロ領域がヒト神経成長因
子のプロ領域である請求項1記載のベクター。 - 【請求項3】請求項1または請求項2記載のベクターで
形質転換された形質転換体。 - 【請求項4】宿主が動物細胞である請求項3記載の形質
転換体。 - 【請求項5】宿主がチャイニーズハムスターCHO細胞
である請求項4記載の形質転換体。 - 【請求項6】請求項3記載の形質転換体を培地に培養す
ることを特徴とするヒト神経成長因子2の製造法。 - 【請求項7】配列番号:9で表されるアミノ酸配列を有
するタンパク質をコードするDNAを含む請求項1記載
の組換えベクター。 - 【請求項8】配列番号:9で表されるアミノ酸配列を有
するタンパク質をコードするDNAが配列番号:9で表
される塩基配列の第16番目ないし第735番目の塩基
配列を有するDNAである請求項7記載の組換えベクタ
ー。 - 【請求項9】CHO−N2−1(FERM BP−32
55)である請求項3記載の形質転換体。
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